JPWO2020050150A1 - Structure - Google Patents

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Abstract

セルロースナノファイバーを含む膜とこの膜で構成された複数の閉塞空間とを備え、空間の存在割合が大きく、かつ、内部に保持される流体に不要な成分が混入しにくく、セルロースナノファイバーを含む膜と、該膜から構成された複数の閉塞空間とを備える構造体であって、界面活性剤の含有量が、前記セルロースナノファイバー100質量部に対して10質量部未満である、構造体。It has a membrane containing cellulose nanofibers and a plurality of closed spaces composed of these membranes, has a large abundance ratio of spaces, and is difficult for unnecessary components to be mixed into the fluid held inside, and contains cellulose nanofibers. A structure including a membrane and a plurality of closed spaces composed of the membrane, wherein the content of the surfactant is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers.

Description

本発明は、セルロースナノファイバーを含む構造体に関する。 The present invention relates to a structure containing cellulose nanofibers.

セルロースナノファイバー(CNF)を様々な用途に用いることが試みられており、その一つとして、CNFからなる多孔質体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。CNFの多孔質体の製造方法としては、CNFを均一に分散させた水スラリーを、低温で凍結乾燥する工程を含む方法が広く知られている。凍結乾燥によって得られる多孔質体は、いわゆる連続気泡構造を有しており、吸着剤、断熱材、吸音材等の用途が想定されている。 Attempts have been made to use cellulose nanofibers (CNFs) for various purposes, and as one of them, a porous body made of CNF has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As a method for producing a porous body of CNF, a method including a step of freeze-drying a water slurry in which CNF is uniformly dispersed at a low temperature is widely known. The porous body obtained by freeze-drying has a so-called open cell structure, and is expected to be used as an adsorbent, a heat insulating material, a sound absorbing material, and the like.

特開2010−215872号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-215872

CNFの利用を促進し、その用途をさらに拡大するためには、従来の製造方法では得られなかった新たな構造を有する、CNFを含む構造体が求められている。例えば、構造体の内部に流体を保持させておき、必要になった場合に構造体の外側に流体を取り出す用途に適する構造体が求められている。このような用途に適する構造体には、構造体の内部にできるだけ多くの流体を保持できること、及び、内部に保持される流体に不要な成分が混入しないことが求められる。 In order to promote the use of CNF and further expand its use, a structure containing CNF having a new structure that cannot be obtained by a conventional manufacturing method is required. For example, there is a need for a structure suitable for use in which a fluid is held inside the structure and the fluid is taken out of the structure when needed. A structure suitable for such an application is required to be able to hold as much fluid as possible inside the structure and to prevent unnecessary components from being mixed in the fluid held inside.

本発明は、セルロースナノファイバーを含む膜とこの膜で構成された複数の閉塞空間とを備え、空間の存在割合が大きく、かつ、内部に保持される流体に不要な成分が混入しにくい構造体を提供することを課題とする。 The present invention comprises a membrane containing cellulose nanofibers and a plurality of closed spaces composed of the membranes, the presence ratio of the spaces is large, and unnecessary components are less likely to be mixed into the fluid held inside. The challenge is to provide.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、セルロースナノファイバーを含む膜から構成された複数の閉塞空間を備え、界面活性剤の含有量が所定値以下である構造体とすることで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[12]を提供するものである。
[1]セルロースナノファイバーを含む膜と、該膜から構成された複数の閉塞空間とを備える構造体であって、界面活性剤の含有量が、前記セルロースナノファイバー100質量部に対して10質量部未満である、構造体。
[2]前記複数の閉塞空間のうち隣接する一組の閉塞空間は少なくとも一つの前記膜を共有している上記[1]に記載の構造体。
[3]前記セルロースナノファイバーを含む膜の平均厚さが、10nm〜2000nmである上記[1]又は[2]に記載の構造体。
[4]前記構造体の嵩密度が、0.001〜1.4g/cmである上記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の構造体。
[5]前記構造体はシート形状を有する、上記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の構造体。
[6]前記構造体の厚さが0.5〜300μmである上記[5]に記載の構造体。
[7]前記構造体の厚さ方向の断面において、前記閉塞空間の前記構造体の厚さ方向の最大長さをa、前記閉塞空間の前記構造体の平面方向の最大長さをbとするとき、前記複数の閉塞空間のb/aの平均が1より大きい、上記[5]又は[6]に記載の構造体。
[8]前記セルロースナノファイバーが植物由来のセルロースナノファイバーである上記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の構造体。
[9]前記セルロースナノファイバー以外の多糖類の含有量が、前記セルロースナノファイバーの100質量部に対して10質量部未満である、上記[1]〜[8]のいずれか一つに記載の構造体。
[10]前記セルロースナノファイバーの直径(太さ)の平均が、1〜1000nmである、上記[1]〜[9]のいずれか一つに記載の構造体。
[11]前記セルロースナノファイバーの繊維長の平均が、0.01〜10μmである、上記[1]〜[10]のいずれか一つに記載の構造体。
[12]上記[1]〜[11]のいずれか一つに記載の構造体が、支持体上に設けられている、支持体付き構造体。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have a structure having a plurality of closed spaces composed of a membrane containing cellulose nanofibers and having a surfactant content of a predetermined value or less. The present invention has been completed by finding that the above problems can be solved.
That is, the present invention provides the following [1] to [12].
[1] A structure including a membrane containing cellulose nanofibers and a plurality of closed spaces composed of the membranes, wherein the content of the surfactant is 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers. A structure that is less than a part.
[2] The structure according to the above [1], wherein a set of adjacent closed spaces among the plurality of closed spaces share at least one membrane.
[3] The structure according to the above [1] or [2], wherein the average thickness of the film containing the cellulose nanofibers is 10 nm to 2000 nm.
[4] The structure according to any one of the above [1] to [3], wherein the bulk density of the structure is 0.001 to 1.4 g / cm 3.
[5] The structure according to any one of the above [1] to [4], wherein the structure has a sheet shape.
[6] The structure according to the above [5], wherein the structure has a thickness of 0.5 to 300 μm.
[7] In the cross section of the structure in the thickness direction, the maximum length of the closed space in the thickness direction of the structure is a, and the maximum length of the closed space in the plane direction is b. The structure according to the above [5] or [6], wherein the average of b / a of the plurality of closed spaces is larger than 1.
[8] The structure according to any one of the above [1] to [7], wherein the cellulose nanofibers are plant-derived cellulose nanofibers.
[9] The above-mentioned [1] to [8], wherein the content of the polysaccharide other than the cellulose nanofibers is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers. Structure.
[10] The structure according to any one of the above [1] to [9], wherein the average diameter (thickness) of the cellulose nanofibers is 1 to 1000 nm.
[11] The structure according to any one of the above [1] to [10], wherein the average fiber length of the cellulose nanofibers is 0.01 to 10 μm.
[12] A structure with a support, wherein the structure according to any one of the above [1] to [11] is provided on the support.

本発明によれば、セルロースナノファイバーを含む膜とこの膜で構成された複数の閉塞空間とを備え、空間の存在割合が大きく、かつ、内部に保持される流体に不要な成分が混入しにくい構造体を提供することができる。 According to the present invention, a membrane containing cellulose nanofibers and a plurality of closed spaces composed of the membranes are provided, the abundance ratio of the spaces is large, and unnecessary components are less likely to be mixed into the fluid held inside. Structures can be provided.

本発明の構造体の一実施態様であるシート状構造体の構成を示す模式図である。図1(A)は、シート状構造体の厚さ方向の部分断面図であり、図1(B)は、図1(A)の一部の拡大図であり、図1(C)は、閉塞空間の大きさを説明する図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the sheet-like structure which is one Embodiment of the structure of this invention. 1 (A) is a partial cross-sectional view of a sheet-like structure in the thickness direction, FIG. 1 (B) is an enlarged view of a part of FIG. 1 (A), and FIG. 1 (C) is. It is a figure explaining the size of a closed space. 組成物が支持体上に塗布された様子を示す模式的な側面図である。It is a schematic side view which shows the appearance that the composition was applied on the support. 実施例6で作製したシート状構造体の厚さ方向の断面のSEM画像である。6 is an SEM image of a cross section of the sheet-like structure produced in Example 6 in the thickness direction.

<構造体の構成>
本発明の実施形態に係る構造体は、セルロースナノファイバー(CNF)を含む膜と、該膜から構成された複数の閉塞空間とを備える構造体であって、界面活性剤の含有量が、CNF100質量部に対して10質量部未満である。
本明細書において、「CNFを含む膜から構成された閉塞空間」とは、上方、下方、側方等の全方位がCNFを含む膜によって囲まれた、閉じた空間を意味する。なお、後述するように、CNFを含む膜は緻密な膜であるが微細な空隙を有している。したがって、CNFを含む膜によって囲まれた空間が、上記微細空隙を超える大きさの開口に通じていなければ、「CNFを含む膜から構成された閉塞空間」に該当する。
<Structure of structure>
The structure according to the embodiment of the present invention is a structure including a membrane containing cellulose nanofibers (CNF) and a plurality of closed spaces composed of the membrane, and the content of the surfactant is CNF100. It is less than 10 parts by mass with respect to parts by mass.
As used herein, the term "closed space composed of a membrane containing CNF" means a closed space surrounded by a membrane containing CNF in all directions such as above, below, and sideways. As will be described later, the film containing CNF is a dense film but has fine voids. Therefore, if the space surrounded by the membrane containing CNF does not lead to an opening having a size exceeding the fine voids, it corresponds to "a closed space composed of a membrane containing CNF".

上記構造体の形状は特に制限がなく、例えば、成形型に後述する組成物を入れて乾燥させる等の方法により、任意の形状とすることができる。本発明の構造体の好ましい一態様は、シート状構造体である。シート状構造体は、後述する組成物を、支持体に塗布して乾燥することにより容易に大量に製造でき、しかも幅広い用途に利用することができる。以下、シート状構造体を例にして、図を用いて具体的に本発明の実施形態に係る構造体を説明する。なお、以下の説明で用いる図1及び図2は模式図であり、理解を容易にするため誇張して図示されている。閉塞空間の数や大きさ、構造体の厚み等も模式的に示されており、これらは図面によって限定されるものではない。 The shape of the structure is not particularly limited, and can be any shape, for example, by putting the composition described later in a molding mold and drying it. A preferred embodiment of the structure of the present invention is a sheet-like structure. The sheet-like structure can be easily produced in large quantities by applying the composition described below to the support and drying it, and can be used for a wide range of purposes. Hereinafter, the structure according to the embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the sheet-like structure as an example. Note that FIGS. 1 and 2 used in the following description are schematic views and are exaggerated for ease of understanding. The number and size of the enclosed spaces, the thickness of the structure, and the like are also schematically shown, and these are not limited by the drawings.

図1(A)は、本発明の構造体の一実施態様であるシート状構造体の厚さ方向の模式的な部分断面図である。図1(A)に示すように、支持体40上に設けられた、CNFを含む膜35で構成される複数の閉塞空間33を有する層31がシート状構造体を構成する。そして、シート状構造体である層31と支持体40とで支持体付きのシート状構造体50が構成されている。なお、後述するように、支持体40はなくても構わない。支持体40がない場合は、単体のシート状構造体31となる。
後述する製造方法によって形成されるCNFを含む膜35は、複数のCNFが並んだり絡み合ったりすることで形成される網目状もしくは繊維状の緻密な膜であると考えられる。したがって、例えば、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50を、CNFを含む膜35で囲まれた閉塞空間33内に流体を保持する製品に適用することができる。このような製品(以下、「流体保持用製品」ということがある)は、必要な場合に圧力を加えて構造体を開裂して流体を外部へ供給することができる。
また、CNFを含む膜35は、CNFの緻密な膜であるため、膜を厚くしなくても一定の強度を有しており、流体を内部に保持することができる閉塞空間を構成することができる。したがって、構造体内部に、例えばバインダー成分等の、CNFを含む膜以外の要素が必ずしも必要ではなくなり、構造体における空間の存在割合を高くすることができる。
さらに、CNFを含む膜は多数の微小な空隙を有しており、気体や液体などの流体を少しずつ透過させ得る。したがって、例えば、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50は、閉塞空間33内に流体を保持させておき、CNFを含む膜35を通して外部に流体を徐々に放出する製品にも適用することができる。以下、膜を介して外部に流体を徐々に放出する性質を徐放性という。
なお、従来の凍結乾燥を用いた製造方法は工程が複雑であることに加えて、得られる多孔質体がいわゆる連続気泡構造を有している。このような連続気泡構造を有する多孔質体は、流体を保持するのに適しておらず、上記の流体保持用製品や徐放性を有する製品への適用が難しい。
FIG. 1A is a schematic partial cross-sectional view of a sheet-like structure according to an embodiment of the structure of the present invention in the thickness direction. As shown in FIG. 1A, a layer 31 provided on the support 40 and having a plurality of closed spaces 33 composed of a membrane 35 containing a CNF constitutes a sheet-like structure. Then, the layer 31 which is a sheet-like structure and the support 40 form a sheet-like structure 50 with a support. As will be described later, the support 40 may not be provided. When there is no support 40, it becomes a single sheet-like structure 31.
The CNF-containing film 35 formed by the manufacturing method described later is considered to be a network-like or fibrous dense film formed by arranging or entwining a plurality of CNFs. Therefore, for example, the sheet-like structure 31 or the sheet-like structure 50 with a support can be applied to a product that holds a fluid in a closed space 33 surrounded by a membrane 35 containing a CNF. Such a product (hereinafter, sometimes referred to as a "fluid holding product") can apply pressure to cleave the structure and supply the fluid to the outside when necessary.
Further, since the membrane 35 containing the CNF is a dense membrane of the CNF, it has a certain strength without thickening the membrane, and can form a closed space capable of holding the fluid inside. can. Therefore, an element other than the film containing CNF, such as a binder component, is not always required inside the structure, and the abundance ratio of the space in the structure can be increased.
Further, the membrane containing CNF has a large number of minute voids and can allow a fluid such as a gas or a liquid to permeate little by little. Therefore, for example, the sheet-like structure 31 and the sheet-like structure 50 with a support are also used in products in which the fluid is held in the closed space 33 and the fluid is gradually discharged to the outside through the membrane 35 containing the CNF. Can be applied. Hereinafter, the property of gradually releasing fluid to the outside through a membrane is referred to as sustained release property.
In addition, the conventional production method using freeze-drying has a complicated process, and the obtained porous body has a so-called open cell structure. A porous body having such an open cell structure is not suitable for holding a fluid, and it is difficult to apply it to the above-mentioned products for holding a fluid or products having a sustained release property.

上記構造体は、界面活性剤を含まないか又は界面活性剤の含有量が少ないため、閉塞空間内に流体を保持させた場合に、界面活性剤が流体に溶出したり、流体を構造体の外部へ取り出す際に界面活性剤が流体とともに放出されたりすることを防止できる。また、界面活性剤が存在することによって、構造体の物性が不安定化し、例えば、構造体が変質したり、構造体の強度が低下したりすることを防ぎやすくなる。したがって、本発明の実施形態に係る構造体は、上述したような、流体保持用製品や徐放性を有する製品に適している。なお、界面活性剤を含有しないか界面活性剤の含有量が少ない、CNFを含む膜から構成された複数の閉塞空間を有する上記構造体を製造する方法については後述する。 Since the above structure does not contain a surfactant or contains a small amount of the surfactant, when the fluid is held in the closed space, the surfactant elutes into the fluid or the fluid is transferred to the structure. It is possible to prevent the surfactant from being released together with the fluid when it is taken out to the outside. Further, the presence of the surfactant makes it easy to prevent the physical properties of the structure from becoming unstable, for example, from deteriorating the structure or reducing the strength of the structure. Therefore, the structure according to the embodiment of the present invention is suitable for a fluid holding product or a product having sustained release property as described above. A method for producing the above-mentioned structure having a plurality of closed spaces composed of a membrane containing CNF, which does not contain a surfactant or has a low content of a surfactant, will be described later.

界面活性剤の含有量の上限は、CNF100質量部に対して、10質量部未満であり、好ましくは1質量部未満、より好ましくは0.1質量部未満、さらに好ましくは0.01質量部未満、特に好ましくは0.001質量部未満、最も好ましくは0質量部である。構造体における界面活性剤の含有量の測定方法としては、界面活性剤を溶媒により抽出し、高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC−MS)や核磁気共鳴装置(NMR)等で化学組成の同定と定量を行う方法が挙げられる。また、同定の手段として、エネルギー分散型X線分析(EDX)や赤外分光法(IR)を用いることもできる。EDXの場合は、直接組成物を観測し、分析を行っても良い。 The upper limit of the content of the surfactant is less than 10 parts by mass, preferably less than 1 part by mass, more preferably less than 0.1 parts by mass, and further preferably less than 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of CNF. Particularly preferably less than 0.001 part by mass, most preferably 0 part by mass. As a method for measuring the content of the surfactant in the structure, the surfactant is extracted with a solvent, and the chemical composition is identified by a high performance liquid chromatograph mass spectrometer (LC-MS), a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR), or the like. And a method of performing quantification. In addition, energy dispersive X-ray analysis (EDX) or infrared spectroscopy (IR) can also be used as the identification means. In the case of EDX, the composition may be directly observed and analyzed.

また、上記構造体において、CNF以外の多糖類を含有してもよいが、上述した流体保持用製品や徐放性を有する製品において、外部へ放出される流体に不要な成分が混入するのを防止する観点から、その含有量は、CNFの全量100質量部に対して、好ましくは10質量部未満、より好ましくは1質量部未満、さらに好ましくは0.1質量部未満、よりさらに好ましくは0.01質量部未満、特に好ましくは0質量部である。多糖類も界面活性剤と同様の手順で同定及び定量することができる。 Further, in the above structure, polysaccharides other than CNF may be contained, but in the above-mentioned fluid holding products and products having sustained release property, unnecessary components are mixed in the fluid released to the outside. From the viewpoint of prevention, the content thereof is preferably less than 10 parts by mass, more preferably less than 1 part by mass, still more preferably less than 0.1 parts by mass, still more preferably 0, based on 100 parts by mass of the total amount of CNF. It is less than 0.01 parts by mass, particularly preferably 0 parts by mass. Polysaccharides can also be identified and quantified in the same procedure as surfactants.

