KR101335758B1 - Composite compositions and composites - Google Patents

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Abstract

본 발명의 복합체 조성물은 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 포함하는 복합체 조성물로서, 상기 섬유상 필러의 평균 섬유 지름이 4~1000㎚인 것을 특징으로 한다. 상기 섬유상 필러는 셀룰로오스 섬유인 것이 바람직하다. 또, 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 원료를 화학 처리 및 기계적 처리 중 적어도 한쪽에 의해 미세하여 얻어진 섬유인 것이 바람직하고, 포함되는 셀룰로오스 분자 중의 수산기의 일부가 알데히드기 및 카르복실기 중 적어도 한쪽으로 산화되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 복합체는 이와 같은 복합체 조성물을 성형해서 이루어진 것이다.The composite composition of the present invention is a composite composition comprising at least one of a fibrous filler and a resin, a metal oxide, and a flaky inorganic material, wherein the fibrous filler has an average fiber diameter of 4 to 1000 nm. It is preferable that the said fibrous filler is a cellulose fiber. Moreover, it is preferable that a cellulose fiber is a fiber obtained by making a cellulose raw material fine by at least one of a chemical treatment and a mechanical treatment, and it is preferable that some hydroxyl groups in the cellulose molecule contained are oxidized to at least one of an aldehyde group and a carboxyl group. The composite of the present invention is obtained by molding such a composite composition.

Description

복합체 조성물 및 복합체{COMPOSITE COMPOSITIONS AND COMPOSITES}COMPOSITE COMPOSITIONS AND COMPOSITES

본 발명은 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 포함하는 복합체 조성물 및 복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite composition and composite comprising a fibrous filler and at least one of resin, metal oxide and flaky inorganic material.

수지의 열선팽창 계수의 저감, 또는 탄성률, 휨 강도 등의 기계적 강도를 올리기 위해서 구상 필러나 섬유상 필러를 배합하는 것이 널리 행해지고 있다. 근래, 종래의 마크로필러를 대신하는 재료로서 실리카 미립자나 금속 미립자 등의 구상의 미립자나, 막대 모양의 위스커 타입의 나노사이즈 필러에 관한 연구가 한창이다. 그렇지만 이들 필러에 대하여 섬유상의 나노 재료에 대한 연구는 보고가 적다.In order to reduce the coefficient of thermal expansion of resin, or to raise mechanical strength, such as an elasticity modulus and a bending strength, mix | blending a spherical filler and a fibrous filler is widely performed. In recent years, studies on spherical fine particles such as silica fine particles and metal fine particles and rod-shaped whisker-type nano-sized fillers are in full swing as a substitute for conventional macro fillers. However, few studies have been made on fibrous nanomaterials for these fillers.

근래, 셀룰로오스를 이용한 플라스틱 대체품이 많이 보고되고 있다. 예를 들면, 고압 호모지나이저로 불리는 극히 높은 압력을 부여할 수 있는 장치를 이용하여 셀룰로오스의 피브릴상 물질을 고도로 미세화해 얻어진 셀룰로오스의 마이크로피브릴을 충전재로서 이용한 복합체, 그 외 마이크로플루이다저법, 글라인더법, 동결 건조법, 강선 탄력 혼련법, 볼밀 분쇄법에 의해 다운사이징한 셀룰로오스의 마이크로피브릴을 충전재로서 이용한 복합체를 들 수 있다. 이들 충전재를 이용하면 비교적 강도가 높은 성형체가 얻어진다는 보고가 되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).Recently, many plastic substitutes using cellulose have been reported. For example, a composite using a microfibril of cellulose as a filler and other microfluidizers obtained by highly miniaturizing a fibrillated substance of cellulose using a device capable of applying an extremely high pressure called a high pressure homogenizer. And composites using microfibrils of cellulose downsized by a grinder method, freeze drying method, steel wire elastic kneading method, and ball mill grinding method as fillers. It is reported that a molded article having a relatively high strength can be obtained by using these fillers (see Patent Document 1, for example).

그렇지만, 종래의 마이크로피브릴화 방법에서는 다운사이징 처리에 다대한 에너지를 필요로 하여 비용적으로 불리한 동시에, 얻어지는 미세화 섬유의 섬유 지름에도 비교적 넓은 분포가 존재해 미세화의 정도도 불완전하다. 경우에 따라서는 1㎛ 이상의 굵은 섬유도 약간 남는 경우가 있기 때문에, 마이크로피브릴 섬유 지름이나 밀도에서 특히 넓은 분포가 존재해 성형품의 강도에서 절대값의 저하나 격차가 생기는 경우가 있다.However, in the conventional microfibrillation method, a large amount of energy is required for downsizing treatment, which is disadvantageous in terms of cost and at the same time, there is a relatively wide distribution in the fiber diameter of the obtained micronized fiber and the degree of miniaturization is also incomplete. In some cases, some of the coarse fibers of 1 µm or more may remain slightly, so that a particularly wide distribution exists in the diameter and density of the microfibril fiber, which may cause a decrease in absolute value or a gap in the strength of the molded article.

또, 특허문헌 2에 기재되어 있듯이 균이 생성되는 박테리아 셀룰로오스를 이용하여 투명하고 저선팽창률을 가지는 섬유 강화 복합 재료가 얻어지는 것이 알려져 있다. 그렇지만, 전술한 기계적으로 셀룰로오스 마이크로피브릴을 얻는 경우와 마찬가지로, 생산 속도가 늦고 공업적 관점으로부터 생각하면 반드시 유리하다고는 말할 수 없다.Moreover, as described in patent document 2, it is known that the fiber reinforced composite material which is transparent and has a low linear expansion rate is obtained using the bacterial cellulose which a bacterium produces | generates. However, similarly to the case where the cellulose microfibrils are mechanically obtained, the production rate is slow and cannot be said to be advantageous in view of the industrial viewpoint.

또, 셀룰로오스는 섬유 표면에 수산기를 다수 가지기 때문에 친수성이 높고, 흡수시에 치수나 물성이 크게 변화된다. 이 때문에, 흡수시에는 복합 재료의 치수나 물성도 크게 변화해 복합 재료의 용도가 한정된다는 문제가 존재하고 있다.
Moreover, since cellulose has many hydroxyl groups in a fiber surface, hydrophilicity is high and a dimension and a physical property change large at the time of absorption. For this reason, there exist a problem that the dimension and physical property of a composite material change large at the time of absorption, and the use of a composite material is limited.

일본 공개특허 2003-201695호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-201695 일본 공개특허 2005-60680호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-60680

본 발명의 목적은 저열팽창 계수, 고강도, 고투명성, 저습도 팽창 계수(고내수성)를 가지는 복합체 조성물 및 그 성형체인 복합체를 생산 효율적으로 제공하는 것에 있다.
An object of the present invention is to provide a composite composition having a low coefficient of thermal expansion, high strength, high transparency, low humidity expansion coefficient (high water resistance), and a composite that is a molded article thereof efficiently.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은In order to achieve the above object,

섬유상 필러와,With fibrous fillers,

수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 포함하는 복합체 조성물로서,A composite composition comprising at least one of a resin, a metal oxide, and a flaky inorganic material,

상기 섬유상 필러의 평균 섬유 지름이 4~1000㎚인 것을 특징으로 하는 복합체 조성물이다.The average fiber diameter of the said fibrous filler is 4-1000 nm, It is a composite composition characterized by the above-mentioned.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 섬유상 필러는 셀룰로오스 섬유인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said fibrous filler is cellulose fiber.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 원료를 화학 처리 및 기계적 처리 중 적어도 한쪽에 의해 미세화하여 얻어진 섬유인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said cellulose fiber is a fiber obtained by refine | miniaturizing a cellulose raw material by at least one of a chemical treatment and a mechanical treatment.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 셀룰로오스 섬유는 포함되는 셀룰로오스 분자 중의 수산기의 일부가 알데히드기 및 카르복실기 중 적어도 한쪽으로 산화되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that a part of hydroxyl groups in the cellulose molecule which the said cellulose fiber contains is oxidized to at least one of an aldehyde group and a carboxyl group.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 셀룰로오스 섬유는 천연 셀룰로오스를 원료로 하고, N-옥실 화합물을 산화 촉매로서 이용하는 동시에, 수중에서 상기 원료에 공산화제를 작용시킴으로써 상기 원료를 산화하여 얻어진 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said cellulose fiber is obtained by using natural cellulose as a raw material, using an N-oxyl compound as an oxidation catalyst, and oxidizing the said raw material by making a raw material react with the said raw material in water.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 수지는 가소성 수지 및 경화성 수지 중 적어도 한쪽인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said resin is at least one of a plastic resin and curable resin.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 수지는 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said resin contains an epoxy resin.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 수지는 페놀 수지를 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said resin contains a phenol resin.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 수지는 커플링제 및 이 커플링제의 가수분해물 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said resin contains at least one of a coupling agent and the hydrolyzate of this coupling agent.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 커플링제는 알콕시실란 또는 알콕시티탄인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the said coupling agent is an alkoxysilane or the alkoxy titanium.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 금속 산화물의 평균 입경이 1~1000㎚인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the average particle diameter of the said metal oxide is 1-1000 nm.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 금속 산화물은 이산화규소인 것이 바람직하다.In the composite composition of the present invention, the metal oxide is preferably silicon dioxide.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 박편상 무기 재료는 운모, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 철 몬모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트, 논트로나이트, 마가디아이트, 일러라이트, 카네마이트, 스멕타이트 및 층상 티탄산 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.In addition, in the composite composition of the present invention, the flaky inorganic material is mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, Weidelite, saponite, hectorite, Stevensite, nontronite, margadiite, illite, canneite, It is preferable that it is at least one selected from smectite and layered titanic acid.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 상기 복합체 조성물에서의 상기 섬유상 필러의 함유율은 0.1~99.9중량%인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the content rate of the said fibrous filler in the said composite composition is 0.1 to 99.9 weight%.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 두께 30㎛에서의 전광선 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the total light transmittance in 30 micrometers in thickness is 80% or more.

또, 본 발명의 복합체 조성물에서는 30℃ 내지 180℃에서의 열팽창 계수가 50ppm/℃ 이하인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite composition of this invention, it is preferable that the thermal expansion coefficient in 30 degreeC-180 degreeC is 50 ppm / degrees C or less.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 상기 복합체 조성물을 성형해서 이루어지며, 두께가 10~2000㎛인 것을 특징으로 하는 복합체이다.In order to achieve the above object, the present invention is made by molding the composite composition, the composite is characterized in that the thickness is 10 ~ 2000㎛.

또, 본 발명의 복합체에서는 30℃ 내지 150℃에서의 열팽창 계수가 0.4~50ppm/℃인 것이 바람직하다.Moreover, in the composite of this invention, it is preferable that the coefficient of thermal expansion in 30 degreeC-150 degreeC is 0.4-50 ppm / degreeC.

또, 본 발명의 복합체에서는 습도 팽창 계수가 100ppm/습도% 이하인 것이 바람직하다.
Moreover, in the composite of this invention, it is preferable that a humidity expansion coefficient is 100 ppm / humidity% or less.

이하, 본 발명의 복합체 조성물 및 복합체의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of the composite composition and composite of this invention is described in detail.

본 발명의 복합체 조성물은 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 포함한다. 그리고, 본 발명의 복합체는 이 복합체 조성물을 소정의 형상으로 성형함으로써 제조된 것이다.The composite composition of the present invention comprises a fibrous filler and at least one of resin, metal oxide and flake inorganic material. And the composite of this invention is manufactured by shape | molding this composite composition to a predetermined shape.

<복합체 조성물><Composite composition>

(섬유상 필러)(Fibrous filler)

우선, 섬유상 필러에 대해서 설명한다.First, a fibrous filler is demonstrated.

본 발명에 이용되는 섬유상 필러의 평균 섬유 지름은 4~1000㎚이고, 4~300㎚인 것이 바람직하며, 4~200㎚인 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균 섬유 지름이 상기 상한값을 웃돌면 투명성이 악화되는 동시에 기계적인 강도의 향상이 보여지지 않는다. 한편, 평균 섬유 지름이 상기 하한값을 밑돌아도 상관없지만, 그러한 섬유상 필러를 얻는 것은 곤란하다.The average fiber diameter of the fibrous filler used for this invention is 4-1000 nm, it is preferable that it is 4-300 nm, and it is more preferable that it is 4-200 nm. In addition, when the average fiber diameter exceeds the above upper limit, transparency deteriorates and mechanical strength is not improved. On the other hand, although an average fiber diameter may be less than the said lower limit, it is difficult to obtain such a fibrous filler.

본 발명에 이용되는 섬유상 필러의 길이에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 섬유상 필러의 평균 길이가 100㎚ 이상이면 보강 효과가 얻어지기 쉬워 강도의 향상이 도모된다.Although it does not specifically limit about the length of the fibrous filler used for this invention, If a mean length of a fibrous filler is 100 nm or more, a reinforcement effect will be easy to be acquired and improvement of intensity | strength will be aimed at.

여기서, 섬유상 필러의 평균 섬유 지름의 측정은 이하와 같이 하여 실시할 수 있다.Here, the measurement of the average fiber diameter of a fibrous filler can be performed as follows.

우선, 고형분율로 0.05~0.1중량%인 섬유상 필러의 분산체를 조제하고, 이 분산체를 카본막 피복 그리드 상에 캐스트하여 TEM 관찰용 시료로 한다. 또, 큰 섬유 지름의 섬유상 필러를 포함하는 경우에는 유리 상에 캐스트하여 SEM 관찰용 시료로 해도 된다.First, the dispersion of the fibrous filler which is 0.05 to 0.1 weight% by solid content is prepared, This dispersion is cast on the carbon film coating grid, and it is set as the sample for TEM observation. Moreover, when including the fibrous filler of large fiber diameter, you may cast on glass and it may be set as the sample for SEM observation.

현미경 관찰시에는 구성하는 섬유상 필러의 크기(섬유 지름)에 따라 5000배, 10000배 혹은 50000배 중 어느 하나의 배율로 전자 현미경 화상을 취득한다. 이때에 얻어진 화상 내에 종횡 임의의 화상 폭의 축을 상정했을 경우에 적어도 축에 대해 20개 이상의 섬유상 필러가 축과 교차하도록 시료 조건 및 관찰 조건(배율 등)을 설정한다.At the time of microscopic observation, an electron microscope image is acquired by any magnification of 5000 times, 10000 times, or 50000 times according to the size (fiber diameter) of the fibrous filler to comprise. When the axis | shaft of arbitrary image width | variety is assumed in the image obtained at this time, a sample condition and observation conditions (magnification etc.) are set so that at least 20 fibrous fillers may cross | intersect an axis with respect to an axis | shaft.

그리고, 이 조건을 만족하는 관찰 화상에 대해 1매의 화상당 종횡 2개씩의 무작위인 축을 끌어 각 축에 교착하는 섬유상 필러의 섬유 지름을 눈으로 봐서 읽어낸다. 또한, 시료 표면에 대해서 서로 중복하지 않도록 관찰 위치를 옮기면서 최저 3매의 관찰 화상을 취득해 각 화상에 대해서 각각 상기와 같이 하여 섬유 지름을 읽어낸다. 이에 의해, 최저 20개×2×3=120개의 섬유상 필러에 대해서 섬유 지름의 정보가 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어진 섬유 지름의 데이터에 기초하여 평균 섬유 지름을 산출한다.Then, with respect to the observed image satisfying this condition, the fiber diameter of the fibrous filler intersecting on each axis is read out visually by pulling two random axes of two vertically and horizontally per image. Further, at least three observation images are acquired while shifting the observation positions so as not to overlap each other on the sample surface, and the fiber diameters are read out as described above for each image. Thereby, the information of a fiber diameter is obtained about at least 20 * 2 * 3 = 120 fibrous fillers. The average fiber diameter is calculated based on the data of the fiber diameter thus obtained.

본 발명에 이용되는 섬유상 필러는 어떠한 섬유여도 되지만, 바람직하게는 셀룰로오스 섬유로 구성된 것이다.The fibrous filler used in the present invention may be any fiber, but is preferably composed of cellulose fibers.

셀룰로오스 섬유로는 천연 셀룰로오스 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유 등을 들 수 있다. 한편, 셀룰로오스 섬유 이외의 섬유로는 예를 들면, 키친 섬유, 키토산 섬유 등을 들 수 있다.Examples of the cellulose fibers include natural cellulose fibers, regenerated cellulose fibers, and the like. On the other hand, as fibers other than cellulose fiber, kitchen fiber, chitosan fiber, etc. are mentioned, for example.

이 중, 천연 셀룰로오스 섬유로는 침엽수나 광엽수로부터 얻어지는 정제 펄프, 코튼 린터나 코튼 린트로부터 얻어지는 셀룰로오스 섬유, 바로니아나 시오그사 등의 해초로부터 얻어지는 셀룰로오스 섬유, 호야로부터 얻어지는 셀룰로오스 섬유, 박테리아를 생산하는 셀룰로오스 섬유 등을 들 수 있다. 한편, 재생 셀룰로오스 섬유로는 천연 셀룰로오스 섬유를 일단 용해한 후, 셀룰로오스 조성인 채로 섬유상으로 재생한 것을 들 수 있다.Among these, natural cellulose fibers include purified pulp obtained from conifers and broadleaf trees, cellulose fibers obtained from cotton linter or cotton lint, cellulose fibers obtained from seaweeds such as baronia or shiog, cellulose fibers obtained from Hoya, and bacteria. Cellulose fibers; and the like. On the other hand, as regenerated cellulose fiber, what melt | dissolved the natural cellulose fiber once, and then reproduced in fibrous form with the cellulose composition is mentioned.

또, 본 발명에 이용되는 셀룰로오스 섬유는 고결정성인 것이 바람직하게 이용된다. 이와 같은 셀룰로오스 섬유는 특히 선팽창률이 작고, 기계적 강도가 높아지기 때문에 섬유상 필러로서 바람직하게 이용된다. 또한, 이러한 관점으로부터 본 발명에 이용되는 셀룰로오스 섬유로는 재생 셀룰로오스 섬유보다도 천연 셀룰로오스 섬유가 바람직하다.Moreover, the cellulose fiber used for this invention is used preferably with high crystallinity. Such cellulose fibers are particularly preferably used as fibrous fillers because of their low coefficient of linear expansion and high mechanical strength. In view of the above, as the cellulose fiber used in the present invention, natural cellulose fiber is more preferable than regenerated cellulose fiber.

또, 본 발명에 이용되는 셀룰로오스 섬유로는 공지의 어떠한 방법으로 얻어진 것이어도 되고, 그 제법은 특별히 한정되지 않지만, 일례로서 셀룰로오스 원료(천연 셀룰로오스 또는 재생 셀룰로오스)를 매체 교반 밀 처리 장치, 진동 밀 처리 장치, 고압 호모지나이저 처리 장치, 초고압 호모지나이저 처치 장치 등의 각종 미세화 장치에 의해 기계적으로 미세화한 것이 이용된다. 또, 다른 방법으로서 일렉트로스피닝법, 스팀제트법, APEX(등록상표) 기술(Polymer Group. Inc)법 등에 의해 얻어진 셀룰로오스 섬유를 이용할 수도 있다. 그렇지만, 에너지 효율 등을 고려하면, 셀룰로오스 원료로는 이하에 나타내는 화학적인 처리를 수반하는 방법에 의해 얻어진 셀룰로오스 섬유가 가장 바람직하다.Moreover, the cellulose fiber used for this invention may be what was obtained by what kind of well-known method, The manufacturing method is not specifically limited, For example, a cellulose raw material (natural cellulose or regenerated cellulose) is used as a medium stirring mill processing apparatus, and a vibration mill process. Mechanically refined by various micronization apparatuses, such as an apparatus, a high pressure homogenizer processing apparatus, and an ultrahigh pressure homogenizer treatment apparatus, are used. Moreover, the cellulose fiber obtained by the electrospinning method, the steam jet method, APEX (Polymer Group. Inc) method etc. can also be used as another method. However, in consideration of energy efficiency and the like, as the cellulose raw material, the cellulose fiber obtained by the method involving the chemical treatment shown below is most preferable.

