WO2020241588A1 - シート - Google Patents

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WO2020241588A1
WO2020241588A1 PCT/JP2020/020594 JP2020020594W WO2020241588A1 WO 2020241588 A1 WO2020241588 A1 WO 2020241588A1 JP 2020020594 W JP2020020594 W JP 2020020594W WO 2020241588 A1 WO2020241588 A1 WO 2020241588A1
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WO
WIPO (PCT)
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sheet
mass
less
fibrous cellulose
resin
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/020594
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English (en)
French (fr)
Inventor
紅 酒井
寛一 砂川
Original Assignee
王子ホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 王子ホールディングス株式会社 filed Critical 王子ホールディングス株式会社
Publication of WO2020241588A1 publication Critical patent/WO2020241588A1/ja

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/46Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/54Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/18Reinforcing agents
    • D21H21/20Wet strength agents

Definitions

  • the present invention relates to a sheet.
  • fibrous cellulose having a fiber width of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less has been widely used mainly as paper products.
  • fibrous cellulose fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less is also known.
  • a sheet composed of such fine fibrous cellulose, a composite sheet containing fine fibrous cellulose and a resin, and a molded product have been developed.
  • Patent Document 1 describes fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, a unit derived from a polyol, and nitrogen-containing sheet, for the purpose of providing a fine fibrous cellulose-containing sheet having both high transparency and water resistance.
  • a polymer containing a unit derived from a compound and a sheet containing the same are disclosed.
  • Patent Document 2 contains a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a cationic resin for the purpose of obtaining a sheet having excellent transparency and water resistance, and has a haze of 6% or less. Is described.
  • An object of the present invention is to provide a sheet having a low water absorption rate and a linear thermal expansion coefficient, excellent transparency, and excellent dimensional stability under high humidity.
  • the present inventors set the blending amount of the fine fibrous cellulose in a specific range in a sheet formed by blending the fine fibrous cellulose, the resin, and the wet paper strength enhancer, and further, the water absorption rate and the linear thermal expansion.
  • the present invention relates to the following ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • ⁇ 1> A sheet formed by blending fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, a resin derived from at least one selected from an aqueous resin emulsion and an aqueous resin dispersion, and a wet paper strength enhancer.
  • the amount of the fine fibrous cellulose in the solid content of the sheet is 50% by mass or less, the water absorption rate represented by the following formula (1) of the sheet is 50% or less, and 100 ° C. or more.
  • Water absorption rate (W-Wd) / Wd x 100 (1) (Here, W is the mass after immersing the sheet in ion-exchanged water for 24 hours, and Wd is the mass after adjusting the humidity of the sheet at 23 ° C.
  • ⁇ 2> The sheet according to ⁇ 1>, wherein the wet paper strength enhancer is a polyamide polyamine epihalohydrin.
  • the resin is at least one selected from urethane resin and acrylic resin.
  • ⁇ 4> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the water content of the sheet is 9% by mass or less.
  • ⁇ 5> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, which further contains a cross-linking agent.
  • ⁇ 6> The sheet according to ⁇ 5>, wherein the cross-linking agent is at least one selected from the group consisting of a carbodiimide compound, an isocyanate compound, and an oxazoline compound.
  • the cross-linking agent is at least one selected from the group consisting of a carbodiimide compound, an isocyanate compound, and an oxazoline compound.
  • the blending amount of the resin in the solid content of the sheet is 50% by mass or more.
  • ⁇ 8> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the blending amount of the fine fibrous cellulose in the solid content of the sheet is 1% by mass or more and 30% by mass or less.
  • ⁇ 9> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the blending amount of the resin in the solid content of the sheet is 70% by mass or more.
  • ⁇ 10> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the blending amount of the wet paper strength enhancer in the solid content of the sheet is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less.
  • ⁇ 11> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the fine fibrous cellulose has a phosphoric acid group.
  • ⁇ 12> The sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, which has a yellow index (YI) of 3 or less.
  • YI yellow index
  • ⁇ 13> Described in any of ⁇ 1> to ⁇ 12>, wherein the crack resistance bending frequency is 200,000 times or more when a bending test is performed with a bending angle of 180 °, a bending speed of 30 times / minute, and a bending radius of 1 mm.
  • Sheet. ⁇ 14> A laminate in which at least one of an inorganic layer and an organic layer is formed on at least one surface of the sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>. 1
  • the present invention it is possible to provide a sheet having a low water absorption rate and a linear thermal expansion rate, excellent transparency, and excellent dimensional stability under high humidity.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a fibrous cellulose-containing slurry having a phosphorus oxo acid group.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to the fibrous cellulose-containing slurry having a carboxy group and the pH.
  • the sheet of the present invention is derived from fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less (hereinafter, also simply referred to as “fine fibrous cellulose”), and at least one selected from an aqueous resin emulsion and an aqueous resin dispersion.
  • the water absorption rate represented by the following formula (1) of the sheet is 50% or less, the linear thermal expansion rate at 100 ° C. or higher and 150 ° C.
  • the sheet of the present invention has a low water absorption rate and a linear thermal expansion coefficient, is excellent in transparency, and is excellent in dimensional stability under high humidity.
  • Fine fibrous cellulose has excellent transparency.
  • the fine fibrous cellulose has many hydroxyl groups derived from cellulose in its molecule, and in the present invention, the wet paper strength enhancer is used in combination with the fine fibrous cellulose.
  • the wet paper strength enhancer is used in combination with the fine fibrous cellulose.
  • a sheet having a low water absorption rate and a linear thermal expansion rate and further excellent transparency can be obtained.
  • a sheet having excellent dimensional stability under high humidity can be obtained.
  • the present invention will be described in more detail.
  • the "blending amount of the component A in the solid content of the sheet” means the content of the component A in the solid content of the sheet raw material containing the component A. This is because, in the case of a sheet, the molecular structure of the component A itself may not be retained due to the component A forming a crosslink with another component or the like.
  • the sheet of the present invention is made by blending fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less.
  • the fine fibrous cellulose is a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less.
  • the fiber width of the fibrous cellulose can be measured by, for example, observation with an electron microscope.
  • the fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less.
  • the fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, further preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and preferably 2 nm or more and 10 nm or less. Especially preferable.
  • the fiber width of the fine fibrous cellulose By setting the fiber width of the fine fibrous cellulose to 2 nm or more, it is possible to suppress the dissolution of the fine fibrous cellulose in water as a cellulose molecule, and to make it easier to exhibit the effects of the fine fibrous cellulose on improving strength, rigidity and dimensional stability. Can be done.
  • the average fiber width of fine fibrous cellulose is, for example, 1000 nm or less.
  • the average fiber width of the fine fibrous cellulose is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, further preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and preferably 2 nm or more and 10 nm or less. Especially preferable.
  • the fine fibrous cellulose is, for example, monofibrous cellulose.
  • the average fiber width of the fine fibrous cellulose is measured as follows, for example, using an electron microscope. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and this suspension is cast on a hydrophilized carbon film-coated grid to prepare a sample for TEM observation. And. If it contains wide fibers, an SEM image of the surface cast on the glass may be observed. Next, observation is performed using an electron microscope image at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50,000 times depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions and magnification should be adjusted so as to satisfy the following conditions.
  • a straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
  • a straight line Y that intersects the straight line perpendicularly is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.
  • the fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, more preferably 0.1 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less, and 0.1 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less. More preferred. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed. Further, it is possible to set the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose in an appropriate range.
  • the fiber length of the fine fibrous cellulose can be obtained by, for example, image analysis by TEM, SEM, or AFM.
  • the fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure.
  • the ratio of the type I crystal structure to the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and further preferably 50% or more. As a result, even better performance can be expected in terms of heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion.
  • the crystallinity is determined by a conventional method from the X-ray diffraction profile measured and the pattern (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).
  • the axial ratio (fiber length / fiber width) of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 20 or more and 10000 or less, and more preferably 50 or more and 1000 or less.
  • the axial ratio is set to the above lower limit value or more, it is easy to form a sheet containing fine fibrous cellulose. In addition, sufficient viscosity can be easily obtained when the solvent dispersion is produced.
  • By setting the axial ratio to the above upper limit value or less for example, when treating fine fibrous cellulose as an aqueous dispersion, it is preferable in that handling such as dilution becomes easy.
  • the fine fibrous cellulose in this embodiment has, for example, at least one of an ionic group and a nonionic group. From the viewpoint of improving the dispersibility of the fibers in the dispersion medium and increasing the defibration efficiency in the defibration treatment, it is more preferable that the fine fibrous cellulose has an ionic group.
  • the ionic group can include, for example, either one or both of an anionic group and a cationic group.
  • the nonionic group for example, an alkyl group and an acyl group can be included. In the present embodiment, it is particularly preferable to have an anionic group as the ionic group.
  • the fine fibrous cellulose may not be subjected to a treatment for introducing an ionic group.
  • anionic group as an ionic group examples include a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group (sometimes simply referred to as a phosphoroxy group), a carboxy group or a substituent derived from a carboxy group (simply referred to as a carboxy group). (Sometimes), and at least one selected from a sulfur oxo acid group or a substituent derived from a sulfur oxo acid group (sometimes simply referred to as a sulfur oxo acid group), preferably a phosphorus oxo acid group and a carboxy group. It is more preferable that it is at least one selected from the above, and it is particularly preferable that it is a phosphorusoxo acid group.
  • the phosphate group or the substituent derived from the phosphorus oxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1).
  • the phosphorus oxo acid group is, for example, a divalent functional group obtained by removing a hydroxy group from phosphoric acid. Specifically, it is a group represented by -PO 3 H 2 .
  • Substituents derived from a phosphorus oxo acid group include substituents such as a salt of a phosphorus oxo acid group and a phosphorus oxo acid ester group.
  • the substituent derived from the phosphoric acid group may be contained in the fibrous cellulose as a group in which the phosphoric acid group is condensed (for example, a pyrophosphate group).
  • the phosphorous acid group may be, for example, a phosphorous acid group (phosphonic acid group), and the substituent derived from the phosphorous acid group is a salt of the phosphorous acid group, a phosphorous acid ester group, or the like. May be good.
  • a is O ⁇
  • the rest is either R or OR. It is also possible that all of each ⁇ n and ⁇ 'are O ⁇ .
  • R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched chain hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, and an unsaturated-branched chain hydrocarbon, respectively.
  • ⁇ in the formula (1) may be a group derived from a cellulose molecular chain.
  • Examples of the saturated-linear hydrocarbon group include, but are not limited to, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group and the like.
  • Examples of the saturated-branched chain hydrocarbon group include an i-propyl group and a t-butyl group, but are not particularly limited.
  • Examples of the saturated-cyclic hydrocarbon group include, but are not limited to, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and the like.
  • Examples of the unsaturated-linear hydrocarbon group include, but are not limited to, a vinyl group, an allyl group and the like.
  • Examples of the unsaturated-branched chain hydrocarbon group include an i-propenyl group and a 3-butenyl group, but the group is not particularly limited.
  • Examples of the unsaturated-cyclic hydrocarbon group include, but are not limited to, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group and the like.
  • Examples of the aromatic group include, but are not limited to, a phenyl group, a naphthyl group and the like.
  • the inducing group in R a functional group in which at least one of functional groups such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group is added or substituted with respect to the main chain or side chain of the above-mentioned various hydrocarbon groups.
  • the group is mentioned, but it is not particularly limited.
  • the number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less.
  • the molecular weight of the phosphorus oxo acid group can be set to an appropriate range, the penetration into the fiber raw material is facilitated, and the yield of the fine cellulose fiber is increased. You can also do it.
  • ⁇ b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.
  • monovalent or higher cations composed of organic substances include aliphatic ammonium or aromatic ammonium
  • examples of monovalent or higher valent cations composed of inorganic substances include ions of alkali metals such as sodium, potassium, and lithium.
  • examples thereof include cations of divalent metals such as calcium and magnesium, hydrogen ions, and the like, but the present invention is not particularly limited. These may be applied alone or in combination of two or more.
  • the monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance is preferably sodium or potassium ion which is hard to yellow when the fiber raw material containing ⁇ is heated and is easily industrially used, but is not particularly limited.