図1(B)は、図1(A)の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。図1(B)に示すように、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50においては、隣り合う一対の閉塞空間33a、33bの間で、CNFを含む膜35aが共有されている。本発明の構造体の好ましい一態様においては、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50のように、複数の閉塞空間のうち隣り合う一組の閉塞空間が少なくとも一つの膜を共有する。
なお、CNFを含む膜の断面において、CNFを含む膜に沿うように形成された境界が観察されることがある。本実施形態のシート状構造体は、CNFを含む膜がこのような境界を含むものであっても構わない。上記境界は、シート状構造体になる前のCNFの存在状態の違いが反映されたものと推測されるが、この境界の有無はシート状構造体の特性に特に影響を与えない。
FIG. 1B is an enlarged view of the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 1A. As shown in FIG. 1B, in the sheet-like structure 31 and the sheet-like structure 50 with a support, the membrane 35a containing the CNF is shared between the pair of adjacent closed spaces 33a and 33b. There is. In a preferred embodiment of the structure of the present invention, a pair of adjacent closed spaces among a plurality of closed spaces, such as the sheet-shaped structure 31 and the sheet-shaped structure 50 with a support, form at least one membrane. Share.
In the cross section of the film containing CNF, a boundary formed along the film containing CNF may be observed. In the sheet-like structure of the present embodiment, the film containing CNF may include such a boundary. It is presumed that the boundary reflects the difference in the existence state of CNF before it becomes a sheet-like structure, but the presence or absence of this boundary does not particularly affect the characteristics of the sheet-like structure.

[閉塞空間の最大フェレ径]
上記閉塞空間は様々な形状をとり得るため、本明細書においては、閉塞空間の大きさを最大フェレ径で表す(閉塞空間の大きさにはCNFを含む膜の厚みは含まれない)。本発明の実施形態に係る構造体においては、上記複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均が1μm〜60μmであることが好ましい。複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均の下限は、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上、さらにより好ましくは15μm以上、特に好ましくは20μm以上である。複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均の上限は、より好ましくは55μm以下、さらに好ましくは50μm以下、さらにより好ましくは45μm以下、特に好ましくは40μm以下、最も好ましくは35μm以下である。
ここで、ある図形の「最大フェレ径」とは、2本の平行線で挟まれた当該図形の最大距離を意味する。本明細書においては、CNFを含む膜から構成された複数の閉塞空間を備える構造体を切断したときの切断面において、閉塞空間に対応する図形を特定し、この図形について2本の平行線で挟まれた最大距離を測定することで閉塞空間の最大フェレ径を算出する。
閉塞空間の最大フェレ径を算出するための切断面は、最大フェレ径の平均を算出できるように、できるだけ多くの閉塞空間が含まれるように適宜選べばよく、例えば、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50では、図1(A)に示すように、その厚さ方向の断面において、閉塞空間の最大フェレ径を算出する。より具体的な例を挙げると、図1(A)の破線で囲まれた領域に存在している、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50の平面に対して傾いた方向に最大の開口幅を有する閉塞空間33の場合、図1(C)に示すように、閉塞空間33の最大フェレ径dfはその最大開口幅に一致する。
本明細書において、「複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均」は、構造体の任意の切断面における、複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均値である。本明細書においては、構造体の上記断面において、任意の36個の閉塞空間を選んで各々の最大フェレ径を測定し、それらの平均値を「複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均」とする。
[Maximum ferret diameter in closed space]
Since the closed space can have various shapes, the size of the closed space is represented by the maximum ferret diameter in the present specification (the size of the closed space does not include the thickness of the membrane including CNF). In the structure according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the average of the maximum ferret diameters of the plurality of closed spaces is 1 μm to 60 μm. The average lower limit of the maximum ferret diameter of the plurality of closed spaces is more preferably 5 μm or more, further preferably 10 μm or more, still more preferably 15 μm or more, and particularly preferably 20 μm or more. The average upper limit of the maximum ferret diameter of the plurality of closed spaces is more preferably 55 μm or less, further preferably 50 μm or less, even more preferably 45 μm or less, particularly preferably 40 μm or less, and most preferably 35 μm or less.
Here, the "maximum ferret diameter" of a certain figure means the maximum distance of the figure sandwiched between two parallel lines. In the present specification, a figure corresponding to the closed space is specified in the cut surface when a structure having a plurality of closed spaces composed of a film containing CNF is cut, and two parallel lines are used for this figure. The maximum ferret diameter of the closed space is calculated by measuring the maximum distance between them.
The cut surface for calculating the maximum ferret diameter of the closed space may be appropriately selected so as to include as much closed space as possible so that the average of the maximum ferret diameter can be calculated. For example, the sheet-like structure 31 or the support In the sheet-like structure 50 with a body, as shown in FIG. 1A, the maximum ferret diameter of the closed space is calculated in the cross section in the thickness direction thereof. To give a more specific example, the direction inclined with respect to the plane of the sheet-like structure 31 and the sheet-like structure 50 with the support existing in the region surrounded by the broken line in FIG. 1 (A). In the case of the closed space 33 having the maximum opening width, as shown in FIG. 1C, the maximum ferret diameter df of the closed space 33 corresponds to the maximum opening width.
In the present specification, the "average of the maximum ferret diameters of the plurality of closed spaces" is the average value of the maximum ferret diameters of the plurality of closed spaces on an arbitrary cut surface of the structure. In the present specification, in the above cross section of the structure, any 36 closed spaces are selected, the maximum ferret diameter of each is measured, and the average value thereof is referred to as "the average of the maximum ferret diameters of a plurality of closed spaces". do.

本発明の実施形態に係る構造体は、当該構造体の断面における複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均が上述した範囲にあり、閉塞空間の大きさが小さい。このため、CNFを含む膜が構造体の内部に多数存在することとなり、構造体の強度を高められる。したがって、加圧等に対する形状維持性に優れた構造体を得やすくなる。また、構造体の強度が高くなる結果、構造体を上記の流体保持用製品や徐放性を有する製品に適用する場合などにおいて、閉塞空間内に流体を長く保持することに対しても有利に働く。さらに、閉塞空間の大きさが小さいため、多くの閉塞空間内において個別に流体を保持することができ、流体の保持性を高められるとともに、徐放性能を向上させる(より長い時間をかけて流体を放出させる)ことができる。
さらに、図1(A)、(B)に示すように、複数の閉塞空間が膜を共有することにより、構造体の強度が増すので、バインダー成分を添加することなく自己保持性を有する膜(自立膜)を作製することができる。この自立膜はバインダー成分が必ずしも必要ではなくなり、例えば、内部空間を有する複数のカプセルをバインダーで結合したものに比べると、流体を保持する空間を大きくすることができる。
In the structure according to the embodiment of the present invention, the average of the maximum ferret diameters of the plurality of closed spaces in the cross section of the structure is in the above-mentioned range, and the size of the closed spaces is small. Therefore, a large number of films containing CNF are present inside the structure, and the strength of the structure can be increased. Therefore, it becomes easy to obtain a structure having excellent shape retention against pressure and the like. Further, as a result of increasing the strength of the structure, when the structure is applied to the above-mentioned fluid holding product or product having sustained release property, it is also advantageous for holding the fluid in the closed space for a long time. work. Furthermore, since the size of the closed space is small, the fluid can be individually held in many closed spaces, the holding property of the fluid can be improved, and the sustained release performance can be improved (the fluid takes a longer time). Can be released).
Further, as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the strength of the structure is increased by sharing the membrane with a plurality of closed spaces, so that the membrane having self-retention without adding a binder component ( A self-supporting film) can be produced. This free-standing membrane does not necessarily require a binder component, and for example, the space for holding a fluid can be increased as compared with a capsule in which a plurality of capsules having an internal space are bound with a binder.

構造体における閉塞空間の大きさは、例えば、後述する組成物中の、CNFを含む外殻を備える粒子の大きさを変えることによって調整することができる。これによって、閉塞空間の最大フェレ径を調整し、複数の閉塞空間の最大フェレ径の平均を上述した数値範囲内にすることができる。 The size of the closed space in the structure can be adjusted, for example, by changing the size of the particles having an outer shell containing CNF in the composition described later. Thereby, the maximum ferret diameter of the closed space can be adjusted, and the average of the maximum ferret diameters of the plurality of closed spaces can be set within the above-mentioned numerical range.

[閉塞空間の形状]
上記閉塞空間の形状は任意であるが、後述する製造方法を用いて構造体を製造すると、その製造方法に由来して、上述したように隣り合う一組の閉塞空間同士がCNFを含む膜を共有する構造をとりやすくなるため、各閉塞空間は、複数の平坦な膜で囲まれた多面体形状を有している。したがって、各閉塞空間に対して、図1に示すような多角形状を示すような切断面を少なくとも一つ形成することができる。
また、本発明の構造体の好ましい一態様においては、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50のように、その厚さ方向の断面において、図1(C)に示すように、構造体の閉塞空間の厚さ方向の最大長さ(換言すれば、CNFを含む膜の上記閉塞空間側の面の最下方位置から最上方位置までの距離)をa、構造体の閉塞空間の平面方向の最大長さ(換言すれば、CNFを含む膜の上記閉塞空間側の面の、平面方向における一端から他端までの距離)をbとするとき、複数の閉塞空間のb/aの平均が好ましくは1より大きく、より好ましくは1.5より大きく、さらに好ましくは2より大きい。複数の閉塞空間のb/aの平均が1より大きいと、総じて閉塞空間が構造体の平面方向に延びた形状となるため、構造体を厚くすることなく、多数の閉塞空間を設けることができる。また、後述する工程(2−3)における乾燥時に、CNFを含む膜の自重によって平面方向に延びた閉塞空間が形成されやすくなるため、構造体の製造も容易である。複数の閉塞空間のb/aの平均は、製造容易性及び構造体の強度維持等の観点から、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、さらに好ましくは6以下、特に好ましくは5以下である。本明細書においては、構造体の上記断面において、任意の36個の閉塞空間を選んで各々のa及びbを測定してb/aを算出し、それらの平均値を「複数の閉塞空間のb/aの平均」とする。
[Shape of closed space]
The shape of the closed space is arbitrary, but when a structure is manufactured by using the manufacturing method described later, a set of adjacent closed spaces form a membrane containing CNF as described above due to the manufacturing method. Each closed space has a polyhedral shape surrounded by a plurality of flat membranes in order to facilitate a shared structure. Therefore, at least one cut surface having a polygonal shape as shown in FIG. 1 can be formed for each closed space.
Further, in a preferred embodiment of the structure of the present invention, as shown in FIG. 1C, in a cross section in the thickness direction thereof, such as the sheet-like structure 31 and the sheet-like structure 50 with a support. , The maximum length of the closed space of the structure in the thickness direction (in other words, the distance from the lowermost position to the uppermost position of the plane of the membrane containing CNF on the closed space side) is a, the closed space of the structure. When the maximum length in the plane direction (in other words, the distance from one end to the other end of the surface of the membrane containing CNF on the closed space side in the plane direction) is b, b / a of a plurality of closed spaces. Is preferably greater than 1, more preferably greater than 1.5, and even more preferably greater than 2. When the average of b / a of the plurality of closed spaces is larger than 1, the closed spaces generally have a shape extending in the plane direction of the structure, so that a large number of closed spaces can be provided without thickening the structure. .. Further, during drying in the step (2-3) described later, the closed space extending in the plane direction is easily formed by the weight of the membrane containing CNF, so that the structure can be easily manufactured. The average of b / a of the plurality of closed spaces is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, still more preferably 6 or less, and particularly preferably 5 or less, from the viewpoint of ease of manufacture and maintenance of strength of the structure. .. In the present specification, in the above-mentioned cross section of the structure, any 36 closed spaces are selected, each a and b are measured, b / a is calculated, and the average value thereof is set to "a plurality of closed spaces. The average of b / a ”.

[CNFを含む膜の平均厚さ]
CNFを含む膜の平均厚さは、好ましくは10nm以上、より好ましくは50nm以上、さらに好ましくは75nm以上であり、また、好ましくは2000nm以下、より好ましくは1750nm以下、さらに好ましくは1500nm以下、よりさらに好ましくは1250nm以下である。CNFを含む膜の平均厚さを2000nm以下とすることで、構造体を流体保持用製品に適用したときに、圧力を加えて構造体を開裂し流体を外部へ供給しやすくなる。また、構造体を徐放性を有する製品に適用したときに、閉塞空間内の流体を徐放させやすくなる。また、膜の平均厚さを10nm以上とすることで、構造体全体の強度を高くすることができ、閉塞空間内に流体を長く保持させやすくなる。
CNFを含む膜の平均厚さは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて各構造体の断面を観察し、得られた拡大画像から36個の閉塞空間を任意に選択し、選択された閉塞空間に対応する多角形を構成する任意の辺を一つ特定し、その辺の略中央の厚さdm(図1(C)に2つの三角マークと引き出し線で示す)を測定し、それらの平均値を算出することにより求められる。
CNFを含む膜の厚さdmは、例えば、CNFの直径(太さ)や繊維長を異ならせることで調整できる。CNFの直径(太さ)を大きくしたり、CNFの繊維長を短くしたりすることで、CNFを含む膜を厚くすることができる。逆に、CNFの直径(太さ)を小さくしたり、CNFの繊維長を長くしたりすることで、CNFを含む膜を薄くすることができる。
[Average thickness of membrane containing CNF]
The average thickness of the film containing CNF is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, further preferably 75 nm or more, and preferably 2000 nm or less, more preferably 1750 nm or less, still more preferably 1500 nm or less, further. It is preferably 1250 nm or less. By setting the average thickness of the membrane containing CNF to 2000 nm or less, when the structure is applied to a fluid holding product, pressure is applied to cleave the structure and the fluid can be easily supplied to the outside. Further, when the structure is applied to a product having sustained release properties, the fluid in the closed space is easily released. Further, by setting the average thickness of the membrane to 10 nm or more, the strength of the entire structure can be increased, and the fluid can be easily held in the closed space for a long time.
The average thickness of the film containing CNF was determined by observing the cross section of each structure using a scanning electron microscope (SEM) and arbitrarily selecting 36 closed spaces from the obtained magnified image. One arbitrary side that constitutes the polygon corresponding to the space is specified, and the thickness dm (indicated by two triangular marks and a leader line in FIG. 1C) at the substantially center of the side is measured, and those sides are measured. It is obtained by calculating the average value.
The thickness dm of the film containing CNF can be adjusted, for example, by making the diameter (thickness) and fiber length of CNF different. By increasing the diameter (thickness) of the CNF or shortening the fiber length of the CNF, the film containing the CNF can be thickened. On the contrary, by reducing the diameter (thickness) of the CNF or increasing the fiber length of the CNF, the film containing the CNF can be thinned.

[構造体の嵩密度]
構造体の嵩密度は、好ましくは0.001g/cm以上、より好ましくは0.005g/cm以上、さらに好ましくは0.0075g/cm以上、さらに好ましくは0.01g/cm以上であり、また、好ましくは1.40g/cm以下、より好ましくは1.20g/cm以下、さらに好ましくは0.920g/cm以下、さらに好ましくは0.800g/cm以下、さらに好ましくは0.600g/cm以下、さらに好ましくは0.500g/cm以下である。嵩密度が0.001g/cm以上であれば構造体に必要最低限の強度を与えることができ、例えば、ロール状に巻いてもつぶれない程度の強度を与えることができる。また、嵩密度が1.40g/cm以下であれば、多くの流体を閉塞空間内に保持しやすくなる。
本明細書において、構造体の嵩密度は、構造体の質量を、閉塞空間を含む構造体全体の体積で除すことにより算出される。図1のように、支持体上にCNFを含む層が形成されている場合は、予め支持体の厚さと質量を測定しておき、これを減じてから算出すればよい。
構造体の嵩密度は、例えば、組成物におけるCNFを含む外殻を備える粒子の直径を変化させることで調整することができる。つまり、組成物におけるCNFを含む外殻を備える粒子の直径が大きくなると嵩密度は小さくなり、CNFを含む外殻を備える粒子の直径が小さくなると、嵩密度は大きくなる。組成物におけるCNFを含む外殻を備える粒子の直径は、有機溶剤の種類と配合比率を変えたり、撹拌条件を変えたりすることで調整することができる。
[Bulk density of structure]
The bulk density of the structure is preferably 0.001 g / cm 3 or more, more preferably 0.005 g / cm 3 or more, more preferably 0.0075 g / cm 3 or higher, more preferably at 0.01 g / cm 3 or more Also, preferably 1.40 g / cm 3 or less, more preferably 1.20 g / cm 3 or less, still more preferably 0.920 g / cm 3 or less, still more preferably 0.800 g / cm 3 or less, still more preferably. It is 0.600 g / cm 3 or less, more preferably 0.500 g / cm 3 or less. When the bulk density is 0.001 g / cm 3 or more, the minimum necessary strength can be given to the structure, and for example, the strength that does not collapse even when rolled into a roll can be given. Further, when the bulk density is 1.40 g / cm 3 or less, it becomes easy to hold a large amount of fluid in the closed space.
In the present specification, the bulk density of a structure is calculated by dividing the mass of the structure by the volume of the entire structure including the closed space. When a layer containing CNF is formed on the support as shown in FIG. 1, the thickness and mass of the support may be measured in advance and subtracted before calculation.
The bulk density of the structure can be adjusted, for example, by varying the diameter of the particles having an outer shell containing CNF in the composition. That is, the bulk density decreases as the diameter of the particles having the outer shell containing CNF in the composition increases, and the bulk density increases as the diameter of the particles having the outer shell containing CNF decreases. The diameter of the particles having an outer shell containing CNF in the composition can be adjusted by changing the type and blending ratio of the organic solvent or changing the stirring conditions.

