TWI667270B - 微細纖維及含微細纖維片的製造方法、由其得到的片及積層樹脂的樹脂複合體 - Google Patents

微細纖維及含微細纖維片的製造方法、由其得到的片及積層樹脂的樹脂複合體 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種含微細纖維片的製造方法,包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維來製備片的步驟;以及(d)使步驟(c)中所得的片的導入取代基的至少一部分脫離的步驟。

Description

微細纖維及含微細纖維片的製造方法、由其得到的片及積層樹脂的樹脂複合體
本發明是有關於一種微細纖維的製造方法、含微細纖維片的製造方法及由其得到的片。詳細而言,本發明是有關於一種於含有導入有取代基的微細纖維的片的製造中,於既定的階段中實施使取代基脫離的步驟,藉此製造透明性高、且由加熱所致的黃變得到抑制的片的方法及由其得到的片。
目前,有機電致發光(Electroluminescence,EL)或液晶顯示器用基板大多使用玻璃板。然而,玻璃板具有比重高而重、破裂、無法彎曲等特性,故可認為其難以應對今後的各種顯示器的輕量化、可撓化等。因此,近年來作為玻璃板的代替品,正在推進使用聚醯亞胺、聚碳酸酯等塑膠膜的研究。
然而,該些塑膠膜與玻璃相比,線膨脹係數更高,於需要高溫製程的電子元件(無機材料)的形成時,引起膜的翹曲或 電子元件的破壞,難以實用。因此,於該些用途中,謀求具有與玻璃同等的透明性及低線膨脹係數、顯示出可耐受各種製程溫度的耐熱性或耐黃變性的新穎材料。
近年來,纖維徑為1μm以下的纖維素微細纖維受到關注。纖維素微細纖維為彈性模數高、熱膨脹率低的纖維素結晶的集合體,已報告由該微細纖維所製備的不織布或與透明樹脂的複合體具有高透明、高彈性模數、低線膨脹係數、可撓性的特性(專利文獻1、專利文獻2)。
作為纖維徑細的纖維素微細纖維的製造方法,因容易將纖維原料微細化(開纖),故已知將具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基導入至纖維原料中的方法(例如專利文獻3~專利文獻6)。導入至微細纖維中的具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基藉由靜電反斥等而使微細纖維的分散性良好,使用其所製備的片與未導入取代基的情形相比較,具有高的透明性。
另一方面,專利文獻7中研究:不僅容易將纖維原料微細化(開纖),而且微細化(開纖)後的含微細纖維漿料的濾水性或脫水性良好,且改善所得的微細纖維及含該微細纖維片的經時黃變或加熱黃變。此處,將導入有取代基的微細纖維微細化(開纖)後,於漿料狀的狀態下使所導入的取代基脫離,藉此獲得經改良的微細纖維。
另外,亦對纖維素微細纖維進行加熱處理。例如正在研究以下技術:藉由使用在奈米纖維化後於溶媒共存下經加熱處理 的纖維素,而抑制著色,於製成纖維素纖維複合體時實現高透明性、非著色性、低線膨脹係數化、高彈性模數(專利文獻8)。進而,藉由對氧化纖維素纖維進行熱改質而提高於樹脂中的分散性,使之分散於樹脂中,藉此提高拉伸彈性模數,且獲得斷裂伸長率高的片狀的樹脂成形體(專利文獻9)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-7010號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-167397號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-254726號公報
[專利文獻4]日本專利特開2008-308802號公報
[專利文獻5]國際公開2013/073652
[專利文獻6]日本專利特表2012-511596號公報
[專利文獻7]國際公開2013/176049
[專利文獻8]日本專利特開2011-144363號公報
[專利文獻9]日本專利特開2014-141772號公報
根據本發明者等人的研究,由導入有具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基的纖維素微細纖維所得的含微細纖維片不耐熱,因此雖然透明性高,但存在由高溫處理所致的著色明顯等問題。另外,於漿料的階段中使取代基脫離,由此於水中的分散 性降低,有時產生凝聚,存在即便直接片化片自身亦難以成為高透明等問題。
本發明的目的在於提供一種透明性高且由加熱所致的黃變得到抑制的微細纖維的製造方法、含微細纖維片的製造方法、由其得到的片及樹脂複合體。
本發明者等人發現,藉由在將導入有取代基的微細纖維加以片化後的階段中利用例如多元醇對所導入的取代基進行煮沸處理,使之脫離,可獲得透明度高且黃變少的含微細纖維片及樹脂複合體。
另外,本發明者等人亦發現,藉由在導入有來源於磷酸的取代基的纖維中變更所導入的取代基的中和度,可獲得透明度高且黃變少的含微細纖維片及樹脂複合體。
另一方面,專利文獻8及專利文獻9的方法雖然於微細纖維的狀態下於溶媒存在下進行加熱處理,但其並非為了將所導入的取代基脫離而進行的技術。另外,根據本發明者等人的研究,若欲在將導入有取代基的微細纖維加以片化後於水中進行加熱處理,則會產生多元醇的情況下未見的片膨潤、斷裂等不良狀況。因此,本發明者等人亦發現了一種用以於將導入有取代基的微細纖維加以片化後的階段中對取代基進行脫離處理的更實用的方法。
另外,若藉由取代基的脫離而即便進行高溫處理亦不致 產生著色,則可於含微細纖維片上使用各種條件來積層各種阻障層。作為將使用導入有具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基的微細纖維的片應用於光學構件時的課題,有高溫多濕環境下的尺寸變化。關於由濕度所致的收縮,雖然所導入的取代基的影響大,但纖維素的羥基亦成為原因,故需要設置羥基的封鎖或阻障層。
本發明提供以下內容。
[1]一種含微細纖維片的製造方法,其中於含微細纖維片的製造方法中,至少包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維來製備片的步驟;以及(d)使導入取代基的至少一部分自步驟(c)中所得的片中脫離的步驟。
[2]一種含微細纖維片的製造方法,其中於含微細纖維片的製造方法中,至少包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行機械處 理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;以及(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維來製備片的步驟;以及(d)利用醇對步驟(c)中所得的片進行處理,使導入取代基的至少一部分脫離的步驟。
[3]如[2]所述的製造方法,其中醇為多元醇。
[4]如[3]所述的製造方法,其中多元醇為OH/C比率為0.2以上的多元醇。
[5]如[1]至[4]中任一項所述的製造方法,其中具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種。
[6]如[1]至[5]中任一項所述的製造方法,其中纖維原料為含有纖維素及/或幾丁質(chitin)、幾丁聚糖(chitosan)的材料。
[7]如[1]至[6]中任一項所述的製造方法,其中微細纖維的平均纖維寬為2nm~1000nm。
[8]如[1]至[7]中任一項所述的製造方法,其中具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為來源於磷酸的基團,並且於步驟(a)之後且步驟(c)之前,更包括以下步驟:(e)變更導入有取代基的纖維或導入有取代基的微細纖維的中和度的步驟。
[9]如[8]所述的製造方法,其中步驟(e)是以中和度成為15%~85%的方式進行。
[10]一種含微細纖維片,含有導入有選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種且平均纖維寬為2nm~1000nm的微細纖維素纖維,且選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種的導入量為0.01mmol/g~0.1mmol/g,且全光線透射率為85%以上,較佳為90%以上。
[11]一種樹脂複合體,其是於如[9]所述的含微細纖維片的單面或兩面上積層基質樹脂而成。
[12]如[10]所述的樹脂複合體,其中基質樹脂包含熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂。
[13]一種可撓性顯示器,使用如[10]或[11]所述的樹脂複合體。
[14]一種產品,使用如[10]或[11]所述的樹脂複合體、或者如[12]所述的可撓性顯示器。
另外,本發明提供以下內容。
[1]一種微細纖維的製造方法,其中於微細纖維的製造方法中,至少包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入來源於磷酸的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中獲得的導入有取代基的纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;以及(c)變更步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維或步驟(b) 中所得的導入有取代基的微細纖維的中和度的步驟。
[2]如[1]所述的製造方法,其中步驟(c)是以中和度成為15%~85%的方式進行。
[3]如[1]或[2]所述的製造方法,其中纖維原料為含有纖維素及/或幾丁質、幾丁聚糖的材料。
[4]如[1]至[3]中任一項所述的製造方法,其中微細纖維的平均纖維寬為2nm~1000nm。
[5]一種含微細纖維片的製造方法,包括(d)由藉由如[1]至[4]中任一項所述的製造方法所得的微細纖維來製備片的步驟。
[6]一種微細纖維或含微細纖維片,含有導入有來源於磷酸的取代基且平均纖維寬為2nm~1000nm的微細纖維素纖維,並且來源於磷酸的取代基導入量為0.01mmol/g~2.0mmol/g,中和度為15%~85%。
[7]一種樹脂複合體,其是於如[6]所述的含微細纖維片的單面或兩面上積層基質樹脂而成。
[8]如[7]所述的樹脂複合體,其中基質樹脂包含熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂。
[9]一種可撓性顯示器,使用如[7]或[8]所述的樹脂複合體。
[10]一種產品,使用如[7]或[8]所述的樹脂複合體、或者如[9]所述的可撓性顯示器。
另外,本發明亦提供以下內容。
[1]一種複合片,含有含微細纖維的基材片層、及形成於基 材片層的至少一側的無機層。
[2]如1所述的複合片,其中微細纖維為導入有具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基的微細纖維。
[3]如1或2所述的複合片,更含有形成於基材片層的至少一側的有機層。
[4]如1至3中任一項所述的複合片,其中微細纖維為平均纖維寬2nm~1000nm的纖維素微細纖維。
[5]如1至4中任一項所述的複合片,其中取代基為選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種,且取代基導入量為0.01mmol/g~2.0mmol/g。
[6]如1至5中任一項所述的複合片,其中基材片層的厚度為0.1μm~1200μm。
[7]如1至6中任一項所述的複合片,其中無機層含有選自由氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、碳氧化鋁及氮氧化鋁所組成的組群中的至少一種。
[8]如1至7中任一項所述的複合片,其中有機層含有熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂。
[9]如1至8中任一項所述的複合片,其中基材片層是藉由包括以下步驟的製造方法所製造:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟; (b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維來製備片的步驟;以及(d)使導入取代基的至少一部分自步驟(c)中所得的片中脫離的步驟。
[10]如9所述的複合片,其中具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為來源於磷酸的基團,並且所述複合片是藉由在步驟(a)之後且步驟(c)之前更包括以下步驟的製造方法所製造:(e)變更導入有取代基的纖維或導入有取代基的微細纖維的中和度的步驟。
[11]如1至10中任一項所述的複合片,其中於基材片層的至少一側,形成有無機層及積層於無機層上的有機層,或者形成有有機層及積層於有機層上的無機層。
[12]一種可撓性顯示器、太陽電池、照明元件、顯示元件、觸控面板、窗材或結構材料,使用如11所述的複合片。
[13]一種產品,使用如1至11中任一項所述的複合片或者如12所述的太陽電池、照明元件、顯示元件、觸控面板、窗材或結構材料。
進而,本發明亦提供以下內容。
[1]一種含微細纖維片的製造方法,其中於含微細纖維片的製造方法中,至少包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維來製備片的步驟;以及(d)使導入取代基的至少一部分自步驟(c)中所得的片中脫離的步驟。
[2]如1所述的製造方法,其中步驟(d)為利用水及/或醇對步驟(c)中所得的片進行處理,使導入取代基的至少一部分脫離的步驟。
[3]如2所述的製造方法,其中步驟(d)的利用水及/或醇進行處理為利用水及/或醇的蒸氣的處理。
[4]如3所述的製造方法,其中蒸氣為0.1MPa~30MPa的高壓蒸氣。
[5]如1所述的製造方法,其中步驟(d)為利用多元醇對步驟(c)中所得的片進行處理,使導入取代基的至少一部分脫離的步驟。
[6]如5所述的製造方法,其中多元醇為OH/C比率為0.2以上的多元醇。
[7]如1至6中任一項所述的製造方法,其中具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種。
[8]如1至7中任一項所述的製造方法,其中纖維原料為含有纖維素及/或幾丁質、幾丁聚糖的材料。
[9]如1至8中任一項所述的製造方法,其中微細纖維的平均纖維寬為2nm~1000nm。
[10]如1至9中任一項所述的製造方法,其中具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為來源於磷酸的基團,並且於步驟(a)之後且步驟(c)之前,更包括以下步驟: (e)變更導入有取代基的纖維或導入有取代基的微細纖維的中和度的步驟。
[11]如10所述的製造方法,其中步驟(e)是以中和度成為15%~85%的方式進行。
[12]一種含微細纖維片,其是藉由如1至11中任一項所述的製造方法所製造。
[13]一種複合片,含有包含藉由如1至11中任一項所述的製造方法所製造的含微細纖維片的基材片層、以及形成於基材片層的至少一側的無機層及/或有機層。
[14]如13所述的複合片,其中基材片層的厚度為0.1μm~1200μm。
