JP7412902B2 - Additives containing carboxymethylated cellulose nanofibers - Google Patents

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本発明は、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤に関する。詳細には、特定範囲のカルボキシメチル置換度及びセルロースI型の結晶化度を有し、水分散体とした際に高い透明度を呈するカルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤に関する。 The present invention relates to additives containing carboxymethylated cellulose nanofibers. In particular, the present invention relates to an additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers that have a specific range of carboxymethyl substitution degree and cellulose type I crystallinity, and exhibit high transparency when dispersed in water.

カルボキシメチル化セルロースは、セルロースの誘導体であり、セルロースの骨格を構成するグルコース残基中の水酸基の一部に、カルボキシメチル基をエーテル結合させたものである。カルボキシメチル化したセルロースは、化粧品、医薬品、食品、各種工業製品等において、増粘剤、粘結剤、バインダー、吸水材、保水材、乳化安定剤などの各種添加剤として使用されている。カルボキシメチル化したセルロースは、天然セルロース由来であることから緩やかな生分解性を有するとともに焼却廃棄が可能である環境にやさしい素材であり、用途は今後拡大すると予測される。 Carboxymethylated cellulose is a derivative of cellulose, and has carboxymethyl groups bonded to some of the hydroxyl groups in the glucose residues that constitute the cellulose skeleton. Carboxymethylated cellulose is used as various additives such as thickeners, binders, binders, water absorbing materials, water retaining materials, and emulsion stabilizers in cosmetics, pharmaceuticals, foods, and various industrial products. Carboxymethylated cellulose is an environmentally friendly material that is slowly biodegradable because it is derived from natural cellulose and can be disposed of by incineration, and its uses are expected to expand in the future.

カルボキシメチル化セルロースの製造方法としては、一般に、セルロースをアルカリで処理(マーセル化)した後、エーテル化剤(カルボキシメチル化剤ともいう。)で処理(カルボキシメチル化。エーテル化とも呼ぶ。)する方法が知られており、マーセル化とカルボキシメチル化の両方を水を溶媒として行う方法と、マーセル化とカルボキシメチル化の両方を有機溶媒を主とする溶媒下で行う方法(特許文献1)が知られており、前者は「水媒法」、後者は「溶媒法」と呼ばれる。 The method for producing carboxymethylated cellulose is generally to treat cellulose with an alkali (mercerization) and then to treat it with an etherification agent (also called carboxymethylation agent) (carboxymethylation, also called etherification). Methods are known, including a method in which both mercerization and carboxymethylation are performed using water as a solvent, and a method in which both mercerization and carboxymethylation are performed in a solvent mainly composed of an organic solvent (Patent Document 1). The former is called the "aqueous method" and the latter is called the "solvent method."

カルボキシメチル化セルロースにおいて、カルボキシメチル基の量が増えると(すなわち、カルボキシメチル置換度が増加すると)、カルボキシメチル化セルロースは水に溶解するようになる。一方、カルボキシメチル置換度を適度な範囲に調整することにより、水中でもカルボキシメチル化セルロースの繊維状の形状を維持させることができるようになる。繊維状の形状を有するカルボキシメチル化したセルロースは、機械的に解繊することにより、ナノスケールの繊維径を有するナノファイバーへと変換することができる(特許文献2)。 In carboxymethylated cellulose, when the amount of carboxymethyl groups increases (ie, when the degree of carboxymethyl substitution increases), carboxymethylated cellulose becomes soluble in water. On the other hand, by adjusting the degree of carboxymethyl substitution to an appropriate range, the fibrous shape of carboxymethylated cellulose can be maintained even in water. Carboxymethylated cellulose having a fibrous shape can be converted into nanofibers having a nanoscale fiber diameter by mechanically defibrating it (Patent Document 2).

特開2017-149901号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-149901 国際公開第2014/088072号International Publication No. 2014/088072

カルボキシメチル化セルロースは、その増粘性、吸水性、保水性等の性質から、飲食品、化粧品、水系塗料など、様々な分野において添加剤として使用されている。また、カルボキシメチル化セルロースをナノファイバー化したカルボキシメチル化セルロースナノファイバーについても、様々な分野の添加剤として使用されることが期待されている。 Carboxymethylated cellulose is used as an additive in various fields such as food and beverages, cosmetics, and water-based paints because of its properties such as thickening, water absorption, and water retention. Furthermore, carboxymethylated cellulose nanofibers made from carboxymethylated cellulose are also expected to be used as additives in various fields.

しかしながら、従来の溶媒法により得られるカルボキシメチル化セルロースの解繊により得られるセルロースナノファイバーは、水分散体としたときに透明性が低く、添加剤としての使用範囲が限られていた。また水媒法により得られるカルボキシメチル化セルロースの解繊により得られるセルロースナノファイバーは、透明性を高めるためにはマーセル化剤やカルボキシメチル化剤などの薬剤を多量に使用する必要があり、製造上及び経済上
の課題が大きい物であった。
However, cellulose nanofibers obtained by defibrating carboxymethylated cellulose obtained by a conventional solvent method have low transparency when made into an aqueous dispersion, and the range of use as an additive is limited. In addition, cellulose nanofibers obtained by fibrillation of carboxymethylated cellulose obtained by the water-based method require the use of large amounts of chemicals such as mercerizing agents and carboxymethylating agents in order to increase transparency, and the manufacturing process is difficult. It was a project that posed major financial and financial challenges.

本発明は、透明度の高い水分散体を形成するカルボキシメチル化セルロースのナノファイバー含有する添加剤を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers that forms a highly transparent aqueous dispersion.

本発明者らは、上記目的に対して鋭意検討を行った結果、セルロースのカルボキシメチル化において、マーセル化(セルロースのアルカリ処理)を水を主とする溶媒下で行い、その後、カルボキシメチル化(エーテル化ともいう。)を水と有機溶媒との混合溶媒下で行うことにより、従来の水媒法(マーセル化とカルボキシメチル化の両方を水を溶媒として行う方法)や溶媒法(マーセル化とカルボキシメチル化の両方を有機溶媒を主とする溶媒下で行う方法)で得たカルボキシメチル化セルロースに比べて、解繊した際に、非常に透明度の高いセルロースナノファイバー分散体を、カルボキシメチル化剤の高い有効利用率で、経済的に製造することができることを見出した。また、このカルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤は、均質で分散安定性に優れ、保水性と保形性付与に優れ、また、水と接触した際にも比較的べたべたしにくくさらっとしており、水中でダマ(塊)を形成しにくく、透明な水分散体を与え、様々な分野で好適に使用できることを見出した。 As a result of intensive studies for the above-mentioned purpose, the present inventors conducted mercerization (alkali treatment of cellulose) in a solvent mainly composed of water, and then carried out carboxymethylation ( (Also called etherification) in a mixed solvent of water and an organic solvent, it is possible to perform etherification in a mixed solvent of water and an organic solvent. Compared to carboxymethylated cellulose obtained using a method in which both carboxymethylation and carboxymethylation are carried out in an organic solvent It has been found that it can be economically produced with a high effective utilization rate of the agent. In addition, this additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers is homogeneous, has excellent dispersion stability, has excellent water retention and shape retention, and is relatively less sticky and smooth when it comes in contact with water. It has been found that the present invention does not easily form lumps in water, provides a transparent aqueous dispersion, and can be suitably used in various fields.

本発明としては、以下に限定されないが、次のものが挙げられる。
(1)セルロースI型の結晶化度が60%以上であり、カルボキシメチル置換度が0.50以下であり、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の波長660nmの光の透過率が70%以上である、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤。
(2)カルボキシメチル化セルロースナノファイバーが、水を主とする溶媒下でマーセル化反応を行い、次いで、水と有機溶媒との混合溶媒下でカルボキシメチル化反応を行うことにより製造されたカルボキシメチル化セルロースを、解繊することにより得られたものである、(1)に記載の添加剤。
(3)前記水を主とする溶媒が、水を50質量%より多く含む溶媒である、(2)に記載の添加剤。
(4)カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの平均繊維径が3nm~500nmである、(1)~(3)のいずれか1つに記載の添加剤。
(5)化粧品用添加剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(6)食品用添加剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(7)医薬品または医薬部外品用添加剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(8)飼料用添加剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(9)製紙用添加剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(10)塗料用添加剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(11)保水性付与剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(12)保形性付与剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(13)粘度調整剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
(14)乳化安定剤または分散安定剤である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の添加剤。
The present invention includes, but is not limited to, the following:
(1) Cellulose type I has a crystallinity of 60% or more, a degree of carboxymethyl substitution of 0.50 or less, and light with a wavelength of 660 nm when made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v). An additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers having a transmittance of 70% or more.
(2) Carboxymethyl produced by performing a mercerization reaction on carboxymethylated cellulose nanofibers in a solvent mainly composed of water, and then a carboxymethylation reaction in a mixed solvent of water and an organic solvent. The additive according to (1), which is obtained by defibrating cellulose.
(3) The additive according to (2), wherein the water-based solvent is a solvent containing more than 50% by mass of water.
(4) The additive according to any one of (1) to (3), wherein the carboxymethylated cellulose nanofibers have an average fiber diameter of 3 nm to 500 nm.
(5) The additive according to any one of (1) to (4), which is a cosmetic additive.
(6) The additive according to any one of (1) to (4), which is a food additive.
(7) The additive according to any one of (1) to (4), which is an additive for pharmaceuticals or quasi-drugs.
(8) The additive according to any one of (1) to (4), which is a feed additive.
(9) The additive according to any one of (1) to (4), which is a papermaking additive.
(10) The additive according to any one of (1) to (4), which is an additive for paint.
(11) The additive according to any one of (1) to (4), which is a water retention agent.
(12) The additive according to any one of (1) to (4), which is a shape retention imparting agent.
(13) The additive according to any one of (1) to (4), which is a viscosity modifier.
(14) The additive according to any one of (1) to (4), which is an emulsion stabilizer or a dispersion stabilizer.

本発明の添加剤は、均質で分散安定性に優れ、保水性と保形性付与に優れ、また、水と接触した際にも比較的べたべたしにくくさらっとしており、水中でダマ(塊)を形成しにくく、透明度の高い水分散体を与えることから、食品、医薬品、化粧品、飼料、製紙、塗料等の様々な分野において保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、分散安定剤等の各種添加剤として好適に使用することができる。 The additive of the present invention is homogeneous, has excellent dispersion stability, has excellent water retention and shape retention properties, and is relatively less sticky and smooth when it comes into contact with water, and does not form lumps in water. Because it is difficult to form and provides a highly transparent aqueous dispersion, it is used as a water retention agent, shape retention agent, viscosity modifier, and emulsion stabilizer in various fields such as food, medicine, cosmetics, feed, paper manufacturing, and paints. It can be suitably used as various additives such as , dispersion stabilizer and the like.

<カルボキシメチル化セルロースのナノファイバー>
本発明は、カルボキシメチル置換度が0.50以下であり、かつ、セルロースI型の結晶化度が60%以上であり、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の波長660nmの光の透過率が70%以上であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤に関する。カルボキシメチル化セルロースは、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基の一部がカルボキシメチル基とエーテル結合した構造を有するものである。
<Carboxymethylated cellulose nanofiber>
The present invention is characterized in that the degree of carboxymethyl substitution is 0.50 or less, the crystallinity of cellulose I type is 60% or more, and the wavelength when made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v) The present invention relates to an additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers having a transmittance of 660 nm light of 70% or more. Carboxymethylated cellulose has a structure in which some of the hydroxyl groups in glucose residues constituting cellulose are ether bonded to carboxymethyl groups.

カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーとは、上記の構造を有するカルボキシメチル化セルロースをナノスケールの繊維径を有するナノファイバーへと変換したものをいう。カルボキシメチル化セルロースは、例えばカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩などの金属塩といった塩の形態をとる場合もあり、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーも塩の形態をとっていてもよい。 Carboxymethylated cellulose nanofibers refer to carboxymethylated cellulose having the above structure converted into nanofibers having a nanoscale fiber diameter. Carboxymethylated cellulose may take the form of a salt such as a metal salt such as a sodium salt of carboxymethylated cellulose, and carboxymethylated cellulose nanofibers may also take the form of a salt.

本発明のカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーは、水に分散した際にも繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるものである。すなわち、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの水分散体を電子顕微鏡で観察すると、繊維状の物質を観察することができるものである。また、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーをX線回折で測定した際にセルロースI型結晶のピークを観測することができるものである。 The carboxymethylated cellulose nanofibers of the present invention maintain at least a portion of their fibrous shape even when dispersed in water. That is, when an aqueous dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers is observed with an electron microscope, a fibrous substance can be observed. Furthermore, when carboxymethylated cellulose nanofibers are measured by X-ray diffraction, the peak of cellulose type I crystals can be observed.

<セルロースI型の結晶化度>
本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーにおけるセルロースの結晶化度は、結晶I型が60%以上であり、好ましくは65%以上である。セルロースI型の結晶化度が60%以上と高いと、水等の溶媒中で溶解せずに結晶構造を維持するセルロースの割合が高いため、チキソ性が高くなり(チキソトロピー)、増粘剤等の粘度調
整用途に適するようになる。また、例えば、これに限定されないが、ゲル状の物質(例え
ば、食品や化粧品など)に添加した際に、優れた保形性を付与できるという利点が得られる。セルロースの結晶性は、マーセル化剤の濃度と処理時の温度、並びにカルボキシメチル化の度合によって制御できる。マーセル化及びカルボキシメチル化においては高濃度のアルカリが使用されるために、セルロースのI型結晶がII型に変換されやすいが、アルカリ(マーセル化剤)の使用量を調整するなどして変性の度合いを調整することによって、所望の結晶性を維持させることができる。セルロースI型の結晶化度の上限は特に限定されない。現実的には90%程度が上限となると考えられる。
<Crystallinity of cellulose type I>
The crystallinity of cellulose in the carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention is 60% or more for crystal type I, preferably 65% or more. When cellulose type I has a high crystallinity of 60% or more, the proportion of cellulose that maintains a crystalline structure without dissolving in water or other solvents is high, resulting in high thixotropy (thixotropy) and the use of thickeners, etc. This makes it suitable for viscosity adjustment applications. Further, for example, but not limited to this, when added to gel-like substances (for example, foods, cosmetics, etc.), there is an advantage that excellent shape retention can be imparted. The crystallinity of cellulose can be controlled by the concentration of the mercerizing agent, the temperature during treatment, and the degree of carboxymethylation. Since a high concentration of alkali is used in mercerization and carboxymethylation, type I crystals of cellulose are easily converted to type II, but modification can be prevented by adjusting the amount of alkali (mercerization agent) used. By adjusting the degree, desired crystallinity can be maintained. The upper limit of the crystallinity of cellulose type I is not particularly limited. In reality, the upper limit is considered to be about 90%.

カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのセルロースI型の結晶化度の測定方法は、以下の通りである:
試料をガラスセルに乗せ、X線回折測定装置(LabX XRD-6000、島津製作所製)を用いて測定する。結晶化度の算出はSegal等の手法を用いて行い、X線回折図の2θ=10°~30°の回折強度をベースラインとして、2θ=22.6°の002面の回折強度と2θ=18.5°のアモルファス部分の回折強度から次式により算出する。
The method for measuring the crystallinity of cellulose type I of carboxymethylated cellulose nanofibers is as follows:
The sample is placed on a glass cell and measured using an X-ray diffraction measuring device (LabX XRD-6000, manufactured by Shimadzu Corporation). The crystallinity was calculated using the method of Segal et al. Using the diffraction intensity of 2θ = 10° to 30° in the X-ray diffraction diagram as the baseline, the diffraction intensity of the 002 plane at 2θ = 22.6° and 2θ = It is calculated from the diffraction intensity of the amorphous portion at 18.5° using the following formula.

Xc=(I002c―Ia)/I002c×100
Xc=セルロースI型の結晶化度(%)
I002c:2θ=22.6°、002面の回折強度
Ia:2θ=18.5°、アモルファス部分の回折強度。
Xc=(I002c−Ia)/I002c×100
Xc = crystallinity of cellulose type I (%)
I002c: 2θ=22.6°, diffraction intensity of the 002 plane Ia: 2θ=18.5°, diffraction intensity of the amorphous part.

カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーにおけるI型結晶の割合は、ナノファイバーとする前のカルボキシメチル化セルロースにおけるものと、通常、同じである。
<カルボキシメチル置換度>
本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーは、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置換度が、0.50以下である。カルボキシメチル置換度が0.50を超えると水へ溶解し、繊維形状を維持できなくなると考えられる。操業性を考慮すると当該置換度は0.02~0.50であることが好ましく、0.05~0.50であることがさらに好ましく、0.10~0.40であることがさらに好ましく、0.20~0.40であることがさらに好ましい。セルロースにカルボキシメチル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ため、ナノファイバーへと解繊することができるようになるが、無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.02より小さいと、解繊が不十分となり、透明性の高いセルロースナノファイバーが得られない場合がある。なお、従来の水媒法では、カルボキシメチル置換度が0.20~0.40の範囲では、セルロースI型の結晶化度が60%以上であるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーを得ることは困難であったが、本発明者らは、例えば後述する方法により、カルボキシメチル置換度が0.20~0.40の範囲であり、セルロースI型の結晶化度が60%以上であるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーを製造できることを見出した。カルボキシメチル置換度は、反応させるカルボキシメチル化剤の添加量、マーセル化剤の量、水と有機溶媒の組成比率をコントロールすること等によって調整することができる。
The proportion of type I crystals in carboxymethylated cellulose nanofibers is usually the same as that in carboxymethylated cellulose before it is made into nanofibers.
<Carboxymethyl substitution degree>
The carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention have a degree of carboxymethyl substitution per anhydroglucose unit of cellulose of 0.50 or less. It is considered that if the degree of carboxymethyl substitution exceeds 0.50, it will dissolve in water and the fiber shape will not be maintained. In consideration of operability, the degree of substitution is preferably 0.02 to 0.50, more preferably 0.05 to 0.50, even more preferably 0.10 to 0.40, More preferably, it is 0.20 to 0.40. By introducing carboxymethyl groups into cellulose, the cellulose particles electrically repel each other, making it possible to defibrate them into nanofibers, but when the degree of carboxymethyl substitution per anhydroglucose unit is lower than 0.02 If it is small, defibration may be insufficient and highly transparent cellulose nanofibers may not be obtained. In addition, in the conventional aqueous method, it is difficult to obtain carboxymethylated cellulose nanofibers with a cellulose type I crystallinity of 60% or more when the degree of carboxymethyl substitution is in the range of 0.20 to 0.40. However, the present inventors, for example, by the method described below, obtained carboxymethylated cellulose in which the degree of carboxymethyl substitution is in the range of 0.20 to 0.40 and the degree of crystallinity of cellulose I type is 60% or more. We have discovered that cellulose nanofibers can be produced. The degree of carboxymethyl substitution can be adjusted by controlling the amount of carboxymethylating agent to be reacted, the amount of mercerizing agent, and the composition ratio of water and organic solvent.

本発明において無水グルコース単位とは、セルロースを構成する個々の無水グルコース(グルコース残基)を意味する。また、カルボキシメチル置換度(エーテル化度ともいう。)とは、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基のうちカルボキシメチルエーテル基に置換されているものの割合(1つのグルコース残基当たりのカルボキシメチルエーテル基の数)を示す。なお、カルボキシメチル置換度はDSと略すことがある。 In the present invention, anhydroglucose units refer to individual anhydroglucoses (glucose residues) that constitute cellulose. In addition, the degree of carboxymethyl substitution (also referred to as the degree of etherification) refers to the proportion of hydroxyl groups in glucose residues constituting cellulose that are substituted with carboxymethyl ether groups (carboxymethyl per one glucose residue). number of ether groups). Note that the degree of carboxymethyl substitution may be abbreviated as DS.

カルボキシメチル置換度の測定方法は以下の通りである:
試料約2.0gを精秤して、300mL共栓付き三角フラスコに入れる。硝酸メタノール1000mLに特級濃硝酸100mLを加えた液100mLを加え、3時間振盪して、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの塩(CMC)をH-CMC(水素型カルボキシメチル化セルロースナノファイバー)に変換する。その絶乾H-CMCを1.5~2.0g精秤し、300mL共栓付き三角フラスコに入れる。80%メタノール15mLでH-CMCを湿潤し、0.1N-NaOHを100mL加え、室温で3時間振盪する。指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1N-HSOで過剰のNaOHを逆滴定し、次式によってカルボキシメチル置換度(DS値)を算出する。
A=[(100×F’-0.1N-HSO(mL)×F)×0.1]/(H-CMCの絶乾質量(g))
カルボキシメチル置換度=0.162×A/(1-0.058×A)
F’:0.1N-HSOのファクター
F:0.1N-NaOHのファクター。
The method for measuring the degree of carboxymethyl substitution is as follows:
Weigh approximately 2.0 g of the sample accurately and place it in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. Add 100 mL of a solution prepared by adding 100 mL of special grade concentrated nitric acid to 1000 mL of methanol nitric acid, and shake for 3 hours to convert carboxymethylated cellulose nanofiber salt (CMC) to H-CMC (hydrogen-type carboxymethylated cellulose nanofiber). . Accurately weigh 1.5 to 2.0 g of the bone-dried H-CMC and place it in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. Wet H-CMC with 15 mL of 80% methanol, add 100 mL of 0.1N NaOH, and shake at room temperature for 3 hours. Excess NaOH is back titrated with 0.1N--H 2 SO 4 using phenolphthalein as an indicator, and the degree of carboxymethyl substitution (DS value) is calculated by the following formula.
A=[(100×F'-0.1N-H 2 SO 4 (mL)×F)×0.1]/(bone-dry mass of H-CMC (g))
Carboxymethyl substitution degree = 0.162 x A/(1-0.058 x A)
F': Factor of 0.1N-H 2 SO 4 F: Factor of 0.1N-NaOH.

カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーにおけるカルボキシメチル置換度は、ナノファイバーとする前のカルボキシメチル化セルロースにおけるカルボキシメチル置換度と、通常、同じである。 The degree of carboxymethyl substitution in carboxymethylated cellulose nanofibers is usually the same as the degree of carboxymethyl substitution in carboxymethylated cellulose before it is made into nanofibers.

<水分散体における透明度>
本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーは、水を分散媒として分散体としたときに(水分散体)、高い透明度を呈するという特徴を有する。透明度の高いナノファイバーは、透明性が要求されるような用途の添加剤としても使用することができ、好ましい。本明細書において、透明度は、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを固形分1%(w/v)の水分散体とした際の、波長660nmの光の透過率を
いうものとする。カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの透明度の測定方法は、以下の通りである:
セルロースナノファイバー分散体(固形分1%(w/v)、分散媒:水)を調製し、UV-VIS分光光度計UV-1800(島津製作所製)を用い、光路長10mmの角型セルを用いて、660nm光の透過率を測定する。
<Transparency in water dispersion>
The carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention are characterized by exhibiting high transparency when made into a dispersion using water as a dispersion medium (aqueous dispersion). Nanofibers with high transparency are preferable because they can be used as additives for applications that require transparency. In this specification, transparency refers to the transmittance of light at a wavelength of 660 nm when carboxymethylated cellulose nanofibers are made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v). The method for measuring the transparency of carboxymethylated cellulose nanofibers is as follows:
A cellulose nanofiber dispersion (solid content 1% (w/v), dispersion medium: water) was prepared, and a square cell with an optical path length of 10 mm was prepared using a UV-VIS spectrophotometer UV-1800 (manufactured by Shimadzu Corporation). The transmittance of 660 nm light is measured.

本発明のカルボキシメチル化セルロースナノファイバーの透明度は、70%以上である。より好ましくは70~100%であり、さらに好ましくは80~100%であり、さらに好ましくは90~100%である。このようなセルロースナノファイバーは、透明性が要求されるような用途に最適に使用することができる。上述のセルロースI型の結晶化度とカルボキシメチル置換度を有し、このような透明度を有するカルボキシメチル化セルロースナノファイバーは、例えば、後述する方法により製造することができる。 The transparency of the carboxymethylated cellulose nanofibers of the present invention is 70% or more. It is more preferably 70 to 100%, still more preferably 80 to 100%, even more preferably 90 to 100%. Such cellulose nanofibers can be optimally used in applications that require transparency. Carboxymethylated cellulose nanofibers having the above-mentioned cellulose type I crystallinity and carboxymethyl substitution degree and such transparency can be produced, for example, by the method described below.

<繊維径、アスペクト比>
本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーは、ナノスケールの繊維径を有するものである。平均繊維径は、好ましくは3nm~500nm、さらに好ましくは3nm~150nm、さらに好ましくは3nm~20nm、さらに好ましくは5nm~19nm、さらに好ましくは5nm~15nmである。
<Fiber diameter, aspect ratio>
The carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention have a nanoscale fiber diameter. The average fiber diameter is preferably 3 nm to 500 nm, more preferably 3 nm to 150 nm, even more preferably 3 nm to 20 nm, even more preferably 5 nm to 19 nm, even more preferably 5 nm to 15 nm.

カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのアスペクト比は、特に限定されないが、350以下であることが好ましく、300以下であることがさらに好ましく、200以下であることがさらに好ましく、120以下であることがさらに好ましく、100以下であることがさらに好ましく、80以下であることがさらに好ましい。アスペクト比が350以下であると、繊維が過度に長すぎず、繊維同士の絡まり合いが少なくなり、セルロースナノファイバーの塊(ダマ)の発生を低減することができ、添加剤として使用するのに適する。また、流動性が高いので、高濃度でも使用しやすくなり、高固形分が要求される用途においても使いやすくなるという利点が得られる。アスペクト比の下限は、特に限定されないが、好ましくは25以上であり、さらに好ましくは30以上である。アスペクト比が25以上であると、その繊維状の形状から、チキソ性の向上といった効果が得られる。カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのアスペクト比は、カルボキシメチル化時の溶媒と水の混合比、薬品添加量、及びカルボキシメチル化の度合によって制御でき、また、例えば、後述する製法により製造することができる。 The aspect ratio of the carboxymethylated cellulose nanofibers is not particularly limited, but is preferably 350 or less, more preferably 300 or less, even more preferably 200 or less, and even more preferably 120 or less. , more preferably 100 or less, and even more preferably 80 or less. When the aspect ratio is 350 or less, the fibers are not excessively long, the entanglement of the fibers is reduced, and the generation of lumps of cellulose nanofibers can be reduced, making it suitable for use as an additive. Suitable. Moreover, since it has high fluidity, it is easy to use even at high concentrations, and has the advantage of being easy to use even in applications requiring a high solid content. The lower limit of the aspect ratio is not particularly limited, but is preferably 25 or more, more preferably 30 or more. When the aspect ratio is 25 or more, the effect of improved thixotropy can be obtained due to the fibrous shape. The aspect ratio of carboxymethylated cellulose nanofibers can be controlled by the mixing ratio of solvent and water during carboxymethylation, the amount of chemicals added, and the degree of carboxymethylation, and can be produced, for example, by the manufacturing method described below. .

カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、径が20nm以下の場合は原子間力顕微鏡(AFM)、20nm以上の場合は電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて、ランダムに選んだ200本の繊維について解析し、平均を算出することにより、測定することができる。また、アスペクト比は下記の式により算出することができる:
アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径。
The average fiber diameter and average fiber length of carboxymethylated cellulose nanofibers were determined using an atomic force microscope (AFM) if the diameter was 20 nm or less, and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) if the diameter was 20 nm or more. It can be measured by analyzing 200 randomly selected fibers and calculating the average. Additionally, the aspect ratio can be calculated using the following formula:
Aspect ratio = average fiber length/average fiber diameter.

<水分散体における粘度とチキソ性>
本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーは、水を分散媒として分散体(水分散体)としたときに高いチキソ性を奏するものが好ましい。チキソ性(チキソトロピー)とは、剪断応力を受けることにより粘度が次第に低下し、静止すると粘度が次第に上昇する性質をいい、本願明細書では、チキソ性の指標として、低い剪断速度で測定した粘度を高い剪断速度で測定した粘度で除した値を用いる。具体的には、粘度及びチキソ性は以下の方法で測定する:
セルロースナノファイバー分散体(固形分1%(w/v)、分散媒:水)を調製し、25℃で16時間放置した後、撹拌機を用いて3000rpmで1分間撹拌し、粘度測定用サンプルとする。得られた粘度測定用サンプルの一部について、B型粘度計(東機産業社
製)を用いて、No.4ローター/回転数6rpmで3分後の粘度を測定する。また、粘度測定用サンプルの別の一部(粘度をまだ測定していないもの)を用いて、B型粘度計(東機産業社製)を用いて、No.4ローター/回転数60rpmで3分後の粘度を測定する。粘度の測定時にはJIS-Z-8803の方法に準じる。得られた6rpmにおける粘度を60rpmにおける粘度で除した値を、チキソ性の指標として用いる。
<Viscosity and thixotropy in water dispersion>
The carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention are preferably those that exhibit high thixotropy when made into a dispersion (aqueous dispersion) using water as a dispersion medium. Thixotropy refers to the property that the viscosity gradually decreases when subjected to shear stress, and gradually increases when it stands still. In this specification, the viscosity measured at a low shear rate is used as an index of thixotropy. The value divided by the viscosity measured at high shear rate is used. Specifically, viscosity and thixotropy are measured by the following method:
A cellulose nanofiber dispersion (solid content 1% (w/v), dispersion medium: water) was prepared and left at 25°C for 16 hours, then stirred for 1 minute at 3000 rpm using a stirrer to prepare a sample for viscosity measurement. shall be. A part of the obtained sample for viscosity measurement was measured using a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Measure the viscosity after 3 minutes with 4 rotors/6 rpm. In addition, using another part of the sample for viscosity measurement (one whose viscosity has not yet been measured), No. Measure the viscosity after 3 minutes with 4 rotors/60 rpm. When measuring viscosity, follow the method of JIS-Z-8803. The value obtained by dividing the obtained viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm is used as an index of thixotropy.

本願発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーは、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の25℃、6rpmにおける粘度を固形分1%(w/v)の水分散体とした際の25℃、60rpmにおける粘度で除した値(単に「6rpmの粘度を60rpmの粘度で除した値」とも呼ぶ)が、6.0以上であることが好ましい。この値が高いほど、剪断応力の差によって粘度の変化が大きいことを示しており、チキソ性が高いことを示している。チキソ性の高いセルロースナノファイバーは、保形性付与剤や粘度調整剤として使用するのに適している。6rpmの粘度を60rpmの粘度で除した値の上限は限定されないが、実際は15.0程度が上限となると考えられる。 The carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention have a viscosity at 25°C and 6 rpm when made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v). It is preferable that the value divided by the viscosity at 25° C. and 60 rpm (also simply referred to as “the value obtained by dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm”) is 6.0 or more. The higher this value is, the greater the change in viscosity due to the difference in shear stress is, and the higher the thixotropy. Cellulose nanofibers with high thixotropy are suitable for use as shape retention agents and viscosity modifiers. The upper limit of the value obtained by dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm is not limited, but in reality, it is considered that about 15.0 is the upper limit.

カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの6rpmにおける粘度(固形分1%(w/v)の水分散体、25℃)は、15000mPa・s以上であることが好ましく、20000mPa・s以上であることがさらに好ましい。低い剪断速度(6rpm)における粘度が高いほど、チキソ性が高くなる可能性がある。6rpmにおける粘度の上限は特に限定されないが、現実的には50000mPa・s程度となると考えられる。 The viscosity of the carboxymethylated cellulose nanofiber at 6 rpm (aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v), 25 ° C.) is preferably 15,000 mPa s or more, and more preferably 20,000 mPa s or more. . The higher the viscosity at low shear rate (6 rpm), the more thixotropic it can be. The upper limit of the viscosity at 6 rpm is not particularly limited, but realistically it is considered to be about 50,000 mPa·s.

カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの60rpmにおける粘度(固形分1%(w/v)の水分散体、25℃)は、1500~8400mPa・s程度であることが好ましく、2000~7000mPa・s程度であることがさらに好ましく、2500~7000mPa・s程度であることがさらに好ましく、3000~7000mPa・s程度であることがさらに好ましい。 The viscosity of the carboxymethylated cellulose nanofiber at 60 rpm (aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v), 25 ° C.) is preferably about 1500 to 8400 mPa s, and about 2000 to 7000 mPa s. More preferably, it is about 2,500 to 7,000 mPa·s, and even more preferably about 3,000 to 7,000 mPa·s.

このような粘度及びチキソ性を有するカルボキシメチル化セルロースナノファイバーは、例えば、後述する方法により製造することができる。
<その他>
本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーは、本発明の効果を阻害しない範囲で、カルボキシメチル基由来のカルボキシル基(-COOH)を、適宜変性したものであってもよい。そのような変性としては、例えばアルキル基やアリール基、アラルキル基などを有するアミン系化合物やリン系化合物などをカルボキシル基に結合させて、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを疎水化することが挙げられる。
Carboxymethylated cellulose nanofibers having such viscosity and thixotropy can be produced, for example, by the method described below.
<Others>
The carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention may have a carboxyl group (-COOH) derived from a carboxymethyl group modified as appropriate within a range that does not impede the effects of the present invention. Such modification includes, for example, making carboxymethylated cellulose nanofibers hydrophobic by bonding an amine compound or phosphorus compound having an alkyl group, aryl group, aralkyl group, etc. to a carboxyl group.