[構造体の厚さ]
構造体がシート状や帯状である場合、支持体を除いた構造体の厚さL(図1(A)参照)は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、さらに好ましくは3.5μm以上、よりさらに好ましくは5.0μm以上、特に好ましくは7.5μm以上であり、また、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは100μm以下、よりさらに好ましくは75μm以下、特に好ましくは50μm以下である。構造体の厚さが300μm以下であれば、乾燥時間が長くなったり、乾燥不良が発生したりするのを回避し、結果として、閉塞空間の形状や大きさにおけるばらつきを抑え、かつ、構造体が変質する等の問題を防ぎやすい。また、構造体の厚さが0.5μm以上であれば、構造体の強度が不足したり、閉塞空間内に保持できる流体が少なくなったりするのを防止しやすい。
構造体がシート状や帯状である場合、構造体の面積や長手方向の大きさに特に制限はなく、製造設備を用意できる範囲で任意の大きさとすることができる。なお、構造体がシート状や帯状以外の形状、例えば、塊状の形状を有する場合も、上述したのと同様の観点から、構造体の最大径を、好ましくは1mm以上、より好ましくは5mm以上、さらに好ましくは1cm以上、さらに好ましくは2.5cm以上、特に好ましくは5cm以上とし、また、好ましくは5m以下、より好ましくは3m以下、さらに好ましくは1m以下、よりさらに好ましくは50cm以下、特に好ましくは10cm以下とする。
[Structure thickness]
When the structure is sheet-shaped or strip-shaped, the thickness L (see FIG. 1 (A)) of the structure excluding the support is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more, still more preferably 1.0 μm or more. 3.5 μm or more, more preferably 5.0 μm or more, particularly preferably 7.5 μm or more, and preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less, still more preferably 100 μm or less, still more preferably 75 μm or less. Particularly preferably, it is 50 μm or less. When the thickness of the structure is 300 μm or less, it is possible to avoid a long drying time and poor drying, and as a result, the variation in the shape and size of the closed space is suppressed, and the structure is formed. It is easy to prevent problems such as deterioration of the quality. Further, when the thickness of the structure is 0.5 μm or more, it is easy to prevent the strength of the structure from being insufficient and the amount of fluid that can be held in the closed space from being reduced.
When the structure has a sheet shape or a strip shape, the area of the structure and the size in the longitudinal direction are not particularly limited, and any size can be used as long as the manufacturing equipment can be prepared. Even when the structure has a shape other than a sheet shape or a strip shape, for example, a lump shape, the maximum diameter of the structure is preferably 1 mm or more, more preferably 5 mm or more, from the same viewpoint as described above. It is more preferably 1 cm or more, further preferably 2.5 cm or more, particularly preferably 5 cm or more, and preferably 5 m or less, more preferably 3 m or less, still more preferably 1 m or less, still more preferably 50 cm or less, particularly preferably. It should be 10 cm or less.

[セルロースナノファイバー(CNF)、及び、その他の成分]
構造体を構成するCNFの材質や形状等は、後述する組成物に配合されるCNFで説明するものがそのまま当てはまる。また、構造体に含有し得る、CNF以外の多糖類やその他の成分(徐放を目的として閉塞空間内に存在させる有機溶媒等の成分を除く)についても、後述する組成物に配合される成分がそのまま当てはまる。したがって、ここではこれらについての詳しい説明を省略する。
[Cellulose nanofibers (CNF) and other ingredients]
As the material and shape of the CNF constituting the structure, those described in CNF blended in the composition described later are directly applicable. In addition, polysaccharides other than CNF and other components (excluding components such as organic solvents that are allowed to exist in the closed space for the purpose of sustained release) that can be contained in the structure are also components to be blended in the composition described later. Is true as it is. Therefore, detailed description of these will be omitted here.

[支持体]
本発明の一態様においては、支持体付きのシート状構造体50のように、構造体が支持体を備えている。支持体を設ける場合、構造体と支持体とを一体のものとしてもよいし、構造体を形成した後に支持体から構造体を分離してもよい。つまり剥離材等の、一時的に使用する保持体上にシート状構造体を形成してもよい。
前者の場合は、好ましくは、支持体の、前記組成物が塗布される面に易接着処理を施しておく。易接着処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理等を用いることができる。また、例えば、アクリル樹脂、エステル樹脂、ウレタン樹脂などを用いて易接着層を設けることもできる。後者の場合は、組成物を塗布する面に剥離層が形成されたものを用いてもよいし、支持体全体が、構造体を剥離しやすい材料から構成されているものを用いてもよい。
支持体は、シート状構造体の用途に応じて適宜選択され、例えば、上質紙、アート紙、コート紙、グラシン紙等の紙基材;これらの紙基材にポリエチレン等の熱可塑性樹脂をラミネートしたラミネート紙;アルミニウム箔や銅箔や鉄箔等の金属箔;不織布等の多孔質材料:ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂、アセテート樹脂、ABS樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂等の1種以上の樹脂を含む樹脂フィルム又はシート;等が挙げられる。
支持体は、単層フィルム又はシートであってもよく、2層以上の積層体である複層フィルム又はシートであってもよい。
また、樹脂フィルム又はシートは、未延伸でもよいし、縦又は横等の一軸方向あるいは二軸方向に延伸されていてもよい。
さらに、樹脂フィルム又はシートは、上述の樹脂のほかに、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、着色剤等が含有されていてもよい。
支持体の厚さは、シート状構造体の用途に応じて適宜選択されるが、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、さらに好ましくは20μm以上であり、また、好ましくは250μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは150μm以下である。
[Support]
In one aspect of the present invention, the structure includes a support, such as the sheet-like structure 50 with a support. When the support is provided, the structure and the support may be integrated, or the structure may be separated from the support after the structure is formed. That is, a sheet-like structure may be formed on a holding body that is temporarily used, such as a release material.
In the former case, the surface of the support to which the composition is applied is preferably subjected to an easy-adhesion treatment. As the easy-adhesion treatment, for example, corona discharge treatment, plasma treatment, ozone treatment and the like can be used. Further, for example, an easy-adhesion layer can be provided by using an acrylic resin, an ester resin, a urethane resin, or the like. In the latter case, one in which a release layer is formed on the surface to which the composition is applied may be used, or one in which the entire support is made of a material that easily peels off the structure may be used.
The support is appropriately selected according to the application of the sheet-like structure, and is, for example, a paper base material such as high-quality paper, art paper, coated paper, and glassin paper; a thermoplastic resin such as polyethylene is laminated on these paper base materials. Laminated paper; Metal foils such as aluminum foil, copper foil and iron foil; Porous materials such as non-woven fabrics: Polyethylene resin such as polyethylene resin and polypropylene resin, polyester resin such as polybutylene terephthalate resin and polyethylene terephthalate resin, acetate resin, Examples thereof include a resin film or sheet containing one or more kinds of resins such as ABS resin, polystyrene resin, vinyl chloride resin and the like.
The support may be a single-layer film or sheet, or may be a multi-layer film or sheet which is a laminated body of two or more layers.
Further, the resin film or sheet may be unstretched, or may be stretched in a uniaxial direction or a biaxial direction such as vertical or horizontal.
Further, the resin film or sheet may contain an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antioxidant, an antistatic agent, a slip agent, an anti-blocking agent, a coloring agent and the like in addition to the above-mentioned resin.
The thickness of the support is appropriately selected depending on the use of the sheet-like structure, but is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, still more preferably 20 μm or more, and preferably 250 μm or less, more preferably. Is 200 μm or less, more preferably 150 μm or less.

<構造体の製造方法>
CNFを含む膜から構成される複数の閉塞空間を有する構造体は、一態様として下記工程(1)〜(2)を有する製造方法によって製造することができる。
・工程(1):CNFの水分散液に有機溶剤を添加して組成物を調製する工程。
・工程(2):前記組成物を支持体上に塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥して、シート状構造体とする工程。
<Manufacturing method of structure>
A structure having a plurality of closed spaces composed of a membrane containing CNF can be produced by a production method having the following steps (1) and (2) as one aspect.
-Step (1): A step of preparing a composition by adding an organic solvent to the aqueous dispersion of CNF.
Step (2): A step of applying the composition onto a support to form a coating film, and drying the coating film to form a sheet-like structure.

以下、工程(1)を「組成物を準備する工程」、工程(2)を「構造体を得る工程」ということがある。工程(2)は、以下説明するように、支持体の一方の面に組成物を供給する工程(工程(2−1))、組成物を支持体に塗布する工程(工程(2−2))、支持体上に塗布された組成物を乾燥する工程(工程(2−3))を含む。 Hereinafter, the step (1) may be referred to as a “step of preparing the composition”, and the step (2) may be referred to as a “step of obtaining a structure”. Step (2) is a step of supplying the composition to one surface of the support (step (2-1)) and a step of applying the composition to the support (step (2-2)) as described below. ), The step of drying the composition applied on the support (step (2-3)) is included.

図2は、製造工程中の一過程を示しており、組成物が支持体上に塗布された様子を示す模式図である。工程(1)で調製された組成物は、CNFを含む外殻を備える粒子を含んでおり、工程(2−1)〜工程(2−2)において、この組成物が支持体上に塗布された時点では、図2に示すように、組成物30が、CNFを含む外殻を備える粒子32と、水を主体とする媒質34とを含んでいる。また、粒子32は、有機溶剤を主体とする液体もしくは空気、又はこれら両者を内部に含んでいる。この後、工程(2−3)において、水及び有機溶剤が乾燥により除去されて、図1(A)に示すように、CNFを含む膜による閉塞空間が多数形成された層(すなわち、シート状構造体)31が支持体40上に形成される。
なお、シート状構造体31や支持体付きのシート状構造体50を上述した流体保持用製品や徐放性を有する製品へ適用する場合、シート状構造体を特定の液体に浸漬して閉塞空間内に上記液体を封入したり、シート状構造体を特定の気体雰囲気下において特定種類の気体を閉塞空間内に封入したりすることができる。また、シート状構造体の製造工程中において、これらの流体が閉塞空間に含まれるようにしてもよい。例えば、工程(2−3)における乾燥後も閉塞空間33内に残るように、予め特定種類の有機溶剤(例えば、乾燥温度よりも高い沸点を有する有機溶剤)を組成物中に配合しておいてもよい。また、組成物の調製を特定種類の気体が満たされた雰囲気下で行うことで、閉塞空間内に流体を封入するようにしてもよい。
FIG. 2 shows one process during the manufacturing process, and is a schematic view showing how the composition is applied onto the support. The composition prepared in step (1) contains particles having an outer shell containing CNF, and in steps (2-1) to (2-2), this composition is applied onto the support. At that time, as shown in FIG. 2, the composition 30 contains particles 32 having an outer shell containing CNF and a medium 34 mainly composed of water. Further, the particles 32 contain a liquid or air mainly composed of an organic solvent, or both of them. After that, in the step (2-3), water and the organic solvent were removed by drying, and as shown in FIG. 1 (A), a layer (that is, a sheet) in which a large number of closed spaces by the membrane containing CNF were formed. The structure) 31 is formed on the support 40.
When the sheet-like structure 31 or the sheet-like structure 50 with a support is applied to the above-mentioned fluid holding product or product having sustained release property, the sheet-like structure is immersed in a specific liquid to form a closed space. The above liquid can be sealed therein, or a specific type of gas can be sealed in a closed space under a specific gas atmosphere in a sheet-like structure. Further, these fluids may be included in the closed space during the manufacturing process of the sheet-like structure. For example, a specific type of organic solvent (for example, an organic solvent having a boiling point higher than the drying temperature) is previously added to the composition so as to remain in the closed space 33 even after drying in the step (2-3). You may. Further, the fluid may be sealed in the closed space by preparing the composition in an atmosphere filled with a specific type of gas.

[工程(1):組成物を準備する工程]
工程(1)においては、水分散液を撹拌しながら、有機溶剤を少量ずつ水分散液に供給することが好ましい。
水中にCNFが均一に分散された状態で、さらに有機溶剤が添加され、この有機溶剤も均一に分散されることにより、界面活性剤などの分散剤を用いなくても、水と有機溶剤の界面にCNFが集まってCNFを含む外殻を備える粒子が形成される。組成物においてCNFを含む外殻を備える粒子が形成される過程は、これに限られるものではないが、一つには以下のようなメカニズムによるものと推測される。つまり、CNFは両親媒性を有する不溶材料であるため、乳化に用いられた水と有機溶剤との界面に存在することで、エネルギー的に安定な状態を作り出す。加えて、CNFは不溶性であり、造膜性があることから、界面への局在化の結果、不可逆的独立相を形成する。こうして、組成物中で、CNFを含む外殻を備える粒子が形成されるものと考えられる。
均一分散したCNFを含む水分散液に有機溶剤が添加された際に、CNFが界面に局在化して生成される粒子は比較的安定性が高いと考えられる。このため、生成されたカプセル同士の結合による大径カプセルへの変化は発生しにくく、上記有機溶剤が添加された水分散液を十分に撹拌することにより、小径でしかも均一な粒子になると考えられる。また、撹拌によって空気が水分散液に巻き込まれ、先に生成した安定な複数の粒子に囲まれて固定されることにより、この空気も安定して保持されることも考えられる(この固定された空気も乾燥後に気泡となると考えられる)。結果的に、組成物全体において、過度な刺激を与えたり、意図的に一定又はそれ以上の圧力を加えたりしない限り、数ヶ月以上消失せず安定して存在する粒子になると考えられる。
[Step (1): Step of preparing the composition]
In the step (1), it is preferable to supply the organic solvent little by little to the aqueous dispersion while stirring the aqueous dispersion.
With CNF uniformly dispersed in water, an organic solvent is further added, and this organic solvent is also uniformly dispersed, so that the interface between water and the organic solvent can be achieved without using a dispersant such as a surfactant. CNFs gather at the surface to form particles having an outer shell containing the CNFs. The process of forming particles having an outer shell containing CNF in the composition is not limited to this, but one of them is presumed to be due to the following mechanism. That is, since CNF is an amphipathic insoluble material, it is present at the interface between the water used for emulsification and the organic solvent to create an energetically stable state. In addition, since CNF is insoluble and film-forming, it forms an irreversible independent phase as a result of localization to the interface. In this way, it is considered that particles having an outer shell containing CNF are formed in the composition.
When an organic solvent is added to a uniformly dispersed aqueous dispersion containing CNF, the particles generated by localizing the CNF at the interface are considered to have relatively high stability. Therefore, it is unlikely that changes to large-diameter capsules will occur due to the bonding of the produced capsules, and it is considered that the aqueous dispersion to which the organic solvent is added is sufficiently agitated to obtain particles having a small diameter and uniform diameter. .. It is also conceivable that the air is stably held by being entrained in the aqueous dispersion by stirring and being surrounded and fixed by a plurality of stable particles generated earlier (this is fixed). Air is also thought to become bubbles after drying). As a result, it is considered that the particles do not disappear for several months or more and are stably present in the entire composition unless excessive stimulation is applied or a constant or higher pressure is intentionally applied.

工程(1)においては、CNFを含む外殻を備える粒子が形成されずに、有機溶剤が水と相分離してしまうことを防止する観点から、水分散液の全量100質量部に対して、10秒毎の有機溶剤の添加量が、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは3質量部以上、特に好ましくは5質量部以上、また、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下、特に好ましくは7質量部以下となるように有機溶剤を添加する。有機溶剤を連続的に供給してもよいし、有機溶剤を断続的に供給してもよい。いずれにしても、水分散液に限られた量の有機溶剤を添加しながら撹拌することで、有機溶剤が水分散液に均一に分散され、結果として、CNFを含む外殻を備える粒子を良好に生成することができる。 In the step (1), from the viewpoint of preventing the organic solvent from being phase-separated from water without forming particles having an outer shell containing CNF, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the aqueous dispersion. The amount of the organic solvent added every 10 seconds is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, further preferably 3 parts by mass or more, particularly preferably 5 parts by mass or more, and preferably 20 parts by mass. The organic solvent is added so as to be 10 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, still more preferably 10 parts by mass or less, and particularly preferably 7 parts by mass or less. The organic solvent may be continuously supplied, or the organic solvent may be supplied intermittently. In any case, by stirring while adding a limited amount of the organic solvent to the aqueous dispersion, the organic solvent is uniformly dispersed in the aqueous dispersion, and as a result, the particles having an outer shell containing CNF are good. Can be generated in.

工程(1)においては、ホモディスパー、ミキサー、パドル翼等の撹拌翼を取り付けた撹拌装置を用いて、水分散液を撹拌しながら、有機溶剤を添加することが好ましい。撹拌翼を水分散液に接触させて撹拌することにより、CNFを含む外殻を備える粒子を効率よく生成することができる。 In the step (1), it is preferable to add the organic solvent while stirring the aqueous dispersion using a stirring device equipped with stirring blades such as a homodisper, a mixer, and a paddle blade. By bringing the stirring blade into contact with the aqueous dispersion and stirring the particles, particles having an outer shell containing CNF can be efficiently generated.

水分散液を撹拌する際の撹拌速度(回転数)は、CNFの凝集を抑え、形成される粒子の形状及び大きさのばらつきを小さくする観点から、好ましくは500rpm以上、より好ましくは1000rpm以上、さらに好ましくは1500rpm以上、よりさらに好ましくは2000rpm以上であり、また、好ましくは5000rpm以下、より好ましくは4500rpm以下、さらに好ましくは4000rpm以下、よりさらに好ましくは3500rpm以下、特に好ましくは3000rpm以下である。 The stirring speed (rotational speed) when stirring the aqueous dispersion is preferably 500 rpm or more, more preferably 1000 rpm or more, from the viewpoint of suppressing the aggregation of CNF and reducing the variation in the shape and size of the formed particles. It is more preferably 1500 rpm or more, still more preferably 2000 rpm or more, and preferably 5000 rpm or less, more preferably 4500 rpm or less, still more preferably 4000 rpm or less, still more preferably 3500 rpm or less, and particularly preferably 3000 rpm or less.

撹拌時間は、CNFを含む外殻を備える粒子の形状や大きさを均一にする観点から、好ましくは3分以上、より好ましくは5分以上、さらに好ましくは10分以上とする。また、撹拌時間の上限は、製造時間が長くなり過ぎるのを防止し、CNFを含む外殻を備える粒子の形状や大きさがばらつくのを回避する観点から、好ましくは180分以下、より好ましくは120分以下、さらに好ましくは60分以下、よりさらに好ましくは40分以下、特に好ましくは20分以下である。なお、撹拌時間とは、有機溶剤(C)の添加から撹拌を終了するまでの時間を指す。有機溶剤(C)を十分に分散させるとともに粒子の形成を促進させるため、必要量の有機溶剤(C)の添加終了後も、有機溶剤(C)添加開始からの上記時間が経過するまで撹拌を継続することが望ましい。 The stirring time is preferably 3 minutes or longer, more preferably 5 minutes or longer, still more preferably 10 minutes or longer, from the viewpoint of making the shape and size of the particles having the outer shell containing CNF uniform. Further, the upper limit of the stirring time is preferably 180 minutes or less, more preferably 180 minutes or less, from the viewpoint of preventing the production time from becoming too long and avoiding variations in the shape and size of the particles having an outer shell containing CNF. It is 120 minutes or less, more preferably 60 minutes or less, even more preferably 40 minutes or less, and particularly preferably 20 minutes or less. The stirring time refers to the time from the addition of the organic solvent (C) to the end of stirring. In order to sufficiently disperse the organic solvent (C) and promote the formation of particles, even after the addition of the required amount of the organic solvent (C) is completed, stirring is performed until the above time elapses from the start of the addition of the organic solvent (C). It is desirable to continue.