[15]如13或14所述的複合片,其中無機層含有選自由氧化 矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、碳氧化鋁及氮氧化鋁所組成的組群中的至少一種。
[16]如13至15中任一項所述的複合片,其中有機層含有熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂。
[17]如13至15中任一項所述的複合片,其中於基材片層的至少一側形成有無機層及積層於無機層上的有機層,或者形成有有機層及積層於有機層上的無機層。
[18]一種可撓性顯示器、太陽電池、照明元件、顯示元件、觸控面板、窗材或結構材料,使用如13至17中任一項所述的複合片。
[19]一種產品,使用如13至17中任一項所述的複合片或者如18所述的太陽電池、照明元件、顯示元件、觸控面板、窗材或結構材料。
根據本發明,可抑制含微細纖維片及樹脂複合體的經時黃變或加熱黃變。
根據本發明,可構成如下複合片,該複合片以含導入有取代基的微細纖維的片作為基材,具有透明性、可撓性、低線熱膨脹係數,進而賦予有耐濕性。
根據本發明,提供一種將導入有取代基的微細纖維加以片化後將所導入的取代基有效率地脫離的技術。另外,藉此可抑制含微細纖維片的經時黃變或加熱黃變。
圖1為用於含微細纖維片的校準曲線。製作磷酸基量已知的不織布,實施螢光X射線分析後,製作P原子的特性X射線強度與磷酸基導入量的校準曲線,供於實驗。
圖2為用於含微細纖維片的校準曲線。製作羧基量已知且為鈉(Na)鹽型的不織布,製作Na原子的特性X射線強度與羧基導入量的校準曲線,供於實驗。
圖3為OH/C比率與取代基脫離能力的關係。
本發明中,於對其實施態樣、其實施例加以說明時,份及%除了特別記載的情況以外,意指質量份及質量%。另外,數值範圍「a~b」除了特別記載的情況以外,包括兩端的值a及b。「A及/或B」除了特別記載的情況以外,是指A與B的至少一者,意指可僅為A,亦可僅為B,亦可為A及B。
本發明的含微細纖維片的製造方法至少包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維來製備片的步驟;以及 (d)使導入取代基的至少一部分自步驟(c)中所得的片中脫離的步驟。
[步驟(a)]
步驟(a)為於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟。步驟(a)並無特別限定,可藉由在乾燥狀態或濕潤狀態的纖維原料中混合欲與該纖維原料反應的化合物,而於纖維原料中導入所述取代基。為了促進導入時的反應,進行加熱的方法特別有效。導入取代基時的加熱處理溫度並無特別限定,較佳為不易引起該纖維原料的熱分解或水解等的溫度帶,例如於選擇含有纖維素的纖維原料作為纖維原料的情形時,就熱分解溫度的觀點而言,較佳為250℃以下,就抑制纖維素的水解的觀點而言,較佳為於100℃~170℃下進行加熱處理。
本發明中所用的纖維原料並無特別限定,例如可列舉無機纖維、有機纖維、合成纖維、半合成纖維、再生纖維等。無機纖維例如可列舉玻璃纖維、岩石纖維、金屬纖維等,但不限定於該些纖維。有機纖維例如可列舉來源於纖維素、碳纖維、紙漿、幾丁質、幾丁聚糖等天然物的纖維等,但不限定於該些纖維。合成纖維例如可列舉尼龍、維尼綸(vinylon)、亞乙烯(vinylidene)、聚酯、聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚胺基甲酸酯、丙烯酸、聚氯乙烯、芳族聚醯胺等,但不限定於該些纖維。半合成纖維可列舉乙酸酯、三乙酸酯、蛋白質共聚物纖維(promix)等,但不 限定於該些纖維。再生纖維例如可列舉人造絲(rayon)、銅氨纖維(Cupro)、富強纖維(polynosic rayon)、萊賽爾纖維(Lyocell)、天絲(Tencel)等,但不限定於該些纖維。
另外,本發明中所用的纖維原料並無特別限定,就容易導入後述取代基的方面而言,理想的是含有羥基或胺基。
纖維原料並無特別限定,就容易獲取而價廉的方面而言,較佳為使用紙漿。紙漿是選自木材紙漿、非木材紙漿、脫墨紙漿中。木材紙漿例如可列舉:闊葉樹牛皮紙漿(LBKP)、針葉樹牛皮紙漿(NBKP)、亞硫酸鹽紙漿(SP)、鹼法紙漿(AP)、未漂白牛皮紙漿(UKP)、氧漂白牛皮紙漿(OKP)等化學紙漿,半化學紙漿(Semi-chemical pulp,SCP)、液浸木紙漿(chemi-ground -wood pulp,CGP)等半化學紙漿,碎木紙漿(GP)、熱磨機械紙漿(TMP、BCTMP)等機械紙漿等,但並無特別限定。非木材紙漿可列舉:棉絨(cotton linter)或棉籽絨(cotton lint)等棉系紙漿,麻、麥稈、蔗渣(bagasse)等非木材系紙漿,自玉蝶梅(Hoya)或海草等分離所得的纖維素、幾丁質、幾丁聚糖等,但並無特別限定。脫墨紙漿可列舉以廢紙作為原料的脫墨紙漿,但並無特別限定。本發明的紙漿可將所述一種單獨使用,亦可混合使用兩種以上。所述紙漿中,就容易獲取的方面而言,較佳為含有纖維素的木材紙漿、脫墨紙漿。木材紙漿中,化學紙漿因纖維素比率大,故纖維微細化(開纖)時的微細纖維素纖維的產率高,另外,紙漿中的纖維素的分解小,可獲得軸比大的長纖維的微細纖維素纖 維,於此方面而言尤佳,但並無特別限定。其中,可最佳地選擇牛皮紙漿、亞硫酸鹽紙漿,但並無特別限定。含有該軸比大的長纖維的微細纖維素纖維的片可獲得高強度。
與纖維原料反應的化合物並無特別限定,例如可列舉:具有來源於磷酸的基團的化合物、具有來源於羧酸的基團的化合物、具有來源於硫酸的基團的化合物、具有來源於磺酸的基團的化合物、具有碳數10以上的烷基的化合物、具有來源於胺的基團的化合物等。就操作的容易性、與微細纖維的反應性的方面而言,較佳為具有選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種的化合物,該些化合物更佳為與微細纖維形成酯或/及醯胺,但並無特別限定。
本發明中使用的具有來源於磷酸的基團的化合物並無特別限定,為選自由磷酸、多磷酸、亞磷酸、膦酸、多膦酸(polyphosphonic acid)或該些酸的鹽或酯所組成的組群中的至少一種。該些化合物中,就低成本、容易操作、另外可於纖維原料中導入磷酸基而進一步提高微細化(開纖)效率的方面而言,較佳為具有磷酸基的化合物,但並無特別限定。
具有磷酸基的化合物並無特別限定,可列舉:磷酸,作為磷酸的鋰鹽的磷酸二氫鋰、磷酸氫二鋰、磷酸三鋰、焦磷酸鋰、聚磷酸鋰,進而作為磷酸的鈉鹽的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸三鈉、焦磷酸鈉、聚磷酸鈉,進而作為磷酸的鉀鹽的磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸三鉀、焦磷酸鉀、聚磷酸鉀,進而作為磷 酸的銨鹽的磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨、焦磷酸銨、聚磷酸銨等。
該些化合物中,就磷酸基導入的效率高,工業上容易應用的觀點而言,較佳為磷酸、磷酸的鈉鹽、磷酸的鉀鹽、磷酸的銨鹽,更佳為磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉,但並無特別限定。
另外,就反應的均勻性及來源於磷酸的基團的導入效率高的方面而言,化合物較佳為以水溶液的形式使用,但並無特別限定。化合物的水溶液的pH值並無特別限定,就磷酸基導入的效率高的方面而言,較佳為7以下。就抑制纖維的水解的觀點而言,pH值尤佳為3~7,但並無特別限定。
本發明中使用的具有來源於羧酸的基團的化合物並無特別限定,為選自由具有羧基的化合物、具有羧基的化合物的酸酐及該些化合物的衍生物所組成的組群中的至少一種。
具有羧基的化合物並無特別限定,可列舉:馬來酸、琥珀酸、鄰苯二甲酸、富馬酸、戊二酸、己二酸、衣康酸等二羧酸化合物或檸檬酸、烏頭酸等三羧酸化合物。
具有羧基的化合物的酸酐並無特別限定,可列舉:馬來酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、戊二酸酐、己二酸酐、衣康酸酐等二羧酸化合物的酸酐。
具有羧基的化合物的衍生物並無特別限定,可列舉具有羧基的化合物的酸酐的醯亞胺化物、具有羧基的化合物的酸酐的衍生物。具有羧基的化合物的酸酐的醯亞胺化物並無特別限定, 可列舉馬來醯亞胺、琥珀醯亞胺、鄰苯二甲醯亞胺等二羧酸化合物的醯亞胺化物。
具有羧基的化合物的酸酐的衍生物並無特別限定,可列舉:二甲基馬來酸酐、二乙基馬來酸酐、二苯基馬來酸酐等具有羧基的化合物的酸酐的至少一部分氫原子經取代基(例如烷基、苯基等)取代而成的化合物。
所述具有來源於羧酸的基團的化合物中,就工業上容易應用、容易氣化的方面而言,較佳為馬來酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐,但並無特別限定。
本發明中使用的具有來源於硫酸的基團的化合物並無特別限定,為選自由硫酸酐、硫酸以及該等的鹽及酯所組成的組群中的至少一種。該些化合物中,就低成本、另外可於纖維原料中導入硫酸基而進一步提高微細化(開纖)效率的方面而言,較佳為硫酸,但並無特別限定。
所述步驟(a)中,藉由在纖維原料中導入取代基,溶液中的纖維的分散性提高,可提高開纖效率。
所述步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維中的取代基的導入量(利用滴定法)並無特別限定,每1g(質量)纖維中較佳為0.005α~0.11α,更佳為0.01α~0.08α。若取代基的導入量小於0.005α,則難以實現纖維原料的微細化(開纖)。若取代基的導入量超過0.11α,則可能纖維溶解。其中,α為與纖維材料反應的化合物可反應的官能基、例如羥基或胺基於每1g纖維材料中所 含的量(單位:mmol/g)。再者,除了特別記載的情況以外,纖維表面的取代基的導入量(滴定法)的測定可利用以下方法來進行:分取含有以絕乾質量計為0.04g左右的固體成分的含微細纖維漿料,使用離子交換水稀釋至50g左右。一面攪拌該溶液,一面滴加0.01N的氫氧化鈉水溶液,測定該情形的導電度的值的變化,將該值達到最小時的0.01N氫氧化鈉水溶液的滴加量視為滴定終點的滴加量。纖維素表面的取代基量X是以X(mmol/g)=0.01(mol/l)×V(ml)/W(g)來表示。此處,V:0.01N氫氧化鈉水溶液的滴加量(ml),W:含微細纖維素纖維的漿料所含的固體成分(g)。
<鹼處理>
視需要,亦可於步驟(a)的導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基而獲得導入有取代基的纖維的步驟之後、後述步驟(b)的機械處理步驟之前,進行鹼處理。藉由鹼處理,可對已導入至纖維中的磷酸基供給陽離子,容易地製成鹽。另外,就纖維的產率提高的觀點而言,鹼處理較佳。
鹼處理的方法並無特別限定。例如可藉由在鹼溶液中浸漬導入有磷酸基的纖維素纖維而實施。
鹼溶液所含的鹼化合物可為無機鹼化合物,亦可為有機鹼化合物。
無機鹼化合物的例子為鹼金屬或鹼土金屬的氫氧化物、碳酸鹽及磷酸鹽。更具體的例子為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氫氧化鈣、碳酸鋰、碳酸氫鋰、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、磷酸鋰、磷酸鉀、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈣、磷酸氫鈣。
有機鹼化合物的例子為氨、脂肪族胺、芳香族胺、脂肪族銨、芳香族銨、雜環式化合物及該些化合物的氫氧化物、碳酸鹽或磷酸鹽。更具體的例子為氨、肼、甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、丙基胺、二丙基胺、丁基胺、二胺基乙烷、二胺基丙烷、二胺基丁烷、二胺基戊烷、二胺基己烷、環己基胺、苯胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化苄基三甲基銨、吡啶、N,N-二甲基-4-胺基吡啶、碳酸銨、碳酸氫銨、磷酸氫二銨。
鹼溶液中的溶媒並無特別限定,可使用水及/或有機溶劑。較佳為具有極性的溶媒(水、醇等極性有機溶劑),更佳為含有水的水系溶媒。鹼溶液的尤佳例為氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液。
使導入有磷酸基的纖維素浸漬的鹼溶液的25℃下的pH值可適當設定,較佳為9以上,更佳為10以上,進而佳為11以上。其原因在於纖維素纖維的產率變得更高。任一情況下,鹼溶液的25℃下的pH值均較佳為14以下。其原因在於,若pH值超過14,則鹼溶液的操作性降低。
為了減少鹼溶液的使用量,亦可於鹼處理步驟之前對導入有磷酸基的纖維素纖維進行清洗。清洗時,可使用水及/或有機 溶劑。另外,亦可於鹼處理後、後述機械處理之前,為了提高操作性而利用水及/或有機溶劑對經鹼處理的導入有磷酸基的纖維素纖維進行清洗。
[步驟(b)]
步驟(b)為使用開纖處理裝置對步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維進行微細化(開纖)處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟。
開纖處理裝置並無特別限定,可適當使用:高速開纖機、磨碎機(grinder,石臼型粉碎機)、高壓均質機或超高壓均質機、Clearmix分散機、高壓撞擊型粉碎機、球磨機、珠磨機、盤式精磨機(disk refiner)、錐形精磨機(conical refiner)、雙軸混練機、振動磨機、高速旋轉下的均質混合機(homo mixer)、超音波分散機、打漿機(beater)等進行濕式粉碎的裝置等。
開纖處理時,較佳為將水與有機溶媒單獨或組合來將步驟(a)中所得的導入有取代基的纖維稀釋,製成漿料狀,但並無特別限定。稀釋後的導入有取代基的纖維的固體成分濃度並無特別限定,較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。若稀釋後的導入有取代基的纖維的固體成分濃度為所述下限值以上,則開纖處理的效率提高,若為所述上限值以下,則可防止開纖處理裝置內的堵塞。分散介質並無特別限定,除了水以外,可使用極性有機溶劑。較佳的極性有機溶劑並無特別限定,可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第三丁醇等醇類, 丙酮、甲基乙基酮(MEK)等酮類,二乙醚、四氫呋喃(THF)等醚類,二甲基亞碸(DMSO),二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)等。該些極性有機溶劑可為一種,亦可為兩種以上。另外,只要為不妨礙含微細纖維漿料的分散穩定性的範圍,則除了所述水及極性有機溶劑以外亦可使用非極性有機溶媒。
微細化(開纖)處理後的含微細纖維漿料中的微細纖維的含量並無特別限定,較佳為0.02質量%~10質量%,更佳為0.1質量%~5質量%。若微細纖維的含量為所述範圍,則製造後述片時的製造效率優異,漿料的分散穩定性優異。
本發明中,藉由微細化(開纖)所得的導入有取代基的微細纖維的纖維寬並無特別限定,較佳為1nm~1000nm,更佳為2nm~500nm,進而佳為3nm~100nm。若微細纖維的纖維寬小於1nm,則分子溶解於水中,故不表現出作為微細纖維的物性(強度或剛性、尺寸穩定性)。另一方面,若超過1000nm則無法稱之為微細纖維,無法獲得作為微細纖維的物性(強度或剛性、尺寸穩定性)。