  • the amount of the ionic group introduced into the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 0.05 mmol / g or more, more preferably 0.10 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose, and 0. It is more preferably 20 mmol / g or more, further preferably 0.50 mmol / g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more.
  • the amount of the ionic group introduced into the fine fibrous cellulose is preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less per 1 g (mass) of the fibrous cellulose, for example, 3 It is more preferably .50 mmol / g or less, and even more preferably 3.00 mmol / g or less.
  • the amount of the ionic group introduced within the above range it is possible to facilitate the miniaturization of the fiber raw material and enhance the stability of the fine fibrous cellulose.
  • good properties can be exhibited in various applications such as a thickener for fine fibrous cellulose.
  • the denominator in the unit mmol / g indicates the mass of fine fibrous cellulose when the counter ion of the ionic group is a hydrogen ion (H + ).
  • the amount of the ionic group introduced into the fine fibrous cellulose can be measured by, for example, a neutralization titration method.
  • the introduction amount is measured by determining the change in pH while adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained slurry containing fine fibrous cellulose.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group and pH.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a fibrous cellulose-containing slurry having a phosphoric acid group.
  • the amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fibrous cellulose is measured, for example, as follows. First, the slurry containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the defibration treatment similar to the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin. Next, the change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution, and a titration curve as shown in the upper part of FIG. 1 is obtained.
  • the titration curve shown in the upper part of FIG. 1 plots the measured pH with respect to the amount of alkali added
  • the titration curve shown in the lower part of FIG. 1 plots the pH with respect to the amount of alkali added.
  • the increment (differential value) (1 / mmol) is plotted.
  • two points are confirmed in which the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali dropped) becomes maximum in the curve plotting the measured pH with respect to the amount of alkali added.
  • the maximum point of the increment obtained first when alkali is added is called the first end point
  • the maximum point of the increment obtained next is called the second end point.
  • the amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociating acid of the fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the amount of alkali required from the first end point to the second end point.
  • the amount is equal to the amount of the second dissociating acid of the fibrous cellulose contained in the slurry used for the titration, and the amount of alkali required from the start to the second end point of the titration is the fibrous cellulose contained in the slurry used for the titration. Is equal to the total amount of dissociated acid.
  • the value obtained by dividing the amount of alkali required from the start of titration to the first end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated is the amount of phosphorus oxo acid group introduced (mmol / g).
  • the amount of phosphorus oxo acid group introduced (or the amount of phosphorus oxo acid group) simply means the amount of the first dissociated acid.
  • the region from the start of titration to the first end point is referred to as a first region, and the region from the first end point to the second end point is referred to as a second region.
  • the amount of weakly acidic groups in the phosphoric acid group is apparently It decreases, and the amount of alkali required for the second region is smaller than the amount of alkali required for the first region.
  • the amount of strongly acidic groups in the phosphorus oxo acid group is the same as the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation.
  • the phosphorous acid group is a phosphorous acid group
  • the weakly acidic group does not exist in the phosphorous acid group, so that the amount of alkali required for the second region is reduced or the amount of alkali required for the second region is reduced. May be zero.
  • the titration curve has one point where the pH increment is maximized. Since the denominator of the above-mentioned phosphorus oxo acid group introduction amount (mmol / g) indicates the mass of the acid-type fibrous cellulose, the phosphorus oxo acid group amount of the acid-type fibrous cellulose (hereinafter, the phosphorus oxo acid group amount). (Called (acid type))).
  • the denominator is converted to the mass of fibrous cellulose when the cation C is a counterion.
  • the amount of phosphorus oxo acid groups hereinafter, the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)
  • C type the amount of phosphorus oxo acid groups
  • Amount of phosphorus oxo acid group (C type) Amount of phosphorus oxo acid group (acid type) / ⁇ 1+ (W-1) x A / 1000 ⁇ A [mmol / g]: Total anion amount derived from the phosphoric acid group of the fibrous cellulose (the sum of the strong acid group amount and the weakly acidic group amount of the phosphoric acid group).
  • W Formula amount per valence of cation C (for example, Na is 23, Al is 9)
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to fine fibrous cellulose having a carboxy group and pH.
  • the amount of the carboxy group introduced into the fine fibrous cellulose is measured, for example, as follows. First, the slurry containing fine fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the defibration treatment similar to the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin. Next, the change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution to obtain a titration curve as shown in FIG. If necessary, the same defibration treatment as the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target.
  • the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkaline drop) becomes maximum in the curve plotting the measured pH with respect to the amount of alkali added. Observed.
  • the maximum point of this increment is called the first end point.
  • the region from the start of titration to the first end point in FIG. 2 is referred to as a first region.
  • the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of carboxy groups in the slurry used for titration.
  • the amount of alkali (mmol) required in the first region of the titration curve is divided by the solid content (g) in the fine fibrous cellulose-containing slurry to be titrated, so that the amount of carboxy group introduced (mmol / g). ) was calculated.
  • the above-mentioned amount of carboxy group introduced (mmol / g) is the amount of substituents per 1 g of mass of fibrous cellulose when the counterion of the carboxy group is hydrogen ion (H + ) (hereinafter, the amount of carboxy group (acid). Type)) is shown.
  • the denominator of the above-mentioned carboxy group introduction amount (mmol / g) is the mass of the acid type fibrous cellulose, the carboxy group amount of the acid type fibrous cellulose (hereinafter, the carboxy group amount (acid type)). ) Is shown.
  • the denominator is converted to the mass of fibrous cellulose when the cation C is a counterion.
  • Carboxylic acid group amount (C type) Carboxylic acid group amount (acid type) / ⁇ 1+ (W-1) x (carboxyl group amount (acid type)) / 1000 ⁇ W: Formula amount per valence of cation C (for example, Na is 23, Al is 9)
  • the amount of sulfur oxoacid group introduced into the fine fibrous cellulose can be calculated by freeze-drying the slurry containing the fine fibrous cellulose and measuring the amount of sulfur in the crushed sample. Specifically, a slurry containing fine fibrous cellulose is freeze-dried, and the crushed sample is decomposed by heating under pressure using nitric acid in a closed container, diluted appropriately, and the amount of sulfur is measured by ICP-OES. To do. The value calculated by dividing by the absolute dry mass of the fine fibrous cellulose tested is defined as the amount of sulfur oxoacid groups (unit: mmol / g) of the fine fibrous cellulose.
  • the blending amount of the fine fibrous cellulose in the solid content of the sheet is 50% by mass or less.
  • the blending amount of the fine fibrous cellulose in the solid content of the sheet is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, and more.
  • it is 15% by mass or less, and from the viewpoint of obtaining a sheet having a low water absorption rate and excellent dimensional stability under high humidity, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably. Is 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more.
  • Fine fibrous cellulose is produced from a fiber raw material containing cellulose.
  • the fiber raw material containing cellulose is not particularly limited, but pulp is preferably used because it is easily available and inexpensive. Examples of pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp.
  • the wood pulp is not particularly limited, but is, for example, broadleaf kraft pulp (LBKP), coniferous kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), and unbleached kraft pulp (UKP).
  • the non-wood pulp is not particularly limited, and examples thereof include cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, and non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse.
  • the deinking pulp is not particularly limited, and examples thereof include deinking pulp made from used paper. As the pulp of the present embodiment, one of the above types may be used alone, or two or more types may be mixed and used. Among the above pulps, for example, wood pulp and deinked pulp are preferable from the viewpoint of availability.
  • long fiber fine fibrous cellulose having a small decomposition of cellulose in pulp and a large axial ratio can be obtained.
  • chemical pulp is more preferable, and kraft pulp and sulfite pulp are further preferable.
  • long fiber fine fibrous cellulose having a large axial ratio is used, the viscosity tends to increase.
  • the fiber raw material containing cellulose for example, cellulose contained in ascidians and bacterial cellulose produced by acetobacter can be used.
  • a fiber formed by a linear nitrogen-containing polysaccharide polymer such as chitin or chitosan can also be used.
  • an ionic group introduction step In order to obtain the above-mentioned fine fibrous cellulose into which an ionic group has been introduced, an ionic group introduction step, a washing step, and an alkali treatment step (neutralization step) in which the ionic group is introduced into the above-mentioned fiber raw material containing cellulose ), It is preferable to have the defibration treatment step in this order, and the acid treatment step may be provided instead of the washing step or in addition to the washing step.
  • the ionic group introduction step include a phosphorus oxo acid group introduction step and a carboxy group introduction step. Each will be described below.
  • the phosphorus oxo acid group introduction step at least one compound (hereinafter, also referred to as “compound A”) selected from compounds capable of introducing a phosphorus oxo acid group by reacting with a hydroxyl group of a fiber raw material containing cellulose is introduced into cellulose. It is a step of acting on a fiber raw material containing. By this step, a phosphorus oxo acid group-introduced fiber can be obtained.
  • the reaction between the fiber raw material containing cellulose and Compound A is carried out in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter, also referred to as “Compound B”). You may.
  • the reaction of the fiber raw material containing cellulose with the compound A may be carried out in the absence of the compound B.
  • a method of mixing the compound A and the compound B with the fiber raw material in a dry state, a wet state or a slurry state can be mentioned.
  • the reaction uniformity is high, it is preferable to use a fiber raw material in a dry state or a wet state, and it is particularly preferable to use a fiber raw material in a dry state.
  • the form of the fiber raw material is not particularly limited, but is preferably cotton-like or thin sheet-like, for example.
  • the compound A and the compound B include a method of adding the compound A and the compound B to the fiber raw material in the form of a powder or a solution dissolved in a solvent, or in a state of being heated to a melting point or higher and melted.
  • the reaction is highly homogeneous, it is preferable to add the mixture in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly in the form of an aqueous solution.
  • the compound A and the compound B may be added to the fiber raw material at the same time, may be added separately, or may be added as a mixture.
  • the method for adding the compound A and the compound B is not particularly limited, but when the compound A and the compound B are in the form of a solution, the fiber raw material may be immersed in the solution to absorb the liquid and then taken out, or the fiber raw material may be taken out. The solution may be dropped into the water. Further, the required amounts of Compound A and Compound B may be added to the fiber raw material, or after the excess amounts of Compound A and Compound B are added to the fiber raw material, the surplus Compound A and Compound B are added by pressing or filtering. It may be removed.
  • the compound A used in this embodiment may be a compound having a phosphorus atom and capable of forming an ester bond with cellulose, and may be phosphoric acid or a salt thereof, phosphorous acid or a salt thereof, dehydration-condensed phosphoric acid or a salt thereof.
  • Examples thereof include salts and anhydrous phosphoric acid (diphosphorus pentoxide), but the present invention is not particularly limited.
  • the phosphoric acid those having various puritys can be used, and for example, 100% phosphoric acid (normal phosphoric acid) or 85% phosphoric acid can be used.
  • Examples of phosphorous acid include 99% phosphorous acid (phosphonic acid).
  • the dehydration-condensed phosphoric acid is one in which two or more molecules of phosphoric acid are condensed by a dehydration reaction, and examples thereof include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid.
  • Phosphates, phosphorous acids, dehydration-condensed phosphates include phosphoric acid, phosphorous acid or dehydration-condensed phosphoric acid lithium salts, sodium salts, potassium salts, ammonium salts, etc. It can be a sum.
  • phosphoric acid and phosphoric acid have high efficiency of introducing a phosphoric acid group, are likely to improve the defibration efficiency in the defibration step described later, are low in cost, and are easy to apply industrially.
  • a sodium salt, a potassium salt of phosphoric acid, or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, or ammonium dihydrogen phosphate is more preferable.
  • the amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but for example, when the amount of compound A added is converted to the phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more. It is preferably 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less.
  • the yield of fine fibrous cellulose can be further improved.
  • the addition amount of the phosphorus atom to the fiber raw material to be equal to or less than the above upper limit value, the effect of improving the yield and the cost can be balanced.
  • Compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and its derivatives as described above.
  • Examples of compound B include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like.
  • compound B is preferably used as an aqueous solution. Further, from the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved.
  • the amount of compound B added to the fiber raw material is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less. It is more preferably 100% by mass or more and 350% by mass or less.