また、水分散液の温度は、CNFの凝集を抑え、形成される粒子の形状及び大きさのばらつきを小さくする観点から、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは15℃以上であり、また、添加した有機溶剤の揮発を抑制する観点から、好ましくは45℃以下、より好ましくは40℃以下、さらに好ましくは35℃以下である。 The temperature of the aqueous dispersion is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, still more preferably 15 ° C., from the viewpoint of suppressing aggregation of CNF and reducing variations in the shape and size of the formed particles. From the viewpoint of suppressing volatilization of the added organic solvent, the temperature is preferably 45 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, and further preferably 35 ° C. or lower.

工程(1)は、好ましくは80kPa以上、より好ましくは90kPa以上、さらに好ましくは95kPa以上で行い、また、好ましくは120kPa以下、より好ましくは110kPa以下、さらに好ましくは105kPa以下で行い、特に好ましくは大気圧下で行う。大気圧に近い条件で組成物を調製することにより、短時間で組成物を調製することができ、製造設備も簡素なものにすることができる。また、工程(1)は、空気又は不活性ガスの雰囲気中で行えばよい。空気雰囲気中であれば、製造設備を簡素にすることができ、不活性ガス雰囲気中であれば、組成物の失活等を抑制しやすくなる。なお、シート状構造体を、上述した流体を徐放する製品に適用する場合、特定種類の気体の雰囲気下で組成物を調製して、生成される粒子内にこの気体が封入されるようにしてもよい。
これらの、温度条件、圧力条件、及び、雰囲気条件は、後述する工程(2−1)、工程(2−2)についても当てはまる。
The step (1) is preferably carried out at 80 kPa or more, more preferably 90 kPa or more, further preferably 95 kPa or more, and preferably 120 kPa or less, more preferably 110 kPa or less, further preferably 105 kPa or less, and particularly preferably large. Perform under atmospheric pressure. By preparing the composition under conditions close to atmospheric pressure, the composition can be prepared in a short time, and the production equipment can be simplified. Further, the step (1) may be performed in an atmosphere of air or an inert gas. In an air atmosphere, the manufacturing equipment can be simplified, and in an inert gas atmosphere, deactivation of the composition can be easily suppressed. When the sheet-like structure is applied to the above-mentioned product in which the fluid is slowly released, the composition is prepared in an atmosphere of a specific type of gas so that the gas is enclosed in the generated particles. You may.
These temperature conditions, pressure conditions, and atmosphere conditions also apply to the steps (2-1) and (2-2) described later.

[工程(1)で得られる組成物、及び、組成物の構成材料]
工程(1)によって調製される組成物は、CNF(A)、水(B)、及び、有機溶剤(C)を配合してなるものであって、CNF(A)を含む外殻を備える粒子を含有する。以下、CNF(A)、水(B)、及び、有機溶剤(C)をまとめて「成分(A)〜(C)」と称することがある。
上記組成物において、有機溶剤(C)の少なくとも一部は、当該粒子に取り込まれた状態であり、具体的には、前記粒子に内包されている状態、及び、前記粒子の外殻を形成しているCNF(A)に吸着されている状態の少なくとも一方であることが好ましい。
ここで、「有機溶剤(C)が前記粒子に内包されている状態」とは、当該粒子が、CNF(A)を含む外殻から中空粒子を形成し、当該中空粒子の中空部分に有機溶剤(C)が取り込まれた状態を意味する。この際、中空粒子を構成する外殻によって、有機溶剤(C)は、中空粒子の外側から隔てられた状態となっている。
なお、本発明の一態様の組成物において、前記粒子は、有機溶剤(C)を内包しつつ、かつ、当該粒子の外殻を構成するCNF(A)が、有機溶剤(C)と吸着している状態であってもよい。本明細書において、「CNF(A)によって構成される外殻が有機溶剤(C)を吸着する」とは、CNF(A)によって構成される外殻の網目構造内に有機溶剤(C)が存在することを意味する。
[Composition obtained in step (1) and constituent material of composition]
The composition prepared by the step (1) is a mixture of CNF (A), water (B), and an organic solvent (C), and is a particle having an outer shell containing CNF (A). Contains. Hereinafter, CNF (A), water (B), and organic solvent (C) may be collectively referred to as "components (A) to (C)".
In the above composition, at least a part of the organic solvent (C) is in a state of being incorporated into the particles, specifically, a state of being contained in the particles and forming an outer shell of the particles. It is preferable that at least one of the states is adsorbed on the CNF (A).
Here, "a state in which the organic solvent (C) is encapsulated in the particles" means that the particles form hollow particles from an outer shell containing CNF (A), and the organic solvent is formed in the hollow portion of the hollow particles. It means a state in which (C) is taken in. At this time, the organic solvent (C) is separated from the outside of the hollow particles by the outer shell constituting the hollow particles.
In the composition of one aspect of the present invention, the particles contain the organic solvent (C), and the CNF (A) constituting the outer shell of the particles is adsorbed with the organic solvent (C). It may be in the state of being. In the present specification, "the outer shell composed of CNF (A) adsorbs the organic solvent (C)" means that the organic solvent (C) is contained in the network structure of the outer shell composed of CNF (A). It means that it exists.

本発明の一態様の組成物において、前記粒子に取り込まれない有機溶剤(C)が存在していてもよい。 In the composition of one aspect of the present invention, the organic solvent (C) that is not incorporated into the particles may be present.

(組成物中のCNFを含む外殻を備える粒子の平均粒子径)
構造体の閉塞空間の最大フェレ径の平均が上述した数値範囲になるようにするためには、組成物における、CNFを含む外殻を備える粒子の平均粒子径を適切な範囲に設定することが好ましい。
本発明の一態様の組成物に含まれる、前記粒子の平均粒子径は、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは7μm以上、よりさらに好ましくは10μm以上、特に好ましくは15μm以上であり、また、好ましくは60μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは40μm以下、よりさらに好ましくは35μm以下、特に好ましくは30μm以下である。
前記粒子の平均粒子径が1μm以上であれば、粒子同士の凝集を抑制しやすくなり、また、構造体の閉塞空間が小さくなりすぎるのを防止しやすくなる。
また、前記粒子の平均粒子径が60μm以下であれば、粒子の浮上を抑制しやすくなる。
(Average particle size of particles having an outer shell containing CNF in the composition)
In order to make the average of the maximum ferret diameters of the closed space of the structure within the above-mentioned numerical range, it is necessary to set the average particle size of the particles having the outer shell containing CNF in the composition to an appropriate range. preferable.
The average particle size of the particles contained in the composition of one aspect of the present invention is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 7 μm or more, still more preferably 10 μm or more, and particularly preferably 15 μm or more. Also, it is preferably 60 μm or less, more preferably 50 μm or less, still more preferably 40 μm or less, still more preferably 35 μm or less, and particularly preferably 30 μm or less.
When the average particle size of the particles is 1 μm or more, it becomes easy to suppress the aggregation of the particles, and it becomes easy to prevent the closed space of the structure from becoming too small.
Further, when the average particle size of the particles is 60 μm or less, it becomes easy to suppress the floating of the particles.

また、本発明の一態様の組成物に含まれる、前記粒子の平均粒子径に対する標準偏差は、上述した流体を構造体内に保持させておき、必要な場合に構造体の開裂によって流体を外部に供給する用途において、流体の放出量を安定させる観点から、好ましくは20μm以下、より好ましくは18μm以下、さらに好ましくは15μm以下、よりさらに好ましくは12μm以下であり、また、通常1μm以上である。
なお、本明細書において、前記粒子の平均粒子径、及び平均粒子径に対する標準偏差は、対象となる組成物を、デジタル顕微鏡を用いて倍率500〜1000倍にて観察した際に取得した画像から算出することができる。
つまり、当該画像に写し出された前記粒子のうち、任意に選択した36個の粒子の粒径(外径)の平均値を上記の「平均粒子径」とすることができる。また、36個の各粒子の粒径の値から、「平均粒子径に対する標準偏差」も算出することができる。上記標準偏差は母集団の標準偏差であり、上記計算においては、36個の粒径の値の全てを対象として標準偏差を算出する。
Further, the standard deviation of the particles with respect to the average particle size contained in the composition of one aspect of the present invention is such that the above-mentioned fluid is held in the structure and the fluid is brought out by cleaving the structure when necessary. In the application for supplying, from the viewpoint of stabilizing the amount of fluid released, it is preferably 20 μm or less, more preferably 18 μm or less, still more preferably 15 μm or less, still more preferably 12 μm or less, and usually 1 μm or more.
In the present specification, the average particle size of the particles and the standard deviation with respect to the average particle size are obtained from an image obtained when the target composition is observed with a digital microscope at a magnification of 500 to 1000 times. Can be calculated.
That is, the average value of the particle diameters (outer diameters) of 36 arbitrarily selected particles among the particles projected on the image can be defined as the above-mentioned "average particle diameter". Further, the "standard deviation with respect to the average particle size" can be calculated from the value of the particle size of each of the 36 particles. The standard deviation is the standard deviation of the population, and in the above calculation, the standard deviation is calculated for all 36 particle size values.

本発明の一態様に用いる組成物の23℃、回転数50rpmにおける粘度は、容器からの取り出しの容易性、撹拌の容易性、及び、沈降の抑制性等の観点から、好ましくは500mPa・s以上、より好ましくは1000mPa・s以上、さらに好ましくは1200mPa・s以上であり、また、好ましくは20000mPa・s以下、より好ましくは15000mPa・s以下、さらに好ましくは12000mPa・s以下である。
なお、後述する工程(2−2)において、組成物を支持体に良好に塗布できるようにするために、組成物を支持体に塗布する際の温度において、組成物の粘度が上記数値範囲となるように材料を選択することが好ましい。
The viscosity of the composition used in one aspect of the present invention at 23 ° C. and 50 rpm is preferably 500 mPa · s or more from the viewpoints of ease of removal from the container, ease of stirring, inhibition of sedimentation, and the like. , More preferably 1000 mPa · s or more, further preferably 1200 mPa · s or more, preferably 20000 mPa · s or less, more preferably 15000 mPa · s or less, still more preferably 12000 mPa · s or less.
In the step (2-2) described later, in order to enable the composition to be satisfactorily applied to the support, the viscosity of the composition is within the above numerical range at the temperature at which the composition is applied to the support. It is preferable to select the material so as to be.

また、本発明の一態様で用いる組成物の23℃でのTI値(回転数5rpmにおける粘度/回転数50rpmにおける粘度)は、貯蔵安定性、容器中に保存するときの沈降の抑制性、及び、容器からの取り出し容易性等の観点から、好ましくは1.2以上、より好ましくは2以上、さらに好ましくは3以上、よりさらに好ましくは4以上であり、また、好ましくは20以下、より好ましくは15以下、さらに好ましくは10以下、よりさらに好ましくは8以下である。
また、本明細書において、組成物の粘度は、JIS Z 8803:2011に準拠して、B型粘度計を用いて測定した値を意味する。
Further, the TI value (viscosity at 5 rpm / viscosity at 50 rpm) of the composition used in one embodiment of the present invention indicates storage stability, inhibitory property of sedimentation when stored in a container, and From the viewpoint of ease of removal from the container, it is preferably 1.2 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 3 or more, still more preferably 4 or more, and preferably 20 or less, more preferably. It is 15 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 8 or less.
Further, in the present specification, the viscosity of the composition means a value measured using a B-type viscometer in accordance with JIS Z 8803: 2011.

本発明の一態様で用いる組成物のpHは、形成される粒子が安定し、組成物中で分散状態を維持し易いという観点から、好ましくは4以上、より好ましくは5以上、さらに好ましくは6以上であり、好ましくは10以下、より好ましくは9以下、さらに好ましくは8以下である。 The pH of the composition used in one embodiment of the present invention is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 6 from the viewpoint that the particles to be formed are stable and the dispersed state can be easily maintained in the composition. It is more than that, preferably 10 or less, more preferably 9 or less, still more preferably 8 or less.

本発明の一態様で用いる組成物は、上記成分(A)〜(C)以外の成分を含有してもよい。
ただし、本発明の一態様の組成物において、CNF(A)、水(B)及び有機溶剤(C)の合計含有量は、前記組成物の全量(100質量%)に対して、好ましくは60質量%以上、より好ましくは65質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、よりさらに好ましくは80質量%以上であり、また、好ましくは100質量%以下である。
The composition used in one aspect of the present invention may contain components other than the above components (A) to (C).
However, in the composition of one aspect of the present invention, the total content of CNF (A), water (B) and the organic solvent (C) is preferably 60 with respect to the total amount (100% by mass) of the composition. It is mass% or more, more preferably 65% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and preferably 100% by mass or less.

本発明の一態様で用いる組成物の有効成分濃度は、前記組成物の全量(100質量%)に対して、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.7質量%以上、さらに好ましくは1.0質量%以上、よりさらにより好ましくは1.5質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、よりさらに好ましくは10質量%以下である。
なお、本明細書において、「有効成分」とは、組成物に含まれる成分のうち、水(B)及び有機溶剤(C)を除いた成分を指す。
The concentration of the active ingredient of the composition used in one embodiment of the present invention is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more, still more preferably 0.7% by mass or more, based on the total amount (100% by mass) of the composition. Is 1.0% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, still more preferably. Is 10% by mass or less.
In addition, in this specification, an "active ingredient" refers to a component contained in a composition excluding water (B) and an organic solvent (C).

CNF(A)を含む外殻を備え、有機溶剤(C)を取り込んだ粒子は、配合するCNF(A)の配合量、CNF(A)と有機溶剤(C)との配合量比、及び有機溶剤(C)の種類等を適宜調製することで、形成させ得る。 The particles having an outer shell containing CNF (A) and incorporating the organic solvent (C) include the amount of CNF (A) to be blended, the blending amount ratio of CNF (A) to the organic solvent (C), and the organic. It can be formed by appropriately preparing the type of solvent (C) and the like.

なお、本発明の一態様で用いる組成物においては、後述のとおり、CNF(A)を水(B)に分散させた水分散液に、有機溶剤(C)を配合することで、前記粒子を形成するように組成物を調製している。より好ましい態様においては、CNF(A)を水(B)に分散させた水分散液に、非水溶系溶媒である有機溶剤(C)を配合することで、前記粒子を形成するように組成物を調製する。さらに好ましい態様においては、CNF(A)を水(B)に分散させた水分散液に、ハンセン溶解度パラメータの距離Raが5.80MPa1/2以下となる有機溶剤(C)を配合することで、前記粒子を形成するように組成物を調製する。
また、上記以外にも、CNF(A)の形状(直径、繊維長、アスペクト比)、水(B)及び有機溶剤(C)の配合量、水(B)と有機溶剤(C)との配合量比等を適宜設定することによっても、前記粒子を形成し易くなるように組成物を調製することができる。
In the composition used in one embodiment of the present invention, as described later, the particles are mixed by adding an organic solvent (C) to an aqueous dispersion in which CNF (A) is dispersed in water (B). The composition is prepared to form. In a more preferred embodiment, the composition is formed by blending an organic solvent (C), which is a water-insoluble solvent, with an aqueous dispersion in which CNF (A) is dispersed in water (B) to form the particles. To prepare. In a more preferable embodiment, the organic solvent (C) having a Hansen solubility parameter distance Ra of 5.80 MPa 1/2 or less is added to the aqueous dispersion in which CNF (A) is dispersed in water (B). , The composition is prepared to form the particles.
In addition to the above, the shape (diameter, fiber length, aspect ratio) of CNF (A), the blending amount of water (B) and the organic solvent (C), and the blending of water (B) and the organic solvent (C). The composition can be prepared so as to facilitate the formation of the particles by appropriately setting the amount ratio and the like.

(セルロースナノファイバー(CNF)(A))
本発明の一態様で用いるCNF(A)の原料としては、例えば、木材由来のクラフトパルプ又はサルファイトパルプ;クラフトパルプ又はサルファイトパルプを高圧ホモジナイザーやミル等で粉砕した粉末セルロース;粉末セルロースを酸加水分解などの化学処理により精製した微結晶セルロース粉末;コウゾ、雁皮、三椏等の靭皮繊維パルプ;コットンパルプ、ケナフ、麻、イネ、バカス、竹等の植物由来のセルロース系原料;等のセルロース系原料が挙げられる。植物由来のCNFは、結晶化度が高く直鎖構造を有しアスペクト比が大きいため、外殻の強度を高くでき、しかも入手しやすい。
(Cellulose Nanofiber (CNF) (A))
Examples of the raw material of CNF (A) used in one embodiment of the present invention include wood-derived kraft pulp or sulfite pulp; powdered cellulose obtained by crushing kraft pulp or sulfite pulp with a high-pressure homogenizer, a mill, or the like; powdered cellulose as an acid. Microcrystalline cellulose powder purified by chemical treatment such as hydrolysis; Bast fiber pulp such as Kozo, Ganbari, Sansho; Cellulose-based raw material derived from plants such as cotton pulp, Kenaf, hemp, rice, bacas, bamboo; etc. Examples include cellulosic materials. Since the plant-derived CNF has a high crystallinity, a linear structure, and a large aspect ratio, the strength of the outer shell can be increased and it is easily available.

なお、これらの原料中に、リグニンが多く残留してしまうと、当該原料の酸化反応を阻害する恐れがあるため、これらの原料に対して、リグニンの除去を施した、セルロース系原料が好ましい。
また、上述のセルロース系原料を高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの分散装置、湿式の高圧または超高圧ホモジナイザー等で微細化したものを使用することもできる。
If a large amount of lignin remains in these raw materials, the oxidation reaction of the raw materials may be inhibited. Therefore, cellulosic raw materials obtained by removing lignin from these raw materials are preferable.
Further, it is also possible to use the above-mentioned cellulosic raw material finely divided by a disperser such as a high-speed rotary type, a colloid mill type, a high-pressure type, a roll mill type, an ultrasonic type, or a wet high-pressure or ultra-high pressure homogenizer.

