WO2020066163A1 - 粒子含有組成物、スプレー用組成物、およびゲル状組成物 - Google Patents

粒子含有組成物、スプレー用組成物、およびゲル状組成物 Download PDF

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WO2020066163A1
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WO
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chemically modified
cellulose fiber
modified cellulose
particle
fiber
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PCT/JP2019/024402
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結花 北野
洋介 後居
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第一工業製薬株式会社
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02Cellulose; Modified cellulose

Definitions

  • the present invention relates to a particle-containing composition, a composition for spraying, and a gel composition.
  • the cellulose fibers can be easily dispersed in water or the like.
  • Such chemically modified cellulose fibers when dispersed in water or the like, exhibit characteristic functions such as high thixotropy and viscosity, and can be applied to various uses.
  • Patent Literature 1 discloses particulate sulfated cellulose in which cellulose is sulfated using sulfuric anhydride as a sulfate esterification reagent.
  • Patent Literature 2 discloses a technique for producing a sulfated cellulose having a cellulose II crystal structure having a degree of polymerization of 60 or less by using a sulfuric acid aqueous solution as a sulfate esterification reagent.
  • Patent Document 3 discloses a technique in which particles are stably dispersed in a liquid using a TEMPO oxidized cellulose fiber.
  • Patent Document 4 discloses a spray composition using TEMPO oxidized cellulose. Since the spray composition has a high thixotropic property, it can be sprayed, for example, as a low-viscosity liquid despite being gel-like in a nebulizer container.
  • Patent Document 5 discloses a gel composition using TEMPO oxidized cellulose and capable of containing a humectant.
  • Patent Documents 3 to 5 require fine adjustment of the pH during the reaction, and have a problem that the production process is complicated. Further, in the techniques of Patent Literature 1 and Patent Literature 2 using a sulfuric anhydride and a high-concentration sulfuric acid aqueous solution, respectively, the degree of polymerization of glucose in cellulose tends to be low.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a particle-containing composition in which particles are stably dispersed in a liquid, which can be suitably sprayed despite being in a gel form. It is an object of the present invention to provide a sprayable composition and a gel composition having high dispersion stability of components and excellent moisture retention.
  • a particle-containing composition includes (A) a chemically modified cellulose fiber, (B) particles, and (C) water;
  • Cellulose fibers have a cellulose I type crystal structure, and some of the hydroxyl groups of the cellulose are represented by the following general formula (
  • the average degree of polymerization of the chemically modified cellulose fiber (A) is 0.01 to 3.0 mmol per 1 g of the chemically modified cellulose fiber (A), which is substituted by the substituent represented by 1). , 100 to 3000.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • a spray composition according to an aspect of the present invention contains (A) sulfated cellulose fiber and water, and the content of (A) the sulfated cellulose fiber is 0.1 to 0.1%. 3.0% by mass, and the maximum value of the viscosity measured at 20 ° C. in a shear rate range of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 S ⁇ 1 to 1 ⁇ 10 3 S ⁇ 1 as measured by a cone and plate rotational viscometer.
  • the (A) chemically modified cellulose fiber has a cellulose I type crystal structure. A part of the hydroxyl groups of the cellulose is substituted by the substituent represented by the above general formula (1), and (A) 0.01 to 3.0 mmol of the substituent per 1 g of the chemically modified cellulose fiber. And the (A) chemically modified cell A spray composition, wherein the average degree of polymerization of the loin fibers is from 100 to 3000.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • a gel composition according to an aspect of the present invention includes (A) a chemically modified cellulose fiber, (B) a humectant, and (C) water;
  • the modified cellulose fiber has a cellulose type I crystal structure, and a part of the hydroxyl groups of the cellulose is substituted by the substituent represented by the above general formula (1).
  • the above-mentioned (A) chemically modified cellulose fiber has an average degree of polymerization of 100 to 3,000, having from 01 to 3.0 mmol of the substituent.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • a particle-containing composition having excellent dispersion stability of particles a spray composition that can be suitably sprayed in spite of being a gel, and a component having high dispersion stability and moisturizing It is possible to provide a gel composition having excellent properties.
  • the reaction conditions are mild, the risk is low, and the control of physical properties is easy. Further, since a decrease in the degree of polymerization can be suppressed by mild reaction conditions, cellulose fibers having a high degree of polymerization can be obtained.
  • the introduced functional group is a sulfate ester, the acid dissociation constant is smaller than that of a carboxy group or a phosphate group introduced by another method, and the pH is not easily affected by water and ionic substances in water. It is also characterized by high stability.
  • the present disclosure includes the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment.
  • a particle-containing composition will be described.
  • a composition for spraying will be described.
  • a gel composition will be described.
  • items already described in the first embodiment will not be described repeatedly.
  • the particle-containing composition according to the embodiment of the present invention includes (A) a chemically modified cellulose fiber, (B) particles, and (C) water, and the (A) chemically modified cellulose fiber is cellulose. It has an I-type crystal structure, and a part of the hydroxyl groups of the cellulose is substituted by a substituent represented by the following general formula (1), and 0.01 to 3.0 mmol per 1 g of the chemically modified cellulose fiber (A).
  • the above-mentioned (A) chemically modified cellulose fiber having the substituent has an average degree of polymerization of 100 to 3,000.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • the average fiber width of the (A) chemically modified cellulose fiber is 3 nm to 5000 nm.
  • the average particle diameter of the particles (B) is 2500 ⁇ m or less.
  • the particles (B) are a metal, a metal compound, a clay mineral, a water-insoluble solid organic compound, a water-insoluble solid pesticide active ingredient and a water-insoluble solid bioactive substance, and a pigment, a flame retardant and a filler.
  • the particle-containing dried product according to the embodiment of the present invention is obtained by drying the particle-containing composition according to any one of the above (1) to (4).
  • the particle-containing film according to the embodiment of the present invention is obtained by drying the particle-containing composition according to any one of the above (1) to (4).
  • a method for producing a particle-containing composition according to an embodiment of the present invention is a method for producing a particle-containing composition according to any one of the above (1) to (4), wherein the cellulose fiber is made of sulfamic acid.
  • the treatment includes a chemical modification step of subjecting the cellulose fiber to a sulfuric esterification.
  • the (A) chemically modified cellulose fiber according to this embodiment has a cellulose I-type crystal structure.
  • the cellulose I type crystallinity of the chemically modified cellulose fiber (A) is preferably 50% or more.
  • the cellulose I type crystallinity is 50% or more, characteristics derived from the cellulose crystal structure can be exhibited.
  • the cellulose I-type crystallinity is more preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and further preferably 70% or more.
  • the upper limit of the degree of crystallinity of cellulose I is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the reaction efficiency at the time of sulfate esterification, the degree of crystallinity of cellulose I is preferably 98% or less, and is 95% or less. More preferably, it is 90% or less, more preferably, 85% or less.
  • the cellulose I-type crystallinity is the cellulose I-type crystallinity calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and is defined by the following formula (2).
  • Cellulose type I crystallinity (%) [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] ⁇ 100 (2)
  • the cellulose I type is a crystal form of natural cellulose, and the cellulose I type crystallinity means a ratio of a crystal region amount to a whole cellulose fiber.
  • the chemically modified cellulose fiber (A) according to the present embodiment is obtained by, for example, sulfating the cellulose fiber with sulfamic acid as described later. Specifically, in the chemically modified cellulose fiber (A), a part of the hydroxyl groups of the cellulose is substituted by a substituent represented by the following general formula (1).
  • (A) chemically modified cellulosic fibers, for example -SO 3 on behalf of the hydrogen atom to the oxygen atom of the hydroxyl groups of cellulose - have M is bonded structure. That is, (A) a sulfate group is introduced into the chemically modified cellulose fiber.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • examples of the monovalent to trivalent cation represented by M include a hydrogen ion, a metal ion, and an ammonium ion.
  • M is a divalent or trivalent cation
  • the cation forms, for example, an ionic bond with two or three —OSO 3 — .
  • metal ions include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, transition metal ions, and other metal ions.
  • alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium.
  • alkaline earth metal include calcium and strontium.
  • Transition metals include iron, nickel, palladium, copper, and silver. Other metals include beryllium, magnesium, zinc, aluminum and the like.
  • ammonium ion examples include not only NH 4 + but also ammonium ions derived from various amines formed by replacing one or more hydrogen atoms of NH 4 + with an organic group.
  • examples of the ammonium ion include NH 4 + , a quaternary ammonium cation, an alkanolamine ion, and a pyridinium ion.
  • the cation represented by M in the general formula (1) is not particularly limited, but is preferably a sodium ion, a potassium ion, a calcium ion, or a quaternary ammonium cation from the viewpoint of storage stability.
  • the cation may be any one kind or a combination of two or more kinds.
  • the amount of the substituent of the general formula (1) per 1 g of the chemically modified cellulose fiber (hereinafter, also referred to as “introduction amount”) is preferably 0.01 mmol to 3.0 mmol. When the introduction amount is 3.0 mmol / g or less, the cellulose crystal structure can be maintained, so that the dispersion stability of the particles can be improved.
  • the introduction amount is more preferably 2.8 mmol / g or less, further preferably 2.5 mmol / g or less.
  • the amount introduced is preferably at least 0.01 mmol / g, more preferably at least 0.05 mmol / g, even more preferably at least 0.1 mmol / g.
  • the amount of substituent introduced is a value calculated by measuring a potential difference. For example, it can be calculated by removing unreacted materials of the raw materials and by-products such as hydrolysates thereof by washing, and then analyzing the potential difference measurement. Specifically, it can be measured by the method described in Examples described later.
  • the average degree of polymerization of the (A) chemically modified cellulose fiber according to this embodiment (that is, the average value of the number of repeating glucose units) is 100 or more.
  • the average degree of polymerization is 100 or more, the viscosity is improved, so that a particle-containing composition having high dispersion stability of particles can be obtained.
  • the average degree of polymerization is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and more preferably 400 or more.
  • the average fiber length of the chemically modified cellulose fiber (A) tends to increase as the average polymerization degree of the chemically modified cellulose fiber (A) increases.
  • the upper limit of the average degree of polymerization is not particularly limited, but the average degree of polymerization is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, and even more preferably 2000 or less.
  • the average fiber length of the (A) chemically modified cellulose fiber according to the present embodiment is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more from the viewpoint of improving the dispersion stability of the particles. It is more preferred that there be. Also.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 500 ⁇ m or less, may be 300 ⁇ m or less, or may be 200 ⁇ m or less.
  • the average fiber length of the chemically modified cellulose fibers is an average value of the fiber lengths of 50 cellulose fibers measured by microscopic observation.
  • the average fiber width of the chemically modified cellulose fiber is preferably 3 nm or more, more preferably 5 nm or more, more preferably 8 nm or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the particles. More preferably, it is 10 nm or more. Further, the average fiber width is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m, and more preferably 0.3 ⁇ m or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the particles. More preferably, it is even more preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the average fiber width of the chemically modified cellulose fibers is an average value of each fiber width measured by microscopic observation of 50 cellulose fibers.
  • the method for producing the chemically modified cellulose fiber (A) according to the present embodiment is not particularly limited, and includes, for example, a step of reacting a cellulose raw material with sulfamic acid to sulfate esterify the cellulose fiber (chemical modification step). .
  • Cellulose raw material Specific examples of the cellulose raw material used in the chemical modification step include plants (for example, wood, cotton, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural waste, cloth, pulp, recycled pulp, waste paper), animals (for example, ascidians), algae , Microorganisms (for example, acetic acid bacteria), products derived from microorganisms, and the like.
  • plants for example, wood, cotton, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural waste, cloth, pulp, recycled pulp, waste paper
  • animals for example, ascidians
  • algae for example, ascidians
  • Microorganisms for example, acetic acid bacteria
  • products derived from microorganisms and the like.
  • plant-derived pulp is mentioned as a preferable raw material.
  • plant-derived pulp examples include chemical pulp (kraft pulp (KP), sulfite pulp (SP)), semi-chemical pulp (SCP), chemical ground pulp (CGP), and chemical mechanical pulp obtained from wood chips and the like.
  • CMP chemical pulp
  • GP ground wood pulp
  • RMP refiner mechanical pulp
  • TMP thermomechanical pulp
  • CTMP chemithermomechanical pulp
  • chemically modified pulp that has been chemically modified may be used as the cellulose raw material within a range that does not impair the purpose of the present embodiment.
  • the cellulose raw material to be used may be one in which some of the hydroxyl groups present on the surface of the cellulose fiber are esterified with an oxo acid such as acetic acid or nitrate, or methyl ether or hydroxy. It may be etherified such as ethyl ether, hydroxypropyl ether, hydroxybutyl ether, carboxymethyl ether, cyanoethyl ether and the like. Further, the cellulose raw material to be used may have been subjected to a TEMPO oxidation treatment.
  • a cellulose raw material having cellulose I-type crystals and having a cellulose I-type crystallinity of 50% or more is preferable to use.
  • the value of the cellulose I type crystallinity of the cellulose raw material is more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more.
  • the upper limit of the degree of crystallinity of cellulose I of the cellulose raw material is not particularly limited, but may be, for example, 98% or less, 95% or less, or 90% or less.
  • the shape of the cellulose raw material is not particularly limited, but is preferably a fibrous, sheet-like, cotton-like, powder-like, chip-like, or flake-like from the viewpoint of improving the handleability.
  • Pretreatment step When a cellulose raw material having a high bulk density is used, the bulk density may be reduced by performing a pretreatment prior to the chemical modification step. By performing such a pretreatment, sulfate esterification can be performed more efficiently in the chemical modification step.
  • the pretreatment method is not particularly limited.
  • the cellulose raw material can be adjusted to an appropriate bulk density.
  • the type of the machine to be used and the processing conditions are not particularly limited, but examples of the machine to be used include a shredder, a ball mill, a vibration mill, a stone mill, a grinder, a blender, a high-speed rotating mixer, a pulper, a cutter mill, and a disc refiner.
  • the bulk density is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 to 5.0 kg / m 3 , more preferably 0.1 to 3.0 kg / m 3 , and 0.1 to 1.0 kg / m 3 . More preferably, it is 0 kg / m 3 .
  • the cellulose fiber contained in the cellulose raw material is sulfated by treating the cellulose raw material with sulfamic acid. Specifically, for example, by immersing a cellulose raw material in a chemical solution containing sulfamic acid and reacting the cellulose fiber with the sulfamic acid, the cellulose fiber can be sulfated.
  • the chemical solution for performing the sulfate esterification reaction contains, for example, sulfamic acid and a solvent.
  • the solvent include, but are not particularly limited to, water and linear or branched alcohols having 1 to 12 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, butanol, octanol and dodecanol; and carbons such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
  • the swelling of the cellulose raw material is promoted, and the reaction rate of the sulfuric esterification can be increased.Also, the local reaction progress is suppressed and the sulfate group is uniformly formed on the fiber surface. Since it can be introduced, the dispersion stability of the particles can be further increased.
  • the polar organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dioxane, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, pyridine and the like.
  • the amount of the solvent to be used is not particularly limited, but is, for example, preferably 10 to 10000% by mass, more preferably 20 to 5000% by mass, and more preferably 50 to 2000% by mass based on the dry mass of the cellulose raw material. It is more preferred that there be.
  • the chemical solution may further contain a catalyst.
  • the catalyst include urea, amides, tertiary amines and the like, and it is preferable to use urea from the viewpoint of inexpensiveness and easy handling.
  • the amount of the catalyst used is not particularly limited, but is, for example, preferably 0.001 to 5 mol, more preferably 0.005 to 2.5 mol, and more preferably 0.01 to 2 mol per mol of anhydroglucose unit in the cellulose molecule. 0.0 mol is more preferred.
  • a catalyst having a high concentration may be used as it is, or may be used after being diluted with a solvent.
  • the method for adding the basic catalyst can be performed by batch addition, divided addition, continuous addition, or a combination thereof.
  • the temperature of the chemical at the time of sulfate esterification of the cellulose fiber is preferably from 0 to 100 ° C, more preferably from 10 to 80 ° C, even more preferably from 20 to 70 ° C. If the temperature of the chemical solution is too high, the glycoside bond in the cellulose molecule will be broken, thereby lowering the average degree of polymerization of the chemically modified cellulose fiber (A). On the other hand, when the temperature of the chemical solution is too low, the reaction requires time. The time required for the sulfate esterification is usually about 30 minutes to 5 hours.
  • the amount of sulfamic acid used can be appropriately adjusted in consideration of the amount of the substituent introduced into the cellulose fiber.
  • Sulfamic acid is preferably used in an amount of, for example, 0.01 to 50 mol, more preferably 0.1 to 30 mol, per 1 mol of anhydroglucose unit in the cellulose molecule.
  • an inert gas such as nitrogen gas, neon gas, argon gas, helium gas or carbon dioxide gas may be introduced during the sulfuric acid esterification reaction.
  • an inert gas such as nitrogen gas, neon gas, argon gas, helium gas or carbon dioxide gas
  • a method for introducing these inert gases and the like a method in which the reaction is performed while blowing the inert gas or the like into the reaction tank, a method in which the inside of the reaction tank is replaced with an inert gas or the like before the reaction, and the reaction tank is hermetically sealed. And any other method.
  • Sulfamic acid has a high acid dissociation constant (pKa) and a small amount of hydrogen ions in the reaction solution as compared with sulfuric anhydride or an aqueous sulfuric acid solution, and thus maintains the polymerization state of glucose without breaking glycoside bonds in cellulose. It is possible to That is, by subjecting the cellulose fiber to sulfate esterification using sulfamic acid, it is possible to obtain the chemically modified cellulose fiber (A) having a high average degree of polymerization.
  • pKa acid dissociation constant
  • Sulfamic acid unlike sulfuric anhydride or sulfuric acid aqueous solution, which is highly acidic and highly corrosive, has no restrictions on its handling, and is also not specified as a specific substance under the Air Pollution Control Law. , The load on the environment is small. That is, the production cost including various management costs can be suppressed by sulphating the cellulose fibers using sulfamic acid.
  • the other chemical modification step may be, for example, a step of esterifying a part of hydroxyl groups present on the surface of the cellulose fiber which has not been subjected to sulfate esterification with an oxo acid such as acetic acid or nitric acid. May be a step of etherifying a part of the hydroxyl groups such as methyl ether, hydroxyethyl ether, hydroxypropyl ether, hydroxybutyl ether, carboxymethyl ether, cyanoethyl ether, etc., or a step of subjecting the cellulose fiber to a TEMPO oxidation treatment. Is also good.
  • the chemically modified cellulose fibers are separated from the solvent by filtration or the like, and the obtained swollen chemically modified cellulose fibers are dispersed in water. Then, the dispersion is neutralized by adding a basic compound to the dispersion of the cellulose fibers.
  • -OSO 3 having a chemically modified cellulose fibers - and a cation derived from the basic compound to form an ionic bond.
  • the storage stability of the chemically modified cellulose fiber itself can be improved. Specifically, by performing the neutralization step, the average polymerization degree of the chemically modified cellulose fiber (A) can be kept high.
  • the basic compound used for neutralization is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, other inorganic salts, and amines. Specifically, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, calcium acetate, calcium lactate, calcium oxalate, magnesium hydroxide, magnesium acetate, magnesium lactate, magnesium oxalate, basic aluminum lactate, basic aluminum chloride , Ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine. In the neutralization, one kind of basic compound may be used alone, or two or more kinds of basic compounds may be used in combination.
  • a step of washing the chemically modified cellulose fiber may be provided for the purpose of removing a sulfate esterification reagent residue, a residual catalyst, a solvent, and the like, or for stopping the reaction.
  • the chemically modified cellulose fiber is preferably washed with water.
  • the washing method is not particularly limited, but the chemically modified cellulose fibers are separated from the dispersion medium water by filtration or the like, and the obtained swollen chemically modified cellulose fibers are dispersed again in separately prepared water. By performing such a step one or more times, the chemically modified cellulose fiber can be washed.
  • the chemically modified cellulose fibers may be separated from the dispersion medium by a centrifugal sedimentation method, a press treatment, or the like.
  • the method of washing chemically modified cellulose fibers with water has been described as an example, but may be washed with another liquid such as an organic solvent.
  • the (A) chemically modified cellulose fiber according to the present embodiment may or may not have undergone a fine processing step.