また本発明に用いられるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーは、本発明の効果を阻害しない範囲で、金属担持させたものであってもよい。金属担持とは、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーまたは解繊前のカルボキシメチル化セルロースに、金属化合物を含む水溶液を接触させることにより、カルボキシル基(-COOH)由来のカルボキシレート基(―COO―)に、金属化合物を配位結合あるいは水素結合させることをいう。これにより、金属化合物由来の金属イオンがイオン結合している金属化合物を含有するカルボキシメチル化セルロースナノファイバーを得ることができる。そのような金属化合物としては、例えばAg、Au、Pt、Pd、Mn、Fe、Ti、Al、Zn及びCuの群から選ばれる1種以上の金属元素のイオンを含む金属塩などを挙げることができる。 Further, the carboxymethylated cellulose nanofibers used in the present invention may be metal-supported as long as the effects of the present invention are not impaired. Metal loading is carried out by bringing an aqueous solution containing a metal compound into contact with carboxymethylated cellulose nanofibers or carboxymethylated cellulose before fibrillation, so that carboxylate groups (-COO-) derived from carboxyl groups (-COOH) are supported. , refers to the formation of coordination bonds or hydrogen bonds between metal compounds. Thereby, carboxymethylated cellulose nanofibers containing a metal compound to which metal ions derived from the metal compound are ionically bonded can be obtained. Examples of such metal compounds include metal salts containing ions of one or more metal elements selected from the group of Ag, Au, Pt, Pd, Mn, Fe, Ti, Al, Zn, and Cu. can.

<カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの製造方法>
セルロースI型の結晶化度が60%以上であり、カルボキシメチル置換度が0.50以下であり、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の波長660nmの光の透過率が7
0%以上であるカルボキシメチル化セルロースのナノファイバーは、これに限定されないが、以下の方法により製造したカルボキシメチル化セルロースを解繊することにより、製造することができる。
<Method for producing carboxymethylated cellulose nanofibers>
The crystallinity of cellulose I type is 60% or more, the degree of carboxymethyl substitution is 0.50 or less, and the transmittance of light at a wavelength of 660 nm when it is made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v) is 7
Nanofibers of carboxymethylated cellulose having a content of 0% or more can be produced by defibrating carboxymethylated cellulose produced by the following method, although it is not limited thereto.

カルボキシメチル化セルロースは、一般に、セルロースをアルカリで処理(マーセル化)した後、得られたマーセル化セルロース(アルカリセルロースともいう。)を、カルボキシメチル化剤(エーテル化剤ともいう。)と反応させることにより製造することができる。本発明の上記特徴を有するナノファイバーを形成することができるカルボキシメチル化セルロースは、マーセル化(セルロースのアルカリ処理)を水を主とする溶媒下で行い、その後、カルボキシメチル化(エーテル化ともいう。)を水と有機溶媒との混合溶媒下で行うことにより、製造することができる。このようにして得たカルボキシメチル化セルロースは、従来の水媒法(マーセル化とカルボキシメチル化の両方を水を溶媒として行う方法)や溶媒法(マーセル化とカルボキシメチル化の両方を有機溶媒を主とする溶媒下で行う方法)で得たカルボキシメチル化セルロースに比べて、カルボキシメチル化剤の高い有効利用率を有しながら、解繊した際に、透明度の高いセルロースナノファイバー分散体へと変換することができる。 Carboxymethylated cellulose is generally produced by treating cellulose with an alkali (mercerization) and then reacting the obtained mercerized cellulose (also referred to as alkali cellulose) with a carboxymethylating agent (also referred to as an etherification agent). It can be manufactured by Carboxymethylated cellulose that can form nanofibers having the above characteristics of the present invention is produced by mercerization (alkali treatment of cellulose) in a solvent mainly composed of water, followed by carboxymethylation (also called etherification). ) in a mixed solvent of water and an organic solvent. The carboxymethylated cellulose obtained in this way can be produced using conventional water-based methods (both mercerization and carboxymethylation are performed using water as a solvent) or solvent methods (both mercerization and carboxymethylation are performed using an organic solvent). Compared to carboxymethylated cellulose obtained by the main method (method carried out in a solvent), it has a higher effective utilization rate of carboxymethylating agent, and when defibrated, it becomes a highly transparent cellulose nanofiber dispersion. can be converted.

<セルロース>
本発明においてセルロースとは、D-グルコピラノース(単に「グルコース残基」、「無水グルコース」ともいう。)がβ-1,4結合で連なった構造の多糖を意味する。セルロースは、一般に起源、製法等から、天然セルロース、再生セルロース、微細セルロース、非結晶領域を除いた微結晶セルロース等に分類される。本発明では、これらのセルロースのいずれも、マーセル化セルロースの原料として用いることができるが、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーにおいて60%以上のセルロースI型の結晶化度を維持するためには、セルロースI型の結晶化度が高いセルロースを原料として用いることが好ましい。原料となるセルロースのセルロースI型の結晶化度は、好ましくは、70%以上であり、さらに好ましくは80%以上である。セルロースI型の結晶化度の測定方法は、上述した通りである。
<Cellulose>
In the present invention, cellulose refers to a polysaccharide having a structure in which D-glucopyranose (simply referred to as "glucose residue" or "anhydroglucose") is linked through β-1,4 bonds. Cellulose is generally classified into natural cellulose, regenerated cellulose, fine cellulose, microcrystalline cellulose excluding non-crystalline regions, etc. based on its origin, manufacturing method, etc. In the present invention, any of these celluloses can be used as a raw material for mercerized cellulose, but in order to maintain cellulose I type crystallinity of 60% or more in carboxymethylated cellulose nanofibers, cellulose I It is preferable to use cellulose having a high degree of crystallinity as a raw material. The crystallinity of cellulose type I cellulose used as a raw material is preferably 70% or more, more preferably 80% or more. The method for measuring the crystallinity of cellulose type I is as described above.

天然セルロースとしては、晒パルプまたは未晒パルプ(晒木材パルプまたは未晒木材パルプ);リンター、精製リンター;酢酸菌等の微生物によって生産されるセルロース等が例示される。晒パルプ又は未晒パルプの原料は特に限定されず、例えば、木材、木綿、わら、竹、麻、ジュート、ケナフ等が挙げられる。また、晒パルプ又は未晒パルプの製造方法も特に限定されず、機械的方法、化学的方法、あるいはその中間で二つを組み合せた方法でもよい。製造方法により分類される晒パルプ又は未晒パルプとしては例えば、メカニカルパルプ(サーモメカニカルパルプ(TMP)、砕木パルプ)、ケミカルパルプ(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)等の亜硫酸パルプ、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)等のクラフトパルプ)等が挙げられる。さらに、製紙用パルプの他に溶解パルプを用いてもよい。溶解パルプとは、化学的に精製されたパルプであり、主として薬品に溶解して使用され、人造繊維、セロハンなどの主原料となる。 Examples of natural cellulose include bleached pulp or unbleached pulp (bleached wood pulp or unbleached wood pulp); linters, purified linters; and cellulose produced by microorganisms such as acetic acid bacteria. The raw material for bleached pulp or unbleached pulp is not particularly limited, and examples thereof include wood, cotton, straw, bamboo, hemp, jute, kenaf, and the like. Furthermore, the method for producing bleached pulp or unbleached pulp is not particularly limited, and may be a mechanical method, a chemical method, or a combination of the two in between. Examples of bleached pulp or unbleached pulp classified by manufacturing method include mechanical pulp (thermomechanical pulp (TMP), groundwood pulp), chemical pulp (softwood unbleached sulfite pulp (NUSP), softwood bleached sulfite pulp (NBSP) ), kraft pulp such as softwood unbleached kraft pulp (NUKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), etc. Furthermore, dissolving pulp may be used in addition to papermaking pulp. Dissolving pulp is a chemically refined pulp that is mainly used after being dissolved in chemicals, and is the main raw material for artificial fibers, cellophane, etc.

再生セルロースとしては、セルロースを銅アンモニア溶液、セルロースザンテート溶液、モルフォリン誘導体など何らかの溶媒に溶解し、改めて紡糸されたものが例示される。
微細セルロースとしては、上記天然セルロースや再生セルロースをはじめとする、セルロース系素材を、解重合処理(例えば、酸加水分解、アルカリ加水分解、酵素分解、爆砕処理、振動ボールミル処理等)して得られるものや、前記セルロース系素材を、機械的に処理して得られるものが例示される。
Examples of regenerated cellulose include those obtained by dissolving cellulose in some kind of solvent such as a cupric ammonia solution, a cellulose xanthate solution, or a morpholine derivative, and respinning the resulting solution.
Fine cellulose is obtained by depolymerizing cellulose materials such as the above-mentioned natural cellulose and regenerated cellulose (for example, acid hydrolysis, alkaline hydrolysis, enzymatic decomposition, blasting treatment, vibrating ball mill treatment, etc.) Examples include those obtained by mechanically processing the above-mentioned cellulose-based materials.

<マーセル化>
原料として前述のセルロースを用い、マーセル化剤(アルカリ)を添加することによりマーセル化セルロース(アルカリセルロースともいう。)を得る。本明細書に記載の方法にしたがって、このマーセル化反応における溶媒に水を主として用い、次のカルボキシメチル化の際に有機溶媒と水との混合溶媒を使用することにより、解繊した際に非常に高い透明度を有するセルロースナノファイバー分散体とすることができるカルボキシメチル化セルロースを経済的に得ることができる。
<Mercerization>
Mercerized cellulose (also referred to as alkali cellulose) is obtained by using the aforementioned cellulose as a raw material and adding a mercerizing agent (alkali). According to the method described in this specification, water is mainly used as a solvent in this mercerization reaction, and a mixed solvent of an organic solvent and water is used in the subsequent carboxymethylation. It is possible to economically obtain carboxymethylated cellulose, which can be made into a cellulose nanofiber dispersion with high transparency.

溶媒に水を主として用いる(水を主とする溶媒)とは、水を50質量%より高い割合で含む溶媒をいう。水を主とする溶媒中の水は、好ましくは55質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%以上である。特に好ましくは水を主とする溶媒は、水が100質量%(すなわち、水)である。マーセル化時の水の割合が多いほど、カルボキシメチル化セルロースを解繊して得られるセルロースナノファイバー分散体の透明度が高まる。水を主とする溶媒中の水以外の(水と混合して用いられる)溶媒としては、後段のカルボキシメチル化の際の溶媒として用いられる有機溶媒が挙げられる。例えば、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級ブタノール等のアルコールや、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン、ならびに、ジオキサン、ジエチルエーテル、ベンゼン、ジクロロメタンなどを挙げることができ、これらの単独または2種以上の混合物を水に50質量%未満の量で添加してマーセル化の際の溶媒として用いることができる。水を主とする溶媒中の有機溶媒は、好ましくは45質量%以下であり、さらに好ましくは40質量%以下であり、さらに好ましくは30質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以下であり、さらに好ましくは10質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下であり、より好ましくは0質量%である。 The expression "mainly using water as a solvent (solvent mainly consisting of water)" refers to a solvent containing water in a proportion higher than 50% by mass. The water content in the water-based solvent is preferably 55% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more, More preferably, it is 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more. Particularly preferably, the water-based solvent is 100% by weight water (ie, water). The higher the proportion of water during mercerization, the higher the transparency of the cellulose nanofiber dispersion obtained by defibrating carboxymethylated cellulose. Examples of solvents other than water in the water-based solvent (used in combination with water) include organic solvents used as solvents in the subsequent carboxymethylation. For example, alcohols such as methanol, ethanol, N-propyl alcohol, isopropyl alcohol, N-butanol, isobutanol, and tertiary butanol; ketones such as acetone, diethyl ketone, and methyl ethyl ketone; and dioxane, diethyl ether, benzene, and dichloromethane. They can be used alone or in a mixture of two or more of them as a solvent during mercerization by adding them to water in an amount of less than 50% by mass. The organic solvent in the water-based solvent is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less. , more preferably 10% by mass or less, still more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 0% by mass.

マーセル化剤としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物が挙げられ、これらのうちいずれか1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。マーセル化剤は、これに限定されないが、これらのアルカリ金属水酸化物を、例えば、1~60質量%、好ましくは2~45質量%、より好ましくは3~25質量%の水溶液として反応器に添加することができる。 Examples of the mercerizing agent include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, and any one or a combination of two or more of these can be used. Mercerizing agents include, but are not limited to, adding these alkali metal hydroxides to a reactor as an aqueous solution of, for example, 1 to 60% by weight, preferably 2 to 45% by weight, more preferably 3 to 25% by weight. Can be added.

マーセル化剤の使用量は、カルボキシメチル化セルロースにおけるセルロースI型の結晶化度60%以上を維持できる量であり、一実施形態において、セルロース100g(絶乾)に対して0.1モル以上2.5モル以下であることが好ましく、0.3モル以上2.0モル以下であることがより好ましく、0.4モル以上1.5モル以下であることがさらに好ましい。 The amount of the mercerizing agent used is an amount that can maintain the crystallinity of cellulose I type in carboxymethylated cellulose at 60% or more, and in one embodiment, it is 0.1 mol or more per 100 g of cellulose (bone dry). The amount is preferably .5 mol or less, more preferably 0.3 mol or more and 2.0 mol or less, and even more preferably 0.4 mol or more and 1.5 mol or less.

マーセル化の際の水を主とする溶媒の量は、セルロース原料に対し、1.5~20質量倍が好ましく、2~10質量倍であることがより好ましい。このような量とすることにより、原料の撹拌混合が容易になり、原料に均一に反応を生じさせることができるようになる。 The amount of the solvent mainly composed of water during mercerization is preferably 1.5 to 20 times by mass, more preferably 2 to 10 times by mass, based on the cellulose raw material. With such an amount, it becomes easy to stir and mix the raw materials, and it becomes possible to cause the raw materials to react uniformly.

マーセル化処理は、発底原料(セルロース)と水を主とする溶媒とを混合し、反応器の温度を0~70℃、好ましくは10~60℃、より好ましくは10~40℃に調整して、マーセル化剤の水溶液を添加し、15分~8時間、好ましくは30分~7時間、より好ましくは30分~3時間撹拌することにより行う。これによりマーセル化セルロース(アルカリセルロース)を得る。 In the mercerization treatment, the bottom raw material (cellulose) and a solvent mainly composed of water are mixed, and the temperature of the reactor is adjusted to 0 to 70°C, preferably 10 to 60°C, more preferably 10 to 40°C. Then, an aqueous solution of a mercerizing agent is added thereto, followed by stirring for 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours, more preferably 30 minutes to 3 hours. This yields mercerized cellulose (alkali cellulose).

マーセル化の際のpHは、9以上が好ましく、これによりマーセル化反応を進めることができる。該pHは、より好ましくは11以上であり、更に好ましくは12以上であり、13以上でもよい。pHの上限は特に限定されない。 The pH during mercerization is preferably 9 or higher, so that the mercerization reaction can proceed. The pH is more preferably 11 or more, still more preferably 12 or more, and may be 13 or more. The upper limit of pH is not particularly limited.

マーセル化は、温度制御しつつ上記各成分を混合撹拌することができる反応機を用いて行うことができ、従来からマーセル化反応に用いられている各種の反応機を用いることができる。例えば、2本の軸が撹拌し、上記各成分を混合するようなバッチ型攪拌装置は、均一混合性と生産性の両観点から好ましい。 Mercerization can be carried out using a reactor capable of mixing and stirring the above components while controlling the temperature, and various reactors conventionally used for mercerization reactions can be used. For example, a batch type stirring device in which two shafts stir and mix the above-mentioned components is preferable from the viewpoints of both uniform mixing performance and productivity.

<カルボキシメチル化>
マーセル化セルロースに対し、カルボキシメチル化剤(エーテル化剤ともいう。)を添加することにより、カルボキシメチル化セルロースを得る。本明細書に記載の方法にしたがって、マーセル化の際は水を主とする溶媒として用い、カルボキシメチル化の際には水と有機溶媒との混合溶媒を用いることにより、解繊した際に非常に高い透明度を有するセルロースナノファイバー分散体とすることができるカルボキシメチル化セルロースを経済的に得ることができる。
<Carboxymethylation>
Carboxymethylated cellulose is obtained by adding a carboxymethylating agent (also referred to as an etherifying agent) to mercerized cellulose. According to the method described in this specification, water is used as the main solvent during mercerization, and a mixed solvent of water and organic solvent is used during carboxymethylation. It is possible to economically obtain carboxymethylated cellulose, which can be made into a cellulose nanofiber dispersion with high transparency.