また、これらのセルロース系原料は、化学修飾及び/又は物理修飾して機能性を高めたものであってもよい。ここで、化学修飾としては、アセチル化、カルボキシ化、カルボキシナトリウム化、エステル化、シアノエチル化、アセタール化、エーテル化、アリール化、アルキル化、アクリロイル化、イソシアネート化等によって官能基を付加させること、及び、シリケートやチタネート等の無機物を化学反応やゾルゲル法等によって複合化や被覆化させること等が挙げられる。
また、物理修飾としては、金属やセラミック原料を、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の物理蒸着法(PVD法)、化学蒸着法(CVD法)、無電解メッキや電解メッキ等のメッキ法等によって表面被覆させることが挙げられる。
なお、これらの変性処理は、セルロース系原料を解繊時もしくは解繊する前後のいずれに行ってもよい。
Further, these cellulosic raw materials may be chemically modified and / or physically modified to enhance their functionality. Here, as chemical modifications, addition of a functional group by acetylation, carboxylation, carboxysolation, esterification, cyanoethylation, acetalization, etherification, arylation, alkylation, acryloylation, isocyanatement, etc. In addition, inorganic substances such as silicates and titanates may be compounded or coated by a chemical reaction, a solgel method, or the like.
In addition, as physical modification, a metal or ceramic raw material is vapor-deposited, ion-plated, sputtering or other physical vapor deposition method (PVD method), chemical vapor deposition method (CVD method), electroless plating, electrolytic plating or other plating method, etc. Surface coating can be mentioned.
In addition, these modification treatments may be performed either at the time of defibration of the cellulosic raw material or before and after defibration.

上述のセルロース系原料は、解繊してナノファイバー化することで、CNFとすることができる。
具体的な方法としては、セルロース系原料が水等の分散媒に分散している分散液を調製した後、セルロース系原料にせん断力を印加することで、CNFを含む分散液とする方法が挙げられる。
セルロース系原料にせん断力を印加する方法としては、水等の分散媒にセルロース系原料を添加した後、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式等の装置を用いて調製する方法が好ましい。
この際、分散液にかかる圧力は、好ましくは50MPa以上、より好ましくは100MPa以上、さらに好ましくは140MPa以上である。
このような高圧下で、セルロース系原料に強力なせん断力を印加する観点から、湿式の高圧又は超高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
The above-mentioned cellulosic raw material can be made into CNF by defibrating it into nanofibers.
As a specific method, there is a method of preparing a dispersion liquid in which a cellulosic raw material is dispersed in a dispersion medium such as water, and then applying a shearing force to the cellulosic raw material to prepare a dispersion liquid containing CNF. Be done.
As a method of applying a shearing force to a cellulosic raw material, after adding the cellulosic raw material to a dispersion medium such as water, a device such as a high-speed rotary type, a colloid mill type, a high pressure type, a roll mill type, or an ultrasonic type is used. The method of preparation is preferred.
At this time, the pressure applied to the dispersion is preferably 50 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, still more preferably 140 MPa or more.
From the viewpoint of applying a strong shearing force to the cellulosic raw material under such high pressure, it is preferable to use a wet high pressure or ultrahigh pressure homogenizer.

本発明の一態様で用いるCNFの直径(太さ)の平均は、前記粒子を形成し易くするとともに、形成された粒子の膜強度を向上させる観点から、好ましくは1.0nm以上、より好ましくは1.5nm以上、さらに好ましくは2.0nm以上、よりさらに好ましくは2.5nm以上であり、また、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは200nm以下、よりさらに好ましくは100nm以下である。 The average diameter (thickness) of the CNF used in one aspect of the present invention is preferably 1.0 nm or more, more preferably 1.0 nm or more, from the viewpoint of facilitating the formation of the particles and improving the film strength of the formed particles. 1.5 nm or more, more preferably 2.0 nm or more, still more preferably 2.5 nm or more, and preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less. be.

本発明の一態様で用いるCNFの繊維長の平均は、前記粒子を形成し易くすると共に、形成された粒子の膜強度を向上させる観点から、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上、よりさらに好ましくは0.3μm以上であり、好ましくは10μm以下、より好ましくは7.0μm以下、さらに好ましくは5.0μm以下、よりさらに好ましくは2.5μm以下である。 The average fiber length of CNF used in one aspect of the present invention is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm, from the viewpoint of facilitating the formation of the particles and improving the film strength of the formed particles. Above, more preferably 0.2 μm or more, still more preferably 0.3 μm or more, preferably 10 μm or less, more preferably 7.0 μm or less, still more preferably 5.0 μm or less, still more preferably 2.5 μm or less. Is.

本発明の一態様で用いるCNF(A)の平均アスペクト比は、前記粒子を形成し易くするとともに、形成された粒子の膜強度を向上させる観点から、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、さらに好ましくは15以上であり、また、好ましくは10000以下であり、より好ましくは5000以下であり、さらに好ましくは3000以下、よりさらに好ましくは1000以下、特に好ましくは500以下である。 The average aspect ratio of CNF (A) used in one aspect of the present invention is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, from the viewpoint of facilitating the formation of the particles and improving the film strength of the formed particles. It is more preferably 15 or more, preferably 10000 or less, more preferably 5000 or less, still more preferably 3000 or less, still more preferably 1000 or less, and particularly preferably 500 or less.

なお、「アスペクト比」とは、対象であるCNFの太さに対する長さの割合〔長さ/太さ〕であり、CNFの「長さ」とは、当該CNFの最も離れた2点間の距離を指す。
また、対象となるCNFの一部分が、他のCNFと接触して「長さ」の認定が難しい場合には、対象のCNFのうち、太さの測定が可能な部分のみの長さを測定し、当該部分のアスペクト比が上記範囲であればよい。
CNF(A)の直径(太さ)及び繊維長は、透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。また、CNF(A)の直径(太さ)の平均及び繊維長の平均は、任意に選択した複数のCNFの直径(太さ)及び繊維長を測定し、それぞれの平均値を算出することで得られる。CNF(A)の平均アスペクト比は、こうして得られた直径(太さ)の平均と繊維長の平均とを用いて算出することができる。CNF(A)の直径(太さ)、繊維長、これらの平均値、及び、平均アスペクト比は具体的には実施例に示す方法で算出することができる。
The "aspect ratio" is the ratio of the length to the thickness of the target CNF [length / thickness], and the "length" of the CNF is between the two most distant points of the CNF. Refers to the distance.
If a part of the target CNF comes into contact with another CNF and it is difficult to determine the "length", measure the length of only the part of the target CNF whose thickness can be measured. , The aspect ratio of the relevant portion may be in the above range.
The diameter (thickness) and fiber length of CNF (A) can be measured using a transmission electron microscope. The average diameter (thickness) and fiber length of CNF (A) can be obtained by measuring the diameter (thickness) and fiber length of a plurality of arbitrarily selected CNFs and calculating the average value of each. can get. The average aspect ratio of CNF (A) can be calculated using the average diameter (thickness) thus obtained and the average fiber length. The diameter (thickness), fiber length, average value thereof, and average aspect ratio of CNF (A) can be specifically calculated by the method shown in Examples.

なお、本実施形態の製造方法では、組成物を調製する際に、CNFに対して過度のストレスが加わらないため、配合前のCNFの繊維径や繊維長は、シート状構造体においてもほぼそのまま維持される。したがって、上述したCNFの繊維径、繊維長、アスペクト比についての数値範囲は、組成物を調製する前のCNF、組成物調製後のCNF、及び、後述する組成物を用いて作製された構造体におけるCNFのいずれについてもそのまま当てはまる。 In the production method of the present embodiment, excessive stress is not applied to the CNF when preparing the composition, so that the fiber diameter and fiber length of the CNF before compounding are almost the same even in the sheet-like structure. Be maintained. Therefore, the numerical ranges for the fiber diameter, fiber length, and aspect ratio of the CNF described above include the CNF before the composition is prepared, the CNF after the composition is prepared, and the structure prepared by using the composition described later. This applies as is to any of the CNFs in.

(組成物中のCNFの含有量)
本発明の一態様で用いる組成物において、CNF(A)の配合量は、当該組成物の全量(100質量%)に対して、前記粒子を形成し易くするとともに、形成された粒子の膜強度を向上させる観点から、好ましくは0.7質量%以上、より好ましくは0.8質量%以上、さらに好ましくは1.0質量%以上、よりさらに好ましくは1.2質量%以上であり、また、前記粒子を形成し易くするように、組成物の粘度を適切に調製する観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは7質量%以下、よりさらに好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。
(Content of CNF in composition)
In the composition used in one aspect of the present invention, the blending amount of CNF (A) facilitates the formation of the particles with respect to the total amount (100% by mass) of the composition, and the film strength of the formed particles. From the viewpoint of improving, it is preferably 0.7% by mass or more, more preferably 0.8% by mass or more, still more preferably 1.0% by mass or more, still more preferably 1.2% by mass or more, and also. From the viewpoint of appropriately adjusting the viscosity of the composition so as to facilitate the formation of the particles, the composition is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 7% by mass or less, still more preferably 5. It is mass% or less, particularly preferably 3 mass% or less.

(水(B))
本発明の一態様で用いる組成物において、水(B)は、そのほとんどが、前記粒子が備える外殻に吸着されているか、又は、前記粒子の外側に存在している。
ただし、水(B)の一部が、前記粒子の内部で有機溶剤(C)とともに内包されていてもよい。
(Water (B))
In the composition used in one aspect of the present invention, most of the water (B) is either adsorbed on the outer shell of the particles or is present outside the particles.
However, a part of water (B) may be encapsulated inside the particles together with the organic solvent (C).

本発明の一態様で用いる組成物において、適度な粘度を有する組成物に調製するとともに、前記粒子を形成し易くする観点から、水(B)の配合量は、当該組成物の全量(100質量%)に対して、好ましくは15質量%以上、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、よりさらに好ましくは60質量%以上であり、また、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98.7質量%以下、さらに好ましくは98.5質量%以下である。 In the composition used in one aspect of the present invention, from the viewpoint of preparing a composition having an appropriate viscosity and facilitating the formation of the particles, the blending amount of water (B) is the total amount (100 mass) of the composition. %), More preferably 15% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and preferably 99% by mass or less. It is preferably 98.7% by mass or less, more preferably 98.5% by mass or less.

本発明の一態様で用いる組成物において、適度な粘度を有する組成物に調製するとともに、前記粒子を形成し易くする観点から、CNF(A)100質量部に対する、水(B)の配合割合は、好ましくは500質量部以上、より好ましくは1000質量部以上、さらに好ましくは2000質量部以上、よりさらに好ましくは3000質量部以上であり、また、好ましくは20000質量部以下、より好ましくは15000質量部以下、さらに好ましくは10000質量部以下である。 In the composition used in one aspect of the present invention, from the viewpoint of preparing a composition having an appropriate viscosity and facilitating the formation of the particles, the mixing ratio of water (B) with respect to 100 parts by mass of CNF (A) is It is preferably 500 parts by mass or more, more preferably 1000 parts by mass or more, still more preferably 2000 parts by mass or more, still more preferably 3000 parts by mass or more, and preferably 20000 parts by mass or less, more preferably 15000 parts by mass or more. Hereinafter, it is more preferably 10,000 parts by mass or less.

(水分散液)
CNF及び水を含む水分散液は、上述したように、セルロース系原料を水に分散させた後、セルロース系原料にせん断力を印加することで得られる分散液をそのまま水分散液として用いることができる。CNFの水分散液として市販されているものを用いることもできる。
水分散液のpHは、水分散液中でCNF(A)の凝集を抑え、形成される粒子の形状及び大きさのばらつきを小さくする観点から、好ましくは4以上、より好ましくは5以上、さらに好ましくは6以上であり、また、好ましくは10以下、より好ましくは9以下、さらに好ましくは8以下である。
(Water dispersion)
As the aqueous dispersion containing CNF and water, as described above, the dispersion obtained by dispersing the cellulosic raw material in water and then applying a shearing force to the cellulosic raw material can be used as it is as the aqueous dispersion. can. A commercially available aqueous dispersion of CNF can also be used.
The pH of the aqueous dispersion is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and further, from the viewpoint of suppressing the aggregation of CNF (A) in the aqueous dispersion and reducing the variation in the shape and size of the formed particles. It is preferably 6 or more, preferably 10 or less, more preferably 9 or less, and even more preferably 8 or less.

(有機溶剤(C))
有機溶剤(C)としては、水と混ぜた際に水に対して独立した相を形成し、かつ、水に添加して撹拌することで一時的に乳化状態をとり得るという観点から、非水溶系溶媒を用いることが好ましい。非水溶系溶媒を用いることで、界面活性剤等の分散剤を用いることなく、CNFを含む外殻を備える粒子を生成させることができる。
(Organic solvent (C))
The organic solvent (C) is water-insoluble from the viewpoint that it forms an independent phase with respect to water when mixed with water, and can be temporarily emulsified by being added to water and stirred. It is preferable to use a system solvent. By using a water-insoluble solvent, it is possible to generate particles having an outer shell containing CNF without using a dispersant such as a surfactant.

有機溶剤(C)は、より好ましくは、下記式(1)で表される、25℃における、ハンセン溶解度パラメータの距離Raが5.80MPa1/2以下である。

Figure 2020050150

(前記式中、δDは、前記有機溶剤のハンセン溶解度パラメータの分散成分、
δPは、前記有機溶剤のハンセン溶解度パラメータの極性成分、
δHは、前記有機溶剤のハンセン溶解度パラメータの水素結合成分を示す。)The organic solvent (C) more preferably has a Hansen solubility parameter distance Ra of 5.80 MPa 1/2 or less at 25 ° C., which is represented by the following formula (1).
Figure 2020050150

(In the above formula, δD is a dispersion component of the Hansen solubility parameter of the organic solvent.
δP is a polar component of the Hansen solubility parameter of the organic solvent.
δH indicates the hydrogen bond component of the Hansen solubility parameter of the organic solvent. )

ハンセン溶解度パラメータは、ヒルデブランド(Hildebrand)によって導入された溶解度パラメータを、ハンセン(Hansen)が、δD(分散成分)、δP(極性成分)、δH(水素結合成分)の3成分に分割し、3次元空間に示したものである。
なお、δD、δP、及びδHの値は、有機溶剤ごとに固有の値であって、特定の計算から算出された値である。
より具体的には、ハンセン溶解度パラメータの定義および計算方法は、「Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook(Charles M. Hansen著、CRCプレス、2007年)」に記載されたとおりである。
また、本明細書において、δD、δP、及びδHの値は、計算ソフト「Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP) Version4.1.03」(Steven Abbott,Charles M. Hansen,Hiroshi Yamamoto著)に含まれる、データベースの値を用いた。
As for the Hansen solubility parameter, the solubility parameter introduced by Hildebrand is divided into three components, δD (dispersion component), δP (polar component), and δH (hydrogen bond component) by Hansen. It is shown in the dimensional space.
The values of δD, δP, and δH are unique values for each organic solvent and are values calculated from a specific calculation.
More specifically, the definition and calculation method of the Hansen solubility parameter are as described in "Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook (Charles M. Hansen, CRC Press, 2007)".
Further, in the present specification, the values of δD, δP, and δH are included in the database "Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP) Version 4.1.03" (written by Steven Abbott, Charles M. Hansen, Hiroshi Yamamoto). The value of was used.

本発明者らは、配合する有機溶剤(C)の種類によって、前記粒子の形成されやすさに違いがあることに着目した。
そして、それぞれの有機溶剤のハンセン溶解度パラメータを3次元空間にプロットしたところ、当該3次元空間内において、前記粒子が形成される場合に用いた有機溶剤は、ある領域に密集して分布していることがわかった。
そこで、前記粒子が形成された有機溶剤のプロットが全て内側に含まれ、前記粒子が形成されなかった有機溶剤のプロットが外側にくるような、最大の球(相互作用球)を作図したところ、当該球の半径は「5.80MPa1/2」となった。
式(1)から算出される距離Raは、ハンセン溶解度パラメータの3次元空間における、対象となる有機溶剤のプロットと、当該球の中心との距離を意味する。つまり、距離Raが、当該球の半径である「5.80MPa1/2」以下であれば、対象となる有機溶剤のプロットは、当該球の内側に位置しており、前記粒子を形成しやすい溶剤であると判断し得る。
The present inventors have noticed that the easiness of forming the particles differs depending on the type of the organic solvent (C) to be blended.
Then, when the Hansen solubility parameter of each organic solvent is plotted in a three-dimensional space, the organic solvent used when the particles are formed is densely distributed in a certain region in the three-dimensional space. I understand.
Therefore, when the largest sphere (interaction sphere) was drawn so that all the plots of the organic solvent in which the particles were formed were included inside and the plot of the organic solvent in which the particles were not formed was outside. The radius of the sphere was "5.80 MPa 1/2 ".
The distance Ra calculated from the formula (1) means the distance between the plot of the target organic solvent and the center of the sphere in the three-dimensional space of the Hansen solubility parameter. That is, when the distance Ra is "5.80 MPa 1/2 " or less, which is the radius of the sphere, the plot of the target organic solvent is located inside the sphere, and the particles are likely to be formed. It can be judged that it is a solvent.

後述の実施例及び比較例で用いた、代表的な有機溶剤のδD、δP、及びδHの値、並びに、上記式(1)から算出される距離Ra(いずれも単位は「MPa1/2」)を表1に示す。The values of δD, δP, and δH of typical organic solvents used in Examples and Comparative Examples described later, and the distance Ra calculated from the above formula (1) (all units are "MPa 1/2 "". ) Is shown in Table 1.