  • Examples of devices used in the micronization process include, for example, a microfluidizer, a refiner, a twin-screw kneader (a twin-screw extruder), a high-pressure homogenizer, and a medium stirring mill (specifically, a rocking mill, a ball mill, a bead mill, and the like). , A stone mill, a grinder, a vibration mill, a sand grinder and the like.
  • the average particle diameter of the particles (B) according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 2500 ⁇ m or less, more preferably 2000 ⁇ m or less from the viewpoint of obtaining a particle-containing composition having high dispersion stability. Preferably, it is more preferably 1500 ⁇ m or less.
  • the “average particle size” means a particle size at an integrated value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction / scattering method. Specifically, the average particle size can be measured by the following device. Manufacturer: Shimadzu Corporation Equipment name: Laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-2300
  • the shape of the particles may be any of a spherical shape, a plate shape, a needle shape and the like, and may be porous.
  • the particles are particles containing an inorganic compound or an organic compound.
  • particles include, for example, metals, metal compounds, clay minerals, water-insoluble solid organic compounds, water-insoluble solid pesticide active ingredients and water-insoluble solid bioactive substances, and pigments, flame retardants and Fillers.
  • the particles (B) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the particles (B) may be obtained by subjecting these particles to a water-repellent treatment.
  • metals and metal compounds examples include zinc powder, atomized bronze powder, atomized iron powder, aluminum powder, casting powder, inconic nickel powder, metal beryllium powder, gold powder, silver powder, tungsten powder, ore-reduced iron powder, vanadium oxide, and titanium oxide.
  • Clay minerals include frog eye clay, kaolinite, kaolin, calcium bentonite, chromite sand, silica sand, silica sand, zirconium silicate, silica stone powder, diatomaceous earth, aluminum nitride, barium carbonate, saponite, diamond, colemanite, Gadolinium oxide, lanthanum oxide, chamotte, calcined diatomaceous earth, shirasu, shirasu balloon, silicon carbide, zircon sand, zircon, zircon flower, aluminum hydroxide, zeolite, quartz glass powder, cerium abrasive, sericite, sodium bentonite, sodium Examples include montmorillonite, talc, boron carbide, silicon nitride, feldspar powder, pottery stone, halothite, borax, magnesia, Kibushi clay, wax stone, perlite, cement and the like.
  • Water-insoluble solid organic compound examples include activated carbon, acetylene black, N-acyl lysine, bran, matcha, and waxes having a melting point of 40 ° C. or more.
  • Water-insoluble solid pesticide active ingredient examples include insecticides, fungicides, herbicides, plant growth regulators, attractants, rodenticides, spreading agents, and the like, which have a solubility in water of 1% or less and are solid.
  • insecticides fungicides
  • herbicides herbicides
  • plant growth regulators attractants
  • rodenticides spreading agents, and the like
  • solubility in water of 1% or less examples of the water-insoluble solid pesticidal active ingredient.
  • compounds which have a solubility in water of 1% or less and are solid are listed.
  • insecticide examples include organophosphorus insecticides, carbamate insecticides, pyrethroid insecticides, nelayistoxin insecticides, neonicotinoid insecticides, which have a solubility in water of 1% or less and are solid.
  • insect growth regulators other synthetic insecticides, natural insecticides, acaricides, nematicides, fumigants, and biological insecticides.
  • bactericide include copper bactericide, inorganic bactericide, organic sulfur bactericide, organophosphorus bactericide, melanin biosynthesis inhibitor, and benzimidazole bactericide which have a solubility in water of 1% or less and are solid.
  • Discarboximide fungicides Discarboximide fungicides, acid amide fungicides, sterol biosynthesis inhibitors, methoxyacrylate fungicides, synthetic antibacterial agents, soil fungicides, other synthetic fungicides, antibiotic fungicides, natural product fungicides And biocides of biological origin.
  • herbicides include phenoxy acid herbicides, carbamate herbicides, acid amide herbicides, urea herbicides, sulfonylurea herbicides, and pyrimidyloxybenzoic acids, which are solid with a solubility in water of 1% or less.
  • Acid herbicides triazine herbicides, diazine herbicides, diazole herbicides, bipyridylium herbicides, dinitriloaniline herbicides, aromatic carboxylic acid herbicides, fatty acid herbicides, organophosphorus herbicides , Amino acid herbicides, other organic herbicides, inorganic herbicides, biological herbicides, and the like.
  • Water-insoluble solid bioactive substance As the water-insoluble solid physiologically active substance, for example, among the compounds listed in the 15th revision of the Japanese Pharmacopoeia, the solubility test result in water of the Japanese Pharmacopoeia dissolution test is “slightly soluble”, “slightly soluble”, “ Solid compounds classified as “very insoluble” and "insoluble”. Examples of the water-insoluble solid physiologically active substance include solid compounds having a solubility in water of less than 1% among the compounds described in "Standards for Quasi-drugs, 2006 Edition" (published by Yakuji Nippo).
  • Fillers and pigments include, for example, zinc white, cuprous oxide, lead monoxide, whisker-like calcium carbonate, watching red, mica, chlorinated titanium oxide pigment, oil furnace black, graphite, yellow iron oxide, oxysulfide fluorescent Body, kaolin clay, talc, graphite, soapstone, cadmium yellow, cadmium red, calcium phosphate, glass beads, spherical alumina, ultramarine, wollastonite, wollastonite, fluorescent pigment, light calcium carbonate, synthetic hydrotalcite, Synthetic mica, graphite, black iron oxide, ultrafine calcium carbonate, cobalt blue, cobalt green, cobalt violet, chalk, dark blue, thermal black, chromium oxide, titanium oxide (Atanas), titanium oxide (rutile), terbium oxide, copper oxide , Disazo yellow, heavy calcium carbonate, calcined clay, Powder, slaked lime, red iron oxide, serinite, granulated carbon black, silicon carb
  • Fillers and pigments further include channel black, copper phthalocyanine blue, copper phthalocyanine green, permanent red, vanadate phosphor, fine titanium oxide, fine barium sulfate, fine aluminum hydroxide, Fast Yellow 10G, round alumina, and organic bentonite. , Fused silica, wax stone, hexagonal boron nitride and the like.
  • flame retardants examples include aluminum hydroxide, antimony flame retardant, magnesium hydroxide, aromatic phosphate flame retardant, aliphatic phosphoric ester flame retardant, aliphatic halogen-containing phosphoric ester flame retardant, and aromatic flame retardant.
  • the particle-containing composition according to the present embodiment contains at least (A) chemically modified cellulose fibers, (B) particles, and (C) water, but may contain other components.
  • Other components include surfactants such as nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and polymer surfactants; alcohols, esters, ketones, Water-miscible and water-immiscible solvents such as ethers, hydrocarbons and aromatics; glycols such as diol compounds, glycerin and its derivatives, pentaerythritol, sorbitol, xylitol, sucrose, glucose and fructose And sugars; water-soluble polymers such as natural water-soluble polymers, synthetic water-soluble polymers, cellulose derivatives, and acrylic polymers; oils such as silicone oils, vegetable oils, animal oils, and synthetic oils; humectants and preservatives ⁇ Storage stabilizers, inorganic salts, ultraviolet shielding agents
  • a vacuum emulsifier for example, a vacuum emulsifier, a disperser, a propeller mixer, a kneader, a wet pulverizer, a blender, a homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a colloid mill, a bead mill, a sand mill, a high-pressure homogenizer, A high-pressure homogenizer or the like can be used.
  • a vacuum emulsifier for example, a vacuum emulsifier, a disperser, a propeller mixer, a kneader, a wet pulverizer, a blender, a homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a colloid mill, a bead mill, a sand mill, a high-pressure homogenizer, A high-pressure homogenizer or the like can be used.
  • the content ratio of (A) the chemically modified cellulose fiber (solid content) in the particle-containing composition is in the range of 0.05 to 10.0% by mass from the viewpoint of stably and uniformly dispersing the particles. Is preferably in the range of 0.1 to 5.0% by mass, more preferably in the range of 0.1 to 3.0% by mass, and more preferably in the range of 0.1 to 1.0% by mass. Is more preferable, and the range is more preferably 0.1 to 0.5% by mass.
  • the viscosity of the particle-containing composition according to the present embodiment can be adjusted by changing the content of the chemically modified cellulose fiber. Specifically, the viscosity of the particle-containing composition can be increased by increasing the amount of (A) the chemically modified cellulose fiber, and the viscosity of the particle-containing composition can be decreased by decreasing the amount of (A) the chemically modified cellulose fiber. Can be.
  • the viscosity of the particle-containing composition also depends on the content ratio of the particles (B).
  • the content ratio of the particles (B) is preferably 70% by mass or less, more preferably 50% or less based on the whole particle-containing composition, from the viewpoint of avoiding the viscosity from becoming too high.
  • the (B) particles are a physiologically active substance or the like and the physiologically active substance or the like exerts an effect at a very low concentration, the particles containing (B) are useful even if the content ratio of the particles is extremely small. A composition is obtained.
  • the particle-containing composition according to the present embodiment may be, for example, a cosmetic, a paint, an ink, a pesticide, an epidemic, a pharmaceutical, an electronic material, a flame retardant, household goods, a detergent, etc., depending on the type of the particles (B) to be blended. It can be used for applications.
  • the particle-containing dried product according to the present embodiment includes (A) chemically modified cellulose fibers and (B) particles. More specifically, the dried particle-containing product according to this embodiment is an aggregate of (B) particles using (A) a chemically modified cellulose fiber as a binder.
  • the method for drying the particle-containing composition is not particularly limited, and examples thereof include spray drying, freeze drying, fluidized bed drying, fixed bed drying, vacuum, and air blowing.
  • the dried particle-containing product according to the present embodiment is, for example, one of a block shape, a flake shape, a granule shape, a powder shape, a film shape, and the like.
  • a drying method for the particle-containing composition or performing a mechanical treatment such as grinding on the obtained particle-containing dried product a particle-containing dried product in a desired state can be obtained. .
  • the dried particles-containing product according to the present embodiment can be used as a material for makeup cosmetics such as lipstick, foundation, eyebrow, and cheek color, a coating agent, an ink glaze, and the like.
  • the particle-containing film By drying the particle-containing composition according to the present embodiment, a particle-containing film can be obtained. That is, the particle-containing film according to this embodiment includes (A) chemically modified cellulose fibers and (B) particles.
  • the particle-containing film according to this embodiment is one form of the above-described dried particle-containing product.
  • a coating film when the particle-containing composition is a paint is exemplified.
  • each chemically modified cellulose fiber (A) used in the examples is prepared according to Production Examples 1 to 3 below.
  • the fiber is taken out and washed with water, and then poured into a 2N aqueous sodium hydroxide solution as a neutralizing agent to adjust the pH to 7.6. After dehydration, water is added so that the solid concentration becomes 1.0%. Diluted. Thereafter, a microfluidizer treatment (150 MPa, 1 pass) was performed as a micronization treatment step, to obtain an aqueous dispersion of chemically modified cellulose fibers A1 (denoted as “A1” in the table).
  • a water treatment of a chemically modified cellulose fiber A3 (denoted as “A3” in the table) was obtained by performing a treatment (150 MPa, one pass) with a microfluidizer as a micronization treatment step.
  • Sulfate group amount (mmol / g) The amount of sulfate group was calculated by potentiometric measurement. Specifically, from a sulfated cellulose fiber sample whose dry weight was precisely weighed, 60 ml of an aqueous dispersion of sulfated cellulose fiber adjusted to a solid content of 0.5% by mass was prepared, and the pH was adjusted with a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution. After adjusting to about 1.5, the mixture was filtered, washed with water, and the fibers were redispersed in water so as to have a solid content of 0.5% by mass. A 0.1N aqueous potassium hydroxide solution was added dropwise to perform potentiometric titration. . The amount of sulfate groups was calculated from the amount of 0.1N potassium hydroxide added dropwise.
  • Average fiber width (nm) (A) The average fiber width of the chemically modified cellulose fibers was measured by an electron microscope (TEM). Specifically, the average of the fiber widths of 50 fibers observed in a TEM image (magnification: 1000 to 10,000 times) negatively stained with 2% uranyl acetate after casting the carbon film coating subjected to the hydrophilization treatment into a grit shape The value was calculated and taken as the average fiber width.
  • TEM electron microscope
  • Crystallinity (Crystalline I-type crystallinity) (%) (A) The X-ray diffraction intensity of the chemically modified cellulose fiber was measured by the X-ray diffraction method, and the measurement result was calculated by the following equation (2) using the Segal method.
  • Cellulose type I crystallinity (%) [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] ⁇ 100 (2)
  • the measurement of the X-ray diffraction intensity of the sample was performed using “RINT2200” manufactured by Rigaku Corporation under the following conditions.
  • X-ray source Cu / K ⁇ -radiation Tube voltage: 40Kv Tube current: 30 mA
  • Measurement range: Diffraction angle 2 ⁇ 5-35 °
  • X-ray scan speed 10 ° / min
  • the crystallinity of the cellulose raw material was measured in the same manner.
  • a particle-containing composition was prepared using an aqueous dispersion of the chemically modified cellulose fiber (A) obtained in Production Examples 1 to 3. Specifically, (A) an aqueous dispersion of chemically modified cellulose fibers or an aqueous dispersion of cellulose nanocrystals, (B) particles, and (C) so as to have the proportions shown in Tables 2 and 3. Water was mixed and subjected to a dispersion treatment at 7000 rpm for 10 minutes using a homomixer to prepare particle-containing compositions of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2.
  • Tables 2 and 3 also show the ratio of each component to be added to the entire particle-containing composition and the results of each evaluation described below.
  • the cellulose nanocrystal used in the comparative example was prepared by the following procedure.
  • Cellulose nanocrystal 100 mL of 64% sulfuric acid and 2 g of softwood kraft pulp were charged into a separable flask and heated at 50 ° C. for 1 hour. After sufficiently cooling, the reaction solution was charged little by little into a separable flask containing another 1000 mL of water. After centrifugation, the mixture was neutralized with 1N sodium hydroxide and dehydrated. The coarse fibers were removed by filtration through a metal mesh to obtain cellulose nanocrystals. The average degree of polymerization of cellulose of the cellulose nanocrystal was 90, and the average fiber width was 40 nm. The average degree of polymerization and the average fiber width were measured in the same manner as in (A) the chemically modified cellulose fiber.
  • Dispersion stability 25 mL of the obtained particle-containing composition was placed in a test tube with a scale having a diameter of 3 cm ⁇ 30 cm and left standing at 25 ° C. for 7 days, and the dispersion stability was measured by the following formula.
  • the disperse phase here refers to a layer in which (A) chemically modified cellulose fibers and (B) particles are dispersed.
  • Dispersion stability (%) Dispersed phase volume (mL) / 25 ⁇ 100 The evaluation criteria are shown below. ++: Dispersion stability is 95% or more and 100% or less +: Dispersion stability is 90% or more and less than 95%-: Dispersion stability is less than 90%
  • Example 8 is slightly inferior in dispersion stability and film stability to other Examples. This is considered to be because the chemically modified cellulose fiber A2 used in Example 8 has less sulfate groups and a larger average fiber width than the chemically modified cellulose fiber A1 or the chemically modified cellulose fiber A3.
  • the spray composition according to the embodiment of the present invention contains (A) sulfated cellulose fiber and water, and the content of (A) the sulfated cellulose fiber is 0.1 to 3.0 mass%. %, And the maximum value ( ⁇ max) of the viscosity measured at 20 ° C. in a shear rate range of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 S ⁇ 1 to 1 ⁇ 10 3 S ⁇ 1 as measured by a cone-plate type rotary viscometer.
  • the (A) chemically modified cellulose fiber has a cellulose I type crystal structure, Is partially substituted with a substituent represented by the following general formula (1), and has (A) 0.01 to 3.0 mmol of the substituent per 1 g of the chemically modified cellulose fiber; A) Average polymerization of chemically modified cellulose fiber A spray composition having a degree of 100 to 3000.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • the average fiber width of the (A) chemically modified cellulose fiber is 3 nm to 5000 nm.
  • the spray composition can be sprayed more suitably.
  • the composition further comprises (B) a functional additive, wherein the (B) functional additive comprises an electrolyte, an ionic substance, a surfactant, an oil, a humectant, organic fine particles, inorganic fine particles, It is at least one selected from the group consisting of preservatives, deodorants and fragrances.
  • a functional additive comprises an electrolyte, an ionic substance, a surfactant, an oil, a humectant, organic fine particles, inorganic fine particles, It is at least one selected from the group consisting of preservatives, deodorants and fragrances.
  • the spray composition can have various functions.
  • the (A) chemically modified cellulose fiber according to this embodiment has a cellulose I-type crystal structure.
  • the cellulose I type crystallinity of the chemically modified cellulose fiber (A) is preferably 50% or more.
  • a spray composition that can be sprayed while being in a gel state can be obtained.
  • the cellulose I-type crystallinity is more preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and further preferably 70% or more.
  • the upper limit of the cellulose I-type crystallinity is not particularly limited, but from the viewpoint of enhancing the thixotropic property of the spray composition, the cellulose I-type crystallinity is preferably 98% or less, and more preferably 95% or less. More preferably, it is 90% or less, more preferably 85% or less.
  • the spray composition can be sprayed well even when a general atomizer such as a sprayer is used, for example. Specifically, since the thixotropic property of the spray composition is high to some extent, the spray composition can be sprayed in a mist state.
  • the thixotropic property of the spray composition is high to some extent, it is possible to prevent the spray composition from dripping on the surface of the object to which the spray is applied.
  • the higher the thixotropic property of the spray composition the better the spray composition can be sprayed with a small force.
  • the cation represented by M in the general formula (1) is not particularly limited, but from the viewpoint of enhancing the thixotropic property of the composition for spraying, metal ions such as sodium ion, potassium ion, and calcium ion, or quaternary. Ammonium cations are preferred.
  • the cation may be any one kind or a combination of two or more kinds.
  • the amount of the substituent of the general formula (1) per 1 g of the chemically modified cellulose fiber (hereinafter, also referred to as “introduction amount”) is preferably 0.01 to 3.0 mmol. When the amount is 3.0 mmol / g or less, the cellulose crystal structure can be maintained, so that the thixotropic property of the spray composition can be increased.
  • the introduction amount is more preferably 2.8 mmol / g or less, further preferably 2.5 mmol / g or less. Further, when the entire surface of the cellulose fiber is covered with the substituent, the dispersibility of the cellulose fiber in water is improved, and the thixotropic property of the spray composition can be increased.
  • / G more preferably 0.05 mmol / g or more, and even more preferably 0.1 mmol / g or more.
  • the average degree of polymerization of the (A) chemically modified cellulose fiber according to this embodiment (that is, the average value of the number of repeating glucose units) is 100 or more. When the average degree of polymerization is 100 or more, the thixotropic property of the composition for spraying can be enhanced.
  • the average degree of polymerization is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and more preferably 400 or more.
  • the average fiber length of the chemically modified cellulose fiber (A) tends to increase as the average polymerization degree of the chemically modified cellulose fiber (A) increases.
  • the upper limit of the average degree of polymerization is not particularly limited, but the average degree of polymerization is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, and even more preferably 2000 or less.
  • the average fiber length of the chemically modified cellulose fiber (A) according to this embodiment is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more from the viewpoint of enhancing the thixotropic property of the spray composition. Is more preferable. Also.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 500 ⁇ m or less, may be 300 ⁇ m or less, or may be 200 ⁇ m or less.
  • the average fiber width of the chemically modified cellulose fiber is preferably 3 nm or more, more preferably 5 nm or more, and more preferably 8 nm or more, from the viewpoint of enhancing the thixotropic property of the composition for spraying. And more preferably 10 nm or more.
  • the average fiber width is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m, and more preferably 0.3 ⁇ m or less, from the viewpoint of enhancing the thixotropy of the composition for spraying. Is more preferable, and further preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the content of the chemically modified cellulose fiber (A) in the gel composition according to the present embodiment is preferably 0.01 to 3%, and more preferably 0.05 to 1%, from the viewpoint of enhancing the thixotropic properties of the composition for spraying. Is more preferable, and 0.08 to 0.5% is further preferable.
  • the swelling of the cellulose raw material is promoted, and the reaction rate of sulfate esterification can be increased. Since the local reaction progress can be suppressed and the sulfate group can be uniformly introduced to the fiber surface, the thixotropic property of the spray composition can be enhanced.