於對微細纖維要求透明性的用途中,若纖維寬超過30nm,則接近可見光的波長的1/10,於與基質材料複合的情形時容易於界面上產生可見光的折射及散射,有透明性降低的傾向,因此纖維寬雖並無特別限定,但較佳為2nm~30nm,更佳為2nm~20nm。由所述般的微細纖維所得的複合體通常成為緻密的結構體,故強度高、可見光的散射少,因此亦可獲得高透明性。
微細纖維的纖維寬的測定是如以下般進行。製備濃度0.05質量%~0.1質量%的含微細纖維漿料,將該漿料澆鑄於經親水化處理的碳膜被覆柵格(grid)上,製成穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,TEM)觀察用試樣。於含有寬幅的纖維的情形時,亦可對澆鑄於玻璃上的表面的掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)像進行觀察。根據構成纖維的寬度,以1000倍、5000倍、10000倍、20000倍或50000倍的任一倍率來進行電子顯微鏡圖像的觀察。其中,試樣、觀察條件或倍率是以滿足下述條件的方式調整。
(1)於觀察圖像內的任意部位作出一條直線X,20條以上的纖維與該直線X交叉。
(2)於相同圖像內作出與該直線垂直交叉的直線Y,20條以上的纖維與該直線Y交叉。
對於滿足所述條件的觀察圖像,目測讀取與直線X、直線Y交錯的纖維的寬度。如此般至少觀察3組以上的不重疊的表面部分的圖像,對各圖像讀取與直線X、直線Y交錯的纖維的寬度。如此般讀取至少20條×2×3=120條的纖維寬。本發明中的纖維寬為如此般讀取的纖維寬的平均值。
微細纖維的纖維長並無特別限定,較佳為0.1μm以上。若纖維長小於0.1μm,則難以獲得將微細纖維與樹脂複合時的強度提高效果。纖維長可根據TEM或SEM、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)的圖像分析而求出。所述纖維長是指佔 微細纖維的30質量%以上的纖維長。
微細纖維的軸比(纖維長/纖維寬)並無特別限定,較佳為20~10000的範圍。若軸比小於20,則有時難以形成含微細纖維片。若軸比超過10000則漿料黏度變高而欠佳。
[步驟(c)]
步驟(c)為將步驟(b)中所得的導入有取代基的微細纖維製備片的步驟。
片並無特別限定,亦可將所述微細纖維與所述微細纖維以外的纖維(以下稱為「追加纖維」)的至少一種以上混合而製備。追加纖維例如可列舉無機纖維、有機纖維、合成纖維、半合成纖維、再生纖維等,但並無特別限定。無機纖維例如可列舉玻璃纖維、岩石纖維、金屬纖維等,但不限定於該些纖維。有機纖維例如可列舉來源於纖維素、碳纖維、紙漿、幾丁質、幾丁聚糖等天然物的纖維等,但不限定於該些纖維。合成纖維例如可列舉尼龍、維尼綸、亞乙烯、聚酯、聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚胺基甲酸酯、丙烯酸、聚氯乙烯、芳族聚醯胺等,但不限定於該些纖維。半合成纖維可列舉乙酸酯、三乙酸酯、蛋白質共聚物纖維(promix)等,但不限定於該些纖維。再生纖維例如可列舉人造絲、銅氨纖維、富強纖維、萊賽爾纖維、天絲等,但不限定於該些纖維。所述追加纖維視需要可實施化學處理、開纖處理等處理。於對追加纖維實施化學處理、開纖處理等處理的情形時,可與微細纖維混合後實施化學處理、開纖處理等處理,亦可對追加纖維 實施化學處理、開纖處理等處理後與微細纖維混合。
於混合追加纖維的情形時,微細纖維與追加纖維的合計量中的追加纖維的添加量並無特別限定,較佳為50質量%以下,更佳為40質量%以下,進而佳為30質量%以下。尤佳為20質量%以下。
於製備片時,亦可添加親水性高分子。親水性高分子例如可列舉:聚乙二醇、纖維素衍生物(羥乙基纖維素、羧乙基纖維素、羧甲基纖維素等)、酪蛋白(casein)、糊精(dextrin)、澱粉、改質澱粉、聚乙烯醇、改質聚乙烯醇(乙醯乙醯基化聚乙烯醇等)、聚環氧乙烷、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯基甲基醚、聚丙烯酸鹽類、聚丙烯醯胺、丙烯酸烷基酯共聚物、胺基甲酸酯系共聚物等,但並無特別限定。
另外,亦可使用親水性的低分子化合物代替親水性高分子。親水性的低分子化合物可列舉:甘油、赤藻糖醇(erythritol)、木糖醇(xylitol)、山梨糖醇(sorbitol)、半乳糖醇(galactitol)、甘露醇(mannitol)、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇等,但並無特別限定。於添加親水性高分子、或親水性的低分子化合物的情形時,相對於微細纖維的固體成分100質量份,所述化合物的添加量較佳為1質量份~200質量份,更佳為1質量份~150質量份,進而佳為2質量份~120質量份,尤佳為3質量份~100質量份,但並無特別限定。
片的製備並無特別限定,典型而言可依據下述抄紙法、 塗敷法等。
<抄紙法>
除了通常的抄紙時所用的長網式、圓網式、傾斜式等連續抄紙機以外,可利用將該些抄紙機組合的多層組合(multilayer combination)抄紙機、進而手抄等公知的抄紙方法,將含微細纖維漿料抄紙,利用與通常的紙相同的方法來片化。即,將含微細纖維漿料於抄網(wire)上過濾、脫水而獲得濕紙狀態的片後,進行壓製、乾燥,由此可獲得片。漿料的濃度並無特別限定,較佳為0.05質量%~5質量%,若濃度過低,則過濾耗費巨大的時間,反之若濃度過高則無法獲得均勻的片,故欠佳。於將漿料過濾、脫水的情形時,過濾時的濾布並無特別限定,重要的是微細纖維不通過,且過濾速度不過慢。此種濾布並無特別限定,較佳為包含有機聚合物的片、織物、多孔膜。有機聚合物並無特別限定,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯或聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)等般的非纖維素系的有機聚合物。具體可列舉:孔徑0.1μm~20μm、例如1μm的聚四氟乙烯的多孔膜,孔徑0.1μm~20μm、例如1μm的聚對苯二甲酸乙二酯或聚乙烯的織物等,但並無特別限定。
由含微細纖維的漿料來製造片的方法並無特別限定,例如可列舉使用WO2011/013567中記載的製造裝置的方法等,所述製造裝置具有將含有微細纖維素纖維的漿料噴出至環形帶的上表面上並自所噴出的所述漿料中榨去分散介質而生成網(web)的榨 水區段、及使所述網乾燥而生成纖維片的乾燥區段,自所述榨水區段至所述乾燥區段配設有所述環形帶,所述榨水區段中生成的所述網保持載置於所述環形帶上的狀態而被搬送至所述乾燥區段中。
本發明中可使用的脫水方法並無特別限定,可列舉紙的製造時通常所使用的脫水方法,較佳為利用長網、圓網、傾斜抄網等脫水後,藉由輥壓製來進行脫水的方法。另外,乾燥方法並無特別限定,可列舉紙的製造中所用的方法,例如較佳為滾筒乾燥機(cylinder dryer)、美式乾燥機(Yankee dryer)、熱風乾燥、紅外線加熱器等方法。
<塗敷法>
塗敷法為將含微細纖維漿料塗敷於基材上,將使其乾燥而形成的含微細纖維層自基材上剝離,藉此獲得片的方法。藉由使用塗敷裝置及長條的基材,可連續地生產片。基材的材質並無特別限定,對含微細纖維漿料的濡濕性高的材質可抑制乾燥時的片的收縮等而較佳,較佳為選擇可將乾燥後所形成的片容易地剝離的材質。其中較佳為樹脂板或金屬板,但並無特別限定。其中,較佳為將適當的材質單獨或積層而使用。例如可使用:壓克力板、聚對苯二甲酸乙二酯板、氯乙烯板、聚苯乙烯板、聚偏二氯乙烯等樹脂板或鋁板、鋅板、銅板、鐵板等金屬板,及對該些板的表面進行氧化處理所得的板,不鏽鋼板、黃銅板等,但並無特別限定。為了將含微細纖維漿料塗敷於基材上,只要使用可於所述基 材上塗敷既定的漿料量的各種塗佈機即可。並無特別限定,例如可使用輥塗機、凹版塗佈機、模塗機、簾幕式塗佈機、噴霧塗佈機、刮刀塗佈機、棒塗機、氣刀塗佈機等,其中,模塗機、簾幕式塗佈機、噴霧塗佈機、氣刀塗佈機等塗敷方式的塗佈機對於均勻塗敷而言有效。
乾燥方法並無特別限定,可為非接觸的乾燥方法、一面約束片一面進行乾燥的方法的任一種,亦可將該些方法組合。
非接觸的乾燥方法並無特別限定,可應用:藉由熱風、紅外線、遠紅外線或近紅外線進行加熱而乾燥的方法(加熱乾燥法);調整為真空而乾燥的方法(真空乾燥法)。亦可將加熱乾燥法與真空乾燥法組合,通常應用加熱乾燥法。利用紅外線、遠紅外線或近紅外線的乾燥可使用紅外線裝置、遠紅外線裝置或近紅外線裝置來進行,但並無特別限定。加熱乾燥法中的加熱溫度並無特別限定,較佳為設定為40℃~120℃,更佳為設定為40℃~105℃。若將加熱溫度設定為所述下限值以上,則可使分散介質迅速揮發,若為所述上限值以下,則可抑制加熱所需要的成本及抑制微細纖維的由熱所致的變色(另追加乾燥步驟)。
含微細纖維片的厚度並無特別限定,較佳為1μm以上,更佳為5μm以上。又,通常為1000μm以下,較佳為5μm~250μm。
[步驟(d)]
步驟(d)為使所導入的取代基的全部或一部分自步驟(c) 中所得的片中脫離的步驟。本發明中,將所述步驟中製造的導入有取代基的微細纖維加以片化後,使該片中所含有的微細纖維中導入的取代基脫離。脫離可藉由利用水及/或醇對步驟(c)中所得的片進行處理而進行。醇中包含多元醇,於使用多元醇的情形時,脫離可藉由利用多元醇將片煮沸來達成,另外亦可藉由利用多元醇的蒸氣對片進行處理來達成。於使用水及/或沸點低的醇的情形時,脫離可藉由利用多元醇蒸氣對片進行處理來達成。
<多元醇煮沸法>
本發明的一個較佳態樣中,於步驟(d)中使取代基脫離時,藉由多元醇對片進行煮沸處理。所謂多元醇,是指醇中具有2個以上的OH基者。於使用多元醇的情形時,較佳為使用OH/C比率為0.15以上的多元醇。更佳為使用OH/C比率為0.2以上的多元醇。所謂「OH/C比率」,是指相對於分子所含的碳(C)原子的OH基的個數,例如乙二醇(C2H6O2)的OH/C比率為1,二乙二醇(C4H10O3)的OH/C比率為0.67。
為多元醇且OH/C比率為0.2以上者的例子可列舉:乙二醇、二乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、甘油(丙三醇、1,2,3-丙三醇)、戊二醇、辛二醇、癸二醇、糖醇(例如山梨糖醇、乳糖醇、麥芽糖醇、甘露醇、木糖醇)。
關於藉由多元醇進行煮沸處理的情形時的步驟(d)中的多元醇的使用量,只要可充分進行取代基的脫離,則並無特別限定,可根據片質量而適當決定。於使用任一種醇的情形時,例 如相對於1質量份的片,可使用1質量份~100質量份的醇。若相對於1質量份的片的醇的使用量少於1質量份,則有時無法充分進行脫離。
關於藉由多元醇進行煮沸處理的情形時的進行步驟(d)的溫度,只要可充分進行取代基的脫離,則並無特別限定,可設定為140℃以上,較佳為160℃以上,更佳為170℃以上。其中,較佳為選擇可抑制纖維原料的分解的溫度,但並無特別限定,例如於使用纖維素作為纖維原料的情形時為250℃以下,更佳為200℃以下。另外,加熱時亦可適當添加酸或鹼等添加劑。
關於藉由多元醇進行煮沸處理的情形時的進行步驟(d)的時間,只要可充分進行取代基的脫離,則並無特別限定,例如可使用OH/C比率為1的多元醇即甘油作為醇,於180℃下實施脫離的情形時,可設定為10分鐘~120分鐘,較佳為15分鐘~90分鐘,更佳為15分鐘~60分鐘。使用其他醇的情形時亦可同樣地設定。
<蒸氣法>
於步驟(d)中使取代基脫離時,亦可使用蒸氣。蒸氣的種類並無特別限定,可認為只要為具有OH基的物質的蒸氣,則可進行所導入的取代基的脫離。就脫離取代基的能力高等觀點而言,蒸氣較佳為水蒸氣及/或醇蒸氣。醇的例子可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇及第三丁醇、以及所述多元醇。尤佳的蒸氣的一例為水蒸氣。水蒸氣亦可含有:水或甲 醇、乙醇、丙醇等低級醇,較佳為碳數1以上且6以下、更佳為碳數1以上且3以下的醇;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等碳數3以上且6以下的酮;直鏈或分支狀的碳數1以上且6以下的飽和烴或不飽和烴;苯、甲苯等芳香族烴。
步驟(d)中的利用蒸氣的處理並無特別限定,可藉由使片與加壓蒸氣(經加壓的飽和蒸氣)或過熱蒸氣接觸而實施。
利用加壓蒸氣的處理例如可使用現有技術的高壓釜。通常的高壓釜例如具有圓筒狀的容器及開閉該容器的上表面開口的蓋,於蓋上設置有排氣口、溫度計、壓力計,於容器的底部設有排水閥。而且,於使用該高壓釜時,首先在關閉排水閥的狀態下在容器內中加入水,進而在容器內的水的上方設置片,關閉蓋。然後,若打開排氣口,逐漸加熱容器,則最初容器內的空氣從排氣口中排出,逐漸噴出熱氣。在容器內充滿水蒸氣的階段中,關閉排氣口,然後一面調整溫度及壓力一面持續加熱。於經過既定時間的階段中,停止加熱,冷卻後將容器內的片取出。
步驟(d)的利用加壓蒸氣的處理例如可於100℃~250℃的溫度範圍內實施。就處理效率的觀點而言,可設定為100℃以上,較佳為120℃以上,更佳為140℃以上。另外,就防止片的著色的觀點而言,可設定為250℃以下,較佳為200℃以下,更佳為180℃以下。
步驟(d)的加壓蒸氣的處理壓力較佳為0.1MPa以上,更佳為0.5MPa以上,進而佳為0.8MPa以上。任一情形時,均較 佳為30MPa以下,更佳為25MPa以下,進而佳為20MPa以下,進而更佳為18MPa以下。
步驟(d)中的加壓蒸氣的處理時間亦取決於溫度及壓力,可進行至達成所需的脫離為止。例如為5分鐘以上,較佳為10分鐘以上,更佳為30分鐘以上。於任一情形時,處理時間均可設定為24小時以下,較佳為設定為10小時以下,進而佳為設定為3小時以下。再者,所謂處理時間,視為表示將達到加熱溫度的時刻設定為0小時,而維持該加熱溫度的時間。
利用過熱蒸氣的處理例如可藉由對片噴附過熱蒸氣而進行。過熱蒸氣例如是於供給量為500g/m3~600g/m3的範圍內自噴嘴噴附至片上。過熱蒸氣的溫度例如可於一個大氣壓下控制於100℃~160℃。於該情形時,過熱蒸氣的供給時間可設定為4秒鐘~120秒鐘。
步驟(d)可進行至所需的程度直至使導入取代基脫離為止。脫離後的取代基的量並無特別限定,例如為導入時的70%以下,較佳為50%以下,更佳為30%以下。或者,步驟(d)可進行至脫離後的片的取代基的導入量達到0.7mmol/g以下為止。較佳為進行至脫離後的片的取代基的導入量達到0.5mmol/g以下為止,更佳為進行至脫離後的片的取代基的導入量達到0.1mmol/g以下為止,進而佳為進行至脫離後的片的取代基的導入量達到0.05mmol/g以下為止。取代基含量少的情況下,可抑制對該片進行加熱時的黃變等。再者,本發明中關於含微細纖維片,於提及 取代基導入量時,除了特別記載的情形以外,是指藉由螢光X射線分析進行測定的值。測定時,視需要製作取代基導入量已知的片,相對於取代基導入量來繪製適當原子的特性X射線強度,製作校準曲線並使用。詳細的測定方法可參考本說明書的實施例項。
藉由取代基的脫離,由高溫處理所致的著色得到抑制,此外片表面偏向疏水側,例如與疏水性樹脂進行複合時亦密接性提高。
於步驟(d)的一個尤佳態樣中,使用120℃~180℃的高壓水蒸氣來進行60分鐘~360分鐘處理。藉由此種處理,可於不損及片的外觀的情況下進行脫離直至官能基導入量為0.3mmol/g以下為止。