이하에서 설명하는 셀룰로오스 섬유의 제작 방법은 셀룰로오스 원료에 화학적 처리를 실시한 후, 기계적 처리에 제공함으로써 분산매 중에 분산시켜 셀룰로오스 섬유(나노 셀룰로오스 섬유)를 제작하는 방법이다.The manufacturing method of the cellulose fiber demonstrated below is a method of manufacturing a cellulose fiber (nanocellulose fiber) by disperse | distributing in a dispersion medium by performing a chemical treatment to a cellulose raw material, and providing it to a mechanical process.

구체적으로는 [1] 천연 셀룰로오스를 원료로 하고, 수중에서 N-옥실 화합물을 산화 촉매로 하여 공산화제를 작용시킴으로써 천연 셀룰로오스를 산화하여 반응물 섬유를 얻는 산화 반응 공정과, [2] 불순물을 제거하고 물을 함침시킨 반응물 섬유를 얻는 정제 공정과, [3] 물을 함침시킨 반응물 섬유를 분산매에 분산시키는 분산 공정을 가진다. 이하에 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다.Specifically, [1] an oxidation reaction process in which natural cellulose is used as a raw material, an N-oxyl compound is used as an oxidation catalyst, and a co-oxidant is used to oxidize natural cellulose to obtain reactant fibers, and [2] impurities are removed. And a purification step of obtaining a reactant fiber impregnated with water, and a dispersion step of dispersing the reactant fiber impregnated with water in a dispersion medium. Each process is explained in full detail below.

[1] 산화 반응 공정[1] oxidation reaction processes

우선, 산화 반응 공정에서는 수중에 셀룰로오스 원료를 분산시킨 분산액을 조제한다. 여기서, 이용되는 셀룰로오스 원료에는 미리 고해(叩解) 등의 표면적을 높이는 처리를 실시한 것이 바람직하게 이용된다. 이에 의해 반응 효율을 높일 수 있어 생산성을 높일 수 있기 때문이다. 또, 셀룰로오스 원료로는 단리, 정제 후 네바드라이로 보존하고 있던 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 셀룰로오스 원료를 구성하는 마이크로피브릴의 수렴체가 팽윤하기 쉬운 상태가 되기 때문에 역시 반응 효율을 높여 미세화 처리 후의 수 평균 섬유 지름을 작게 할 수 있다.First, in the oxidation reaction process, the dispersion liquid which disperse | distributed the cellulose raw material in water is prepared. Here, the thing which performed the process which raises surface areas, such as beating previously, is preferably used for the cellulose raw material used. This is because the reaction efficiency can be increased and the productivity can be increased. Moreover, as a cellulose raw material, it is preferable to use what was preserve | saved by Neva dry after isolation and refine | purification. As a result, the agglomerates of the microfibrils constituting the cellulose raw material tend to swell, so that the reaction efficiency can be increased and the number average fiber diameter after the miniaturization can be reduced.

또한, 본 공정에서의 셀룰로오스 원료의 분산매로서 물을 이용했을 경우, 분산액(반응 수용액) 중의 셀룰로오스 농도는 시약의 충분한 확산이 가능한 농도이면 임의이지만, 통상 분산액의 중량에 대해서 5중량% 이하이다.In addition, when water is used as a dispersion medium of the cellulose raw material in this process, the cellulose concentration in a dispersion liquid (reaction aqueous solution) is arbitrary as long as it is the density | concentration which can fully spread a reagent, but is 5 weight% or less with respect to the weight of a dispersion liquid normally.

또, 셀룰로오스의 산화 촉매로서 사용 가능한 N-옥실 화합물은 다수 보고되고 있다. 예를 들면, 「Cellulose」Vol. 10, 2003년, 제335~341페이지에서의 I.Shibata 및 A.Isogai에 의한 「TEMPO 유도체를 이용한 셀룰로오스의 촉매 산화: 산화 생성물의 HPSEC 및 NMR 분석」이라는 제목의 기사에 기재된 TEMPO(2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-N-옥실), 4-아세트아미드-TEMPO, 4-카르복시-TEMPO 및 4-포스포노옥시-TEMPO의 각종 N-옥실계 화합물 촉매는 수중에서의 상온에서의 반응 속도에서 바람직하게 이용된다. 또한, 이들 N-옥실 화합물의 첨가는 촉매량으로 충분하고, 바람직하게는 0.1~4mmol/l, 보다 바람직하게는 0.2~2mmol/l의 범위에서 반응 수용액에 첨가된다.Moreover, many N-oxyl compounds which can be used as an oxidation catalyst of cellulose are reported. For example, "Cellulose" Vol. 10, 2003, TEMPO (2,2) described in the article entitled "Catalytical Oxidation of Cellulose Using TEMPO Derivatives: HPSEC and NMR Analysis of Oxidation Products" by I.Shibata and A.Isogai on pages 335-341. Various N-oxyl compound catalysts of 6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl), 4-acetamide-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO and 4-phosphonooxy-TEMPO It is preferably used at the reaction rate at room temperature. In addition, the addition of these N-oxyl compounds is enough in a catalytic amount, Preferably it is added to reaction aqueous solution in 0.1-4 mmol / l, More preferably, it is 0.2-2 mmol / l.

또, 공산화제로는 예를 들면, 차아할로겐산 또는 그의 염, 아할로겐산 또는 그의 염, 과할로겐산 또는 그의 염, 과산화수소 및 과유기산 등을 들 수 있지만, 특히 알칼리 금속 차아할로겐산염, 구체적으로는 차아염소산 나트륨이나 차아브롬산 나트륨 등이 바람직하게 이용된다. 차아염소산 나트륨을 사용하는 경우 브롬화 알칼리 금속, 예를 들어 브롬화 나트륨의 존재 하에서 반응을 진행시키는 것이 반응 속도에 있어서 바람직하다. 이 브롬화 알칼리 금속의 첨가량은 N-옥실 화합물에 대해서 바람직하게는 약 1~40배 몰량, 보다 바람직하게는 약 10~20배 몰량이 된다.As the co-oxidant, for example, hypohalogenic acid or salts thereof, ahalogenic acid or salts thereof, perhalogenic acid or salts thereof, hydrogen peroxide and perorganic acid, etc. may be mentioned. Sodium hypochlorite, sodium hypobromite, or the like is preferably used. When using sodium hypochlorite, it is preferable in the reaction rate to advance the reaction in the presence of an alkali metal bromide, for example sodium bromide. The addition amount of this alkali metal bromide becomes like this. Preferably it is about 1-40 times mole amount with respect to N-oxyl compound, More preferably, it is about 10-20 times mole amount.

또, 반응 수용액의 pH는 약 8~11의 범위에서 유지되는 것이 바람직하다. 수용액의 온도는 약 4~40℃의 범위에서 임의이지만, 반응은 실온에서 실시하는 것이 가능하고, 특히 온도 제어는 필요로 하지 않는다.Moreover, it is preferable that the pH of reaction aqueous solution is maintained in the range of about 8-11. Although the temperature of aqueous solution is arbitrary in the range of about 4-40 degreeC, reaction can be performed at room temperature and especially temperature control is not needed.

공산화제에 의해 셀룰로오스 분자에는 수산기를 치환하도록 카르복실기가 도입되지만, 본 발명에 사용되는 미세 셀룰로오스 섬유를 얻음에 있어서는 셀룰로오스 원료의 종류에 따라 필요하게 되는 카르복실기 양이 상이하기 때문에 그것에 따라 공산화제의 첨가량이나 공산화제를 작용시키는 시간을 설정하면 된다. 구체적으로는 카르복실기 양이 많을수록 최종적으로 얻어지는 셀룰로오스 섬유의 최대 섬유 지름 및 수 평균 섬유 지름은 작아지므로, 그것을 고려해 설정하면 된다.Although the carboxyl group is introduced into the cellulose molecule by the co-oxidant to replace the hydroxyl group, the amount of the carboxyl group required for the fine cellulose fiber used in the present invention varies depending on the type of cellulose raw material. What is necessary is just to set the time to operate a co-oxidant. Specifically, the larger the amount of carboxyl groups, the smaller the maximum fiber diameter and number average fiber diameter of the finally obtained cellulose fiber.

예를 들면, 셀룰로오스 원료로서 목재 펄프 및 면계 펄프를 이용하는 경우, 필요하게 되는 카르복실기 양은 셀룰로오스 원료에 대해서 0.2~2.2㎜ol/g이며, 셀룰로오스 원료로서 박테리아 셀룰로오스(BC)나 호야로부터의 추출 셀룰로오스를 이용하는 경우, 필요하게 되는 카르복실기 양은 0.1~0.8㎜ol/g가 된다. 이와 같이 셀룰로오스 원료의 종류에 따라서 공산화제의 첨가량과 반응 시간을 제어함으로써 각 셀룰로오스 원료에 최적인 카르복실기 양을 도입할 수 있다.For example, in the case of using wood pulp and surface pulp as the cellulose raw material, the amount of carboxyl groups required is 0.2 to 2.2 mmol / g based on the cellulose raw material, and extracted cellulose from bacterial cellulose (BC) or Hoya is used as the cellulose raw material. In this case, the amount of carboxyl groups required is from 0.1 to 0.8 mmol / g. Thus, the amount of carboxyl groups optimal for each cellulose raw material can be introduce | transduced by controlling the addition amount of reaction agent and reaction time according to the kind of cellulose raw material.

또한, 이상과 같은 카르복실기의 도입량에 근거하면, 공산화제의 첨가량을 유도할 수 있고, 일례로서 셀룰로오스 원료 1g에 대해서 약 0.5~8mmol의 공산화제를 첨가하는 것이 바람직하고, 반응 시간은 약 5~120분, 길어도 240분 이내로 하는 것이 바람직하다.In addition, based on the amount of carboxyl group introduced as described above, the amount of addition of the co-oxidant can be derived. For example, it is preferable to add about 0.5 to 8 mmol of the co-oxidant to 1 g of the cellulose raw material, and the reaction time is about 5 to 120. It is preferable to set it as less than 240 minutes in minutes and long.

또, 본 산화 반응 공정을 거침으로써, 셀룰로오스 분자에는 카르복실기가 도입되지만, 산화 처리의 진행 정도에 따라서는 알데히드기가 도입되는 경우도 있다. 따라서, 본 산화 반응 공정 종료 후 셀룰로오스 분자의 수산기는 알데히드기 및 카르복실기 중 적어도 한쪽으로 치환되어 있게 된다.Moreover, although a carboxyl group is introduce | transduced into a cellulose molecule by this oxidation reaction process, an aldehyde group may be introduce | transduced depending on the progress of oxidation treatment. Therefore, the hydroxyl group of a cellulose molecule is substituted by at least one of an aldehyde group and a carboxyl group after completion | finish of this oxidation reaction process.

[2] 정제 공정[2] refining processes

정제 공정에 있어서는 반응 슬러리 중에 포함되는 반응물 섬유와 물 이외의 화합물, 구체적으로는 미반응 차아염소산이나 각종 부생성물 등과 같은 화합물을 계 외로 제거하는 것을 목적으로 한다. 반응물 섬유는 통상 이 단계에서는 나노 섬유(nanofiber) 단위까지 뿔뿔이 흩어지게 분산되어 있는 것은 아니기 때문에, 통상의 정제법, 즉 세정과 여과를 반복함으로써 고순도(99중량% 이상)화를 도모할 수 있다.In the purification step, it is an object to remove compounds other than reactant fibers and water contained in the reaction slurry, specifically compounds such as unreacted hypochlorous acid and various by-products. Since the reactant fibers are not normally dispersed in nanofiber units at this stage, high purity (more than 99% by weight) can be achieved by repeating the usual purification method, that is, washing and filtration.

본 정제 공정에서의 정제 방법은 원심 탈수를 이용하는 방법과 같이 상술한 목적을 달성할 수 있는 장치(예를 들면, 연속식 디켄더)이면 어떠한 장치를 이용해도 상관없다. 이렇게 하여 얻어지는 반응물 섬유는 쥐어짠 상태의 고형분(셀룰로오스) 농도로서 대략 10~50중량%의 범위에 있다. 또한, 이후의 공정에서 나노 섬유 단위로 분산시키는 것을 고려하면, 50중량%보다 높은 고형분 농도로 하는 것은 분산에 극히 높은 에너지가 필요해지기 때문에 바람직하지 않다.The purification method in the purification step may be any device as long as it is an apparatus (for example, a continuous decanter) capable of achieving the above-mentioned object, such as a method using centrifugal dehydration. The reactant fiber thus obtained is in the range of approximately 10 to 50% by weight as a solid content (cellulose) concentration in the squeezed state. In addition, in consideration of dispersion in nanofiber units in a subsequent process, it is not preferable to set the solid content concentration higher than 50% by weight because extremely high energy is required for dispersion.

[3] 분산 공정[3] dispersion processes

상술한 공정에 있어서는 물을 함침시킨 반응물 섬유가 얻어지지만, 이것을 용매 중에 분산시켜 분산 처리를 실시함으로써 본 발명에 이용되는 미세 셀룰로오스 섬유가 분산체 상태로 얻어진다.In the above-mentioned steps, the reactant fibers impregnated with water are obtained. However, the fine cellulose fibers used in the present invention are obtained in a dispersed state by dispersing them in a solvent and carrying out dispersion treatment.

여기서, 분산매로서의 용매는 통상은 물이 바람직하지만, 물 이외에도 목적에 따라 물에 가용되는 알코올류(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜, 글리세린 등), 에테르류(에틸렌글리콜 디메틸에테르, 1,4-디옥산, 테트라히드로푸란 등), 케톤류(아세톤, 메틸에틸케톤), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드 등이어도 된다. 또, 이들 혼합물도 바람직하게 사용할 수 있다.Here, the solvent as the dispersion medium is usually water, but alcohols (methanol, ethanol, isopropanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, methylcellosolve, ethylcell, etc.) which are soluble in water depending on the purpose other than water are preferred. Sorb, ethylene glycol, glycerin, etc.), ethers (ethylene glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone), N, N-dimethylformamide, N, N -Dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, or the like. Moreover, these mixtures can also be used preferably.

또, 상술한 반응물 섬유 용매에 의해 희석, 분산시킬 때에는 조금씩 용매를 가해 분산시켜 나간다는 단계적인 분산을 실시함으로써, 효율적으로 나노 섬유 레벨의 섬유의 분산체를 얻을 수 있다. 또한, 조작상 문제로부터 분산 공정 후에는 분산체가 점성이 있는 상태 혹은 겔상이 되도록 분산 조건을 선택하면 된다.Moreover, when diluting and disperse | distributing with the above-mentioned reactant fiber solvent, the dispersion | distribution of the fiber of a nanofiber level can be obtained efficiently by performing the stepwise dispersion which a little solvent is added and disperse | distributes. Moreover, what is necessary is just to select dispersion conditions so that a dispersion may become viscous state or gel form after a dispersion process from an operational problem.

여기서, 분산 공정에서 사용되는 분산기로는 다양한 것을 사용할 수 있다. 구체예를 나타내면, 반응물 섬유에서의 반응의 진행도(알데히드기나 카르복실기로의 변환량)에도 의존하지만, 바람직하게 반응이 진행되는 조건 하에서는 스크류형 믹서, 패들 믹서, 디스퍼형 믹서, 터빈형 믹서 등의 공업 생산기로서의 범용 분산기로 충분히 미세 셀룰로오스 섬유의 분산체를 얻을 수 있다.Here, various things can be used as a disperser used in a dispersion process. Specific examples will also depend on the progress of the reaction in the reactant fibers (conversion amount to aldehyde group or carboxyl group), but preferably under conditions under which the reaction proceeds, screw mixers, paddle mixers, disper mixers, turbine mixers, etc. A dispersion of fine cellulose fibers can be obtained sufficiently with a general purpose disperser as an industrial production machine.

또, 호모 믹서, 고압 호모지나이저, 초고압 호모지나이저, 초음파 분산 처리, 비터, 디스크형 리파이너, 코니칼형 리파이너, 더블 디스크형 리파이너, 그라인더와 같은 고속 회전 하에서 강력한 고해 능력을 가지는 장치를 사용함으로써, 보다 효율적이면서 고도의 다운사이징이 가능해진다. 나아가, 이들 장치를 사용함으로써 알데히드기나 카르복실기의 도입량이 비교적 작은 경우(예를 들면, 알데히드기나 카르복실기의 셀룰로오스에 대한 총합량으로서 0.1~0.5mmol/g)에도, 고도로 미세화된 미세 셀룰로오스 섬유의 분산체를 제공할 수 있다.In addition, by using a device that has a strong beating ability under high speed rotation such as a homo mixer, a high pressure homogenizer, an ultra high pressure homogenizer, an ultrasonic dispersion treatment, a beater, a disc refiner, a conical refiner, a double disc refiner, a grinder, More efficient and highly downsizing is possible. Furthermore, even when the introduction amount of an aldehyde group or a carboxyl group is relatively small (for example, 0.1-0.5 mmol / g as a total amount of an aldehyde group or a carboxyl group to cellulose), the dispersion of the finely refined fine cellulose fiber is used. Can provide.

다음에, 미세 셀룰로오스 섬유를 분산매 중에 분산시킨 분산체로부터 미세 셀룰로오스 섬유를 회수하는 방법에 대해서 설명한다.Next, a method of recovering fine cellulose fibers from a dispersion in which fine cellulose fibers are dispersed in a dispersion medium will be described.

구체적으로는 상술한 미세 셀룰로오스 섬유의 분산체를 건조시킴으로써 미세 셀룰로오스 섬유를 회수할 수 있다.Specifically, the fine cellulose fibers can be recovered by drying the dispersion of the fine cellulose fibers described above.

여기서 건조에는 예를 들면, 분산매가 물인 경우에는 동결 건조법, 분산매가 물과 유기용매의 혼합액인 경우에는 드럼 드라이어에 의한 건조나 경우에 따라서는 스프레이 드라이어에 의한 분무 건조를 바람직하게 사용할 수 있다.Here, for example, a freeze drying method when the dispersion medium is water, a drying by a drum dryer when the dispersion medium is a mixture of water and an organic solvent, and spray drying by a spray dryer may be preferably used.