  • polar organic solvent examples include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dioxane, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, pyridine and the like.
  • the spray composition according to the present embodiment may include, for example, (B) a functional additive.
  • the functional additive include electrolytes, ionic substances, surfactants, oils, humectants, organic fine particles, inorganic fine particles, preservatives, deodorants, fragrances, organic solvents, and the like. it can.
  • the composition for spraying according to the present example has a high viscosity showing a gel state even when an electrolyte or an ionic substance (including an ionic surfactant) is blended, and also has a separation or water separation. Because of the characteristic that the gel state is maintained without causing the occurrence, excellent performance can be exhibited in a spray composition in which these functional additives are required materials.
  • electrolytes and ionic substances include alkali metals, alkaline earth metals, transition metals such as sodium chloride, sodium edetate and sodium ascorbate, and hydrogen halide, sulfuric acid, carbonic acid, and carboxyl groups in the molecule.
  • Salts comprising one or more organic acids, etc., sulfonic acid surfactants such as sodium alkyl sulfosuccinate, sodium alkyl sulfonate, alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl sulfate, alkylbenzene sulfonate, etc.
  • Phosphate-based surfactants such as ethylene alkyl phosphate, which can be dissolved and dispersed in a dispersion medium such as water, are used.
  • nonionic surfactant for example, propylene glycol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbit fatty acid ester, Polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene castor oil, polyoxyethylene hardened castor oil, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene phytosterol, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene lanolin, polyoxy Ethylene lanolin alcohol, polyoxyethylene beeswax derivative, polio Shi polyoxyethylene alkyl amines, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkylphenyl formaldehyde condensates and the like.
  • oils examples include jojoba oil, macadamia nut oil, avocado oil, evening primrose oil, mink oil, rapeseed oil, castor oil, sunflower oil, corn oil, cocoa oil, coconut oil, rice bran oil, olive oil, almond oil, sesame oil, sa Flower oil, soybean oil, camellia oil, persic oil, mink oil, cottonseed oil, mocro, palm oil, palm kernel oil, egg yolk oil, lanolin, squalene, and other natural animal and vegetable oils, synthetic triglycerides, squalane, liquid paraffin, vaseline, ceresin, Hydrocarbons such as microcrystalline wax and isoparaffin, waxes such as carnauba wax, paraffin wax, spermaceti, beeswax, candelilla wax and lanolin, higher alcohols (cetanol, stearyl alcohol, lauryl alcohol, cetostearyl alcohol) Oleyl alcohol, behenyl alcohol, lanolin alcohol, hydrogenated lan
  • the above silicones are more specifically dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, methylpolysiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexanesiloxane, methylcyclopolysiloxane, octamethyl.
  • Trisiloxane decamethyltetrasiloxane, polyoxyethylene / methylpolysiloxane copolymer, polyoxypropylene / methylpolysiloxane copolymer, poly (oxyethylene / oxypropylene) methylpolysiloxane copolymer, methylhydrogenpolysiloxane , Tetrahydrotetramethylcyclotetrasiloxane, stearoxymethylpolysiloxane, sethoxymethylpolysiloxane, methylpolysiloxane emulsion, Polymerization methylpolysiloxane, trimethylsiloxysilicate, crosslinked methylpolysiloxane, a crosslinked methylphenyl polysiloxane.
  • humectant examples include polyhydric alcohols such as glyceryl trioctanoate, maltitol, sorbitol, glycerin, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyethylene glycol and glycol; organic acids such as sodium pyrrolidone carboxylate, sodium lactate and sodium citrate.
  • polyhydric alcohols such as glyceryl trioctanoate, maltitol, sorbitol, glycerin, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyethylene glycol and glycol
  • organic acids such as sodium pyrrolidone carboxylate, sodium lactate and sodium citrate.
  • hyaluronic acid and its salts such as sodium hyaluronate, hydrolysates of yeast and yeast extract, yeast culture, fermentation metabolites such as lactic acid bacteria culture, collagen, elastin, keratin, water-soluble proteins such as sericin, collagen Hydrolysates, casein hydrolysates, silk hydrolysates, peptides such as sodium polyaspartate and salts thereof, trehalose, xylobiose, maltose, sucrose, glucose, saccharides and polysaccharides such as vegetable mucopolysaccharides and the like Guidance , Water-soluble chitin, chitosan, pectin, glycosaminoglycans such as chondroitin sulfate and salts thereof and salts thereof, glycine, serine, threonine, alanine, aspartic acid, tyrosine, valine, leucine, arginine, glutamine,
  • examples of the organic fine particles include latex emulsions and aqueous polyurethane dispersions obtained by emulsion polymerization of styrene-butadiene copolymer latex and acrylic emulsion.
  • examples of the inorganic fine particles include inorganic fine particles such as zeolite, montmorillonite, asbestos, smectite, mica, fumed silica, colloidal silica, and titanium oxide. These fine particles are desirably finely divided so as to have an average particle diameter of 10 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less so as not to impair the spray characteristics.
  • preservatives examples include methyl paraben, ethyl paraben and the like.
  • deodorants and fragrances include D-limonene, decylaldehyde, mentone, pulegone, eugenol, cinnamaldehyde, benzaldehyde, menthol, peppermint oil, lemon oil, orange oil, and deodorant active ingredients extracted from various organs of plants (eg, Deodorant active components extracted from oxalis, ginkgo, gingko, black pine, larch, Japanese red pine, kiri, holly mokusai, lilac, chinmokusei, butterbur, tsubaki, and forsythia by water, water and hydrophilic organic solvents ) And the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • organic solvent examples include water-soluble alcohols (methanol, ethanol, isopropanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, 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, dimethylsulfoxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • water-soluble alcohols methanol, ethanol, isopropanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol, glycerin, etc.
  • ethers ethylene glyco
  • the functional additive (B) is used alone or in combination of two or more in accordance with the field of use and required performance of the spray composition of the present invention, and the amount of the functional additive also depends on the required performance. Used in an appropriate range.
  • the spray composition according to the present embodiment is prepared, for example, by adding (B) a functional additive to an aqueous dispersion of (A) a chemically modified cellulose fiber and dispersing with a disperser.
  • a functional additive may be added during the preparation of (A) the chemically modified cellulose fiber.
  • the chemically modified cellulose fiber (A) also has a function as an emulsion stabilizer
  • a conventional O / W emulsion emulsion is used. It may be prepared according to the adjustment method. At that time, a nonionic surfactant or the like serving as an emulsion stabilizer may be used in combination.
  • the amount of the cellulose fiber is determined in consideration of emulsion stability and sprayability.
  • the content ratio of (A) the chemically modified cellulose fiber is 0.1% from the viewpoint of making the spray composition in a static state not giving shear stress a suitable gel state. It is preferably from 5.0 to 5.0% by weight, more preferably from 0.2 to 3.0% by weight.
  • the composition for spraying according to the present embodiment is defined by a viscosity measured by a cone and plate type viscometer. More specifically, when a shear stress is applied to the composition for spraying at 20 ° C. to change the shear rate in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 S ⁇ 1 to 1 ⁇ 10 3 S ⁇ 1 , The maximum value of the viscosity ( ⁇ max) of the composition is ⁇ max ⁇ 1 ⁇ 10 4 mPa ⁇ s. This makes it possible to prevent the composition for spray from dripping on the surface of the object to which the spray is applied. The minimum value of the viscosity ( ⁇ min) is ⁇ min ⁇ 1 ⁇ 10 2 mPa ⁇ s. Thereby, the composition for spraying can be sprayed in the form of a mist.
  • ⁇ min ⁇ 1 ⁇ 10 2 mPa ⁇ s In addition, in a normal application density, if ⁇ min ⁇ 1 ⁇ 10 2 mPa ⁇ s is satisfied, there is no unevenness in spraying. However, if a very thin and uniform spray is desired, ⁇ min ⁇ 5 ⁇ 10 1 mPa ⁇ s. Is preferred. In order to stably spray the composition for spraying according to the present embodiment, ⁇ max preferably does not exceed 1 ⁇ 10 9 mPa ⁇ s.
  • water As the water used in the composition for spraying according to the present embodiment, ion-exchanged water, distilled water and the like can be mentioned. Further, the content of water in the gel composition according to the present embodiment is preferably 50% by mass or more, and more preferably 75% by mass.
  • the spray composition according to the present embodiment has high thixotropy, the viscosity at the time of spraying is reduced, so that it can be sprayed well. Then, the viscosity of the droplet ejected from the nozzle is recovered before or immediately after the droplet adheres to the surface of the object to be sprayed, so that dripping on the surface hardly occurs. Further, the spray composition attached to the surface has excellent spreadability. Further, the composition for spraying according to the present embodiment has excellent temperature stability without a decrease in viscosity even at a high temperature of 50 ° C. or more, and is sticky as in the case of thickening using a water-soluble polymer. There is no feeling.
  • the sprayer used in the present embodiment is not particularly limited as long as it can easily fill the above composition and enables spraying, but in consideration of versatility and high accuracy of spraying performance, the following three It is preferably in the form (1) to (3).
  • Dispenser type sprayer equipped with a pump type nozzle capable of spraying This sprayer can operate spraying at atmospheric pressure, does not require pressurized gas, etc., and has a relatively simple container structure, which is safe. It is a high and portable spraying device.
  • the structure consists of an extrusion pump type nozzle equipped with a suction tube, and a screw type container which fixes the nozzle and fills the above composition.
  • the dispenser type spraying device here includes all devices in which the structure of a pump type nozzle is improved in order to enhance the spraying performance.
  • the spray characteristics depend on the hole diameter of the ejection nozzle, the pumping volume per pump, etc., and these conditions are selected according to the purpose.
  • Trigger-type sprayer is a sprayer for household detergent, clothing paste, kitchen detergent, etc., and a pistol-type trigger-type sprayer is attached to the mouth of a container body for filling the above composition. It can operate spraying at atmospheric pressure and is highly versatile as a liquid sprayer.
  • the trigger type sprayer mentioned here includes all the improved types of the trigger type spray device in order to improve the spraying performance.
  • Aerosol sprayer enables continuous atomization or continuous foam formation that cannot be realized by the above two spraying devices by filling a propellant into a container.
  • the aerosol sprayer referred to here includes all those in which the injection device portion of the aerosol container is improved.
  • finer atomization can be performed as compared with the above two atomizations performed under atmospheric pressure.
  • the propellant used in the aerosol spray dimethyl ether, liquefied petroleum gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, argon gas, air, oxygen gas, chlorofluorocarbon gas, etc. can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. Can be
  • composition for spraying is in a gel state in a container of a sprayer, for example, it does not flow even when tilted. This allows spraying, for example, even when the sprayer is greatly inclined or turned upside down.
  • each chemically modified cellulose fiber (A) used in the examples is prepared according to Production Examples 1 to 3 below.
  • the fiber is taken out and washed with water, and then poured into a 2N aqueous sodium hydroxide solution as a neutralizing agent to adjust the pH to 7.6. After dehydration, water is added so that the solid concentration becomes 1.0%. Diluted. Thereafter, a microfluidizer treatment (150 MPa, 1 pass) was performed as a micronization treatment step, to obtain an aqueous dispersion of chemically modified cellulose fibers A1 (denoted as “A1” in the table).
  • a water treatment of a chemically modified cellulose fiber A3 (denoted as “A3” in the table) was obtained by performing a treatment (150 MPa, one pass) with a microfluidizer as a micronization treatment step.
  • Sulfate group amount (mmol / g) The amount of sulfate group was calculated by potentiometric measurement. Specifically, from a sulfated cellulose fiber sample whose dry weight was precisely weighed, 60 ml of an aqueous dispersion of sulfated cellulose fiber adjusted to a solid content of 0.5% by mass was prepared, and the pH was adjusted with a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution. After adjusting to about 1.5, the mixture was filtered, washed with water, and the fibers were redispersed in water so as to have a solid content of 0.5% by mass. A 0.1N aqueous potassium hydroxide solution was added dropwise to perform potentiometric titration. . The amount of sulfate groups was calculated from the amount of 0.1N potassium hydroxide added dropwise.
  • Average fiber width (nm) (A) The average fiber width of the chemically modified cellulose fibers was measured by an electron microscope (TEM). Specifically, the average of the fiber widths of 50 fibers observed in a TEM image (magnification: 1000 to 10,000 times) negatively stained with 2% uranyl acetate after casting the carbon film coating subjected to the hydrophilization treatment into a grit shape The value was calculated and taken as the average fiber width.
  • TEM electron microscope
  • Crystallinity (Crystalline I-type crystallinity) (%) (A) The X-ray diffraction intensity of the chemically modified cellulose fiber was measured by the X-ray diffraction method, and the measurement result was calculated by the following equation (2) using the Segal method.
  • Cellulose type I crystallinity (%) [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] ⁇ 100 (2)
  • a spray composition was prepared using the aqueous dispersion of the chemically modified cellulose fiber (A) obtained in Production Examples 1 to 3. Specifically, (A) an aqueous dispersion of chemically modified cellulose fibers, an aqueous dispersion of cellulose nanocrystals (CNC), or an aqueous dispersion of carboxymethyl cellulose (CMC) so as to have a mixing ratio shown in Table 5; By mixing with water and performing a dispersion treatment at 8000 rpm for 10 minutes using a homomixer, spray compositions according to Examples and Comparative Examples in Table 5 were prepared. Note that CNC and CMC are comparative materials for (A) the chemically modified cellulose fiber.
  • the CNC used in the comparative example was prepared by the following procedure. That is, 100 mL of 64% sulfuric acid and 2 g of softwood kraft pulp were charged into a separable flask and heated at 50 ° C. for 1 hour. After sufficiently cooling, the reaction solution was charged little by little into a separable flask containing another 1000 mL of water. After centrifugation, the mixture was neutralized with 1N sodium hydroxide and dehydrated. The coarse fibers were removed by filtration through a metal mesh to obtain cellulose nanocrystals. The average degree of polymerization of cellulose of the CNC was 90, and the average fiber width was 40 nm. The average degree of polymerization and the average fiber width were measured in the same manner as in (A) the chemically modified cellulose fiber.
  • the CMC used in the comparative example is as follows. ⁇ Dialogue WS-A manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku
  • Table 5 also shows the ratio of the components in the spray composition and the evaluation results of the gel composition. Specifically, Table 5 shows, as the ratio, the solid content rate (% by mass) of (A) the chemically modified cellulose fiber, CNC or CMC in the composition for spraying. Table 5 shows, as the evaluation results, the viscoelastic properties of the spray composition described below, whether or not the composition is in a gel state at rest, and the spray state.
  • the gel composition according to the embodiment of the present invention includes (A) a chemically modified cellulose fiber, (B) a humectant, and (C) water. Having a cellulose I-type crystal structure, wherein a part of the hydroxyl groups of the cellulose is substituted by a substituent represented by the following general formula (1), and 0.01 mmol to 3.0 mmol / g of the chemically modified cellulose fiber (A).
  • the (A) chemically modified cellulose fiber having 0 mmol of the substituent has an average degree of polymerization of 100 to 3,000.
  • M represents a monovalent to trivalent cation.
  • the average fiber width of the chemically modified cellulose fiber (A) is 3 nm to 5000 nm.
  • the (B) humectant is a compound having a saturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms, an unsaturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms, a compound having a saturated hydrocarbon having 6 to 50 carbon atoms, At least one selected from the group consisting of a compound having 50 unsaturated hydrocarbons and a compound having an aryl group and having 6 to 50 carbon atoms.
  • the (A) chemically modified cellulose fiber according to this embodiment has a cellulose I-type crystal structure.
  • the cellulose I type crystallinity of the chemically modified cellulose fiber (A) is preferably 50% or more.
  • the dispersion stability of the gel composition specifically, for example, (A) the dispersion stability of the chemically modified cellulose fiber itself in the gel composition, And the moisturizing property of the gel composition can be improved.
  • the cellulose I-type crystallinity is more preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and further preferably 70% or more.
  • the upper limit of the degree of crystallinity of cellulose I is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the reaction efficiency at the time of sulfate esterification, the degree of crystallinity of cellulose I is preferably 98% or less, and is 95% or less. More preferably, it is 90% or less, more preferably, 85% or less.
  • the cation represented by M in the general formula (1) is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the dispersion stability and the moisturizing property of the gel composition, metals such as sodium ion, potassium ion, and calcium ion can be used. Ions or quaternary ammonium cations are preferred.
  • the cation may be any one kind or a combination of two or more kinds.
  • the amount of the substituent of the general formula (1) per 1 g of the chemically modified cellulose fiber (hereinafter, also referred to as “introduction amount”) is preferably 0.01 mmol to 3.0 mmol.
  • introduction amount is more preferably 2.8 mmol / g or less, further preferably 2.5 mmol / g or less.
  • the introduction amount is 0.01 mmol or more / g. Is preferably, more preferably 0.05 mmol / g or more, and further preferably 0.1 mmol / g or more.
  • the average degree of polymerization of the (A) chemically modified cellulose fiber according to this embodiment (that is, the average value of the number of repeating glucose units) is 100 or more. When the average degree of polymerization is 100 or more, the dispersion stability and the moisture retention of the gel composition can be improved.
  • the average degree of polymerization is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and more preferably 400 or more.
  • the average fiber length of the chemically modified cellulose fiber (A) tends to increase as the average polymerization degree of the chemically modified cellulose fiber (A) increases.
  • the average fiber length of (A) the chemically modified cellulose fiber according to the present embodiment is preferably 0.1 ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ m or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability and the moisture retention of the gel composition. Is more preferable, and it is further preferable that it is 10 ⁇ m or more. Also.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 500 ⁇ m or less, may be 300 ⁇ m or less, or may be 200 ⁇ m or less.
  • the average fiber width of the chemically modified cellulose fiber is preferably 3 nm or more, more preferably 5 nm or more, and more preferably 8 nm or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability and moisture retention of the gel composition. More preferably, it is more preferably 10 nm or more. Further, the average fiber width is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m, from the viewpoint of improving the transparency of the gel composition. It is more preferable that it is not more than 0.1 ⁇ m.
  • the content of the chemically modified cellulose fiber (A) in the gel composition according to the present embodiment is preferably 0.01 to 3% from the viewpoint of improving the dispersion stability and moisture retention of the gel composition, and is preferably 0 to 3%. 0.05 to 1% is more preferable, and 0.08 to 0.5% is further preferable.
  • the pretreatment method described above is not particularly limited.
  • the cellulose raw material can have an appropriate bulk density.
  • the type of the machine to be used and the processing conditions are not particularly limited. Examples of the machine to be used include a shredder, a ball mill, a vibration mill, a stone mill, a grinder, a blender, a high-speed rotary mixer, and the like.
  • the bulk density is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 to 5.0 kg / m 3 , more preferably 0.1 to 3.0 kg / m 3 , and 0.1 to 1.0 kg / m 3 . More preferably, it is 0 kg / m 3 .
  • a polar organic solvent when used as the solvent in the above-described chemical modification step, swelling of the cellulose raw material is promoted, and the reaction rate of sulfate esterification can be increased. Since the sulfate group can be uniformly introduced, the dispersion stability and the moisture retention of the gel composition can be improved.
  • the polar organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dioxane, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, pyridine and the like.
  • Examples of the apparatus used in the above-described micronizing process include, for example, a microfluidizer, a refiner, a twin-screw kneader (a twin-screw extruder), a high-pressure homogenizer, and a medium stirring mill (specifically, a rocking mill, a ball mill). , A bead mill, etc.), a stone mill, a grinder, a vibration mill, a sand grinder, a pulper, a cutter mill, a disc refiner, and the like.
  • the (B) humectant according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is a liquid capable of suppressing the evaporation of moisture from the application surface (that is, a liquid having a humectant property). , Alcohols, esters, silicone oils and the like.
  • the humectant is a saturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms, an unsaturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms, and a carbon number from the viewpoint of improving the dispersion stability and the moisture retention of the gel composition.
  • Examples of the saturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms include liquid paraffin and squalane. Examples of the unsaturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms include squalene.
  • Examples of the compound (l) having a saturated hydrocarbon having 6 to 50 carbon atoms or the compound (m) having an unsaturated hydrocarbon having 6 to 50 carbon atoms include higher alcohols, higher fatty acids and higher fatty acid esters. .