Figure 2020050150
Figure 2020050150

表1に示すように、距離Raが5.80MPa1/2以下の有機溶剤(C)は、ヘプタン、n−ヘキサデカン、メチルエチルケトン、n−ドデカンである。後述の実施例に示すとおり、これらの有機溶剤を用いた場合には、前記粒子が形成しやすいとの結果が得られた。
この結果に鑑みれば、表1に示す有機溶剤以外であっても、距離Raが5.80MPa1/2以下となる有機溶剤(C)であれば、前記粒子が形成しやすくなると推測される。
なお、表1に示された以外の有機溶剤のδD、δP、及びδHの値は、その有機溶剤の分子構造等から算出することができ、もしくは、表1に示すようなδD、δP、及びδHの値が各種文献等により既知である有機溶剤との溶解性についての実験を行うことでも算出可能である。
As shown in Table 1, the organic solvent (C) having a distance Ra of 5.80 MPa 1/2 or less is heptane, n-hexadecane, methyl ethyl ketone, and n-dodecane. As shown in Examples described later, it was obtained that the particles were easily formed when these organic solvents were used.
In view of this result, it is presumed that the particles are likely to be formed if the organic solvent (C) has a distance Ra of 5.80 MPa 1/2 or less, even if it is other than the organic solvent shown in Table 1.
The values of δD, δP, and δH of organic solvents other than those shown in Table 1 can be calculated from the molecular structure of the organic solvent, or δD, δP, and δP as shown in Table 1. The value of δH can also be calculated by conducting an experiment on the solubility in an organic solvent known from various documents and the like.

有機溶剤(C)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用した混合溶剤としてもよい。
有機溶剤(C)が混合溶剤の場合、混合溶剤の混合比(体積比)から、加重平均のハンセン溶解度パラメータの3成分(δD、δP、δH)の値を求め、上記式(1)から算出した距離Raが5.80MPa1/2以下となることが好ましい。
そのため、単体では距離Raが5.80MPa1/2超となる有機溶剤であっても、距離Raが5.80MPa1/2以下の他の有機溶剤と、適切な体積比で混合し、距離Raを5.80MPa1/2以下となるように調製した混合溶剤とすることで、前記粒子の形成しやすい有機溶剤(C)とすることも可能である。
つまり、単体では距離Raが5.80MPa1/2超となる有機溶剤を取り込んだ粒子を含む組成物を得たい場合には、上記のような混合溶媒を用いることで、調製しやすくなると考えられる。
The organic solvent (C) may be used alone or as a mixed solvent in which two or more kinds are used in combination.
When the organic solvent (C) is a mixed solvent, the values of the three components (δD, δP, δH) of the Hansen solubility parameter of the weighted average are obtained from the mixing ratio (volume ratio) of the mixed solvent and calculated from the above formula (1). The distance Ra is preferably 5.80 MPa 1/2 or less.
Therefore, even in organic solvents distance Ra of 5.80MPa 1/2 than by itself, a distance Ra and a 5.80MPa 1/2 or less other organic solvents, and mixed with a suitable volume ratio, the distance Ra It is also possible to obtain the organic solvent (C) in which the particles are easily formed by using a mixed solvent prepared so as to have a value of 5.80 MPa 1/2 or less.
That is, when it is desired to obtain a composition containing particles incorporating an organic solvent having a distance Ra of more than 5.80 MPa 1/2 by itself, it is considered that the preparation can be facilitated by using the above-mentioned mixed solvent. ..

なお、距離Raが5.80MPa1/2以下となる有機溶剤(C)を用いることで、他の有機溶剤を用いる場合に比べて、前記粒子は形成しやすいものと考えられるが、粒子が形成し得るか否かは、さらに、CNF(A)、水(B)及び有機溶剤(C)の配合量や、CNF(A)の形状、及び修飾基の選択によっても変化する。
そのため、距離Raが5.80MPa1/2以下となる有機溶剤(C)を用いるとともに、本明細書の各成分の項目に記載の事項を適宜考慮して、より容易に前記粒子を形成できるように調製することが好ましい。
By using the organic solvent (C) having a distance Ra of 5.80 MPa 1/2 or less, it is considered that the particles are more easily formed than when other organic solvents are used, but the particles are formed. Whether or not this is possible also depends on the blending amounts of CNF (A), water (B) and organic solvent (C), the shape of CNF (A), and the selection of modifying groups.
Therefore, the organic solvent (C) having a distance Ra of 5.80 MPa 1/2 or less is used, and the items described in the items of each component of the present specification are appropriately considered so that the particles can be formed more easily. It is preferable to prepare in.

本発明の一態様で用いる有機溶剤(C)は、炭素数20未満の有機溶剤(C1)を含むことが好ましい。
炭素数20未満の有機溶剤(C1)は、CNF(A)に取り込まれ易く、前記粒子が形成され易い。
つまり、炭素数が大きい有機溶剤は、有機溶剤の分子同士が集まり易く、また、粘度が高いため、真球に近い粒子の形成が行われ難くなる。その結果、このような有機溶剤は、セルロースナノファイバー(A)に取り込まれずに、前記粒子の外側に残存する割合が多くなると考えられる。
The organic solvent (C) used in one aspect of the present invention preferably contains an organic solvent (C1) having less than 20 carbon atoms.
The organic solvent (C1) having less than 20 carbon atoms is easily incorporated into CNF (A), and the particles are easily formed.
That is, in an organic solvent having a large number of carbon atoms, the molecules of the organic solvent tend to gather together, and since the viscosity is high, it becomes difficult to form particles close to a true sphere. As a result, it is considered that such an organic solvent is not incorporated into the cellulose nanofibers (A) and remains on the outside of the particles in a large proportion.

上記観点から、有機溶剤(C)中の有機溶剤(C1)の配合割合は、有機溶剤(C)の全量(100質量%)基準で、好ましくは20質量%以上、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、よりさらに好ましくは70質量%以上である。 From the above viewpoint, the blending ratio of the organic solvent (C1) in the organic solvent (C) is preferably 20% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, based on the total amount (100% by mass) of the organic solvent (C). , More preferably 50% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more.

本発明の一態様で用いる組成物において、前記粒子を形成し易くする観点から、有機溶剤(C)の配合量は、当該組成物の全量(100質量%)に対して、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上、よりさらに好ましくは0.8質量%以上であり、また、好ましくは80質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは45質量%以下、よりさらに好ましくは42質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは38質量%以下である。 In the composition used in one aspect of the present invention, from the viewpoint of facilitating the formation of the particles, the blending amount of the organic solvent (C) is preferably 0.05 with respect to the total amount (100% by mass) of the composition. By mass% or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 0.8% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, more preferably 60% by mass or more. It is mass% or less, more preferably 45% by mass or less, still more preferably 42% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 38% by mass or less.

(組成物中の有機溶剤の含有量)
本発明の一態様で用いる組成物において、前記粒子を形成し易くする観点から、CNF(A)100質量部に対する、有機溶剤(C)の配合割合は、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは10質量部以上、よりさらに好ましくは50質量部以上、さらに好ましくは75質量部以上、さらに好ましくは90質量部以上であり、また、好ましくは6000質量部以下、より好ましくは4500質量部以下、さらに好ましくは4000質量部以下、よりさらに好ましくは3500質量部以下である。
(Content of organic solvent in composition)
In the composition used in one aspect of the present invention, the blending ratio of the organic solvent (C) with respect to 100 parts by mass of CNF (A) is preferably 1 part by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of facilitating the formation of the particles. 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 50 parts by mass or more, still more preferably 75 parts by mass or more, still more preferably 90 parts by mass or more, and preferably 6000 parts by mass or less. It is preferably 4500 parts by mass or less, more preferably 4000 parts by mass or less, and even more preferably 3500 parts by mass or less.

(水と有機溶剤の割合)
本発明の一態様で用いる組成物において、前記粒子を形成し易くする観点から、水(B)と有機溶剤(C)との配合量比〔(B)/(C)〕は、質量比で、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、さらに好ましくは1.0以上、よりさらに好ましくは1.5以上であり、また、好ましくは1000以下、より好ましくは700以下、さらに好ましくは500以下、よりさらに好ましくは300以下、特に好ましくは100以下である。
(Ratio of water and organic solvent)
In the composition used in one aspect of the present invention, from the viewpoint of facilitating the formation of the particles, the blending amount ratio [(B) / (C)] of water (B) and the organic solvent (C) is a mass ratio. It is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, still more preferably 1.0 or more, still more preferably 1.5 or more, and preferably 1000 or less, more preferably 700 or less, still more preferable. Is 500 or less, more preferably 300 or less, and particularly preferably 100 or less.

(他の成分)
本発明の一態様で用いる組成物において、本発明の効果を損なわない範囲で、成分(A)〜(C)以外の他の成分を含有してもよい。
このような他の成分としては、前記組成物の用途に応じて適宜選択されるが、例えば、着色剤、酸化防止剤、pH調整剤、甘味料等が挙げられる。
(Other ingredients)
The composition used in one aspect of the present invention may contain components other than the components (A) to (C) as long as the effects of the present invention are not impaired.
Such other components are appropriately selected depending on the use of the composition, and examples thereof include colorants, antioxidants, pH adjusters, and sweeteners.

本発明の実施形態に係る構造体を作製するのに用いる組成物において、界面活性剤の含有量は、構造体において、CNF100質量部に対する界面活性剤の含有量が10質量部未満となる含有量である。
界面活性剤を含む組成物を人体に触れる用途に使用する場合、特に、敏感肌の使用者にとって、当該界面活性剤は浸透剤及び刺激的な刺激物ともなる。また、界面活性剤を含む組成物は、当該組成物の物性の安定性に影響を与える懸念もある。さらに、構造体を上述した流体保持用製品や流体を徐放する製品に適用する場合、構造体の開裂によって放出される流体や膜を通じて放出される流体に界面活性剤が混入する恐れや、界面活性剤が構造体の物性の安定性に影響を与え、流体の保持性が損なわれたりするおそれがある。
そのため、本発明一態様の組成物において、界面活性剤の含有量は少ないほど好ましい。
上記観点から、本発明の一態様で用いる組成物において、界面活性剤の含有量は、CNF(A)の全量100質量部に対して、好ましくは10質量部未満、より好ましくは1質量部未満、さらに好ましくは0.1質量部未満、よりさらに好ましくは0.01質量部未満、特に好ましくは0.001質量部未満、最も好ましくは0質量部である。組成物における界面活性剤の含有量をこのように調整することで、構造体における界面活性剤の含有量を上述した範囲内とすることができる。
In the composition used for producing the structure according to the embodiment of the present invention, the content of the surfactant in the structure is such that the content of the surfactant is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of CNF. Is.
When a composition containing a surfactant is used in an application that comes into contact with the human body, the surfactant also serves as a penetrant and an irritating irritant, especially for users with sensitive skin. In addition, the composition containing a surfactant may affect the stability of the physical properties of the composition. Furthermore, when the structure is applied to the above-mentioned fluid holding products and products that release the fluid slowly, there is a risk that a surfactant may be mixed in the fluid released by the cleavage of the structure or the fluid released through the membrane, or the interface. The activator may affect the stability of the physical properties of the structure and impair the fluid retention.
Therefore, in the composition of one aspect of the present invention, the smaller the content of the surfactant, the more preferable.
From the above viewpoint, in the composition used in one aspect of the present invention, the content of the surfactant is preferably less than 10 parts by mass, more preferably less than 1 part by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of CNF (A). , More preferably less than 0.1 parts by mass, even more preferably less than 0.01 parts by mass, particularly preferably less than 0.001 parts by mass, most preferably 0 parts by mass. By adjusting the content of the surfactant in the composition in this way, the content of the surfactant in the structure can be within the above-mentioned range.

また、本発明の一態様で用いる組成物において、CNF(A)以外の多糖類を含有してもよいが、前記粒子の熱的安定性を向上させること、及び、前記粒子を形成し易くする観点から、当該多糖類の含有量は少ないほど好ましい。
上記観点から、本発明の一態様で用いる組成物において、CNF(A)以外の多糖類の含有量は、CNF(A)の全量100質量部に対して、好ましくは10質量部未満、より好ましくは1質量部未満、さらに好ましくは0.1質量部未満、よりさらに好ましくは0.01質量部未満、特に好ましくは0質量部である。組成物における、CNF(A)以外の多糖類の含有量をこのように調整することで、構造体における、CNF(A)以外の多糖類の含有量を上述した範囲内とすることができる。
Further, in the composition used in one aspect of the present invention, a polysaccharide other than CNF (A) may be contained, but the thermal stability of the particles is improved and the particles are easily formed. From the viewpoint, the smaller the content of the polysaccharide, the more preferable.
From the above viewpoint, in the composition used in one embodiment of the present invention, the content of the polysaccharide other than CNF (A) is preferably less than 10 parts by mass, more preferably less than 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of CNF (A). Is less than 1 part by mass, more preferably less than 0.1 part by mass, still more preferably less than 0.01 part by mass, and particularly preferably 0 part by mass. By adjusting the content of the polysaccharide other than CNF (A) in the composition in this way, the content of the polysaccharide other than CNF (A) in the structure can be within the above-mentioned range.

[工程(2)]
工程(2)においては、組成物を支持体上に塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥してシート状構造体とする。工程(2)においては、工程(1)で調製した組成物中の、CNFを含む外殻を備える粒子に過度なストレスがかかるのを回避する観点から、好ましくは、まず組成物を支持体上に供給し(工程(2−1))、次に支持体上の組成物を均一に押し広げて塗布する(工程(2−2))。
(工程(2−1):支持体の一方の面に組成物を供給する工程)
工程(2−1)においては、例えば、組成物の入った容器を傾けて組成物を自重で容器から支持体へと徐々に移動させることにより、CNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物を支持体上に供給する。また、ポンプ等を用いて上記組成物を支持体上に供給しても良い。
工程(2−1)における、温度条件、圧力条件、及び、雰囲気条件は、工程(1)で説明したのと同様に設定すればよい。
[Step (2)]
In the step (2), the composition is applied onto the support to form a coating film, and the coating film is dried to form a sheet-like structure. In the step (2), from the viewpoint of avoiding excessive stress on the particles having the outer shell containing CNF in the composition prepared in the step (1), it is preferable that the composition is first placed on the support. (Step (2-1)), and then the composition on the support is spread evenly and applied (Step (2-2)).
(Step (2-1): Step of supplying the composition to one surface of the support)
In step (2-1), for example, a composition containing particles having an outer shell containing CNF is formed by tilting the container containing the composition and gradually moving the composition from the container to the support by its own weight. Is supplied on the support. Further, the above composition may be supplied onto the support by using a pump or the like.
The temperature condition, pressure condition, and atmosphere condition in the step (2-1) may be set in the same manner as described in the step (1).

(工程(2−2):組成物を支持体に塗布する工程(工程(2−2)))
工程(2−2)においては、工程(2−1)で支持体上に供給された組成物を、塗布装置を用いて支持体上に塗布する。一態様においては、アプリケーターを支持体の平面に沿う方向に沿って、支持体に対して相対移動させ、組成物を支持体に塗布する(工程(2−2))。
ここで、塗膜を形成する際のコーティングギャップは、CNFを含む膜で構成される閉塞空間を良好な形状で十分な数だけ形成するとともに、乾燥に時間を要したり比較的高温での加熱が必要になったりする結果、塗布後の組成物における一部の粒子が、壊れたり消失したりするのを防止する観点から、好ましくは30μm以上、より好ましくは100μm以上、さらに好ましくは150μm以上、よりさらに好ましくは200μm以上であり、また、好ましくは1250μm以下、より好ましくは1000μm以下、さらに好ましくは750μm以下、よりさらに好ましくは500μm以下とする。
(Step (2-2): Step of applying the composition to the support (Step (2-2)))
In the step (2-2), the composition supplied on the support in the step (2-1) is applied onto the support using a coating device. In one embodiment, the applicator is moved relative to the support along a direction along the plane of the support to apply the composition to the support (step (2-2)).
Here, the coating gap when forming the coating film forms a sufficient number of closed spaces composed of a film containing CNF in a good shape, and takes a long time to dry or heats at a relatively high temperature. From the viewpoint of preventing some particles in the composition after coating from breaking or disappearing as a result of the need for, preferably 30 μm or more, more preferably 100 μm or more, still more preferably 150 μm or more. It is more preferably 200 μm or more, preferably 1250 μm or less, more preferably 1000 μm or less, still more preferably 750 μm or less, and even more preferably 500 μm or less.

組成物の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ロールナイフコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法等が挙げられる。中でも、ナイフコート法、グラビアコート法が好ましい。
工程(2−2)においては、組成物中の、CNFを含む外殻を備える粒子が塗布によって壊れることを回避する観点から、上記粒子の直径よりも大きいギャップを形成し得る治具を用いることが好ましい。この場合、治具が形成するギャップを、CNFを含む外殻を備える粒子の直径の、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは7.5倍以上、さらにより好ましくは9倍以上であり、好ましくは62.5倍以下、より好ましくは50倍以下、さらに好ましくは37.5倍以下、さらにより好ましくは25倍以下とする。
Examples of the coating method of the composition include spin coating method, spray coating method, bar coating method, knife coating method, roll coating method, roll knife coating method, blade coating method, die coating method, gravure coating method, and air knife coating method. , Dip coat method and the like. Of these, the knife coating method and the gravure coating method are preferable.
In step (2-2), a jig capable of forming a gap larger than the diameter of the particles in the composition is used from the viewpoint of preventing the particles having the outer shell containing CNF from being broken by coating. Is preferable. In this case, the gap formed by the jig is preferably 1.5 times or more, more preferably 5 times or more, still more preferably 7.5 times or more, still more preferably, the diameter of the particles having an outer shell containing CNF. Is 9 times or more, preferably 62.5 times or less, more preferably 50 times or less, still more preferably 37.5 times or less, still more preferably 25 times or less.

工程(2−2)においては、有機溶剤の揮発を防止する観点から、組成物の温度が、好ましくは45℃以下、より好ましくは40℃以下、さらに好ましくは35℃以下となる環境下で塗布を行う。また、組成物の粘性が高くなりすぎて塗布層が均一に形成できなくなったり、CNFを含む外殻を備える粒子が損傷したりするのを防ぐ観点から、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは15℃以上となる環境下で塗布を行う。
工程(2−2)における、圧力条件、及び、雰囲気条件は、工程(1)で説明したのと同様に設定すればよい。
In the step (2-2), from the viewpoint of preventing the volatilization of the organic solvent, the composition is applied in an environment where the temperature of the composition is preferably 45 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, and further preferably 35 ° C. or lower. I do. Further, from the viewpoint of preventing the composition from becoming too viscous to form a uniform coating layer and damaging the particles having an outer shell containing CNF, the temperature is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10. The coating is performed in an environment of ° C. or higher, more preferably 15 ° C. or higher.
The pressure condition and the atmosphere condition in the step (2-2) may be set in the same manner as described in the step (1).