또, 상술한 미세 셀룰로오스 섬유의 분산체 중에는 바인더로서 수용성 고분자(폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 전분, 천연 검류 등), 당류(글루코오스, 프룩토오스, 만노오스, 갈락토오스, 트레할로오스 등)를 첨가하도록 해도 된다. 이들 바인더 성분은 극히 비점이 높고 게다가 셀룰로오스에 대해서 친화성을 가지기 때문에 이들 성분을 분산체 중에 첨가함으로써, 드럼 드라이어나 스프레이 드라이어와 같은 범용의 건조법으로 건조시켰을 경우에도, 재차 분산매 중에 분산시켰을 때의 응집이 방지되어 나노 섬유로서 분산된 미세 셀룰로오스 섬유의 분산체를 확실히 얻을 수 있다. 이 경우에는 분산체 중에 첨가되는 바인더의 양은 반응물 섬유에 대해서 10~80중량%의 범위에 있는 것이 바람직하다.In the dispersion of the fine cellulose fibers described above, as a binder, a water-soluble polymer (polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, starch, natural gum, etc.) And sugars (glucose, fructose, mannose, galactose, trehalose, etc.) may be added. Since these binder components have extremely high boiling points and affinity for cellulose, by addition of these components into the dispersion, agglomeration when dispersed again in the dispersion medium even when dried by a general drying method such as a drum dryer or a spray dryer This prevents and can reliably obtain a dispersion of fine cellulose fibers dispersed as nanofibers. In this case, the k of the binder added in the dispersion is preferably in the range of 10 to 80% by weight based on the reactant fibers.

또한, 회수된 미세 셀룰로오스 섬유는 다시 분산매(물이나 유기용매 혹은 이들 혼합액) 중에 혼입하고 적당한 분산력을 가함으로써(예를 들면, 상술한 분산 공정에서 사용되는 각종 분산기를 이용한 분산을 실시함), 미세 셀룰로오스 섬유의 분산체로 할 수 있다.In addition, the recovered fine cellulose fibers are mixed again in a dispersion medium (water, an organic solvent or a mixture thereof) and applied with a suitable dispersing force (for example, dispersion using various dispersion machines used in the above-described dispersion step) is performed. It can be set as a dispersion of cellulose fibers.

본 발명에 사용되는 미세 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스의 수산기의 일부가 카르복실기 또는 알데히드기로 산화되어 있고, 또한 셀룰로오스 I형 결정 구조를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 미세 셀룰로오스 섬유가 I형 결정 구조를 가지는 것은 천연 유래의 셀룰로오스 고체 원료를 표면 산화하여 미세화시킨 섬유인 것을 의미한다.As for the fine cellulose fiber used for this invention, it is preferable that some hydroxyl groups of a cellulose are oxidized by a carboxyl group or an aldehyde group, and it has a cellulose I type crystal structure. In addition, the fine cellulose fiber having a type I crystal structure means that the fiber is obtained by surface oxidation of a cellulose solid raw material derived from nature and refined.

또, 미세 셀룰로오스 섬유가 I형 결정 구조를 가지는 것은 그 광각 X선 회절상 측정에 의해 얻어지는 회절 프로파일에 있어서, 2θ=14~17°부근과 2θ=22~23°부근의 두 개의 위치에 전형적인 피크를 가지는 것에 기초하여 동정(同定)할 수 있다. 또한 미세 셀룰로오스 섬유의 셀룰로오스에 알데히드기 혹은 카르복실기가 도입되어 있는 것은 수분을 완전히 제거한 샘플에 대한 전반사식 적외 분광 스펙트럼(ATR)에서 카르보닐기에 기인하는 흡수(1608㎝-1 부근)가 존재함으로써 확인할 수 있다. 특히, 셀룰로오스에 산 형의 카르복실기(-COOH)가 도입되어 있는 경우에는 상기 측정에서 1730㎝-1에 흡수가 존재한다.In addition, the fine cellulose fibers having a type I crystal structure show typical peaks at two positions near 2θ = 14 to 17 ° and around 2θ = 22 to 23 ° in the diffraction profile obtained by the wide-angle X-ray diffraction image measurement. It can identify based on having. The introduction of an aldehyde group or a carboxyl group into the cellulose of the fine cellulose fiber can be confirmed by the presence of absorption (near 1608 cm -1 ) due to a carbonyl group in the total reflection type infrared spectral spectrum (ATR) for the sample from which water is completely removed. In particular, when acid type carboxyl group (-COOH) is introduce | transduced into cellulose, absorption exists in 1730cm <-1> in the said measurement.

미세한 셀룰로오스 섬유는 상술한 이유에 의해 셀룰로오스에 존재하는 카르복실기와 알데히드기 양의 총합이 많으면 많을수록, 보다 미소한 섬유 지름으로서 안정하게 존재할 수 있다. 예를 들면 목재 펄프나 면 펄프의 경우, 미세한 셀룰로오스 섬유에 존재하는 카르복실기와 알데히드기 양의 총합(이하, 생략해서 「총합량」이라고 함)이 셀룰로오스 섬유의 중량에 대해 0.2~2.2mmol/g, 바람직하게는 0.5~2.2mmol/g, 더욱 바람직하게는 0.8~2.2mmol/g이면, 나노 섬유로서의 안정성이 뛰어난 셀룰로오스 섬유가 얻어진다. 또, BC나 호야로부터의 추출 셀룰로오스와 같은 마이크로피브릴의 섬유 지름이 비교적 굵은 셀룰로오스의 경우(평균 섬유 지름이 수 10㎚ 수준)에는 총합량은 0.1~0.8mmol/g, 바람직하게는 0.2~0.8mmol/g이면, 나노 섬유로서의 안정성이 뛰어난 셀룰로오스 섬유가 얻어진다. 또한, 총합량이 상기 하한값보다도 작은 경우에는 종래 알려져 있는 미세화된 셀룰로오스 섬유와의 물성상 차이(예를 들면, 분산체에서의 분산 안정화 효과)도 작아지는 동시에 미소한 섬유 지름의 섬유로서 얻어지기 어려워지기 때문에 바람직하지 않다.The finer cellulose fibers can be stably present as finer fiber diameters for the above-mentioned reasons, so that the more the total amount of carboxyl groups and aldehyde groups present in cellulose is, the larger the diameter. For example, in the case of wood pulp or cotton pulp, the sum of the amount of carboxyl groups and aldehyde groups present in the fine cellulose fibers (hereinafter, referred to as "total amount") is 0.2 to 2.2 mmol / g based on the weight of the cellulose fibers, preferably Preferably it is 0.5-2.2 mmol / g, More preferably, it is 0.8-2.2 mmol / g, The cellulose fiber excellent in the stability as a nanofiber is obtained. In the case of cellulose having a relatively large fiber diameter of microfibrils such as BC and Hoya extract cellulose (average fiber diameter of several 10 nm), the total amount is 0.1 to 0.8 mmol / g, preferably 0.2 to 0.8 If it is mmol / g, the cellulose fiber excellent in the stability as a nanofiber will be obtained. In addition, when the total amount is smaller than the lower limit, the difference in physical properties (for example, dispersion stabilization effect in the dispersion) with the micronized cellulose fibers known in the prior art becomes small and difficult to be obtained as a fiber having a small fiber diameter. Because it is not desirable.

또한, 비이온성 치환기인 알데히드기에 대해 카르복실기가 도입됨으로써 전기적인 반발력이 생겨난다. 이에 의해, 마이크로피브릴이 응집을 유지하지 않고 뿔뿔이 흩어지려고 하는 경향이 증대하기 때문에 나노 섬유의 분산체로서의 안정성은 보다 증대한다. 예를 들면 목재 펄프나 면 펄프의 경우, 미세한 셀룰로오스 섬유에 존재하는 카르복실기의 양이 셀룰로오스 섬유의 중량에 대해 0.2~2.2mmol/g, 바람직하게는 0.4~2.2mmol/g, 더욱 바람직하게는 0.6~2.2mmol/g이면, 나노 섬유로서의 안정성이 극히 뛰어난 셀룰로오스 섬유가 얻어진다. 또, BC나 호야로부터의 추출 셀룰로오스와 같은 마이크로피브릴의 섬유 지름이 비교적 굵은 셀룰로오스의 경우에는 카르복실기의 양은 0.1~0.8mmol/g, 바람직하게는 0.2~0.8mmol/g이면 나노 섬유로서의 안정성이 뛰어난 셀룰로오스 섬유가 얻어진다.In addition, an electrical repulsion force is generated by introducing a carboxyl group to an aldehyde group which is a nonionic substituent. Thereby, since the tendency for microfibrils to disperse without maintaining aggregation increases, stability as a dispersion of nanofibers increases more. For example, in the case of wood pulp or cotton pulp, the amount of carboxyl groups present in the fine cellulose fibers is 0.2 to 2.2 mmol / g, preferably 0.4 to 2.2 mmol / g, more preferably 0.6 to the weight of the cellulose fibers. If it is 2.2 mmol / g, the cellulose fiber which is extremely excellent in stability as a nanofiber is obtained. In the case of cellulose having a relatively large fiber diameter of microfibrils such as BC and Hoya extract cellulose, the amount of carboxyl groups is 0.1 to 0.8 mmol / g, preferably 0.2 to 0.8 mmol / g, which is excellent in stability as nanofibers. Cellulose fibers are obtained.

여기서, 셀룰로오스 섬유의 중량에 대한 셀룰로오스의 알데히드기 및 카르복실기의 양(mmol/g)은 이하의 수법에 의해 평가한다.Here, the quantity (mmol / g) of the aldehyde group and carboxyl group of cellulose with respect to the weight of a cellulose fiber is evaluated by the following method.

건조 중량을 정칭한 셀룰로오스 시료를 이용해 농도가 0.5~1중량%인 슬러리를 60㎖ 조제하고 0.1M의 염산 수용액에 의해 pH를 약 2.5로 한 후, 0.05M의 수산화나트륨 수용액을 적하하여 슬러리의 전기 전도도 측정을 실시한다. 이 측정은 pH가 약 11이 될 때까지 계속한다. 전기 전도도의 변화가 완만한 약산의 중화 단계에서 소비된 수산화나트륨 양(V)으로부터 아래 식을 이용해 관능기량을 산출한다. 여기서 산출된 관능기량을 「관능기량 1」이라고 한다. 이 관능기량 1이 카르복실기의 양을 나타낸다.60 ml of a slurry having a concentration of 0.5 to 1% by weight was prepared using a cellulose sample obtained by weighing dry weight, and the pH was adjusted to about 2.5 with 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution, followed by dropwise addition of 0.05 M sodium hydroxide aqueous solution. Conduct conductivity measurements. This measurement is continued until the pH is about 11. From the amount of sodium hydroxide (V) consumed in the neutralization step of weak acid with a slight change in electrical conductivity, the functional group amount is calculated using the following equation. The functional amount calculated here is called "functional amount 1". This functional group weight 1 shows the quantity of a carboxyl group.

관능기량(mmol/g) = V(㎖) × 0.05/셀룰로오스의 중량(g)Functional group amount (mmol / g) = V (ml) x 0.05 / weight of cellulose (g)

다음에, 셀룰로오스 시료를 아세트산에 의해 pH 4~5로 조제한 2% 아염소산 나트륨 수용액 중에서 추가로 48시간 상온에서 산화하여, 상기 수법에 의해 다시 관능기량을 산출한다. 여기서 산출된 관능기량을 「관능기량 2」라고 한다. 그리고, 이 산화에 의해 추가된 관능기량(= 관능기량 2 - 관능기량 1)을 산출한다. 이 관능기량이 알데히드기의 양을 나타낸다.Next, the cellulose sample is further oxidized at room temperature for 48 hours in a 2% aqueous sodium chlorite solution prepared at pH 4-5 with acetic acid, and the functional group amount is calculated again by the above method. The functional amount calculated here is called "functional amount 2". And the functional group amount (= functional group 2-functional group 1) added by this oxidation is computed. This functional group amount shows the amount of an aldehyde group.

(수지)(Suzy)

본 발명에서 이용되는 수지로는 공지의 것을 이용할 수 있고, 특별히 한정되지는 않지만 각종 경화성 수지, 각종 가소성 수지, 각종 수용성 수지 등을 포함하는 것을 들 수 있다.As resin used by this invention, a well-known thing can be used, Although it does not specifically limit, What contains various curable resin, various plastic resin, various water-soluble resin, etc. are mentioned.

수용성 수지로는 물에 용해되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 열가소성 수지, 경화성 수지, 천연 고분자 등을 들 수 있지만, 바람직하게는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈과 같은 합성 고분자, 전분류, 알긴산류와 같은 다당류, 목재의 구성 성분인 헤미셀룰로오스, 젤라틴, 니카와, 카제인을 비롯한 단백질과 같은 천연 고분자 등을 들 수 있다.The water-soluble resin is not particularly limited as long as it is dissolved in water. Examples of the water-soluble resin include thermoplastic resins, curable resins, natural polymers, and the like, but preferably polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylamide, and polyvinylpyrrolidone. Synthetic polymers, starches, polysaccharides such as alginic acids, natural polymers such as hemicellulose, gelatin, nicawa, casein and other proteins such as wood.

또, 열가소성 수지로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 염화비닐 수지, 아세트산비닐 수지, 폴리스티렌, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리프로필렌, 불소 수지, 폴리아미드 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트, 폴리젖산, 폴리글리콜산, 폴리-3-히드록시 부티레이트, 폴리히드록시 발리레이트, 폴리에틸렌 아디페이트, 폴리카프로락톤, 폴리프로필락톤 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르, 폴리글루타민산, 폴리리진 등의 폴리아미드 등을 들 수 있다.Moreover, although it does not specifically limit as a thermoplastic resin, For example, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polystyrene, ABS resin, acrylic resin, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, a fluororesin, a polyamide resin Polyesters such as thermoplastic polyimide resins, polyacetal resins, polycarbonates, polylactic acid, polyglycolic acid, poly-3-hydroxy butyrate, polyhydroxy valerate, polyethylene adipate, polycaprolactone, polypropyllactone, Polyamide, such as polyethyleneglycol, polyglutamic acid, and polyamide, such as polylysine, etc. are mentioned.

한편, 경화성 수지로는 예를 들면, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 옥세탄 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 규소 수지, 말레이미드 수지, 열경화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.On the other hand, as curable resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, unsaturated polyester resin, an epoxy resin, an acrylic resin, an oxetane resin, a diallyl phthalate resin, a polyurethane resin, a silicon resin, a maleimide resin, Thermosetting polyimide resin etc. are mentioned.

이 중, 아크릴 수지로는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트와 같은 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트 외, 환상 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트 등을 1종 이상 포함하는 수지를 들 수 있다.Among these, as the acrylic resin, in addition to alkyl acrylate or alkyl methacrylate such as acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate and methyl methacrylate, cyclic acrylate or methacrylate, hydroxyethyl acrylate and the like The resin contained above is mentioned.

또, 페놀 수지는 분자 내에 페놀성 수산기를 1개 이상 가지는 유기 화합물이다. 예를 들면, 노볼락이나 비스페놀류, 나프톨이나 나프톨을 분자 내에 가지는 수지, 파라크실릴렌 변성 페놀 수지, 디메틸렌에테르형 레졸, 메틸올형 페놀 등의 레졸 수지를 들 수 있다. 또, 이들 수지를 추가로 메틸올화시킨 화합물, 페놀성 수산기를 1개 이상 포함하는 리그닌이나 리그닌 유도체, 리그닌 분해물, 또한 리그닌이나 리그닌 유도체, 리그닌 분해물을 변성한 것 혹은 이것들을 석유 자원으로부터 제조된 페놀 수지와 혼합한 것을 포함하는 수지를 들 수 있다.Moreover, a phenol resin is an organic compound which has one or more phenolic hydroxyl groups in a molecule | numerator. For example, resol resins, such as a novolak, bisphenol, resin which has a naphthol and a naphthol in a molecule | numerator, a para xylylene modified phenol resin, a dimethylene ether type resol, and a methylol type phenol, are mentioned. Further, a compound obtained by further methylolation of these resins, lignin or lignin derivatives containing one or more phenolic hydroxyl groups, lignin decomposed products, modified lignin or lignin derivatives, lignin decomposed products or phenols prepared from petroleum resources The resin containing the thing mixed with resin is mentioned.

또, 에폭시 수지는 적어도 1개의 에폭시기를 가지는 유기 화합물이다. 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 이들 비스페놀형 에폭시 수지의 수첨화물(水添化物), 디시클로펜타디엔 골격을 가지는 에폭시 수지, 트리글리시딜 이소시아누레이트 골격을 가지는 에폭시 수지, 카르드 골격을 가지는 에폭시 수지, 폴리실록산 구조를 가지는 에폭시 수지, 지환식 다관능 에폭시 수지, 수첨 비페닐 골격을 가지는 지환식 에폭시 수지, 수첨 비스페놀 A 골격을 가지는 지환식 에폭시 수지 등을 들 수 있다.Moreover, an epoxy resin is an organic compound which has at least 1 epoxy group. For example, bisphenol-type epoxy resins, such as a bisphenol-A epoxy resin, a bisphenol F-type epoxy resin, and a bisphenol S-type epoxy resin, the hydride of these bisphenol-type epoxy resins, and the epoxy which has a dicyclopentadiene skeleton Resin, epoxy resin with triglycidyl isocyanurate skeleton, epoxy resin with cardard skeleton, epoxy resin with polysiloxane structure, alicyclic polyfunctional epoxy resin, alicyclic epoxy resin with hydrogenated biphenyl skeleton, hydrogenated bisphenol Alicyclic epoxy resin etc. which have A frame | skeleton are mentioned.

또, 본 발명에서 이용되는 수지는 각종 커플링제여도 된다.Moreover, various coupling agents may be sufficient as resin used by this invention.

커플링제로는 공지의 것을 이용할 수 있지만, 실란계 커플링제, 티탄계 커플링제, 지르코늄계 커플링제, 알루미늄계 커플링제 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 실란계 커플링제 또는 티탄계 커플링제가 바람직하게 이용된다. 이것들은 비교적 입수가 용이하고, 무기 재료와 유기 재료의 계면에서의 접착성이 높기 때문에 복합체 조성물에 포함되는 커플링제로서 매우 적합하다.Although a well-known thing can be used as a coupling agent, A silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, an aluminum coupling agent, etc. are mentioned, Among these, a silane coupling agent or a titanium coupling agent is preferable. Is used. These are relatively easy to obtain and are highly suitable as coupling agents included in the composite composition because of their high adhesiveness at the interface between the inorganic material and the organic material.

또, 상기 커플링제 가운데 실란계 커플링제는 적어도 규소 원자를 1개 이상, 관능기로서 알콕시기를 1개 이상 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또, 그 이외의 관능기로는 에폭시기 혹은 에폭시 시클로헥실기, 아미노기, 수산기, 아크릴기, 메타크릴기, 비닐기, 페닐기, 스티릴기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 커플링제와 동등한 효과가 얻어지는 것으로부터, 알콕시기를 4개 포함하는 테트라알콕시실란도 실란 커플링제에 포함된다.Moreover, it is preferable in a said coupling agent that a silane coupling agent contains at least 1 silicon atom and at least 1 alkoxy group as a functional group. Moreover, an epoxy group or an epoxy cyclohexyl group, an amino group, a hydroxyl group, an acryl group, methacryl group, a vinyl group, a phenyl group, a styryl group, an isocyanate group etc. are mentioned as another functional group. In addition, in this invention, since the effect equivalent to a coupling agent is acquired, the tetraalkoxysilane containing four alkoxy groups is also contained in a silane coupling agent.