  • higher alcohols examples include caprylic alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, and behenyl alcohol.
  • higher fatty acids examples include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, isostearic acid, hydroxystearic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid and the like.
  • higher fatty acids examples include fatty acids derived from coconut oil, coconut oil, palm oil and the like.
  • liquid paraffin and squalane are preferred from the viewpoint of improving the moisture retention of the gel composition.
  • Examples of the compound (n) having an aryl group and having 6 to 50 carbon atoms include parabens, phenoxyethanol, limonene, and benzoic acid.
  • the number of carbon atoms of the saturated hydrocarbon contained in the compound (l) having a saturated hydrocarbon is more preferably 6 to 40 from the viewpoint of improving the dispersion stability and the moisture retention of the gel composition. .
  • the number of carbon atoms of the unsaturated hydrocarbon contained in the compound (m) having an unsaturated hydrocarbon is preferably 6 to 40 from the viewpoint of improving the dispersion stability and the moisture retention of the gel composition. More preferred.
  • the compound (n) having the aryl group preferably has 6 to 40 carbon atoms from the viewpoint of improving the properties of the gel composition such as the dispersion stability and the moisture retention of the components.
  • humectant one kind of compound may be used, or two or more kinds of compounds may be used.
  • the content of the humectant (B) in the gel composition according to the present embodiment is preferably from 0.1 to 40% by mass from the viewpoint of optimizing the dispersion stability of the gel composition. It is more preferably from 0.5 to 30% by mass, and even more preferably from 0.5 to 25% by mass.
  • (C) water As (C) water according to the present embodiment, ion-exchanged water, distilled water, or the like can be used. Further, the content of (C) water in the gel composition according to the present embodiment is preferably 50% by mass or more, and more preferably 75% by mass or more.
  • the gel composition according to the present embodiment is also rich in incorporation with functional additives such as inorganic salts and surfactants, cosmetic bases and toilet base gel bases such as fragrances Can be widely and suitably used.
  • the gel composition according to the present embodiment may contain components other than (A) the chemically modified cellulose fiber and (B) the humectant, such as ethanol, a fragrance, and a preservative.
  • the gel composition according to the present embodiment includes polyethylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,2-pentanediol, isoprene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and glycerin as components that further enhance moisture retention. And polyhydric alcohols such as diglycerin.
  • each chemically modified cellulose fiber (A) used in the examples is prepared according to Production Examples 1 to 3 below.
  • the fiber is taken out and washed with water, and then poured into a 2N aqueous sodium hydroxide solution as a neutralizing agent to adjust the pH to 7.6. After dehydration, water is added so that the solid concentration becomes 1.0%. Diluted. Thereafter, a microfluidizer treatment (150 MPa, 1 pass) was performed as a micronization treatment step, to obtain an aqueous dispersion of chemically modified cellulose fibers A1 (denoted as “A1” in the table).
  • a water treatment of a chemically modified cellulose fiber A3 (denoted as “A3” in the table) was obtained by performing a treatment (150 MPa, one pass) with a microfluidizer as a micronization treatment step.
  • Sulfate group amount (mmol / g) The amount of sulfate group was calculated by potentiometric measurement. Specifically, from a sulfated cellulose fiber sample whose dry weight was precisely weighed, 60 ml of an aqueous dispersion of sulfated cellulose fiber adjusted to a solid content of 0.5% by mass was prepared, and the pH was adjusted with a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution. After adjusting to about 1.5, the mixture was filtered, washed with water, and the fibers were redispersed in water so as to have a solid content of 0.5% by mass. A 0.1N aqueous potassium hydroxide solution was added dropwise to perform potentiometric titration. . The amount of sulfate groups was calculated from the amount of 0.1N potassium hydroxide added dropwise.
  • Average fiber width (nm) (A) The average fiber width of the chemically modified cellulose fibers was measured by an electron microscope (TEM). Specifically, the average of the fiber widths of 50 fibers observed in a TEM image (magnification: 1000 to 10,000 times) negatively stained with 2% uranyl acetate after casting the carbon film coating subjected to the hydrophilization treatment into a grit shape The value was calculated and taken as the average fiber width.
  • TEM electron microscope
  • Crystallinity (Crystalline I-type crystallinity) (%) (A) The X-ray diffraction intensity of the chemically modified cellulose fiber was measured by the X-ray diffraction method, and the measurement result was calculated by the following equation (2) using the Segal method.
  • Cellulose type I crystallinity (%) [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] ⁇ 100 (2)
  • the measurement of the X-ray diffraction intensity of the sample was performed using “RINT2200” manufactured by Rigaku Corporation under the following conditions.
  • X-ray source Cu / K ⁇ -radiation Tube voltage: 40Kv Tube current: 30 mA
  • Measurement range: Diffraction angle 2 ⁇ 5-35 °
  • X-ray scan speed 10 ° / min
  • the crystallinity of the cellulose raw material was measured in the same manner.
  • a gel composition was prepared using the aqueous dispersion of the chemically modified cellulose fiber (A) obtained in Production Examples 1 to 3. Specifically, (A) an aqueous dispersion of chemically modified cellulose fibers or an aqueous dispersion of cellulose nanocrystals (CNC), (B) a humectant, and (C) By mixing with water and performing a dispersion treatment at 3000 rpm for 5 minutes using a homomixer, gel compositions according to Examples and Comparative Examples in Table 7 were prepared. Note that CNC is a comparative material for the chemically modified cellulose fiber (A).
  • the CNC used in each comparative example in Table 7 was prepared by the following procedure. That is, 100 mL of 64% sulfuric acid and 2 g of softwood kraft pulp were charged into a separable flask and heated at 50 ° C. for 1 hour. After sufficiently cooling, the reaction solution was charged little by little into a separable flask containing another 1000 mL of water. After centrifugation, the mixture was neutralized with 1N sodium hydroxide and dehydrated. The coarse fibers were removed by filtration through a metal mesh to obtain cellulose nanocrystals. The average degree of polymerization of cellulose of the CNC was 90, and the average fiber width was 40 nm. The average degree of polymerization and the average fiber width were measured in the same manner as in (A) the chemically modified cellulose fiber.
  • Table 7 also shows the ratio of each component in the gel composition and the evaluation results of the gel composition. Specifically, Table 7 shows (A) the solid content of the chemically modified cellulose fiber or CNC in the gel composition and (B) the content of the humectant in the gel composition as the ratio. Table 7 shows the evaluation results as the viscosity of the gel composition, the dispersion stability of the gel composition, the dispersion stability of the gel composition after addition of a salt, and the dispersion stability of the gel composition after addition of a surfactant. 1 shows the results of evaluation of the dispersion stability and the moisture retention of a gel composition.
  • the average value of the measured values from 5 minutes to 20 minutes after the start of the measurement was calculated and defined as the water loss (g / m 2 ⁇ h). Then, the moisture retention was evaluated on the basis of the following criteria using the amount of water evaporation. ++: The amount of water transpiration is less than 15 (g / m 2 ⁇ h) +: The amount of water transpiration is 15 (g / m 2 ⁇ h) or more and less than 20 (g / m 2 ⁇ h)-: The amount of water transpiration is 20 ( g / m 2 ⁇ h) or more
  • the gel composition according to each example has various dispersion stability. Is excellent. That is, when the chemically modified cellulose fiber (A) is used, various dispersion stability is superior to the case where CNC is used.
  • the gel compositions according to Comparative Examples 3 and 4 have better moisture retention. You can see that there is. That is, when the (A) chemically modified cellulose fiber is used, the moisturizing property is superior to the case where it is not used.
  • the viscosities of Comparative Examples 3 and 4 in Table 7 were lower than the lower limit (10 mPa ⁇ s) of the measurable range by the viscometer used, and were described as “10 or less”.

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Abstract

粒子を液中に安定的に分散した粒子含有組成物を提供する。 粒子含有組成物は、(A)化学修飾セルロース繊維と、(B)粒子と、(C)水とを含み、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、 セルロースの一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である。

Description

粒子含有組成物、スプレー用組成物、およびゲル状組成物
 本発明は、粒子含有組成物、スプレー用組成物、およびゲル状組成物に関する。
 セルロース繊維を化学修飾することにより、セルロース繊維の水等への分散が容易となる。このような化学修飾セルロース繊維は、水等に分散させると、高いチキソ性や粘性等の特徴的な機能を発現させるため、様々な用途に応用可能である。
 セルロースを化学修飾したものとして、硫酸エステル化セルロースが挙げられる。たとえば、特許文献1では、無水硫酸を硫酸エステル化試薬として用いて、セルロースを硫酸エステル化した粒子状の硫酸エステル化セルロースが開示されている。また、特許文献2では、硫酸水溶液を硫酸エステル化試薬として用いて、重合度が60以下のセルロースII型結晶構造を有する硫酸エステル化セルロースを製造する技術が開示されている。
 一方、特許文献3には、TEMPO酸化セルロースファイバーを用いて、粒子を液中に安定的に分散させる技術が開示されている。
 また、特許文献4には、TEMPO酸化セルロースを用いた、スプレー用組成物が開示されている。当該スプレー用組成物は、チキソ性が高いため、たとえば、噴霧器の容器内においてゲル状であるにも拘わらず、粘度の低い液体のようにスプレーすることが可能である。
 また、特許文献5には、TEMPO酸化セルロースを用いた、保湿剤を含有可能なゲル状組成物が開示されている。
特開2007-92034号公報 特表2012-526156号公報 特開2013-249448号公報 特開2010-37200号公報 特開2010-37348号公報
 しかしながら、特許文献3~5の技術では、反応時のpHの微調整等が必要であり、製造工程が複雑化するという問題があった。また、無水硫酸および高濃度硫酸水溶液をそれぞれ用いる特許文献1および特許文献2の技術では、セルロースにおけるグルコースの重合度が低くなる傾向がある。
 このような重合度が低いセルロースを用いて粒子を液中に分散させたとしても、粒子の分散安定性が悪く、粒子が液中で凝集して沈降してしまうという問題があった。また、このような重合度が低いセルロース繊維を用いてゲル化した組成物は、好適にスプレーすることができないという問題があった。また、このような重合度が低いセルロース繊維を用いると、ゲル状組成物中で成分が分離しやすいという問題があった。
 この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、粒子を液中に安定的に分散した粒子含有組成物、ゲル状であるにも拘わらず好適にスプレーすることが可能なスプレー用組成物、および、成分の分散安定性が高く、かつ保湿性が優れたゲル状組成物を提供することである。
 上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る粒子含有組成物は、(A)化学修飾セルロース繊維と、(B)粒子と、(C)水とを含み、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が下記の一般式(
1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るスプレー用組成物は、(A)硫酸化セルロース繊維、および水を含有し、(A)硫酸化セルロース繊維の含有割合が0.1~3.0質量%であり、コーン・プレート型回転粘度計の測定による、1×10-2-1~1×10-1のずり速度領域において、20℃で測定した粘度の最大値(ηmax)がηmax≧1×10mPa・sであり、最小値(ηmin)がηmin≦1×10mPa・sであり、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が上記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である、スプレー用組成物。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
 上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るゲル状組成物は、(A)化学修飾セルロース繊維と、(B)保湿剤と、(C)水とを含み、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が上記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
 本発明では、粒子の分散安定性に優れる粒子含有組成物、ゲル状であるにも拘わらず、好適にスプレーすることが可能なスプレー用組成物、および、成分の分散安定性が高く、かつ保湿性が優れたゲル状組成物を提供することができる。
 本願発明に係る背景および従来技術と比較した効果等についてさらに詳細に説明する。
 従来のセルロース繊維への硫酸基(たとえば一般式(1)に示す官能基)の導入方法においては、酸性度の高い無水硫酸等を硫酸化試薬として用いていた。しかし、この方法では、セルロースの重合度の低下や製造面での危険性が懸念される
 一方、セルロース繊維の他の化学修飾方法としては、TEMPO触媒を使用し繊維表面にカルボキシ基を導入する方法(例えば特許文献3)や、繊維表面にリン酸基を導入する方法(例えば非特許文献1)などが知られている。
 しかし、特許文献3~5に記載の方法では用いる触媒が高価であり、さらに反応工程も複雑である。また、非特許文献1に記載の方法では、165℃という高温で、かつ数秒~600秒の短時間で処理する必要があるため、反応条件の制御が困難であり、目的とする物性のセルロース繊維が得られにくいといった問題がある。