カルボキシメチル化剤としては、モノクロロ酢酸、モノクロロ酢酸ナトリウム、モノクロロ酢酸メチル、モノクロロ酢酸エチル、モノクロロ酢酸イソプロピルなどが挙げられる。これらのうち、原料の入手しやすさという点でモノクロロ酢酸、またはモノクロロ酢酸ナトリウムが好ましい。 Examples of the carboxymethylating agent include monochloroacetic acid, sodium monochloroacetate, methyl monochloroacetate, ethyl monochloroacetate, isopropyl monochloroacetate, and the like. Among these, monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate is preferred from the viewpoint of easy availability of raw materials.

カルボキシメチル化剤の使用量は、セルロースI型の結晶化度60%以上を維持できる量であり、また、0.50以下のカルボキシメチル置換度となる量である。特に限定されないが、一実施形態において、セルロースの無水グルコース単位当たり、0.5~1.5モルの範囲で添加することが好ましい。上記範囲の下限はより好ましくは0.6モル以上、さらに好ましくは0.7モル以上であり、上限はより好ましくは1.3モル以下、さらに好ましくは1.1モル以下である。カルボキシメチル化剤は、これに限定されないが、例えば、5~80質量%、より好ましくは30~60質量%の水溶液として反応器に添加することができるし、溶解せず、粉末状態で添加することもできる。 The amount of the carboxymethylating agent used is an amount that can maintain the crystallinity of cellulose I type at 60% or more, and also an amount that provides a degree of carboxymethyl substitution of 0.50 or less. Although not particularly limited, in one embodiment, it is preferably added in an amount of 0.5 to 1.5 mol per anhydroglucose unit of cellulose. The lower limit of the above range is more preferably 0.6 mol or more, even more preferably 0.7 mol or more, and the upper limit is more preferably 1.3 mol or less, still more preferably 1.1 mol or less. The carboxymethylating agent can be added to the reactor as an aqueous solution of, for example, 5 to 80% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, but is not limited thereto, or it can be added in the form of a powder without being dissolved. You can also do that.

マーセル化剤とカルボキシメチル化剤のモル比(マーセル化剤/カルボキシメチル化剤)は、カルボキシメチル化剤としてモノクロロ酢酸又はモノクロロ酢酸ナトリウムを使用する場合では、0.9~2.45が一般的に採用される。その理由は、0.9未満であるとカルボキシメチル化反応が不十分となる可能性があり、未反応のモノクロロ酢酸又はモノクロロ酢酸ナトリウムが残って無駄が生じる可能性があること、及び2.45を超えると過剰のマーセル化剤とモノクロロ酢酸又はモノクロロ酢酸ナトリウムによる副反応が進行してグリコール酸アルカリ金属塩が生成する恐れがあるため、不経済となる可能性があることにある。 The molar ratio of the mercerizing agent and the carboxymethylating agent (mercerizing agent/carboxymethylating agent) is generally 0.9 to 2.45 when monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate is used as the carboxymethylating agent. will be adopted. The reason is that if it is less than 0.9, the carboxymethylation reaction may be insufficient, and unreacted monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate may remain and be wasted. If it exceeds 100%, a side reaction between the excess mercerizing agent and monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate may proceed to produce an alkali metal salt of glycolate, which may be uneconomical.

カルボキシメチル化において、カルボキシメチル化剤の有効利用率は、15%以上であることが好ましい。より好ましくは20%以上であり、さらに好ましくは25%以上であり、特に好ましくは30%以上である。カルボキシメチル化剤の有効利用率とは、カルボキシメチル化剤におけるカルボキシメチル基のうち、セルロースに導入されたカルボキシメチル基の割合を指す。マーセル化の際に水を主とする溶媒を用い、カルボキシメチル化の際に水と有機溶媒との混合溶媒を用いることにより、高いカルボキシメチル化剤の有効利用率で(すなわち、カルボキシメチル化剤の使用量を大きく増やすことなく、経済的に)、解繊した際に高い透明度を有するセルロースナノファイバー分散体を得ることができるカルボキシメチル化セルロースを製造することができる。カルボキシメチル化剤の有効利用率の上限は特に限定されないが、現実的には80%程度が上限となる。なお、カルボ
キシメチル化剤の有効利用率は、AMと略すことがある。
In carboxymethylation, the effective utilization rate of the carboxymethylating agent is preferably 15% or more. It is more preferably 20% or more, still more preferably 25% or more, particularly preferably 30% or more. The effective utilization rate of a carboxymethylating agent refers to the proportion of carboxymethyl groups introduced into cellulose among the carboxymethyl groups in the carboxymethylating agent. By using a solvent mainly composed of water during mercerization and using a mixed solvent of water and an organic solvent during carboxymethylation, a high effective utilization rate of the carboxymethylating agent (i.e., It is possible to produce carboxymethylated cellulose that can yield a cellulose nanofiber dispersion with high transparency when defibrated (economically, without significantly increasing the amount of carboxymethylated cellulose used). Although the upper limit of the effective utilization rate of the carboxymethylating agent is not particularly limited, the practical upper limit is about 80%. Note that the effective utilization rate of the carboxymethylating agent is sometimes abbreviated as AM.

カルボキシメチル化剤の有効利用率の算出方法は以下の通りである:
AM = (DS ×セルロースのモル数)/ カルボキシメチル化剤のモル数
DS: カルボキシメチル置換度(測定方法は上述の通り)
セルロースのモル数:パルプ質量(100℃で60分間乾燥した際の乾燥質量)/162(162はセルロースのグルコース単位当たりの分子量)。
The method for calculating the effective utilization rate of carboxymethylating agents is as follows:
AM = (DS × number of moles of cellulose) / number of moles of carboxymethylating agent DS: degree of carboxymethyl substitution (measurement method is as described above)
Number of moles of cellulose: Pulp mass (dry mass when dried at 100° C. for 60 minutes)/162 (162 is the molecular weight per glucose unit of cellulose).

カルボキシメチル化反応におけるセルロース原料の濃度は、特に限定されないが、カルボキシメチル化剤の有効利用率を高める観点から、1~40%(w/v)であることが好ましい。 The concentration of the cellulose raw material in the carboxymethylation reaction is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the effective utilization rate of the carboxymethylation agent, it is preferably 1 to 40% (w/v).

カルボキシメチル化剤を添加するのと同時に、あるいはカルボキシメチル化剤の添加の前または直後に、反応器に有機溶媒または有機溶媒の水溶液を適宜添加し、又は減圧などによりマーセル化処理時の水以外の有機溶媒等を適宜削減して、水と有機溶媒との混合溶媒を形成し、この水と有機溶媒との混合溶媒下で、カルボキシメチル化反応を進行させる。有機溶媒の添加または削減のタイミングは、マーセル化反応の終了後からカルボキシメチル化剤を添加した直後までの間であればよく、特に限定されないが、例えば、カルボキシメチル化剤を添加する前後30分以内が好ましい。 Simultaneously with the addition of the carboxymethylating agent, or before or immediately after the addition of the carboxymethylating agent, add an organic solvent or an aqueous solution of an organic solvent to the reactor, or remove water other than water during the mercerization treatment by reducing pressure, etc. The organic solvent and the like are appropriately reduced to form a mixed solvent of water and an organic solvent, and the carboxymethylation reaction is allowed to proceed in this mixed solvent of water and an organic solvent. The timing of adding or reducing the organic solvent may be from the end of the mercerization reaction to immediately after adding the carboxymethylating agent, and is not particularly limited, but for example, 30 minutes before or after adding the carboxymethylating agent. Preferably within

有機溶媒としては、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級ブタノール等のアルコールや、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン、ならびに、ジオキサン、ジエチルエーテル、ベンゼン、ジクロロメタンなどを挙げることができ、これらの単独または2種以上の混合物を水に添加してカルボキシメチル化の際の溶媒として用いることができる。これらのうち、水との相溶性が優れることから、炭素数1~4の一価アルコールが好ましく、炭素数1~3の一価アルコールがさらに好ましい。 Examples of organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, N-propyl alcohol, isopropyl alcohol, N-butanol, isobutanol, and tertiary butanol, ketones such as acetone, diethyl ketone, and methyl ethyl ketone, as well as dioxane, diethyl ether, Benzene, dichloromethane, etc. can be mentioned, and these alone or a mixture of two or more can be added to water and used as a solvent during carboxymethylation. Among these, monohydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms are preferred, and monohydric alcohols having 1 to 3 carbon atoms are more preferred because of their excellent compatibility with water.

カルボキシメチル化の際の混合溶媒中の有機溶媒の割合は、水と有機溶媒との総和に対して有機溶媒が20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましく、45質量%以上であることがさらに好ましく、50質量%以上であることが特に好ましい。有機溶媒の割合が高いほど、セルロースナノファイバー分散体としたときの透明度が高くなるという利点が得られる。有機溶媒の割合の上限は限定されず、例えば、99質量%以下であってよい。添加する有機溶媒のコストを考慮すると、好ましくは90質量%以下であり、更に好ましくは85質量%以下であり、更に好ましくは80質量%以下であり、更に好ましくは70質量%以下である。 The proportion of the organic solvent in the mixed solvent during carboxymethylation is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, based on the total of water and organic solvent. It is more preferably 40% by mass or more, even more preferably 45% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more. The higher the proportion of the organic solvent, the higher the transparency of the cellulose nanofiber dispersion. The upper limit of the proportion of the organic solvent is not limited, and may be, for example, 99% by mass or less. Considering the cost of the organic solvent to be added, it is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less.

カルボキシメチル化の際の反応媒(セルロースを含まない、水と有機溶媒等との混合溶媒)は、マーセル化の際の反応媒よりも、水の割合が少ない(言い換えれば、有機溶媒の割合が多い)ことが好ましい。本範囲を満たすことで、得られるカルボキシメチル化セルロースの結晶化度を維持しながらカルボキシメチル置換度を高くしやすくなり、解繊した際に透明度の高いセルロースナノファイバー分散体となるカルボキシメチル化セルロースを、より効率的に得ることができるようになる。また、カルボキシメチル化の際の反応媒が、マーセル化の際の反応媒よりも水の割合が少ない(有機溶媒の割合が多い)場合、マーセル化反応からカルボキシメチル化反応に移行する際に、マーセル化反応終了後の反応系に所望の量の有機溶媒を添加するという簡便な手段でカルボキシメチル化反応用の混合溶媒を形成させることができるという利点も得られる。 The reaction medium for carboxymethylation (a mixed solvent of water and organic solvent, etc. that does not contain cellulose) has a lower proportion of water than the reaction medium for mercerization (in other words, the proportion of organic solvent is lower) than the reaction medium for mercerization. Preferably. By satisfying this range, it becomes easier to increase the degree of carboxymethyl substitution while maintaining the crystallinity of the carboxymethylated cellulose obtained, and when defibrated, the carboxymethylated cellulose becomes a highly transparent cellulose nanofiber dispersion. can be obtained more efficiently. In addition, if the reaction medium for carboxymethylation has a lower proportion of water (larger proportion of organic solvent) than the reaction medium for mercerization, when transitioning from the mercerization reaction to the carboxymethylation reaction, Another advantage is that a mixed solvent for the carboxymethylation reaction can be formed by simply adding a desired amount of organic solvent to the reaction system after the mercerization reaction is completed.

水と有機溶媒との混合溶媒を形成し、マーセル化セルロースにカルボキシメチル化剤を
投入した後、温度を好ましくは10~40℃の範囲で一定に保ったまま15分~4時間、好ましくは15分~1時間程度撹拌する。マーセル化セルロースを含む液とカルボキシメチル化剤との混合は、反応混合物が高温になることを防止するために、複数回に分けて、または、滴下により行うことが好ましい。カルボキシメチル化剤を投入して一定時間撹拌した後、必要であれば昇温して、反応温度を30~90℃、好ましくは40~90℃、さらに好ましくは60~80℃として、30分~10時間、好ましくは1時間~4時間、エーテル化(カルボキシメチル化)反応を行い、カルボキシメチル化セルロースを得る。
After forming a mixed solvent of water and an organic solvent and adding the carboxymethylating agent to the mercerized cellulose, the temperature is preferably kept constant in the range of 10 to 40°C for 15 minutes to 4 hours, preferably for 15 minutes. Stir for about 1 minute to 1 hour. The liquid containing mercerized cellulose and the carboxymethylating agent are preferably mixed in multiple batches or by dropwise addition in order to prevent the reaction mixture from reaching a high temperature. After adding the carboxymethylating agent and stirring for a certain period of time, raise the temperature if necessary to bring the reaction temperature to 30 to 90°C, preferably 40 to 90°C, more preferably 60 to 80°C, for 30 minutes to The etherification (carboxymethylation) reaction is carried out for 10 hours, preferably 1 to 4 hours, to obtain carboxymethylated cellulose.

カルボキシメチル化の際には、マーセル化の際に用いた反応器をそのまま用いてもよく、あるいは、温度制御しつつ上記各成分を混合撹拌することが可能な別の反応器を用いてもよい。 For carboxymethylation, the reactor used for mercerization may be used as is, or a separate reactor may be used that can mix and stir the above components while controlling the temperature. .

反応終了後、残存するアルカリ金属塩を鉱酸または有機酸で中和してもよい。また、必要に応じて、副生する無機塩、有機酸塩等を含水メタノールで洗浄して除去し、乾燥、粉砕、分級してカルボキシメチル化セルロース又はその塩としてもよい。副生物除去のために洗浄する際は、予め酸型にして線状し、洗浄後に塩型に戻しても良い。乾式粉砕で用いる装置としてはハンマーミル、ピンミル等の衝撃式ミル、ボールミル、タワーミル等の媒体ミル、ジェットミル等が例示される。湿式粉砕で用いる装置としてはホモジナイザー、マスコロイダー、パールミル等の装置が例示される。 After the reaction is complete, the remaining alkali metal salt may be neutralized with a mineral or organic acid. Further, if necessary, by-produced inorganic salts, organic acid salts, etc. may be removed by washing with water-containing methanol, followed by drying, pulverization, and classification to obtain carboxymethylated cellulose or its salt. When washing to remove by-products, it may be made into an acid form in advance and linearized, and then returned to a salt form after washing. Examples of devices used for dry grinding include impact mills such as hammer mills and pin mills, media mills such as ball mills and tower mills, and jet mills. Examples of devices used in wet grinding include homogenizers, mass colloiders, pearl mills, and the like.

<ナノファイバーへの解繊>
上記の方法により得たカルボキシメチル化セルロースを解繊することにより、ナノスケールの繊維径を有するセルロースナノファイバーへと変換することができる。
<Defibration into nanofibers>
By defibrating the carboxymethylated cellulose obtained by the above method, it can be converted into cellulose nanofibers having a nanoscale fiber diameter.

解繊の際には、上記の方法で得られたカルボキシメチル化セルロースの分散体を準備する。分散媒は、取扱いの容易性から、水が好ましい。解繊時の分散体におけるカルボキシメチル化セルロースの濃度は、解繊、分散の効率を考慮すると、0.01~10%(w/v)であることが好ましい。 At the time of defibration, a dispersion of carboxymethylated cellulose obtained by the above method is prepared. The dispersion medium is preferably water from the viewpoint of ease of handling. The concentration of carboxymethylated cellulose in the dispersion during defibration is preferably 0.01 to 10% (w/v) in consideration of the efficiency of defibration and dispersion.

カルボキシメチル化セルロースを解繊する際に用い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ることができる。解繊の際にはカルボキシメチル化セルロースの分散体に強力な剪断力を印加することが好ましい。特に、効率よく解繊するには、前記分散体に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力な剪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及び分散処理に先立って、必要に応じて、高速せん断ミキサーなどの公知の混合、撹拌、乳化、分散装置を用いて、前記分散体に予備処理をほどこしてもよい。 The device used to defibrate carboxymethylated cellulose is not particularly limited, but a high-speed rotation type, a colloid mill type, a high pressure type, a roll mill type, an ultrasonic type, or the like can be used. During defibration, it is preferable to apply a strong shearing force to the dispersion of carboxymethylated cellulose. Particularly, in order to efficiently defibrate, 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 dispersion and a strong shearing force. The pressure is more preferably 100 MPa or more, and still more preferably 140 MPa or more. Furthermore, prior to the defibration and dispersion treatment with a high-pressure homogenizer, the dispersion may be pretreated, if necessary, using a known mixing, stirring, emulsifying, and dispersing device such as a high-speed shear mixer. .

高圧ホモジナイザーとは、ポンプにより流体に加圧(高圧)し、流路に設けた非常に繊細な間隙より噴出させることにより、粒子間の衝突、圧力差による剪断力等の総合エネルギーによって乳化、分散、解細、粉砕、及び超微細化を行う装置である。 A high-pressure homogenizer uses a pump to pressurize the fluid (high pressure) and eject it from very delicate gaps in the flow path, emulsifying and dispersing it using the combined energy of collisions between particles and shearing force due to pressure differences. This is a device that performs pulverization, pulverization, and ultra-fine refining.