再者,所述專利文獻9是有關於在作為溶媒的水的存在下對氧化纖維素進行加熱處理,但其記載溶媒不僅為液體,亦能以蒸氣的形式供給。然而,該技術並非是以取代基的脫離為目的。此處的處理中,一般認為主要僅進入至纖維素的非晶部中的羧基於高溫的水中溶出。實際上可認為,即便於水的存在下對氧化纖維素進行加熱處理,取代基亦難以脫離。另外,所述專利文獻9的加熱處理是在片化前的纖維的階段而非片化後的階段中進行處理,此方面亦與本發明有差異。
[步驟(e)]
於本發明的一實施態樣中,於纖維原料中導入磷酸基作為具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基。該情形時,亦可於步驟 (a)之後且步驟(c)之前,更包括(e)變更導入有取代基的纖維或導入有取代基的微細纖維的中和度的步驟。於已將磷酸基導入至纖維中時,通常為中和度2(亦稱為中和度100%)。
例如於纖維素纖維中使用磷酸的鈉鹽來導入磷酸基,並進行利用氫氧化鈉的鹼處理的情形時,導入後的中和度2(中和度100%)的狀態是表示為纖維素-O-P(=O)(-O-Na+)(-O-Na+)。對於保持中和度2(中和度100%)的狀態而製作的片而言,由於片的內部的pH值稍微偏向鹼側,故於高溫多濕下自纖維素端末發生分解,可能產生作為著色原因之一的單糖。另外,於表示為纖維素-O-P(=O)(-O-H+)(-O-H+)的中和度0(中和度0%)的狀態下,於高溫多濕下表現出磷酸基特有的阻燃性機制,促進碳化物(char)形成,故容易變為茶褐色。因此,藉由變更中和度,而使片的內部的pH值由中性接近弱酸性,由此可抑制高溫多濕下的纖維素的分解.著色。另外,Na鹽的量亦減少,故可抑制由水所致的片的膨潤,可提高尺寸穩定性。
於步驟(d)中進行使用醇的取代基脫離的情形時,較佳為醇所具有的羥基上的電子對容易對磷酸基的磷進行親核攻擊的狀態。中和度2(中和度100%)的情況下,磷酸基的負電荷變強,難以親核攻擊。另外,於表示為纖維素-O-P(=O)(-O-H+)(-O-H+)的中和度0(中和度0%)的狀態下,磷酸基間的氫鍵變強,難以親核攻擊。因此,藉由變更中和度,可減小磷酸基的負電荷量及磷酸基間的氫鍵的影響,取代基的脫離效率提高。再者,本說明 書中,有時以使用纖維素纖維作為纖維的例子的情形為例進行說明,但本領域技術人員亦可將該說明應用於使用其他種類的纖維的情形而理解。
中和度變更不限於磷酸基,即便導入顯示出弱酸性的羧基,亦可同樣地實施。然而,隨著藉由中和度變更而由纖維素-O-COO-Na+接近纖維素-O-COO-H+,無法獲得用以使奈米纖維於水中穩定分散的充分的電荷反斥,引起凝聚.凝膠化(參照日本專利特開2012-001626公報),因此無法維持片化時的透明性。然而,若為磷酸基,則pKa低於顯示出弱酸性的羧基,故不易因中和度變更而引起凝聚.凝膠化,可獲得維持透明性、並且有效地抑制著色的片。
步驟(e)中變更中和度的方法並無特別限定,例如可列舉:將中和度2(中和度100%)的微細纖維製成懸浮液,進行離子交換處理。離子交換處理於可充分獲得目標效果、且操作簡便的方面而言亦較佳。於離子交換處理時,使用陽離子交換樹脂。另外,抗衡離子通常是使用H+離子。藉由利用適當量的陽離子交換樹脂進行充分時間的處理,可獲得中和度0(中和度0%)的微細纖維。藉由將所得的中和度0(中和度0%)的微細纖維、與未變更中和度的中和度2(中和度100%)的微細纖維以適當的比混合,可獲得中和度為0(中和度0%)~2(中和度100%)之間的各種中和度的微細纖維。
離子交換處理時,可使用強酸性離子交換樹脂及弱酸性 離子交換樹脂的任一種,較佳為使用強酸性的離子交換樹脂。具體可使用在苯乙烯系樹脂或丙烯酸系樹脂中導入有磺酸基或羧基的樹脂。離子交換樹脂的形狀並無特別限定,可使用細粒(粒狀)、膜狀、纖維、液狀等各種形狀,就將微細纖維以懸浮液的狀態高效地處理的觀點而言,較佳為粒狀。具體例可列舉:市售的安倍結(Amberjet)1020、安倍結(Amberjet)1024、安倍結(Amberjet)1060、安倍結(Amberjet)1220(奧璐佳瑙(Organo)股份有限公司),安倍來(Amberlite)IR-200C、安倍來(Amberlite)IR-120B(以上為東京有機化學(股)公司),來瓦特(Lewatit)SP 112、來瓦特(Lewatit)S100(拜耳(Bayer)公司製造),GEL CK08P(三菱化學)、Dowex 50W-X8(陶氏化學(Dow Chemical))等。
關於離子交換處理,具體而言將粒狀的離子交換樹脂與纖維懸浮液(漿料)混合,視需要一面進行攪拌.振動,一面使離子交換樹脂與微細纖維接觸一定時間後,將離子交換樹脂與漿料分離。
於利用離子交換樹脂進行處理時,纖維懸浮液(漿料)的濃度或與離子交換樹脂之比並無特別限定,本領域技術人員可根據有效率地進行離子交換的觀點而適當設計。亦可製成於以後步驟中用於片化的處理容易的濃度。具體而言,漿料的濃度較佳為0.05質量%~5質量%。若濃度過低則處理耗費時間,反之若濃度過高則無法獲得充分的離子交換的效果,故欠佳。另外,於使用此種濃度範圍的漿料的情形時,例如於使用表觀密度800g/L-R ~830g/L-R、水分保有能力36%~55%、總交換容量1.8eq/L-R的強酸性離子交換樹脂的情形時,相對於漿料體積1,可使用1/50~1/5離子交換樹脂。處理時間亦無特別限定,本領域技術人員可根據有效率地進行離子交換的觀點而適當設計。例如可進行0.25小時~4小時的處理。
步驟(e)可進行至所需程度直至將中和度變更為止。另外,如上所述,藉由將中和度2(中和度100%)的纖維與中和度0(中和度0%)的纖維以適當的比混合,亦可調節中和度。任一情形時,中和度均可設定為0(中和度0%)~2(中和度100%),較佳為設定為0.3(中和度15%)~2(中和度100%),更佳為設定為0.3(中和度15%)~1.7(中和度85%)。
[其他步驟]
本發明中,除了所述步驟(a)~步驟(d)以外,視需要亦可於各步驟之間、步驟(a)之前或步驟(d)之後,適當包括清洗步驟等其他步驟,但並無特別限定。例如亦可於步驟(b)之前的階段中採用異物去除步驟,亦可於步驟(b)之後的階段中採用利用離心分離等的純化步驟,但並無特別限定。脫鹽步驟就微細纖維的純度提高的方面而言較佳。於進行脫鹽步驟的情形時,方法並無特別限定,可列舉過濾方式的清洗、透析、離子交換等。於一個較佳態樣中,於步驟(d)之後進行水洗步驟。可認為,藉由在步驟(d)的利用蒸氣的處理後進行水洗,可將因蒸氣而脫離的取代基等沖洗,藉此減少著色物質的產生。
再者,所述專利文獻7的方法中,對製備片之前的漿料狀的微細纖維進行取代基的脫離,因此於水中的分散性變差,有時引起凝聚。於此種情形時,可追加再分散步驟,於片化後進行取代基的脫離的本發明中,即便追加該再分散步驟,亦於水中維持取代基,故充分發揮由取代基所得的微細纖維的分散效果。
[含微細纖維片]
對於藉由所述製造方法可獲得的使取代基導入量脫離至一定值以下的含微細纖維片而言,其自身的透明度高,且黃變少。此種片為新穎物品。
根據本發明者的研究,於在將導入有取代基的微細纖維加以片化後的階段中,利用具有醇性羥基的化合物進行煮沸處理,使所導入的取代基脫離的情形時(上文所述的日本專利申請案2014-107721。本案申請時未公開),於纖維素的末端形成半縮醛或縮醛結構。該結構對被稱為剝離(peeling)反應的纖維素的分解顯示出耐性。因此,可抑制纖維素的分解物產生,結果可防止以分解物作為起點的著色結構的產生。
對於藉由包括步驟(e)的製造方法可獲得的所導入的磷酸基的中和度經調節的含微細纖維片而言,其自身的透明度高,且黃變少。另外,此種微細纖維及含微細纖維片亦為新穎物品。
本發明是有關於一種特定的製造方法,於提及藉由該方法「所製造的含微細纖維片」時,不僅是指藉由該製造方法所製 造的片,亦包括具有與藉由該製造方法所製造的片相同結構的片。
藉由本發明的一態樣所提供的新穎的含微細纖維片含有經導入有選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種、且平均纖維寬為2nm~1000nm的微細纖維素纖維。此種片的選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種的導入量為0.7mmol/g以下,較佳為0.5mmol/g以下,更佳為0.1mmol/g以下,進而佳為0.047mmol/g以下。選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種的導入量的下限值並無特別限定,例如為0.01mmol/g以上。於選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種的導入量為任一量的情形時,片自身的全光線透射率均為88.5%以上,較佳為89.7%以上,更佳為90.0%以上。
藉由本發明的一態樣所提供的新穎的微細纖維及含微細纖維片導入有磷酸基,且進行了中和度變更處理,平均纖維寬為2nm~1000nm。此種微細纖維或片的磷酸基的導入量為2.0mmol/g以下,較佳為1.75mmol/g以下,更佳為1.6mmol/g以下,進而佳為1.4mmol/g以下。磷酸基的導入量的下限值並無特別限定,可設定為0.1mmol/g以上,亦可設定為0.2mmol/g以上,亦可設定為0.4mmol/g以上,亦可設定為0.6mmol/g以上。於使取代基脫離的情形時,並無特別限定,例如為0.01mmol/g以上。於 磷酸基的導入量為任一量的情形時,片自身的全光線透射率均為88.5%以上,較佳為89.7%以上,更佳為90.0%以上。
藉由本發明的一態樣所提供的新穎的含微細纖維片的全光線透射率高,且黃變得到抑制。具體而言,關於全光線透射率,例如於含有微細纖維平均纖維寬為2nm~50nm的微細纖維素纖維,且選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種的導入量為0.01mmol/g~0.1mmol/g的情形時,全光線透射率可設定為85%以上、較佳設定為90%以上。另外,可將使此種片於200℃、真空下加熱4小時後的片的黃變度設定為30以下。黃變度較佳為27以下,更佳為9以下,進而佳為5以下。再者,本發明中於提及黃變時,除了特別記載的情形以外,是指依據美國試驗與材料學會(American Society for Testing Material,ASTM)標準使用分光光度計測定E313黃色指數的情形的值。本發明中,於提及全光線透射率時,除了特別記載的情形以外,是指依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)標準K7105進行測定的情形的值。亦可使用霧度計以C光的全光線透射率的形式測定。黃變及全光線透射率不僅是對含微細纖維片測定,亦對後述樹脂複合體測定。關於所述黃變及全光線透射率的較佳範圍亦適於樹脂複合體。
[複合化等]
藉由本發明所提供的含微細纖維片為了賦予對水的耐性(耐 水性、耐濕性、撥水性),亦可積層無機層、有機層。藉由本發明所提供的含微細纖維片經取代基脫離處理,故可抑制黃變,因此於積層化時,亦可包括通常情況下促進黃變的加熱步驟或紫外線(Ultraviolet,UV)照射步驟,可採取各種方法。藉由積層化所得的複合片較佳為含有形成於包含含微細纖維片的基材片層的至少一側的至少一層無機層及至少一層有機層。於將無機層與有機層積層的情形時,順序並無特別限定,於可將用以形成無機層的面設定為平滑、使所形成的無機層的缺陷更少的方面而言,較佳為於基材片的表面上首先積層有機層。另外,亦可包含有機層及無機層以外的其他構成層、例如用以使上層的接著容易的易接著層。
無機層、有機層等的層數並無特別限定。就維持可撓性或透明性、使耐濕性充分的觀點而言,較佳為對單側例如交替積層2層~15層的無機層與有機層,更佳為積層3層~7層。
[無機層]
本發明的一態樣的複合片於基材片層的至少一側形成有無機層。無機層可僅形成於基材片層的單側,亦可形成於兩側。另外,可與基材片層接觸而形成,另外亦可於與基材片層之間夾持其他層、例如後述有機層而形成。無機層只要形成至少一層即可,亦能以多層的形式而積層。
<材質>
構成無機層的物質並無特別限定,例如可列舉:鋁、矽、鎂、 鋅、錫、鎳、鈦;該等的氧化物、碳化物、氮化物、碳氧化物、氮氧化物或碳氮氧化物;或該等的混合物。就可穩定地維持高防濕性的觀點而言,較佳為氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、碳氧化鋁、氮氧化鋁或該等的混合物。
<形成方法>
無機層的形成方法並無特別限定。通常,形成薄膜的方法大致區分而有化學氣相成長法(化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD))與物理成膜法(物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition,PVD)),均可應用於本發明。CVD法具體可列舉:利用電漿的電漿CVD、使用加熱觸媒體將材料氣體催化熱分解的觸媒化學氣相成長法(Cat-CVD)等。PVD法具體可列舉:真空蒸鍍、離子鍍覆、濺鍍等。
另一方面,原子層堆積法(Atomic Layer Deposition,ALD)為將構成欲形成的膜的各元素的原料氣體交替供給於形成層的面上,藉此以原子層單位來形成薄膜的方法。雖有成膜速度慢等缺點,但有如下優點:優於電漿CVD法,即便為複雜形狀的面亦可完全覆蓋,可形成缺陷少的薄膜等。另外,ALD法有以下優點:能以奈米級(nano order)來控制膜厚,且相對較容易覆蓋寬廣的面等。
進而,ALD法使用電漿,藉此可期待反應速度的提高、低溫製程化、未反應氣體的減少。
就可獲得氣體阻障性高、均勻的薄膜等觀點而言,用於本發明的無機層的形成方法較佳為CVD法,更佳為ALD法。
關於形成無機層時的條件,本領域技術人員可適當設計。若為經過所述步驟(e)的中和處理或步驟(d)的脫離處理的基材片層,則可抑制高溫多濕下的黃變,故可將各種條件無問題地用於無機成膜。例如,於對進行了取代基脫離處理的基材片層賦予氧化鋁的無機層的情形時,可使用三甲基鋁(TMA)作為鋁原料,及將H2O用於TMA的氧化,將腔室溫度設定為120℃~170℃。另外,可將TMA的脈波時間設定為0.05秒~2秒、淨化(purge)時間設定為1秒~10秒、H2O的脈波時間設定為0.05秒~2秒、淨化時間設定為1秒~10秒。藉由將該循環重複幾十~幾百次,可獲得於片兩面上積層有膜厚10nm~60nm的氧化鋁膜的片。
<厚度>
無機層的厚度並無特別限定,為了表現出穩定的防濕性能,較佳為5nm以上,更佳為10nm以上,進而佳為20nm以上。就透明性、可撓性的觀點而言,無機層的厚度較佳為1000nm以下,更佳為800nm以下,進而佳為600nm以下。再者,關於本發明的複合片的無機層,於提及厚度時,於設有多個無機層的情形時,除了特別記載的情形以外,是指各無機層的厚度。
[有機層]
本發明的一態樣的複合片亦可除了基材片層、無機層以外, 含有有機層。有機層可僅形成於基材片層的單側,亦可形成於兩側。另外,可與基材片層接觸而形成,另外亦可於與基材片層之間夾持其他層、例如無機層而形成。有機層可僅為一層,亦能以多層的形式而積層。
於形成有機層時,可藉由以下方式進行:對基材片層視需要進行化學修飾處理或疏水化處理後,積層基質樹脂等。本發明的基材片層因進行了取代基脫離處理等,故可抑制高溫下的黃變,因此於形成有機層時,亦可包括通常促進黃變的加熱步驟或UV照射步驟,可採用各種方法。