실란계 커플링제의 구체예로는 테트라알콕시실란 화합물, 메틸트리알콕시실란, 디메틸디알콕시실란과 같은 알킬기 함유 알콕시실란 화합물, 3-글리시독시프로필 트리알콕시실란, 3-글리시드프로필메틸 디알콕시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리알콕시실란 등의 에폭시실란 화합물, 3-아미노프로필 트리알콕시실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리알콕시실란과 같은 아미노알콕시실란 화합물, 3-아크릴옥시프로필 트리알콕시실란, 메타크릴옥시프로필 트리알콕시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸 디알콕시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리알콕시실란과 같은 (메타)아크릴알콕시실란 화합물, 비닐트리알콕시실란과 같은 비닐알콕시실란 화합물, 페닐트리알콕시실란, 디페닐디알콕시실란, 4-히드록시페닐 트리알콕시실란과 같은 페닐기 함유 트리알콕시실란 화합물, 3-이소시아네이트프로필 트리알콕시실란과 같은 스티릴기 함유 알콕시실란 화합물 등이 예시된다. 이들 중에서도, 테트라알콕시실란 화합물, 알킬기 함유 알콕시실란 화합물, 페닐기 함유 알콕시실란 화합물이 내수성을 높이는 효과가 높아 바람직하다.Specific examples of the silane coupling agent include tetraalkoxysilane compounds, methyltrialkoxysilanes, alkyl group-containing alkoxysilane compounds such as dimethyl dialkoxysilane, 3-glycidoxypropyl trialkoxysilane, and 3-glycidpropylpropyl dialkoxysilane. , Epoxysilane compounds such as 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl trialkoxysilane, aminoalkoxysilane compounds such as 3-aminopropyl trialkoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyl trialkoxysilane, 3- (Meth) acrylic alkoxysilane compounds such as acryloxypropyl trialkoxysilane, methacryloxypropyl trialkoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyl dialkoxysilane, and 3-methacryloxypropyl trialkoxysilane, and vinyl trialkoxysilane Phenyl group-containing trialkoxy such as vinylalkoxysilane compound, phenyltrialkoxysilane, diphenyldialkoxysilane, 4-hydroxyphenyl trialkoxysilane Styryl-group containing alkoxysilane compounds, such as a cysilane compound and 3-isocyanate propyl trialkoxysilane, etc. are illustrated. Among these, the tetraalkoxysilane compound, the alkyl group containing alkoxysilane compound, and the phenyl group containing alkoxysilane compound have a high effect of improving water resistance, and are preferable.

한편, 티탄계 커플링제의 구체예로는 알콕시실란 화합물과 동일한 치환기를 가지는 알콕시티탄 화합물을 들 수 있다. 예를 들면, 이소프로필 트리이소스테아로일 티타네이트, 이소프로필 트리도데실벤젠설포닐 티타네이트, 이소프로필 트리스(디옥틸파이로포스페이트) 티타네이트, 테트라이소프로필 비스(디옥틸포스파이트) 티타네이트, 테트라옥틸 비스(디트리데실포스파이트) 티타네이트, 이소프로필 트리옥타노일 티타네이트, 이소프로필 디메타크릴 이소스테아로일 티타네이트, 이소프로필 이소스테아로일 디아크릴티타네이트, 이소프로필 트리(디옥틸포스페이트) 티타네이트, 이소프로필 트리크실페닐 티타네이트, 이소프로필 트리(N-아미노에틸-아미노에틸) 티타네이트, 디쿠밀페닐옥시아세테이트 티타네이트, 디이소스테아로일 에틸렌티타네이트, 비스(디옥틸파이로포스페이트) 에틸렌티타네이트, 비스(디옥틸파이로포스페이트) 옥시아세테이트 티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸) 비스(디-트리데실) 포스파이트 티타네이트 등을 들 수 있다.In addition, the alkoxy titanium compound which has a substituent similar to an alkoxysilane compound is mentioned as a specific example of a titanium type coupling agent. For example, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris (dioctylpyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctylphosphite) titanate , Tetraoctyl bis (ditridecylphosphite) titanate, isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl dimethacryl isostearoyl titanate, isopropyl isostaroyl diacryl titanate, isopropyl tri (di Octylphosphate) titanate, isopropyl trixylphenyl titanate, isopropyl tri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, dicumylphenyloxyacetate titanate, diisostearoyl ethylene titanate, bis (dioctyl) Pyrophosphate) Ethylene Titanate, Bis (Dioctyl Pyrophosphate) Oxyacetate Titanate And tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate.

또, 커플링제 대신에 상술한 바와 같이 커플링제의 가수분해물을 이용해도 된다. 커플링제 또는 그 가수분해물의 선택은 분산매 등과의 상용성, 가수분해물의 안정성 등을 감안해 적당히 실시하면 된다. 또한, 커플링제의 가수분해물은 아세트산 수용액 등의 산성 수용액을 커플링제와 교반 혼합함으로써 용이하게 작성할 수 있다. 또, 커플링제의 가수분해물로는 가수분해성기(알콕시드기)를 가수분해한 것이 아니더라도 분자 구조가 커플링제의 가수분해물과 동일하면 어떠한 방법으로 제작된 것이어도 된다.Moreover, you may use the hydrolyzate of a coupling agent as mentioned above instead of a coupling agent. What is necessary is just to select a coupling agent or its hydrolyzate suitably in consideration of compatibility with a dispersion medium, stability of a hydrolyzate, etc. In addition, the hydrolyzate of a coupling agent can be easily created by stirring-mixing acidic aqueous solutions, such as an acetic acid aqueous solution, with a coupling agent. The hydrolyzate of the coupling agent may be produced by any method as long as the molecular structure is the same as the hydrolyzate of the coupling agent, even if the hydrolyzable group (alkoxide group) is not hydrolyzed.

또한, 상술한 수용성 수지, 열가소성 수지, 경화성 수지 및 커플링제는 각각 개별적으로 이용할 수도, 또는 2 이상을 조합해 이용할 수도 있다.In addition, the water-soluble resin, thermoplastic resin, curable resin, and coupling agent mentioned above may be used individually, or may be used in combination of 2 or more.

(금속 산화물)(Metal oxide)

본 발명에서 이용되는 금속 산화물은 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, SiO2(실리카), Al2O3(알루미나), TiO2(티타니아), ZrO2(지르코니아) 등의 단일 금속의 산화물을 비롯해 SiO2-Al2O3(무라이트 등), SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, 스피넬 등의 복합 산화물, 티타니아 내포 실리카, 지르코니아 내포 실리카 등을 들 수 있다.The metal oxide used in the present invention is not particularly limited in kind, but includes oxides of single metals such as SiO 2 (silica), Al 2 O 3 (alumina), TiO 2 (titania), ZrO 2 (zirconia), and the like. And composite oxides such as SiO 2 -Al 2 O 3 (such as mullite), SiO 2 -TiO 2 , SiO 2 -ZrO 2 , and spinel, titania-containing silica, zirconia-containing silica, and the like.

이와 같은 금속 산화물은 어떠한 형태를 이루고 있어도 되지만, 바람직하게는 입자상으로 된다. 이 경우, 금속 산화물의 입자를 1종의 산화물 미립자로 구성할 뿐만 아니라, 2종 이상의 산화물 미립자를 혼합한 혼합물로 구성해도 된다. 이와 같은 산화물 미립자는 졸겔법, 습식법, 기상법, 건식법 등의 방법에 의해 얻을 수 있다.Such a metal oxide may be formed in any form, but preferably becomes a particulate. In this case, not only the particle | grains of a metal oxide may be comprised by 1 type of oxide fine particles, but may be comprised by the mixture which mixed 2 or more types of oxide fine particles. Such oxide fine particles can be obtained by a method such as a sol-gel method, a wet method, a gas phase method, or a dry method.

상기 금속 산화물 중에서도 특히 SiO2, Al2O3 혹은 이들의 복합 산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 이것들은 비교적 저렴할 뿐만 아니라, 복합체의 기계적 강도, 내열성, 내마모성의 향상을 도모할 수 있다.Among the metal oxides, especially SiO 2, Al 2 O 3, or it is preferred to use a composite oxide thereof. These are relatively inexpensive and can improve the mechanical strength, heat resistance and wear resistance of the composite.

특히, 복합체의 내마모성을 향상시키기 위해서는 금속 산화물로서 Al2O3의 미립자를 이용하는 것이 바람직하다. 이 미립자는 가장 저렴하며, 또한 산 및 알칼리에 의한 부식에 강하기 때문에 복합체의 화학적 안정성을 높일 수 있다.In particular, in order to improve the wear resistance of the composite, it is preferable to use fine particles of Al 2 O 3 as the metal oxide. These microparticles are the least expensive, and they are also resistant to corrosion by acids and alkalis, thereby enhancing the chemical stability of the composite.

또한, 복합체가 전자 부품 등의 용도에 제공되는 경우에는 금속 산화물로서 SiO2의 미립자(실리카 미립자)를 이용하는 것이 바람직하다. 이 미립자는 저유전율이기 때문에 복합체의 유전율을 저하시켜 전자 부품에서의 전송 지연 등을 억제할 수 있다.Further, when the composite is provided in the applications such as electronic components, it is preferable to use the fine particles (silica fine particles) of SiO 2 as the metal oxide. Since the fine particles have a low dielectric constant, the dielectric constant of the composite can be lowered to suppress transmission delay in electronic components and the like.

실리카 미립자로는 건조한 분말상의 실리카 미립자, 용매에 분산된 콜로이달 실리카(실리카졸)를 들 수 있다. 분산성의 점에서 물 또는 유기용매, 혹은 이들 혼합 용매에 분산된 콜로이달 실리카(실리카졸)를 이용하는 것이 바람직하다. 용매로는 예를 들면, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 부틸 알코올, n-프로필 알코올 등의 알코올류, 케톤류, 에스테르류, 글리콜 에테르류를 들 수 있지만, 섬유상 필러의 분산의 용이함으로부터 적당한 용매를 선택할 수 있다.Examples of the silica fine particles include dry powdery silica fine particles and colloidal silica (silica sol) dispersed in a solvent. From the point of dispersibility, it is preferable to use colloidal silica (silica sol) dispersed in water or an organic solvent or these mixed solvents. Examples of the solvent include alcohols such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and n-propyl alcohol, ketones, esters, and glycol ethers, but are suitable for ease of dispersion of the fibrous filler. The solvent can be selected.

이와 같은 금속 산화물의 평균 입경은 1~1000㎚가 바람직하고, 투명성과 작업성의 밸런스의 점에서 보다 바람직하게는 1~50㎚, 더욱 바람직하게는 5~50㎚, 가장 바람직하게는 5~40㎚가 된다. 또한, 상기 하한값 미만에서는 제작된 복합체 조성물의 점도가 극단적으로 증대할 우려가 있다. 한편, 상기 상한값을 넘으면 복합체의 투명성이 현저하게 악화될 우려가 있으므로 바람직하지 않다.As for the average particle diameter of such a metal oxide, 1-1000 nm is preferable, More preferably, it is 1-50 nm, More preferably, it is 5-50 nm, Most preferably 5-40 nm from the point of balance of transparency and workability. Becomes Moreover, if it is less than the said lower limit, there exists a possibility that the viscosity of the produced composite composition may increase extremely. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the transparency of the composite may be significantly deteriorated, which is not preferable.

또, 금속 산화물로서 실리카 미립자를 이용하는 경우, 파장 400~500㎚의 광선 투과율을 저하시키지 않기 위해 1차 입경이 200㎚ 이상인 실리카 미립자의 비율을 5% 이하로 억제한 실리카 미립자를 이용하는 것이 바람직하고, 그 비율을 0%로 하는 것이 보다 바람직하다. 실리카 미립자의 충전량을 올리기 위해서 평균 입경이 상이한 실리카 미립자를 혼합해 이용해도 된다. 또, 실리카 미립자로서 일본 특개 평7-48117호 공보에 나타내는 바와 같은 다공질 실리카졸이나, 알루미늄, 마그네슘, 아연 등과 규소의 복합 금속 산화물을 이용해도 된다.Moreover, when using a silica fine particle as a metal oxide, in order not to reduce the light transmittance of wavelength 400-500 nm, it is preferable to use the silica fine particle which suppressed the ratio of the silica fine particle whose primary particle diameter is 200 nm or more to 5% or less, It is more preferable to make the ratio 0%. In order to raise the filling amount of a silica particle, you may mix and use the silica particle from which an average particle diameter differs. As the silica fine particles, a porous silica sol as shown in JP-A-7-48117 or a composite metal oxide of aluminum, magnesium, zinc, or silicon may be used.

(박편상 무기 재료)(Inorganic Materials for Flakes)

본 발명에서 이용되는 박편상 무기 재료로는 예를 들면, 천연물 또는 합성물로 이루어진 점토 광물을 들 수 있다. 구체적으로는 운모, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 철 몬모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트, 논트로나이트, 마가디아이트, 일러라이트, 카네마이트, 층상 티탄산, 스멕타이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다.Examples of the flaky inorganic material used in the present invention include clay minerals composed of natural or synthetic materials. Specifically, it is selected from the group consisting of mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, Weidelite, saponite, hectorite, stevensite, nontronite, margadiite, illite, carnemite, layered titanic acid, smectite, and the like. At least 1 type is mentioned.

박편상 무기 재료는 형상이 비늘 조각상인 것으로서 대표적으로는 입자 1개의 두께가 약 1~10㎚, 어스펙트비가 바람직하게는 20~수천, 보다 바람직하게는 20~수백인 비늘 조각상의 입자가 된다. 이와 같은 비늘 조각상의 점토 입자가 복합체 중에 어떠한 층에도 겹침으로써, 가스가 통과하는 경로가 길어져 결과적으로 복합체의 가스 배리어성이 향상된다.The flaky inorganic material is in the form of scales, and typically, the thickness of one particle is about 1 to 10 nm and the aspect ratio is preferably 20 to several thousand, more preferably 20 to several hundreds of scales. By stacking such scale-shaped clay particles in any layer in the composite, the path through which gas passes is long, and consequently, the gas barrier property of the composite is improved.

또, 복합체 조성물 중의 박편상 무기 재료의 층간에는 필요에 따라 소수성을 가지는 양이온 물질을 포함하도록 해도 된다. 일반적으로 점토 광물은 층간에 친수성의 교환성 양이온을 포함하고 있다. 본 발명에서는 점토 광물인 박편상 무기 재료의 층간에 존재하는 친수성의 교환성 양이온을 소수성의 양이온으로 물질 교환해 유기화시킬 수 있다. 소수성의 양이온 물질로는 예를 들면, 디메틸디스테아릴 암모늄염, 트리메틸스테아릴 암모늄염 등의 제4급 암모늄염이나, 벤질기나 폴리옥시에틸렌기를 가지는 암모늄염을 이용하거나 포스포늄염이나 피리디늄염이나 이미다졸륨염을 사용해 점토의 이온 교환성을 이용하여 유기화할 수도 있다.Moreover, you may make it contain the cationic substance which has hydrophobicity between layers of the flaky inorganic material in a composite composition as needed. Clay minerals generally contain hydrophilic exchange cations between layers. In the present invention, the hydrophilic exchange cation present between the layers of the flaky inorganic material, which is a clay mineral, can be organically exchanged with a hydrophobic cation. As the hydrophobic cationic material, for example, a quaternary ammonium salt such as dimethyl distearyl ammonium salt or trimethyl stearyl ammonium salt, or an ammonium salt having a benzyl group or a polyoxyethylene group is used, or a phosphonium salt, a pyridinium salt or an imidazolium salt It can also be organicized using the ion exchangeability of clay.

또한, 본 발명의 복합체 조성물은 전술한 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 가운데 어느 하나를 포함하고 있어도 되고, 2 이상을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 본 발명의 복합체 조성물은 섬유상 필러와 수지와 금속 산화물과 박편상 무기 재료를 포함하는 것이어도 된다.In addition, the composite composition of this invention may contain either of the above-mentioned resin, a metal oxide, and flaky inorganic material, and may contain 2 or more. For example, the composite composition of this invention may contain a fibrous filler, resin, a metal oxide, and a flaky inorganic material.

본 발명의 복합체 조성물에서는 섬유상 필러의 함유율이 0.1~99.9중량%인 것이 바람직하고, 0.1~75중량%인 것이 보다 바람직하다. 또한, 섬유상 필러의 함유율은 특별히 한정되는 것은 아니고, 복합체 조성물을 성형했을 때에 필요해지는 특성에 따라 적절히 조정된다. 복합체 조성물에서 섬유상 필러의 특성을 보다 반영시키고 싶은 경우에는 섬유상 필러의 함유율을 증가시키고, 수지의 특성을 보다 반영시키고 싶은 경우에는 수지의 함유율을 증가시키면 된다.In the composite composition of the present invention, the content of the fibrous filler is preferably 0.1 to 99.9 wt%, more preferably 0.1 to 75 wt%. In addition, the content rate of a fibrous filler is not specifically limited, It adjusts suitably according to the characteristic required at the time of shape | molding a composite composition. In the composite composition, the content of the fibrous filler may be increased in order to more reflect the properties of the fibrous filler, and the content of the resin may be increased in order to more reflect the properties of the resin.

또, 본 발명의 복합체 조성물을 이용하여 광학 용도에 이용되는 복합체를 제조하는 경우에는 복합체 조성물의 30~180℃의 평균 열팽창 계수(평균 선팽창 계수)가 50ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30ppm/℃ 이하, 더욱 바람직하게는 20ppm/℃ 이하가 된다.Moreover, when manufacturing the composite used for optical use using the composite composition of this invention, it is preferable that the average thermal expansion coefficient (average linear expansion coefficient) of 30-180 degreeC of a composite composition is 50 ppm / degrees C or less, More preferably, It is 30 ppm / degrees C or less, More preferably, it is 20 ppm / degrees C or less.

또, 본 발명의 복합체 조성물은 두께 30㎛에서의 전광선 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 최종적으로 투명성이 높고, 광학 용도에 적절한 복합체가 얻어진다.Moreover, it is preferable that the total light transmittance in 30 micrometers of thickness is 80% or more, and, as for the composite composition of this invention, it is more preferable that it is 90% or more. This finally obtains a composite having high transparency and suitable for optical applications.

<복합체><Complex>

본 발명의 복합체 조성물을 소정의 형상으로 성형함으로써, 본 발명의 복합체가 얻어진다.The composite of the present invention is obtained by molding the composite composition of the present invention into a predetermined shape.

본 발명의 복합체는 예를 들면, 태양 전지용 기판, 유기 EL용 기판, 전자 페이퍼용 기판, 액정 표시 소자용 플라스틱 기판으로서 이용되지만, 이 경우 등에 있어서는 전광선 투과율이 70% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80% 이상이며, 더욱 바람직하게는 88% 이상이다.The composite of the present invention is used, for example, as a substrate for solar cells, a substrate for organic EL, a substrate for electronic paper, or a plastic substrate for liquid crystal display elements, but in this case, the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably. Is 80% or more, more preferably 88% or more.

또, 본 발명의 복합체를, 예를 들면 광학 용도, 즉 투명판, 광학 렌즈, 액정 표시 소자용 플라스틱 기판, 컬러 필터용 기판, 유기 EL 표시 소자용 플라스틱 기판, 태양 전지 기판, 터치 패널, 광학 소자, 광도파로, LED 봉지재 등으로서 이용하는 경우 등에 있어서는 30~150℃의 평균 열팽창 계수(평균 선팽창 계수)가 50ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30ppm/℃ 이하이다. 특히 시트상 액티브 매트릭스 표시 소자 기판에 이용하는 경우에는 상기 평균 열팽창 계수가 30ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20ppm/℃ 이하가 된다. 상기 상한값을 넘으면, 제조 공정에서 휨이나 배선의 단선 등의 문제가 생길 우려가 있기 때문이다. 또한, 하한값은 특별히 설정되지는 않지만, 일례로서 0.4ppm/℃가 된다.In addition, the composite of the present invention may be, for example, used in optical applications, that is, a transparent substrate, an optical lens, a plastic substrate for a liquid crystal display element, a substrate for a color filter, a plastic substrate for an organic EL display element, a solar cell substrate, a touch panel, and an optical element. When using as an optical waveguide, an LED sealing material, etc., it is preferable that the average thermal expansion coefficient (average linear expansion coefficient) of 30-150 degreeC is 50 ppm / degrees C or less, More preferably, it is 30 ppm / degrees C or less. In particular, when used for a sheet-like active matrix display element substrate, it is preferable that the said average thermal expansion coefficient is 30 ppm / degrees C or less, More preferably, it is 20 ppm / degrees C or less. It is because there exists a possibility that problems, such as a curvature and a disconnection of wiring, may arise in a manufacturing process when it exceeds the said upper limit. In addition, although a lower limit is not specifically set, it is 0.4 ppm / degreeC as an example.