  • amides or amines may be contained in the reaction system in addition to compound B.
  • amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like.
  • amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like.
  • triethylamine in particular is known to act as a good reaction catalyst.
  • the heat treatment temperature it is preferable to select a temperature at which a phosphorus oxo acid group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber.
  • the heat treatment temperature is, for example, preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and further preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
  • equipment having various heat media can be used for the heat treatment, for example, a stirring drying device, a rotary drying device, a disk drying device, a roll type heating device, a plate type heating device, a fluidized layer drying device, and a band.
  • a mold drying device, a filtration drying device, a vibration flow drying device, an air flow drying device, a vacuum drying device, an infrared heating device, a far infrared heating device, a microwave heating device, and a high frequency drying device can be used.
  • compound A is added to a thin sheet-shaped fiber raw material by a method such as impregnation and then heated, or the fiber raw material and compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like.
  • a method such as impregnation and then heated, or the fiber raw material and compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like.
  • This makes it possible to suppress uneven concentration of the compound A in the fiber raw material and more uniformly introduce the phosphorus oxo acid group onto the surface of the cellulose fiber contained in the fiber raw material. This is because when the water molecules move to the surface of the fiber raw material due to drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by the surface tension and also moves to the surface of the fiber raw material (that is, the concentration unevenness of the compound A is caused.
  • the heating device used for the heat treatment always keeps the water content retained by the slurry and the water content generated by the dehydration condensation (phosphate esterification) reaction between the compound A and the hydroxyl group contained in the cellulose or the like in the fiber raw material. It is preferable that the device can be discharged to the outside. Examples of such a heating device include a ventilation type oven and the like.
  • the heat treatment time is preferably 1 second or more and 300 minutes or less, more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less, and 10 seconds or more and 800 seconds or less after the water is substantially removed from the fiber raw material. Is more preferable.
  • the amount of the phosphorus oxo acid group introduced can be within a preferable range by setting the heating temperature and the heating time within an appropriate range.
  • the phosphorus oxo acid group introduction step may be performed at least once, but may be repeated twice or more. By performing the phosphorus oxo acid group introduction step two or more times, many phosphorus oxo acid groups can be introduced into the fiber raw material. In the present embodiment, as an example of a preferable embodiment, there is a case where the phosphorus oxo acid group introduction step is performed twice.
  • the amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fiber raw material is, for example, preferably 0.05 mmol / g or more, more preferably 0.10 mmol / g or more, and 0.20 mmol / g / g per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. It is more preferably g or more, further preferably 0.50 mmol / g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more. Further, the amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fiber raw material is preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, for example.
  • the carboxy group introduction step has an oxidation treatment such as ozone oxidation, oxidation by the Fenton method, TEMPO oxidation treatment, a compound having a group derived from carboxylic acid or a derivative thereof, or a group derived from carboxylic acid with respect to the fiber raw material containing cellulose. This is done by treating with an acid anhydride of the compound or a derivative thereof.
  • the compound having a group derived from a carboxylic acid is not particularly limited, but for example, a dicarboxylic acid compound such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, itaconic acid, citric acid, aconitic acid and the like.
  • Examples include tricarboxylic acid compounds.
  • the derivative of the compound having a group derived from carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include an imide of an acid anhydride of a compound having a carboxy group and a derivative of an acid anhydride of a compound having a carboxy group.
  • the imide of the acid anhydride of the compound having a carboxy group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of a dicarboxylic acid compound such as maleimide, succinateimide, and phthalateimide.
  • the acid anhydride of the compound having a group derived from carboxylic acid is not particularly limited, but for example, a dicarboxylic acid compound such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. Acid anhydrides can be mentioned.
  • the derivative of the acid anhydride of the compound having a group derived from carboxylic acid is not particularly limited, but for example, a compound having a carboxy group such as dimethylmaleic acid anhydride, diethylmaleic acid anhydride, diphenylmaleic acid anhydride and the like. Examples thereof include those in which at least a part of the hydrogen atom of the acid anhydride is substituted with a substituent such as an alkyl group or a phenyl group.
  • the aldehyde generated in the oxidation process can be efficiently oxidized to the carboxy group.
  • the TEMPO oxidation treatment may be carried out under the condition that the pH is 10 or more and 11 or less. Such a treatment is also referred to as an alkaline TEMPO oxidation treatment.
  • the alkaline TEMPO oxidation treatment can be carried out, for example, by adding a nitroxy radical such as TEMPO as a catalyst, sodium bromide as a co-catalyst, and sodium hypochlorite as an oxidizing agent to pulp as a fiber raw material. ..
  • the amount of carboxy group introduced into the fiber raw material varies depending on the type of substituent, but for example, when introducing a carboxy group by TEMPO oxidation, it is preferably 0.05 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. , 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, still more preferably 0.50 mmol / g or more, and 0.90 mmol / g or more. Is particularly preferable. Further, it is preferably 2.50 mmol / g or less, more preferably 2.20 mmol / g or less, and further preferably 2.00 mmol / g or less. In addition, when the substituent is a carboxymethyl group, it may be 5.8 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose.
  • the process for producing fine fibrous cellulose may include, for example, a sulfur oxoacid group introduction step as an ionic substituent introduction step.
  • a sulfur oxoacid group introduction step cellulose fibers having a sulfur oxoacid group (sulfur oxoacid group-introduced fiber) can be obtained by reacting the hydroxyl group of the fiber raw material containing cellulose with sulfur oxoacid.
  • a compound capable of introducing a sulfur oxoacid group by reacting with a hydroxyl group of a fiber raw material containing cellulose is selected.
  • At least one compound (hereinafter, also referred to as "Compound C") is used.
  • the compound C may be any compound having a sulfur atom and capable of forming an ester bond with cellulose, and examples thereof include sulfuric acid or a salt thereof, sulfite or a salt thereof, and sulfate amide, but the compound C is not particularly limited.
  • sulfuric acid those having various puritys can be used, and for example, 96% sulfuric acid (concentrated sulfuric acid) can be used.
  • sulfurous acid examples include 5% sulfurous acid water.
  • the sulfate or sulfite examples include a lithium salt of a sulfate or a sulfite, a sodium salt, a potassium salt, an ammonium salt and the like, and these can have various neutralization degrees.
  • As the sulfuric acid amide, sulfamic acid or the like can be used.
  • the sulfur oxoacid group introduction step it is preferable to use the compound B in the above-described-phosphooxoacid group introduction step-in the same manner.
  • the sulfur oxoacid group introduction step it is preferable to mix the cellulose raw material with an aqueous solution containing sulfur oxoacid and urea and / or a urea derivative, and then heat-treat the cellulose raw material.
  • the heat treatment temperature it is preferable to select a temperature at which the sulfur oxoacid group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber.
  • the heat treatment temperature is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, and even more preferably 150 ° C. or higher.
  • the heat treatment temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and even more preferably 200 ° C. or lower.
  • the heat treatment time varies depending on the amount of water contained in the cellulose raw material and the amount of the aqueous solution containing sulfur oxoacid and urea and / or a urea derivative, but is, for example, 10 seconds or more and 10000 seconds or less. It is preferable to do so.
  • Equipment having various heat media can be used for the heat treatment, for example, a stirring drying device, a rotary drying device, a disk drying device, a roll type heating device, a plate type heating device, a fluidized layer drying device, and a band type drying.
  • An apparatus a filtration drying device, a vibration flow drying device, an air flow drying device, a vacuum drying device, an infrared heating device, a far infrared heating device, a microwave heating device, and a high frequency drying device can be used.
  • the amount of the sulfur oxoacid group introduced into the cellulose raw material is preferably 0.05 mmol / g or more, more preferably 0.10 mmol / g or more, and further preferably 0.20 mmol / g or more. , 0.50 mmol / g or more is more preferable, and 0.90 mmol / g or more is particularly preferable.
  • the amount of sulfur oxoacid group introduced into the cellulose raw material is preferably 5.00 mmol / g or less, and more preferably 3.00 mmol / g or less.
  • a washing step can be performed on the ionic group-introduced fibers as needed.
  • the washing step is performed by washing the ionic group-introduced fibers with, for example, water or an organic solvent. Further, the cleaning step may be performed after each step described later, and the number of cleanings performed in each cleaning step is not particularly limited.
  • alkali treatment neutralization treatment
  • the alkaline treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the ionic group-introduced fiber in an alkaline solution.
  • the alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. In the present embodiment, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably used as the alkaline compound because of its high versatility.
  • the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent.
  • the solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent exemplified by alcohol, and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
  • a polar solvent containing water or a polar organic solvent exemplified by alcohol for example, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable because of its high versatility.
  • the temperature of the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, and more preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower.
  • the immersion time of the ionic group-introduced fiber in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 20 minutes or less.
  • the amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less, for example, with respect to the absolute dry mass of the ionic group-introduced fiber. Is more preferable.
  • the ionic group introduction fiber may be washed with water or an organic solvent after the ionic group introduction step and before the alkali treatment step.
  • the fiber raw material When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to acid treatment between the step of introducing an ionic group and the defibration treatment step described later.
  • the ionic group introduction step, the acid treatment step, the alkali treatment step, and the defibration treatment step may be performed in this order.
  • the acid treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the fiber raw material in an acidic liquid containing an acid.
  • the concentration of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably, for example, 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
  • the pH of the acidic solution used is not particularly limited, but is preferably 0 or more and 4 or less, and more preferably 1 or more and 3 or less.
  • an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid or the like can be used as the acid contained in the acidic solution.
  • the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chloric acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like.
  • Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like.
  • Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid and the like. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.
  • the temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 20 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
  • the immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less.
  • the amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less, for example, with respect to the absolute dry mass of the fiber raw material. Is more preferable.
  • Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating the ionic group-introduced fiber in the defibration treatment step.
  • a defibration treatment apparatus can be used.
  • the defibrating apparatus is not particularly limited, but for example, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type crusher), a high-pressure homogenizer or an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill, a disc type refiner, a conical refiner, and a twin shaft.
  • a kneader, a vibration mill, a homomixer under high speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater can be used.
  • the defibration treatment step for example, it is preferable to dilute the ionic group-introduced fiber with a dispersion medium to form a slurry.
  • a dispersion medium one or more selected from water and an organic solvent such as a polar organic solvent can be used.
  • the polar organic solvent is not particularly limited, but for example, alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, aprotic polar solvents and the like are preferable.
  • alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol and the like.
  • polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like.
  • ketones include acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and the like.
  • ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monon-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether and the like.
  • esters include ethyl acetate, butyl acetate and the like.
  • the aprotic polar solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and the like.
  • the solid content concentration of the fine fibrous cellulose during the defibration treatment can be appropriately set.
  • the slurry obtained by dispersing the phosphorus oxo acid group-introduced fiber in the dispersion medium may contain a solid content other than the phosphorus oxo acid group-introduced fiber such as urea having hydrogen bonding property.
  • the sheet of the present invention contains a resin derived from at least one selected from an aqueous resin emulsion and an aqueous resin dispersion (hereinafter, also simply referred to as "resin").
  • the aqueous resin emulsion is an aqueous emulsified dispersion of a resin in which the resin is emulsified in an aqueous medium, and is obtained by forcibly emulsifying with a mechanical shearing force in the presence of an emulsifier.
  • the aqueous resin dispersion is an aqueous dispersion of a resin in which the resin is dispersed in an aqueous medium without using an emulsifier.
  • aqueous resin dispersion examples include an aqueous dispersion obtained by imparting a hydrophilic group or a hydrophilic segment to a resin to form a self-dispersion type. Depending on the type of hydrophilic group introduced, it is classified into a cationic type (introducing an amino group or the like), an anionic type (introducing a carboxy group or a sulfone group), and a nonionic type (introducing a polyethylene glycol group). Among these, an anion-type self-dispersing water-based resin dispersion is preferable from the viewpoint of obtaining a sheet having excellent transparency, low water absorption and linear thermal expansion, and excellent dimensional stability under high humidity.
  • the aqueous medium used for the aqueous resin emulsion and the aqueous resin dispersion includes water, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, and dimethoxyethane, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and acetone, toluene, benzene, and chlorobenzene.