 それに対して、本発明に係る化学修飾セルロース繊維の調製方法では、安価なスルファミン酸を用いており、反応条件も温和であるために危険性も低く、かつ物性の制御も容易である。さらに、温和な反応条件によって重合度の低下も抑制できるため、高重合度のセルロース繊維を得ることができる。また、導入される官能基は硫酸エステルであるため、他の手法で導入されるカルボキシ基やリン酸基に比べて酸解離定数が小さく、水中においてpH、ならびにイオン性物質の影響を受けにくいために安定性が高いといった特徴もある。
 本開示は、第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態を含む。第1の実施形態では、粒子含有組成物にいて説明する。第2の実施形態では、スプレー用組成物について説明する。第3の実施形態では、ゲル状組成物について説明する。なお、第2および第3の実施形態においては、第1の実施形態においてすでに説明した事項について、繰返し説明しない。
<<第1の実施の形態>>
 以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。最初に、本実施の形態の内容を列記して説明する。
 (1)本発明の実施形態に係る粒子含有組成物は、(A)化学修飾セルロース繊維と、(B)粒子と、(C)水とを含み、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 このような構成により、粒子の分散安定性に優れる粒子含有組成物を提供することができる。
 (2)好ましくは、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は、3nm~5000nmである。
 このような構成により、粒子の分散安定性により優れる粒子含有組成物を提供することができる。
 (3)好ましくは、前記(B)粒子の平均粒子径は2500μm以下である。
 このような構成により、粒子の分散安定性により優れる粒子含有組成物を提供することができる。
 (4)好ましくは、前記(B)粒子は、金属、金属化合物、粘土鉱物類、水不溶性固体有機化合物、水不溶性固体農薬有効成分および水不溶性固体生理活性物質、ならびに、顔料、難燃剤および充填剤からなる群から選択される1種類以上の粒子である。
 このような構成により、粒子の分散安定性により優れる粒子含有組成物を提供することができる。
 (5)本発明の実施形態に係る粒子含有乾燥物は、上記(1)~(4)のいずれかに記載の粒子含有組成物を乾燥させて得られる。
 このような構成により、(A)化学修飾セルロース繊維をバインダーとして用いた粒子の集積体を得ることができ、粒子の種類に応じた種々の用途に用いることができる。また、当該集積体を水等に浸漬して攪拌することにより、再度、上記の粒子含有組成物を得ることができるため、粒子含有組成物の保存および運搬当に係るコストを抑えることができる。
 (6)本発明の実施形態に係る粒子含有膜は、上記(1)~(4)のいずれかに記載の粒子含有組成物を乾燥させて得られる。
 このような構成により、水中での安定性に優れる粒子含有膜を得ることができる。
 (7)本発明の実施形態に係る粒子含有組成物の製造方法は、上記(1)~(4)のいずれかに記載の粒子含有組成物の製造方法であって、セルロース繊維をスルファミン酸で処理することにより、前記セルロース繊維を硫酸エステル化する化学修飾工程を含む。
 このような方法により、硫酸エステル化されたセルロース繊維でありながら、高い重合度を有するセルロース繊維を得ることができる。
 次に、本実施形態についてより具体的に説明する。
[(A)化学修飾セルロース繊維]
(セルロースI型結晶化度)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有する。具体的には、たとえば、(A)化学修飾セルロース繊維のセルロースI型結晶化度は50%以上であることが好ましい。セルロースI型結晶化度が50%以上であることにより、セルロース結晶構造に由来する特性を発現することができる。具体的には、増粘性を向上させることができるため、粒子の分散安定性を高めることができる。セルロースI型結晶化度は、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。セルロースI型結晶化度の上限は特に限定されないが、硫酸エステル化の際に反応効率を向上させる観点から、セルロースI型結晶化度は、98%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることがより好ましく、85%以下であることがさらに好ましい。
 本開示において、セルロースI型結晶化度は、X線回折法による回折強度値からSegal法により算出したセルロースI型結晶化度であり、下記式(2)により定義される。セルロースI型結晶化度(%)=〔(I22.6-I18.5)/I22.6〕×100  …(2)
 式(2)において、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。なお、セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度とは、セルロース繊維全体のうち結晶領域量の占める割合のことを意味する。
(置換基)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維は、たとえば後述のようにスルファミン酸を用いて、セルロース繊維を硫酸エステル化したものある。具体的には、(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースの有する一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換されている。言い換えれば、(A)化学修飾セルロース繊維は、たとえばセルロースが有する水酸基の酸素原子に水素原子に代わって-SO Mが結合した構造を有している。すわなち、(A)化学修飾セルロース繊維には、硫酸基が導入されている。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 一般式(1)においてMで表される1~3価の陽イオンとしては、たとえば、水素イオン、金属イオン、アンモニウムイオンが挙げられる。なお、当該Mが2価または3価の陽イオンである場合、当該陽イオンは、たとえば、2つまたは3つの-OSO との間でイオン結合を形成する。
 金属イオンとしては、たとえば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン、その他の金属イオンが挙げられる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウムが挙げられる。遷移金属としては、鉄、ニッケル、パラジウム、銅、銀が挙げられる。その他の金属としては、ベリリウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウムなどが挙げられる。
 アンモニウムイオンとしては、NH だけでなく、NH の1つ以上の水素原子が有機基に置き換わってできる各種アミン由来のアンモニウムイオンが挙げられる。具体的には、アンモニウムイオンとしては、NH 、第四級アンモニウムカチオン、アルカノールアミンイオン、ピリジニウムイオン等が挙げられる。
 一般式(1)においてMで表される陽イオンとしては、特に限定されないが、保存安定性の観点から、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、または第四級アンモニウムカチオンが好ましい。当該陽イオンは、いずれか1種でもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
(置換基の量)
 (A)化学修飾セルロース繊維1gあたりが有する一般式(1)の置換基の量(以下、「導入量」とも称する。)は、0.01mmol~3.0mmolであることが好ましい。導入量が3.0mmol/g以下であることにより、セルロース結晶構造を維持することができるため、粒子の分散安定性を向上させることができる。導入量は、2.8mmol/g以下であることがより好ましく、2.5mmol/g以下であることがさらに好ましい。また、セルロース繊維の表面を全体的に置換基で覆うと、セルロース繊維の水中での分散性が向上することにより増粘性が発現し、これにより粒子の分散安定性を向上させることができるため、導入量は、0.01mmol以上/gであることが好ましく、0.05mmol/g以上であることがより好ましく、0.1mmol/g以上であることがさらに好ましい。
 本開示において、置換基の導入量は、電位差測定により算出される値である。たとえば、原料の未反応物や、それらの加水分解物等の副生成物を洗浄により除去した後、電位差測定の分析を行って算出することができる。具体的には後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
(平均重合度)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度(すなわちグルコースユニットの繰り返し数の平均値)は、100以上である。平均重合度が100以上であることにより、増粘性が向上するため、粒子の分散安定性が高い粒子含有組成物を得ることができる。平均重合度は、好ましくは200以上であり、より好ましくは300以上であり、より好ましくは400以上である。なお、(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度が高いほど、(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長が大きくなる傾向がある。
 平均重合度の上限は特に限定されないが、平均重合度は、3000以下であることが好ましく、2500以下であることがより好ましく、2000以下であることがさらに好ましい。
 本開示において、平均重合度は、粘度法により測定される値である。具体的には、平均重合度は、JIS-P8215に準じて測定された極限粘度数[η]を用いて、下記式(3)により得られる。
 平均重合度=(1/Km)×[η]  …(3)
ただし、式(3)において、Kmは係数であり、セルロース固有の値である(1/Km=156)。
(平均繊維長)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長は、粒子の分散安定性を向上させる観点から0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることがさらに好ましい。また。上限は特に限定されないが、500μm以下であることが好ましく、300μm以下でもよく、200μm以下でもよい。
 なお、本開示において、(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長は、50本のセルロース繊維について顕微鏡観察により測定される各繊維長の平均値である。
(平均繊維幅)
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は、粒子の分散安定性を向上させる観点から、3nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがより好ましく、8nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。また、平均繊維幅は、粒子の分散安定性を向上させる観点から、5μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、0.5μmであることがより好ましく、0.3μm以下であることがより好ましく、0.1μm以下であることがさらに好ましい。
 なお、本開示において、(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は、50本のセルロース繊維について顕微鏡観察により測定される各繊維幅の平均値である。
[(A)化学修飾セルロース繊維の製造方法]
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の製造方法は、特に限定されないが、たとえば、セルロース原料とスルファミン酸とを反応させて、セルロース繊維を硫酸エステル化する工程(化学修飾工程)を含む。
(セルロース原料)
 化学修飾工程で用いるセルロース原料の具体例としては、植物(たとえば木材、綿、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ、再生パルプ、古紙)、動物(たとえばホヤ類)、藻類、微生物(たとえば酢酸菌)、微生物産生物等を起源とするものが挙げられる。セルロース原料としては、植物由来のパルプが好ましい原材料として挙げられる。
 植物由来のパルプとしては、たとえば、木材チップ等を原料として得られるケミカルパルプ(クラフトパルプ(KP)、亜硫酸パルプ(SP))、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグランドパルプ(CGP)、ケミメカニカルパルプ(CMP)、砕木パルプ(GP)、リファイナーメカニカルパルプ(RMP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)が好ましいものとして挙げられる。
 また、セルロース原料として、本実施形態の目的を阻害しない範囲内で化学修飾された化学変性パルプを使用してもよい。具体的には、たとえば、使用するセルロース原料は、セルロース繊維表面に存在する一部の水酸基が、酢酸、硝酸エステル等のオキソ酸によりエステル化されたものであってもよいし、メチルエーテル、ヒドロキシエチルエーテル、ヒドロキシプロピルエーテル、ヒドロキシブチルエーテル、カルボキシメチルエーテル、シアノエチルエーテル等のようにエーテル化されたものであってもよい。また、使用するセルロース原料は、TEMPO酸化処理されたものであってもよい。
 セルロース原料としては、セルロースI型結晶を有し、セルロースI型結晶化度が50%以上であるものを用いることが好ましい。セルロース原料のセルロースI型結晶化度の値は、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。セルロース原料のセルロースI型結晶化度の上限は、特に限定されないが、たとえば98%以下でもよく、95%以下でもよく、90%以下でもよい。
 セルロース原料の形状は、特に限定されないが、取扱性を高める観点から繊維状、シート状、綿状、粉末状、チップ状、フレーク状が望ましい。
(前処理工程)
 嵩密度が高いセルロース原料を用いる場合は、化学修飾工程に先立って前処理を行うことにより、嵩密度を低下させてもよい。このような前処理を行うことにより、化学修飾工程において、より効率的に硫酸エステル化を行うことができる。
 前処理方法としては、特に限定されないが、たとえば機械処理を行うことにより、セルロース原料を適度な嵩密度にすることができる。使用する機械の種類や処理条件については特に限定されないが、使用する機械としては、たとえば、シュレッダー、ボールミル、振動ミル、石臼、グラインダー、ブレンダー、高速回転ミキサー、パルパー、カッターミル、ディスクリファイナー等が挙げられる。嵩密度は、特に限定されないが、たとえば、0.1~5.0kg/mであることが好ましく、0.1~3.0kg/mであることがより好ましく、0.1~1.0kg/mであることがさらに好ましい。
(化学修飾工程)
 化学修飾工程においては、セルロース原料をスルファミン酸で処理することにより、当該セルロース原料に含まれるセルロース繊維を硫酸エステル化する。具体的には、たとえば、スルファミン酸を含む薬液にセルロース原料を浸漬してセルロース繊維とスルファミン酸とを反応させることにより、セルロース繊維を硫酸エステル化することができる。
 硫酸エステル化反応を行う薬液は、たとえばスルファミン酸と溶媒とを含む。当該溶媒としては、特に限定されないが、水のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノール、ドデカノール等の炭素数1~12の直鎖あるいは分岐のアルコール; アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の炭素数3~6のケトン; 直鎖または分岐状の炭素数1~6の飽和炭化水素または不飽和炭化水素; ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素; 塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素; 炭素数2~5の低級アルキルエーテル; ジオキサン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、ピリジン等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
 ここで、溶媒として極性有機溶媒を用いると、セルロース原料の膨潤が促進されて硫酸エステル化の反応速度を高めることができ、また、局所的な反応進行を抑制し繊維表面に均一に硫酸基を導入することができるため、粒子の分散安定性をより高めることができる。極性有機溶媒としては、たとえば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、ピリジン等を上げることができる。
 溶媒の使用量は、特に限定されないが、たとえば、セルロース原料の乾燥質量に対して10~10000質量%であることが好ましく、20~5000質量%であることがより好ましく、50~2000質量%であることがさらに好ましい。
 上記薬液は、さらに触媒を含んでもよい。触媒としては、尿素,アミド類,三級アミン類等が挙げられるが、安価で取扱いが簡便という観点から尿素を用いることが好ましい。触媒の使用量は、特に限定されないが、たとえば、セルロース分子中のアンヒドログルコース単位1モル当たり0.001~5モルが好ましく、0.005~2.5モルがより好ましく、0.01~2.0モルがさらに好ましい。触媒は、高濃度のものをそのまま用いてもよく、溶媒で希釈して用いてもよい。塩基性触媒の添加方法は、一括添加、分割添加、連続的添加、またはこれらの組合せで行うことができる。
 セルロース繊維を硫酸エステル化する際の薬液の温度は、0~100℃が好ましく、10~80℃がより好ましく、20~70℃がさらに好ましい。薬液の温度が高すぎるとセルロース分子内のグリコシド結合が切断してしまうことにより(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度が低下してしまう。一方、薬液の温度が低すぎると、反応に時間を要してしまう。硫酸エステル化に要する時間は、通常30分~5時間程度である。
 スルファミン酸の使用量は、セルロース繊維への置換基の導入量を考慮して適宜調整することができる。スルファミン酸は、たとえば、セルロース分子中のアンヒドログルコース単位1モル当たり、0.01~50モル使用することが好ましく、0.1~30モル使用することがより好ましい。
 着色の少ない製品を得るために、硫酸エステル化反応の際に、窒素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスや炭酸ガスを導入してもよい。これらの不活性ガス等の導入方法としては、不活性ガス等を反応槽に吹き込みながら反応を行う方法、反応前に反応槽内を不活性ガス等で置換した後、反応槽を密閉して反応を行う方法、およびその他の方法のいずれでもよい。
 スルファミン酸は、無水硫酸や硫酸水溶液等に比べて、酸解離定数(pKa)が大きく反応溶液中に存在する水素イオンが少ないため、セルロース中のグリコシド結合を切断することなくグルコースの重合状態を維持することが可能である。つまり、スルファミン酸を用いてセルロース繊維を硫酸エステル化することにより、平均重合度が高いままの(A)化学修飾セルロース繊維を得ることができる。
 また、スルファミン酸は、強酸性かつ高腐食性のある無水硫酸や硫酸水溶液等と異なり、取り扱いに関して制限がなく、また、大気汚染防止法の特定物質にも指定されていないことからも分かるように、環境に対する負荷が小さい。すなわち、スルファミン酸を用いてセルロース繊維を硫酸エステル化することにより、各種の管理コストを含む製造コストを抑制することができる。
 なお、化学修飾工程の後、必要に応じて別の化学修飾工程を設けてもよい。当該別の化学修飾工程としては、たとえば、硫酸エステル化されなかったセルロース繊維表面に存在する一部の水酸基を、酢酸、硝酸等のオキソ酸によりエステル化する工程であってもよいし、当該一部の水酸基をメチルエーテル、ヒドロキシエチルエーテル、ヒドロキシプロピルエーテル、ヒドロキシブチルエーテル、カルボキシメチルエーテル、シアノエチルエーテル等のようにエーテル化する工程であってもよいし、セルロース繊維をTEMPO酸化処理する工程であってもよい。
(中和工程)
 たとえば、化学修飾工程の後、ろ過等により、化学修飾セルロース繊維を溶媒から分離し、得られた膨潤状態の化学修飾セルロース繊維を水に分散させる。そして、セルロース繊維の分散液に塩基性化合物を添加することにより、当該分散液を中和する。これにより、化学修飾セルロース繊維の有する-OSO と塩基性化合物に由来する陽イオンとがイオン結合を形成する。
 このように分散液に塩基性化合物を添加してpH値を中性あるいはアルカリ性に調整することにより、化学修飾セルロース繊維自体の保存安定性を向上させることができる。具体的には、中和工程を行うことにより、(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度を高いまま維持することができる。
 中和に用いる塩基性化合物としては、特に限定されないが、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、その他の無機塩、アミン類等が挙げられる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、塩基性乳酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、アンモニア,メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン,ジエタノールアミン,トリエタノールアミンが挙げられる。なお、中和には、一種類の塩基性化合物を単独で用いてもよいし、二種類以上の塩基性化合を併用してもよい。
(洗浄工程)
 たとえば、硫酸エステル化試薬残渣、残留触媒、溶媒などの除去の目的、あるいは反応停止の目的で、化学修飾セルロース繊維を洗浄する工程を設けてもよい。洗浄工程においては、化学修飾セルロース繊維を、水を用いて洗浄することが好ましい。
 洗浄方法は、特に限定されないが、化学修飾セルロース繊維を分散媒である水からろ過等により分離し、得られた膨潤状態の化学修飾セルロース繊維を、別途用意した水に再度分散させる。このような工程を1回または複数回行うことにより、化学修飾セルロース繊維を洗浄することができる。なお、化学修飾セルロース繊維は、遠心沈降法、プレス処理等により分散媒から分離させてもよい。なお、ここでは、一例として化学修飾セルロース繊維を水で洗浄する方法について説明したが、有機溶媒等の他の液体で洗浄しても良い。
(微細化処理工程)
 セルロース原料は、セルロース繊維の繊維長が比較的小さい場合、化学修飾工程等を経ることにより、機械的な解繊処理を行わなくてもある程度解繊する。一方、セルロース原料は、セルロース繊維の繊維長が比較的大きい場合には、化学修飾工程等を経るだけではほとんど解繊しない。このような場合、たとえば、中和工程および洗浄工程を経たセルロース原料を脱水して水の量を調整した後、機械的な解繊処理(微細化処理工程)を行うことにより、解繊した化学修飾セルロース繊維を得ることができる。なお、本実施の形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維は、微細化処理工程を経たものであってもよいし、経ていないものであってもよい。
 微細化処理工程に用いる装置としては、たとえば、マイクロフルイタイザー、リファイナー、二軸混錬機(二軸押出機)、高圧ホモジナイザー、媒体撹拌ミル(具体的には、ロッキングミル、ボールミル、ビーズミル等)、石臼、グラインダー、振動ミル、サンドグラインダー等が挙げられる。
[(B)粒子]
本実施の形態に係る(B)粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、分散安定性が高い粒子含有組成物を得る観点から、2500μm以下であることが好ましく、2000μm以下であることがより好ましく、1500μm以下であることがさらに好ましい。
 本開示において、「平均粒子径」は、レーザ回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径を意味する。具体的には、平均粒子径は、下記の装置で測定することができる。
メーカー:株式会社島津製作所
装置名:レーザ回折式粒度分布測定装置 SALD-2300
(B)粒子の形状は、球状、板状、針状等のいずれでもよく、また多孔質であってもよい。
(B)粒子は、無機化合物または有機化合物を含む粒子である。具体的には、(B)粒子としては、たとえば、金属、金属化合物、粘土鉱物類、水不溶性固体有機化合物、水不溶性固体農薬有効成分および水不溶性固体生理活性物質、ならびに、顔料、難燃剤および充填剤があげられる。(B)粒子としては、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。なお、(B)粒子は、これらの粒子に撥水化処理を行ったものであってもよい
(金属および金属化合物)
金属および金属化合物としては、たとえば、亜鉛末、アトマイズ青銅粉、アトマイズ鉄粉、アルミニウム粉、鋳物粉、インコニッケルパウダー、金属ベリリウム粉末、金粉、銀粉、タングステン粉末、鉱石還元鉄粉、酸化バナジウム、三酸化タングステン、錫粉、炭化タングステン、タンタル還元粉末、チタン粉末、鉄粉、電解銅粉、電解鉄粉、還元銅粉、ニッケルコートグラファイト、ニッケル球状粉末、ニオブ粉砕粉末、ニッケル粉、噴霧ステンレス鋼粉、噴霧銅粉、モリブデン、レニウム、アルミナ単結晶微粒、黄色酸化鉄、オキシイットリウム蛍光体、活性アルミナ、ガンマ酸化第二鉄、ガンマヘマタイト、硫化カドミウム、硫化亜鉛、酸化イットリウム、酸化イットリウム蛍光体、酸化カドミウム、酸化バナジウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム、バリウムフェライト磁性粉、ジルコン酸カルシウム、水酸化ニッケル、チタン酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、タンタルフレーク粉末、チタン酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、鉛粉、二酸化テルル、バリウムフェライト磁粉、バリウムフェライト、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、マンガンジンクフェライト磁粉、硫化亜鉛蛍光体、硫化亜鉛カドミウム蛍光体、二硫化モリブデン等が挙げられる。