또, 본 발명의 복합체를, 예를 들면 액정 표시 소자용 플라스틱 기판, 컬러 필터용 기판, 유기 EL 표시 소자용 플라스틱 기판, 태양 전지 기판, 터치 패널 등으로서 이용하는 경우 등에 있어서는 습도 팽창 계수는 바람직하게는 100ppm/습도% 이하이고, 보다 바람직하게는 50ppm/습도% 이하이며, 더욱 바람직하게는 30ppm/습도% 이하이다. 나아가서는, 본 발명 복합체의 흡수시에서의 팽윤율(팽윤 배율)은 바람직하게는 50배 이하, 보다 바람직하게는 30배 이하, 더욱 바람직하게는 10배 이하가 된다.Moreover, when using the composite of this invention as a plastic substrate for liquid crystal display elements, a substrate for color filters, a plastic substrate for organic electroluminescent display elements, a solar cell board | substrate, a touch panel, etc., a humidity expansion coefficient becomes like this. It is 100 ppm / humidity% or less, More preferably, it is 50 ppm / humidity% or less, More preferably, it is 30 ppm / humidity% or less. Further, the swelling ratio (swelling magnification) at the time of absorption of the composite of the present invention is preferably 50 times or less, more preferably 30 times or less, still more preferably 10 times or less.

또, 본 발명의 복합체를 판상으로 성형했을 경우, 그 두께는 10~2000㎛인 것이 바람직하고, 10~500㎛인 것이 보다 바람직하며, 20~200㎛인 것이 더욱 바람직하다. 기판의 두께가 이 범위 내에 있으면, 본 발명의 복합체는 투명 기판으로서 필요하고 또한 충분한 기계적 강도와 광투과성을 겸비한 것이 된다. 또, 기판의 두께를 상기 범위 내로 함으로써, 평탄성이 뛰어나고, 유리 기판과 비교하여 기판의 경량화를 도모할 수 있다.Moreover, when shape | molding the composite of this invention in plate shape, it is preferable that the thickness is 10-2000 micrometers, It is more preferable that it is 10-500 micrometers, It is more preferable that it is 20-200 micrometers. When the thickness of the substrate is within this range, the composite of the present invention is required as a transparent substrate and combines sufficient mechanical strength and light transmittance. Moreover, by carrying out thickness of a board | substrate in the said range, it is excellent in flatness and can reduce weight of a board | substrate compared with a glass substrate.

본 발명의 복합체 조성물을 광학 시트로서 이용하는 경우, 평활성 향상을 위해서 양면에 수지의 코트층을 마련해도 된다. 코트하는 수지로는 뛰어난 투명성, 내열성, 내약품성을 가지고 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는 다관능 아크릴레이트나 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 코트층의 평균 두께는 0.1~50㎛인 것이 바람직하고, 0.5~30㎛인 것이 보다 바람직하다.When using the composite composition of this invention as an optical sheet, you may provide the coating layer of resin on both surfaces for smoothness improvement. As resin to coat, what has the outstanding transparency, heat resistance, and chemical resistance is preferable, Specifically, polyfunctional acrylate, an epoxy resin, etc. are mentioned. It is preferable that it is 0.1-50 micrometers, and, as for the average thickness of a coating layer, it is more preferable that it is 0.5-30 micrometers.

또, 본 발명의 복합체 조성물로부터 얻은 광학 시트를 특히 표시 소자용 플라스틱 기판으로서 이용하는 경우에는 필요에 따라 수증기나 산소에 대한 가스 배리어층이나 투명 전극층을 마련해도 된다.Moreover, when using the optical sheet obtained from the composite composition of this invention especially as a plastic substrate for display elements, you may provide the gas barrier layer and transparent electrode layer with respect to water vapor and oxygen as needed.

본 발명의 복합체 조성물이 경화성 수지를 포함하는 경우, 경화성 수지의 경화 방법은 특별히 한정되지 않지만, 산 무수물이나 지방족 아민 등의 가교제, 또는 양이온계 경화 촉매, 혹은 음이온계 경화 촉매 등의 경화 촉진제를 이용할 수 있다.When the composite composition of the present invention contains a curable resin, the curing method of the curable resin is not particularly limited, but a curing accelerator such as a crosslinking agent such as an acid anhydride or an aliphatic amine or a cationic curing catalyst or an anionic curing catalyst may be used. Can be.

이중, 양이온계 경화 촉매로는 예를 들면 가열에 의해 양이온 중합을 개시시키는 물질을 방출하는 것(예를 들면 오늄염계 양이온 경화 촉매 또는 알루미늄 킬레이트계 양이온 경화 촉매)나, 활성 에너지선에 의해 양이온 중합을 개시시키는 물질을 방출시키는 것(예를 들면 오늄염계 양이온계 경화 촉매 등)을 들 수 있다. 구체적으로는 방향족 설포늄염으로는 삼신화학공업제의 SI-60L, SI-80L, SI-100L, 아사히전화공업제의 SP-66이나 SP-77 등의 헥사플루오로안티모네이트염 등을 들 수 있고, 알루미늄 킬레이트로는 에틸아세트아세테이트 알루미늄디이소프로필레이트, 알루미늄 트리스(에틸아세트아세테이트) 등을 들 수 있고, 3불화붕소아민 착체로는 3불화붕소 모노에틸아민 착체, 3불화붕소 이미다졸 착체, 3불화붕소피페리딘 착체 등을 들 수 있다.Among them, as a cationic curing catalyst, for example, releasing a substance which initiates a cationic polymerization by heating (for example, an onium salt-based cation curing catalyst or an aluminum chelate-based cation curing catalyst) or cationic polymerization by an active energy ray Releasing a substance which initiates the reaction (for example, an onium salt-based cationic curing catalyst). Specifically, examples of the aromatic sulfonium salts include hexafluoroantimonate salts such as SI-60L, SI-80L, SI-100L, and Asahi Kogyo Co., Ltd. SP-66 and SP-77. Examples of the aluminum chelate include ethyl acetate acetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethylacetate acetate), and the like, as the boron trifluoride complex, a boron trifluoride monoethylamine complex, a boron trifluoride imidazole complex, And boron trifluoride piperidine complex.

한편, 음이온계 경화 촉진제로는 예를 들면 1,8-디아자-비시클로(5,4,0)운데센-7, 트리에틸렌디아민 등의 3급 아민류, 2-에틸-4-메틸이미다졸이나 1-벤질-2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트 등의 인 화합물, 4급 암모늄염, 유기 금속염류 및 이들 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 투명성이 뛰어난 것으로부터 인 화합물이나 1-벤질-2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류가 바람직하다. 이들 경화 촉진제는 단독으로 이용해도 2종 이상을 병용해도 된다.On the other hand, examples of the anionic curing accelerator include tertiary amines such as 1,8-diaza-bicyclo (5,4,0) undecene-7 and triethylenediamine, and 2-ethyl-4-methylimide. Imidazoles such as sol and 1-benzyl-2-phenylimidazole, phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, quaternary ammonium salts, organometallic salts and derivatives thereof; Among these, imidazoles, such as a phosphorus compound and 1-benzyl-2- phenylimidazole, are preferable because it is excellent in transparency. These hardening accelerators may be used independently or may use 2 or more types together.

본 발명의 복합체 조성물에서는 필요에 따라 열가소성 또는 열경화성 올리고머나 폴리머를 병용할 수 있다. 또, 본 발명의 복합체 조성물 중에는 필요에 따라 특성을 해치지 않는 범위에서 소량의 산화 방지제, 자외선 흡수제, 염안료, 다른 무기 필러 등의 충전제 등을 포함하고 있어도 된다.In the composite composition of this invention, a thermoplastic or thermosetting oligomer or a polymer can be used together as needed. Moreover, the composite composition of this invention may contain a small amount of fillers, such as antioxidant, a ultraviolet absorber, a dye pigment, another inorganic filler, etc. in the range which does not impair a characteristic as needed.

본 발명의 복합체 조성물은 임의의 방법에 의해 각 성분을 혼합함으로써 제조된다. 예를 들면, 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 그대로 혼합하는 방법을 들 수 있다. 또, 필요에 따라서 가열하면서 혼합하도록 해도 된다.The composite composition of the present invention is prepared by mixing the respective components by any method. For example, the method of mixing a fibrous filler and resin, a metal oxide, and at least 1 of flaky inorganic material as it is is mentioned. Moreover, you may make it mix, heating as needed.

또, 용매(분산매)를 이용해 섬유상 필러의 균일 분산액을 조제하고, 후에 탈용매를 실시하는 방법을 이용하면, 섬유상 필러의 분산성 및 금속 산화물이나 박편상 무기 재료의 분산성이 뛰어난 균일한 복합체 조성물을 얻을 수 있다.In addition, if a uniform dispersion of the fibrous filler is prepared using a solvent (dispersion medium) and then desolvented, a uniform composite composition having excellent dispersibility of the fibrous filler and dispersibility of the metal oxide or flaky inorganic material can be obtained. Can be obtained.

이용하는 용매로는, 예를 들면 섬유상 필러의 분산성을 유지할 수 있고, 또한 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료를 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매가 바람직하다. 이와 같은 용매로는 예를 들면, 물, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디옥산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸셀로솔브, 테트라히드로푸란, 펜타에리트리톨, 디메틸설폭시드, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등을 들 수 있고, 이것들을 단독 혹은 2종류 이상 혼합해 이용할 수도 있다. 또, 원래 분산매의 분극률을 목적하는 분산매의 극성으로 서서히 변화시켜 섬유상 필러를 상이한 극성의 분산매에 분산시키는 것도 가능하다.As a solvent to be used, the solvent which can maintain the dispersibility of a fibrous filler, for example, and can melt | dissolve or disperse resin, a metal oxide, and flaky inorganic material is preferable. As such a solvent, for example, water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl cellosolve, tetrahydrofuran, penta Erythritol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, N-methyl- 2-pyrrolidone, etc. are mentioned, These can also be used individually or in mixture of 2 or more types. In addition, it is also possible to gradually change the polarization ratio of the original dispersion medium to the polarity of the desired dispersion medium to disperse the fibrous filler in the dispersion medium having different polarities.

나아가 본 발명의 복합체 조성물을 이용하여 태양 전지용 기판, 유기 EL용 기판, 전자 페이퍼용 기판, 액정 표시 소자용 플라스틱 기판 등의 소정의 두께를 가지는 시트를 얻는 방법은 일반적인 시트 형성 방법이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료를 포함하는 복합체 조성물을 그대로 시트화하는 방법이나, 섬유상 필러의 분산매를 유연(流延)하고 용매를 제거하여 섬유상 필러의 시트를 얻고, 후에 수지를 함침시키는 방법, 또는 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료와 용매를 포함하는 용액을 유연한 후, 용매를 제거하여 시트를 얻는 방법 등을 들 수 있다.Furthermore, the method of obtaining the sheet which has predetermined thickness, such as a solar cell board | substrate, an organic EL board | substrate, an electronic paper board | substrate, and a plastic substrate for liquid crystal display elements using the composite composition of this invention, should just be a general sheet formation method, and it limits especially It doesn't work. For example, a method of sheet-forming a composite composition comprising a fibrous filler and a resin, a metal oxide and a flaky inorganic material, or casting a dispersion medium of the fibrous filler and removing the solvent to obtain a sheet of the fibrous filler, Later, a method of impregnating the resin or a solution containing a fibrous filler, a resin, a metal oxide, a flaky inorganic material, and a solvent, followed by removal of the solvent, to obtain a sheet, and the like.

그와 같은 프로세스에 있어서 바람직한 태양의 하나로는 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 미리 용매 중에 분산시켜 분산액을 조제한 후, 얻어진 분산액을 여과지, 멤브레인 필터 또는 초망 등에 유연하고, 용매 등의 그 외 성분을 여별 및/또는 건조시켜 복합체 조성물로 이루어진 시트를 얻는 방법이다. 또한, 상기 여별 건조 공정에서는 작업 효율을 높이기 위해 감압 하, 가압 하에서 실시해도 상관없다. 또, 연속적으로 형성하는 경우에는 제지 업계에서 사용되는 초지기를 이용해 박층 시트를 연속적으로 형성하는 방법도 포함된다.One of the preferred embodiments in such a process is to disperse at least one of a fibrous filler and a resin, a metal oxide and a flaky inorganic material in advance in a solvent to prepare a dispersion, and then the resulting dispersion is flexible to a filter paper, a membrane filter or a supernet. And other components such as solvent and the like are filtered and / or dried to obtain a sheet made of the composite composition. In addition, in the said filtration drying process, you may carry out under reduced pressure and pressurization, in order to improve work efficiency. Moreover, when forming continuously, the method of forming a thin layer sheet continuously using the paper machine used in the paper industry is also included.

유연하여 시트를 제작하는 경우, 여별 및/또는 건조 후에 형성된 시트가 용이하게 박리될 수 있는 기재 상에 제작되는 것이 바람직하다. 이와 같은 기재로는 금속제 또는 수지제인 것을 들 수 있다. 금속제 기재로는 스테인레스제 기재, 황동제 기재, 아연제 기재, 구리제 기재, 철제 기재 등을 들 수 있고, 수지제 기재로는 아크릴성 기재, 불소계 기재, 폴리에틸렌테레프탈레이트제 기재, 염화비닐제 기재, 폴리스티렌성 기재, 폴리염화비닐리덴제 기재 등을 들 수 있다.
In the case of being flexible and producing a sheet, it is preferable that the sheet formed after filtration and / or drying is produced on a substrate which can be easily peeled off. As such a base material, what is made of metal or resin is mentioned. Examples of the metal substrate include stainless steel substrates, brass substrates, zinc substrates, copper substrates, iron substrates, and the like. The resin substrates are acrylic substrates, fluorine substrates, polyethylene terephthalate substrates, and vinyl chloride substrates. , A polystyrene base material, a base made of polyvinylidene chloride, and the like.

실시예Example

다음에, 본 발명의 구체적 실시예에 대해서 설명한다.Next, a specific embodiment of the present invention will be described.

[미세 셀룰로오스 섬유의 제작 A][Production A of Fine Cellulose Fibers]

(( 제작예Production Example A) A)

우선, 주로 1000㎚를 넘는 섬유 지름의 셀룰로오스 섬유로 이루어지고, 건조 중량으로 2g 상당분의 미건조 펄프와 0.025g의 TEMPO(2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-N-옥실)과 0.25g의 브롬화나트륨을 물 150㎖에 분산시켜 분산액을 조제했다.Firstly, it consists mainly of cellulose fibers of fiber diameters of more than 1000 nm, with a dry weight of 2 g of undried pulp and 0.025 g of TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N -Oxyl) and 0.25 g of sodium bromide were dispersed in 150 ml of water to prepare a dispersion.

다음에, 이 분산액에 대해서 13중량% 차아염소산 나트륨 수용액을 1g의 펄프에 대해서 차아염소산 나트륨의 양이 2.5mmol가 되도록 가해 반응을 개시했다. 반응중에는 분산액 중에 0.5M의 수산화나트륨 수용액을 적하하여 pH를 10.5로 유지하도록 했다. 그 후, pH에 변화가 보여지지 않게 된 시점에서 반응 종료라고 보고 반응물을 유리 필터로 여과하고, 여과물을 충분한 양의 물로 세정하는 동시에 여과를 5회 반복했다. 이에 의해, 고형분 농도 25중량%의 물을 포함하는 반응물 섬유를 얻었다.Next, an aqueous 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution was added to this dispersion so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol relative to 1 g of pulp to initiate the reaction. During the reaction, 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise into the dispersion to maintain the pH at 10.5. Thereafter, at the time when no change was observed in pH, the reaction was regarded as being finished, and the reaction product was filtered through a glass filter, and the filtrate was washed with a sufficient amount of water, and filtration was repeated five times. This obtained the reactant fiber containing water of 25 weight% of solid content concentration.

다음에, 얻어진 반응물 섬유에 물을 가해 2중량% 슬러리를 조제했다. 그리고 이 슬러리에 대해서 회전 칼날식 믹서로 약 5분간 처리를 실시했다. 처리에 수반해 현저하게 슬러리의 점도가 상승했기 때문에 조금씩 물을 가해서 가 고형분 농도가 0.2중량%가 될 때까지 믹서에 의한 분산 처리를 계속했다. 이에 의해 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 얻었다.Next, water was added to the obtained reactant fibers to prepare a 2% by weight slurry. The slurry was then treated with a rotary blade mixer for about 5 minutes. Since the viscosity of the slurry increased remarkably with the treatment, water was added little by little, and dispersion processing by the mixer was continued until the solid content concentration became 0.2% by weight. This obtained the cellulose nanofiber dispersion liquid.

이 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 친수 처리를 완료한 카본막 피복 그리드 상에 캐스트한 후, 2% 우라닐아세테이트로 네가티브 염색했다. 그리고, 캐스트한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 TEM으로 관찰했는데 최대 섬유 지름이 10㎚, 수 평균 섬유 지름이 6㎚였다.This cellulose nanofiber dispersion liquid was cast on the carbon film coating grid which completed the hydrophilic treatment, and then negatively dyed with 2% uranyl acetate. And the cast cellulose nanofiber dispersion liquid was observed by TEM, but the maximum fiber diameter was 10 nm, and the number average fiber diameter was 6 nm.

또, 캐스트한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 건조시켰는데, 투명한 막상 셀룰로오스가 얻어졌다. 이 막상 셀룰로오스에 대해서 광각 X선 회절상을 얻었는데, 막상 셀룰로오스가 셀룰로오스 I형 결정 구조를 가지는 셀룰로오스 나노 섬유로 이루어진 점이 분명해졌다.Moreover, although the cast cellulose nanofiber dispersion liquid was dried, the transparent membrane cellulose was obtained. A wide-angle X-ray diffraction image was obtained for this film cellulose, and it became clear that the film cellulose consisted of cellulose nanofibers having a cellulose I-type crystal structure.

또, 동일한 막상 셀룰로오스에 대해서 전반사식 적외 분광 분석을 실시해 ATR 스펙트럼을 얻었다. ATR 스펙트럼의 패턴에서는 카르보닐기의 존재가 확인되어 상술한 방법에 의해 평가한 셀룰로오스 중의 알데히드기의 양 및 카르복실기의 양은 각각 0.31mmol/g 및 0.97mmol/g였다.
Moreover, the total reflection type infrared spectroscopy was performed about the same membrane cellulose and the ATR spectrum was obtained. In the pattern of the ATR spectrum, the presence of the carbonyl group was confirmed, and the amount of the aldehyde group and the amount of the carboxyl group in the cellulose evaluated by the method described above were 0.31 mmol / g and 0.97 mmol / g, respectively.