上記の方法により、透明度が高いセルロースナノファイバーが得られる理由は明らかではないが、上記の方法によれば比較的高いセルロースI型の結晶化度を維持することができ、したがって、カルボキシメチル置換度を比較的高くしてもカルボキシメチル化セルロースの繊維状の形状を維持させることができることを本発明者らは確認している。繊維状の形状を維持しながらカルボキシメチル置換度を高くできる(すなわち、カルボキシメチル基を多く導入する)ことは、カルボキシメチル化セルロースの解繊性の向上につながると考えられ、これが透明度が高いナノファイバー分散体が得られることの理由の1つであ
ると推測される。しかし、これに限定されない。
Although it is not clear why cellulose nanofibers with high transparency can be obtained by the above method, it is possible to maintain a relatively high crystallinity of cellulose type I according to the above method, and therefore the degree of carboxymethyl substitution is The present inventors have confirmed that it is possible to maintain the fibrous shape of carboxymethylated cellulose even if the ratio is relatively high. It is thought that increasing the degree of carboxymethyl substitution (in other words, introducing a large number of carboxymethyl groups) while maintaining the fibrous shape leads to improved fibrillation properties of carboxymethylated cellulose, which leads to highly transparent nano It is assumed that this is one of the reasons why a fiber dispersion can be obtained. However, it is not limited to this.

<添加剤>
上述の製法により得られるカルボキシメチル置換度が0.50以下であり、セルロースI型の結晶化度が60%以上であり、上述の透明度が60%以上であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーは、均質で分散安定性に優れ、保水性と保形性付与に優れ、また、水と接触した際にも比較的べたべたしにくくさらっとしており、水中でダマ(塊)を形成しにくく、透明度の高い水分散体を与えることができることから、食品、医薬品、化粧品、飼料、製紙、塗料等の様々な分野において保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、分散安定剤等の各種添加剤として好適に使用することができる。
<Additives>
The carboxymethylated cellulose nanofibers obtained by the above production method, which have a degree of carboxymethyl substitution of 0.50 or less, a cellulose I type crystallinity of 60% or more, and a transparency of 60% or more, are homogeneous. It has excellent dispersion stability, excellent water retention and shape retention, and is relatively non-sticky and smooth when it comes into contact with water, does not easily form lumps in water, and has highly transparent water. Because it can provide a dispersion, it is used as a water retention agent, shape retention agent, viscosity modifier, emulsion stabilizer, dispersion stabilizer, etc. in various fields such as food, medicine, cosmetics, feed, paper manufacturing, and paints. It can be suitably used as various additives.

また、他材料との混合性に優れ、水や親水性の有機溶媒中に分散させることによりチキソトロピー性を発現し、条件によってはゲル状となるため、ゲル化剤としても有効である。また、抄紙法やキャスト法で製膜することにより、高強度で耐熱性にすぐれ、低い熱膨張性を有する材料となる。また、こうして得られた膜は親水性付与を目的としたコーティング層としても有用である。さらに、樹脂などの他材料と複合化する際、他材料中での分散性に優れるため、好適な場合には透明性に優れた複合体を提供することができる。また、補強フィラーとしても機能し、複合体中で繊維が高度にネットワークを形成するような場合には、使用した樹脂単体に比べて高い強度を示すようになり、熱膨張率を低下させることもできる。この他にも、両親媒的性質を有するため、乳化剤や分散安定剤として機能する。また、カルボキシメチル基は金属イオンと対イオンを形成するため、金属イオンの捕集剤等としても有効である。 In addition, it has excellent miscibility with other materials, exhibits thixotropic properties when dispersed in water or a hydrophilic organic solvent, and becomes gel-like under certain conditions, making it effective as a gelling agent. Furthermore, by forming a film using a papermaking method or a casting method, a material with high strength, excellent heat resistance, and low thermal expansion can be obtained. The membrane thus obtained is also useful as a coating layer for the purpose of imparting hydrophilic properties. Furthermore, when composited with other materials such as resins, it has excellent dispersibility in the other materials, so if suitable, a composite with excellent transparency can be provided. It also functions as a reinforcing filler, and when the fibers form a highly networked structure in the composite, it exhibits higher strength than the resin used alone and can also lower the coefficient of thermal expansion. can. In addition, since it has amphipathic properties, it functions as an emulsifier and a dispersion stabilizer. Furthermore, since the carboxymethyl group forms counter ions with metal ions, it is effective as a metal ion scavenger.

カルボキシメチル化セルロースナノファイバーが用いられる分野は限定されず、一般的に添加剤が用いられる様々な分野、例えば、化粧品、食品、飲料、医薬、製紙、各種化学用品、塗料、インキ、スプレー、飼料、農薬、釉薬、土木、建築、電子材料、難燃剤、家庭雑貨、接着剤、洗浄剤、芳香剤、潤滑用組成物などで、増粘剤、ゲル化剤、糊剤、食品添加剤、賦形剤、塗料用添加剤、接着剤用添加剤、製紙用添加剤、研磨剤、ゴム・プラスチック用配合材料、保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、気泡安定剤、分散安定剤、泥水調整剤、ろ過助剤、溢泥防止剤などとして使用することができる。 The fields in which carboxymethylated cellulose nanofibers are used are not limited, and include various fields in which additives are generally used, such as cosmetics, foods, beverages, medicines, paper manufacturing, various chemical supplies, paints, inks, sprays, and feeds. , agricultural chemicals, glazes, civil engineering, architecture, electronic materials, flame retardants, household goods, adhesives, cleaning agents, fragrances, lubricating compositions, etc.; thickeners, gelling agents, glues, food additives, and fillers. Excipients, additives for paints, additives for adhesives, additives for paper manufacturing, abrasives, compounded materials for rubber and plastics, water retention agents, shape retention agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, bubble stabilizers It can be used as a dispersion stabilizer, muddy water conditioner, filter aid, mud flooding prevention agent, etc.

例えば、本発明のカルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含有する添加剤は、マンガン乾電池、アルカリマンガン電池、酸化銀電池、リチウム電池、鉛蓄電池、ニッケル-カドミウム蓄電池、ニッケル-水素蓄電池、ニッケル-亜鉛蓄電池、酸化銀-亜鉛蓄電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、各種のゲル電解質電池、全固体電池、亜鉛-空気蓄電池、鉄-空気蓄電池、アルミニウム-空気蓄電池、燃料電池、太陽電池、ナトリウム硫黄電池、ポリアセン電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ(電気二重層コンデンサともいう)などの各種電池の部材への添加剤として用いることができ、部材としては、正極または負極などの各電極の電極集電体、活物質、絶縁膜(セパレータ)、電解質膜などが挙げられる。また、各電極の集電体と活物質の結着剤、活物質同士の結着剤、活物質の分散剤、固体電解質の分散剤などとしても有効である。 For example, the additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers of the present invention can be used for manganese dry batteries, alkaline manganese batteries, silver oxide batteries, lithium batteries, lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, Silver-zinc oxide batteries, lithium-ion batteries, lithium-polymer batteries, various gel electrolyte batteries, all-solid-state batteries, zinc-air batteries, iron-air batteries, aluminum-air batteries, fuel cells, solar cells, sodium-sulfur batteries, polyacene It can be used as an additive to various battery components such as batteries, electrolytic capacitors, and electric double layer capacitors (also referred to as electric double layer capacitors). Examples include active materials, insulating films (separators), and electrolyte films. It is also effective as a binder between the current collector of each electrode and the active material, a binder between active materials, a dispersant for active materials, a dispersant for solid electrolytes, and the like.

本発明のカルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤を化粧品用添加剤として用いる場合、これらに限定されないが、例えば、化粧品用の保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、触感改良剤、気泡安定剤、分散安定剤として用いることができる。化粧品としては、例えば、化粧水、美容液、乳液、モイスチャークリーム、オールインワンジェル、香水、洗顔フォーム、フォーム剤、クレンジング、パック、サンスクリーン、マッサージ用製品、美白化粧料、アンチエイジング製品、美容マスクなどのスキンケア用品;ファンデーション、口紅、アイブロウ、マスカラ、アイライナー、アイシャドー、マニキュア、ネイルケア、おしろい、リップクリーム、リップグロス、リップ
ライナー、チーク、BBクリーム、コンシーラーなどのメイクアップ製品;シャンプー、ヘアカラー、トリートメント、ヘアスプレー、液状整髪料、ヘアクリーム、ヘアワックス、ヘアジェル、セットローション、頭皮ケア化粧料、まつ毛ケア化粧料、眉毛ケア化粧料、パーマ剤、染毛剤液、染毛剤クリーム、育毛剤などのヘアケア製品;ボディクリーム、ハンドクリーム、ボディシャンプー、石鹸、シェービングクリーム、シェービングローションなどのボディケア製品などが挙げられる。また、オイル、リキッド、ワックス、スティック、パウダー、シート状製品に限定されず、液化石油ガス等の噴射剤と共に用いてエアゾールタイプのものとしてもよい。
When the additive containing the carboxymethylated cellulose nanofiber of the present invention is used as a cosmetic additive, examples include, but are not limited to, a water retention agent, a shape retention agent, a viscosity modifier, an emulsion stabilizer, and an emulsion stabilizer for cosmetics. It can be used as an agent, feel improver, foam stabilizer, and dispersion stabilizer. Examples of cosmetics include lotions, serums, emulsions, moisture creams, all-in-one gels, perfumes, facial cleansing foams, foams, cleansers, packs, sunscreens, massage products, whitening cosmetics, anti-aging products, beauty masks, etc. skin care products; makeup products such as foundation, lipstick, eyebrow, mascara, eyeliner, eye shadow, nail polish, nail care, powder, lip balm, lip gloss, lip liner, blush, BB cream, concealer; shampoo, hair color, Treatments, hair sprays, liquid hair styling products, hair creams, hair waxes, hair gels, setting lotions, scalp care cosmetics, eyelash care cosmetics, eyebrow care cosmetics, perming agents, hair dye solutions, hair dye creams, hair growth agents Hair care products such as; body care products such as body cream, hand cream, body shampoo, soap, shaving cream, shaving lotion, etc. Further, the product is not limited to oil, liquid, wax, stick, powder, or sheet-like products, and may be used in an aerosol type with a propellant such as liquefied petroleum gas.

例えば、ファンデーション、アイブロウ、マスカラなどの粉末状のメイクアップ製品に本発明の添加剤を配合することにより、顔料の分散性を向上させダマを防止する、保形性またはチキソ性を付与して塗りやすさ、定着性、つや感を向上させる、などの効果が得られる。 For example, by adding the additive of the present invention to powdered makeup products such as foundations, eyebrows, and mascaras, they can be applied with shape retention or thixotropic properties that improve pigment dispersibility and prevent clumps. Effects such as improved ease of use, fixability, and gloss can be obtained.

また、例えば、BBクリーム、モイスチャークリーム、ヘアクリーム、液状整髪料、ヘアジェル、ヘアワックスなどのクリーム状、液状、またはジェル状の化粧品に本発明の添加剤を配合することにより、顔料などの粉末原料の分散性の向上、液体原料の乳化性の向上、チキソ性付与による塗りやすさ、保形性やチキソ性付与による髪のスタイリング性の向上及び持続、また、しなやかさやつや感の向上などの効果が得られる。 For example, by blending the additive of the present invention into cream, liquid, or gel cosmetics such as BB cream, moisture cream, hair cream, liquid hair conditioner, hair gel, and hair wax, powder raw materials such as pigments can be used. Improved dispersibility of liquid ingredients, improved emulsification of liquid raw materials, ease of application by imparting thixotropic properties, improved and sustained hair styling properties by imparting shape retention and thixotropic properties, and improvement of suppleness and shine. Effects can be obtained.

また、例えば、シャンプー、石鹸、ボディシャンプー、洗顔料、フォーム剤などの泡状にして用いる化粧品に本発明の添加剤を配合することにより、保形性付与による泡の安定性の向上、泡を洗い流した後の皮膚のすべり感やうるおい感の向上及び持続、などの効果が得られる。 For example, by incorporating the additive of the present invention into cosmetics that are used in the form of foam, such as shampoos, soaps, body shampoos, facial cleansers, and foams, it is possible to improve the stability of the foam by imparting shape retention, and to improve the foam. Effects such as improved and sustained skin smoothness and moisturized feeling after rinsing can be obtained.

また、例えば、化粧水、美容液などの肌への保湿性付与が期待される化粧品に本発明の添加剤を配合することにより、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーによる保水性付与により高い保湿効果を得ることができる。 Furthermore, by incorporating the additive of the present invention into cosmetics such as lotions and serums that are expected to impart moisturizing properties to the skin, a high moisturizing effect can be obtained by imparting water-holding properties with carboxymethylated cellulose nanofibers. be able to.

また、例えば、ミストタイプの化粧水などに本発明の添加剤を使用すると、チキソ性付与により噴射しやすいという効果を得ることができる。
また、例えば、美容用パックに本発明の添加剤を使用すると、チキソ性、保形性付与により、肌に塗った後に垂れにくく使いやすいという効果を得ることができる。
Furthermore, for example, when the additive of the present invention is used in a mist type lotion, etc., it is possible to obtain the effect of making it easier to spray by imparting thixotropic properties.
Furthermore, for example, when the additive of the present invention is used in a beauty pack, it is possible to obtain the effect that it is difficult to drip after being applied to the skin and is easy to use due to the imparting of thixotropic properties and shape-retaining properties.

食品用添加剤として用いる場合は、これらに限定されないが、食品用の保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、食感改良剤、気泡安定剤、分散安定剤が挙げられる。使用できる食品としては、これらに限定されないが、飲料(ココア、繊維・果肉入りジュース、しるこ、甘酒、乳酸菌飲料、フルーツ牛乳、清涼飲料、炭酸飲料、アルコール飲料など)、スープ類(コーンスープ、ラーメンスープ、味噌汁、コンソメなど)、たれ類、ドレッシング、ケチャップ、マヨネーズ、ジャム、ヨーグルト、ホイップクリーム、乾物類(乾燥加工食品、インスタントラーメン、パスタ麺など)、グルテンフリーパスタ、アイスクリーム、モナカ、シャーベット、ポリジュース、菓子類(グミ、ソフトキャンディ、ゼリー、クッキーなど)、嚥下食品(とろみ剤、服薬補助ゼリーなどのゲル状食品)、オブラート、寒天、ところてん、プルラン、水あめ、メレンゲ、パン(メロンパン、クリームパンなど)、グルテンフリーパン、フィリング、ホットケーキ、練り物、冷凍食品、肉加工食品、魚加工食品、米加工品(餅、煎餅、あられ)、可食性フィルムなどが挙げられる。 When used as food additives, food additives include, but are not limited to, water retention agents, shape retention agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, texture improvers, foam stabilizers, and dispersion stabilizers. Can be mentioned. Foods that can be used include, but are not limited to, beverages (cocoa, juices with fiber and pulp, shiruko, amazake, lactic acid bacteria drinks, fruit milk, soft drinks, carbonated drinks, alcoholic drinks, etc.), soups (corn soup, ramen noodles, etc.) soup, miso soup, consommé, etc.), sauces, dressings, ketchup, mayonnaise, jam, yogurt, whipped cream, dried goods (dried processed foods, instant ramen, pasta noodles, etc.), gluten-free pasta, ice cream, monaka, sorbet, Polyjuice, confectionery (gummy, soft candy, jelly, cookies, etc.), swallowable foods (gel-like foods such as thickening agents, medication aid jelly, etc.), wafer, agar, tokoroten, pullulan, starch syrup, meringue, bread (melon bread, cream) (bread, etc.), gluten-free bread, fillings, pancakes, pastes, frozen foods, processed meat foods, processed fish foods, processed rice products (rice cakes, rice crackers, arare), and edible films.

医薬品または医薬部外品用添加剤として用いる場合は、これらに限定されないが、医薬品用の保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、分散安定剤が挙げられる
。医薬品または医薬部外品としては、これらに限定されないが、錠剤、軟膏、絆創膏、パップ剤、ハンドクリーム、練歯磨、薬用化粧品、毛髪用剤、薬用歯磨き剤、浴用剤、殺虫剤、殺鼠剤、腋臭防止剤、ソフトコンタクトレンズ用消毒剤、口中清涼剤、育毛剤、除毛剤、染毛剤、脱色・脱染剤、パーマネントウェーブ用剤などが挙げられる。
When used as an additive for pharmaceuticals or quasi-drugs, examples include, but are not limited to, water retention agents, shape retention agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, and dispersion stabilizers for pharmaceuticals. Pharmaceuticals and quasi-drugs include, but are not limited to, tablets, ointments, bandages, poultices, hand creams, toothpastes, medicinal cosmetics, hair preparations, medicated toothpastes, bath additives, insecticides, rat poisons, and armpit odor. Examples include antiseptic agents, disinfectants for soft contact lenses, mouth fresheners, hair restorers, hair removers, hair dyes, bleaching/destaining agents, and permanent waving agents.