  • Aromatic compounds such as dichloromethane, 1,1,2-trichloroethane, dichloroethane and other halogenated hydrocarbons, isopropanol, ethanol, methanol, methoxyethanol and other alcohols, and ethyl acetate and other esters are appropriately selected. it can.
  • the content of water in the aqueous medium is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass.
  • the resin is not particularly limited, but is a urethane resin, an acrylic resin, or a polyolefin resin from the viewpoint of obtaining a sheet having a low water absorption rate and a linear thermal expansion rate, excellent transparency, and excellent dimensional stability under high humidity.
  • Polyester resin, epoxy resin, polystyrene resin and the like are exemplified.
  • at least one selected from urethane resin and acrylic resin is preferable from the viewpoint of obtaining a sheet having lower water absorption rate and linear thermal expansion rate and excellent transparency, and urethane resin, or urethane resin and acrylic resin. It is more preferably a composite resin, and even more preferably a urethane resin.
  • the resin preferably has a functional group (for example, a hydroxyl group, a carboxy group, etc.) that is reactive with the cross-linking agent.
  • the urethane resin may be modified, and in addition to polyurethane, for example, an epoxy-modified urethane resin or a silicone-modified polyurethane resin may be used.
  • the urethane resin is obtained by reacting a polyhydric alcohol with a polyhydric isocyanate compound.
  • a polyhydric alcohol forming the urethane resin a compound having two or more hydroxy groups in one molecule is used.
  • Examples of low molecular weight polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 1,6.
  • -Low molecular weight diols such as hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, trimethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, hexanediol, cyclohexanedimethanol; glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol
  • low molecular weight compounds having three or more hydroxy groups such as.
  • a polyether diol obtained by addition-polymerizing at least one of these low molecular weight polyhydric alcohols with ethylene oxide, propylene oxide, tetrahydrofuran and the like; at least one of the low molecular weight diols and adipic acid, sebacin.
  • Polyesterdiol obtained by polycondensing dicarboxylic acids such as acid, itaconic acid, maleic anhydride, terephthalic acid, and isophthalic acid; polyethers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polycaprolactone diol, polytetramethylene ether diol, and polycarbonate diol.
  • polybutadiene diol In addition, polybutadiene diol, hydrogenated polybutadiene diol, polyacrylic acid ester diol and the like can be mentioned. Only one type of polyhydric alcohol may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the polyhydric isocyanate compound forming a polyurethane resin is an organic compound having two or more isocyanate groups in one molecule.
  • the polyvalent isocyanate compound include aliphatic isocyanates, alicyclic isocyanates, and aromatic isocyanates.
  • Specific examples of the aliphatic multivalent isocyanate compound include 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • Specific examples of the alicyclic polyvalent isocyanate compound include dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexanediisocyanate, and 1,4-cyclohexanediisocyanate.
  • aromatic polyvalent isocyanate compound examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, and 2,2'-diphenylmethane diisocyanate. Can be mentioned.
  • (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester can be obtained as essential monomers, and olefin compounds such as ethylene, propylene, butylene, isobutylene and styrene or vinyl compounds can be obtained as monomers.
  • Acrylic is exemplified.
  • the (meth) acrylic acid ester include methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, propyl (meth) acrylic acid, butyl (meth) acrylic acid, isobutyl (meth) acrylic acid, and pentyl (meth) acrylic acid.
  • the acrylic resin may be a modified acrylic resin further modified with a urethane resin, an epoxy resin, a silicone resin, styrene or a derivative thereof.
  • a modified resin emulsion or dispersion may be used.
  • Ricabond SU-100 manufactured by Japan Coating Resin Co., Ltd.
  • Italy Coating Resin Co., Ltd. which is a water-based dispersion of urethane-modified acrylic resin, may be used. Illustrated.
  • the average particle size of the dispersed resin particles in the water-based resin emulsion and the water-based resin dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining a sheet having excellent in-plane uniformity and transparency, it is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and further. It is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less, still more preferably 0.9 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the dispersed resin particles is measured by a light scattering method.
  • the blending amount of the resin in the solid content of the sheet is preferably 50% by mass or more, from the viewpoint of obtaining a sheet having low water absorption rate and linear thermal expansion rate and excellent dimensional stability under high humidity. It is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 75% by mass or more, and preferably 98% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, still more preferably 90% by mass or less. Is.
  • a sheet having excellent crack resistance and durability during repeated bending can be obtained. The clear reason for the excellent durability during repeated bending is unknown, but it is presumed to be as follows.
  • the sheet of the present invention comprises a wet paper strength enhancer.
  • the wet paper strength enhancer is a chemical for suppressing a decrease in paper strength when the paper gets wet with water. By adding it to pulp fibers that are easily loosened by water, the pulp fibers are bound even when wet with water. Has the effect of holding and making it difficult to loosen and increasing the strength.
  • the wet paper strength enhancer include polyamide polyamine epihalohydrin, melamine formaldehyde resin, and urea formaldehyde resin. Polyamide polyamine epichlorohydrin is synthesized, for example, by adding epichlorohydrin to a main chain in which a polyhydric acid and polyethylene polyamine are condensed.
  • Polyamide polyamine epihalohydrin can be used in a wide pH range, and a high wet paper strength enhancing effect can be obtained with a low addition amount.
  • Melamine formaldehyde resin is synthesized by adding formaldehyde to melamine and then acid-condensing it. Further, the urea formaldehyde resin is synthesized by adding formaldehyde to urea and then partially cross-linking the resin.
  • polyamide polyamine epihalohydrin it is preferable to use polyamide polyamine epihalohydrin as the wetting paper strength enhancer from the viewpoint of obtaining a sheet having low water absorption rate and linear thermal expansion rate and excellent transparency.
  • the polyamide polyamine epichlorohydrin the polyamide polyamine epichlorohydrin is more preferable.
  • the blending amount of the wet paper strength enhancer in the solid content of the sheet of the present invention is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass, from the viewpoint of obtaining a sheet having low water absorption and linear thermal expansion coefficient. % Or more, more preferably 0.5% by mass or more, and from the viewpoint of obtaining a sheet having excellent flexibility and transparency, preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, still more preferably 5% by mass. % Or less.
  • the sheet of the present invention is preferably further blended with a cross-linking agent.
  • a cross-linking agent By blending the cross-linking agent, a cross-linked structure is formed by the cross-linking agent when the sheet is formed, and a sheet having a lower water absorption rate and a linear thermal expansion rate can be obtained.
  • a cross-linking agent having reactivity with the hydrophilic group of the fine fibrous cellulose or the resin is preferable, and examples of the hydrophilic group of the resin include a hydroxyl group and a carboxy group. More preferably, it is a compound having two or more functional groups having reactivity with at least one selected from a hydroxyl group and a carboxy group in one molecule.
  • Examples of the functional group include a carbodiimide group, an isocyanate group (isocyanato group), an oxazoline group, an aziridine group, an epoxy group and the like, and a carbodiimide group, an isocyanate group and an oxazoline group are preferable.
  • Examples of the cross-linking agent include carbodiimide compounds, isocyanate compounds, oxazoline compounds, aziridine compounds, and epoxy compounds. Among these, the cross-linking agent is at least one selected from the group consisting of carbodiimide compounds, isocyanate compounds, and oxazoline compounds. Is preferable.
  • At least one selected from an isocyanate compound and a carbodiimide compound is more preferable, and a carbodiimide compound is further preferable.
  • the carbodiimide compound is not particularly limited as long as it is a compound having a plurality of carbodiimide groups in one molecule.
  • the isocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having a plurality of isocyanate groups (also referred to as isocyanato groups) in one molecule.
  • TDI toluene diisocyanate
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • XDI xylylene diisocyanate
  • H6XDI hydrogenated xylylene diisocyanate
  • NDI naphthalene diisocyanate
  • NBDI Norbornene diisocyanate
  • the oxazoline compound is not particularly limited as long as it has a plurality of oxazoline groups in one molecule.
  • an acrylic resin, a polyester resin, an SBR resin, or a polyolefin resin to which an oxazoline group is graft-bonded is exemplified.
  • the oxazoline value of the oxazoline compound (mass of the oxazoline compound per mole of oxazoline group) (g solid / eq.), Preferably 40 g solid / eq. The above is preferable, and 10,000 g solid / eq. It is as follows.
  • the amount of the cross-linking agent to be blended is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, when the total amount of the fine fibrous cellulose and the resin is 100 parts by mass. It is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, and further preferably 15 parts by mass or less.
  • the sheet of the present invention is preferably produced by a method having the following steps 1 to 3 in this order.
  • Step 1 A step of mixing a fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and a wet paper strength enhancer to obtain a mixture
  • Step 2 The mixture obtained in Step 1, an aqueous resin emulsion and an aqueous resin
  • Step 3 A step of producing a sheet from the sheet composition
  • a cross-linking agent is used as a compounding component of the sheet.
  • step 2 the mixture obtained in step 1 is mixed with a resin derived from at least one selected from an aqueous resin emulsion and an aqueous resin dispersion, and then further mixed with a cross-linking agent. It is preferably a step of obtaining a composition for a sheet.
  • the sheet obtained by the above-mentioned manufacturing method has a low water absorption rate and a linear thermal expansion coefficient, is excellent in transparency, and is excellent in dimensional stability under high humidity.
  • fine fibrous cellulose and a wet paper strength enhancer are mixed to obtain a mixture, and then a resin is mixed with the mixture to obtain a sheet composition.
  • the mixture of the fine fibrous cellulose and the wet paper strength enhancer becomes uniform, and as a result, a sheet having excellent transparency is obtained. Is presumed to be.
  • the resin prevents the fine fibrous cellulose and the wet paper strength enhancer from coming into contact with each other, so that the water resistance is lowered. Tend to do.
  • the uneven distribution of the reaction between the fine fibrous cellulose and the wet paper strength enhancer tends to cause partial aggregation in the mixed solution, and the transparency tends to decrease.
  • a cross-linking agent When a cross-linking agent is blended in the sheet, it is preferable to mix the fine fibrous cellulose and the wet paper strength enhancer, further add a resin and mix, and then blend the cross-linking agent. It is preferable to use such a blending order because it does not suppress uniform dispersion of the fine fibrous cellulose in the resin due to the first cross-linking between the resin and the cross-linking agent.
  • each component used in each step and the content of each component are the same as the preferable range of each component and the content of each component described for the sheet.
  • each characteristic of the sheet of the present invention for example, water absorption rate, coefficient of linear thermal expansion, haze, dimensional stability under high humidity, etc. are preferable characteristics of the sheet obtained by the method for producing the sheet of the present invention. ..
  • the sheet contains, for example, a surfactant, an organic ion, a coupling agent, an inorganic layered compound, an inorganic compound, and a leveling agent, in addition to the fine fibrous cellulose, a wet paper strength enhancer, and a resin.
  • a surfactant for example, a surfactant, an organic ion, a coupling agent, an inorganic layered compound, an inorganic compound, and a leveling agent, in addition to the fine fibrous cellulose, a wet paper strength enhancer, and a resin.
  • Preservatives, defoaming agents, organic particles, lubricants, antistatic agents, UV protective agents, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, orientation promoters, plasticizers, and dispersants may contain two or more kinds of additives. These additives may be added in step 1 or step 2, and the step to be added may be appropriately selected based on the type, amount, properties and the like of the additive.
  • Step 3 is a step of manufacturing a sheet from the composition for the sheet.
  • the sheet manufacturing step includes a coating step of coating the sheet composition on a base material, or a papermaking step of making the sheet composition. As a result, a sheet can be obtained.
  • the coating process is preferable among the coating process and the papermaking process.
  • a sheet composition containing, for example, fine fibrous cellulose, a wet paper strength enhancer, and a resin is applied onto a base material, and the sheet formed by drying the composition is peeled off from the base material. Can obtain a sheet. Further, by using a coating device and a long base material, sheets can be continuously produced.
  • the material of the base material used in the coating process is not particularly limited, but a material having a high wettability to the composition for a sheet may be able to suppress shrinkage of the sheet during drying, but is formed after drying. It is preferable to select a sheet that can be easily peeled off. Of these, a resin film or plate or a metal film or plate is preferable, but is not particularly limited.