(粘土鉱物類)
粘土鉱物類としては、たとえば、蛙目粘土、カオリナイト、カオリン、カルシウムベントナイト、クロマイトサンド、けい砂、けい砂シリカ、珪酸ジルコニウム、けい石粉、珪藻土、窒化アルミニウム、炭酸バリウム、サポナイト、ダイヤモンド、コレマナイト、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、シャモット、焼成珪藻土、シラス、シラスバルーン、シリコンカーバイド、ジルコン砂、ジルコン、ジルコンフラワー、水酸化アルミニウム、ゼオライト、石英ガラス粉、セリウム研磨剤、セリサイト、ソジウムベントナイト、ソジウムモンモリトナイト、タルク、炭化ホウ素、窒化珪素、長石粉、陶石、ハロサイト、硼砂、マグネシア、木節粘土、蝋石、パーライト、セメント等が挙げられる。
(水不溶性固体有機化合物)
水不溶性固体有機化合物としては、たとえば、活性炭、アセチレンブラック、N-アシルリジン、フスマ、抹茶、融点が40℃以上のワックス類等が挙げられる。
(水不溶性固体農薬有効成分)
水不溶性固体農薬有効成分としては、たとえば、水に対する溶解度が1%以下で固体である、殺虫剤、殺菌剤、除草剤、植物成長調整剤、誘引剤、殺鼠剤、展着剤等があげられ、具体的には、社団法人日本植物防疫協会発行の農薬要覧(2008年版)に記載されている農薬有効成分のうち、水に対する溶解度が1%以下で固体である化合物等が挙げられる。上記殺虫剤としては、たとえば、水に対する溶解度が1%以下で固体である、有機リン系殺虫剤、カーバメート系殺虫剤、ピレスロイド系殺虫剤、ネライストキシン系殺虫剤、ネオニコチノイド系殺虫剤、昆虫成長制御剤、その他の合成殺虫剤、天然殺虫剤、殺ダニ剤、殺線虫剤、くん蒸剤、生物由来の殺虫剤等が挙げられる。上記殺菌剤としては、たとえば、水に対する溶解度が1%以下で固体である、銅殺菌剤、無機殺菌剤、有機硫黄殺菌剤、有機リン系殺菌剤、メラニン生合成阻害剤、ベンゾイミダゾール系殺菌剤、ジカルボキシイミド系殺菌剤、酸アミド系殺菌剤、ステロール生合成阻害剤、メトキシアクリレート系殺菌剤、合成抗細菌剤、土壌殺菌剤、その他の合成殺菌剤、抗生物質殺菌剤、天然物殺菌剤、生物由来の殺菌剤等が挙げられる。上記除草剤としては、たとえば、水に対する溶解度が1%以下で固体である、フェノキシ酸系除草剤、カーバメート系除草剤、酸アミド系除草剤、尿素系除草剤、スルホニル尿素系除草剤、ピリミジルオキシ安息香酸系除草剤、トリアジン系除草剤、ダイアジン系除草剤、ダイアゾール系除草剤、ビピリジリウム系除草剤、ジニトリロアニリン系除草剤、芳香族カルボン酸系除草剤、脂肪酸系除草剤、有機リン系除草剤、アミノ酸系除草剤、その他の有機除草剤、無機除草剤、生物由来の除草剤等が挙げられる。
(水不溶性固体生理活性物質)
水不溶性固体生理活性物質としては、たとえば、第15改正日本薬局方に収載の化合物のうち、日本薬局方溶解試験の水に対する溶解性試験結果が、「やや溶けにくい」、「溶けにくい」、「極めて溶けにくい」、「ほとんど溶けない」に分類される固体化合物等が挙げられる。また、上記水不溶性固体生理活性物質は、「医薬部外品原料規格 2006年版」(薬事日報社刊行)に記載の化合物のうち、水に対する溶解度が1%未満の固体化合物も挙げられる。
(充填剤、顔料)
充填剤、顔料としては、たとえば、亜鉛華、亜酸化銅、一酸化鉛、ウィスカー状炭酸カルシウム、ウォッチングレッド、マイカ、塩素法酸化チタン顔料、オイルファーネスブラック、黄鉛、黄色酸化鉄、オキシサルファイド蛍光体、カオリンクレー、滑石、石筆石、石鹸石、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、燐酸カルシウム、ガラスビーズ、球状アルミナ、群青、硅灰石、ワラストナイト、蛍光顔料、軽質炭酸カルシウム、合成ハイドロタルサイト、合成マイカ、黒鉛、黒色酸化鉄、極微細炭酸カルシウム、コバルト青、コバルト緑、コバルト紫、胡粉、紺青、サーマルブラック、酸化クロム、酸化チタン(アタナース)、酸化チタン(ルチル)、酸化テルビウム、酸化銅、ジスアゾイエロー、重質炭酸カルシウム、焼成クレー、シルクパウダー、消石灰、赤色酸化鉄、セリナイト、造粒カーボンブラック、炭化ケイ素ウイスカー、炭酸カルシウム、炭素繊維(粉状)、窒化ケイ素ウイスカー、窒化ホウ素、茶色酸化鉄、超微粒アルミナ、超微粒酸化亜鉛、超微粒子状酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、鉄黒、天然黒鉛粉末、天然土状黒鉛、ドロマイト粉末、ナイロン粉体、表面処理硫酸バリウム、フッ化カーボン、ポリエチレンワックス、ベンガラ、ホワイトカーボン、モリブデンレッド等が挙げられる。
充填剤、顔料としては、さらに、チャンネルブラック、銅フタロシアニンブルー、銅フタロシアニングリーン、パーマネントレッド、バナデート蛍光体、微粒子酸化チタン、微粒子硫酸バリウム、微粒子水酸化アルミニウム、ファストイエロー10G、丸味状アルミナ、有機ベントナイト、溶融シリカ、ロウ石、六方晶窒化ホウ素等が挙げられる。
(難燃剤)
難燃剤としては、たとえば、水酸化アルミニウム、アンチモン系難燃剤、水酸化マグネシウム、芳香族系リン酸エステル難燃剤、脂肪族系リン酸エステル難燃剤、脂肪族含ハロゲンリン酸エステル難燃剤、芳香族含ハロゲンリン酸エステル難燃剤、反応型リン酸エステル難燃剤等が挙げられる。
本実施の形態に係る粒子含有組成物は、少なくとも(A)化学修飾セルロース繊維、(B)粒子、および(C)水を含んでいるが、それ以外の成分を含んでもよい。当該それ以外の成分としては、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤等の界面活性剤類;アルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、炭化水素類、芳香族類等の水と混和し得る溶剤および水と混和しない溶剤類;ジオール化合物、グリセリンとその誘導体、ペンタエリスリトール、ソルビトール、キシリトール、ショ糖、ブドウ糖、果糖等のグリコール類や糖類;天然水溶性高分子、合成水溶性高分子、セルロース誘導体、アクリル系ポリマー等の水溶性高分子類;シリコンオイル類、植物油、動物油、合成油等のオイル類;保湿剤、防腐剤・保存安定剤、無機塩類、紫外線遮蔽剤、ラテックス類、エマルジョン類、消泡剤、pH緩衝剤(pH調整剤)、香料類・消臭剤類、アミノ酸類・ビタミン類、生薬類等が挙げられる。
(B)粒子の(C)水へ分散には、たとえば、真空乳化装置、ディスパー、プロペラミキサー、ニーダー、湿式粉砕機、ブレンダー、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル、ビーズミル、サンドミル、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー等を用いることができる。なお、粒子径等の(B)粒子の物性や、任意の添加剤の物理化学的性質に応じて、用いる装置の種類や操作条件を選択することが好ましい。
本実施形態において、粒子含有組成物にの(A)化学修飾セルロース繊維(固形分)の含有比率は、粒子を安定的に均一に分散させる観点から、0.05~10.0質量%の範囲が好ましく、0.1~5.0質量%の範囲であることがより好ましく、0.1~3.0質量%の範囲であることがより好ましく、0.1~1.0質量%の範囲であることがさらに好ましく、0.1~0.5質量%の範囲であることがさらに好ましい。
(A)化学修飾セルロース繊維の含有量を変更することにより本実施形態に係る粒子含有組成物の粘度を調整することができる。具体的には、(A)化学修飾セルロース繊維の量を増やせば粒子含有組成物の粘度を上げることができ、(A)化学修飾セルロース繊維の量を減らせば粒子含有組成物の粘度を下げることができる。
また、粒子含有組成物の粘度は(B)粒子の含有比率によっても左右される。(B)粒子の含有比率は、粘度が高くなりすぎることを回避する観点から、粒子含有組成物全体の70質量%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましい。粒子含有組成物における(B)粒子の含有量の下限については、特に制約はない。たとえば、(B)粒子が生理活性物質等であって、当該生理活性物質等が極めて低濃度で効果を発揮する場合には、(B)粒子の含有割合を極めて小さくしても有用な粒子含有組成物が得られる。
本実施形態に係る粒子含有組成物における(A)化学修飾セルロース繊維と(B)粒子との混合比(質量比)は、粒子の分散安定性の観点から、[(A)化学修飾セルロース繊維(固形分)]/[(B)粒子]=(1/10000)~1000の範囲が好ましく、(1/100)~100の範囲がより好ましい。
本実施形態に係る粒子含有組成物は、配合する(B)粒子の種類に応じて、たとえば、化粧品、塗料、インキ、農薬、防疫薬剤、医薬品、電子材料、難燃剤、家庭雑貨、洗浄剤等の用途に用いることができる。
(粒子含有乾燥物)
本実施形態に係る粒子含有組成物を乾燥させることにより、粒子含有乾燥物を得ることができる。つまり、本実施形態に係る粒子含有乾燥物は、(A)化学修飾セルロース繊維と(B)粒子とを含む。より具体的には、本実施形態に係る粒子含有乾燥物は、(A)化学修飾セルロース繊維をバインダーとした(B)粒子の集積体である。粒子含有組成物の乾燥方法としては、特に限定されないが、噴霧乾燥、凍結乾燥、流動床乾燥、固定床乾燥、真空式、送風式等を挙げることができる。
本実施形態に係る粒子含有乾燥物は、たとえば、ブロック状、フレーク状、顆粒状、粉末状および膜状等のうちのいずれかである。たとえば、粒子含有組成物の乾燥方法を選択したり、得られた粒子含有乾燥物に対して粉砕等の機械的な処理行ったりすることにより、所望の状態の粒子含有乾燥物を得ることができる。
本実施形態に係る粒子含有乾燥物は、具体的には、口紅、ファンデーション、アイブロウ、チークカラー等のメイクアップ化粧料、塗装剤、インク釉薬等の材料に用いることができる。
(粒子含有膜)
本実施形態に係る粒子含有組成物を乾燥させることにより、粒子含有膜を得ることができる。つまり、本実施形態に係る粒子含有膜は、(A)化学修飾セルロース繊維と(B)粒子とを含む。
本実施形態に係る粒子含有膜は、上述の粒子含有乾燥物の1つの形態である。本実施形態に係る粒子含有膜としては、たとえば、粒子含有組成物が塗料である場合における塗膜が例示される。
<実施例>
 以下、第1の実施の形態に係る実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[(A)化学修飾セルロース繊維の調製]
 まず、実施例に用いる各(A)化学修飾セルロース繊維を下記の製造例1~3に従って調製する。
(製造例1)
セパラブルフラスコにスルファミン酸52.8g、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)620gを投入し、30分間攪拌を行った。その後、室温下、セルロース原料として針葉樹クラフトパルプ(結晶化度85%)20.0gを投入した。ここで、硫酸エステル化試薬であるスルファミン酸の使用量は、セルロース分子中のアンヒドログルコース単位1モル当たり4.4モルとした。55℃で4時間反応させた後、室温まで冷却した。次に繊維を取り出し水で洗浄した後、中和剤として2N水酸化ナトリウム水溶液に投入してpHを7.6にし、脱水を行った後、固形分濃度が1.0%になるように水で希釈した。その後、微細化処理工程としてマイクロフルイタイザーによる処理(150MPa、1パス)を行うことで、化学修飾セルロース繊維A1(表中では「A1」と表記する)の水分散体を得た。
(製造例2)
 スルファミン酸の仕込量を26.4gとしたこと以外は、製造例1と同様の手順により、化学修飾セルロース繊維A2(表中では「A2」と表記する)の水分散体を得た。
(製造例3)
 微細化処理工程を行わないこと以外は、製造例2と同様の手順により、固形分濃度が1.0%の水分散体を得た。この水分散体150gをセパラブルフラスコに移し、臭化ナトリウム0.25g、2,2,6,6-テトラメチルピペリジノオキシラジカル(TEMPO)0.025gを加え攪拌した。pHが10-11となるよう0.5N水酸化ナトリウム水溶液を適量投入しながら、13%次亜塩素酸ナトリウム6.6gを滴下した。45分間酸化反応させ、pHに変化が見られなくなったことを確認した後、0.1N塩酸を加えてpH=7.0とした。脱水を行った後、固形分濃度が1.0%になるように水で希釈した。その後、微細化処理工程としてマイクロフルイタイザーによる処理(150MPa、1パス)を行うことで、化学修飾セルロース繊維A3(表中では「A3」と表記する)の水分散体を得た。
 製造例1~3により得られた各(A)化学修飾セルロース繊維について、
(1)(A)化学修飾セルロース繊維1gが有する硫酸基量、
(2)(A)化学修飾セルロース繊維1gが有するカルボキシ基量、
(3)平均重合度、
(4)平均繊維幅、および
(5)結晶化度を測定した。
測定結果を表1に示す。各測定の詳細については、以下に示す。
(1)硫酸基量(mmol/g)
 硫酸基量は電位差測定により算出した。詳細には、乾燥重量を精秤した硫酸エステル化セルロース繊維試料から固形分率0.5質量%に調製した硫酸エステル化セルロース繊維の水分散体を60ml調製し、0.1N塩酸水溶液によってpHを約1.5とした後、ろ過、水洗浄し、繊維を再び固形分率0.5質量%となるよう水に再分散させ、0.1N水酸化カリウム水溶液を滴下して電位差滴定を行った。0.1N水酸化カリウムの滴下量から硫酸基量を算出した。
(2)カルボキシ基量(mmol/g)
 カルボキシ基量は電位差測定により算出した。詳細は(1)硫酸基量の測定と同様の手法で行った。カルボキシ基量の算出は、TEMPO酸化を行った試料の0.1N水酸化カリウムの滴下量と、TEMPO酸化を行う前の試料(硫酸エステル化後)の0.1N水酸化カリウムの滴下量の差分で算出した。
(3)平均重合度
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は粘度法により算出した。詳細には、JIS-P8215に準じて極限粘度数[η]を測定し、下記式(3)より平均重合度(DP)を求めた。ただし、式(3)において、Kmは係数であり、セルロース固有の値である(1/Km=156)。
 DP=(1/Km)×[η]  …(3)
(4)平均繊維幅(nm)
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅の測定は、電子顕微鏡(TEM)で行った。詳細には、親水化処理済みのカーボン膜被覆をグリット状にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:1000~10000倍)で観察した繊維50本の繊維幅の各平均値を算出し、平均繊維幅とした。
(5)結晶化度(セルロースI型結晶化度)(%)
 (A)化学修飾セルロース繊維のX線回折強度をX線回折法にて測定し、その測定結果からSegal法を用いて下記式(2)により算出した。
セルロースI型結晶化度(%)=〔(I22.6-I18.5)/I22.6〕×100  …(2)
 式(2)において、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。また、サンプルのX線回折強度の測定は、株式会社リガク製の「RINT2200」を用いて以下の条件にて実施した。
 X線源:Cu/Kα-radiation
 管電圧:40Kv
 管電流:30mA
 測定範囲:回折角2θ=5~35°
 X線のスキャンスピード:10°/min
 なお、上記のセルロース原料の結晶化度についても同様に測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
[粒子分散組成物の調整]
(実施例1~13、比較例1,2)
 次に、製造例1~3により得られた(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体等を用いて粒子含有組成物を調整した。具体的には、表2および表3に示す配合量の割合となるように、(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体またはセルロースナノクリスタルの水分散体、(B)粒子、および(C)水を混合し、ホモミキサーを用いて7000rpmで10分間分散処理を行うことにより、実施例1~13および比較例1,2の粒子含有組成物を調製した。
 表2および表3には、配合する各成分の粒子含有組成物全体に占める比率と、後述する各評価の結果も示す。比較例で使用したセルロースナノクリスタルについては、次の手順で調製した。
 (セルロースナノクリスタル)
 セパラブルフラスコに64%硫酸100mL、針葉樹クラフトパルプ2gを投入し、50℃で1時間加熱した。十分に冷却した後、別の水1000mLの入ったセパラブルフラスコに反応液を少量ずつ投入した。遠心分離した後、1N水酸化ナトリウムで中和し、脱水した。粗大繊維を金属メッシュでろ過により取り除くことでセルロースナノクリスタルを得た。当該セルロースナノクリスタルのセルロースの平均重合度は90であり、平均繊維幅は40nmであった。当該平均重合度および当該平均繊維幅は、(A)化学修飾セルロース繊維と同様に測定した。
[評価]
 得られた各粒子含有組成物について、粘度および分散安定性を評価した。また、各粒子含有組成物を用いて作成した粒子含有膜について、水中での皮膜安定性を評価した。以下に評価方法および評価基準を示す。
(粘度)
 得られた粒子含有組成物を25℃環境下に24時間静置した後、BH型粘度計を用いて回転数6.0rpm、25℃、3分の条件で粘度[mPa・s]測定した。
(分散安定性)
 得られた粒子含有組成物を、直径3cm×30cm長の目盛付試験管に25mL投入し、25℃で7日間静置し、下式より分散安定性を測定した。ここでの分散相とは(A)化学修飾セルロース繊維と(B)粒子が分散している層のことを指す。
分散安定性(%)=分散相の体積(mL)/25×100
評価基準を以下に示す。
++:分散安定性が95%以上100%以下
+:分散安定性が90%以上95%未満
-:分散安定性が90%未満
(皮膜安定性)
 表面をコロナ処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、粒子含有組成物15gを10cm×10cmの正方形となるように塗布した。それを50℃のオーブンで3時間乾燥させることにより、粒子含有膜を形成した。冷却した後、PETフィルムが水平となるよう水中に浸漬させた。3分間経過時に、粒子含有膜全体のうちの皮膜が崩壊している面積の割合の測定を行った。具体的には、透明方眼シート(マス目が印刷された透明のシート)を皮膜上に配置し、当該透明方眼シートを介して粒子含有膜を目視しながら、皮膜が崩壊している部分の面積を測定した。
++:皮膜崩壊面積が5%未満
+:皮膜崩壊面積が5%以上10%未満
-:皮膜崩壊面積が10%以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表2および表3を参照して、本実施の形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維を含む粒子含有組成物においては、粒子が長い期間にわたって安定的に分散していることが分かる。また、当該粒子含有組成物から得られた粒子含有膜組成物は、水中での皮膜安定性が高いことが分かる。ここで、実施例8は、他の実施例と比べて、分散安定性および皮膜安定性がわずかに劣っている。これは、実施例8で使用した化学修飾セルロース繊維A2が、化学修飾セルロース繊維A1または化学修飾セルロース繊維A3と比べて、硫酸基が少なく、かつ平均繊維幅が大きいためであると考えられる。
 以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその省略、置き換え、変更などは、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
 <<第2の実施の形態>>
 以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。
 本実施の形態において特に説明していない事項は、上述した第1の実施の形態と同様である。最初に、本実施の形態の内容を列記して説明する。
 (8)本発明の実施の形態に係るスプレー用組成物は、(A)硫酸化セルロース繊維、および水を含有し、(A)硫酸化セルロース繊維の含有割合が0.1~3.0質量%であり、コーン・プレート型回転粘度計の測定による、1×10-2-1~1×10-1のずり速度領域において、20℃で測定した粘度の最大値(ηmax)がηmax≧1×10mPa・sであり、最小値(ηmin)がηmin≦1×10mPa・sであり、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸
基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である、スプレー用組成物。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 このような構成により、ゲル状であるにも拘わらず好適にスプレーすることが可能なスプレー用組成物を提供することである。
 (9)好ましくは、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は3nm~5000nmである。
 このような構成により、スプレー用組成物をより好適にスプレーすることができる。
 (10)好ましくは、さらに、(B)機能性添加剤を含み、前記(B)機能性添加剤は、電解質、イオン性物質、界面活性剤、オイル類、保湿剤、有機微粒子、無機微粒子、防腐剤、消臭剤および香料からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
 このような構成により、スプレー用組成物に各種の機能をもたせることができる。
 次に、本実施形態についてより具体的に説明する。
[(A)化学修飾セルロース繊維]
(セルロースI型結晶化度)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有する。具体的には、たとえば、(A)化学修飾セルロース繊維のセルロースI型結晶化度は50%以上であることが好ましい。セルロースI型結晶化度が50%以上であることにより、ゲル状でありながらスプレー可能なスプレー用組成物を得ることができる。セルロースI型結晶化度は、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。セルロースI型結晶化度の上限は特に限定されないが、スプレー用組成物のチキソ性を高める観点から、セルロースI型結晶化度は、98%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることがより好ましく、85%以下であることがさらに好ましい。
 なお、スプレー用組成物のチキソ性がある程度高いことにより、たとえば、霧吹きのような一般的な噴霧器を用いた場合でも、当該スプレー用組成物を良好にスプレーすることができる。具体的には、スプレー用組成物のチキソ性がある程度高いことにより、スプレー用組成物を霧状にスプレーすることができる。
 さらに、スプレー用組成物のチキソ性がある程度高いことにより、スプレー塗付された対象物表面において、スプレー用組成物の液だれを防ぐことができる。また、スプレー用組成物のチキソ性が高いほど、スプレー用組成物を小さな力で良好にスプレーすることができる。
 一般式(1)においてMで表される陽イオンとしては、特に限定されないが、スプレー用組成物のチキソ性を高める観点から、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオン、または第四級アンモニウムカチオンが好ましい。当該陽イオンは、いずれか1種でもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
(置換基の量)
 (A)化学修飾セルロース繊維1gあたりが有する一般式(1)の置換基の量(以下、「導入量」とも称する。)は、0.01~3.0mmolであることが好ましい。導入量が3.0mmol/g以下であることにより、セルロース結晶構造を維持することができるため、スプレー用組成物のチキソ性を高めることができる。導入量は、2.8mmol/g以下であることがより好ましく、2.5mmol/g以下であることがさらに好ましい。また、セルロース繊維の表面を全体的に置換基で覆うと、セルロース繊維の水中での分散性が向上し、スプレー用組成物のチキソ性を高めることができるため、導入量は、0.01mmol以上/gであることが好ましく、0.05mmol/g以上であることがより好ましく、0.1mmol/g以上であることがさらに好ましい。
(平均重合度)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度(すなわちグルコースユニットの繰り返し数の平均値)は、100以上である。平均重合度が100以上であることにより、スプレー用組成物のチキソ性を高めることができる。平均重合度は、好ましくは200以上であり、より好ましくは300以上であり、より好ましくは400以上である。なお、(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度が高いほど、(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長が大きくなる傾向がある。
 平均重合度の上限は特に限定されないが、平均重合度は、3000以下であることが好ましく、2500以下であることがより好ましく、2000以下であることがさらに好ましい。
(平均繊維長)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長は、スプレー用組成物のチキソ性を高める観点から0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることがさらに好ましい。また。上限は特に限定されないが、500μm以下であることが好ましく、300μm以下でもよく、200μm以下でもよい。