飼料用添加剤として用いる場合は、これらに限定されないが、飼料用の保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、分散安定剤が挙げられる。飼料としては、例えば、家畜や養殖魚用のモイストペレット、エクスパンジョンペレット、牛用代用乳などが挙げられる。 When used as a feed additive, examples include, but are not limited to, water retention agents, shape retention agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, and dispersion stabilizers for feed. Examples of the feed include moist pellets for livestock and farmed fish, expansion pellets, and milk replacer for cows.

製紙用添加剤として用いる場合は、これらに限定されないが、製紙用の保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、分散安定剤が挙げられる。例えば、表面サイズ剤、歩留まり向上剤、紙力増強剤、コーティング剤、バリア性付与剤、嵩高紙用添加剤などとして用いることができる。 When used as an additive for paper manufacturing, examples include, but are not limited to, water retention agents, shape retention agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, and dispersion stabilizers for paper manufacturing. For example, it can be used as a surface sizing agent, a retention improver, a paper strength enhancer, a coating agent, a barrier property imparting agent, an additive for bulky paper, and the like.

塗料用添加剤として用いる場合は、これらに限定されないが、塗料用の保水性付与剤、保形性付与剤、粘度調整剤、乳化安定剤、分散安定剤が挙げられる。塗料としては、クリア系塗料、艶消し塗料、建築用塗料、漆塗料、工芸品塗料、自動車内装塗料などが挙げられる。 When used as a paint additive, examples include, but are not limited to, water retention agents, shape retention agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, and dispersion stabilizers for paints. Examples of the paint include clear paint, matte paint, architectural paint, lacquer paint, craft paint, and automobile interior paint.

その他、洗剤、柔軟剤、ラップ、フィルム、ウェットティッシュ、入浴剤などの日用品における分散安定剤、補強材等;食用油や各種溶剤の濾過(水分除去);繊維壁、壁材、屋根材、コンクリート、モルタル、セラミック、窯業、砂壁、石膏ボードなどの建材の補強材;気泡シールド、連壁止水剤などの土木;発泡スチロール、生分解性樹脂、ゴム、セラミック、塩ビなどの樹脂充填剤、コンパウンド、または補強材;微粒子カーボンブラック、硫酸バリウム(X線造影剤)、酸化チタンや酸化亜鉛の分散などの分散剤;塩化カルシウム等の潮解性剤の吸湿時の保形性改善などの吸湿剤助剤;繊維(生地、糸)の改質剤;液体の担体;潤滑油剤;窯業;猫砂;乾燥剤用吸水材;緑化工法;バインダー;ペット用品;衛生用品;壁紙;培地などに用いることもできる。 Other dispersion stabilizers and reinforcing materials for everyday items such as detergents, fabric softeners, wraps, films, wet tissues, and bath salts; filtration (moisture removal) of cooking oil and various solvents; fiber walls, wall materials, roofing materials, and concrete. Reinforcing materials for building materials such as , mortar, ceramics, ceramics, sand walls, and gypsum boards; Civil engineering such as bubble shields and wall sealants; Resin fillers and compounds such as styrofoam, biodegradable resins, rubber, ceramics, and PVC; Or reinforcing material; dispersing agent such as fine particle carbon black, barium sulfate (X-ray contrast agent), dispersion of titanium oxide or zinc oxide; moisture absorbing agent auxiliary agent such as improving the shape retention of deliquescent agents such as calcium chloride when absorbing moisture. Modifier for fibers (fabric, thread); Liquid carrier; Lubricating oil agent; Ceramics; Cat litter; Water-absorbing material for desiccant; Greening method; Binder; Pet supplies; Sanitary products; Wallpaper; Can also be used in culture media, etc. .

また、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを添加剤として各種用途に使用する際に、本発明の効果を阻害しない範囲で、pH調節剤、防腐剤、防錆剤等、界面活性剤、結合剤、接着剤、発泡剤、賦形剤、カップリング剤、粘着剤、分散剤、接着剤、滑剤、離型剤、粘度調整剤、乳化安定剤、潤滑剤、研磨剤、着色剤などを、本発明のカルボキシメチル化セルロースナノファイバー添加剤に混合してもよい。 In addition, when using carboxymethylated cellulose nanofibers as additives for various purposes, they may be used as pH regulators, preservatives, rust preventives, surfactants, binders, adhesives, etc., within the range that does not impede the effects of the present invention. agents, foaming agents, excipients, coupling agents, adhesives, dispersants, adhesives, lubricants, mold release agents, viscosity modifiers, emulsion stabilizers, lubricants, abrasives, colorants, etc. It may be mixed into the carboxymethylated cellulose nanofiber additive.

以下、本発明を実施例及び比較例をあげてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断らない限り、部および%は質量部および質量%を示す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, unless otherwise specified, parts and % indicate parts by mass and % by mass.

(製造例1)
回転数を150rpmに調節した二軸ニーダーに、水130部と、水酸化ナトリウム20部を水100部に溶解したものとを加え、広葉樹パルプ(日本製紙(株)製、LBKP)を100℃60分間乾燥した際の乾燥質量で100部仕込んだ。35℃で80分間撹拌、混合しマーセル化セルロースを調製した。更に撹拌しつつイソプロパノール(IPA)230部と、モノクロロ酢酸ナトリウム60部を添加し、30分間撹拌した後、70℃に昇温して90分間カルボキシメチル化反応をさせた。カルボキシメチル化反応時の反応媒中のIPAの濃度は、50%である。反応終了後、pH7になるまで酢酸で中和、含水メタノールで洗浄、脱液、乾燥、粉砕して、カルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩
を得た。
(Manufacturing example 1)
130 parts of water and a solution of 20 parts of sodium hydroxide dissolved in 100 parts of water were added to a twin-screw kneader whose rotational speed was adjusted to 150 rpm, and hardwood pulp (manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd., LBKP) was heated at 100°C and 60°C. The dry weight after drying for minutes was 100 parts. The mixture was stirred and mixed at 35° C. for 80 minutes to prepare mercerized cellulose. Further, while stirring, 230 parts of isopropanol (IPA) and 60 parts of sodium monochloroacetate were added, and after stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 70° C. and a carboxymethylation reaction was carried out for 90 minutes. The concentration of IPA in the reaction medium during the carboxymethylation reaction is 50%. After the reaction was completed, the mixture was neutralized with acetic acid until the pH reached 7, washed with aqueous methanol, deliquified, dried, and pulverized to obtain the sodium salt of carboxymethylated cellulose.

得られたカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を水に分散し、固形分1%(w/v)水分散体とした。これを、140MPaの高圧ホモジナイザーで3回処理し、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの分散体を得た。得られた分散体の透明度と粘度、また、セルロースナノファイバーの平均繊維径、カルボキシメチル置換度、セルロースI型の結晶化度、及びカルボキシメチル化剤の有効利用率を、上述の方法で測定した。 The obtained sodium salt of carboxymethylated cellulose was dispersed in water to form an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v). This was treated three times with a 140 MPa high-pressure homogenizer to obtain a dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers. The transparency and viscosity of the obtained dispersion, the average fiber diameter of cellulose nanofibers, the degree of carboxymethyl substitution, the degree of crystallinity of cellulose type I, and the effective utilization rate of the carboxymethylating agent were measured by the methods described above. .

(製造例2)
IPAの添加量を変えることによりカルボキシメチル化反応時の反応液中のIPAの濃度を90%とした以外は製造例1と同様にして、カルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を得た。カルボキシメチル置換度は0.47、セルロースI型の結晶化度は63%、カルボキシメチル化剤の有効利用率は56%であった。得られたカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を製造例1と同様にして解繊し、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの分散体を得た。
(Manufacturing example 2)
A sodium salt of carboxymethylated cellulose was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the concentration of IPA in the reaction solution during the carboxymethylation reaction was adjusted to 90% by changing the amount of IPA added. The degree of carboxymethyl substitution was 0.47, the crystallinity of type I cellulose was 63%, and the effective utilization rate of the carboxymethylating agent was 56%. The obtained sodium salt of carboxymethylated cellulose was defibrated in the same manner as in Production Example 1 to obtain a dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.

(製造例3)
IPAの添加量を変えることによりカルボキシメチル化反応時の反応液中のIPAの濃度を30%とした以外は製造例1と同様にして、カルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を得た。得られたカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を製造例1と同様にして解繊し、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの分散体を得た。
(Manufacturing example 3)
A sodium salt of carboxymethylated cellulose was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the concentration of IPA in the reaction solution during the carboxymethylation reaction was changed to 30% by changing the amount of IPA added. The obtained sodium salt of carboxymethylated cellulose was defibrated in the same manner as in Production Example 1 to obtain a dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.

(製造例4)
マーセル化反応時に水酸化ナトリウム20部を水100部に溶解したものに代えて水酸化ナトリウム40部を水100部に溶解したものを用い、カルボキシメチル化反応時のカルボキシメチル化剤としてモノクロロ酢酸ナトリウム60部に代えてモノクロロ酢酸50部を用いた以外は製造例1と同様にして、カルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を得た。カルボキシメチル置換度は0.31、セルロースI型の結晶化度は60%、カルボキシメチル化剤の有効利用率は36%であった。得られたカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を製造例1と同様にして解繊し、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの分散体を得た。
(Manufacturing example 4)
During the mercerization reaction, 40 parts of sodium hydroxide dissolved in 100 parts of water was used instead of 20 parts of sodium hydroxide dissolved in 100 parts of water, and sodium monochloroacetate was used as the carboxymethylating agent during the carboxymethylation reaction. A sodium salt of carboxymethylated cellulose was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 50 parts of monochloroacetic acid was used instead of 60 parts. The degree of carboxymethyl substitution was 0.31, the crystallinity of type I cellulose was 60%, and the effective utilization rate of the carboxymethylating agent was 36%. The obtained sodium salt of carboxymethylated cellulose was defibrated in the same manner as in Production Example 1 to obtain a dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.

(比較製造例5)
カルボキシメチル化反応時の溶媒を水100%とし、マーセル化反応時に水酸化ナトリウム20部を水100部に溶解したものに代えて水酸化ナトリウム45部を水100部に溶解したものを用い、カルボキシメチル化反応時のカルボキシメチル化剤としてモノクロロ酢酸ナトリウム60部に代えてモノクロロ酢酸ナトリウム150部を用いた以外は製造例1と同様にして、カルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を得た。カルボキシメチル置換度は0.28、セルロースI型の結晶化度は45%、カルボキシメチル化剤の有効利用率は13%であった。得られたカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を製造例1と同様にして解繊し、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの分散体を得た。
(Comparative production example 5)
The solvent for the carboxymethylation reaction was 100% water, and for the mercerization reaction, 45 parts of sodium hydroxide dissolved in 100 parts of water was used instead of 20 parts of sodium hydroxide dissolved in 100 parts of water. A sodium salt of carboxymethylated cellulose was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that 150 parts of sodium monochloroacetate was used in place of 60 parts of sodium monochloroacetate as the carboxymethylating agent during the methylation reaction. The degree of carboxymethyl substitution was 0.28, the crystallinity of type I cellulose was 45%, and the effective utilization rate of the carboxymethylating agent was 13%. The obtained sodium salt of carboxymethylated cellulose was defibrated in the same manner as in Production Example 1 to obtain a dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.

(比較製造例6)
マーセル化反応時の溶媒を水10%、IPA90%とし、カルボキシメチル化反応時にも同じ組成の溶媒を用いた以外は製造例1と同様にして、カルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を得た。得られたカルボキシメチル化セルロースのナトリウム塩を製造例1と同様にして解繊し、カルボキシメチル化セルロースのナノファイバーの分散体を得た。
(Comparative production example 6)
A sodium salt of carboxymethylated cellulose was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the solvent during the mercerization reaction was 10% water and 90% IPA, and a solvent with the same composition was used during the carboxymethylation reaction. The obtained sodium salt of carboxymethylated cellulose was defibrated in the same manner as in Production Example 1 to obtain a dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.

Figure 0007412902000001
Figure 0007412902000001

(実施例1:洗顔料)
製造例1~4及び比較例製造例5、6の各セルロースナノファイバーナトリウム塩を用い、以下に示す配合で、慣用される方法で、洗顔料を製造した。
(Example 1: Facial cleanser)
Using each of the cellulose nanofiber sodium salts of Production Examples 1 to 4 and Comparative Production Examples 5 and 6, facial cleansers were produced using the following formulations and a commonly used method.

洗顔料の配合
N-アシルグルタミン酸ソーダ 20.0質量%
グリセリン 10.0質量%
PEG 15.0質量%
DPG 10.0質量%
アシルメチルタウリン 5.0質量%
POE・POPブロックポリマー 5.0質量%
POE(15)オレイルアルコールエーテル 3.0質量%
ラノリン誘導体 2.0質量%
アクリル酸・アクリルアシド・塩化ジメチルジアリルアンモニウム共重合体液 3.0質量%
各セルロースナノファイバー 10.0質量%
精製水 100.0質量%となる量
防腐剤 適量
キレート剤 適量
香料 適量
色素 適量。
Facial cleanser formulation Sodium N-acylglutamate 20.0% by mass
Glycerin 10.0% by mass
PEG 15.0% by mass
DPG 10.0% by mass
Acylmethyltaurine 5.0% by mass
POE/POP block polymer 5.0% by mass
POE (15) Oleyl alcohol ether 3.0% by mass
Lanolin derivative 2.0% by mass
Acrylic acid/acrylic acid/dimethyldiallylammonium chloride copolymer liquid 3.0% by mass
Each cellulose nanofiber 10.0% by mass
Purified water: 100.0% by mass Preservative: Appropriate amount Chelating agent: Appropriate amount Flavor: Appropriate amount Color: Appropriate amount.

製造例1~4のセルロースナノファイバーを用いて得られた洗顔料は、泡立てる前には
なめらかで均質なテクスチャーであり、べたべたせず、泡立ちがよく、泡立てた後の泡はしっかりとして消えにくかった。使用したところ、さっぱりとした洗い心地であるのと同時に、肌のうるおい感も感じられるものであった。比較製造例5のセルロースナノファイバーを用いた洗顔料は、ややべたつく感触があり、泡が消えやすい傾向があった。比較製造例6のセルロースナノファイバーを用いた洗顔料は、やはりべたつき感があり、また、より泡が消えやすい傾向があった。
The facial cleansers obtained using the cellulose nanofibers of Production Examples 1 to 4 had a smooth and homogeneous texture before lathering, were not sticky, and foamed well, and the foam after lathering was firm and hard to disappear. . When I used it, it not only gave me a refreshing cleansing experience, but also left my skin feeling moisturized. The facial cleanser using cellulose nanofibers of Comparative Production Example 5 had a slightly sticky feel and the foam tended to disappear easily. The facial cleanser using cellulose nanofibers of Comparative Production Example 6 still had a sticky feel, and the foam tended to disappear more easily.

(実施例2:ヘアワックス)
製造例1~4及び比較例製造例5、6の各セルロースナノファイバーナトリウム塩を用い、以下に示す配合で、慣用される方法で、ヘアワックスを製造した。
(Example 2: Hair wax)
Production Examples 1 to 4 and Comparative Example Using each of the cellulose nanofiber sodium salts of Production Examples 5 and 6, hair wax was produced according to a commonly used method using the formulation shown below.

ヘアワックスの配合
ヒマシ油 2.0質量%
キャンデリラロウ 3.0質量%
サラシミツロウ 20.0質量%
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油 12.0質量%
塩化O-(2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニオプロピル)ヒドロキシエチルセルロース 3.0質量%
高重合メチルポリシロキサン 2.0質量%
メチルシロキサン 3.0質量%
アルキル変性シリコーン 5.0質量%
各セルロースナノファイバー 5.0質量%
ベントナイト 8.0質量%
タルク 1.0質量%
セチルヒドロキシセルロース 2.0質量%
精製水 100.0質量%となる量
防腐剤 1.0質量%
キレート剤 適量。
Hair wax formulation Castor oil 2.0% by mass
Candelilla wax 3.0% by mass
White beeswax 20.0% by mass
Polyoxyethylene hydrogenated castor oil 12.0% by mass
O-(2-hydroxy-3-trimethylammoniopropyl)hydroxyethylcellulose chloride 3.0% by mass
Highly polymerized methylpolysiloxane 2.0% by mass
Methylsiloxane 3.0% by mass
Alkyl modified silicone 5.0% by mass
Each cellulose nanofiber 5.0% by mass
Bentonite 8.0% by mass
Talc 1.0% by mass
Cetyl hydroxycellulose 2.0% by mass
Purified water 100.0% by mass Preservative 1.0% by mass
Chelating agent Appropriate amount.