<基質樹脂原材料>
基質樹脂並無特別限定。可使用熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂(熱硬化性樹脂的前驅物藉由加熱進行聚合硬化而成的硬化物)、或光硬化性樹脂(光硬化性樹脂的前驅物藉由放射線(紫外線或電子束等)的照射進行聚合硬化而成的硬化物)等。該些樹脂可為一種,亦可為兩種以上。
熱塑性樹脂並無特別限定。例如可列舉:苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂、芳香族聚碳酸酯系樹脂、脂肪族聚碳酸酯系樹脂、芳香族聚酯系樹脂、脂肪族聚酯系樹脂、脂肪族聚烯烴系樹脂。另外可列舉:環狀烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚苯醚系樹脂、熱塑性聚醯亞胺系樹脂、聚縮醛系樹脂、聚碸系樹脂或非晶性氟系樹脂等。
熱硬化性樹脂並無特別限定,可列舉:環氧樹脂、丙烯 酸系樹脂、氧雜環丁烷樹脂、酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂等。另外可列舉:不飽和聚酯樹脂、矽樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、倍半矽氧烷樹脂或鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂等。
光硬化性樹脂並無特別限定,可列舉作為所述熱硬化性樹脂而例示的環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、倍半矽氧烷樹脂或氧雜環丁烷樹脂等。
進而,熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂的具體例可列舉日本專利特開2009-299043號公報中記載的樹脂。
就獲得透明性優異且高耐久性的複合體的方面而言,所述基質樹脂較佳為非晶質且玻璃轉移溫度(Tg)高的合成高分子。關於非晶質的程度,以結晶度計而較佳為10%以下,尤佳為5%以下。另外,Tg較佳為110℃以上,特佳為120℃以上,尤佳為130℃以上。若Tg低,則例如與熱水等接觸時可能變形,於實用上產生問題。基質樹脂的Tg可藉由利用示差掃描熱量分析(Differential Scanning Calorimetry,DSC)法的測定來求出,結晶度可根據非晶質部及結晶質部的密度來算出。
另外,為了獲得低吸水性的複合體,基質樹脂較佳為羥基、羧基或胺基等親水性的官能基少。
作為積層有機層的複合片的一個尤佳實施態樣中,使用將倍半矽氧烷樹脂交聯硬化而成的聚倍半矽氧烷作為基質樹脂。本實施態樣中可使用的市售的倍半矽氧烷樹脂例如可列舉:OX-SQ TX-100、OX-SQ SI-20、OX-SQ ME-20、OX-SQ HDX、AC-SQ TA-100。另外可列舉:MAC-SQ TM-100、AC-SQ SI-20、MAC-SQ SI-20、MAC-SQ HDM(以上為東亞合成)、康寶賽蘭(Compoceran)SQ系列(荒川化學工業)。倍半矽氧烷樹脂的交聯時,可使用含硫醇基的倍半矽氧烷化合物。本實施態樣中可使用的市售的含硫醇基的倍半矽氧烷化合物例如可列舉康寶賽蘭(Compoceran)HBSQ系列(荒川化學工業)。
另一較佳實施態樣中,使用丙烯酸胺基甲酸酯樹脂組成物作為基質樹脂,所述丙烯酸胺基甲酸酯樹脂組成物藉由照射電子束或紫外線,利用自由基聚合而急速地三維硬化。本實施態樣中可使用的市售的丙烯酸胺基甲酸酯樹脂例如可列舉畢木塞(Beamset)575CB(荒川化學工業)等。交聯時,可使用甲基乙基酮。所形成的樹脂層由於耐化學品性、表面硬化性良好,故適於在無機層上進一步積層而製成表面硬度大的複合片。
<厚度>
有機層的厚度並無特別限定,較佳為充分對基材片層賦予耐濕性,且不損及片的低線熱膨脹的優點的程度。例如可設定為0.1μm~50μm左右,亦可設定為0.1μm~30μm,亦可設定為0.2μm~20μm,亦可設定為0.5μm~10μm。再者,關於本發明的複合片的有機層,於提及厚度時,於設置多個有機層的情形時,除了特別記載的情形以外,是指各有機層的厚度。
<基質樹脂的積層方法>
積層基質樹脂的方法並無特別限制,例如可列舉以下方法。
(A)將熱塑性樹脂片與基材片層交替配置,利用加熱壓製等進行密接的方法。
(B)於基材片或積層於基材片上的無機層的單面或兩面上,塗佈液狀的選自熱塑性樹脂前驅物、熱硬化性樹脂前驅物及光硬化性樹脂前驅物中的一種以上並使之聚合硬化的方法。
(C)於基材片或積層於基材片上的無機層的單面或兩面上塗佈樹脂溶液,去除溶媒,視需要進行聚合硬化的方法。此處,樹脂溶液為含有選自熱塑性樹脂、熱塑性樹脂前驅物、熱硬化性樹脂前驅物及光硬化性樹脂前驅物中的一種以上的溶質的溶液。
(A)的方法可列舉:於基材片或積層於基材片上的無機層的單面或兩面上配置熱塑性樹脂的膜或片,視需要進行加熱或壓製,藉此將熱塑性樹脂與基材片層貼合的方法。於該情形時,於基材片層的表面上塗佈接著劑或底塗劑(primer)等來進行貼合。為了於貼合時不捲入氣泡,可使用在經加壓的2根輥之間通過的方法、或於真空狀態下進行壓製的方法。
(B)的方法可列舉:於基材片層的單面或兩面上塗佈調配有熱聚合起始劑的熱硬化性樹脂前驅物,進行加熱,藉此硬化並使兩者密接的方法。另外可列舉:於基材片層的單面或兩面上塗佈調配有光聚合起始劑的光硬化性樹脂前驅物,照射紫外線等放射線而硬化的方法。
另外,亦可於基材片層上塗佈熱硬化性樹脂前驅物或光硬化性樹脂前驅物後,進而重疊基材片層等而製成多層結構後,進行 硬化。
(C)的方法可列舉:準備溶解有可溶於溶媒中的樹脂的樹脂溶液,塗佈於基材片層的單面或兩面上,藉由加熱將溶媒去除的方法。光硬化性樹脂的情況下,進而視需要藉由放射線等進行聚合硬化。
使樹脂溶解的溶媒只要根據樹脂的溶解性來選擇即可。
<硬化性組成物>
所述熱塑性樹脂前驅物、熱硬化性樹脂前驅物及光硬化性樹脂前驅物中,亦可適當調配鏈轉移劑、紫外線吸收劑、纖維素以外的填充劑或矽烷偶合劑等而製成組成物(以下稱為「硬化性組成物」)。
若硬化性組成物含有鏈轉移劑,則可使反應均勻地進行。鏈轉移劑例如可使用在分子內具有2個以上的硫醇基的多官能硫醇化合物。藉由使用多官能硫醇化合物,可對硬化物賦予適度的韌性。
硫醇化合物並無特別限定。例如可列舉:季戊四醇四(β-硫代丙酸酯)、三羥甲基丙烷三(β-硫代丙酸酯)或三[2-(β-硫代丙醯氧基乙氧基)乙基]三異氰脲酸酯等。較佳為使用該些化合物的一種或兩種以上。
於硬化性組成物中含有鏈轉移劑的情形時,相對於硬化性組成物中的可進行自由基聚合的化合物的合計,鏈轉移劑通常是以30質量%以下的比例而含有。
若硬化性組成物含有紫外線吸收劑,則可防止著色。紫外線吸收劑例如是選自二苯甲酮系紫外線吸收劑及苯并三唑系紫外線吸收劑中,該紫外線吸收劑可使用一種,亦可併用兩種以上。
於硬化性組成物中含有紫外線吸收劑的情形時,相對於硬化性組成物中的可進行自由基聚合的化合物的合計100質量份,紫外線吸收劑通常是以0.01質量份~1質量份的比例而含有。
填充劑並無特別限定,例如可列舉無機粒子或有機高分子等。具體可列舉:二氧化矽粒子、氧化鈦粒子或氧化鋁粒子等無機粒子。另外可列舉:瑞奧(Zeonex)(日本瑞翁(Zeon)公司)或雅頓(Arton)(JSR公司)等的透明環烯烴聚合物的粒子、或聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸酯等通用熱塑性聚合物的粒子等。其中,若使用奈米尺寸的二氧化矽粒子則可維持透明性,因而較佳。另外,若使用結構與紫外線硬化性單體類似的聚合物的粒子作為填充劑,則可使聚合物以高濃度溶解,因而較佳。
矽烷偶合劑並無特別限定,例如可列舉:γ-((甲基)丙烯醯氧基丙基)三甲氧基矽烷、γ-((甲基)丙烯醯氧基丙基)甲基二甲氧基矽烷。另外可列舉:γ-((甲基)丙烯醯氧基丙基)甲基二乙氧基矽烷、γ-((甲基)丙烯醯氧基丙基)三乙氧基矽烷或γ-(丙烯醯氧基丙基)三甲氧基矽烷等。該些化合物於分子中具有(甲基)丙烯酸基,可與其他單體進行共聚合,故較佳。
於使硬化性組成物中含有矽烷偶合劑的情形時,相對於硬化性組成物中的可進行自由基聚合的化合物的合計,矽烷偶合劑通 常是以成為0.1質量%~50質量%、較佳為1質量%~20質量%的方式而含有。若其調配量過少,則無法充分獲得含有其的效果,另外,若過多則可能損及硬化物的透明性等光學特性。
<硬化方法>
硬化性組成物可利用公知的硬化方法進行聚合硬化而製成硬化物。
硬化方法例如可列舉熱硬化或放射線硬化等,較佳為放射線硬化。放射線可列舉紅外線、可見光線、紫外線或電子束等,較佳為作為波長1nm~1000nm的電磁波的光。更佳為波長為200nm~450nm左右的電磁波,進而佳為波長為300nm~400nm的紫外線。
具體的硬化性組成物的硬化方法可列舉:預先於硬化性組成物中添加藉由加熱而產生自由基或酸的熱聚合起始劑,進行加熱而聚合的方法(以下有時稱為「熱聚合」);預先於硬化性組成物中添加藉由紫外線等放射線而產生自由基或酸的光聚合起始劑,照射放射線(較佳為光)而聚合的方法(以下有時稱為「光聚合」);或預先添加熱聚合起始劑與光聚合起始劑兩者,藉由熱與光的組合而聚合的方法。
於藉由放射線照射來進行聚合硬化的情形時,照射的放射線的量只要為光聚合起始劑產生自由基的範圍,則為任意。然而,於照射的放射線的量極少的情形時,聚合變得不完全,因此無法充分表現出硬化物的耐熱性或機械特性,另一方面,於照射 的放射線的量極度過剩的情形時,會產生硬化物的黃變等由光所致的劣化。因此,根據單體的組成及光聚合起始劑的種類、量,以較佳為0.1J/cm2~200J/cm2的範圍、更佳為1J/cm2~20J/cm2的範圍來照射300nm~450nm的紫外線。
另外,若分2次以上來照射放射線,則更佳。即,若第1次照射總照射量的1/20~1/3左右,第2次以後照射必要殘量,則可獲得雙折射更小的硬化物。
用於放射線照射的燈的具體例可列舉:金屬鹵化物燈、高壓水銀燈、紫外線發光二極體(Light Emitting Diode,LED)燈或無電極水銀燈等。
為了迅速完成聚合硬化,亦可同時進行光聚合與熱聚合。於該情形時,與放射線照射的同時,於30℃~300℃的範圍內將硬化性組成物加熱而進行硬化。另外,硬化性組成物中,亦可為了結束聚合而添加熱聚合起始劑,但若大量添加,則會導致硬化物的雙折射的增大及色調的劣化。因此,相對於硬化性單體成分的合計,熱聚合起始劑的添加量較佳為0.1質量%~2質量%,更佳為0.3質量%~1質量%。
用於熱聚合的熱聚合起始劑例如可列舉:氫過氧化物、過氧化二烷基、過氧酯、過氧化二醯基、過氧化碳酸酯、過氧化縮酮或過氧化酮等。具體可使用:過氧化苯甲醯、過氧化碳酸二異丙酯、第三丁基過氧化(2-乙基己酸酯)、過氧化二枯基、過氧化二-第三丁基、過氧化苯甲酸第三丁酯、氫過氧化第三丁基、氫過 氧化二異丙基苯或氫過氧化-1,1,3,3-四甲基丁基等。該些聚合起始劑可單獨使用,亦可併用兩種以上。
若於光照射時開始熱聚合,則難以控制聚合,故熱聚合起始劑較佳為以一分鐘半衰期溫度為120℃以上且300℃以下為宜。
用於光聚合的光聚合起始劑通常可使用光自由基產生劑或光陽離子聚合起始劑。光聚合起始劑可單獨使用,亦可併用兩種以上。
光自由基產生劑可使用已知可用於該用途中的公知的化合物。例如可列舉:二苯甲酮、安息香甲醚、安息香丙醚、二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、2,6-二甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物或2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物等。該些化合物中,較佳為二苯甲酮或2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物。
所謂光陽離子聚合起始劑,為藉由紫外線或電子束等放射線的照射而引發陽離子聚合的化合物,可列舉如下化合物。
例如芳香族鋶鹽可列舉:雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫醚雙六氟磷酸鹽、雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫醚雙六氟銻酸鹽、雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫醚雙六氟硼酸鹽、雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫醚四(五氟苯基)硼酸鹽、二苯基-4-(苯硫基)苯基鋶六氟磷酸鹽、二苯基-4-(苯硫基)苯基鋶六氟銻酸鹽、二苯基-4-(苯硫基)苯基鋶四氟硼酸鹽、二苯基-4-(苯硫基)苯基鋶四(五氟苯基)硼酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、三苯基鋶六氟銻酸鹽、三苯基鋶四氟硼酸鹽、三苯基鋶四(五氟苯基)硼酸鹽、雙[4-(二(4-(2-羥基乙氧基))苯基鋶基)苯基] 硫醚雙六氟磷酸鹽、雙[4-(二(4-(2-羥基乙氧基))苯基鋶基)苯基]硫醚雙六氟銻酸鹽、雙[4-(二(4-(2-羥基乙氧基))苯基鋶基)苯基]硫醚四氟硼酸鹽或雙[4-(二(4-(2-羥基乙氧基))苯基鋶基)苯基]硫醚四(五氟苯基)硼酸鹽等。
芳香族錪鹽可列舉:二苯基錪六氟磷酸鹽、二苯基錪六氟銻酸鹽、二苯基錪四氟硼酸鹽、二苯基錪四(五氟苯基)硼酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪六氟銻酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪四(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟磷酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟銻酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟硼酸鹽或4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪四(五氟苯基)硼酸鹽等。
芳香族重氮鹽可列舉:苯基重氮六氟磷酸鹽、苯基重氮六氟銻酸鹽、二苯基錪四氟硼酸鹽或二苯基錪四(五氟苯基)硼酸鹽等。
芳香族銨鹽可列舉:1-苄基-2-氰基吡啶鎓六氟磷酸鹽、1-苄基-2-氰基吡啶鎓六氟銻酸鹽、1-苄基-2-氰基吡啶鎓四氟硼酸鹽、1-苄基-2-氰基吡啶鎓四(五氟苯基)硼酸鹽、1-(萘基甲基)-2-氰基吡啶鎓六氟磷酸鹽、1-(萘基甲基)-2-氰基吡啶鎓六氟銻酸鹽、1-(萘基甲基)-2-氰基吡啶鎓四氟硼酸鹽、1-(萘基甲基)-2-氰基吡啶鎓四(五氟苯基)硼酸鹽等。(2,4-環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-鐵鹽可列舉:(2,4-環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-鐵(II)六氟磷酸鹽、(2,4-環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-鐵(II)六氟銻酸鹽、(2,4- 環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-鐵(II)四氟硼酸鹽、(2,4-環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-鐵(II)四(五氟苯基)硼酸鹽等。