[복합체의 제작 A][Production A of Composite]

(( 실시예Example 1A) 1A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 10중량부)을 감압 여과해 물을 제거하고 메탄올로 5회 치환했다. 다음에, 셀룰로오스 나노 섬유 메탄올 분산액을 감압 여과해 메탄올을 제거하고, 추가로 열 양이온 촉매(SI-100L)를 1중량부 함유하는 지환식 에폭시 모노머 90중량부로 치환하는 작업을 5회 반복했다. 그리고, 얻어진 셀룰로오스 나노 섬유 분산 에폭시 수지(셀룰로오스 고형분량 10중량%)를 주형하고 100℃에서 2시간 가열한 후, 추가로 150℃에서 2시간 가열해 경화시켰다. 이에 의해, 두께 1㎜의 복합체를 얻었다. 얻어진 복합체를 폭 10㎜로 절단하고, 휨 강도 측정용 테스트 피스를 제작했다. 이 테스트 피스에 대해서 휨 강도를 측정하면 48N였다.The cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 10 weight part) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A was filtered under reduced pressure, water was removed, and it substituted 5 times with methanol. Next, the cellulose nanofiber methanol dispersion liquid was filtered under reduced pressure, methanol was removed, and the operation of substituting 90 weight part of alicyclic epoxy monomers containing 1 weight part of thermal cationic catalysts (SI-100L) was repeated 5 times. And the obtained cellulose nano fiber dispersion | distribution epoxy resin (10 weight% of cellulose solids) was cast, it heated at 100 degreeC for 2 hours, and then it heated at 150 degreeC for 2 hours and hardened | cured. This obtained the composite of thickness 1mm. The obtained composite was cut | disconnected to width 10mm, and the test piece for bending strength measurement was produced. It was 48 N when the bending strength was measured about this test piece.

(( 실시예Example 2A) 2A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 15중량부)을 감압 여과해 물을 제거하고 추가로 동결 건조함으로써 셀룰로오스 나노 섬유를 얻었다. 다음에, 페놀 노볼락 수지 85중량부, 헥사메틸렌테트라민 15중량부에 셀룰로오스 나노 섬유를 15중량부 첨가해 얻어진 혼합물을 믹서로 3분간 혼합했다. 또한 혼합물을 100℃의 2개의 가열 롤에 의해 혼련하여 열경화성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 성형 재료를 압축 성형에 의해 125℃에서 2시간 가열한 후, 추가로 150℃에서 2시간 가열해 경화시켰다. 이에 의해, 두께 1㎜의 복합체를 얻었다. 얻어진 복합체를 폭 10㎜로 절단해 휨 강도 측정용 테스트 피스를 제작했다. 이 테스트 피스에 대해서 휨 강도를 측정하면 60N였다.The cellulose nanofibers were obtained by filtering under reduced pressure the cellulose nanofiber dispersion liquid (15 weight part of solid content) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A, and removing water, and further freeze-drying. Next, the mixture obtained by adding 15 weight part of cellulose nanofibers to 85 weight part of phenol novolak resins, and 15 weight part of hexamethylenetetramine was mixed for 3 minutes with the mixer. In addition, the mixture was kneaded with two heating rolls at 100 ° C to obtain a thermosetting resin molding material. The obtained molding material was heated at 125 ° C. for 2 hours by compression molding, and then further heated at 150 ° C. for 2 hours to cure. This obtained the composite of thickness 1mm. The obtained composite was cut | disconnected to width 10mm, and the test piece for bending strength measurement was produced. It was 60 N when the bending strength was measured about this test piece.

(( 실시예Example 3A) 3A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)에 테트라에톡시실란을 셀룰로오스 나노 섬유 고형분 중량과 동일한 중량 첨가하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수를 측정했는데, 전광선 투과율은 90%, 열팽창 계수는 11ppm/℃, 습도 팽창 계수는 26ppm/습도%였다.Tetraethoxysilane was added to the cellulose nanofiber dispersion liquid (100 weight part of solid content) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A, and the weight same as the weight of cellulose nanofiber solid content was stirred for 30 minutes at room temperature. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a mold release treatment, and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, and humidity expansion coefficient of the film were measured. The total light transmittance was 90%, the thermal expansion coefficient was 11 ppm / 占 폚, and the humidity expansion coefficient was 26 ppm / humidity%.

(( 실시예Example 4A) 4A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)에 페닐트리에톡시실란을 셀룰로오스 나노 섬유 고형분 중량과 동일한 중량 첨가하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수를 측정했는데, 전광선 투과율은 89%, 열선팽창 계수는 10ppm/℃, 습도 팽창 계수는 23ppm/습도%였다.Phenyltriethoxysilane was added to the cellulose nanofiber dispersion liquid (100 weight part of solid content) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A, and the weight of cellulose nano fiber solid content was added, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a mold release treatment, and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. About this film, the total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the coefficient of humidity were measured. The total ray transmittance was 89%, the coefficient of thermal expansion was 10 ppm / 占 폚, and the humidity expansion coefficient was 23 ppm / humidity%.

(( 실시예Example 5A) 5A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)에 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란을 셀룰로오스 나노 섬유 고형분 중량과 동일한 중량 첨가하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수를 측정했는데, 전광선 투과율은 88%, 열선팽창 계수는 11ppm/℃, 습도 팽창 계수는 25ppm/습도%였다.3-glycidoxypropyl triethoxysilane was added to the cellulose nanofiber dispersion liquid (100 weight part of solid content) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by the production example A, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a mold release treatment, and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. About this film, the total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the coefficient of humidity were measured. The total ray transmittance was 88%, the coefficient of thermal expansion was 11 ppm / 占 폚, and the humidity expansion coefficient was 25 ppm / humidity%.

(( 실시예Example 6A) 6A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)에 티탄알콕사이드를 셀룰로오스 나노 섬유 고형분 중량과 동일한 중량 첨가하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수를 측정했는데, 전광선 투과율은 88%, 열선팽창 계수는 12ppm/℃, 습도 팽창 계수는 27ppm/습도%였다.Titanium alkoxide was added to the cellulose nanofiber dispersion liquid (100 weight part of solid content) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A, and the weight same as the weight of cellulose nanofiber solid content was stirred for 30 minutes at room temperature. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a mold release treatment, and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. About this film, the total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the coefficient of humidity expansion were measured. The total ray transmittance was 88%, the coefficient of thermal expansion was 12 ppm / 占 폚, and the humidity expansion coefficient was 27 ppm / humidity%.

(( 실시예Example 7A) 7A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 에폭시 수지(데나콜 EX-214L, 나가세켐텍스사제) 80중량부와 테트라메틸에틸렌디아민 5중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 50㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 80%, 열선팽창 계수는 15ppm/℃, 습도 팽창 계수는 110ppm/습도%, 팽윤율은 16배였다.The cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) of the solid content concentration 0.2 weight% obtained by the preparation example A, 80 weight part of epoxy resins (Denacol EX-214L, Nagase ChemteX Corp.), and 5 weight part of tetramethylethylenediamine were mixed, Stirred for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of 50 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the film were measured. The total light transmittance was 80%, the thermal expansion coefficient was 15 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 110 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 16 times.

(( 실시예Example 8A) 8A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 에폭시 수지(데나콜 EX-1410L, 나가세켐텍스사제) 110중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 50㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 80%, 열선팽창 계수는 14ppm/℃, 습도 팽창 계수는 61ppm/습도%, 팽윤율은 1.8배였다.The cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) and 110 weight part of epoxy resins (Denacol EX-1410L, Nagase Chemtex make) obtained by the preparation content A of 0.2 weight% were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of 50 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the film were measured. The total light transmittance was 80%, the thermal expansion coefficient was 14 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 61 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 1.8 times.

(( 실시예Example 9A) 9A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 에폭시 수지(데나콜 EX-1410L, 나가세켐텍스사제) 110중량부와 테트라메틸에틸렌디아민 5중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 50㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 80%, 열선팽창 계수는 12ppm/℃, 습도 팽창 계수는 90ppm/습도%, 팽윤율은 3.1배였다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) of the solid content concentration obtained by the manufacture example A, 110 weight part of epoxy resins (Denacol EX-1410L, Nagase ChemteX Corp.), and 5 weight part of tetramethylethylenediamine were mixed, Stirred for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of 50 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the film were measured. The total light transmittance was 80%, the thermal expansion coefficient was 12 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 90 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 3.1 times.

(( 실시예Example 10A) 10A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 에폭시 수지(데나콜 EX-1610L, 나가세켐텍스사제) 110중량부와 테트라메틸에틸렌디아민 5중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 50㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 80%, 열선팽창 계수는 13ppm/℃, 습도 팽창 계수는 76ppm/습도%, 팽윤율은 2.4배였다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (100 weight part solids) of the solid content concentration obtained by the manufacture example A, 110 weight part of epoxy resins (Denacol EX-1610L, Nagase ChemteX Corp.), and 5 weight part of tetramethylethylenediamine were mixed, Stirred for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of 50 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the film were measured. The total light transmittance was 80%, the thermal expansion coefficient was 13 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 76 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 2.4 times.

(( 실시예Example 11A) 11A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 레졸형 페놀 수지(PR-967, 스미토모베이클라이트제) 100중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 25㎛의 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 50%, 습도 팽창 계수는 50ppm/습도%, 팽윤율은 1.2배였다. 또한, 본 샘플은 물렀기 때문에, 열팽창 계수 측정용 샘플을 얻을 수 없었다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (100 weight part of solid content) and resol type phenol resin (PR-967, Sumitomo Bakelite product) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the film of 25 micrometers in thickness. The total light transmittance, the humidity expansion coefficient, and the swelling ratio were measured for this film. The total light transmittance was 50%, the humidity expansion coefficient was 50 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 1.2 times. Moreover, since this sample asked, the sample for thermal expansion coefficient measurement was not obtained.

(( 실시예Example 12A) 12A)

제작예 A에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 레졸형 페놀 수지(PR-967, 스미토모베이클라이트제) 300중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 58㎛의 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 40%, 열선팽창 계수는 20ppm/℃, 습도 팽창 계수는 45ppm/습도%, 팽윤율은 1.2배였다.The cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) and the resol type phenol resin (PR-967, Sumitomo Bakelite make) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example A were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the film of 58 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the film were measured. The total light transmittance was 40%, the thermal expansion coefficient was 20 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 45 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 1.2 times.

(( 비교예Comparative Example 1A) 1A)

아황산 표백 침엽수 펄프를 물에 팽윤 후, 믹서로 세세하게 분산했다. 얻어진 단섬유 펄프 분산액을 감압 여과해 물을 제거하고 메탄올로 5회 치환했다. 다음에, 단섬유 펄프 메탄올 분산액을 감압 여과해 메탄올을 제거하고 열양이온 촉매(SI-100L)를 1중량부 함유하는 지환식 에폭시 모노머 90중량부로 치환하는 작업을 5회 반복했다. 그리고, 얻어진 단섬유 펄프 분산 에폭시 수지(셀룰로오스 고형분량 10중량%)를 주형해 100℃에서 2시간 가열한 후, 추가로 150℃에서 2시간 가열해 경화시켰다. 이에 의해, 두께 1㎜의 복합체를 얻었다. 얻어진 복합체를 폭 10㎜로 절단해 휨 강도 측정용 테스트 피스를 제작했다. 이 테스트 피스에 대해서 휨 강도를 측정하면 28N였다.The sulfurous acid bleached conifer pulp was swelled in water, and then finely dispersed in a mixer. The obtained short fiber pulp dispersion liquid was filtered under reduced pressure, water was removed, and substituted with methanol five times. Subsequently, the short fiber pulp methanol dispersion liquid was filtered under reduced pressure, methanol was removed, and the operation | work which replaced with 90 weight part of alicyclic epoxy monomers containing 1 weight part of thermal cationic catalysts (SI-100L) was repeated 5 times. And the obtained short fiber pulp disperse epoxy resin (10 weight% of cellulose solids) was cast, and it heated at 100 degreeC for 2 hours, and then it heated at 150 degreeC for 2 hours and hardened. This obtained the composite of thickness 1mm. The obtained composite was cut | disconnected to width 10mm, and the test piece for bending strength measurement was produced. It was 28 N when the bending strength was measured about this test piece.

또한, 단섬유 펄프 메탄올 분산액을 SEM으로 관찰했는데, 최대 섬유 지름이 70㎛, 수 평균 섬유 지름이 40㎛였다.Moreover, the short fiber pulp methanol dispersion liquid was observed by SEM, The maximum fiber diameter was 70 micrometers, and the number average fiber diameter was 40 micrometers.

(( 비교예Comparative Example 2A) 2A)

아황산 표백 침엽수 펄프를 물에 팽윤 후, 믹서로 세세하게 분산했다. 얻어진 단섬유 펄프 분산액을 감압 여과해 물을 제거하고, 추가로 동결 건조함으로써 미세 셀룰로오스 섬유를 얻었다. 다음에, 페놀 노볼락 85중량부, 헥사메틸렌테트라민 15중량부에 미세 셀룰로오스 섬유를 15중량부 첨가해 얻어진 혼합물을 믹서로 3분간 혼합했다. 또한, 혼합물을 100℃의 2개의 가열 롤에 의해 혼련하여 열경화성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 성형 재료를 압축 성형에 의해 125℃에서 2시간 가열한 후, 추가로 150℃에서 2시간 가열해 경화시켰다. 이에 의해, 두께 1㎜의 복합체를 얻었다. 얻어진 복합체를 폭 10㎜로 절단해 휨 강도 측정용 테스트 피스를 제작했다. 이 테스트 피스에 대해서 휨 강도를 측정하면 40N였다.The sulfurous acid bleached conifer pulp was swelled in water, and then finely dispersed in a mixer. The obtained short fiber pulp dispersion liquid was filtered under reduced pressure, water was removed, and further freeze-dried to obtain fine cellulose fibers. Next, the mixture obtained by adding 15 weight part of fine cellulose fibers to 85 weight part of phenol novolak and 15 weight part of hexamethylenetetramine was mixed for 3 minutes with the mixer. In addition, the mixture was kneaded with two heating rolls at 100 ° C to obtain a thermosetting resin molding material. The obtained molding material was heated at 125 ° C. for 2 hours by compression molding, and then further heated at 150 ° C. for 2 hours to cure. This obtained the composite of thickness 1mm. The obtained composite was cut | disconnected to width 10mm, and the test piece for bending strength measurement was produced. It was 40 N when the bending strength was measured about this test piece.

또한, 단섬유 펄프 메탄올 분산액을 SEM으로 관찰했는데, 최대 섬유 지름이 70㎛, 수 평균 섬유 지름이 40㎛였다.Moreover, the short fiber pulp methanol dispersion liquid was observed by SEM, The maximum fiber diameter was 70 micrometers, and the number average fiber diameter was 40 micrometers.

(( 비교예Comparative Example 3A) 3A)

제작예 A에서 얻어진 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분량 0.15중량%)을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 이 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 91%, 열선팽창 계수는 10ppm/℃, 습도 팽창 계수는 125ppm/습도%, 팽윤율은 140배였다.
The cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 0.15 weight%) obtained by the production example A was evaporated in the oven of 50 degreeC according to the mold release process, and further dried in the vacuum oven of 120 degreeC. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the film were measured. The total light transmittance was 91%, the thermal expansion coefficient was 10 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 125 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 140 times.

[미세 셀룰로오스 섬유의 제작 B][Production B of Fine Cellulose Fibers]

(( 제작예Production Example B) B)

우선, 주로 1000㎚를 넘는 섬유 지름의 셀룰로오스 섬유로 이루어지고, 건조 중량으로 2g 상당분의 미건조 펄프와 0.025g의 TEMPO(2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-N-옥실)과 0.25g의 브롬화나트륨을 물 150㎖에 분산시켜 분산액을 조제했다.Firstly, it consists mainly of cellulose fibers of fiber diameters of more than 1000 nm, with a dry weight of 2 g of undried pulp and 0.025 g of TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N -Oxyl) and 0.25 g of sodium bromide were dispersed in 150 ml of water to prepare a dispersion.

다음에, 이 분산액에 대해서 13중량% 차아염소산 나트륨 수용액을 1g의 펄프에 대해서 차아염소산 나트륨의 양이 2.5㎜ol가 되도록 가해 반응을 개시했다. 반응 중에는 자동 적정 장치를 이용해 0.5M의 수산화나트륨 수용액을 적하해 pH를 10.5로 유지하도록 했다. 그 후, pH에 변화가 보여지지 않게 된 시점에서 반응 종료라고 보고 0.5M의 염산 수용액으로 pH 7로 중화했다. 그리고, 반응물을 여과하고 여과물을 충분한 양의 물로 세정하는 동시에 여과를 6회 반복했다. 이에 의해, 고형분 농도 2중량%의 물을 포함하는 반응물 섬유를 얻었다.Next, an aqueous 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution was added to this dispersion so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol per 1 g of pulp to initiate the reaction. During the reaction, 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise using an automatic titrator to maintain the pH at 10.5. Thereafter, the reaction was terminated when no change was observed in pH, and neutralized to pH 7 with 0.5M aqueous hydrochloric acid solution. The reaction was filtered and the filtrate was washed with a sufficient amount of water and filtration was repeated six times. This obtained the reactant fiber containing water of 2 weight% of solid content concentration.

다음에, 얻어진 반응물 섬유에 물을 가해 0.2중량%의 반응물 섬유 분산액을 조제했다.Next, water was added to the obtained reactant fibers to prepare a 0.2 wt% reactant fiber dispersion.

이 반응물 섬유 분산액을 고압 호모지나이저(APV GAULIN LABORATORY제, 15MR-8TA형)를 이용해 압력 200bar(20MPa)로 20회 처리했다. 이에 의해, 투명한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 얻었다.This reactant fiber dispersion was treated 20 times at a pressure of 200 bar (20 MPa) using a high pressure homogenizer (manufactured by APV GAULIN LABORATORY, type 15MR-8TA). This obtained the transparent cellulose nanofiber dispersion liquid.

이 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 친수 처리를 완료한 카본막 피복 그리드 상에 캐스트 후, 2% 우라닐아세테이트로 네가티브 염색했다. 그리고, 캐스트한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 TEM으로 관찰했는데, 최대 섬유 지름이 10㎚, 수 평균 섬유 지름이 8㎚였다.This cellulose nanofiber dispersion was cast onto a carbon film-coated grid on which a hydrophilic treatment was completed, and then negatively dyed with 2% uranyl acetate. And the cast cellulose nanofiber dispersion liquid was observed by TEM, The maximum fiber diameter was 10 nm and the number average fiber diameter was 8 nm.

또, 캐스트한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 건조시켰는데, 투명한 막상 셀룰로오스가 얻어졌다. 이 막상 셀룰로오스에 대해서 광각 X선 회절상을 얻었는데, 막상 셀룰로오스가 셀룰로오스 I형 결정 구조를 가지는 셀룰로오스 나노 섬유로 이루어진 것이 분명해졌다.Moreover, although the cast cellulose nanofiber dispersion liquid was dried, the transparent membrane cellulose was obtained. A wide-angle X-ray diffraction image was obtained for the film cellulose, and it became clear that the film cellulose was made of cellulose nanofibers having a cellulose I-type crystal structure.

또, 동일한 막상 셀룰로오스에 대해서, 전반사식 적외 분광 분석을 실시해 ATR 스펙트럼을 얻었다. ATR 스펙트럼의 패턴으로부터는 카르보닐기의 존재가 확인되어 상술한 방법에 의해 평가한 셀룰로오스 중의 알데히드기 양 및 카르복실기 양은 각각 0.31㎜ol/g 및 1.7㎜ol/g였다.
Moreover, the total reflection type infrared spectroscopy was performed about the same membrane cellulose and the ATR spectrum was obtained. From the pattern of the ATR spectrum, the presence of the carbonyl group was confirmed, and the amount of aldehyde group and carboxyl group in cellulose evaluated by the above-described method were 0.31 mmol / g and 1.7 mmol / g, respectively.