製造例1~4のセルロースナノファイバーを用いて得られたヘアワックスは、なめらかで均質なテクスチャーであり、手になじませる際にべたべたしにくく、速やかに軟化、使用しやすかった。また、髪に塗ったところ、スタイリング性(髪型の保持性)が高いが、髪がかたくなりすぎず、髪のしなやかさやうるおい感が感じられるものであった。比較製造例5のセルロースナノファイバーを用いたヘアワックスは、ややべたつく感触があり、髪型の保持性もやや弱い傾向があった。比較製造例6のセルロースナノファイバーを用いたヘアワックスは、やはりべたつき感があり、また、より髪型の保持性が弱い傾向があった。
(実施例3:化粧水)
製造例1~4及び比較例製造例5、6の各セルロースナノファイバーナトリウム塩を用い、以下に示す配合で、慣用される方法で、化粧水を製造した。
The hair wax obtained using the cellulose nanofibers of Production Examples 1 to 4 had a smooth and homogeneous texture, was not sticky when applied to the hands, quickly softened, and was easy to use. Furthermore, when applied to the hair, it had high styling properties (hairstyle retention), but the hair did not become too stiff, and the hair felt supple and moisturized. The hair wax using cellulose nanofibers of Comparative Production Example 5 had a slightly sticky feel and tended to have a slightly weak hairstyle retention property. The hair wax using cellulose nanofibers of Comparative Production Example 6 also had a sticky feel and tended to have weaker hairstyle retention.
(Example 3: Lotion)
Using each of the cellulose nanofiber sodium salts of Production Examples 1 to 4 and Comparative Production Examples 5 and 6, lotions were produced using the following formulations and a commonly used method.

化粧水の配合
POEソルビタンモノステアリン酸エステル 40.0質量%
エタノール 26.0質量%
1,3-ブチレングリコール 5.0質量%
スルホ石炭酸亜鉛 5.0質量%
セラミド 5.0質量%
コラーゲン 3.0質量%
レシチン 3.0質量%
ヒアルロン酸ナトリウム 3.0質量%
ビタミン 3.0質量%
プラセンタエキス 2.0質量%
グリセリン 適量
色素 適量
香料 適量
植物抽出物液 適量
クインスシード 適量
精製水 100.0質量%となる量
各セルロースナノファイバー 2.0質量%。
Lotion formulation POE sorbitan monostearate 40.0% by mass
Ethanol 26.0% by mass
1,3-butylene glycol 5.0% by mass
Zinc sulfocarbonate 5.0% by mass
Ceramide 5.0% by mass
Collagen 3.0% by mass
Lecithin 3.0% by mass
Sodium hyaluronate 3.0% by mass
Vitamin 3.0% by mass
Placenta extract 2.0% by mass
Glycerin Appropriate amount Pigment Appropriate amount Flavoring Appropriate amount Plant extract liquid Appropriate amount Quince seed Appropriate amount Purified water Amount to make 100.0% by mass Each cellulose nanofiber 2.0% by mass.

製造例1~4のセルロースナノファイバーを用いて得られた化粧水は、均質であった。肌に塗ったところ、不快なべとつきがない一方で、良好なうるおい感が感じられた。比較製造例5、6のセルロースナノファイバーを用いた化粧水は、ややべたつく感触があった。 The lotions obtained using the cellulose nanofibers of Production Examples 1 to 4 were homogeneous. When applied to the skin, there was no unpleasant stickiness, but a good feeling of moisture was felt. The lotions using cellulose nanofibers in Comparative Production Examples 5 and 6 had a slightly sticky feel.

(実施例4:各種配合例)
本発明のセルロースナノファバーを含む添加剤を用いた製品の配合例の一部を以下に示す。配合例における数値の単位は、すべて質量%である。本発明の添加剤は、以下に示すもの以外にも、様々な分野における各種添加剤として、好適に使用することができる。
(Example 4: Various formulation examples)
Some formulation examples of products using additives containing cellulose nanofaber of the present invention are shown below. All numerical units in the formulation examples are mass %. The additive of the present invention can be suitably used as various additives in various fields in addition to those shown below.

シャンプー
ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム 5.0
ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミン 3.0
ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム 2.0
ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン 2.0
2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン 2.0質量%
ポリオキシエチレンラウリルエーテル 1.0
ジステアリン酸エチレングリコール 3.0
ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド 1.0
ポリオキシエチレン・メチルポリシロキサン共重合体 1.0
メチルポリシロキサン 0.5
ジイソステアリン酸ポリグリセリル 2.0
混合植物抽出液(10) 0.5
加水分解ケラチン末 0.3
アスコルビン酸ナトリウム 0.1
ピロクトンオラミン 0.5
メチルパラベン 0.3
塩化ジメチルジアリルアンモニウム・アクリルアミド共重合体 0.1
塩化O-(2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニオプロピル)ヒドロキシエチルセルロース 0.1
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水 100とする量。
Shampoo Polyoxyethylene Lauryl Ether Sodium Sulfate 5.0
Polyoxyethylene lauryl ether sulfate triethanolamine 3.0
Coconut oil fatty acid sarcosine sodium 2.0
Coconut oil fatty acid amidopropyl betaine 2.0
2-Alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine 2.0% by mass
Polyoxyethylene lauryl ether 1.0
Ethylene glycol distearate 3.0
Coconut oil fatty acid diethanolamide 1.0
Polyoxyethylene/methylpolysiloxane copolymer 1.0
Methyl polysiloxane 0.5
Polyglyceryl diisostearate 2.0
Mixed plant extract (10) 0.5
Hydrolyzed keratin powder 0.3
Sodium ascorbate 0.1
Piroctone Olamine 0.5
Methylparaben 0.3
Dimethyldiallylammonium chloride/acrylamide copolymer 0.1
O-(2-hydroxy-3-trimethylammoniopropyl)hydroxyethylcellulose chloride 0.1
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Amount to make 100 purified water.

リンス
セトステアリルアルコール 3.0
オレイルアルコール 2.0
白色ワセリン 0.5
モノイソステアリン酸n-アルキレン(20~30)グリコール 1.0
流動パラフィン 1.0
パルミチン酸オクチル 2.0
コメヌカ油 1.0
パラメトキシケイ皮酸2-エチルヘキシル 0.2
塩化アルキルトリメチルアンモニウム 3.0
親油型モノステアリン酸グリセリン 1.0
エチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム(2) 2.0
フェノキシエタノール 0.2
海藻エキス(1) 0.1
ヒドロキシエチルセルロース 0.5
塩化O-(2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニオプロピル)ヒドロキシエチルセルロース 0.1
1,3-ブチレングリコール 2.0
濃グリセリン 2.0
エタノール 5.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水 100とする量。
Rinse Cetostearyl Alcohol 3.0
oleyl alcohol 2.0
White petrolatum 0.5
N-alkylene monoisostearate (20-30) glycol 1.0
Liquid paraffin 1.0
Octyl palmitate 2.0
Rice bran oil 1.0
2-ethylhexyl paramethoxycinnamate 0.2
Alkyltrimethylammonium chloride 3.0
Lipophilic glyceryl monostearate 1.0
Ethyl sulfate lanolin fatty acid aminopropylethyldimethylammonium (2) 2.0
Phenoxyethanol 0.2
Seaweed extract (1) 0.1
Hydroxyethylcellulose 0.5
O-(2-hydroxy-3-trimethylammoniopropyl)hydroxyethylcellulose chloride 0.1
1,3-butylene glycol 2.0
Concentrated glycerin 2.0
Ethanol 5.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Amount to make 100 purified water.

ボディシャンプー
ラウリン酸 5.0
ミリスチン酸 10.0
N-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸ナトリウム 3.0
β-ラウロイルアミノプロピオン酸ナトリウム 3.0
ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン 2.0
ラウリン酸ジエタノールアミド 2.0
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油 2.0
モノステアリン酸ポリエチレングリコール 3.0
ラノリン脂肪酸ポリエチレングリコール1000 1.0
プロピレングリコール 5.0
ジブチルヒドロキシトルエン 0.2
水酸化カリウム 3.0
トリエタノールアミン 0.3
メチルパラベン 0.3
フィチン酸 0.3
エチレンジアミン四酢酸カルシウム二ナトリウム 0.2
水溶性コラーゲン 0.2
アクリルアミド・アクリル酸・塩化ジメチルジアリルアンモニウム共重合体液 2.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水 100とする量。
Body shampoo lauric acid 5.0
Myristic acid 10.0
N-coconut oil fatty acyl-L-sodium glutamate 3.0
Sodium β-lauroylaminopropionate 3.0
Coconut oil fatty acid amidopropyl betaine 2.0
Lauric acid diethanolamide 2.0
Polyoxyethylene hydrogenated castor oil 2.0
Polyethylene glycol monostearate 3.0
Lanolin fatty acid polyethylene glycol 1000 1.0
Propylene glycol 5.0
Dibutylhydroxytoluene 0.2
Potassium hydroxide 3.0
Triethanolamine 0.3
Methylparaben 0.3
Phytic acid 0.3
Calcium disodium ethylenediaminetetraacetate 0.2
Water-soluble collagen 0.2
Acrylamide/acrylic acid/dimethyldiallylammonium chloride copolymer liquid 2.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Amount to make 100 purified water.

パーマ剤
パーマ1剤
チオグリコール酸アンモニウム 4.0
アンモニア水(28%) 3.0
モノエタノールアミン 2.0
塩化ジココイルジメチルアンモニウム 0.1
塩化ステアリルトリメチルアンモニウム 0.1
塩化ラウリルピリジニウム 0.1
加水分解コムギたん白液 0.1
プロピレングリコール 3.0
1,3-ブチレングリコール 3.0
エチレンジアミン四酢酸カルシウム二ナトリウム 0.1
塩化ジメチルジアリルアンモニウム・アクリル酸共重合体液 0.3
ポリ塩化ジメチルメチレンピペリジニウム液 0.2
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水 ~83.7
パーマ2剤
臭素酸ナトリウム 5.0
アミノメチルアミノプロピルシロキサンジメチルシロキサン共重合体エマルジョン 3.0
加水分解エラスチン 0.2
ジプロピレングリコール 1.0
グリセリン 1.0
ヒドロキシエチルセルロース 0.1
コハク酸 0.2
コハク酸二ナトリウム 0.1
クエン酸 0.1
アクリルアミド・アクリル酸・塩化メタクリル酸アミドプロピルトリメチルアンモニウム共重合体液 0.2
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水 ~88.8。
Perm agent Perm agent 1 ammonium thioglycolate 4.0
Ammonia water (28%) 3.0
Monoethanolamine 2.0
Dicocoyldimethylammonium chloride 0.1
Stearyltrimethylammonium chloride 0.1
Laurylpyridinium chloride 0.1
Hydrolyzed wheat protein liquid 0.1
Propylene glycol 3.0
1,3-butylene glycol 3.0
Calcium disodium ethylenediaminetetraacetate 0.1
Dimethyldiallylammonium chloride/acrylic acid copolymer liquid 0.3
Polychlorinated dimethylmethylene piperidinium liquid 0.2
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Purified water ~83.7
Perm 2 agent Sodium bromate 5.0
Aminomethylaminopropylsiloxane dimethylsiloxane copolymer emulsion 3.0
Hydrolyzed elastin 0.2
Dipropylene glycol 1.0
glycerin 1.0
Hydroxyethylcellulose 0.1
Succinic acid 0.2
Disodium succinate 0.1
Citric acid 0.1
Acrylamide/acrylic acid/amidopropyltrimethylammonium chloride methacrylate copolymer liquid 0.2
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Purified water ~88.8.

ヘアクリーム
流動パラフィン 13.0
ワセリン 13.0
サラシミツロウ 2.0
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油 3.0
キサンタンガム 2.0
塩化O-(2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニオプロピル)ヒドロキシエチルセルロース 2.0
高重合メチルポリシロキサン 3.0
メチルシロキサン 3.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水 ~55.7
防腐剤 1.0
キレート剤 1.0
色素 1.0。
Hair cream liquid paraffin 13.0
Vaseline 13.0
White beeswax 2.0
Polyoxyethylene hydrogenated castor oil 3.0
xanthan gum 2.0
O-(2-hydroxy-3-trimethylammoniopropyl)hydroxyethylcellulose chloride 2.0
Highly polymerized methylpolysiloxane 3.0
Methylsiloxane 3.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Purified water ~55.7
Preservative 1.0
Chelating agent 1.0
Dye 1.0.

ヘアジェル
アクリル酸・アクリルアシド・塩化ジメチルジアリルアンモニウム共重合体液 1~5
カルボキシビニルポリマー 0.5
ポリビニルピロリドン 1~5
メチルポリシロキサン 0.5
グリセリン 適量
中和剤 適量
エチルアルコール 10~30
ポリオキシエチレンオクチルドデシルエーテル 適量
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
UV吸収剤 適量
ビタミン誘導体 適量
天然抽出物 適量
キレート剤 適量
香料 適量
色素 適量
防腐剤 適量
精製水を加えて100.0とする。
Hair gel acrylic acid/acrylic acid/dimethyldiallylammonium chloride copolymer liquid 1-5
Carboxyvinyl polymer 0.5
Polyvinylpyrrolidone 1-5
Methyl polysiloxane 0.5
Glycerin Appropriate amount Neutralizing agent Appropriate amount Ethyl alcohol 10-30
Polyoxyethylene octyl dodecyl ether appropriate amount Cellulose nanofiber 0.01-30.0
UV absorber, appropriate amount, vitamin derivative, appropriate amount, natural extract, appropriate amount, chelating agent, appropriate amount, fragrance, appropriate amount, pigment, appropriate amount, preservative, appropriate amount Add purified water to make 100.0.

サンスクリーン剤
1,3-ブチレングリコール 5.0
スクワラン 40.0
酸化チタン分散物 3.0
UV吸収剤 1.0
パラメトキシケイ皮酸オクチル 5.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
オキシベンゾン 3.0
増粘剤 2.0
防腐剤 適量
香料 適量
色素 適量
精製水を加えて100.0とする。
Sunscreen agent 1,3-butylene glycol 5.0
Squalane 40.0
Titanium oxide dispersion 3.0
UV absorber 1.0
Octyl paramethoxycinnamate 5.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Oxybenzone 3.0
Thickener 2.0
Preservative: Appropriate amount Flavor: Appropriate amount Color: Appropriate amount Add purified water to make 100.0.

入浴剤(カプセルタイプ)
流動パラフィン 60.0
スクワラン 10.0
アクリル酸・アクリルアシド・塩化ジメチルジアリルアンモニウム共重合体液 5.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
マカデミアナッツ油 10.0
ソルビタンオレエート 5.0
ビタミン誘導体 適量
香料 適量
色素 適量
防腐剤 適量
精製水を加えて100.0とする。
Bath salts (capsule type)
Liquid paraffin 60.0
Squalane 10.0
Acrylic acid/acrylic acid/dimethyldiallylammonium chloride copolymer liquid 5.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Macadamia nut oil 10.0
Sorbitan Oleate 5.0
Vitamin derivatives Appropriate amount Flavors Appropriate amount Colorants Appropriate amount Preservatives Appropriate amount Add purified water to make 100.0.

カプセル
ゼラチン 41.0
グリセリン 18.0
色素 適量
精製水を加えて100.0とする。
capsule gelatin 41.0
Glycerin 18.0
Pigment Appropriate amount Add purified water to make 100.0.

クリーム
流動パラフィン 30.0
マイクロクリスタリンワックス 2.0
ワセリン 5.0
ソルビタン高級脂肪酸エステル 5.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
アミノ酸誘導体 2.0
プロピレングリコール 5.0
精製水を加えて100.0とする
防腐剤 適量
香料 適量
色素 適量。
Cream liquid paraffin 30.0
Microcrystalline wax 2.0
Vaseline 5.0
Sorbitan higher fatty acid ester 5.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Amino acid derivatives 2.0
Propylene glycol 5.0
Add purified water to make 100.0 Preservatives Appropriate amount Flavors Appropriate amount Colorants Appropriate amount.

ファンデーション
タルク 3.0
二酸化チタン 5.0
ベンガラ 0.5
黄酸化鉄 1.4
黒酸化鉄 0.1
ベントナイト 0.5
モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン 0.9
トリエタノールアミン 1.0
プロピレングリコール 10.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水を加えて100.0とする
ステアリン酸 2.2
イソヘキサデシルアルコール 7.0
モノステアリン酸グリセリン 2.0
液状ラノリン 2.0
流動パラフィン 8.0
防腐剤 適量。
foundation talc 3.0
Titanium dioxide 5.0
Red Garla 0.5
Yellow iron oxide 1.4
Black iron oxide 0.1
Bentonite 0.5
Polyoxyethylene sorbitan monostearate 0.9
Triethanolamine 1.0
Propylene glycol 10.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Add purified water to make 100.0 Stearic acid 2.2
Isohexadecyl alcohol 7.0
Glyceryl monostearate 2.0
liquid lanolin 2.0
Liquid paraffin 8.0
Appropriate amount of preservative.