  • resin films and plates such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, and polyvinylidene chloride, metal films and plates of aluminum, zinc, copper, and iron plates, and their surfaces are oxidized.
  • Stainless film or plate, brass film or plate, etc. can be used.
  • a dammed frame is fixed on the base material in order to obtain a sheet with a predetermined thickness and basis weight. May be used.
  • the frame for damming is not particularly limited, but it is preferable to select, for example, a frame in which the end portion of the sheet that adheres after drying can be easily peeled off.
  • a resin plate or a metal plate molded is more preferable.
  • a resin plate such as an acrylic plate, a polyethylene terephthalate plate, a vinyl chloride plate, a polystyrene plate, a polypropylene plate, a polycarbonate plate, a polyvinylidene chloride plate, or a metal plate such as an aluminum plate, a zinc plate, a copper plate, or an iron plate.
  • a resin plate such as an acrylic plate, a polyethylene terephthalate plate, a vinyl chloride plate, a polystyrene plate, a polypropylene plate, a polycarbonate plate, a polyvinylidene chloride plate, or a metal plate such as an aluminum plate, a zinc plate, a copper plate, or an iron plate.
  • the coating machine for applying the sheet composition to the base material is not particularly limited, and for example, a roll coater, a gravure coater, a die coater, a curtain coater, an air doctor coater, or the like can be used.
  • a die coater, a curtain coater, and a spray coater are particularly preferable because the thickness of the sheet can be made more uniform.
  • the sheet composition temperature and atmospheric temperature (hereinafter, the temperature and atmospheric temperature of the sheet composition are collectively referred to as "coating temperature") when the sheet composition is coated on the base material are particularly limited. However, for example, it is preferably 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, further preferably 15 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, and 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower. Is particularly preferred. When the coating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the sheet composition can be coated more easily. When the coating temperature is not more than the above upper limit value, volatilization of the dispersion medium during coating can be suppressed.
  • the coating step it is preferable to coat the sheet composition on the base material so that the finished basis weight of the sheet is within the above-mentioned preferable range.
  • the basis weight is within a desired range, a sheet having more excellent transparency, strength and flexibility can be obtained.
  • the coating step includes a step of drying the composition for a sheet coated on the substrate.
  • the step of drying the composition for a sheet is not particularly limited, but is performed by, for example, a non-contact drying method, a method of drying while fixing the sheet, or a combination thereof.
  • the non-contact drying method is not particularly limited, and for example, a method of heating and drying with hot air, infrared rays, far infrared rays or near infrared rays (heat drying method) or a method of vacuum drying (vacuum drying method) is applied. can do.
  • the heat drying method and the vacuum drying method may be combined, but the heat drying method is usually applied.
  • Drying with infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays is not particularly limited, and can be performed using, for example, an infrared device, a far infrared device, or a near infrared device.
  • the heating temperature in the heat drying method is not particularly limited, but is preferably, for example, 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and further preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. preferable.
  • the heating temperature is at least the above lower limit value, the dispersion medium can be rapidly volatilized. Further, when the heating temperature is not more than the above upper limit value, it is possible to suppress the cost required for heating and suppress the discoloration of the fibrous cellulose due to heat.
  • the papermaking process is performed by making a sheet composition with a paper machine.
  • the paper machine used in the paper making process is not particularly limited, and examples thereof include continuous paper machines such as a long net type, a circular net type, and an inclined type, and a multi-layer paper making machine combining these.
  • a known papermaking method such as handmaking may be adopted.
  • the papermaking process is performed by filtering and dehydrating the sheet composition with a wire to obtain a wet paper sheet, and then pressing and drying the sheet.
  • the filter cloth used for filtering and dehydrating the sheet composition is not particularly limited, but it is more preferable that, for example, fibrous cellulose and resin particles do not pass through and the filtration rate does not become too slow. ..
  • Such a filter cloth is not particularly limited, but for example, a sheet made of an organic polymer, a woven fabric, or a porous membrane is preferable.
  • the organic polymer is not particularly limited, but non-cellulosic organic polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and polytetrafluoroethylene (PTFE) are preferable.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a porous membrane of polytetrafluoroethylene having a pore size of 0.1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, polyethylene terephthalate having a pore size of 0.1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, a polyethylene woven fabric, or the like can be mentioned.
  • a method of producing a sheet from a sheet composition is such that a sheet composition containing, for example, fine fibrous cellulose, a wet paper strength enhancer and a resin is discharged onto the upper surface of an endless belt and discharged.
  • a manufacturing apparatus comprising a water squeezing section for squeezing a dispersion medium from the sheet composition to produce a web and a drying section for drying the web to produce a sheet.
  • An endless belt is arranged from the watering section to the drying section, and the web generated in the watering section is conveyed to the drying section while being placed on the endless belt.
  • the dehydration method used in the papermaking process is not particularly limited, and examples thereof include a dehydration method normally used in the production of paper. Among these, a method of dehydrating with a long net, a circular net, an inclined wire or the like and then further dehydrating with a roll press is preferable. Further, the drying method used in the papermaking process is not particularly limited, and examples thereof include a method used in the production of paper. Among these, a drying method using a cylinder dryer, a Yankee dryer, hot air drying, a near infrared heater, an infrared heater, or the like is more preferable.
  • the present invention may relate to a laminate having a structure in which another layer is laminated on the sheet of the present invention described above. Such other layers may be provided on both surfaces of the sheet or may be provided only on one surface of the sheet. Examples of the other layer laminated on at least one surface of the sheet include an organic layer and an inorganic layer. That is, the sheet of the present invention is one in which at least one of an inorganic layer and an organic layer is formed on at least one surface of the sheet of the present invention described above.
  • the organic layer is preferably a layer formed of a resin, and the organic layer is a layer containing a natural resin or a synthetic resin as a main component.
  • the main component refers to a component contained in an amount of 50% by mass or more with respect to the total mass of the organic layer.
  • the content of the resin is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and 90% by mass, based on the total mass of the organic layer. The above is particularly preferable.
  • the resin content may be 100% by mass or 95% by mass or less.
  • Examples of the natural resin include rosin-based resins such as rosin, rosin ester, and hydrogenated rosin ester.
  • the synthetic resin is preferably at least one selected from, for example, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, polystyrene resin and acrylic resin.
  • the synthetic resin is preferably at least one selected from the polycarbonate resin and the acrylic resin, and more preferably the polycarbonate resin.
  • the acrylic resin is preferably at least one selected from polyacrylonitrile and poly (meth) acrylate.
  • polycarbonate resin constituting the organic layer examples include aromatic polycarbonate-based resin and aliphatic polycarbonate-based resin. These specific polycarbonate-based resins are known, and examples thereof include the polycarbonate-based resins described in JP-A-2010-023275.
  • One type of resin constituting the organic layer may be used alone, or a copolymer obtained by copolymerizing a plurality of resin components or graft-polymerizing may be used. Further, a plurality of resin components may be used as a blend material mixed by a physical process.
  • the method of forming the organic layer is not particularly limited. For example, it may be formed by applying a resin composition for forming an organic layer onto a sheet. Further, the organic layer formed in advance may be laminated on the sheet. In this case, an adhesive layer may be provided between the organic layer and the sheet, and such an adhesive layer is also included in the organic layer. Further, when the base material at the time of sheet production is resin, the base material is not peeled off. In addition, it may be a part of an organic layer.
  • An adhesive layer may be provided between the sheet and the organic layer, or the sheet and the organic layer may be in direct contact with each other without the adhesive layer.
  • an acrylic resin can be mentioned as an adhesive constituting the adhesive layer, for example.
  • the adhesive other than the acrylic resin include vinyl chloride resin, (meth) acrylic acid ester resin, styrene / acrylic acid ester copolymer resin, vinyl acetate resin, and vinyl acetate / (meth) acrylic acid ester.
  • Examples include polymer resins, urethane resins, silicone resins, epoxy resins, ethylene / vinyl acetate copolymer resins, polyester resins, polyvinyl alcohol resins, ethylene vinyl alcohol copolymer resins, and rubber emulsions such as SBR and NBR. Be done.
  • the organic layer may have an adhesion aid, or the surface of the organic layer may be subjected to surface treatment such as hydrophilization treatment.
  • the adhesion aid include a compound containing at least one selected from an isocyanate group, a carbodiimide group, an epoxy group, an oxazoline group, an amino group and a silanol group, and an organosilicon compound.
  • the adhesion aid is preferably at least one selected from a compound containing an isocyanate group (isocyanate compound) and an organosilicon compound.
  • the organosilicon compound include a silane coupling agent condensate and a silane coupling agent.
  • the surface treatment method include corona treatment, plasma discharge treatment, UV irradiation treatment, electron beam irradiation treatment, flame treatment and the like.
  • the thickness of the organic layer is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more, more preferably 200 nm or more, and further preferably 500 nm or more.
  • the thickness of the organic layer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and further preferably 2 ⁇ m or less from the viewpoint of transparency and flexibility.
  • the substance constituting the inorganic layer is not particularly limited, and is, for example, aluminum, silicon, magnesium, zinc, tin, nickel, titanium; these oxides, carbides, nitrides, oxide carbides, oxide nitrides, or oxide carbides. Things; or mixtures thereof. From the viewpoint that high moisture resistance can be stably maintained, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide carbide, silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or any of these. The mixture is preferred.
  • the method of forming the inorganic layer is not particularly limited.
  • the method for forming a thin film is roughly classified into a chemical vapor deposition method (CVD) and a physical vapor deposition method (PVD), and any method may be adopted.
  • CVD chemical vapor deposition method
  • PVD physical vapor deposition method
  • Specific examples of the CVD method include plasma CVD using plasma, catalytic chemical vapor deposition (Cat-CVD) in which a material gas is catalytically pyrolyzed using a heating catalyst, and the like.
  • Specific examples of the PVD method include vacuum deposition, ion plating, sputtering and the like.
  • an atomic layer deposition method (Atomic Layer Deposition, ALD) can also be adopted.
  • the ALD method is a method of forming a thin film in atomic layer units by alternately supplying the raw material gas of each element constituting the film to be formed to the surface on which the layer is formed. Although it has the disadvantage of a slow film formation rate, it has the advantage of being able to cleanly cover even a surface having a complicated shape and forming a thin film with few defects, as compared with the plasma CVD method. Further, the ALD method has an advantage that the film thickness can be controlled on the nano-order and it is relatively easy to cover a wide surface. Furthermore, the ALD method can be expected to improve the reaction rate, lower the temperature process, and reduce the amount of unreacted gas by using plasma.
  • the thickness of the inorganic layer is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more, more preferably 200 nm or more, and further preferably 500 nm or more. From the viewpoint of transparency and flexibility, the thickness of the inorganic layer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and further preferably 2 ⁇ m or less.
  • the sheet of the present invention has a water absorption rate of 50% or less represented by the following formula (1).
  • Water absorption rate (W-Wd) / Wd x 100 (1)
  • W is the mass after immersing the sheet in ion-exchanged water for 24 hours
  • Wd is the mass after adjusting the humidity of the sheet at 23 ° C. and 50% relative humidity for 24 hours.
  • the amount of fine fibrous cellulose blended in the solid content of the sheet is less than 50% by mass, and fine fibrous cellulose, a resin, and a wet paper strength enhancer are used as components to be blended in the sheet. By doing so, the above water absorption rate can be obtained.
  • the above water absorption rate is preferably low, but from the viewpoint of production, it is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 12% or less.
  • the lower limit of the water absorption rate is not particularly limited, and may be, for example, 0%.
  • the sheet of the present invention has a linear thermal expansion coefficient of 60 ppm / K or less at 100 to 150 ° C.
  • the above-mentioned coefficient of linear thermal expansion is preferably low, but from the viewpoint of manufacturing, it is 50 ppm / K or less, more preferably 40 ppm / K or less, still more preferably 30 ppm / K or less, still more preferably 20 ppm / K or less. is there.
  • the lower limit of the linear thermal expansion coefficient is not particularly limited, and may be, for example, 0 ppm / K.