該些光陽離子聚合起始劑的市售品例如可列舉:聯合碳化物(Union Carbite)公司製造的UVI6990、UVI6979,艾迪科(ADEKA)公司製造的SP-150、SP-170或SP-172,汽巴嘉基(Ciba Geigy)公司製造的豔佳固(Irgacure)261或豔佳固(Irgacure)250,羅地亞(Rhodia)公司製造的羅多希爾(RHODORSIL)PI2074、JMF-2456,或三新化學工業公司製造的桑艾德(Sun-aid)SI-60L、桑艾德(Sun-aid)SI-80L、桑艾德(Sun-aid)SI-100L、桑艾德(Sun-aid)SI-110L、桑艾德(Sun-aid)SI-180L或桑艾德(Sun-aid)SI-100L等。
進而,除了光陽離子聚合起始劑以外,亦可添加用以使陽離子聚合性單體進行硬化的硬化劑。硬化劑例如可列舉:胺化合物、由胺化合物所合成的聚胺基醯胺化合物等化合物、三級胺化合物、咪唑化合物、醯肼化合物、三聚氰胺化合物、酸酐、酚化合物、熱潛伏性陽離子聚合觸媒、或二氰醯胺及其衍生物等。該些硬化劑可單獨使用,亦可併用兩種以上。該些化合物中,熱潛伏性陽離子聚合觸媒可列舉:艾迪科奧普頓(Adeka opton)CP-66或艾迪科奧普頓(Adeka opton)CP-77(艾迪科(ADEKA)(股)公司製造),或桑艾德(Sun-aid)SI-15、桑艾德(Sun-aid)SI-20、桑艾德(Sun-aid)SI-25、桑艾德(Sun-aid)SI-40、桑艾德(Sun-aid)SI-45、桑艾德(Sun-aid)SI-47、桑艾德(Sun-aid)SI-60、桑艾 德(Sun-aid)SI-80、桑艾德(Sun-aid)SI-100、桑艾德(Sun-aid)SI-100L、桑艾德(Sun-aid)SI-110L、桑艾德(Sun-aid)SI-145、桑艾德(Sun-aid)SI-150、桑艾德(Sun-aid)SI-160或桑艾德(Sun-aid)SI-180L(三新化學工業(股)公司製造)等。
另外,亦可添加光增感劑。具體可列舉:芘、苝、吖啶橙、噻噸酮、2-氯噻噸酮及苯并黃素等。市售的光增感劑可列舉艾迪科奧普托馬(Adeka optomer)SP-100(艾迪科(ADEKA)(股)公司製造)等。
於將硬化性組成物中的可聚合的化合物的合計設定為100質量份時,光聚合起始劑的成分量較佳為0.001質量份以上,更佳為0.01質量份以上,進而佳為0.05質量份以上。另外,所述光聚合起始劑的成分量較佳為5質量份以下,更佳為2質量份以下,進而佳為0.1質量份以下。即,於將硬化性組成物中的可聚合的化合物的合計設定為100質量份時,所述光聚合起始劑的成分量的範圍較佳為0.001質量份~5質量份,更佳為0.01質量份~2質量份,進而佳為0.05質量份~0.1質量份。
其中,於光聚合起始劑為光陽離子聚合起始劑的情形時,相對於陽離子聚合性單體的總量100質量份,光陽離子聚合起始劑為0.01質量份以上。較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,且通常為10質量份以下,較佳為5質量份以下,更佳為1質量份以下。
即,於光聚合起始劑為光陽離子聚合起始劑的情形時,相對 於陽離子聚合性單體的總量100質量份,所述光聚合起始劑的成分量的範圍較佳為0.01質量份~10質量份。另外,更佳為0.1質量份~5質量份,進而佳為0.5質量份~1質量份。
若光聚合起始劑的添加量過多,則聚合急遽進行,不僅增大所得的硬化物的雙折射,而且使色調劣化。例如於將光聚合起始劑的濃度設定為5質量份的情形時,由於光聚合起始劑的吸收,光無法到達與紫外線的照射為相反之側而產生未硬化的部分。另外,有黃色著色而色調明顯劣化。另一方面,若光聚合起始劑過少,則即便進行紫外線照射,聚合亦可能未充分進行。
<作為樹脂複合化的前階段的化學修飾處理>
於在基材片上積層有機層的情形時,為了提高與樹脂的密接性,可於基質樹脂的積層前對基材片層實施化學修飾處理。
所謂化學修飾,是指使化學修飾劑與纖維素中的羥基反應,加成含有化學修飾劑所具有的結構的官能基。
修飾方法並無特別限定,有使纖維素纖維與以下將列舉的化學修飾劑反應的方法。其反應條件亦無特別限定,視需要可使用溶媒或觸媒等,或亦可進行加熱或減壓等。
化學修飾劑的種類可列舉:選自由酸、酸酐、醇、鹵化試劑、異氰酸酯、烷氧基矽烷、烷氧基矽氧烷、矽氮烷及氧雜環丙烷(環氧)等環狀醚所組成的組群中的一種或兩種以上的物質。
酸例如可列舉:乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙酸、丁酸、2-丁酸或戊酸等。
酸酐例如可列舉:乙酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、丙酸酐、丁酸酐、2-丁酸酐或戊酸酐等。
鹵化試劑例如可列舉:乙醯鹵、丙烯醯鹵、甲基丙烯醯鹵、丙醯鹵、丁醯鹵、2-丁醯鹵、戊醯鹵、苯甲醯鹵、萘甲醯鹵等。
醇例如可列舉:甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇等。
異氰酸酯例如可列舉:異氰酸甲酯、異氰酸乙酯、異氰酸丙酯等。
烷氧基矽烷例如可列舉甲氧基矽烷、乙氧基矽烷等。
烷氧基矽氧烷例如可列舉丁氧基聚二甲基矽氧烷等。
矽氮烷例如可列舉:六甲基二矽氮烷、四甲基二矽氮烷、二苯基四甲基二矽氮烷等。
氧雜環丙烷(環氧)等環狀醚例如可列舉乙基氧雜環丙烷、乙基氧雜環丁烷等。
該些化合物中,尤佳為乙酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、苯甲醯鹵、萘甲醯鹵、甲氧基矽烷或六甲基二矽氮烷。
該些化學修飾劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
觸媒較佳為使用吡啶、三乙基胺、氫氧化鈉、乙酸鈉等鹼性觸媒或乙酸、硫酸、過氯酸等酸性觸媒。
關於化學修飾時的溫度條件,若溫度過高則擔心纖維素的黃變或聚合度的降低等,若過低則反應速度降低,因此較佳為10℃~250℃。反應時間亦取決於化學修飾劑或化學修飾率,通常為幾分鐘至幾十小時。
本發明中,相對於纖維素的所有羥基,纖維素的化學修飾率通常為65mol%以下,較佳為50mol%以下,更佳為40mol%以下。化學修飾率並無特別下限。
藉由進行化學修飾,纖維素的分解溫度上升,耐熱性變高,但若化學修飾率過高,則纖維素結構被破壞而結晶性降低,因此後述複合體有線熱膨脹係數增大的傾向,因而欠佳。
此處所謂化學修飾率,是指纖維素中的所有羥基中的經化學修飾者的比例。化學修飾率可藉由紅外線(Infrared,IR)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)或滴定法等來求出。例如利用滴定法的纖維素酯的化學修飾率可依照所述專利文獻4中的記載來求出。
於對基材片層進行化學修飾的情形時,較佳為於化學修飾後,為了結束反應而充分清洗。若未反應的化學修飾劑殘留,則之後導致著色,或與樹脂複合化時成間題,故欠佳。另外,較佳為充分清洗後,進而利用醇等有機溶媒進行取代。於該情形時,藉由將基材片層預先浸漬於醇等有機溶媒中,可容易地進行取代。
另外,於對基材片層進行化學修飾的情形時,通常於化學修飾後將基材片層乾燥。該乾燥可為送風乾燥,亦可為減壓乾燥,亦可為加壓乾燥,亦可為加熱乾燥。
於乾燥時進行加熱的情形時,溫度較佳為50℃以上,更佳為80℃以上,另外,較佳為250℃以下,更佳為150℃以下。
即,於乾燥時進行加熱的情形的溫度範圍較佳為50℃~ 250℃,更佳為80℃~150℃。
若加熱溫度過低則乾燥耗費時間,可能乾燥變得不充分,若加熱溫度過高則可能基材片層著色,或發生分解。
另外,加壓的情形時,壓力(計示壓力)較佳為0.01MPa以上,更佳為0.1MPa以上,另外,較佳為5MPa以下,更佳為1MPa以下。
即,加壓的情形的壓力(計示壓力)的範圍較佳為0.01MPa~5MPa,更佳為0.1MPa~1MPa。
若壓力過低則可能乾燥變得不充分,若壓力過高則可能基材片層破壞或分解。
[複合片]
藉由本發明所得的複合片可具有作為光學材料的較佳特性即全光線透射率、霧度、黃色度、線熱膨脹係數及水蒸氣透過率等。以下對該些特性的測定方法及較佳範圍加以說明。
<全光線透射率>
關於本發明,於提及全光線透射率(%)時,除了特別記載的情形以外,是指依據JIS標準K7105使用霧度計藉由C光所測定的值。
藉由設定為本發明的構成,可對具有可撓性、低線熱膨脹係數且經賦予耐濕性的複合片將全光線透射率設定為80%以上。於較佳態樣中可設定為82%以上,於更佳態樣中可設定為85%以上,於進而佳的態樣中可設定為90%以上。
<霧度>
關於本發明,於提及霧度值時,除了特別記載的情形以外,是指依據JIS標準K7136使用霧度計藉由C光所測定的值。霧度為與片的透明性有關的指標,表示濁度(曇度)。所述霧度是根據擴散透射光相對於全光線透射光之比例而求出,亦可能受到表面的粗糙度的影響。
藉由設定為本發明的構成的複合片,可對具有可撓性、低線熱膨脹係數、進而經賦予有耐濕性的複合片將霧度值設定為2以下。於較佳態樣中可設定為1.2以下,於更佳態樣中可設定為1.0以下。
<黃色度>
關於本發明,於提及黃色度時,除了特別記載的情形以外,是指對成為對象的片依據ASTM標準,藉由適當的分光光度計(Spectro Eye)求出E313黃色指數(YI)所得的值。關於黃色度,可於200℃、真空下的4小時加熱的前後進行測定,並根據該些測定值之差來進行判斷。
藉由設定為本發明的構成的複合片,可將加熱後的黃色度(YI)設定為23以下。於較佳態樣中可設定為12以下,於更佳態樣中可設定為8以下。另外,藉由設定為本發明的構成的複合片,可將加熱前後的黃色度的變化(ΔYI)設定為17以下。於較佳態樣中可設定為5以下,於更佳態樣中可設定為3以下。
<線熱膨脹係數>
關於本發明,於提及線熱膨脹係數時,除了特別記載的情形以外,是指如以下般求出的值。藉由雷射切割機將成為對象的片以3mm寬×30mm長切斷。將其於夾具間20mm、負重10g、氮氣環境下自室溫起以5℃/min.升溫至180℃,自180℃起以5℃/min.降溫至25℃,自25℃起以5℃/min.升溫至180℃。根據第2次升溫時的60℃~100℃的測定值來求出線熱膨脹係數。
藉由設定為本發明的構成的複合片,可將線熱膨脹係數設定為18以下。於較佳態樣中可設定為15以下,於更佳態樣中可設定為10以下。
<濕度膨脹係數>
關於本發明,於提及濕度膨脹係數時,除了特別記載的情形以外,是指使用適當的濕度伸縮測定裝置,於本說明書的實施例項中記載的條件下求出的值。
藉由設定為本發明的構成的複合片,可對透明性高且具有可撓性、低線熱膨脹係數的複合片將濕度膨脹係數設定為50以下。於較佳態樣中可設定為40以下,於更佳態樣中可設定為20以下。
<水蒸氣透過率>
關於本發明,於提及水蒸氣透過率(g/m2.day)時,除了特別記載的情形以外,是指依據JIS標準K7129,使用適當的水蒸氣透過率測定裝置於溫度40℃、90%RH的環境下測定時的值。
藉由設定為本發明的構成的複合片,可對透明性高且具 有可撓性、低線熱膨脹係數的複合片將水蒸氣透過率設定為800g/m2.day以下。於較佳態樣中可設定為400g/m2.day以下,於更佳態樣中可設定為200g/m2.day以下。
<其他>
藉由設定為本發明的構成的複合片,可獲得於表面粗糙度、表面硬度、彎曲試驗(心軸(mandrel)法)等中亦優異的片。該些試驗方法已為本領域技術人員所熟知。
[複合片的用途]
於本發明的實施態樣中,可發揮具有透明性、高彈性模數、低潛熱膨脹係數等含微細纖維片的特性,獲得可抑制黃變、且耐濕性提高的複合片。此種複合片由於光學特性優異,故適合用作顯示元件、照明元件、太陽電池或窗材、或用於該些構件的面板或基板。
更具體而言,複合片適合用作可撓性顯示器、觸控面板、液晶顯示器、電漿顯示器、有機EL顯示器、場發射顯示器、背面投影式電視(rear-projection television)等的顯示器、LED元件。另外,複合片適合用作矽系太陽電池、色素增感太陽電池等的太陽電池用基板。於作為基板的用途中,亦可與阻障膜、氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)等積層。另外,適合用作汽車、火車、飛機、住宅、辦公大樓(office building)、工場等的窗材。窗材視需要亦可積層氟皮膜、硬塗膜等膜或耐衝擊性、耐光性的原材料。
複合片亦可發揮低線膨脹率、高彈性、高強度、輕量等特性而用作透明材料用途以外的結構材料。尤其可較佳地用作釉面(glazing)、內飾材料、外板、保險桿(bumper)等汽車、火車、飛機的材料,個人電腦的框體、家電零件、包裝用資材、建築資材、土木資材、水產資材、其他工業用資材等。
本發明的實施態樣中提供的複合片可用於各種產品。產品的例子可列舉:使用所述顯示元件或顯示器的電腦、輸入板(tablet)終端、行動電話機;利用照明元件的電燈、照明(照明器具.照明裝置)、感應燈、液晶面板用背光、手電筒、自行車用前照燈、汽車車內燈及儀錶燈、交通信號機、建築物內外的高處照明、家庭用照明、學校用照明、醫療用照明、工場用照明、植物培養用光、影像光照用照明、便利店等24小時或深夜營業店鋪的照明、冷藏.冷凍庫內的照明燈;使用窗材或結構材料的家宅、建築、汽車、火車、飛機、家電等各種產品。
以下,藉由實施例對本發明加以說明,但本發明的範圍不受實施例的限定。
[實施例]
[實施例]
[實施例1]
<磷酸改質纖維素纖維的製作>
使以絕乾質量計為1000g的未打漿針葉樹牛皮紙漿(王子製紙製造)含浸包含尿素、磷酸鈉(磷原子與鈉原子之莫耳比 Na/P=1.45)及水的化學液,進行壓搾而榨取剩餘的化學液,獲得含浸有化學液的紙漿。含浸有化學液的紙漿含有以絕乾質量計為1000g的紙漿、950g的尿素、以磷原子計為400g的磷酸鈉及1200g的水。利用經加熱至150℃的烘箱將含浸有化學液的紙漿乾燥,進行加熱處理,於紙漿中導入磷酸基。於經過乾燥、加熱步驟的含浸有化學液的紙漿中注入25L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次。繼而,利用25L的離子交換水將所得的脫水片稀釋,一面攪拌一面逐次少量添加1N氫氧化鈉水溶液,獲得pH值為11~13的紙漿漿料。其後,對該紙漿漿料進行脫水,獲得脫水片後,再次注入25L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次,獲得磷酸改質纖維素纖維。
<機械處理>
於清洗脫水後所得的紙漿中添加離子交換水,製成1.0質量%的紙漿懸浮液。使該紙漿懸浮液於高壓均質機(尼洛索維(NiroSoavi)公司製造:潘德加(Panda Plus)2000)中於1200bar的操作壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液。進而,於濕式微粒化裝置(杉野機械(Sugino Machine)公司製造:敖提邁澤(Ultimaizer))中於245MPa的壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(1)。微細纖維狀纖維素的平均纖維寬為4.2nm。