2層式ファンデーション
タルク 7.0
二酸化チタン 12.0
無水ケイ酸 2.0
ナイロンパウダー 4.0
着色顔料 2.0
オクタメチルシクロテトラシロキサン 10.0
ロジンペンタエリスリットエステル 1.5
ジイソオクタン酸ネオペンチルグリコール 5.0
スクワラン 2.5
トリイソオクタン酸グリセリン 2.0
ポリオキシエチレン変性ジメチルポリシロキサン 1.5
精製水を加えて100.0とする
1,3-ブチレングリコール 4.0
エタノール 7.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0。
2 layer foundation talc 7.0
Titanium dioxide 12.0
Silicic anhydride 2.0
Nylon powder 4.0
Colored pigment 2.0
Octamethylcyclotetrasiloxane 10.0
Rosin Pentaerythritol Ester 1.5
Neopentyl glycol diisooctoate 5.0
Squalane 2.5
Glycerin triisooctoate 2.0
Polyoxyethylene modified dimethyl polysiloxane 1.5
Add purified water to make 100.0 1,3-butylene glycol 4.0
Ethanol 7.0
Cellulose nanofiber 0.01-30.0.

石鹸
ラウリル酸モノグリセリド硫酸エステルソーダ塩 40.0
セチルアルコール 26.0
ステアリン酸グリセリル 5.0
ラウリン酸グリセリル 5.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
石鹸素地 3.0
アクリルアミドメチルプロパン硫酸・アクリル酸共重合体液 3.0
アクリル酸・アクリルアシド・塩化ジメチルジアリルアンモニウム共重合体液 3.0
ヤシ油脂肪酸エチルエステルスルホン酸ナトリウム 3.0
ヤシ油脂肪酸 2.0
酸化防止剤 適量
顔料 適量
香料 適量
色素 適量
天然抽出物 適量
金属イオン封鎖剤 適量。
Soap lauric acid monoglyceride sulfate ester soda salt 40.0
Cetyl alcohol 26.0
Glyceryl stearate 5.0
Glyceryl laurate 5.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Soap base 3.0
Acrylamide methylpropane sulfuric acid/acrylic acid copolymer liquid 3.0
Acrylic acid/acrylic acid/dimethyldiallylammonium chloride copolymer liquid 3.0
Sodium Coconut Oil Fatty Acid Ethyl Ester Sulfonate 3.0
Coconut oil fatty acids 2.0
Antioxidant appropriate amount Pigment appropriate amount Fragrance appropriate amount Pigment appropriate amount Natural extract appropriate amount Sequestering agent appropriate amount.

染毛剤液
染毛剤第1剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
ポリオキシエチレン(2)オレイルエーテル 5.0~15.0
ポリオキシエチレン(12)アルキル(12~14)エーテル 1.0~10.0
オレイン酸 1.0~5.0
アンモニア水(28%) 0.1~10.0
モノエタノールアミン 0.1~10.0
炭酸水素アンモニウム 0.1~5.0
プロピレングリコール 5.0~15.0
イソプロピルアルコール 5.0~15.0
亜硫酸ナトリウム 0.1~1.0
エデト酸二ナトリウム 0.1~1.0
パラフェニレンジアミン 1.0
レゾルシン 1.0
メタアミノフェノール 0.5
塩酸2,4-ジアミノフェノキシエタノール 0.5
加水分解コラーゲン液 0.01~5.0
塩化N-(2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニオプロピル)加水分解ケラチン液
0.01~5.0
塩化N-(2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニオプロピル)加水分解コムギたん白液 0.01~5.0
香料 適量
精製水を加えて100.0とする
染毛剤第2剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
セタノール 0.1~5.0
ラウリル硫酸ナトリウム 0.01~2.0
過酸化水素水(35%) 17.0
フェナセチン 0.05
リン酸 pH3に調整
精製水を加えて100.0とする
第1剤と第2剤を1/1の割合で混合した後使用する。
Hair dye liquid Hair dye 1st agent Cellulose nanofiber 0.01-30.0
Polyoxyethylene (2) oleyl ether 5.0-15.0
Polyoxyethylene (12) alkyl (12-14) ether 1.0-10.0
Oleic acid 1.0-5.0
Ammonia water (28%) 0.1-10.0
Monoethanolamine 0.1-10.0
Ammonium bicarbonate 0.1-5.0
Propylene glycol 5.0~15.0
Isopropyl alcohol 5.0-15.0
Sodium sulfite 0.1-1.0
Edetate disodium 0.1~1.0
Paraphenylenediamine 1.0
Resorcinol 1.0
Meta-aminophenol 0.5
Hydrochloric acid 2,4-diaminophenoxyethanol 0.5
Hydrolyzed collagen liquid 0.01-5.0
N-(2-hydroxy-3-trimethylammoniopropyl chloride) hydrolyzed keratin solution
0.01~5.0
N-(2-hydroxy-3-trimethylammoniopropyl) chloride hydrolyzed wheat protein liquid 0.01-5.0
Fragrance Appropriate amount Add purified water to make 100.0 Hair dye 2nd agent Cellulose nanofiber 0.01-30.0
Setanol 0.1~5.0
Sodium lauryl sulfate 0.01-2.0
Hydrogen peroxide solution (35%) 17.0
Phenacetin 0.05
Phosphoric acid Adjust the pH to 3. Add purified water to make it 100.0. Use after mixing the first and second parts in a 1/1 ratio.

染毛剤クリーム
染毛剤第1剤
セタノール 5.0~15.0
ラウリル硫酸ナトリウム 1.0~3.0
ポリオキシエチレン(15)セチルエーテル 0.5~3.0
流動パラフィン 1.0~10.0
ホホバ油 0.1~5.0
オリブ油 0.1~5.0
メチルポリシロキサン 0.1~5.0
モノエタノールアミン 0.1~10.0
トリエタノールアミン 0.1~10.0
炭酸水素アンモニウム 0.1~5.0
プロピレングリコール 5.0~15.0
チオグリコール酸アンモニウム 0.1~1.0
エデト酸四ナトリウム 0.1~1.0
トルエン-2,5,-ジアミン 1.0
レゾルシン 0.5
メタアミノフェノール 0.5
パラアミノフェノール 0.3
パラアミノオルトクレゾール 0.1
塩化ジメチルジアリルアンモニウム・アクリル酸共重合体 0.01~5.0
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
混合植物抽出液(1) 0.01~5.0
混合植物抽出液(3) 0.01~5.0
混合植物抽出液(6) 0.01~5.0
香料 適量
精製水を加えて100.0とする
染毛剤第2剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
セタノール 5.0~15.0
ラウリル硫酸ナトリウム 1.0~3.0
ポリオキシエチレン(15)セチルエーテル 0.5~3.0
流動パラフィン 1.0~10.0
過酸化水素水(35%) 17.0
フェナセチン 0.05
クエン酸 pH3に調整
精製水を加えて100.0とする
第1剤と第2剤を1/1の割合で混合した後使用する。
Hair dye cream Hair dye 1st agent Setanol 5.0-15.0
Sodium lauryl sulfate 1.0-3.0
Polyoxyethylene (15) cetyl ether 0.5-3.0
Liquid paraffin 1.0-10.0
Jojoba oil 0.1-5.0
Olive oil 0.1-5.0
Methyl polysiloxane 0.1~5.0
Monoethanolamine 0.1-10.0
Triethanolamine 0.1-10.0
Ammonium bicarbonate 0.1-5.0
Propylene glycol 5.0~15.0
Ammonium thioglycolate 0.1-1.0
Tetrasodium edetate 0.1~1.0
Toluene-2,5,-diamine 1.0
Resorcinol 0.5
Meta-aminophenol 0.5
Para-aminophenol 0.3
Para-amino orthocresol 0.1
Dimethyldiallylammonium chloride/acrylic acid copolymer 0.01-5.0
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Mixed plant extract (1) 0.01-5.0
Mixed plant extract (3) 0.01-5.0
Mixed plant extract (6) 0.01-5.0
Fragrance Appropriate amount Add purified water to make 100.0 Hair dye 2nd agent Cellulose nanofiber 0.01-30.0
Setanol 5.0~15.0
Sodium lauryl sulfate 1.0-3.0
Polyoxyethylene (15) cetyl ether 0.5-3.0
Liquid paraffin 1.0-10.0
Hydrogen peroxide solution (35%) 17.0
Phenacetin 0.05
Citric acid Adjust the pH to 3 Add purified water to make it 100.0 Use after mixing the first and second parts in a 1/1 ratio.

脱色剤
脱色剤第1剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム 10.0~20.0
ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド 5.0~15.0
ポリオキシプロピレンブチルエーテル 5.0~15.0
ヘキシルデカノール 1.0~10.0
オレイン酸 1.0~5.0
アンモニア水(28%) 0.1~10.0
モノエタノールアミン 0.1~10.0
プロピレングリコール 1.0~10.0
エタノール 5.0~15.0
エデト酸二ナトリウム 0.1~1.0
海藻エキス 0.01~5.0
香料 適量
精製水を加えて100.0とする
脱色剤第2剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
セタノール 0.1~5.0
ラウリル硫酸ナトリウム 0.01~2.0
過酸化水素水(35%) 17.0
フェナセチン 0.05
リン酸 pH3に調整
精製水を加えて100.0とする
第1剤と第2剤を1/1の割合で混合した後使用する。
Decolorizer <br/> Decolorizer 1st agent Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate 10.0~20.0
Coconut oil fatty acid diethanolamide 5.0-15.0
Polyoxypropylene butyl ether 5.0~15.0
Hexyldecanol 1.0~10.0
Oleic acid 1.0-5.0
Ammonia water (28%) 0.1-10.0
Monoethanolamine 0.1-10.0
Propylene glycol 1.0~10.0
Ethanol 5.0-15.0
Edetate disodium 0.1~1.0
Seaweed extract 0.01~5.0
Fragrance Appropriate amount Add purified water to make 100.0 Decolorizer 2nd agent Cellulose nanofiber 0.01-30.0
Setanol 0.1~5.0
Sodium lauryl sulfate 0.01-2.0
Hydrogen peroxide solution (35%) 17.0
Phenacetin 0.05
Phosphoric acid Adjust the pH to 3. Add purified water to make it 100.0. Use after mixing the first and second parts in a 1/1 ratio.

脱色剤
脱色剤第1剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
セタノール 5.0~15.0
塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム 1.0~3.0
ポリオキシエチレン(2)セチルエーテル 0.5~3.0
流動パラフィン 1.0~10.0
軽質流動イソパラフィン 1.0~5.0
植物性スクワラン 0.1~5.0
高重合メチルポリシロキサン(1) 0.1~5.0
アンモニア水(28%) 0.1~10.0
プロピレングリコール 5.0~15.0
エデト酸二ナトリウム 0.1~1.0
ローヤルゼリーエキス 0.01~5.0
ショウブ根エキス 0.01~5.0
ヤグルマギクエキス 0.01~5.0
ムラサキセンブリエキス 0.01~5.0
香料 適量
精製水を加えて100.0とする
脱色剤第2剤
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
過酸化水素水(35%) 17.0
フェナセチン 0.05
酒石酸 pH3に調整
精製水を加えて100.0とする
脱色剤第3剤
過硫酸カリウム 30.0~50.0
過硫酸アンモニウム 20.0~40.0
無水メタケイ酸ナトリウム 10.0~30.0
無水ケイ酸 1.0~10.0
無水硫酸ナトリウムを加えて100.0とする。
Decolorizer <br/> Decolorizer 1st agent Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Setanol 5.0~15.0
Behenyltrimethylammonium chloride 1.0-3.0
Polyoxyethylene (2) cetyl ether 0.5-3.0
Liquid paraffin 1.0-10.0
Light liquid isoparaffin 1.0-5.0
Vegetable squalane 0.1-5.0
Highly polymerized methylpolysiloxane (1) 0.1-5.0
Ammonia water (28%) 0.1-10.0
Propylene glycol 5.0~15.0
Edetate disodium 0.1~1.0
Royal jelly extract 0.01~5.0
Calamus root extract 0.01~5.0
Cornflower extract 0.01-5.0
Purple cabbage extract 0.01~5.0
Fragrance Appropriate amount Add purified water to make 100.0 Decolorizer 2nd agent Cellulose nanofiber 0.01-30.0
Hydrogen peroxide solution (35%) 17.0
Phenacetin 0.05
Tartaric acid Adjust to pH 3 Add purified water to 100.0 Decolorizing agent 3rd agent Potassium persulfate 30.0 to 50.0
Ammonium persulfate 20.0-40.0
Anhydrous sodium metasilicate 10.0~30.0
Silicic anhydride 1.0-10.0
Add anhydrous sodium sulfate to make 100.0.

美白および美肌剤
イノシトール 0.5
グリチルリチン酸ジカリウム 0.1
ナイアシンアミド 0.15
酢酸トコフェロール 0.1
パンテノール 0.3
メントール 0.45
PCAメンチル 0.2
メチルパラベン 0.1
シクロヘキサンジカルボン酸ビスエトキシジグリコール 1.0
ペンチレングリコール 2.0
イソステアリン酸PEG-50水添ヒマシ油 2.4
エタノール 15.0
ユーカリ油 0.2
センブリエキス 3.0
オタネニンジンエキス 3.0
水酸化Na 0.007
セルロースナノファイバー 0.01~30.0
精製水100とする量。
Whitening and skin care agent inositol 0.5
Dipotassium glycyrrhizinate 0.1
Niacinamide 0.15
Tocopherol acetate 0.1
Panthenol 0.3
Menthol 0.45
PCA Menthyl 0.2
Methylparaben 0.1
Bisethoxydiglycol cyclohexanedicarboxylate 1.0
Pentylene glycol 2.0
PEG-50 Isostearate Hydrogenated Castor Oil 2.4
Ethanol 15.0
Eucalyptus oil 0.2
Assemble extract 3.0
Panax ginseng extract 3.0
Na hydroxide 0.007
Cellulose nanofiber 0.01~30.0
Amount to make 100% purified water.

Claims (13)

カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤であって、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーが、セルロースI型の結晶化度が60%以上であり、カルボキシメチル置換度が0.50以下であり、平均繊維径が3nm~20nmであり、アスペクト比が80以下であり、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の波長660nmの光の透過率が70%以上であり、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の25℃、6rpmにおける粘度をA、固形分1%(w/v)の水分散体とした際の25℃、60rpmにおける粘度をBとした場合に、A/Bが6.0以上である、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤。 An additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers, wherein the carboxymethylated cellulose nanofibers have a cellulose I type crystallinity of 60% or more, a carboxymethyl substitution degree of 0.50 or less, and an average fiber The diameter is 3 nm to 20 nm, the aspect ratio is 80 or less, the transmittance of light at a wavelength of 660 nm is 70% or more when made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v), and the solid content is 3 nm to 20 nm. The viscosity at 25°C and 6 rpm when made into a 1% (w/v) water dispersion is A, and the viscosity at 25°C and 60 rpm when made into an aqueous dispersion with a solid content of 1% (w/v) is B. An additive containing carboxymethylated cellulose nanofibers , in which A/B is 6.0 or more . カルボキシメチル化セルロースナノファイバーが、水を主とする溶媒下でマーセル化反応を行い、次いで、水と有機溶媒との混合溶媒下でカルボキシメチル化反応を行うことにより製造されたカルボキシメチル化セルロースを、解繊することにより得られたものである、請求項1に記載の添加剤。 Carboxymethylated cellulose nanofibers are produced by carrying out a mercerization reaction in a solvent mainly composed of water, and then carrying out a carboxymethylation reaction in a mixed solvent of water and an organic solvent. The additive according to claim 1, which is obtained by defibrating. 前記水を主とする溶媒が、水を50質量%より多く含む溶媒である、請求項2に記載の添加剤。 The additive according to claim 2, wherein the water-based solvent is a solvent containing more than 50% by mass of water. 化粧品用添加剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a cosmetic additive. 食品用添加剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a food additive. 医薬品または医薬部外品用添加剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is an additive for pharmaceuticals or quasi-drugs. 飼料用添加剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a feed additive. 製紙用添加剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a papermaking additive. 塗料用添加剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is an additive for paints. 保水性付与剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a water retention agent. 保形性付与剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a shape retention imparting agent. 粘度調整剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is a viscosity modifier. 乳化安定剤または分散安定剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の添加剤。 The additive according to any one of claims 1 to 3 , which is an emulsion stabilizer or a dispersion stabilizer.
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