  • the coefficient of linear thermal expansion of the sheet at 100 to 150 ° C. is measured by the method described in Examples.
  • the sheet of the present invention has a haze of 10% or less. By setting the haze within the above range, a sheet having excellent transparency can be obtained.
  • the haze of the sheet is preferably 8% or less, more preferably 6% or less, still more preferably 3% or less, still more preferably 2% or less.
  • the lower limit of the haze of the sheet is not particularly limited and may be, for example, 0%.
  • the haze of the sheet is a value measured using, for example, JIS K 7136 and a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute Co., Ltd.).
  • the total light transmittance of the sheet of the present invention is, for example, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more.
  • the upper limit of the total light transmittance of the sheet is not particularly limited and may be, for example, 100%.
  • the total light transmittance of the sheet is a value measured using, for example, JIS K 7361 and a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute Co., Ltd.).
  • the sheet of the present invention is preferably transparent and does not have a yellowish tint, and the YI value of the sheet of the present invention is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1 or less, still more preferably 0. It is 6 or less.
  • the lower limit of the YI value is not particularly limited. It may be 0.
  • the YI value of the sheet is measured according to JIS K 7373: 2006.
  • the sheet of the present invention preferably has excellent flexibility and bending resistance.
  • a bending test (bending test) at a bending angle of 180 °, a bending speed of 30 times / minute, and a bending radius of 1 mm
  • the crack resistance bending number is 100,000 times or more.
  • the "crack-resistant bending count” means that no cracking occurs after a predetermined number of bending tests. After a predetermined number of bending tests, it is preferable that there is no crease or there is crease but no streaks or whitening.
  • the crack-resistant bending frequency is more preferably 200,000 times or more, still more preferably 400,000 times or more.
  • the bending radius is more preferably 0.5 mm or less. That is, the number of crack-resistant bendings when the bending test is similarly performed with a bending radius of 0.5 mm is preferably 100,000 times or more, more preferably 200,000 times or more, and further preferably 400,000 times or more.
  • the bending test is performed by the method described in Examples.
  • the sheet may contain a solvent.
  • the solvent for example, water and a polar organic solvent exemplified as a dispersion medium in the defibration treatment step can be used.
  • the solvent preferably contains water, and the content of water in the solvent is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and 100% by mass. May be%.
  • the water content (moisture content) in the sheet is, for example, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and 1% by mass with respect to the total mass of the sheet.
  • the water content (moisture content) in the sheet is preferably, for example, 9% by mass or less, and more preferably 8.5% by mass or less, based on the total mass of the sheet. Thereby, a sheet having good flexibility can be obtained. Further, it is preferable that the content of water in the sheet is within the above range because it is expected to be applied to various applications in which it is disliked to bring water into the system.
  • the thickness of the sheet is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, still more preferably 25 ⁇ m or more, and from the viewpoint of obtaining desired transparency, water absorption rate and linear thermal expansion rate, and It is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m or less, and further preferably 100 ⁇ m or less.
  • the basis weight of the sheet is not particularly limited, but is preferably 10 g / m 2 or more, more preferably 20 g / m 2 or more, and further preferably 30 g / m 2 or more.
  • the basis weight of the sheet is not particularly limited, but is preferably 200 g / m 2 or less, and more preferably 150 g / m 2 or less.
  • the basis weight of the sheet can be calculated in accordance with, for example, JIS P 8124.
  • the density of the sheet is not particularly limited, but is preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.5 g / cm 3 or more, and further preferably 0.8 g / cm 3 or more. preferable.
  • the density of the sheet is not particularly limited, but is preferably 5.0 g / cm 3 or less, more preferably 3.0 g / cm 3 or less, and 1.5 g / cm 3 or less, for example. Is even more preferable.
  • the density of the sheet can be calculated by measuring the thickness and mass of the sheet after adjusting the humidity of a 50 mm square sheet under the conditions of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours.
  • the water absorption rate, linear expansion coefficient, haze, total light transmittance, YI value, and crack resistance bending frequency of the laminated body are preferably in the same range for the laminated body.
  • the laminate of the present invention preferably has a crack-resistant bending count of 100,000 times or more, more preferably 200,000 times or more, and even more preferably 400,000 times or more.
  • the sheet of the present invention has a low water absorption rate and a low coefficient of linear thermal expansion, and has high transparency. Furthermore, it is excellent in dimensional stability under high humidity.
  • the sheet of the present invention can be applied to various applications in which moisture is brought in and thermal expansion is a problem. Specifically, for example, it is suitable for applications of light-transmitting substrates such as various display devices and solar cells. It can also be applied to applications such as substrates for electronic devices, materials for home appliances, window materials for various vehicles and building materials, interior materials, exterior materials, and packaging materials.
  • the laminate provided with the sheet of the present invention preferably has a low water absorption rate and a linear expansion coefficient, high transparency, and excellent dimensional stability under high humidity, and problems such as water carry-in and thermal expansion become problems. It is expected to be applied to various applications. Specifically, it is expected to be applied to the various uses described above.
  • ⁇ Manufacturing example 1> [Manufacturing of fine fibrous cellulose dispersion (1)]
  • softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper Co., Ltd. solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 sheets, separated and measured according to JIS P 8121) has a Canadian standard drainage degree (CSF). 700 ml) was used.
  • CSF Canadian standard drainage degree
  • the raw material pulp was subjected to phosphorus oxo oxidation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea is added to 100 parts by mass (absolute dry mass) of the raw material pulp to obtain 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water. To obtain a chemical-impregnated pulp. Next, the obtained chemical-impregnated pulp was heated in a hot air dryer at 165 ° C. for 250 seconds to introduce a phosphorus oxo acid group into the cellulose in the pulp to obtain a phosphorus oxo oxide pulp 1.
  • the washing treatment is carried out by repeating the operation of pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (absolute dry mass) of phosphorus oxo oxide pulp, stirring the pulp dispersion liquid so that the pulp is uniformly dispersed, and then filtering and dehydrating the pulp. went.
  • the electrical conductivity of the filtrate became 100 ⁇ S / cm or less, the washing end point was set.
  • the washed phosphorus oxo oxide pulp was neutralized as follows. First, the washed phosphorus oxo oxide pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little with stirring to obtain a phosphorus oxo oxide pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. .. Then, the phosphorus oxo oxide pulp slurry was dehydrated to obtain a neutralized phosphorus oxo oxide pulp. Next, the phosphorylated pulp after the neutralization treatment was subjected to the above washing treatment.
  • the infrared absorption spectrum of the resulting phosphorus oxo-oxidized pulp was measured using FT-IR.
  • Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorus oxo oxide pulp 1 to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass.
  • This slurry was treated twice with a wet atomizing device (manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst) at a pressure of 200 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion liquid (1) containing fine fibrous cellulose.
  • a wet atomizing device manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst
  • the infrared absorption spectrum of the obtained phosphorus oxo oxide pulp 2 was measured using FT-IR.
  • P O-based absorption of the phosphonic acid group, which is a tautomer of the phosphite group, was observed around 1210 cm -1 , and a (sub) phosphate group (phosphonic acid group) was added to the pulp. It was confirmed that there was.
  • the obtained fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals.
  • the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 3 to 5 nm.
  • the amount of phosphorous acid group (first dissociated acid amount) and the total amount of dissociated acid introduced into the cellulose measured by the measuring method described later are 1.51 mmol / respectively. g, 1.54 mmol / g.
  • ⁇ Manufacturing example 3> [Manufacturing of fine fibrous cellulose dispersion (3)]
  • the raw material pulp softwood kraft pulp (undried) manufactured by Oji Paper Co., Ltd. was used. Alkaline TEMPO oxidation treatment was carried out on this raw material pulp as follows. First, the above-mentioned raw material pulp equivalent to 100 parts by mass of dry mass, 1.6 parts by mass of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl), and 10 parts by mass of sodium bromide are added to 10000 parts by mass of water. Dispersed in parts.
  • the washing treatment is carried out by dehydrating the pulp slurry after TEMPO oxidation to obtain a dehydrated sheet, pouring 5000 parts by mass of ion-exchanged water, stirring and uniformly dispersing the pulp slurry, and then repeating the operation of filtration and dehydration. It was. When the electrical conductivity of the filtrate became 100 ⁇ S / cm or less, the washing end point was set.
  • Ion-exchanged water was added to the obtained TEMPO oxidized pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass.
  • This slurry was treated twice with a wet atomizing device (manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst) at a pressure of 200 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion liquid (3) containing fine fibrous cellulose.
  • the amount of carboxy group introduced into the cellulose measured by the measuring method described later was 1.30 mmol / g.
  • Example 1 Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (1) having a solid content concentration of 2.0 parts by mass to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass.
  • PAE Polyamide polyamine epichlorohydrin
  • urethane dispersion manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Superflex 150
  • 10 parts by mass of fine fibrous cellulose so as to be 90 parts by mass to obtain a sheet raw material.
  • Example 2 A sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the polyamide polyamine epichlorohydrin added was 5 parts by mass. As a result of conducting a bending test of the obtained sheet with bending radii of 0.5 mm and 1 mm, bending speed of 30 times / minute, and bending angle of 180 ° 400,000 times, no streaks or whitening were observed. ..
  • Example 3 Polyamide polyamine epichlorohydrin was added to the fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass so as to be 3 parts by mass with respect to 10 parts by mass of the fine fibrous cellulose. Then, urethane dispersion was added so as to be 90 parts by mass with respect to 10 parts by mass of fine fibrous cellulose. After that, a cross-linking agent (Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) was added to 10 parts by mass of fine fibrous cellulose so as to be 7.2 parts by mass, and the sheet was made into a sheet. ..
  • a cross-linking agent Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • Example 4 Polyamide polyamine epichlorohydrin was added to the fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass so as to be 3 parts by mass with respect to 15 parts by mass of the fine fibrous cellulose. Then, urethane dispersion was added to 15 parts by mass of fine fibrous cellulose so as to be 90 parts by mass, and the sheet was made into a sheet. As a result of conducting a bending test of the obtained sheet with bending radii of 0.5 mm and 1 mm, bending speed of 30 times / minute, and bending angle of 180 ° 400,000 times, no streaks or whitening were observed. ..
  • Example 5 Polyamide polyamine epichlorohydrin was added to the fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass so as to be 3 parts by mass with respect to 15 parts by mass of the fine fibrous cellulose. Then, urethane dispersion was added so as to be 90 parts by mass with respect to 15 parts by mass of fine fibrous cellulose. After that, a cross-linking agent (Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) was added to 15 parts by mass of fine fibrous cellulose so as to be 7.2 parts by mass, and the sheet was made into a sheet. ..
  • a cross-linking agent Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • Example 6 Polyamide polyamine epichlorohydrin was added to the fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass so as to be 3 parts by mass with respect to 15 parts by mass of the fine fibrous cellulose. Then, urethane-modified acrylic resin dispersion (Ricabond SU-100, manufactured by Japan Coating Resin Co., Ltd.) was added to 15 parts by mass of fine fibrous cellulose so as to be 90 parts by mass, and the sheet was made into a sheet. ..
  • Example 7 Polyamide polyamine epichlorohydrin was added to the fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass so as to be 3 parts by mass with respect to 15 parts by mass of the fine fibrous cellulose. Then, urethane-modified acrylic resin dispersion (Ricabond SU-100, manufactured by Japan Coating Resin Co., Ltd.) was added so as to be 90 parts by mass with respect to 15 parts by mass of fine fibrous cellulose.
  • a cross-linking agent (Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) was added to 15 parts by mass of fine fibrous cellulose so as to be 7.2 parts by mass, and the sheet was made into a sheet. ..
  • a cross-linking agent Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • Example 8 Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (2) having a solid content concentration of 2.0 parts by mass to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (B) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass.
  • a sheet was obtained in the same manner as in Example 4 except that the fine fibrous cellulose dispersion (B) was used.
  • Example 9 A sheet was obtained in the same manner as in Example 5 except that the fine fibrous cellulose dispersion (B) was used. As a result of conducting a bending test of the obtained sheet with bending radii of 0.5 mm and 1 mm, bending speed of 30 times / minute, and bending angle of 180 ° 400,000 times, no streaks or whitening were observed. ..