<片化>
於微細纖維狀纖維素懸浮液(1)中,以相對於100質量份的微細纖維狀纖維素而成為15質量份的方式添加聚乙二醇(和光純藥公司製造:分子量400萬)。再者,進行固體成分濃度成為0.5質量%的濃度調整。以不織布的加工基重成為37.5g/m2的方式對懸浮液進行計量,於市售的壓克力板上展開並利用50℃的烘箱進行乾燥。再者,以成為既定的基重的方式於壓克力板上配置攔截用的板,使所得的不織布成為四角形。藉由以上的順序而獲得不織布。所得的不織布的厚度為25μm,密度為1.49g/cm3
<取代基脫離處理>
於不鏽鋼板上載置在耐熱性橡膠片(信越化學製造,X-30-4084-U)開有100mmΦ的孔而成的片作為間隔件(spacer),於孔中展開11mL的乙二醇。於其中浸漬以5cm四方而切出的不織布,於其上重疊不鏽鋼板,設置於經加熱至180℃的熱壓機(井元製作所製造:手動油壓真空加熱壓製)中。作為取代基脫離處理,將所述不織布於180℃下進行15分鐘處理後,將不織布浸漬於30mL的甲醇中,進行清洗。將清洗重複3次,將不織布貼附於玻璃上,於100℃下加熱乾燥5分鐘,獲得不織布。
[實施例2]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為二乙二醇以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例3]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為丙二醇以外,與實施 例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例4]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為戊二醇以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例5]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為辛二醇以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例6]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為癸二醇以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例7]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為山梨糖醇以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例8]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為甘油以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例9]
於與實施例1同樣地獲得的微細纖維狀纖維素懸浮液(1)中添加以體積計為1/10的強酸性離子交換樹脂(奧璐佳瑙(Organo)股份有限公司製造:安倍結(Amberjet)1024),進行1小時振盪處理。其後,注至網目90μm的絲網上,將樹脂與漿料分離,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(2)。
將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)以75:25的體積比混合,製作微細纖維狀纖維素懸浮液(3),將其作為原料,與實施例8同樣地製作不織布後,實施取代基脫離處理,獲得不織布。
[實施例10]
除了將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)之混合比設定為50:50以外,與實施例9同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例11]
除了將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)之混合比設定為25:75以外,與實施例9同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例12]
除了將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)之混合比設定為0:100以外,與實施例9同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例13]
除了將取代基脫離的條件變更為220℃、30分鐘以外,與實施例8同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例14]
除了將取代基脫離處理時間變更為30分鐘以外,與實施例8同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例15]
除了將取代基脫離處理溫度變更為140℃以外,與實施例14同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例16]
除了將取代基脫離處理時間變更為60分鐘以外,與實施例8同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例17]
除了將取代基脫離處理時間變更為180分鐘以外,與實施例8同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例18]
使闊葉樹牛皮紙漿(LBKP)於105℃下乾燥3小時,獲得水分3質量%以下的乾燥紙漿。繼而,將4g乾燥紙漿及4g馬來酸酐(相對於100質量份的乾燥紙漿而為100質量份)填充至高壓釜中,於150℃下進行2小時處理。繼而,利用500mL的水將經馬來酸酐處理的紙漿清洗3次後,添加離子交換水而製備490mL的漿料。繼而,一面攪拌漿料,一面逐次少量添加10mL的4N的氫氧化鈉水溶液,將漿料的pH值調整為12~13,對紙漿進行鹼處理。其後,利用水來清洗鹼處理後的紙漿直至pH值達到8以下為止。於清洗脫水後所得的紙漿中添加離子交換水,製成1.0質量%的紙漿懸浮液。使該紙漿懸浮液於高壓均質機(尼洛索維(NiroSoavi)公司製造:潘德加(Panda Plus)2000)中於1200bar的操作壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液。進而, 於濕式微粒化裝置(杉野機械(Sugino Machine)公司製造:敖提邁澤(Ultimaizer))中於245MPa的壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(4)。將微細纖維狀纖維素懸浮液(4)作為原料,與實施例8同樣地製作不織布後,實施取代基脫離處理,獲得不織布。
[實施例19]
將藉由實施例8所得的不織布作為基材,以下述順序於基材兩面上積層樹脂層。將26重量份的倍半矽氧烷系樹脂(荒川化學工業公司製造的「康寶賽蘭(Compoceran)SQ107」)、14重量份的硬化劑(荒川化學工業公司製造的「HBSQ201」)及60重量份的異丙醇混合,獲得塗敷液。繼而,利用擠壓式線棒(Mayer bar)將塗敷液塗敷於基材的單面上。其後,於100℃下乾燥3分鐘後,使用UV輸送裝置(岩琦(Eyegraphics)公司製造的「ECS-4011GX」)照射300mJ/cm2的紫外線,使塗敷液硬化,將厚度5μm的樹脂層製膜。進而,於相反側的面上亦以相同的順序將厚度5μm的樹脂層製膜,獲得基材與樹脂的複合體。
[實施例20]
除了將基材設定為藉由實施例10所得的不織布以外,以與實施例19相同的順序獲得樹脂的複合體。
[比較例1]
除了不進行取代基脫離處理以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例2]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為水以外,與實施例1同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例3]
除了不進行取代基脫離處理以外,與實施例18同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例4]
除了將取代基脫離處理時的溶媒設定為水以外,與實施例18同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例5]
將26重量份的倍半矽氧烷系樹脂(荒川化學工業公司製造的「康寶賽蘭(Compoceran)SQ107」)、14重量份的硬化劑(荒川化學工業公司製造的「HBSQ201」)及60重量份的異丙醇混合後,以厚度成為35μm的方式計算混合液,於市售的壓克力板上展開。其後,於100℃下乾燥3分鐘後,使用UV輸送裝置(岩琦(Eyegraphics)公司製造的「ECS-4011GX」)照射300mJ/cm2的紫外線,進行硬化,獲得樹脂片。
[評價]
<方法>
依據以下的評價方法對實施例1~實施例18及比較例1~比較例4中製作的不織布實施評價。另外,對實施例19及實施例20、以及比較例5的複合體片亦進行評價。
(1)全光線透射率
依據JIS標準K7105,使用霧度計(須賀試驗機(Suga Test Instruments)公司製造)藉由C光來測定全光線透射率。
(2)黃色度
將所得的不織布於200℃、真空下加熱4小時後,依據ASTM標準,使用格靈達麥克貝斯(Gretag Macbeth)公司製造的手提式分光光度計(Spectro Eye)來測定E313黃色指數。
(3)磷酸基量及羧基量
藉由螢光X射線分析來測定不織布中的磷及鈉原子濃度。即,對不織布照射X射線時,外殼的電子遷移至磷或鈉原子的內殼電子經激發而產生的空孔中,對此時所釋出的磷或鈉原子的特性X射線的強度進行測定,藉此獲得磷或鈉原子的濃度。
測定條件如下。
.分析裝置:思百吉(Spectris)公司製造的螢光X射線分析裝置(XRF)PW-2404
.測定樣品:直徑27mm的圓形樣品
.X射線管:Rh管
.對陰極:銠
.分光結晶:Ge111(磷)、PX1(鈉)
.激發光能量:32kV-125mA
.測定線:磷P-Kα1,鈉Na-Kα1
.29角峰值:141.112(磷)、28.020(鈉)
.測定時間:54秒(磷)、50秒(鈉)
溶媒處理前後的取代基導入量是根據利用下述方法製作的校準曲線而算出。製作磷酸基量已知的不織布,實施螢光X射線分析後,製作P原子的特性X射線強度與磷酸基導入量的校準曲線(圖1)。亦同樣地製作羧基量已知且為鈉(Na)鹽型的不織布,製作Na原子的特性X射線強度與羧基導入量的校準曲線(圖2)。
(4)霧度
依據JIS標準K7136,使用須賀試驗機(Suga tester)製造的霧度計藉由C光來測定霧度值。
(5)線熱膨脹係數
藉由雷射切割機將所得的複合體以3mm寬×30mm長而切斷。對其使用SII製造的TMA120,於拉伸模式下於夾具間20mm、負重10g、氮氣環境下,自室溫起以5℃/min.升溫至180℃,自180℃起以5℃/min.降溫至25℃,自25℃起以5℃/min.升溫至180℃,根據此時的第2次升溫時的60℃至100℃的測定值來求出線熱膨脹係數。
<結果>
將結果示於表1及表2中。
於不進行取代基脫離處理的情形時,導入有磷酸基的含微細纖維片及導入有羧基的含微細纖維片的真空加熱後的黃色度分別為30.2及19.9。另一方面,於藉由多元醇進行取代基脫離處理的情形時,黃變得到抑制。
另外,根據實施例1~實施例8的結果,對OH/C比率與取代基脫離能力的關係製作相關圖。其結果表明存在相關(圖3)。得知為了使所導入的酯基脫離10%以上,以OH/C比率為0.2以上為宜。
進而,根據實施例8~實施例12的結果,藉由將中和度變更為25%~75%,取代基容易脫離,加熱後的黃變明顯得到抑制。
根據實施例19及實施例20的結果,全光線透射率及黃色度於樹脂複合化的前後幾乎未見變化。得知藉由利用樹脂進行複合化,可獲得具有含微細纖維片所具有的透明性、高彈性模數、低線熱膨脹係數,發揮可撓性等特性並且抑制黃變,耐濕性提高的樹脂複合體。
[實施例21]
<磷酸改質纖維素纖維的製作>
使以絕乾質量計為1000g的未打漿針葉樹牛皮紙漿(王子製紙製造)含浸包含尿素、磷酸鈉(磷原子與鈉原子之莫耳比Na/P=1.45)及水的化學液,進行壓搾而榨取剩餘的化學液,獲得含浸有化學液的紙漿。含浸有化學液的紙漿含有以絕乾質量計為1000g的紙漿、950g的尿素、以磷原子計為400g的磷酸鈉及1200g的水。利用經加熱至150℃的烘箱將含浸有化學液的紙漿乾燥,進行加熱處理,於紙漿中導入磷酸基。於經過乾燥、加熱步驟的含浸有化學液的紙漿中注入25L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次。繼而,利用25L的離子交換水將所得的脫水片稀釋,一面攪拌一面逐次少量添加1N氫氧化鈉水溶液,獲得pH值為11~13的紙漿漿料。其後,對該紙漿漿料進行脫水而獲得脫水片後,再次注入25L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次,獲得磷酸改質纖維素纖維。
<機械處理>
於清洗脫水後所得的紙漿中添加離子交換水,製成1.0質量%的紙漿懸浮液。使該紙漿懸浮液於高壓均質機(尼洛索維(NiroSoavi)公司製造:潘德加(Panda Plus)2000)中於1200bar的操作壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液。進而,於濕式微粒化裝置(杉野機械(Sugino Machine)公司製造:敖提 邁澤(Ultimaizer))中於245MPa的壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(1)。微細纖維狀纖維素的平均纖維寬為4.2nm。
<片化>
於微細纖維狀纖維素懸浮液(1)中,以相對於微細纖維狀纖維素100質量份而成為15質量份的方式添加聚乙二醇(和光純藥公司製造:分子量400萬)。再者,進行固體成分濃度成為0.5質量%的濃度調整。以不織布的加工基重成為45g/m2的方式對懸浮液進行計量,於市售的壓克力板上展開並利用50℃的烘箱進行乾燥。再者,以成為既定的基重的方式於壓克力板上配置攔截用的板,使所得的不織布成為四角形。藉由以上的順序而獲得不織布。所得的不織布的厚度為30μm。
<取代基脫離處理>
於玻璃板上放置以10cm見方而切出的不織布,使用高壓釜(多美精工(Tomy Seiko)股份有限公司製造的ES-315),於120℃下實施120分鐘的高壓蒸氣處理。其後,將不織布浸漬於150mL的脫離子水中,進行清洗,將清洗重複3次,將不織布貼附於玻璃上,於室溫下乾燥24小時,獲得不織布。
[實施例22]
除了於120℃下實施240分鐘的高壓蒸氣處理以外,與實施例21同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例23]
除了於120℃下實施360分鐘的高壓蒸氣處理以外,與實施例21同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例24]