[복합체의 제작 B][Production B of Composite]

(( 실시예Example 1B) 1B)

제작예 B에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액 100중량부(고형분량 0.2g)와 콜로이달 실리카(스노우텍스 20, 입자 지름 10~20㎚, 무수 규산 함유량 20~21wt%, 닛산화학공업사제) 1중량부(고형분량은 0.2g)를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 87%, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 9ppm/℃, 습도 팽창 계수는 70ppm/습도%, 팽윤율은 2배였다.100 weight part (solid content 0.2g) of cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by Production Example B, and colloidal silica (Snowtex 20, particle diameter 10-20nm, content 20-21wt% of silicic acid anhydride, Nissan Chemical Industrial Co., Ltd.) 1 weight part (solid content is 0.2 g) were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the obtained films were measured. The total light transmittance was 87%, the coefficient of thermal expansion in the range of 30 ° C. to 180 ° C. was 9 ppm / ° C., and the humidity expansion coefficient was 70 ppm /. Humidity% and swelling rate were 2 times.

(( 실시예Example 2B) 2B)

제작예 B에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액 100중량부(고형분량 0.2g)와 콜로이달 실리카(스노우텍스 N, 입자 지름 10~20㎚, 무수 규산 함유량 20~21wt%, 닛산화학공업사제) 1중량부(고형분량은 0.2g)를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 10ppm/℃, 습도 팽창 계수는 61ppm/습도%, 팽윤율은 1.6배였다.100 weight part (solid content 0.2g) of cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example B, and colloidal silica (Snowtex N, particle diameter 10-20nm, content 20-21wt% of silicic acid anhydride, Nissan Chemical Industrial Co., Ltd.) 1 weight part (solid content is 0.2 g) were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. About the obtained film, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of humidity expansion, and the coefficient of swelling were measured, but the coefficient of thermal expansion in the range of 30 ° C. to 180 ° C. was 10 ppm / ° C., the humidity expansion coefficient was 61 ppm / humidity%, and the swelling rate was 1.6 times.

(( 실시예Example 3B) 3B)

제작예 B에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액 100중량부(고형분량 0.2g)와 콜로이달 실리카(스노우텍스 O, 입자 지름 10~20㎚, 무수 규산 함유량 20~21wt%, 닛산화학공업사제) 1중량부(고형분량은 0.2g)를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 90%, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 11ppm/℃, 습도 팽창 계수는 65ppm/습도%, 팽윤율은 1.7배였다.100 weight part (solid content 0.2g) of cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by Production Example B, and colloidal silica (Snowtex O, particle diameter 10-20nm, content 20-21wt% silicic acid anhydride, Nissan Chemical Industrial Co., Ltd.) 1 weight part (solid content is 0.2 g) were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of humidity expansion, and the swelling coefficient were measured for the obtained film. The total ray transmittance was 90%, the coefficient of thermal expansion in the range of 30 ° C. to 180 ° C. was 11 ppm / ° C., and the humidity expansion coefficient was 65 ppm /. Humidity% and swelling ratio were 1.7 times.

(( 실시예Example 4B) 4B)

제작예 B에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액 100중량부(고형분량 0.2g)와 콜로이달 실리카(스노우텍스 XS, 입자 지름 4~6㎚, 무수 규산 함유량 20~21wt%, 닛산화학공업사제) 1중량부(고형분량은 0.2g)를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 89%, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 10ppm/℃, 습도 팽창 계수는 68ppm/습도%, 팽윤율은 1.9배였다.100 weight part (solid content 0.2g) of cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example B, and colloidal silica (Snowtex XS, particle diameter 4-6 nm, content of silicic acid anhydride 20-21 wt%, Nissan Chemical Industrial Co., Ltd.) 1 weight part (solid content is 0.2 g) were mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of swelling and the coefficient of swelling were measured for the obtained film. The total ray transmittance was 89%, the coefficient of thermal expansion in the range of 30 ° C. to 180 ° C. was 10 ppm / ° C., and the humidity expansion coefficient was 68 ppm /. Humidity% and swelling rate were 1.9 times.

(( 실시예Example 5B) 5B)

제작예 B에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액 100중량부(고형분량 0.2g)와 콜로이달 실리카(스노우텍스 CM, 입자 지름 20~30㎚, 무수 규산 함유량 30~31wt%, 닛산화학공업사제) 0.7중량부(고형분량은 0.2g)를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 88%, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 11ppm/℃, 습도 팽창 계수는 70ppm/습도%, 팽윤율은 1.9배였다.100 weight part (solid content 0.2g) of cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained in Production Example B, and colloidal silica (Snowtex CM, particle diameter 20-30nm, content 30-31wt% silicic acid anhydride, Nissan Chemical) 0.7 parts by weight (solid content: 0.2 g) was mixed and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of swelling and the coefficient of swelling of the obtained film were measured. The total ray transmittance was 88%, the coefficient of thermal expansion in the range of 30 ° C. to 180 ° C. was 11 ppm / ° C., and the humidity expansion coefficient was 70 ppm /. Humidity% and swelling rate were 1.9 times.

(( 비교예Comparative Example 1B) 1B)

제작예 B에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 91%, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 10ppm/℃, 습도 팽창 계수는 115ppm/습도%, 팽윤율은 100배였다.
The cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by the production example B was evaporated in the oven of temperature 50 degreeC according to the mold release process, and further dried in the vacuum oven of 120 degreeC. This obtained the transparent film of thickness 30micrometer. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of swelling and the coefficient of swelling of the obtained film were measured. The total ray transmittance was 91%, the coefficient of thermal expansion in the range of 30 ° C. to 180 ° C. was 10 ppm / ° C., and the humidity expansion coefficient was 115 ppm /. Humidity% and swelling ratio were 100 times.

[미세 셀룰로오스 섬유의 제작 C][Production C of Fine Cellulose Fibers]

(( 제작예Production Example C) C)

우선, 주로 1000㎚를 넘는 섬유 지름의 섬유로 이루어지고, 건조 중량으로 2g 상당분의 미건조 펄프와 0.025g의 TEMPO(2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-N-옥실)과 0.25g의 브롬화나트륨을 물 150㎖에 분산시켜 분산액을 조제했다.First, it consists mainly of fibers with a fiber diameter of more than 1000 nm, with a dry weight of 2 g of undried pulp and 0.025 g of TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N- Oxyl) and 0.25 g of sodium bromide were dispersed in 150 ml of water to prepare a dispersion.

다음에, 이 분산액에 대해서 13중량% 차아염소산 나트륨 수용액을 1g의 펄프에 대해서 차아염소산 나트륨의 양이 2.5㎜ol가 되도록 가해 반응을 개시했다. 반응 중에는 자동 적정 장치를 이용해 0.5M의 수산화나트륨 수용액을 적하해 pH를 10.5로 유지하도록 했다. 그 후, pH에 변화가 보여지지 않게 된 시점에서 반응 종료라고 보고 0.5M의 염산 수용액으로 pH 7로 중화했다. 그리고, 반응물을 여과하고 여과물을 충분한 양의 물에 의해 세정하는 동시에, 여과를 6회 반복했다. 이에 의해, 고형분량 2중량%의 물을 포함하는 반응물 섬유를 얻었다.Next, an aqueous 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution was added to this dispersion so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol per 1 g of pulp to initiate the reaction. During the reaction, 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise using an automatic titrator to maintain the pH at 10.5. Thereafter, the reaction was terminated when no change was observed in pH, and neutralized to pH 7 with 0.5M aqueous hydrochloric acid solution. And the reaction was filtered and the filtrate was wash | cleaned with sufficient quantity of water, and filtration was repeated 6 times. This obtained the reactant fiber containing 2 weight% of solid content water.

다음에, 얻어진 반응물 섬유에 물을 가해 0.2중량%의 반응물 섬유 분산액을 조제했다.Next, water was added to the obtained reactant fibers to prepare a 0.2 wt% reactant fiber dispersion.

이 반응물 섬유 분산액을 고압 호모지나이저(APV GAULIN LABORATORY제, 15MR-8TA형)를 이용해 압력 20MPa로 10회 처리했다. 이에 의해, 투명한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 얻었다.This reactant fiber dispersion was treated 10 times at a pressure of 20 MPa using a high pressure homogenizer (manufactured by APV GAULIN LABORATORY, type 15MR-8TA). This obtained the transparent cellulose nanofiber dispersion liquid.

이 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 친수 처리를 완료한 카본막 피복 그리드 상에 캐스트 후, 2% 우라닐아세테이트로 네가티브 염색했다. 그리고, 캐스트한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 TEM으로 관찰했는데, 최대 섬유 지름이 10㎚, 수 평균 섬유 지름이 6㎚였다.This cellulose nanofiber dispersion was cast onto a carbon film-coated grid on which a hydrophilic treatment was completed, and then negatively dyed with 2% uranyl acetate. And the cast cellulose nanofiber dispersion liquid was observed by TEM, The maximum fiber diameter was 10 nm and the number average fiber diameter was 6 nm.

또, 캐스트한 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 건조시켰는데, 투명한 막상 셀룰로오스가 얻어졌다. 이 막상 셀룰로오스에 대해서 광각 X선 회절상을 얻었는데, 막상 셀룰로오스가 셀룰로오스 I형 결정 구조를 가지는 셀룰로오스 나노 섬유로 이루어진 것이 분명해졌다.Moreover, although the cast cellulose nanofiber dispersion liquid was dried, the transparent membrane cellulose was obtained. A wide-angle X-ray diffraction image was obtained for the film cellulose, and it became clear that the film cellulose was made of cellulose nanofibers having a cellulose I-type crystal structure.

또, 동일한 막상 셀룰로오스에 대해서, 전반사식 적외 분광 분석을 실시해 ATR 스펙트럼을 얻었다. ATR 스펙트럼의 패턴으로부터는 카르보닐기의 존재가 확인되어 상술한 방법에 의해 평가한 셀룰로오스 중의 알데히드기의 양 및 카르복실기의 양은 각각 0.31㎜ol/g 및 1.7㎜ol/g였다.
Moreover, the total reflection type infrared spectroscopy was performed about the same membrane cellulose and the ATR spectrum was obtained. From the pattern of the ATR spectrum, the presence of the carbonyl group was confirmed, and the amount of the aldehyde group and the amount of the carboxyl group in the cellulose evaluated by the method described above were 0.31 mmol / g and 1.7 mmol / g, respectively.

[복합체의 제작 C][Production of Composite C]

(( 실시예Example 1C) 1C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액과 합성 스멕타이트(루센타이트 SWF)를 셀룰로오스 나노 섬유와 합성 스멕타이트의 중량비가 25 대 75가 되도록 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시켜 두께 50㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 전광선 투과율, 열선팽창 계수 및 팽윤율을 평가했다. 전광선 투과율은 91% 이며, 30℃~180℃의 범위에서의 선팽창 계수는 4ppm/℃, 팽윤율은 15배였다. The cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example C, and synthetic smectite (lucentite SWF) were mixed so that the weight ratio of cellulose nanofiber and synthetic smectite might be 25 to 75, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. in accordance with a mold release treated to obtain a transparent film having a thickness of 50 μm. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the swelling ratio of the obtained film were evaluated. The total light transmittance was 91%, the linear expansion coefficient in the range of 30 ° C to 180 ° C was 4 ppm / ° C, and the swelling rate was 15 times.

(( 실시예Example 2C) 2C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액과 합성 스멕타이트(루센타이트 SWF)를 셀룰로오스 나노 섬유와 합성 스멕타이트의 중량비가 55 대 45가 되도록 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시켜 두께 20㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 전광선 투과율, 열선팽창 계수 및 팽윤율을 평가했다. 전광선 투과율은 91% 이며, 30℃~180℃의 범위에서의 선팽창 계수는 5ppm/℃, 팽윤율은 48배였다.The cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example C, and synthetic smectite (lucentite SWF) were mixed so that the weight ratio of cellulose nanofiber and synthetic smectite might be 55 to 45, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. in accordance with a mold release treatment to obtain a transparent film having a thickness of 20 μm. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the swelling ratio of the obtained film were evaluated. The total light transmittance was 91%, the linear expansion coefficient in the range of 30 ° C to 180 ° C was 5 ppm / ° C, and the swelling ratio was 48 times.

(( 실시예Example 3C) 3C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액과 합성 사포나이트(스멕톤 SA)를 셀룰로오스 나노 섬유와 합성 사포나이트의 중량비가 25 대 75가 되도록 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시켜 두께 47㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 전광선 투과율, 열선팽창 계수 및 팽윤율을 평가했다. 전광선 투과율은 90% 이며, 30℃~180℃의 범위에서의 선팽창 계수는 3.2ppm/℃, 팽윤율은 12배였다.The cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by manufacture example C, and synthetic saponite (Smectone SA) were mixed so that the weight ratio of cellulose nanofiber and synthetic saponite might be 25 to 75, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. in accordance with a mold release treatment to obtain a transparent film having a thickness of 47 μm. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the swelling ratio of the obtained film were evaluated. The total light transmittance was 90%, the linear expansion coefficient in the range of 30 ° C to 180 ° C was 3.2 ppm / ° C, and the swelling ratio was 12 times.

(( 실시예Example 4C) 4C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액과 합성 사포나이트(스멕톤 SA)를 셀룰로오스 나노 섬유와 합성 사포나이트의 중량비가 50 대 50이 되도록 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시켜 두께 41㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 전광선 투과율, 열선팽창 계수 및 팽윤율을 평가했다. 전광선 투과율은 90% 이며, 30℃~180℃의 범위에서의 선팽창 계수는 5.8ppm/℃, 팽윤율은 32배였다.The cellulose nanofiber dispersion and the synthetic saponite (Smectone SA) of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by the production example C were mixed so that the weight ratio of cellulose nanofiber and synthetic saponite might be 50-50, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated with moisture in an oven at a temperature of 50 ° C. in accordance with a mold release treatment to obtain a transparent film having a thickness of 41 μm. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, and the swelling ratio of the obtained film were evaluated. The total light transmittance was 90%, the linear expansion coefficient in the range of 30 ° C to 180 ° C was 5.8 ppm / ° C, and the swelling ratio was 32 times.

(( 실시예Example 5C) 5C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 박편상 무기 재료(루센트 SWF, 코프케미컬사제) 100중량부와 에폭시 수지(데나콜 EX-214L, 나가세켐텍스사제) 600중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 24㎛의 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 91%, 열선팽창 계수는 14ppm/℃, 습도 팽창 계수는 60ppm/습도%, 팽윤율은 2.1배였다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) of the solid content concentration obtained by manufacture example C, flaky inorganic material (Lucent SWF, Corp. make), and epoxy resin (Denacol EX-214L, Nagase Chemtex) Company) 600 weight part was mixed, and it stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the film of thickness 24micrometer. About the obtained film, the total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of swelling and the swelling were measured. The total light transmittance was 91%, the coefficient of thermal expansion was 14 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 60 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 2.1 times.

(( 실시예Example 6C) 6C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 박편상 무기 재료(루센트 SWF, 코프케미컬사제) 100중량부와 에폭시 수지(데나콜 EX-214L, 나가세켐텍스사제) 200중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 50㎛의 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 92%, 열선팽창 계수는 13ppm/℃, 습도 팽창 계수는 57ppm/습도%, 팽윤율은 1.7배였다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) of the solid content concentration obtained by manufacture example C, flaky inorganic material (Lucent SWF, Corp. make), and epoxy resin (Denacol EX-214L, Nagase Chemtex) Manufactured) 200 parts by weight were mixed and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the film of 50 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the obtained film were measured. The total light transmittance was 92%, the thermal expansion coefficient was 13 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 57 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 1.7 times.

(( 실시예Example 7C) 7C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 박편상 무기 재료(스멕톤 SA, 쿠니미네공업사제) 100중량부와 에폭시 수지(데나콜 EX-214L, 나가세켐텍스사제) 600중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 30㎛의 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 91%, 열선팽창 계수는 15ppm/℃, 습도 팽창 계수는 92ppm/습도%, 팽윤율은 3.4배였다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) of flakes concentration 0.2weight% obtained by manufacture example C, flaky inorganic material (Smecton SA, the product made by Kunimine industry), and epoxy resin (Denacol EX-214L, Nagase) 600 parts by weight of Chemtex Co., Ltd. was mixed and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the film of 30 micrometers in thickness. The total light transmittance, the coefficient of thermal expansion, the coefficient of humidity expansion, and the swelling ratio were measured with respect to the obtained film.

(( 실시예Example 8C) 8C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액(고형분 100중량부)과 박편상 무기 재료(스멕톤 SA, 쿠니미네공업사제) 100중량부와 에폭시 수지(데나콜 EX-214L, 나가세켐텍스사제) 200중량부를 혼합하고 실온에서 30분간 교반했다. 얻어진 혼합 용액을 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시키고, 추가로 120℃의 오븐 중에서 건조시켰다. 이에 의해, 두께 58㎛의 필름을 얻었다. 얻어진 필름에 대해서 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 측정했는데, 전광선 투과율은 91%, 열선팽창 계수는 13ppm/℃, 습도 팽창 계수는 71ppm/습도%, 팽윤율은 2.4배였다.100 weight part of cellulose nanofiber dispersion liquid (solid content 100 weight part) of flakes concentration 0.2weight% obtained by manufacture example C, flaky inorganic material (Smecton SA, the product made by Kunimine industry), and epoxy resin (Denacol EX-214L, Nagase) 200 parts by weight of Chemtex Co., Ltd. was mixed and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. according to a mold treated with a release treatment, and further dried in an oven at 120 ° C. This obtained the film of 58 micrometers in thickness. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the obtained film were measured. The total light transmittance was 91%, the thermal expansion coefficient was 13 ppm / 占 폚, the humidity expansion coefficient was 71 ppm / humidity%, and the swelling ratio was 2.4 times.

(( 비교예Comparative Example 1C) 1C)

제작예 C에서 얻어진 고형분 농도 0.2중량%의 셀룰로오스 나노 섬유 분산액을 실온에서 30분간 교반하고 이형 처리한 샬레에 따라 온도 50℃의 오븐에서 수분을 증발시켜 두께 18㎛의 투명한 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 전광선 투과율, 열선팽창 계수, 습도 팽창 계수 및 팽윤율을 평가했다. 전광선 투과율은 90%이며, 30℃~180℃의 범위에서의 열선팽창 계수는 12ppm/℃, 습도 팽창 계수는 200ppm/습도%, 팽윤율은 185배였다.
The cellulose nanofiber dispersion liquid of 0.2 weight% of solid content concentration obtained by the manufacture example C was stirred for 30 minutes at room temperature, and moisture was evaporated in oven with the temperature of 50 degreeC according to the mold release process, and the transparent film with a thickness of 18 micrometers was obtained. The total light transmittance, thermal expansion coefficient, humidity expansion coefficient, and swelling ratio of the obtained film were evaluated. The total light transmittance was 90%, the thermal expansion coefficient in the range of 30 ° C to 180 ° C was 12 ppm / ° C, the humidity expansion coefficient was 200 ppm / humidity%, and the swelling rate was 185 times.

[복합체의 평가][Evaluation of Composites]

특성 평가 방법은 이하와 같다.The characteristic evaluation method is as follows.