  • Example 10 Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (3) having a solid content concentration of 2.0 parts by mass to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (C) having a solid content concentration of 0.5 parts by mass.
  • a sheet was obtained in the same manner as in Example 4 except that the fine fibrous cellulose dispersion (C) was used.
  • the fine fibrous cellulose dispersion (C) was used.
  • Example 11 A sheet was obtained in the same manner as in Example 5 except that the fine fibrous cellulose dispersion (C) was used. As a result of conducting a bending test of the obtained sheet with bending radii of 0.5 mm and 1 mm, bending speed of 30 times / minute, and bending angle of 180 ° 400,000 times, no streaks or whitening were observed. ..
  • Example 12 Using the fine fibrous cellulose dispersion (A), a sheet was obtained in the same manner as in Example 5 except that the amount of the fine fibrous cellulose added was 60 parts by mass with respect to 90 parts by mass of the urethane dispersion.
  • a sheet was prepared by adding urethane dispersion to the fine fibrous cellulose dispersion (A) so as to be 90 parts by mass with respect to 10 parts by mass of the fine fibrous cellulose.
  • a bending test of the obtained sheet with bending radii of 0.5 mm and 1 mm, bending speed of 30 times / minute, and bending angle of 180 ° 400,000 times, no streaks or whitening were observed. ..
  • ⁇ Sheet haze> The haze was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7136. The results are shown in Table 1.
  • a sheet having a haze of 10% or less, a water absorption rate of 50% or less, a linear thermal expansion coefficient of 50 ppm / K or less, and excellent dimensional stability under high humidity is obtained. Obtained.
  • the sheet of the example had a high total light transmittance and a YI value of 3 or less.
  • the blending amount of the resin in the solid content of the sheet is 70% by mass or more, when a bending test is performed at a bending angle of 180 °, a bending speed of 30 times / minute, and a bending radius of 1 mm, resistance is obtained.
  • a sheet having low water absorption and linear thermal expansion, excellent transparency, and excellent dimensional stability under high humidity and a method for producing the same.
  • the sheet of the present invention is expected to be applied to various applications in which moisture is brought in and thermal expansion is a problem.

Abstract

本発明の課題は吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れ、さらに高湿下における寸法安定性にも優れるシートを提供することである。 本発明のシートは、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂と、湿潤紙力増強剤とを配合してなるシートであって、該シートの固形分中の該微細繊維状セルロースの配合量が50質量%以下であり、該シートの下記式(1)で表される吸水率が50%以下であり、100℃以上150℃以下における線熱膨張率が60ppm/K以下であり、かつ、ヘーズが10%以下である。 吸水率=(W-Wd)/Wd×100 (1) (ここで、Wはシートをイオン交換水に24時間浸漬した後の質量、Wdはシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後の質量を示す。)

Description

シート
 本発明は、シートに関する。
 近年、石油資源の代替および環境意識の高まりから、再生産可能な天然繊維を利用した材料が着目されている。天然繊維の中でも、繊維幅が10μm以上50μm以下の繊維状セルロース、とくに木材由来の繊維状セルロース(パルプ)は、主に紙製品としてこれまで幅広く使用されてきた。
 繊維状セルロースとしては、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースも知られている。また、このような微細繊維状セルロースから構成されるシートや、微細繊維状セルロースと樹脂とを含む複合シート、および成形体が開発されている。微細繊維状セルロースを含有するシートや成形体においては、繊維同士の接点が著しく増加することから、引張強度等が大きく向上することが知られている。
 特許文献1には、高い透明性と耐水性とを兼ね備えた微細繊維状セルロース含有シートを提供することを目的として、繊維幅が1,000nm以下の繊維状セルロースと、ポリオール由来の単位および含窒素化合物由来の単位を含む重合体と、を含有するシートが開示されている。
 また、特許文献2には、透明性と耐水性に優れたシートを得ることを目的として、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースと、カチオン樹脂と、を含み、ヘーズが6%以下であるシートが記載されている。
特開2018-9116号公報 国際公開第2017/138589号
 特許文献1および特許文献2に記載されたシートでは、透明性と耐水性に優れているものの、高湿下における寸法安定性については検討されておらず、改善の余地があった。
 本発明は、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れ、さらに高湿下における寸法安定性にも優れるシートを提供することを目的とする。
 本発明者等は、微細繊維状セルロースと、樹脂と、湿潤紙力増強剤とを配合してなるシートにおいて、微細繊維状セルロースの配合量を特定の範囲とし、さらに、吸水率、線熱膨張率、およびヘーズを特定の範囲とすることにより、上記の課題が解決されることを見出した。
 すなわち、本発明は、以下の<1>~<15>に関する。
 <1> 繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂と、湿潤紙力増強剤とを配合してなるシートであって、該シートの固形分中の該微細繊維状セルロースの配合量が50質量%以下であり、該シートの下記式(1)で表される吸水率が50%以下であり、100℃以上150℃以下における線熱膨張率が60ppm/K以下であり、かつ、ヘーズが10%以下である、シート。
 吸水率=(W-Wd)/Wd×100    (1)
 (ここで、Wはシートをイオン交換水に24時間浸漬した後の質量、Wdはシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後の質量を示す。)
 <2> 前記湿潤紙力増強剤が、ポリアミドポリアミンエピハロヒドリンである、<1>に記載のシート。
 <3> 前記樹脂が、ウレタン樹脂およびアクリル樹脂から選択される少なくとも1つである、<1>または<2>に記載のシート。
 <4> 前記シートの含水率が9質量%以下である、<1>~<3>のいずれかに記載のシート。
 <5> さらに架橋剤を配合してなる、<1>~<4>のいずれかに記載のシート。
 <6> 前記架橋剤が、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、およびオキサゾリン化合物よりなる群から選択される少なくとも1つである、<5>に記載のシート。
 <7> 前記シートの固形分中の前記樹脂の配合量が50質量%以上である、<1>~<6>のいずれかに記載のシート。
 <8> 前記シートの固形分中の前記微細繊維状セルロースの配合量が1質量%以上30質量%以下である、<1>~<7>のいずれかに記載のシート。
 <9> 前記シートの固形分中の樹脂の配合量が70質量%以上である、<1>~<8>のいずれかに記載のシート。
 <10> 前記シートの固形分中の前記湿潤紙力増強剤の配合量が0.1質量%以上10質量%以下である、<1>~<9>のいずれかに記載のシート。
 <11> 前記微細繊維状セルロースが、リンオキソ酸基を有する、<1>~<10>のいずれかに記載のシート。
 <12> イエローインデックス(YI)が3以下である、<1>~<11>のいずれかに記載のシート。
 <13> 屈曲角度180°、屈曲速度30回/分、屈曲半径1mmで折り曲げ試験をしたときに、耐ワレ折り曲げ回数が20万回以上である、<1>~<12>のいずれかに記載のシート。
 <14> <1>~<13>のいずれかに記載のシートの少なくとも一方の面に、無機層および有機層の少なくともいずれか1つが形成されている、積層体。
 <15> 屈曲角度180°、屈曲速度30回/分、屈曲半径1mmで折り曲げ試験をしたときに、耐ワレ折り曲げ回数が20万回以上である、<14>に記載の積層体。
 本発明によれば、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れ、さらに高湿下における寸法安定性にも優れるシートを提供することができる。
図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。 図2は、カルボキシ基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
[シート]
 本発明のシートは、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース(以下、単に「微細繊維状セルロース」ともいう)と、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう)と、湿潤紙力増強剤とを配合してなるシートであって、該シートの固形分中の該微細繊維状セルロースの配合量が50質量%以下であり、該シートの下記式(1)で表される吸水率が50%以下であり、100℃以上150℃以下における線熱膨張率が60ppm/K以下であり、かつ、ヘーズが10%以下である。
 吸水率=(W-Wd)/Wd×100    (1)
 (ここで、Wはシートをイオン交換水に24時間浸漬した後の質量、Wdはシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後の質量を示す。)
 本発明のシートは、上述したように、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れるとともに、高湿下における寸法安定性に優れる。
 上述した効果が得られる詳細な理由は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
 微細繊維状セルロースは、透明性に優れる。また、微細繊維状セルロースは、その分子内にセルロースに由来する水酸基を多く有しており、本発明では、湿潤紙力増強剤と微細繊維状セルロースとを併用することにより、湿潤紙力増強剤が、微細繊維状セルロースの耐水性を向上させ、これを樹脂と混合してシート化することで、吸水率および線熱膨張率が低く、さらに透明性に優れるシートが得られる。さらに、上記の構成とすることにより、その理由は明らかではないが、高湿下における寸法安定性にも優れるシートが得られる。
 以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
 なお、以下の説明において、「シートの固形分中の成分Aの配合量」とは、成分Aを含むシート原料の固形分料中の成分Aの含有量を意味する。これは、シートとした場合には、成分Aが他の成分と架橋を形成する等により、成分A自体の分子構造が保持されていない場合があるためである。
<微細繊維状セルロース>
 本発明のシートは、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを配合してなる。
 微細繊維状セルロースは、繊維幅が1000nm以下である繊維状セルロースである。なお、繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。
 微細繊維状セルロースの繊維幅は、1000nm以下である。微細繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。
 微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1000nm以下である。微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。
 微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。ただし、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
 (1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
 (2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
 上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
 微細繊維状セルロースの繊維長は、とくに限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。
 微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
 微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。
 微細繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、とくに限定されないが、たとえば20以上10000以下であることが好ましく、50以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすい。また、溶媒分散体を作製した際に十分な増粘性が得られやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば微細繊維状セルロースを水分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。
 本実施形態における微細繊維状セルロースは、たとえばイオン性基および非イオン性基のうちの少なくとも1種を有する。分散媒中における繊維の分散性を向上させ、解繊処理における解繊効率を高める観点からは、微細繊維状セルロースがイオン性基を有することがより好ましい。イオン性基としては、たとえばアニオン性基およびカチオン性基のいずれか一方または双方を含むことができる。また、非イオン性基としては、たとえばアルキル基およびアシル基などを含むことができる。本実施形態においては、イオン性基としてアニオン性基を有することがとくに好ましい。
 なお、微細繊維状セルロースには、イオン性基を導入する処理が行われていなくてもよい。
 イオン性基としてのアニオン性基としては、たとえばリンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基(単にリンオキソ酸基ということもある)、カルボキシ基またはカルボキシ基に由来する置換基(単にカルボキシ基ということもある)、および硫黄オキソ酸基または硫黄オキソ酸基に由来する置換基(単に硫黄オキソ酸基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リンオキソ酸基およびカルボキシ基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リンオキソ酸基であることがとくに好ましい。
 リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。
 リンオキソ酸基は、たとえばリン酸からヒドロキシ基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には-POで表される基である。リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基の塩、リンオキソ酸エステル基などの置換基が含まれる。なお、リンオキソ酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえばピロリン酸基)として繊維状セルロースに含まれていてもよい。また、リンオキソ酸基は、たとえば、亜リン酸基(ホスホン酸基)であってもよく、リンオキソ酸基に由来する置換基は、亜リン酸基の塩、亜リン酸エステル基などであってもよい 。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(1)中、a、bおよびnは自然数であり、mは任意の数である(ただし、a=b×mである)。α,α,・・・,αおよびα’のうちa個がOであり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αおよびα’の全てがOであっても構わない。Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、不飽和-環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。なお、式(1)におけるαは、セルロース分子鎖に由来する基であってもよい。
 飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、またはn-ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロピル基、またはt-ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、またはシクロヘキシル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、またはアリル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロペニル基、または3-ブテニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。芳香族基としては、フェニル基、またはナフチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。
 また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖または側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、またはアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加または置換した状態の官能基が挙げられるが、とくに限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数はとくに限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。
 βb+は有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、または芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、もしくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、もしくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、または水素イオン等が挙げられるが、とくに限定されない。これらは1種または2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βを含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、またはカリウムのイオンが好ましいが、とくに限定されない。
 微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.05mmol/g以上であることが好ましく、0.10mmol/g以上であることがより好ましく、0.20mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.50mmol/g以上であることがよりさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.50mmol/g以下であることがさらに好ましく、3.00mmol/g以下であることがよりさらに好ましい。イオン性基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、微細繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。また、イオン性基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの増粘剤などの種々用途において良好な特性を発揮することができる。
 ここで、単位mmol/gにおける分母は、イオン性基の対イオンが水素イオン(H)であるときの微細繊維状セルロースの質量を示す。
 微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られた微細繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。
 図1は、リンオキソ酸基を有する微細繊維状セルロースに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
 図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
 まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
 次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図1の上側部に示すような滴定曲線を得る。図1の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図1の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第1解離酸量と等しくなり、第1終点から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第2解離酸量と等しくなり、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量(mmol/g)となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量(またはリンオキソ酸基量)と言った場合は、第1解離酸量のことを表す。
 なお、図1において、滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼び、第1終点から第2終点までの領域を第2領域と呼ぶ。たとえば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
 なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リンオキソ酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(C型))を求めることができる。
 すなわち、下記計算式によって算出する。
 リンオキソ酸基量(C型)=リンオキソ酸基量(酸型)/{1+(W-1)×A/1000}