(平均繊維幅)
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は、スプレー用組成物のチキソ性を高める観点から、3nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがより好ましく、8nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。また、平均繊維幅は、スプレー用組成物のチキソ性を高める観点から、5μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、0.5μmであることがより好ましく、0.3μm以下であることがより好ましく、0.1μm以下であることがさらに好ましい。
 本実施の形態に係るゲル状組成物における(A)化学修飾セルロース繊維の含有率は、スプレー用組成物のチキソ性を高める観点から、0.01~3%が好ましく、0.05~1%がより好ましく、0.08~0.5%がさらに好ましい。
 なお、(A)化学修飾セルロース繊維の製造の際、前述した化学修飾工程の溶媒として極性有機溶媒を用いると、セルロース原料の膨潤が促進されて硫酸エステル化の反応速度を高めることができ、また、局所的な反応進行を抑制し繊維表面に均一に硫酸基を導入することができるため、スプレー用組成物のチキソ性を高めることができる。極性有機溶媒としては、たとえば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、ピリジン等を上げることができる。
[(B)機能性添加剤]
 本実施形態に係るスプレー用組成物は、たとえば、(B)機能性添加剤を含んでもよい。(B)機能性添加剤としては、例えば、電解質、イオン性物質、界面活性剤、オイル類、保湿剤、有機微粒子、無機微粒子、防腐剤、消臭剤、香料、有機溶媒等を挙げることができる。特に、本実施例に係るスプレー用組成物は、電解質やイオン性物質(イオン性の界面活性剤を含む)を配合しても、ゲル状態を示す高い粘度を有し、かつ、分離や離水などを起こさずにゲル状態を保つという特徴があることから、これらの機能性添加剤が必要材料とされるスプレー用組成物において、優れた性能を発揮することができる。
 電解質、イオン性物質としては、例えば、塩化ナトリウム,エデト酸ナトリウム,アスコルビン酸ナトリウム等の、アルカリ金属,アルカリ土類金属,遷移金属等と、ハロゲン化水素,硫酸,炭酸,分子中にカルボキシル基を1つ以上有する有機酸等とからなる塩類、アルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等のスルホン酸系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル等のリン酸エステル系界面活性剤等であって、水などの分散媒に溶解・分散できるものが用いられる。
 非イオン性の界面活性剤としては、例えば、プロピレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステルソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンひまし油、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフィトステロール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラノリン、ポリオキシエチレンラノリンアルコール、ポリオキシエチレンミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルホルムアルデヒド縮合体等があげられる。
 オイル類としては、例えば、ホホバ油,マカデミアナッツ油,アボガド油,月見草油,ミンク油,ナタネ油,ひまし油,ヒマワリ油,トウモロコシ油,カカオ油,ヤシ油,コメヌカ油,オリーブ油,アーモンド油,ごま油,サフラワー油,大豆油,椿油,パーシック油,ミンク油,綿実油,モクロウ,パーム油,パーム核油,卵黄油,ラノリン,スクワレン等の天然動植物油脂類、合成トリグリセライド,スクワラン,流動パラフィン,ワセリン,セレシン,マイクロクリスタリンワックス,イソパラフィン等の炭化水素類、カルナバウロウ,パラフィンワックス,鯨ロウ,ミツロウ,キャンデリラワックス,ラノリン等のワックス類、高級アルコール類(セタノール,ステアリルアルコール,ラウリルアルコール,セトステアリルアルコール,オレイルアルコール,ベヘニルアルコール,ラノリンアルコール,水添ラノリンアルコール,ヘキシルデカノール,オクチルドデカノール等),ラウリン酸,ミリスチン酸,パルミチン酸,ステアリン酸,ベヘニン酸,イソステアリン酸,オレイン酸,リノレン酸,リノール酸,オキシステアリン酸,ウンデシレン酸,ラノリン脂肪酸,硬質ラノリン脂肪酸,軟質ラノリン脂肪酸等の高級脂肪酸類、コレステリル-オクチルドデシル-ベヘニル等のコレステロールおよびその誘導体、イソプロピルミリスチン酸,イソプロピルパルミチン酸,イソプロピルステアリン酸,2エチルヘキサン酸グリセロール,ブチルステアリン酸等のエステル類、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル,ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンペンタエリトリトールエーテル,ポリオキシプロピレンブチルエーテル,リノール酸エチル等の極性オイル、アミノ変性シリコーン,エポキシ変性シリコーン,カルボキシル変性シリコーン,カルビノール変性シリコーン,メタクリル変性シリコーン,メルカプト変性シリコーン,フェノール変性シリコーン,片末端反応性シリコーン,異種官能基変性シリコーン,ポリエーテル変性シリコーン,メチルスチリル変性シリコーン,アルキル変性シリコーン,高級脂肪酸エステル変性シリコーン,親水性特殊変性シリコーン,高級アルコキシ変性シリコーン,高級脂肪酸含有シリコーン,フッ素変性シリコーン等のシリコーン類等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
 なお、上記シリコーン類は、より具体的には、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルポリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサンシロキサン、メチルシクロポリシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、ポリオキシエチレン・メチルポリシロキサン共重合体、ポリオキシプロピレン・メチルポリシロキサン共重合体、ポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)メチルポリシロキサン共重合体、メチルハイドロジェンポリシロキサン、テトラヒドロテトラメチルシクロテトラシロキサン、ステアロキシメチルポリシロキサン、セトキシメチルポリシロキサン、メチルポリシロキサンエマルション、高重合メチルポリシロキサン、トリメチルシロキシケイ酸、架橋型メチルポリシロキサン、架橋型メチルフェニルポリシロキサン等である。
 保湿剤としては、トリオクタン酸グリセリル、マルチトール、ソルビトール、グリセリン、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリコール等の多価アルコール、ピロリドンカルボン酸ソーダ、乳酸ソーダ、クエン酸ソーダなど有機酸およびその塩、ヒアルロン酸ソーダなどヒアルロン酸およびその塩、酵母および酵母抽出液の加水分解物、酵母培養液、乳酸菌培養液など醗酵代謝産物、コラーゲン、エラスチン、ケラチン、セリシン等の水溶性蛋白、コラーゲン加水分解物、カゼイン加水分解物、シルク加水分解物、ポリアスパラギン酸ナトリウム等のぺプチド類およびその塩、トレハロース、キシロビオース、マルトース、蔗糖、ブドウ糖、植物性粘質多糖等の糖類・多糖類およびその誘導体、水溶性キチン、キトサン、ペクチン、コンドロイチン硫酸およびその塩等のグリコサミノグリカンおよびその塩、グリシン、セリン、スレオニン、アラニン、アスパラギン酸、チロシン、バリン、ロイシン、アルギニン、グルタミン、プロリン酸等のアミノ酸、アミノカルボニル反応物等の糖アミノ酸化合物、アロエ、マロニエ等の植物抽出液、トリメチルグリシン、尿素、尿酸、アンモニア、レシチン、ラノリン、スクワラン、スクワレン、グルコサミン、クレアチニン、DNA、RNA等の核酸関連物質等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
 有機微粒子としては、例えば、スチレン-ブタジエン共重合系ラテックス、アクリル系エマルジョン等の乳化重合によって得られるラテックス・エマルジョンやポリウレタン水分散体があげられる。また、無機微粒子としては、例えば、ゼオライト、モンモリロナイト、アスベスト、スメクタイト、マイカ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、酸化チタン等の無機微粒子があげられる。そして、これらの微粒子は、噴霧特性を損なわないように10μm以下、好ましくは5μm以下の平均粒径をもつように微細化されたものが望ましい。
 防腐剤としては、例えば、メチルパラベン、エチルパラベン等があげられる。
 消臭剤・香料としては、D-リモネン、デシルアルデヒド、メントン、プレゴン、オイゲノール、シンナムアルデヒド、ベンズアルデヒド、メントール、ペパーミント油、レモン油、オレンジ油、植物の各器官より抽出した消臭有効成分(例えば、水や親水性有機溶剤により、カタバミ,ドクダミ,ツガ,イチョウ,クロマツ,カラマツ,アカマツ,キリ,ヒイラギモクセイ,ライラック,キンモクセイ,フキ,ツワブキ,レンギョウの各器官から抽出し得られた消臭有効成分)等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
 有機溶媒としては、水に可溶するアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール、グリセリン等)、エーテル類(エチレングリコールジメチルエーテル、1,4-ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン)やN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
 なお、(B)機能性添加剤は、本発明のスプレー用組成物の利用分野、要求性能に応じて、単独であるいは二種以上併せて用いられるものであり、その配合量も要求性能に応じて適正な範囲で用いられる。
 本実施の形態に係るスプレー用組成物は、たとえば、(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体に(B)機能性添加剤を添加して、分散機で分散させることにより調製される。なお、(A)化学修飾セルロース繊維の調製時に(B)機能性添加剤を添加してもよい。
 また、(A)化学修飾セルロース繊維は、乳化安定剤としての働きもあるため、本実施の形態に係るスプレー用組成物にオイル類を配合する場合は、常法のO/W型乳化エマルジョンの調整方法に従い調製すればよい。その際に、乳化安定剤となる非イオン性の界面活性剤等を併用してもよい。セルロース繊維の配合量は、乳化安定性とスプレー性を考慮して決定する。
 本実施の形態に係るスプレー用組成物において、(A)化学修飾セルロース繊維の含有割合は、ずり応力を与えてない静止状態のスプレー用組成物を好適なゲル状にする観点から、0.1~5.0重量%であることが好ましく、0.2~3.0質量%であることより好ましい。
 また、本実施の形態に係るスプレー用組成物は、コーン・プレート型回転粘度計による粘度の測定値により規定される。具体的には、20℃のスプレー用組成物にせん断応力を印加して、ずり速度を1×10-2-1~1×10-1の範囲で変化させた場合におい
て、スプレー用組成物の粘度の最大値(ηmax)は、ηmax≧1×10mPa・sである。これにより、スプレー塗付された対象物表面において、スプレー用組成物の液だれを防止することができる。また、当該粘度の最小値(ηmin)は、ηmin≦1×10mPa・sである。これにより、スプレー用組成物を霧状にスプレーすることができる。
 また、ηmaxが1×104mPa・sを下回る場合、上記液だれの防止性が低下する。また、ηminが1×102mPa・sを上回ると、スプレー用組成物を霧状にスプレーすることができなくなり、スプレーむらを生じさせる場合がある。なお、スプレー塗付の塗布密度が比較的低い場合には、ηmax≧1×104mPa・sを満足していれば充分に上記液だれの防止性が期待できるが、厚く塗布するような場合にはηmax≧1×104mPa・sを満たしていても、液だれ防止を阻止できないことが起こり得るため、ηmax≧5×104mPa・sであることが好ましい。
 また、通常の塗布密度では、ηmin≦1×102mPa・sを満足していればスプレーむらは生じないが、ごく薄く均一にスプレーしたい場合にはηmin≦5×10mPa・sであることが好ましい。また、本実施形態に係るスプレー用組成物を安定してスプレー可能とするため、ηmaxは1×109mPa・sを超えないことが好ましい。
[水]
 本実施の形態に係るスプレー用組成物に用いる水としては、イオン交換水、蒸留水等を挙げることができる。また、本実施の形態に係るゲル状組成物における水の含有率は、50質量%以上であることが好ましく、75質量%であることがより好ましい。
 本実施の形態に係るスプレー用組成物は、高いチクソ性を有していることにより、スプレー時には低粘度化するため、良好にスプレーすることができる。そして、ノズルから噴出した液滴は、スプレー対象物の表面に付着するまでの間に、あるいは付着してすぐに粘度が回復するため、当該表面での液だれが起こり難い。さらに、当該表面に付着したスプレー用組成物は、優れた展延性を有している。また、本実施の形態に係るスプレー用組成物は、50℃以上の高温においても粘度低下が起こらず温度安定性に優れており、水溶性高分子を用いて増粘させた場合のようなべたつき感が無い。
 本実施の形態において用いる噴霧器は、上記組成物を容易に充填でき、噴霧を可能とするものであれば特に限定されないが、汎用性や噴霧性能の精度の高さを考慮すると、以下の3つの形態(1)~(3)であることが好ましい。
(1)噴霧可能なポンプ式ノズルを装着したディスペンサー式噴霧器:本噴霧器は、大気圧で噴霧を操作でき、加圧ガスなどを必要とせず、かつ容器構造も比較的単純であるので安全性が高く、携帯用に向いた噴霧装置である。構造は、吸い上げ用のチューブを装着した押し出しポンプ式のノズルと、これを固定し、上記組成物を充填するねじ式容器からなる。ここでいうディスペンサー式噴霧装置には、噴霧性能を高めるためにポンプ式ノズルの構造改良を行った装置等もすべて含まれる。噴霧特性は、噴出しノズルの孔径やポンプの1回当たりの押し出し体積等に依存するが、これらの条件は目的に応じて選定する。
(2)トリガー式噴霧器:トリガー式噴霧器は、住宅用洗剤、衣料用糊剤、台所用洗剤などの噴霧器として、上記組成物を充填する容器本体の口部にピストル状のトリガー式スプレー装置が装着されたものであり、大気圧で噴霧を操作でき、液体噴霧器として汎用性の高いものである。ここでいうトリガー式噴霧器には、噴霧性能を高めるために、トリガー式スプレー装置の一部を改良したものもすべて含まれる。
(3)エアゾール式噴霧器:エアゾール式噴霧器は、容器内への噴射剤を充填することによって上記2つの噴霧装置では実現できない連続噴霧化あるいは連続フォーム形成を可能とするものである。ここでいうエアゾール式噴霧器には、エアゾール式容器の噴射装置部分に改良を施したもの等もすべて含まれる。一般的に、本噴霧器を用いた噴霧化では、大気圧下で実施する上記2つの噴霧に比べ、より細かな噴霧が可能となる。エアゾール式噴霧で使用する噴射剤としては、ジメチルエーテル、液化石油ガス、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス、空気、酸素ガス、フロンガス等をあげることができ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
 スプレー用組成物は、たとえば噴霧器が有する容器内でゲル状であるため、傾けても流動しない。これにより、たとえば噴霧器を大きく傾けたり、逆さまにしたりした場合でも噴霧が可能となる。
<実施例>
 以下、第2の実施の形態に係る実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[(A)化学修飾セルロース繊維の調製]
 まず、実施例に用いる各(A)化学修飾セルロース繊維を下記の製造例1~3に従って調製する。
(製造例1)
セパラブルフラスコにスルファミン酸52.8g、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)620gを投入し、30分間攪拌を行った。その後、室温下、セルロース原料として針葉樹クラフトパルプ(結晶化度85%)20.0gを投入した。ここで、硫酸エステル化試薬であるスルファミン酸の使用量は、セルロース分子中のアンヒドログルコース単位1モル当たり4.4モルとした。55℃で4時間反応させた後、室温まで冷却した。次に繊維を取り出し水で洗浄した後、中和剤として2N水酸化ナトリウム水溶液に投入してpHを7.6にし、脱水を行った後、固形分濃度が1.0%になるように水で希釈した。その後、微細化処理工程としてマイクロフルイタイザーによる処理(150MPa、1パス)を行うことで、化学修飾セルロース繊維A1(表中では「A1」と表記する)の水分散体を得た。
(製造例2)
 スルファミン酸の仕込量を26.4gとしたこと以外は、製造例1と同様の手順により、化学修飾セルロース繊維A2(表中では「A2」と表記する)の水分散体を得た。
(製造例3)
 微細化処理工程を行わないこと以外は、製造例2と同様の手順により、固形分濃度が1.0%の水分散体を得た。この水分散体150gをセパラブルフラスコに移し、臭化ナトリウム0.25g、2,2,6,6-テトラメチルピペリジノオキシラジカル(TEMPO)0.025gを加え攪拌した。pHが10-11となるよう0.5N水酸化ナトリウム水溶液を適量投入しながら、13%次亜塩素酸ナトリウム6.6gを滴下した。45分間酸化反応させ、pHに変化が見られなくなったことを確認した後、0.1N塩酸を加えてpH=7.0とした。脱水を行った後、固形分濃度が1.0%になるように水で希釈した。その後、微細化処理工程としてマイクロフルイタイザーによる処理(150MPa、1パス)を行うことで、化学修飾セルロース繊維A3(表中では「A3」と表記する)の水分散体を得た。
 製造例1~3により得られた各(A)化学修飾セルロース繊維について、
(1)(A)化学修飾セルロース繊維1gが有する硫酸基量、
(2)(A)化学修飾セルロース繊維1gが有するカルボキシ基量、
(3)平均重合度、
(4)平均繊維幅、および
(5)結晶化度を測定した。
測定結果を表4に示す。各測定の詳細については、以下に示す。
(1)硫酸基量(mmol/g)
 硫酸基量は電位差測定により算出した。詳細には、乾燥重量を精秤した硫酸エステル化セルロース繊維試料から固形分率0.5質量%に調製した硫酸エステル化セルロース繊維の水分散体を60ml調製し、0.1N塩酸水溶液によってpHを約1.5とした後、ろ過、水洗浄し、繊維を再び固形分率0.5質量%となるよう水に再分散させ、0.1N水酸化カリウム水溶液を滴下して電位差滴定を行った。0.1N水酸化カリウムの滴下量から硫酸基量を算出した。
(2)カルボキシ基量(mmol/g)
 カルボキシ基量は電位差測定により算出した。詳細は(1)硫酸基量の測定と同様の手法で行った。カルボキシ基量の算出は、TEMPO酸化を行った試料の0.1N水酸化カリウムの滴下量と、TEMPO酸化を行う前の試料(硫酸エステル化後)の0.1N水酸化カリウムの滴下量の差分で算出した。
(3)平均重合度
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は粘度法により算出した。詳細には、JIS-P8215に準じて極限粘度数[η]を測定し、下記式(3)より平均重合度(DP)を求めた。ただし、式(3)において、Kmは係数であり、セルロース固有の値である(1/Km=156)。
 DP=(1/Km)×[η]  …(3)
(Kmは係数でセルロース固有の値。1/Km=156)
(4)平均繊維幅(nm)
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅の測定は、電子顕微鏡(TEM)で行った。詳細には、親水化処理済みのカーボン膜被覆をグリット状にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:1000~10000倍)で観察した繊維50本の繊維幅の各平均値を算出し、平均繊維幅とした。
(5)結晶化度(セルロースI型結晶化度)(%)
 (A)化学修飾セルロース繊維のX線回折強度をX線回折法にて測定し、その測定結果からSegal法を用いて下記式(2)により算出した。
セルロースI型結晶化度(%)=〔(I22.6-I18.5)/I22.6〕×100  …(2)
 式(2)において、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。また、サンプルのX線回折強度の測定を、株式会社リガク製の「RINT2200」を用いて以下の条件にて実施した:
 X線源:Cu/Kα-radiation
 管電圧:40Kv
 管電流:30mA
 測定範囲:回折角2θ=5~35°
 X線のスキャンスピード:10°/min
なお、上記のセルロース原料の結晶化度についても同様に測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
(組成物の調製)
 製造例1~3により得られた(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体等を用いて、スプレー用組成物を調製した。具体的には、表5に示す配合割合となるように、(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体、セルロースナノクリスタル(CNC)の水分散体またはカルボキシメチルセルロース(CMC)の水分散体と、水とを混合し、ホモミキサーを用いて8000rpmで10分間分散処理を行うことにより、表5の各実施例および各比較例に係るスプレー用組成物を調製した。なお、CNCおよびCMCは、(A)化学修飾セルロース繊維の比較用材料である。
 比較例で使用したCNCについては、次の手順で調製した。すなわち、セパラブルフラスコに64%硫酸100mL、針葉樹クラフトパルプ2gを投入し、50℃で1時間加熱した。十分に冷却した後、別の水1000mLの入ったセパラブルフラスコに反応液を少量ずつ投入した。遠心分離した後、1N水酸化ナトリウムで中和し、脱水した。粗大繊維を金属メッシュでろ過により取り除くことでセルロースナノクリスタルを得た。当該CNCのセルロースの平均重合度は90であり、平均繊維幅は40nmであった。当該平均重合度および当該平均繊維幅は、(A)化学修飾セルロース繊維と同様に測定した。
 また、比較例で使用したCMCは、次のものである。
 ・第一工業製薬社製 セロゲンWS-A
 また、表5は、スプレー用組成物における成分の比率およびゲル状組成物の評価結果も示す。具体的には、表5は、当該比率として、スプレー用組成物における(A)化学修飾セルロース繊維、CNCまたはCMCの固形分率(質量%)を示す。また、表5は、当該評価結果として、後述するスプレー用組成物の粘弾性特性、静止時においてゲル状態であるか否か、および噴霧状態を示す。
 (評価)
[粘弾性特性]
 各実施例および各比較例に係るスプレー用組成物を20℃に調製し、各スプレー用組成物の粘弾性特性を、コーン・プレート型回転粘度計(アントンパール社製、MCR302)を用いて測定した。具体的には、当該コーン・プレート型回転粘度計を用いて、ずり速度領域が1×10-2-1~1×10-1における粘度の最大値(ηmax)および
最小値(ηmin)を測定した。
[ゲル状態(静止時)]
 各実施例および各比較例に係るスプレー用組成物100gを200mlのビーカーに入れて20℃に調整し、当該ビーカーを逆転させたときの当該スプレー用組成物の状態を目視で観察し、当該スプレー用組成物がゲルであるか否かを判定した。判定の基準を以下に示す。
 ゲルである(〇):液面が流動しない。
 ゲルでない(×):液面が流動する。
[噴霧状態]
 噴霧器を用いて、各実施例および各比較例に係るスプレー用組成物の噴射を試み、噴射することができた場合にはその状態を目視で観察した。具体的には、スプレー用組成物を市販の容量50ml用のディスペンサー型のスプレー容器(サンプラテック社製分注瓶(スプレー式)S-50)を用いてこの評価を行った。判定の基準を以下に示す。
 〇:ノズルからスプレー用組成物がミスト状に噴射される。
 ×:ノズルからスプレー用組成物を噴射させることができない、または噴射されたスプレー用組成物がミスト状でない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表5を参照して、各実施例に係るスプレー用組成物は、ゲル状であるにも拘わらず、良好にスプレーすることができた。一方、比較例2では、CMCを用いてゲル状の組成物を調製したが、当該組成物を良好にスプレーすることができなかった。
 <<第3の実施の形態>>
 以下、本発明の第3の実施の形態について説明する。
 本実施の形態において特に説明していない事項は、上述した第1の実施の形態と同様である。最初に、本実施の形態の内容を列記して説明する。
 (11)本発明の実施の形態に係るゲル状組成物は、(A)化学修飾セルロース繊維と、(B)保湿剤と、(C)水とを含み、前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 このような構成により、成分の分散安定性が高く、かつ保湿性が優れたゲル状組成物を得ることができる。
 (12)好ましくは、前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は3nm~5000nmである。
 このような構成により、成分の分散安定性がより高いゲル状組成物を得ることができる。
 (13)好ましくは、前記(B)保湿剤は、炭素数10以上の飽和炭化水素、炭素数10以上の不飽和炭化水素、炭素数6~50の飽和炭化水素を有する化合物、炭素数6~50の不飽和炭化水素を有する化合物、および、アリール基を有する炭素数6~50の化合物からなる群から選択される1種以上である。