除了於130℃下實施240分鐘的高壓蒸氣處理以外,與實施例21同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例25]
使闊葉樹牛皮紙漿(LBKP)於105℃下乾燥3小時,獲得水分為3質量%以下的乾燥紙漿。繼而,將4g乾燥紙漿及4g馬來酸酐(相對於100質量份的乾燥紙漿而為100質量份)填充至高壓釜中,於150℃下進行2小時處理。繼而,利用500mL的水將經馬來酸酐處理的紙漿清洗3次後,添加離子交換水而製備490mL的漿料。繼而,一面攪拌漿料,一面逐次少量添加10mL的4N的氫氧化鈉水溶液,將漿料的pH值調整為12~13,對紙漿進行鹼處理。其後,利用水來清洗鹼處理後的紙漿直至pH值成為8以下為止。於清洗脫水後所得的紙漿中添加離子交換水,製成1.0質量%的紙漿懸浮液。使該紙漿懸浮液於高壓均質機(尼洛索維(NiroSoavi)公司製造:潘德加(Panda Plus)2000)中於1200bar的操作壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液。進而,於濕式微粒化裝置(杉野機械(Sugino Machine)公司製造:敖提邁澤(Ultimaizer))中於245MPa的壓力下通過5次,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(2)。將微細纖維狀纖維素懸浮液(2)作為原料,與實施例21同樣地製作不織布後,實施高壓蒸氣處理,獲 得不織布。
[比較例6]
除了不進行高壓蒸氣處理以外,與實施例21同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例7]
除了不進行高壓蒸氣處理以外,與實施例25同樣地進行操作而獲得不織布。
[評價]
<方法>
利用與實施例1~實施例20及比較例1~比較例5相同的方法,對實施例21~實施例25及比較例6~比較例7中製作的不織布測定(1)全光線透射率、(2)黃色度及(3)磷酸基量及羧基量。
<結果>
將結果示於表3中。
[實施例26]
<磷酸化微細纖維素纖維的製作>
使100g尿素、55.3g磷酸二氫鈉二水合物、41.3g磷酸氫二鈉溶解於109g的水中,製備磷酸化試劑。
利用切割磨機(cutter mill)及針磨機(pin mill)對經乾燥的針葉樹漂白牛皮紙漿(王子控股(Oji holdings)製造)的抄造片進行處理,製成棉狀的纖維。取以絕乾質量計為100g的該棉狀的纖維,藉由噴霧來均勻地噴附磷酸化試劑後,以手混練,獲得含浸有化學液的紙漿。
利用經加熱至140℃的帶有風門的送風乾燥機對所得的含浸有化學液的紙漿進行80分鐘加熱處理,獲得磷酸化紙漿。
分取以紙漿質量計為100g的所得的磷酸化紙漿,注入10L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次。繼而,利用10L的離子交換水將所得的脫水片稀釋,一面攪拌一面逐次少量添加1N的氫氧化鈉水溶液,獲得pH值為12~13的紙漿漿料。其後,對該紙漿漿料進行脫水,獲得脫水片後,注入10L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次,獲得磷酸改質纖維素纖維。藉由滴定法所求出的磷酸基的導入量為1.1mmol/g。
<機械處理>
於清洗脫水後所得的紙漿中添加離子交換水,製成0.5質量% 的紙漿懸浮液。對於該紙漿懸浮液,使用開纖處理裝置(M技術(M Technique)公司製造,Clearmix-2.2S)對該漿料以21500轉/分鐘的條件進行30分鐘開纖處理,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(1)。
<中和度變更>
於所得的微細纖維狀纖維素懸浮液(1)中添加以體積計為1/10的強酸性離子交換樹脂(奧璐佳瑙(Organo)股份有限公司製造:安倍結(Amberjet)1024),進行1小時振盪處理。其後,注至網目90μm的絲網上,將樹脂與漿料分離,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(2)。
將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)以75:25的體積比混合,製作微細纖維狀纖維素懸浮液(3)。
<片化>
於微細纖維狀纖維素懸浮液(3)中,以相對於100質量份的微細纖維狀纖維素而成為15質量份的方式添加聚乙二醇(和光純藥公司製造:分子量400萬)。以不織布的加工基重成為37.5g/m2的方式對懸浮液進行計量,於市售的壓克力板上展開並利用50℃的烘箱進行乾燥。再者,以成為既定的基重的方式於壓克力板上配置攔截用的板,使所得的不織布成為四角形。藉由以上的順序而獲得不織布。所得的不織布的厚度為25μm。
[實施例27]
除了將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸 浮液(2)之混合比設定為50:50以外,與實施例26同樣地進行操作而獲得不織布。
[實施例28]
將藉由實施例27所得的不織布作為基材,以下述順序於基材兩面上積層樹脂層。將26重量份的倍半矽氧烷系樹脂(荒川化學工業公司製造的「康寶賽蘭(Compoceran)SQ107」)、14重量份的硬化劑(荒川化學工業公司製造的「HBSQ201」)及60重量份的異丙醇混合,獲得塗敷液。繼而,利用擠壓式線棒將塗敷液塗敷於基材的單面上。其後,於100℃下乾燥3分鐘後,使用UV輸送裝置(岩琦(Eyegraphics)公司製造的「ECS-4011GX」)照射300mJ/cm2的紫外線,使塗敷液硬化,將厚度5μm的樹脂層製膜。繼而,於相反側的面上亦以相同的順序將厚度5μm的樹脂層製膜,獲得基材與樹脂的複合體。
[比較例8]
除了將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)之混合比設定為100:0以外,與實施例26同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例9]
除了將微細纖維狀纖維素懸浮液(1)與微細纖維狀纖維素懸浮液(2)之混合比設定為0:100以外,與實施例26同樣地進行操作而獲得不織布。
[比較例10]
<羧基化微細纖維素纖維的製作>
使相當於乾燥質量200g的未乾燥的針葉樹漂白牛皮紙漿、2.5g的TEMPO及25g的溴化鈉分散於1500ml水中後,以相對於1.0g的紙漿而次氯酸鈉的量成為5.4mmol的方式添加13質量%的次氯酸鈉水溶液開始反應。反應中滴加0.5M的氫氧化鈉水溶液而將pH值保持於10~11,於pH值未見變化的時刻視為反應結束。
其後,對該紙漿漿料進行脫水而獲得脫水片後,注入10L的離子交換水,攪拌而使之均勻分散後,進行過濾脫水而獲得脫水片,將該步驟重複2次。利用滴定法所求出的羧基的導入量為1.0mmol/g。
<機械處理>
於清洗脫水後所得的紙漿中添加離子交換水,製成0.5質量%的紙漿懸浮液。對於該紙漿懸浮液,使用開纖處理裝置(M技術(M Technique)公司製造,Clearmix-2.2S)對該漿料以21500轉/分鐘的條件進行30分鐘開纖處理,獲得纖維狀纖維素懸浮液(4)。
<中和度變更>
於所得的微細纖維狀纖維素懸浮液(4)中添加以體積計為1/10的強酸性離子交換樹脂(奧璐佳瑙(Organo)股份有限公司製造:安倍結(Amberjet)1024),進行1小時振盪處理。其後,注至網目90μm的絲網上,將樹脂與漿料分離,獲得微細纖維狀纖維素懸浮液(5)。
將微細纖維狀纖維素懸浮液(4)與微細纖維狀纖維素懸浮液(5)以50:50之體積比混合,製作微細纖維狀纖維素懸浮液(6)。
<片化>
於微細纖維狀纖維素懸浮液(6)中,以相對於100質量份的微細纖維狀纖維素而成為15質量份的方式添加聚乙二醇(和光純藥公司製造:分子量400萬)。以不織布的加工基重成為37.5g/m2的方式對懸浮液進行計量,於市售的壓克力板上展開並利用50℃的烘箱進行乾燥。再者,以成為既定的基重的方式於壓克力板上載置攔截用的板,使所得的不織布成為四角形。藉由以上的順序而獲得不織布。所得的不織布的厚度為25μm。
[比較例11]
將微細纖維狀纖維素懸浮液(4)與微細纖維狀纖維素懸浮液(5)之混合比設定為100:0以外,與比較例10同樣地獲得不織布。
[比較例12]
將26重量份的倍半矽氧烷系樹脂(荒川化學工業公司製造的「康寶賽蘭(Compoceran)SQ107」)、14重量份的硬化劑(荒川化學工業公司製造的「HBSQ201」)及60重量份的異丙醇混合後,以厚度成為35μm的方式計算混合液,於市售的壓克力板上展開。其後,於100℃下乾燥3分鐘後,使用UV輸送裝置(岩琦(Eyegraphics)公司製造的「ECS-4011GX」)照射300mJ/cm2的紫外線,進行硬化而獲得樹脂片。
[評價]
<方法>
對於實施例26、實施例27及比較例8~比較例11的不織布,另外對於實施例28及比較例12的複合體片,利用與實施例1~實施例20及比較例1~比較例5相同的方法來測定(1)全光線透射率、(2)黃色度、(3)磷酸基量及羧基量、(4)霧度及(5)線熱膨脹係數。
<結果>
將結果示於表4~表5中。
根據實施例26、實施例27及比較例8、比較例9的結果得知,於不進行中和度變更處理的情形時,導入有磷酸基的含微細纖維片的熱濕處理後的黃色度大幅度地增加,但於進行中和度變更處理的情形時,黃變得到抑制。另外,根據實施例27、比較例8及比較例9、比較例10的結果得知,於所導入的取代基為顯示出弱酸性的羧基的情形時,藉由中和度變更,於著色性改善方面有效果,但伴隨著中和度變更而產生凝聚,全光線透射率、霧度降低。
根據實施例28的結果,全光線透射率及黃色度於樹脂複合化的前後幾乎未見變化。得知藉由利用樹脂進行複合化,可獲得具有含微細纖維片所具有的透明性、高彈性模數、低線熱膨脹係數,發揮可撓性等特性並且抑制黃變,耐濕性提高的樹脂複合體。

Claims (19)

  1. 一種含微細纖維片的製造方法,其中於所述含微細纖維片的製造方法中,至少包括以下步驟:(a)於纖維原料中導入具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基,獲得導入有取代基的纖維的步驟;(b)對步驟(a)中所得的導入有取代基的所述纖維進行機械處理,獲得導入有取代基的微細纖維的步驟;(c)由步驟(b)中所得的導入有取代基的所述微細纖維來製備片的步驟;以及(d)使導入取代基的至少一部分自步驟(c)中獲得的所述片中脫離的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的含微細纖維片的製造方法,其中步驟(d)為利用水及/或醇對步驟(c)中所得的所述片進行處理而使所述導入取代基的至少一部分脫離的步驟。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的含微細纖維片的製造方法,其中步驟(d)的利用水及/或醇進行處理為利用水及/或醇的蒸氣的處理。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的含微細纖維片的製造方法,其中所述蒸氣為0.1MPa~30MPa的高壓蒸氣。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的含微細纖維片的製造方法,其中步驟(d)為利用多元醇對步驟(c)中所得的所述片進行處理而使所述導入取代基的至少一部分脫離的步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的含微細纖維片的製造方法,其中所述多元醇為OH/C比率為0.2以上的多元醇。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的含微細纖維片的製造方法,其中所述具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為選自由來源於磷酸的基團、來源於羧酸的基團及來源於硫酸的基團所組成的組群中的至少一種。
  8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的含微細纖維片的製造方法,其中所述纖維原料為含有纖維素及/或幾丁質、幾丁聚糖的材料。
  9. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的含微細纖維片的製造方法,其中所述微細纖維的平均纖維寬為2nm~1000nm。
  10. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的含微細纖維片的製造方法,其中所述具有靜電官能性及/或立體官能性的取代基為來源於磷酸的基團,並且於步驟(a)之後且步驟(c)之前,更包括(e)變更導入有取代基的所述纖維或導入有取代基的所述微細纖維的中和度的步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的含微細纖維片的製造方法,其中步驟(e)是以中和度成為15%~85%的方式進行。
  12. 一種含微細纖維片,其是藉由如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的含微細纖維片的製造方法而製造。
  13. 一種複合片,含有包含藉由如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的含微細纖維片的製造方法所製造的含微細纖維片的基材片層、以及形成於所述基材片層的至少一側的無機層及/或有機層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的複合片,其中所述基材片層的厚度為0.1μm~1200μm。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的複合片,其中所述無機層含有選自由氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、碳氧化鋁及氮氧化鋁所組成的組群中的至少一種。
  16. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的複合片,其中所述有機層含有熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂。
  17. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的複合片,其中於所述基材片層的至少一側形成有所述無機層及積層於所述無機層上的所述有機層,或形成有所述有機層及積層於所述有機層上的所述無機層。
  18. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的複合片,其用於可撓性顯示器、太陽電池、照明元件、顯示元件、觸控面板、窗材或結構材料。
  19. 一種產品,使用如申請專利範圍第13項至第17項中任一項所述的複合片或者如申請專利範圍第18項所述的太陽電池、照明元件、顯示元件、觸控面板、窗材或結構材料。
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