JP7448590B2 - Ii型未修飾セルロースビーズ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
試作例1~7の未修飾セルロースビーズについて、図1の工程図に従って以下の条件で製造した。なお、比較例1は市販のセルロースビーズ(大東化成工業株式会社製:セルロース「CELLOBEADS D-10」)を用いた。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(大川原化工機株式会社製)にて、エアー圧0.25MPa(処理量75kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はサイクロン集塵機(大川原化工機株式会社製)にて集塵した後、バグフィルター(大川原化工機株式会社製)から回収し(捕集工程)、試作例1の未修飾セルロースビーズを得た。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(大川原化工機株式会社製)にて、エアー圧0.25MPa(処理量75kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はバグフィルター(大川原化工機株式会社製)の1点捕集で回収し(捕集工程)、試作例2の未修飾セルロースビーズを得た。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(大川原化工機株式会社製)にて、エアー圧0.25MPa(処理量75kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はサイクロン集塵機(大川原化工機株式会社製)で回収し(捕集工程)、試作例3の未修飾セルロースビーズを得た。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(株式会社GF製)にて、エアー圧0.6MPa(処理量2.64kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はバグフィルター(株式会社GF製)で回収し(捕集工程)、試作例4の未修飾セルロースビーズを得た。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(株式会社GF製)にて、エアー圧0.06MPa(処理量2.40kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はバグフィルター(株式会社GF製)で回収し(捕集工程)、試作例5の未修飾セルロースビーズを得た。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(株式会社GF製)にて、エアー圧0.025MPa(処理量2.40kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はバグフィルター(株式会社GF製)で回収し(捕集工程)、試作例6の未修飾セルロースビーズを得た。
18重量%苛性ソーダを50℃まで加温し、パルプを2重量%となるよう投入してスラリー状になるまで撹拌し、マーセル化を行った(マーセル化工程)。その後、余剰の苛性ソーダを除去して固形分を33重量%に調整した。50℃で老成処理を行ってマーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させて原料セルロースを得た(解重合工程)。処理後の試料にイオン交換水と苛性ソーダを加えて、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて解繊を行った(解繊工程)。調製したスラリー96.0kgを採取し、撹拌しながら20重量%の硫酸を投入して中和した(中和工程)。中和後のサンプルは遠心洗浄機(株式会社松本機械製作所製)にて15Hzで脱水しながら、イオン交換水を5L/min噴射して30min洗浄を行った。洗浄後のサンプルに総重量96.0kgになるようにイオン交換水を加えた後、ホモジナイザー(株式会社SMT製)にて再度解繊を行い、II型未修飾セルロース微細繊維の分散液を得た。本試料をスプレードライヤー(株式会社GF製)にて、エアー圧0.02MPa(処理量2.64kg/hr)で噴霧乾燥した(乾燥工程)。粒子の捕集はバグフィルター(株式会社GF製)で回収し(捕集工程)、試作例7の未修飾セルロースビーズを得た。
試作例1~7及び比較例1のセルロースビーズについて、JIS Z 8825(2013)に準拠して平均粒子径(μm)を測定した。図2,3は、測定により得られた試作例1~7及び比較例1の未修飾セルロースビーズの粒度分布のグラフである。各セルロースビーズの平均粒子径の測定では、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製:「MT3200II」)を使用した。測定に際し、まず各セルロースビーズとイオン交換水とをそれぞれ混合させたスラリーを試料循環器に充填させた。このスラリーの形態は、供給直前に目視で不均一な箇所が見られない程度に撹拌したものである。その後、測定装置に供給し、各計測パラメータを、イオン交換水の屈折率を1.33、測定対象粒子の光透過性を透過、計測時間を10秒として、積算粒度分布(体積基準)の10%に対応した粒子径(D10)、積算粒度分布(体積基準)の20%に対応した粒子径(D20)、積算粒度分布(体積基準)の50%に対応した粒子径(D50)、積算粒度分布(体積基準)の90%に対応した粒子径(D90)、平均粒子径の標準偏差(SD)をそれぞれ測定した。