なお、ダイコーターのような塗布装置を用いて、組成物を支持体に供給すると同時に塗布を行う(つまり、工程(2−1)と工程(2−2)を同時に行う)ことも可能であるが、この場合は、組成物中の、CNFを含む外殻を備える粒子に過度なストレスが加わらないように、射出条件等を調整することが好ましい。 It is also possible to use a coating device such as a die coater to supply the composition to the support and apply the composition at the same time (that is, perform the step (2-1) and the step (2-2) at the same time). However, in this case, it is preferable to adjust the injection conditions and the like so that excessive stress is not applied to the particles having the outer shell containing CNF in the composition.

(工程(2−3):支持体上に塗布された組成物を乾燥する工程)
工程(2−3)においては、支持体上に塗布された組成物の層を加熱等により乾燥することにより、CNFを含む膜で構成された複数の閉塞空間を備える層を形成する。具体的には、支持体上に塗布された組成物の層を、ヒーター等によって乾燥し、粒子の内部に取り込まれているものも含めて、組成物から水や有機溶剤を蒸発させることにより、CNFを含む膜で構成された複数の閉塞空間を備える層を形成する。
工程(2−3)においてCNFを含む膜で構成される閉塞空間が形成される機構は、必ずしもこれに限られるものではないが、次のように推測される。つまり、組成物の層から水と有機溶剤が揮発する過程において、隣接する粒子同士で粒子の一部が固着したり、一部の粒子がより安定な位置へ移動したりして、粒子間の隙間が徐々になくなり、その一方、有機溶剤と水との界面に集まったCNFが安定に存在するため、CNFを含む膜が破壊されることなく、最終的に密な閉塞空間が形成されるものと推測される。
(Step (2-3): Step of drying the composition applied on the support)
In the step (2-3), the layer of the composition applied on the support is dried by heating or the like to form a layer having a plurality of closed spaces composed of a film containing CNF. Specifically, the layer of the composition applied on the support is dried by a heater or the like, and water or an organic solvent is evaporated from the composition, including those incorporated inside the particles. A layer having a plurality of closed spaces composed of a membrane containing CNF is formed.
The mechanism by which the closed space composed of the membrane containing CNF is formed in the step (2-3) is not necessarily limited to this, but is presumed as follows. That is, in the process of volatilizing water and the organic solvent from the layer of the composition, some of the particles stick to each other or some of the particles move to a more stable position between the particles. The gap gradually disappears, while the CNF collected at the interface between the organic solvent and water is stably present, so that the film containing the CNF is not destroyed and a dense closed space is finally formed. It is presumed.

工程(2−3)においては、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは110℃以上であり、また、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは130℃以下で乾燥を行う。90℃以上で乾燥することにより、水と有機溶剤が速やかに除去され、良好な形状の閉塞空間を形成しやすくなる。150℃以下で乾燥することにより、閉塞空間の形状や大きさが不均一になったり、支持体が変形したりするのを防止しやすくなる。
工程(2−3)における、圧力条件、及び、雰囲気条件は、工程(1)で説明したのと同様に設定すればよい。
In the step (2-3), the temperature is preferably 90 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, further preferably 110 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower, still more preferably 130 ° C. or higher. Dry at ° C or below. By drying at 90 ° C. or higher, water and the organic solvent are quickly removed, and it becomes easy to form a well-shaped closed space. By drying at 150 ° C. or lower, it becomes easy to prevent the shape and size of the closed space from becoming uneven and the support from being deformed.
The pressure condition and the atmosphere condition in the step (2-3) may be set in the same manner as described in the step (1).

工程(2−3)においては、水と有機溶剤が除去されずに残存して、閉塞空間の形状が崩れるのを防止する観点から、好ましくは10秒以上、より好ましくは30秒以上、さらに好ましくは1分以上、よりさらに好ましくは5分以上、よりさらに好ましくは10分以上、また、好ましくは2時間以下、より好ましくは1時間以下、さらに好ましくは30分以下の時間をかけて乾燥する。 In the step (2-3), from the viewpoint of preventing the water and the organic solvent from remaining without being removed and the shape of the closed space from being deformed, it is preferably 10 seconds or longer, more preferably 30 seconds or longer, still more preferable. Is dried over 1 minute or more, more preferably 5 minutes or more, still more preferably 10 minutes or more, preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less, still more preferably 30 minutes or less.

上述した製造方法によって上記構造体を作製すると、界面活性剤などの分散剤を用いずとも、CNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物を生成することができ、この組成物を用いることで、構造体におけるCNF含有率を高くすることができる。したがって、本実施形態の構造体を、上述した流体保持用製品や徐放性を有する製品に適用した場合に、多くの流体を構造体内部に保持することができ、しかも、外部へ放出される流体に、不要な成分が混入するのを防ぎやすくなる。 When the above structure is produced by the above-mentioned production method, a composition containing particles having an outer shell containing CNF can be produced without using a dispersant such as a surfactant. By using this composition, , The CNF content in the structure can be increased. Therefore, when the structure of the present embodiment is applied to the above-mentioned fluid holding product or product having sustained release property, a large amount of fluid can be held inside the structure and is discharged to the outside. It becomes easier to prevent unnecessary components from being mixed into the fluid.

本発明について、以下の実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の製造例及び実施例における物性値は、以下の方法により測定した値である。 The present invention will be specifically described with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. The physical property values in the following production examples and examples are values measured by the following methods.

<CNFの直径(太さ)の平均、長さの平均、平均アスペクト比>
透過型電子顕微鏡(カールツァイス社製、製品名「LEO912」)を用いて、任意に選択した10本のCNFの直径(太さ)及び長さを測定し、10本の平均値を、対象となるCNFの「直径(太さ)の平均」及び「長さの平均」とした。また、「長さの平均/直径(太さ)の平均」を平均アスペクト比とした。
<水分散液、組成物のpH>
23℃、相対湿度50%の環境下、コンパクトpHメータ(株式会社堀場アドバンスドテクノ製、製品名「LAQUAtwin pH−22B」)を用いて、pH4.01標準液とpH6.86標準液の2点校正を行った後、平面センサ全体を覆うように試料を滴下して測定した。
<Average diameter (thickness) of CNF, average length, average aspect ratio>
Using a transmission electron microscope (manufactured by Carl Zeiss, product name "LEO912"), the diameter (thickness) and length of 10 arbitrarily selected CNFs were measured, and the average value of the 10 CNFs was used as the target. The "average diameter (thickness)" and "average length" of the CNFs are used. In addition, "average length / average diameter (thickness)" was used as the average aspect ratio.
<Aqueous dispersion, pH of composition>
Two-point calibration of pH 4.01 standard solution and pH 6.86 standard solution using a compact pH meter (manufactured by HORIBA Advanced Techno Co., Ltd., product name "LAQUAtwin pH-22B") in an environment of 23 ° C. and 50% relative humidity. After that, a sample was dropped so as to cover the entire plane sensor for measurement.

(実施例1)
1.組成物1の調製
組成物1の調製に際し、下記の市販品のCNFを含む水分散液(1)を使用した。
・水分散液(1)製品名「BiNFi−s AMa10002」、株式会社スギノマシン製。直径(太さ)の平均=76.8nm、長さの平均=1.4μm、平均アスペクト比=18.2である、機械処理型のCNFを2質量%含む水分散液。
水分散液(1)は、CNF100質量部に対して、水を4900質量部含有するものであり、水分散液(1)のpH=7.0であった。
水分散液(1)5000.0質量部(CNF100.0質量部)を容器に投入し、超高速マルチ攪拌システム(プライミクス社製、製品名「ラボ・リューション(登録商標)」、撹拌羽:ホモディスパー(同社製、羽の直径35mm))を用いて、23℃の水分散液を、回転数3000rpmで撹拌した。撹拌開始後、n−ドデカンを、水分散液の全量100質量部に対して、10秒毎に5質量部の速さで添加した。上記水分散液5000.0質量部(CNF100.0質量部)に対して、n−ドデカンが100質量部となるまでn−ドデカンの添加を続け、撹拌開始から10分経過後に撹拌を終了し、CNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物1を調製した。組成物1を調製する際に界面活性剤は使用しなかった。
(Example 1)
1. 1. Preparation of Composition 1 In the preparation of the composition 1, the following commercially available aqueous dispersion (1) containing CNF was used.
-Aqueous dispersion (1) Product name "BiNFi-s AMa10002", manufactured by Sugino Machine Limited. An aqueous dispersion containing 2% by mass of a machine-treated CNF having an average diameter (thickness) of 76.8 nm, an average length of 1.4 μm, and an average aspect ratio of 18.2.
The aqueous dispersion (1) contained 4900 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of CNF, and the pH of the aqueous dispersion (1) was 7.0.
Water dispersion (1) 5000.0 parts by mass (CNF 100.0 parts by mass) is put into a container, and an ultra-high-speed multi-stirring system (manufactured by Primix Corporation, product name "Lab Solution (registered trademark)", stirring blade: Using a homodisper (manufactured by the same company, wing diameter 35 mm), the aqueous dispersion at 23 ° C. was stirred at a rotation speed of 3000 rpm. After the start of stirring, n-dodecane was added at a rate of 5 parts by mass every 10 seconds to 100 parts by mass of the total amount of the aqueous dispersion. To 5000.0 parts by mass of the aqueous dispersion (CNF 100.0 parts by mass), the addition of n-dodecane was continued until the amount of n-dodecane reached 100 parts by mass, and the stirring was terminated 10 minutes after the start of stirring. A composition 1 containing particles having an outer shell containing CNF was prepared. No surfactant was used in the preparation of composition 1.

2.シート状構造体1の作製
組成物1を、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡株式会社製コスモシャイン(登録商標)、品番「A4100」、厚さ:50μm)の易接着層面に静かに載置し、アプリケーター(コーティングギャップ:254μm(10mil))を用いて組成物1を上記フィルムに塗布した。さらに、120℃で10分間加熱して乾燥することにより、シート状構造体1を作製した。
組成物1の調製から塗布までの工程は、全て、空気雰囲気中で、大気圧下、23℃の条件で行った。この後、120℃で10分間加熱して乾燥することにより、シート状構造体1を作製した。
2. Preparation of Sheet-like Structure 1 The composition 1 is gently placed on the easy-adhesion layer surface of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm (Cosmo Shine (registered trademark) manufactured by Toyobo Co., Ltd., product number “A4100”, thickness: 50 μm). Then, the composition 1 was applied to the above film using an applicator (coating gap: 254 μm (10 mil)). Further, the sheet-like structure 1 was prepared by heating at 120 ° C. for 10 minutes and drying.
All the steps from the preparation of the composition 1 to the coating were carried out in an air atmosphere under atmospheric pressure and at 23 ° C. Then, the sheet-like structure 1 was prepared by heating at 120 ° C. for 10 minutes and drying.

(実施例2〜5)
n−ドデカンの総添加量を、それぞれ、500質量部、1000質量部、2000質量部、3000質量部に変えた以外は、実施例1と同じ手順でCNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物2〜5を調製した。そして、それぞれ、組成物1に代えて組成物2〜5を用いた以外は実施例1と同じ手順でシート状構造体2〜5を作製した。
(Examples 2 to 5)
A composition containing particles having an outer shell containing CNF in the same procedure as in Example 1 except that the total amount of n-dodecane added was changed to 500 parts by mass, 1000 parts by mass, 2000 parts by mass, and 3000 parts by mass, respectively. Items 2 to 5 were prepared. Then, the sheet-like structures 2 to 5 were prepared by the same procedure as in Example 1 except that the compositions 2 to 5 were used instead of the composition 1, respectively.

(実施例6)
アプリケーターのコーティングギャップを762μm(30mil)に変更した以外は実施例1と同じ手順で、組成物1を上記ポリエチレンテレフタレートフィルムの易接着層面に塗布した。さらに、乾燥時間を20分に変更した以外は実施例5と同じ手順で、シート状構造体6を作製した。
(Example 6)
The composition 1 was applied to the easy-adhesion layer surface of the polyethylene terephthalate film in the same procedure as in Example 1 except that the coating gap of the applicator was changed to 762 μm (30 mil). Further, the sheet-like structure 6 was produced by the same procedure as in Example 5 except that the drying time was changed to 20 minutes.

(実施例7〜9)
n−ドデカン100質量部に代えて、それぞれ、メチルエチルケトン(MEK)100質量部、ヘプタン100質量部、n−ヘキサデカン100質量部を用いた以外は、実施例1と同様の手順でCNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物7〜9を調製した。そして、それぞれ、組成物1に代えて組成物7〜9を用いた以外は、実施例1と同じ手順でシート状構造体7〜9を作製した。
(Examples 7 to 9)
An outer shell containing CNF was used in the same procedure as in Example 1 except that 100 parts by mass of methyl ethyl ketone (MEK), 100 parts by mass of heptane, and 100 parts by mass of n-hexadecane were used instead of 100 parts by mass of n-dodecane. Compositions 7-9 containing particles comprising the above were prepared. Then, sheet-like structures 7 to 9 were prepared in the same procedure as in Example 1 except that the compositions 7 to 9 were used instead of the composition 1, respectively.

(実施例10)
n−ドデカンの添加総量を10質量部に変えた以外は、実施例1と同様の手順でCNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物10を調製した。そして、組成物1に代えて組成物10を用いた以外は、実施例1と同じ手順でシート状構造体10を作製した。
(Example 10)
A composition 10 containing particles having an outer shell containing CNF was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the total amount of n-dodecane added was changed to 10 parts by mass. Then, the sheet-like structure 10 was produced by the same procedure as in Example 1 except that the composition 10 was used instead of the composition 1.

(実施例11)
1.組成物11の調製
組成物11の調製に際し、下記の市販品のCNFを含む水分散液(2)を使用した。
・水分散液(2):製品名「TEMPO酸化CNF」、日本製紙株式会社製。直径(太さ)の平均=3.8nm、長さの平均=0.7μm、平均アスペクト比=184である、化学処理型のセルロースナノファイバーを1質量%含む水分散液。
水分散液(2)は、セルロースナノファイバー100質量部に対して、水を9900質量部含有するものであり、水分散液(2)のpH=7.0であった。
水分散液(2)5000.0質量部(CNF100.0質量部)を容器に投入し、超高速マルチ攪拌システム(プライミクス社製、製品名「ラボ・リューション(登録商標)」、撹拌羽:ホモディスパー(同社製、羽の直径35mm))を用いて、23℃の水分散液を、回転数3000rpmで撹拌した。撹拌開始後、n−ドデカンを10秒毎に5質量部の速さで添加した。上記水分散液5000.0質量部(CNF100.0質量部)に対して、n−ドデカンが100質量部となるまでn−ドデカンの添加を続け、撹拌開始から10分経過後に撹拌を終了し、CNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物11を調製した。
(Example 11)
1. 1. Preparation of Composition 11 In the preparation of the composition 11, the following commercially available aqueous dispersion (2) containing CNF was used.
-Aqueous dispersion (2): Product name "TEMPO Oxidized CNF", manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd. An aqueous dispersion containing 1% by mass of chemically treated cellulose nanofibers having an average diameter (thickness) of 3.8 nm, an average length of 0.7 μm, and an average aspect ratio of 184.
The aqueous dispersion (2) contained 9900 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers, and the pH of the aqueous dispersion (2) was 7.0.
Water dispersion (2) 5000.0 parts by mass (CNF 100.0 parts by mass) is put into a container, and an ultra-high-speed multi-stirring system (manufactured by Primix Corporation, product name "Lab Solution (registered trademark)", stirring blade: Using a homodisper (manufactured by the same company, wing diameter 35 mm), the aqueous dispersion at 23 ° C. was stirred at a rotation speed of 3000 rpm. After the start of stirring, n-dodecane was added every 10 seconds at a rate of 5 parts by mass. To 5000.0 parts by mass of the aqueous dispersion (CNF 100.0 parts by mass), the addition of n-dodecane was continued until the amount of n-dodecane reached 100 parts by mass, and the stirring was terminated 10 minutes after the start of stirring. A composition 11 containing particles having an outer shell containing CNF was prepared.

2.シート状構造体11の作製
組成物11を、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡株式会社製コスモシャイン(登録商標)、品番「A4100」、厚さ:50μm)の易接着層面に静かに載置し、アプリケーター(コーティングギャップ:254μm(10mil))を用いて組成物10を上記フィルムに塗布し、さらに、120℃で10分間加熱して乾燥することにより、シート状構造体11を作製した。
組成物11の調製から塗布までの工程は、全て、空気雰囲気中で、大気圧下、23℃の条件で行った。この後、120℃で10分間加熱して乾燥することにより、シート状構造体11を作製した。
2. Preparation of Sheet-like Structure 11 The composition 11 is gently placed on the easy-adhesion layer surface of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm (Cosmo Shine (registered trademark) manufactured by Toyobo Co., Ltd., product number “A4100”, thickness: 50 μm). Then, the composition 10 was applied to the film using an applicator (coating gap: 254 μm (10 mil)), and further heated at 120 ° C. for 10 minutes and dried to prepare a sheet-like structure 11.
All the steps from the preparation of the composition 11 to the coating were carried out in an air atmosphere under atmospheric pressure and at 23 ° C. Then, the sheet-like structure 11 was prepared by heating at 120 ° C. for 10 minutes and drying.

(実施例12)
n−ドデカンの総添加量を3000質量部に変えた以外は、実施例11と同じ手順でCNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物12を調製した。そして、組成物11に代えて組成物12を用いた以外は実施例11と同じ手順でシート状構造体12を作製した。
(Example 12)
A composition 12 containing particles having an outer shell containing CNF was prepared in the same procedure as in Example 11 except that the total amount of n-dodecane added was changed to 3000 parts by mass. Then, the sheet-like structure 12 was produced by the same procedure as in Example 11 except that the composition 12 was used instead of the composition 11.

(実施例13)
n−ドデカン100質量部に代えて、n−ヘキサデカン200質量部を用いた以外は、実施例11と同様の手順でCNFを含む外殻を備える粒子を含む組成物13を調製した。そして、組成物11に代えて組成物13を用いた以外は、実施例11と同じ手順でシート状構造体13を作製した。
(Example 13)
A composition 13 containing particles having an outer shell containing CNF was prepared in the same procedure as in Example 11 except that 200 parts by mass of n-hexadecane was used instead of 100 parts by mass of n-dodecane. Then, the sheet-like structure 13 was produced by the same procedure as in Example 11 except that the composition 13 was used instead of the composition 11.