 このような構成により、保湿性がより優れたゲル状組成物を得ることができる。
 次に、本実施形態についてより具体的に説明する。
[(A)化学修飾セルロース繊維]
(セルロースI型結晶化度)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有する。具体的には、たとえば、(A)化学修飾セルロース繊維のセルロースI型結晶化度は50%以上であることが好ましい。セルロースI型結晶化度が50%以上であることにより、ゲル状組成物の分散安定性、具体的には、たとえば、ゲル状組成物中の(A)化学修飾セルロース繊維自体の分散安定性、およびゲル状組成物の保湿性を向上させることができる。セルロースI型結晶化度は、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。セルロースI型結晶化度の上限は特に限定されないが、硫酸エステル化の際に反応効率を向上させる観点から、セルロースI型結晶化度は、98%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることがより好ましく、85%以下であることがさらに好ましい。
 一般式(1)においてMで表される陽イオンとしては、特に限定されないが、ゲル状組成物の分散安定性、および保湿性を向上させる観点から、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオン、または第四級アンモニウムカチオンが好ましい。当該陽イオンは、いずれか1種でもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
(置換基の量)
 (A)化学修飾セルロース繊維1gあたりが有する一般式(1)の置換基の量(以下、「導入量」とも称する。)は、0.01mmol~3.0mmolであることが好ましい。導入量が3.0mmol/g以下であることにより、セルロース結晶構造を維持することができるため、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させることができる。導入量は、2.8mmol/g以下であることがより好ましく、2.5mmol/g以下であることがさらに好ましい。また、セルロース繊維の表面を全体的に置換基で覆うと、セルロース繊維の水中での分散性が向上し、これにより保湿性も向上させることができるため、導入量は、0.01mmol以上/gであることが好ましく、0.05mmol/g以上であることがより好ましく、0.1mmol/g以上であることがさらに好ましい。
(平均重合度)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度(すなわちグルコースユニットの繰り返し数の平均値)は、100以上である。平均重合度が100以上であることにより、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させることができる。平均重合度は、好ましくは200以上であり、より好ましくは300以上であり、より好ましくは400以上である。なお、(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度が高いほど、(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長が大きくなる傾向がある。
(平均繊維長)
 本実施形態に係る(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維長は、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させる観点から、0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることがさらに好ましい。また。上限は特に限定されないが、500μm以下であることが好ましく、300μm以下でもよく、200μm以下でもよい。
(平均繊維幅)
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させる観点から、3nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがより好ましく、8nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。また、平均繊維幅は、ゲル状組成物の透明性を向上させる観点から、5μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、0.5μmであることがより好ましく、0.3μm以下であることがより好ましく、0.1μm以下であることがさらに好ましい。
 本実施の形態に係るゲル状組成物における(A)化学修飾セルロース繊維の含有率は、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させる観点から、0.01~3%が好ましく、0.05~1%がより好ましく、0.08~0.5%がさらに好ましい。
 (A)化学修飾セルロース繊維の製造の際において、上述した前処理方法としては、特に限定されないが、たとえば機械処理を行うことにより、セルロース原料を適度な嵩密度にすることができる。使用する機械の種類や処理条件については特に限定されないが、使用する機械としては、たとえば、シュレッダー、ボールミル、振動ミル、石臼、グラインダー、ブレンダー、高速回転ミキサー等が挙げられる。嵩密度は、特に限定されないが、たとえば、0.1~5.0kg/mであることが好ましく、0.1~3.0kg/mであることがより好ましく、0.1~1.0kg/mであることがさらに好ましい。
 また、上述した化学修飾工程の溶媒として極性有機溶媒を用いると、セルロース原料の膨潤が促進されて硫酸エステル化の反応速度を高めることができ、また、局所的な反応進行を抑制し繊維表面に均一に硫酸基を導入することができるため、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させることができる。極性有機溶媒としては、たとえば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、ピリジン等を上げることができる。
 また、上述した微細化処理工程に用いる装置としては、たとえば、マイクロフルイタイザー、リファイナー、二軸混錬機(二軸押出機)、高圧ホモジナイザー、媒体撹拌ミル(具体的には、ロッキングミル、ボールミル、ビーズミル等)、石臼、グラインダー、振動ミル、サンドグラインダー、パルパー、カッターミル、ディスクリファイナー等が挙げられる。
[(B)保湿剤]
 本実施の形態に係る(B)保湿剤としては、塗布面からの水分の蒸発を抑えることが可能な液体(すなわち保湿性のある液体)であれば特に限定されないが、たとえば、炭化水素、脂肪酸、アルコール、エステル、シリコーン油等を挙げることができる。
 具体的には、(B)保湿剤は、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させる観点から、炭素数10以上の飽和炭化水素、炭素数10以上の不飽和炭化水素、炭素数6~50の飽和炭化水素を有する化合物(l)、炭素数6~50の不飽和炭化水素を有する化合物(m)、およびアリール基を有する炭素数6~50の化合物(n)からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
 炭素数10以上の飽和炭化水素としては、流動パラフィン、スクワラン等を挙げることができる。また、炭素数10以上の不飽和炭化水素としては、スクワレン等を挙げることができる。
 炭素数6~50の飽和炭化水素を有する化合物(l)あるいは炭素数6~50の不飽和炭化水素を有する化合物(m)としては、高級アルコール、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル等を挙げることができる。
 高級アルコールとしては、カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール等を挙げることができる。
 高級脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸、ベヘニン酸、オレイン酸、リノール酸等を挙げることができる。また、高級脂肪酸としては、ココナッツ油、ヤシ油、パーム油等に由来する脂肪酸を挙げることができる。
 このうち、ゲル状組成物の保湿性を向上させる観点から、流動パラフィン、スクワランが好ましい。
 アリール基を有する炭素数6~50の化合物(n)としては、たとえば、パラベン類、フェノキシエタノール、リモネン、安息香酸等を挙げることができる。
 また、上記の飽和炭化水素を有する化合物(l)が有する当該飽和炭化水素の炭素数は、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させる観点から、6~40であることがより好ましい。
 また、上記の不飽和炭化水素を有する化合物(m)が有する当該不飽和炭化水素の炭素数は、ゲル状組成物の分散安定性および保湿性を向上させる観点から、6~40であることがより好ましい。
 上記のアリール基を有する化合物(n)の炭素数は、成分の分散安定性および保湿性等のゲル状組成物の特性を向上させる観点から、6~40であることがより好ましい。
 (B)保湿剤としては、1種類の化合物を用いてもよいし、2種以上の化合物を用いてもよい。
 本実施の形態に係るゲル状組成物における(B)保湿剤の含有率は、ゲル状組成物の分散安定性を好適にする観点から、0.1~40質量%であることが好ましく、0.5~30質量%であることがより好ましく、0.5~25質量%であることがさらに好ましい。
[(C)水]
 本実施の形態に係る(C)水としては、イオン交換水、蒸留水等を用いることができる。また、本実施の形態に係るゲル状組成物における(C)水の含有率は、50質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましい。
 本実施の形態に係るゲル状組成物は、無機塩類、界面活性剤等の機能性添加剤との配合性にも富んでいることから、化粧品基材や、芳香剤等のトイレタリー用品ゲル基材として広く好適に利用することができる。本実施の形態に係るゲル状組成物は、エタノール、香料、防腐剤等、(A)化学修飾セルロース繊維および(B)保湿剤以外の成分を含んでもよい。また、本実施の形態に係るゲル状組成物は、保湿性をさらに高める成分として、ポリエチレングリコール、1,3‐ブチレングリコール、1,2‐ペンタンジオール、イソプレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、およびジグリセリン等の多価アルコールを含んでもよい。
<実施例>
 以下、第3の実施の形態に係る実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[(A)化学修飾セルロース繊維の調製]
 まず、実施例に用いる各(A)化学修飾セルロース繊維を下記の製造例1~3に従って調製する。
(製造例1)
セパラブルフラスコにスルファミン酸52.8g、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)620gを投入し、30分間攪拌を行った。その後、室温下、セルロース原料として針葉樹クラフトパルプ(結晶化度85%)20.0gを投入した。ここで、硫酸エステル化試薬であるスルファミン酸の使用量は、セルロース分子中のアンヒドログルコース単位1モル当たり4.4モルとした。55℃で4時間反応させた後、室温まで冷却した。次に繊維を取り出し水で洗浄した後、中和剤として2N水酸化ナトリウム水溶液に投入してpHを7.6にし、脱水を行った後、固形分濃度が1.0%になるように水で希釈した。その後、微細化処理工程としてマイクロフルイタイザーによる処理(150MPa、1パス)を行うことで、化学修飾セルロース繊維A1(表中では「A1」と表記する)の水分散体を得た。
(製造例2)
 スルファミン酸の仕込量を26.4gとしたこと以外は、製造例1と同様の手順により、化学修飾セルロース繊維A2(表中では「A2」と表記する)の水分散体を得た。
(製造例3)
 微細化処理工程を行わないこと以外は、製造例2と同様の手順により、固形分濃度が1.0%の水分散体を得た。この水分散体150gをセパラブルフラスコに移し、臭化ナトリウム0.25g、2,2,6,6-テトラメチルピペリジノオキシラジカル(TEMPO)0.025gを加え攪拌した。pHが10-11となるよう0.5N水酸化ナトリウム水溶液を適量投入しながら、13%次亜塩素酸ナトリウム6.6gを滴下した。45分間酸化反応させ、pHに変化が見られなくなったことを確認した後、0.1N塩酸を加えてpH=7.0とした。脱水を行った後、固形分濃度が1.0%になるように水で希釈した。その後、微細化処理工程としてマイクロフルイタイザーによる処理(150MPa、1パス)を行うことで、化学修飾セルロース繊維A3(表中では「A3」と表記する)の水分散体を得た。
 製造例1~3により得られた各(A)化学修飾セルロース繊維について、
(1)(A)化学修飾セルロース繊維1gが有する硫酸基量、
(2)(A)化学修飾セルロース繊維1gが有するカルボキシ基量、
(3)平均重合度、
(4)平均繊維幅、および
(5)結晶化度を測定した。
測定結果を表6に示す。各測定の詳細については、以下に示す。
(1)硫酸基量(mmol/g)
 硫酸基量は電位差測定により算出した。詳細には、乾燥重量を精秤した硫酸エステル化セルロース繊維試料から固形分率0.5質量%に調製した硫酸エステル化セルロース繊維の水分散体を60ml調製し、0.1N塩酸水溶液によってpHを約1.5とした後、ろ過、水洗浄し、繊維を再び固形分率0.5質量%となるよう水に再分散させ、0.1N水酸化カリウム水溶液を滴下して電位差滴定を行った。0.1N水酸化カリウムの滴下量から硫酸基量を算出した。
(2)カルボキシ基量(mmol/g)
 カルボキシ基量は電位差測定により算出した。詳細は(1)硫酸基量の測定と同様の手法で行った。カルボキシ基量の算出は、TEMPO酸化を行った試料の0.1N水酸化カリウムの滴下量と、TEMPO酸化を行う前の試料(硫酸エステル化後)の0.1N水酸化カリウムの滴下量の差分で算出した。
(3)平均重合度
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は粘度法により算出した。詳細には、JIS-P8215に準じて極限粘度数[η]を測定し、下記式(3)より平均重合度(DP)を求めた。ただし、式(3)において、Kmは係数であり、セルロース固有の値である(1/Km=156)。
 DP=(1/Km)×[η]  …(3)
(4)平均繊維幅(nm)
 (A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅の測定は、電子顕微鏡(TEM)で行った。詳細には、親水化処理済みのカーボン膜被覆をグリット状にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:1000~10000倍)で観察した繊維50本の繊維幅の各平均値を算出し、平均繊維幅とした。
(5)結晶化度(セルロースI型結晶化度)(%)
 (A)化学修飾セルロース繊維のX線回折強度をX線回折法にて測定し、その測定結果からSegal法を用いて下記式(2)により算出した。
セルロースI型結晶化度(%)=〔(I22.6-I18.5)/I22.6〕×100  …(2)
 式(2)において、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。また、サンプルのX線回折強度の測定は、株式会社リガク製の「RINT2200」を用いて以下の条件にて実施した。
 X線源:Cu/Kα-radiation
 管電圧:40Kv
 管電流:30mA
 測定範囲:回折角2θ=5~35°
 X線のスキャンスピード:10°/min
 なお、上記のセルロース原料の結晶化度についても同様に測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
(組成物の調製)
 製造例1~3により得られた(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体等を用いて、ゲル状組成物を調製した。具体的には、表7に示す配合割合となるように、(A)化学修飾セルロース繊維の水分散体またはセルロースナノクリスタル(CNC)の水分散体と、(B)保湿剤と、(C)水とを混合し、ホモミキサーを用いて3000rpmで5分間分散処理を行うことにより、表7の各実施例および各比較例に係るゲル状組成物を調製した。なお、CNCは、(A)化学修飾セルロース繊維の比較用材料である。
 表7の各比較例で使用したCNCについては、次の手順で調製した。すなわち、セパラブルフラスコに64%硫酸100mL、針葉樹クラフトパルプ2gを投入し、50℃で1時間加熱した。十分に冷却した後、別の水1000mLの入ったセパラブルフラスコに反応液を少量ずつ投入した。遠心分離した後、1N水酸化ナトリウムで中和し、脱水した。粗大繊維を金属メッシュでろ過により取り除くことでセルロースナノクリスタルを得た。当該CNCのセルロースの平均重合度は90であり、平均繊維幅は40nmであった。当該平均重合度および当該平均繊維幅は、(A)化学修飾セルロース繊維と同様に測定した。
 表7は、ゲル状組成物における各含有成分の比率およびゲル状組成物の評価結果も示す。具体的には、表7は、当該比率として、ゲル状組成物における(A)化学修飾セルロース繊維またはCNCの固形分量、およびゲル状組成物における(B)保湿剤の含有量を示す。また、表7は、当該評価結果として、ゲル状組成物の粘度、ゲル状組成物の分散安定性、ゲル状組成物の塩添加後の分散安定性、ゲル状組成物の界面活性剤添加後の分散安定性、およびゲル状組成物の保湿性の評価結果を示す。
 (評価)
[粘度]
 各実施例および各比較例に係るゲル状組成物を25℃環境下で24時間静置した後、BH型粘度計を用いて回転数6.0rpm、25℃、3分の条件で測定した。
[分散安定性]
 各実施例および各比較例に係るゲル状組成物を、直径3cm×高さ30cmの試験管に、液面が25cmの高さになるように投入し、25℃環境下で3日間静置した。その後、分離層の体積%を測定することにより、ゲル状組成物の分散安定性を評価した。評価基準を下記に示す。
++:分離層が10体積%未満
+:分離層が10体積%以上20体積%未満
-:分離層が20体積%以上
[分散安定性(塩添加)]
 各実施例および各比較例に係るゲル状組成物に、塩化ナトリウムを0.1質量%となるように添加し、ホモミキサーで4000rpm、5分間攪拌して試料を得た。得られた試料を直径3cm×高さ30cmの試験管に、液面が25cmの高さになるように投入し、25℃環境下で3日間静置した。その後、分離層の体積%を測定することにより、塩添加に対するゲル状組成物の安定性を評価した。評価基準を下記に示す。
++:分離層が10体積%未満
+:分離層が10体積%以上20体積%未満
-:分離層が20%以上
[分散安定性(界面活性剤添加)]
 各実施例および各比較例に係るゲル状組成物に、界面活性剤(非イオン界面活性剤:ポリオキシエチレントリデシルエーテル)を0.1質量%になるように添加し、ホモミキサーで4000rpm、5分間攪拌して試料を得た。得られた試料を直径3cm×高さ30cmの試験管に、液面が25cmの高さになるように投入し、25℃で3日間静置した。その後、分離層の体積%を測定することにより、界面活性剤添加に対するゲル状組成物の安定性を評価した。評価基準を下記に示す。
++:分離層が10体積%未満
+:分離層が10体積%以上20体積%未満
-:分離層が20体積%以上
[保湿性]
 容量20mlのガラス瓶に純水を17.0g加えた後、上部に親水性メンブレンフィルター(孔径0.45μm)を乗せ、その上から上部に直径1.5cmの穴の開いたキャップで蓋をした。メンブレンフィルター上に調製したゲル状組成物を50μg塗布した。その後恒温恒湿室(20℃、65%RH)、で24時間静置した。この上部に水分蒸散量測定装置(TewameterTM300、Courage+Khazaka社製)を密着させ、水分蒸散量を20分間測定した。測定開始後5分から20分までの測定値の平均値を算出し、水分蒸散量(g/m・h)とした。そして、水分蒸散量を用いて、下記の基準でゲル状組成物の保湿性を評価した。
++:水分蒸散量が15(g/m・h)未満
+:水分蒸散量が15(g/m・h)以上20(g/m・h)未満
-:水分蒸散量が20(g/m・h)以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 表7を参照して、比較例1および2に係るゲル状組成物と各実施例に係るゲル状組成物との比較より、各実施例に係るゲル状組成物の方が、各種分散安定性が優れていることが分かる。つまり、(A)化学修飾セルロース繊維を用いると、CNCを用いた場合に比べて各種分散安定性が優れている。
 また、比較例1に係るゲル状組成物と実施例4に係るゲル状組成物との比較より、実施例4に係るゲル状組成物の方が、保湿性が優れていることが分かる。また、比較例2に係るゲル状組成物と実施例13に係るゲル状組成物との比較より、実施例13に係るゲル状組成物の方が、保湿性が優れていることが分かる。つまり、(A)化学修飾セルロース繊維を用いると、CNCを用いた場合に比べて保湿性が優れている。
 また、比較例3,4に係るゲル状組成物と実施例1~3に係るゲル状組成物との比較より、実施例1~3に係るゲル状組成物の方が、保湿性が優れていることが分かる。つまり、(A)化学修飾セルロース繊維を用いると、用いない場合に比べて保湿性が優れている。なお、表7における比較例3,4の粘度は、使用した粘度計による測定可能範囲の下限値(10mPa・s)を下回ったため「10以下」と記載した。

Claims (13)

  1.  (A)化学修飾セルロース繊維と、(B)粒子と、(C)水とを含み、
     前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの
    一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、
     前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である、粒子含有組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
  2.  前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は、3nm~5000nmである、請求項1に記載の粒子含有組成物。
  3.  前記(B)粒子の平均粒子径は2500μm以下である、請求項1または請求項2に記載の粒子含有組成物。
  4.  前記(B)粒子は、金属、金属化合物、粘土鉱物類、水不溶性固体有機化合物、水不溶性固体農薬有効成分および水不溶性固体生理活性物質、ならびに、顔料、難燃剤および充填剤からなる群から選択される1種類以上の粒子である、請求項1から3のいずれか1項に記載の粒子含有組成物。
  5.  請求項1から4のいずれか1項に記載の粒子含有組成物を乾燥させて得られる粒子含有乾燥物。
  6.  請求項1から4のいずれか1項に記載の粒子含有組成物を乾燥させて得られる粒子含有膜。
  7.  請求項1から4のいずれか1項に記載の粒子含有組成物の製造方法であって、
     セルロース繊維をスルファミン酸で処理することにより、前記セルロース繊維を硫酸エステル化する化学修飾工程を含む粒子含有組成物の製造方法。
  8.  (A)硫酸化セルロース繊維、および水を含有し、
    (A)硫酸化セルロース繊維の含有割合が0.1~3.0質量%であり、
     コーン・プレート型回転粘度計の測定による、1×10-2-1~1×10-1のずり速度領域において、20℃で測定した粘度の最大値(ηmax)がηmax≧1×10mPa・sであり、最小値(ηmin)がηmin≦1×10mPa・sであり、
     前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、
     前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である、スプレー用組成物。ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  9.  前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は3nm~5000nmである、請求項8に記載のスプレー用組成物。
  10.  さらに、(B)機能性添加剤を含み、
     前記(B)機能性添加剤は、電解質、イオン性物質、界面活性剤、オイル類、保湿剤、有機微粒子、無機微粒子、防腐剤、消臭剤および香料からなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項8または9に記載のスプレー用組成物。
  11.  (A)化学修飾セルロース繊維と、(B)保湿剤と、(C)水とを含み、
     前記(A)化学修飾セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有し、セルロースの一部の水酸基が下記の一般式(1)で表される置換基によって置換され、前記(A)化学修飾セルロース繊維1gあたり0.01mmol~3.0mmolの前記置換基を有し、
     前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均重合度は、100~3000である、ゲル状組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    ただし、一般式(1)において、Mは1~3価の陽イオンを表す。
  12.  前記(A)化学修飾セルロース繊維の平均繊維幅は3nm~5000nmである、請求項11に記載のゲル状組成物。
  13.  前記(B)保湿剤は、炭素数10以上の飽和炭化水素、炭素数10以上の不飽和炭化水素、炭素数6~50の飽和炭化水素を有する化合物、炭素数6~50の不飽和炭化水素を有する化合物、および、アリール基を有する炭素数6~50の化合物からなる群から選択される1種以上である、請求項11または12に記載のゲル状組成物。
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