試作例1~7及び比較例1のセルロースビーズについて、各セルロースビーズの0.05質量%分散液を調製し、JIS K 7136(2000)に準拠してヘーズ(%)を測定した。ヘーズ(%)は、透明性の指標であって、ヘーズメーター(日本電色工業株式会社製:「NDH-4000」)を使用した。分散液は、濃度の調整にトリメチルシロキケイ酸50%・シクロペンタシロキサン50%溶液(信越化学工業株式会社製:「KF7312J」)を使用し、光路1cmの液体用ガラスセル(株式会社藤原製作所製:「MG-40」)に入れた。ゼロ点測定は、同ガラスセルにトリメチルシロキケイ酸50%・シクロペンタシロキサン50%溶液を入れて行った。試作例1~7及び比較例1のセルロースビーズでは、測定結果が50%以上の場合に「良(〇)」、50%未満の場合に「不可(×)」として、ヘーズを評価した。
試作例1~7及び比較例1のセルロースビーズについて、JIS P 8123に準拠してハンター白色度(W値)、ハンター黄色度(YI値)を算出した。白色度はセルロース純度の指標であって、分光色彩計(日本電色工業株式会社製:「SE7700」)を使用し、標準白色板(X=91.2,Y=96.1,Z=104.5)との比較でCIE(国際照明委員会)の定める色度座標X,Y,Zを求め、下記の式を用いて白色度(W値)及び黄色度(YI値)を算出した。
白色度(W値)=Z/1.18
黄色度(YI値)=(X-0.98×W/0.8)×Y
試作例1~7及び比較例1のセルロースビーズでは、ハンター白色度(W値)が85以上、かつハンター黄色度(YI値)が20以下の場合に「良(〇)」、ハンター白色度(W値)が85未満またはハンター黄色度(YI値)が20より大きい場合に「不可(×)」として、白色度を評価した。
試作例1~7及び比較例1のセルロースビーズを指で皮膚に塗り広げ、その際の滑り性、ざらつき、きしみ感を、10人の試験者がそれぞれ5段階で評価した。各項目について、平均点が5.0~4.5を「◎」、4.4~3.5を「○」、3.5~2.5を「△」、2.4以下を「×」として、各項目の質感を評価した。
試作例1~7及び試作例1のセルロースビーズの測定結果と試験結果とその判定を表1,2に示す。なお、総合評価として、判定に「△」が2つ以上又は「×」が1つでもある場合を「不可(×)」、「×」はないが「△」が1でもある場合を「可(△)」とし、それ以上の判定を「良(〇)」とした。
市販品である比較例1のセルロースビーズは、図3に示すように粒度分布が粒子径10μm付近でシャープに表れ、かつCV値(SD/D50)が0.28であること等から理解されるように、粒子径が約10μm付近で比較的均一となる特徴が表れている。その結果、滑り性やざらつきの質感が良好である反面、粒子径の均一さから来るきしみ感が強く出ており、加えてヘーズ値が低くソフトフォーカス性が不足していた。
S2 解重合工程
S3 解繊工程
S4 中和工程
S5 乾燥工程
S6 捕集工程
Claims (5)
- 化粧料に配合されてなるII型未修飾セルロースビーズであって、
平均粒子直径(D50)が2.5~10μmであり、
平均粒子直径(D10)が4.0μm以下であり、
平均粒子直径(D20)が6.0μm以下であり、
平均粒子直径(D90)が30.0μm以下であり、
平均粒子径の標準偏差(SD)を平均粒子直径(D50)で除した値(SD/D50)が0.4~1.5である
ことを特徴とするII型未修飾セルロースビーズ。 - 化学的解繊による解繊工程を経ることなく原料パルプから製造されてなる請求項1に記載のII型未修飾セルロースビーズ。
- ハンター白色度(W値)が85以上であって、ハンター黄色度(YI値)が20以下である請求項2に記載のII型未修飾セルロースビーズ。
- トリメチルシロキケイ酸50%、シクロペンタシロキサン50%に未修飾セルロースビーズを0.05重量%分散させた分散液のヘーズ値が50%以上である請求項1に記載のII型未修飾セルロースビーズ。
- 請求項1に記載のII型未修飾セルロースビーズの製造方法であって、
セルロースをマーセル化してマーセル化セルロースを得るマーセル化工程と、
該マーセル化セルロースの重合度を760以下に低下させる解重合工程とを経た原料セルロースに、
総濃度が2.5~17.5%となるようアルカリ金属水酸化物を添加し解繊してセルロース微細繊維を得る解繊工程と、
該セルロース微細繊維を酸で中和する中和工程と、
中和されたセルロース微細繊維をエアー圧0.025~0.6MPaで噴霧乾燥させる乾燥工程とを有する
ことを特徴とするII型未修飾セルロースビーズの製造方法。
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