(比較例1)
n−ドデカン100質量部を添加しなかったこと以外は実施例1と同様の手順で組成物C1を調製した。撹拌時間は実施例1と同様に10分間とした。そして、組成物1に代えて、組成物C1を用いた以外は実施例1と同様の手順でシート状構造体C1を作製した。
(Comparative Example 1)
The composition C1 was prepared in the same procedure as in Example 1 except that 100 parts by mass of n-dodecane was not added. The stirring time was 10 minutes as in Example 1. Then, the sheet-like structure C1 was produced by the same procedure as in Example 1 except that the composition C1 was used instead of the composition 1.

(比較例2〜5)
n−ドデカン100質量部に代えて、それぞれ、ヘキサン100質量部、ジメチルスルホキシド(DMSO)100質量部、アニリン100質量部、エタノール100質量部を用いた以外は、実施例1と同様の手順で組成物C2〜C5を調製した。そして、それぞれ、組成物1に代えて、組成物C2〜C5を用いた以外は、実施例1と同様の手順でシート状構造体C2〜C5を作製した。
実施例及び比較例で調製した組成物の各成分等を表2にまとめた。
(Comparative Examples 2 to 5)
The composition was composed in the same procedure as in Example 1 except that 100 parts by mass of hexane, 100 parts by mass of dimethyl sulfoxide (DMSO), 100 parts by mass of aniline, and 100 parts by mass of ethanol were used instead of 100 parts by mass of n-dodecane. Objects C2 to C5 were prepared. Then, sheet-like structures C2 to C5 were prepared in the same procedure as in Example 1 except that the compositions C2 to C5 were used instead of the composition 1, respectively.
Table 2 summarizes each component and the like of the compositions prepared in Examples and Comparative Examples.

Figure 2020050150
Figure 2020050150

組成物1〜13、C1〜C5、及び、シート状構造体1〜13、C1〜C5について、以下の手順で測定及び評価を行った。結果を表3に示す。 The compositions 1 to 13, C1 to C5, and the sheet-like structures 1 to 13, C1 to C5 were measured and evaluated by the following procedure. The results are shown in Table 3.

<閉塞空間の有無>
各シート状構造体を厚さ方向に切断した。そして、各々の切断面を、SEMによって観察し、中空の閉塞空間が形成されているか否かを確認した。図3に、シート状構造体6の厚さ方向の断面のSEM画像の一例を示す。
<Presence or absence of closed space>
Each sheet-like structure was cut in the thickness direction. Then, each cut surface was observed by SEM to confirm whether or not a hollow closed space was formed. FIG. 3 shows an example of an SEM image of a cross section of the sheet-like structure 6 in the thickness direction.

<CNFを含む膜の平均厚さ>
走査型電子顕微鏡(SEM)(日立製作所社製S−4700型)を用いて、各シート状構造体の上記切断面を観察し、得られた拡大画像から36個の閉塞空間を任意に選択し、それぞれを構成する任意の辺を一つ特定し、その辺の略中央の厚さを測定した。それらの平均値を算出することにより、複数の閉塞空間の、CNFを含む膜の厚さの平均とした。
<Average thickness of membrane containing CNF>
Using a scanning electron microscope (SEM) (S-4700 type manufactured by Hitachi, Ltd.), observe the cut surface of each sheet-like structure, and arbitrarily select 36 closed spaces from the obtained enlarged image. , One arbitrary side constituting each was specified, and the thickness at the center of the side was measured. By calculating the average value thereof, the average thickness of the membrane containing CNF in the plurality of closed spaces was used.

<構造体の閉塞空間の最大フェレ径とその平均>
各シート状構造体の上記切断面をSEM観察し、得られたSEM画像から36個の閉塞空間を任意に選択し、それぞれの最大フェレ径を測定し、それらの平均値を算出することにより、最大フェレ径の平均とした。
<b/a>
各シート状構造体の上記切断面をSEM観察し、得られたSEM画像から36個の閉塞空間を任意に選択し、各々について、構造体の厚さ方向の最大長さaと、構造体の平面方向の最大長さbとを測定してb/aの値を求め、それらの平均値を算出することにより、b/aの値とした。
<Maximum ferret diameter of the closed space of the structure and its average>
By observing the cut surface of each sheet-like structure by SEM, 36 closed spaces are arbitrarily selected from the obtained SEM images, the maximum ferret diameter of each is measured, and the average value thereof is calculated. The average maximum ferret diameter was used.
<B / a>
The cut surface of each sheet-like structure was observed by SEM, and 36 closed spaces were arbitrarily selected from the obtained SEM images, and for each, the maximum length a in the thickness direction of the structure and the maximum length a of the structure were obtained. The maximum length b in the plane direction was measured to obtain the value of b / a, and the average value thereof was calculated to obtain the value of b / a.

<構造体の厚さと嵩密度>
以下の手順で、支持体付きのシート状構造体の質量と厚さを測定した。そして、これらを用いて、支持体無しのシート状構造体の嵩密度を算出した。
質量:支持体付きのシート状構造体を100mm×100mmの大きさに切断した後、質量を測定し、既知である支持体の質量を減じることで、支持体無しのシート状構造体の質量を算出した。
厚さ:定圧膜厚計を用いて、支持体を含むシート状構造体全体の厚さを測定し、既知である基材の厚さを減じることで、支持体無しのシート状構造体の厚さ(図1(A)の符号Lに相当)を算出した。
<Structure thickness and bulk density>
The mass and thickness of the sheet-like structure with the support were measured by the following procedure. Then, using these, the bulk density of the sheet-like structure without a support was calculated.
Mass: After cutting a sheet-like structure with a support to a size of 100 mm × 100 mm, the mass is measured and the mass of the known support is reduced to reduce the mass of the sheet-like structure without a support. Calculated.
Thickness: The thickness of the sheet-like structure without the support is measured by measuring the thickness of the entire sheet-like structure including the support using a constant pressure film thickness meter and reducing the thickness of the known base material. (Corresponding to the reference numeral L in FIG. 1 (A)) was calculated.

<界面活性剤の有無>
シートの作製に用いた原料、及び、作製したシートについて、溶媒を用いた抽出を行い、それらの抽出物のIR分析を行った。その結果、いずれのサンプルからも、新たなピークは観測されず、界面活性剤が含まれていないことを確認した。
<Presence / absence of surfactant>
The raw materials used for preparing the sheets and the prepared sheets were extracted using a solvent, and IR analysis of those extracts was performed. As a result, no new peak was observed in any of the samples, and it was confirmed that no surfactant was contained.

Figure 2020050150
Figure 2020050150

表3から明らかなように、実施例1〜13においては、界面活性剤等の分散剤を用いることなく、組成物中にCNFを含む外殻を備える粒子を生じさせることができた。また、実施例1〜13においては、組成物を支持体に塗布し乾燥することで、CNFを含む膜から構成される多数の閉塞空間を備え、自己保持性を有するシート状構造体を得ることができた。図3は、実施例6で作製されたシート状構造体1の厚さ方向の断面のSEM画像である。シート状構造体1〜13の全てが、図3のSEM画像に示された閉塞空間と同様に、隣り合う一組の閉塞空間がCNFを含む膜を共有する構造を有していることを確認した。実施例1〜13のシート状構造体においては、閉塞空間の最大フェレ径の平均が、1〜60μmの範囲にあり、小径の閉塞空間を形成することができた。シート状構造体1〜13は界面活性剤を含んでいないため、閉塞空間内部に流体を保持した場合でも、この流体に界面活性が混入したり、流体とともに界面活性剤が外部に放出されたりする恐れがない。また、界面活性剤の存在によって、構造体の物性が不安定化する恐れもない。 As is clear from Table 3, in Examples 1 to 13, particles having an outer shell containing CNF could be generated in the composition without using a dispersant such as a surfactant. Further, in Examples 1 to 13, the composition is applied to the support and dried to obtain a sheet-like structure having a large number of closed spaces composed of a membrane containing CNF and having self-retaining property. Was done. FIG. 3 is an SEM image of a cross section of the sheet-like structure 1 produced in Example 6 in the thickness direction. It was confirmed that all of the sheet-like structures 1 to 13 have a structure in which a pair of adjacent closed spaces share a membrane containing a CNF, similar to the closed space shown in the SEM image of FIG. bottom. In the sheet-like structures of Examples 1 to 13, the average maximum ferret diameter of the closed space was in the range of 1 to 60 μm, and a small diameter closed space could be formed. Since the sheet-like structures 1 to 13 do not contain a surfactant, even when the fluid is held inside the closed space, the surfactant may be mixed in the fluid or the surfactant may be released to the outside together with the fluid. There is no fear. In addition, the presence of the surfactant does not cause the physical properties of the structure to become unstable.

実施例1〜5、9から明らかなように、有機溶剤の使用量を調整することで、閉塞空間の最大フェレ径の平均、CNFを含む膜の厚さ、構造体の厚さ、b/aの値、及び、構造体の嵩密度を変化させ得ることが判る。また、シート状構造体におけるCNFを含む膜の厚さが小さくなるほど、シート状構造体は厚くなり、かつ、シート状構造体の嵩密度は小さくなることが判る。組成物に含まれる、CNFを含む外殻を備える粒子の大きさが比較的小さい場合、カプセルの内部空間の容積当たりの、カプセル外殻の厚さの影響が、大径カプセルにおけるそれよりも大きいため、カプセル外殻の膜厚が様々であることによって、粒子内の空間の大きさもより大きく変化し、最終的に得られる構造体における、閉塞空間の最大フェレ径の平均、CNFを含む膜の厚さ、b/aの値に影響を与えるものと推測される。このことは、カプセルが比較的小径であるが故に、カプセルの外殻の厚さを調整することによって、構造体になったときの空間率をある程度制御し得る可能性を示唆している。
また、実施例1及び実施例7〜9から明らかなように、有機溶剤の種類を変更することによっても、組成物に含まれる、CNFを含む外殻を備える粒子の大きさを変化させ得ることが判る。
As is clear from Examples 1 to 5 and 9, by adjusting the amount of the organic solvent used, the average maximum ferret diameter of the closed space, the thickness of the membrane containing CNF, the thickness of the structure, b / a It can be seen that the value of and the bulk density of the structure can be changed. Further, it can be seen that the smaller the thickness of the film containing CNF in the sheet-like structure, the thicker the sheet-like structure and the smaller the bulk density of the sheet-like structure. When the size of the particles containing the CNF-containing outer shell contained in the composition is relatively small, the influence of the thickness of the capsule outer shell per volume of the inner space of the capsule is larger than that in the large-diameter capsule. Therefore, as the film thickness of the outer shell of the capsule varies, the size of the space inside the particles also changes more greatly, and the average of the maximum ferret diameters of the closed space in the finally obtained structure, the average of the maximum ferret diameter of the closed space, and the membrane containing CNF. It is presumed that it affects the thickness and the value of b / a. This suggests that since the capsule has a relatively small diameter, it is possible to control the porosity when it becomes a structure to some extent by adjusting the thickness of the outer shell of the capsule.
Further, as is clear from Examples 1 and 7 to 9, the size of the particles having an outer shell containing CNF contained in the composition can be changed by changing the type of the organic solvent. I understand.

さらに、実施例5、6から明らかなように、組成物を塗布する際にアプリケーターのギャップを変更して塗布された組成物の厚みを変えることで、閉塞空間の最大フェレ径の平均、及び、CNFを含む膜の厚さをほとんど変えることなく、構造体の厚さを大きく変えられることが判る。
さらに、実施例11〜13から明らかなように、CNFの種類を変更した場合でも、上述したのと同様の傾向を示すことが判る(つまり、有機溶媒の種類や添加量を変えることによって、閉塞空間の最大フェレ径の平均、CNFを含む膜の厚さ、構造体の厚さ、b/aの値、及び、構造体の嵩密度を変化させ得る)。
Further, as is clear from Examples 5 and 6, when the composition is applied, the gap of the applicator is changed to change the thickness of the applied composition, so that the average of the maximum ferret diameter of the closed space and the average of the maximum ferret diameter of the closed space are changed. It can be seen that the thickness of the structure can be significantly changed with almost no change in the thickness of the film containing CNF.
Further, as is clear from Examples 11 to 13, it can be seen that even when the type of CNF is changed, the same tendency as described above is exhibited (that is, by changing the type and the amount of the organic solvent added, the blockage occurs. The average maximum ferret diameter in space, the thickness of the membrane containing the CNF, the thickness of the structure, the value of b / a, and the bulk density of the structure can be varied).

一方、比較例1〜5では、組成物中に、CNFを含む外殻を備える粒子を生成することができず、結果として、構造体にCNFを含む膜から構成される閉塞空間を生じさせることができなかった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, particles having an outer shell containing CNF could not be generated in the composition, and as a result, a closed space composed of a film containing CNF was formed in the structure. I couldn't.

本発明の製造方法によって得られるシート状構造体は、CNFを含む膜から構成される閉塞空間を複数備え、構造体に存在する空間の割合が大きく、しかも構造体の内部に保持される流体に不要な成分が混入しにくい構造体とすることができる。したがって、例えば、閉塞空間の内部に流体を保持させておき、必要になった場合に圧力を加えて構造体の一部を開裂し流体を外部へ供給する構造体や、閉塞空間内に保持した流体を徐々に放出し得る徐放性の構造体として使用することができる。また、断熱材、吸着材、吸音材、絶縁材料、フレキシブルプリント配線基板用の基材、包装材料等として使用できる。さらに、構造体を指で強く押したときに閉塞空間が圧縮破壊されて、構造体表面に指紋を含む押圧痕が残るので、痕跡記録材として使用することもできる。 The sheet-like structure obtained by the production method of the present invention has a plurality of closed spaces composed of membranes containing CNF, has a large proportion of the space existing in the structure, and is a fluid held inside the structure. The structure can be made so that unnecessary components are not easily mixed. Therefore, for example, a fluid is held inside the closed space, and when necessary, a pressure is applied to cleave a part of the structure to supply the fluid to the outside, or the fluid is held in the closed space. It can be used as a sustained release structure capable of gradually releasing a fluid. Further, it can be used as a heat insulating material, an adsorbent, a sound absorbing material, an insulating material, a base material for a flexible printed wiring board, a packaging material, and the like. Further, when the structure is strongly pressed with a finger, the closed space is compressed and broken, and a pressing mark including a fingerprint remains on the surface of the structure, so that the structure can also be used as a trace recording material.

30:組成物
31:複数の閉塞空間を有する層(シート状構造体)
32:CNFを含む外殻を備える粒子
33、33a、33b:閉塞空間
34:水を主体とする媒質
35:CNFを含む膜
35a:隣り合う一組の閉塞空間で共有される膜
40:支持体
40a:塗布面
50:支持体付きのシート状構造体
a:閉塞空間の構造体の厚さ方向の最大長さ
b:閉塞空間の構造体の平面方向の最大長さ
df:閉塞空間の最大フェレ径
dm:CNFを含む膜の厚さ
L:複数の閉塞空間を有する層の厚さ
30: Composition 31: Layer having a plurality of closed spaces (sheet-like structure)
32: Particles having an outer shell containing CNF 33, 33a, 33b: Closed space 34: Water-based medium 35: Membrane containing CNF 35a: Membrane shared by a set of adjacent closed spaces 40: Support 40a: Coating surface 50: Sheet-like structure with support a: Maximum length in the thickness direction of the structure in the closed space b: Maximum length in the plane direction of the structure in the closed space df: Maximum ferret of the closed space Diameter dm: Thickness of the membrane containing CNF L: Thickness of the layer having a plurality of closed spaces

Claims (12)

セルロースナノファイバーを含む膜と、該膜から構成された複数の閉塞空間とを備える構造体であって、界面活性剤の含有量が、前記セルロースナノファイバー100質量部に対して10質量部未満である、構造体。 A structure including a membrane containing cellulose nanofibers and a plurality of closed spaces composed of the membranes, wherein the content of the surfactant is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers. There is a structure. 前記複数の閉塞空間のうち隣接する一組の閉塞空間は少なくとも一つの前記膜を共有している請求項1に記載の構造体。 The structure according to claim 1, wherein a set of adjacent closed spaces among the plurality of closed spaces share at least one membrane. 前記セルロースナノファイバーを含む膜の平均厚さが、10nm〜2000nmである請求項1又は2に記載の構造体。 The structure according to claim 1 or 2, wherein the average thickness of the film containing the cellulose nanofibers is 10 nm to 2000 nm. 前記構造体の嵩密度が、0.001〜1.4g/cmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の構造体。The structure according to any one of claims 1 to 3 , wherein the bulk density of the structure is 0.001 to 1.4 g / cm 3. 前記構造体はシート形状を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の構造体。 The structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the structure has a sheet shape. 前記構造体の厚さが0.5〜300μmである請求項5に記載の構造体。 The structure according to claim 5, wherein the structure has a thickness of 0.5 to 300 μm. 前記構造体の厚さ方向の断面において、前記閉塞空間の前記構造体の厚さ方向の最大長さをa、前記閉塞空間の前記構造体の平面方向の最大長さをbとするとき、前記複数の閉塞空間のb/aの平均が1より大きい、請求項5又は6に記載の構造体。 In the cross section in the thickness direction of the structure, when the maximum length of the closed space in the thickness direction of the structure is a and the maximum length of the closed space in the plane direction is b, the above. The structure according to claim 5 or 6, wherein the average of b / a of the plurality of closed spaces is greater than 1. 前記セルロースナノファイバーが植物由来のセルロースナノファイバーである請求項1〜7のいずれか1項に記載の構造体。 The structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the cellulose nanofibers are plant-derived cellulose nanofibers. 前記セルロースナノファイバー以外の多糖類の含有量が、前記セルロースナノファイバー100質量部に対して10質量部未満である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の構造体。 The structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the content of the polysaccharide other than the cellulose nanofibers is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers. 前記セルロースナノファイバーの直径(太さ)の平均が、1〜1000nmである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の構造体。 The structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the average diameter (thickness) of the cellulose nanofibers is 1 to 1000 nm. 前記セルロースナノファイバーの繊維長の平均が、0.01〜10μmである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の構造体。 The structure according to any one of claims 1 to 10, wherein the average fiber length of the cellulose nanofibers is 0.01 to 10 μm. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の構造体が、支持体上に設けられている、支持体付き構造体。
A structure with a support, wherein the structure according to any one of claims 1 to 11 is provided on the support.
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