(a) 휨 강도(a) flexural strength

휨 강도 측정용 테스트 피스의 휨 강도는 JIS K 7171에 준거해 신전간(伸展間) 거리 36㎜, 크로스 헤드 속도 1㎜/분, 23℃, 상대 습도 60% 하에서 휨 강도 측정 장치((주)오리엔테크사제, UCT-30T형 텐시론)를 이용해 측정했다.The bending strength of the test piece for bending strength measurement is based on JIS K 7171, and the bending strength measuring device is operated under a 36 mm extension distance, a crosshead speed of 1 mm / min, 23 ° C, and a relative humidity of 60%. It was measured using Orient Tech Co., Ltd. product, UCT-30T type tensilron).

(b) 열선팽창 계수(b) coefficient of thermal expansion

열응력 뒤틀림 측정 장치(세이코전자(주)제, TMA/SS120C형)를 이용하여, 질소 분위기 하, 1분간 5℃의 비율로 온도를 30℃에서 150℃까지 상승시킨 후, 일단 0℃까지 냉각하고, 다시 1분간 5℃의 비율로 온도를 상승시켜 30℃~150℃일 때의 값을 측정해 구했다. 하중을 5g로 하고 인장 모드로 측정을 실시했다.Using a thermal stress distortion measuring device (manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd., TMA / SS120C type), the temperature was raised from 30 ° C to 150 ° C at a rate of 5 ° C for 1 minute under a nitrogen atmosphere, and then cooled to 0 ° C once. Then, the temperature was further increased at a rate of 5 ° C. for 1 minute, and the value at 30 ° C. to 150 ° C. was measured and determined. The load was 5 g, and the measurement was performed in the tensile mode.

또한, 실시예 1B~5B 및 비교예 1B에 대해서는 1분간 5℃의 비율로 온도를 30℃에서 200℃까지 상승시킨 후, 일단 0℃까지 냉각하고, 다시 1분간 5℃의 비율로 온도를 상승시켜 30℃~180℃일 때의 값을 측정해 구했다.In addition, about Example 1B-5B and Comparative Example 1B, after raising a temperature from 30 degreeC to 200 degreeC at the ratio of 5 degreeC for 1 minute, it cooled to 0 degreeC once, and raised temperature at the rate of 5 degreeC for 1 minute again. The value at the time of 30 degreeC-180 degreeC was measured and calculated | required.

또한, 실시예 1C~8C 및 비교예 1C에 대해서는 1분간 5℃의 비율로 온도를 30℃에서 200℃까지 상승시킨 후, 일단 -50℃까지 냉각하고, 다시 1분간 5℃의 비율로 온도를 상승시켜 30℃~180℃일 때의 값을 측정해 구했다.In addition, about Example 1C-8C and Comparative Example 1C, after raising a temperature from 30 degreeC to 200 degreeC at the ratio of 5 degreeC for 1 minute, it cooled to -50 degreeC once, and temperature was further adjusted at the rate of 5 degreeC for 1 minute. It raised and measured and calculated | required the value at 30 degreeC-180 degreeC.

(c) 전광선 투과율(c) total light transmittance

분광 광도계(시마즈제작소제, U3200)로 전광선 투과율을 측정했다.Total light transmittance was measured with the spectrophotometer (The Shimadzu Corporation make, U3200).

또한, 실시예 1C~8C 및 비교예 1C에 대해서는 헤이즈미터(일본전색사제, NDH-2000)에 의해 전광선 투과율을 측정했다.In addition, about Example 1C-8C and Comparative Example 1C, the total light transmittance was measured with the haze meter (the NDH-2000 made from Nippon Color Corporation).

(d) 습도 팽창 계수(d) humidity expansion coefficient

얻어진 필름에 치수 측정의 기준이 되는 2점을 그려 실온 23℃, 습도 60%의 분위기 하에 24시간 방치하고, 그 후 100℃의 건조기에 3시간 넣어 건조했다. Two points which become a reference | standard of a dimensional measurement were drawn on the obtained film, it was left to stand for 24 hours in the atmosphere of 23 degreeC of room temperature, and 60% of humidity, and it put into a 100 degreeC dryer for 3 hours, and dried.

건조 후 즉시 미리 그린 2점간의 거리를 3차원 측장기로 측정해, 이 거리를 2점간 거리의 기준으로 했다. 그 후, 건조 후의 필름을 재차 실온 23℃, 습도 60%의 분위기 하에 24시간 방치한 후, 미리 그린 2점간 거리를 3차원 측장기로 측정해 기준 거리로부터의 치수 변화율을 산출했다. 또한, 건조 후 외관의 습도를 0%로 하고, 습도 0%에서 60% 범위에서의 습도 1%당 습도 팽창 계수를 산출했다.The distance between two points previously drawn immediately after drying was measured with a three-dimensional measuring instrument, and this distance was used as a reference for the distance between two points. Then, after leaving the film after drying for 24 hours in the atmosphere of room temperature 23 degreeC and 60% of humidity again, the distance between two points previously drawn was measured with the three-dimensional measuring instrument, and the dimensional change rate from a reference distance was computed. In addition, the humidity of the external appearance after drying was 0%, and the humidity expansion coefficient per 1% humidity in the range of 0% to 60% humidity was calculated.

(e) 팽윤율(e) swelling rate

얻어진 필름을 23℃의 순수에 1시간 담궈 함침 전후의 필름 두께 변화율을 측정했다. 그리고 팽윤율을 함침 후 필름 두께의 함침 전 필름 두께에 대한 배율로서 산출했다.The obtained film was immersed in 23 degreeC pure water for 1 hour, and the film thickness change rate before and behind impregnation was measured. And the swelling ratio was computed as the magnification with respect to the film thickness before impregnation of the film thickness after impregnation.

상기 측정 결과를 표 1~3에 나타낸다.The measurement results are shown in Tables 1-3.

Figure 112011041645668-pct00001
Figure 112011041645668-pct00001

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1A, 2A에서 얻어진 테스트 피스(본 발명의 복합체 조성물을 이용해 얻어진 복합체)는 모두 비교예 1A에서 얻어진 종래의 섬유상 필러를 포함하는 테스트 피스와 비교하면 기계적 강도 및 치수 안정성이 높고 각종 특성이 뛰어난 것이 확인되었다.As can be seen from Table 1, the test pieces (composites obtained using the composite composition of the present invention) obtained in Examples 1A and 2A are all mechanical strengths compared with the test pieces containing the conventional fibrous fillers obtained in Comparative Example 1A. And it was confirmed that dimensional stability is high and excellent in various characteristics.

또, 실시예 3A~12A에서 얻어진 필름(본 발명의 복합체 조성물을 이용해 얻어진 복합체)은 섬유상 필러와 수지 또는 커플링제(또는 커플링제의 가수분해물)를 포함하는 복합체 조성물로부터 형성된 필름이지만, 이것들은 습도 팽창 계수(흡수 치수 변화율) 및 열선팽창 계수가 비교적 작고, 또한 투명성이 뛰어난 것이 확인되었다.In addition, the films obtained in Examples 3A to 12A (composites obtained using the composite composition of the present invention) are films formed from a composite composition containing a fibrous filler and a resin or a coupling agent (or a hydrolyzate of the coupling agent), but these are humidity It was confirmed that the expansion coefficient (absorption dimensional change rate) and the coefficient of thermal expansion were relatively small and were excellent in transparency.

Figure 112011041645668-pct00002
Figure 112011041645668-pct00002

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1B~5B에서 얻어진 필름(본 발명의 복합체 조성물을 이용해 얻어진 복합체)은 모두 비교예 1B에서 얻어진 필름과 비교하면 팽윤율이 작고, 내수성이 뛰어난 것이 확인되었다.As can be seen from Table 2, it was confirmed that the films (composites obtained using the composite composition of the present invention) obtained in Examples 1B to 5B were all smaller than the films obtained in Comparative Example 1B and had excellent water resistance. .

Figure 112011041645668-pct00003
Figure 112011041645668-pct00003

표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1C~8C에서 얻어진 필름(본 발명의 복합체 조성물을 이용해 얻어진 복합체)은 모두 비교예 1C에서 얻어진 필름과 비교하면 팽윤율이 작고, 내수성이 뛰어난 것이 확인되었다. 또, 실시예 1C~8C에서 얻어진 필름은 열선팽창 계수가 비교적 작은 것으로부터 열에 의한 치수 안정성도 뛰어나고, 또한 투명성도 높은 것이 확인되었다.
As can be seen from Table 3, it was confirmed that the films (composites obtained using the composite composition of the present invention) obtained in Examples 1C to 8C were all smaller in swelling ratio and superior in water resistance as compared with the films obtained in Comparative Example 1C. . Moreover, it was confirmed that the film obtained in Examples 1C-8C is excellent in dimensional stability by heat, and also high transparency from a comparatively small coefficient of thermal expansion.

또한, 각 실시예 및 각 비교예에서 사용된 주된 원료는 이하와 같다.In addition, the main raw material used by each Example and each comparative example is as follows.

에폭시 수지Epoxy resin

: 세록사이드 2021 다이셀화학제: Ceroxide 2021 Daicel Chemical

: 데나콜 EX-214L 나가세켐텍스사제: Dena Call EX-214L manufactured by Nagase Chemtex

: 데나콜 EX-1410L 나가세켐텍스사제: Denacol EX-1410L Nagase Chemtex

: 데나콜 EX-1610L 나가세켐텍스사제: Dena Call EX-1610L manufactured by Nagase Chemtex

페놀 수지Phenolic resin

: 레졸형 페놀 수지 PR-967 스미토모베이클라이트제: Resol type phenol resin PR-967 Sumitomo bakelite agent

열양이온 촉매Thermocationic catalyst

: SI-100L 삼신화학제: SI-100L Samshin Chemical

페놀 노볼락 수지Phenolic Novolak Resin

: PR-HF-6 스미토모베이클라이트제: PR-HF-6 Sumitomo Bakelite

커플링제Coupling agent

: 테트라에톡시실란 와코우순약제: Tetraethoxysilane Wako Pure Chemicals

: 페닐트리에톡시실란 아즈막스제: Phenyltriethoxysilane amax

: 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란 신에츠화학제: 3-glycidoxypropyl triethoxysilane Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

: 티탄알콕사이드 KR-ET 아지노모토파인테크노제: Titanium alkoxides KR-ET Ajinomoto Fine Technose

가교재(헥사메틸렌테트라민)Crosslinking material (hexamethylenetetramine)

: 우로트로핀 스미토모정화사제: Orotropin Sumitomo Chemical Co., Ltd.

금속 산화물Metal oxide

: 콜로이달 실리카 스노우텍스 20 닛산화학공업사제: Colloidal Silica Snowtex 20 made by Nissan Chemical Co., Ltd.

: 콜로이달 실리카 스노우텍스 N 닛산화학공업사제: Colloidal Silica Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.

: 콜로이달 실리카 스노우텍스 O 닛산화학공업사제: Colloidal Silica Snowtex O made by Nissan Chemical Co., Ltd.

: 콜로이달 실리카 스노우텍스 XS 닛산화학공업사제: Colloidal Silica Snowtex XS manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.

: 콜로이달 실리카 스노우텍스 CM 닛산화학공업사제: Colloidal Silica Snowtex CM manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.

박편상 무기 재료Flaky inorganic material

: 스멕톤 SA 쿠니미네공업제: Smekton SA Kunimine Industry

: 루센타이트 SWF 코프케미컬
: Lucentite SWF Corp Chemical

산업상 이용 가능성Industrial availability

본 발명의 복합체 조성물은 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 포함하고, 상기 섬유상 필러의 평균 섬유 지름이 4~1000㎚이다. 이 때문에, 이 복합체 조성물을 성형해서 이루어지는 복합체에는 섬유상 필러와 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개가 기계적 및 화학적인 작용을 가져온다. 그 결과, 저열팽창 계수, 고강도, 고투명성, 저습도 팽창 계수(고내수성, 고치수 안정성)를 가지는 복합체가 얻어진다. 따라서, 본 발명의 복합체는 자동차 외장 및 대쉬보드 등의 자동차 부품, 철도, 항공기, 선박 등의 수송용 기기의 부품, 주택이나 오피스에서의 섀시, 벽판 및 상판 등의 건재, 기둥 혹은 철근 콘크리트에서의 철근과 같은 구조 부재, 전자 회로, 표시체의 기판 등의 전자 부품, PC 및 휴대 전화 등의 가전 제품의 케이스(하우징), 문구 등의 등의 사무용 기기, 가구, 일회용 용기 등의 생활 용품, 스포츠 용품, 완구 등의 가정 내에서 사용되는 소품, 간판, 표지 등의 야외 설치물, 방탄 방패, 방탄 조끼 등의 충격 흡수 부재, 헬멧 등의 호신 용구, 인공 뼈, 의료용품, 연마제, 방음벽, 방호벽, 진동 흡수 부재, 공구, 판 스프링 등의 기계 부품, 악기, 패킹재 등에 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 복합체 조성물 및 복합체는 산업상 이용 가능성을 가진다.The composite composition of the present invention contains at least one of a fibrous filler and a resin, a metal oxide, and a flaky inorganic material, and the average fiber diameter of the fibrous filler is 4 to 1000 nm. For this reason, at least one of a fibrous filler, resin, metal oxide, and flaky inorganic material brings about mechanical and chemical action to the composite formed by molding the composite composition. As a result, a composite having a low thermal expansion coefficient, high strength, high transparency, and low humidity expansion coefficient (high water resistance and high dimension stability) is obtained. Therefore, the composite of the present invention is used in automobile parts such as automobile exteriors and dashboards, components of transport equipment such as railroads, aircrafts, ships, building materials such as chassis, wall plates and top plates in houses and offices, columns, or reinforced concrete. Structural members such as reinforcing bars, electronic circuits such as electronic circuits and substrates of displays, office equipment such as home appliances such as PCs and mobile phones, office equipment such as stationery, household goods such as furniture, disposable containers, sports Small items used in homes such as supplies and toys, outdoor installations such as signs and signs, shock absorbers such as bulletproof shields and bulletproof vests, body armor such as helmets, artificial bones, medical supplies, abrasives, soundproof walls, firewalls, vibration It can be used for absorbing members, tools, mechanical parts such as leaf springs, musical instruments, packing materials and the like. Thus, the composite compositions and composites of the present invention have industrial applicability.

Claims (19)

평균 섬유 지름이 4~1000㎚인 셀룰로오스 섬유와,
상기 셀룰로오스 섬유와 혼합된, 수지, 금속 산화물 및 박편상 무기 재료 중 적어도 1개를 포함하는 복합체 조성물로서,
상기 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 원료에 대하여 공산화제를 작용시킴으로써 미세화시키고, 셀룰로오스 분자 중의 수산기의 일부를 알데히드기 및 카르복실기 중 적어도 한쪽으로 산화하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 복합체 조성물.
Cellulose fibers having an average fiber diameter of 4 to 1000 nm,
A composite composition comprising at least one of a resin, a metal oxide, and a flaky inorganic material, mixed with the cellulose fiber,
The cellulose fiber is a composite composition, characterized in that the cellulose fibers are refined by acting a co-oxidant on the cellulose raw material, and a portion of the hydroxyl group in the cellulose molecule is oxidized to at least one of the aldehyde group and the carboxyl group.
청구항 1에 있어서,
상기 알데히드기 및 상기 카르복실기 양의 총합은 상기 셀룰로오스 섬유의 중량에 대해 0.2~2.2mmol/g인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The total amount of the aldehyde group and the carboxyl group amount is 0.2 to 2.2 mmol / g based on the weight of the cellulose fiber.
청구항 1에 있어서,
상기 셀룰로오스 섬유는 추가로 셀룰로오스 원료를 기계적 처리함으로써 미세화시킨 것인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
Said cellulose fiber is further refined by mechanical treatment of a cellulose raw material.
청구항 1에 있어서,
상기 셀룰로오스 섬유는 천연 셀룰로오스를 상기 셀룰로오스 원료로서 준비하고, N-옥실 화합물을 산화 촉매로서 이용함과 함께, 수중에서 상기 천연 셀룰로오스에 대하여 상기 공산화제를 작용시킴으로써 상기 천연 셀룰로오스를 산화하여 얻어진 것인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The cellulose fiber is a composite composition obtained by oxidizing the natural cellulose by preparing natural cellulose as the cellulose raw material, using an N-oxyl compound as an oxidation catalyst, and acting the co-oxidant on the natural cellulose in water. .
청구항 1에 있어서,
상기 셀룰로오스 섬유는 I형 결정 구조를 가지는 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The cellulose fiber is a composite composition having a type I crystal structure.
청구항 1에 있어서,
상기 수지는 가소성 수지 및 경화성 수지 중 적어도 한쪽인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The resin composition is at least one of a plastic resin and a curable resin.
청구항 1에 있어서,
상기 수지는 에폭시 수지를 포함하는 것인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The resin composition is a composite comprising an epoxy resin.
청구항 1에 있어서,
상기 수지는 페놀 수지를 포함하는 것인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The resin composition is a composite comprising a phenol resin.
청구항 1에 있어서,
상기 수지는 커플링제 및 이 커플링제의 가수분해물 중 적어도 한쪽을 포함하는 것인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
And the resin comprises at least one of a coupling agent and a hydrolyzate of the coupling agent.
청구항 9에 있어서,
상기 커플링제는 알콕시실란 또는 알콕시티탄인 복합체 조성물.
The method of claim 9,
And said coupling agent is an alkoxysilane or alkoxy titanium.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 산화물의 평균 입경이 1~1000㎚인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
Composite composition of the average particle diameter of the said metal oxide is 1-1000 nm.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 산화물은 이산화규소인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The metal oxide is silicon dioxide composite composition.
청구항 1에 있어서,
상기 박편상 무기 재료는 운모, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 철 몬모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트, 논트로나이트, 마가디아이트, 일러라이트, 카네마이트, 스멕타이트 및 층상 티탄산 중에서 선택되는 1종 이상인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The flaky inorganic material is 1 selected from mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, Weidelite, saponite, hectorite, stevensite, nontronite, margadiite, illite, cannemite, smectite and layered titanic acid. Composite composition of at least a species.
청구항 1에 있어서,
상기 복합체 조성물에서의 상기 셀룰로오스 섬유의 함유율은 0.1~99.9중량%인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The composite composition of the cellulose fiber content in the composite composition is 0.1 to 99.9% by weight.
청구항 1에 있어서,
두께 30㎛에서의 전광선 투과율이 80% 이상인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
A composite composition having a total light transmittance of 80% or more at a thickness of 30 μm.
청구항 1에 있어서,
30℃ 내지 180℃에서의 열팽창 계수가 50ppm/℃ 이하인 복합체 조성물.
The method according to claim 1,
The composite composition whose thermal expansion coefficient in 30 degreeC thru | or 180 degreeC is 50 ppm / degrees C or less.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 복합체 조성물을 성형해서 이루어지며, 두께가 10~2000㎛인 것을 특징으로 하는 복합체.The composite is formed by molding the composite composition according to any one of claims 1 to 16, and has a thickness of 10 to 2000 µm. 청구항 17에 있어서,
30℃ 내지 150℃에서의 열팽창 계수가 0.4~50ppm/℃인 복합체.
18. The method of claim 17,
A composite having a thermal expansion coefficient of 0.4 to 50 ppm / ° C at 30 ° C to 150 ° C.
청구항 17에 있어서,
습도 팽창 계수가 100ppm/습도% 이하인 복합체.
18. The method of claim 17,
Composites with a coefficient of humidity expansion of 100 ppm /% humidity.
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