 A[mmol/g]:繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の強酸性基量と弱酸性基量を足した値)
 W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
 図2は、カルボキシ基を有する微細繊維状セルロースに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
 微細繊維状セルロースに対するカルボキシ基の導入量は、たとえば次のように測定される。
 まず、微細繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図2に示すような滴定曲線を得る。なお、必要に応じて、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
 図2に示されるように、この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第1終点と呼ぶ。ここで、図2における滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼ぶ。第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除すことで、カルボキシ基の導入量(mmol/g)を算出した。
 なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン(H)であるときの繊維状セルロースの質量1gあたりの置換基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。
 なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量であることから、酸型の繊維状セルロースが有するカルボキシ基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、カルボキシ基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するカルボキシ基量(以降、カルボキシ基量(C型))(mmol/g)を求めることができる。
 すなわち、下記計算式によって算出する。
 カルボキシ基量(C型)=カルボキシ基量(酸型)/{1+(W-1)×(カルボキシ基量(酸型))/1000}
 W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
 また、微細繊維状セルロースに対する硫黄オキソ酸基の導入量は、微細繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料の硫黄量を測定することで算出することができる。具体的には、微細繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料を、密閉容器中で硝酸を用いて加圧加熱分解した後、適宜希釈してICP-OESで硫黄量を測定する。供試した微細繊維状セルロースの絶乾質量で割り返して算出した値を微細繊維状セルロースの硫黄オキソ酸基量(単位:mmol/g)とする。
 なお、滴定法による置換基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低い置換基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、たとえば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5~30秒に10~50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、たとえば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。
 本発明のシートにおいて、該シートの固形分中の微細繊維状セルロースの配合量は50質量%以下である。微細繊維状セルロースの含有量を上記の範囲とすることにより、吸水率の低いシートが得られる。
 より吸水率の低いシートを得る観点から、シートの固形分中の微細繊維状セルロースの配合量は、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、よりさらに好ましくは15質量%以下であり、そして、吸水率が低く、高湿下での寸法安定性に優れるシートを得る観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上、よりさらに好ましくは8質量%以上、よりさらに好ましくは10質量%以上である。
〔微細繊維状セルロースの製造方法〕
(セルロースを含む繊維原料)
 微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。
 セルロースを含む繊維原料としては、とくに限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
 上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
 セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。
 また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。
 上述のようなイオン性基を導入した微細繊維状セルロースを得るためには、上述したセルロースを含む繊維原料にイオン性基を導入するイオン性基導入工程、洗浄工程、アルカリ処理工程(中和工程)、解繊処理工程をこの順で有することが好ましく、洗浄工程の代わりに、または洗浄工程に加えて、酸処理工程を有していてもよい。イオン性基導入工程としては、リンオキソ酸基導入工程およびカルボキシ基導入工程が例示される。以下、それぞれについて説明する。
(イオン性基導入工程)
-リンオキソ酸基導入工程-
 リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
 本実施形態に係るリンオキソ酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。
 化合物Aを化合物Bとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、とくに乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、とくに限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、とくに水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、とくに限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。
 本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、リン酸もしくはその塩、亜リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが、とくに限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、たとえば99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、たとえばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、亜リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸、亜リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。
 これらのうち、リンオキソ酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。
 繊維原料に対する化合物Aの添加量は、とくに限定されないが、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。
 本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1-フェニル尿素、1-ベンジル尿素、1-メチル尿素、および1-エチル尿素などが挙げられる。
 反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
 繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、とくに限定されないが、たとえば1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましい。
 セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、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、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、とくにトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。
 リンオキソ酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加または混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リンオキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。
 本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練または撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリンオキソ酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。
 また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分および化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、たとえば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。
 加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。
 リンオキソ酸基導入工程は、少なくとも1回行えばよいが、2回以上繰り返して行うこともできる。2回以上のリンオキソ酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリンオキソ酸基を導入することができる。本実施形態においては、好ましい態様の一例として、リンオキソ酸基導入工程を2回行う場合が挙げられる。
 繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.05mmol/g以上であることが好ましく、0.10mmol/g以上であることがより好ましく、0.20mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.50mmol/g以上であることがよりさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。
-カルボキシ基導入工程-
 カルボキシ基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、オゾン酸化やフェントン法による酸化、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物もしくはその誘導体、またはカルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物もしくはその誘導体によって処理することにより行われる。
 カルボン酸由来の基を有する化合物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。
 カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物としては、とくに限定されないが、たとえば無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等のカルボキシ基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が、アルキル基、フェニル基等の置換基により置換されたものが挙げられる。
 カルボキシ基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合には、たとえばその処理をpHが6以上8以下の条件で行うことが好ましい。このような処理は、中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、たとえばリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、繊維原料としてパルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシ基まで酸化することができる。
 また、TEMPO酸化処理は、その処理をpHが10以上11以下の条件で行ってもよい。このような処理は、アルカリTEMPO酸化処理ともいう。アルカリTEMPO酸化処理は、たとえば繊維原料としてのパルプに対し、触媒としてTEMPO等のニトロキシラジカルと、共触媒として臭化ナトリウムと、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより行うことができる。
 繊維原料に対するカルボキシ基の導入量は、置換基の種類によっても変わるが、たとえばTEMPO酸化によりカルボキシ基を導入する場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.05mmol/g以上であることが好ましく、0.10mmol/g以上であることがより好ましく、0.20mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.50mmol/g以上であることがよりさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、2.50mmol/g以下であることが好ましく、2.20mmol/g以下であることがより好ましく、2.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。その他、置換基がカルボキシメチル基である場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.8mmol/g以下であってもよい。
-硫黄オキソ酸基導入工程-
 微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえば、硫黄オキソ酸基導入工程を含んでもよい。硫黄オキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と硫黄オキソ酸が反応することで、硫黄オキソ酸基を有するセルロース繊維(硫黄オキソ酸基導入繊維)を得ることができる。
 硫黄オキソ酸基導入工程では、上述した-リンオキソ酸基導入工程-における化合物Aに代えて、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、硫黄オキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物C」ともいう)を用いる。化合物Cとしては、硫黄原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、硫酸もしくはその塩、亜硫酸もしくはその塩、硫酸アミドなどが挙げられるがとくに限定されない。硫酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば96%硫酸(濃硫酸)を使用することができる。亜硫酸としては、5%亜硫酸水が挙げられる。硫酸塩または亜硫酸塩としては、硫酸塩または亜硫酸塩のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。硫酸アミドとしては、スルファミン酸などを使用することができる。硫黄オキソ酸基導入工程では、上述した-リンオキソ酸基導入工程-における化合物Bを同様に用いることが好ましい。
 硫黄オキソ酸基導入工程においては、セルロース原料に硫黄オキソ酸、並びに、尿素および/または尿素誘導体を含む水溶液を混合した後、当該セルロース原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、硫黄オキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。また、加熱処理温度は、300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。
 加熱処理工程では、実質的に水分がなくなるまで加熱をすることが好ましい。このため、加熱処理時間は、セルロース原料に含まれる水分量や、硫黄オキソ酸、並びに、尿素および/または尿素誘導体を含む水溶液の添加量によって、変動するが、たとえば、10秒以上10000秒以下とすることが好ましい。加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。
 セルロース原料に対する硫黄オキソ酸基の導入量は、0.05mmol/g以上であることが好ましく、0.10mmol/g以上であることがより好ましく、0.20mmol/g以上がであることがさらに好ましく、0.50mmol/g以上であることがよりさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、セルロース原料に対する硫黄オキソ酸基の導入量は、5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。硫黄オキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。
(洗浄工程)
 本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてイオン性基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりイオン性基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、とくに限定されない。
(アルカリ処理(中和処理)工程)
 微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理(中和処理)を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえばアルカリ溶液中に、イオン性基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
 アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、とくに限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。
 アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるイオン性基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえばイオン性基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
 アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、イオン性基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、イオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったイオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。
(酸処理工程)
 微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。たとえば、イオン性基導入工程、酸処理工程、アルカリ処理工程および解繊処理工程をこの順で行ってもよい。
 酸処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、とくに限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、とくに限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることがとくに好ましい。
 酸処理における酸溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえば繊維原料の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
(解繊処理工程)
 イオン性基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。
 解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、とくに限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
 解繊処理工程においては、たとえばイオン性基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、とくに限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。
 解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。
 また、リンオキソ酸基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、たとえば水素結合性のある尿素などのリンオキソ酸基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。
<樹脂>
 本発明のシートは、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう)を配合してなる。
 なお、水系樹脂エマルションとは、樹脂が水系媒体中に乳化されている樹脂の水系乳化分散液であり、乳化剤の存在下で、機械的剪断力で強制乳化することにより得られる。また、水系樹脂ディスパージョンとは、樹脂が水系媒体中に乳化剤を使用することなく分散されている樹脂の水系分散液である。水系樹脂ディスパージョンでは、たとえば、樹脂に親水性基または親水性のセグメントを付与し、自己分散型とした水系分散液が挙げられる。導入される親水性基の種類により、カチオン型(アミノ基等を導入)、アニオン型(カルボキシ基やスルホン基を導入)、ノニオン型(ポリエチレングリコール基を導入)に分類される。これらの中でも、アニオン型の自己分散型の水系樹脂ディスパージョンが、透明性に優れ、吸水率および線熱膨張率が低く、高湿下での寸法安定性に優れるシートを得る観点で好ましい。
 水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンに使用される水系媒体としては、水、または水にテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等のケトン類、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン等の芳香族類、ジクロロメタン、1,1,2-トリクロロエタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、イソプロパノール、エタノール、メタノール、メトキシエタノール等のアルコール類、酢酸エチル等のエステル類を配合したものを適宜選択できる。水系媒体中の水の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。
 前記樹脂としては、とくに限定されないが、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れ、さらに高湿下における寸法安定性に優れたシートを得る観点から、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂等が例示される。これらの中でも、より吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れたシートを得る観点から、ウレタン樹脂およびアクリル樹脂から選択される少なくとも1つが好ましく、ウレタン樹脂、またはウレタン樹脂およびアクリル樹脂の複合樹脂であることがより好ましく、ウレタン樹脂であることがさらに好ましい。
 前記樹脂は、架橋剤と反応性を有する官能基(たとえば、水酸基、カルボキシ基等)を有することが好ましい。
 ウレタン樹脂は、変性されていてもよく、ポリウレタンに加え、たとえば、エポキシ変性ウレタン樹脂、シリコーン変性ポリウレタン樹脂であってもよい。
 ウレタン樹脂は、多価アルコールと多価イソシアネート化合物とを反応させて得られる。
 ウレタン樹脂を形成する多価アルコールは、1分子に2つ以上のヒドロキシ基を有する化合物が使用される。低分子量の多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等の低分子量ジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3つ以上のヒドロキシ基を有する低分子量化合物が例示される。また、多価アルコールとして、これらの低分子量多価アルコールの少なくとも1種とエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランなどを付加重合させて得られるポリエーテルジオール;低分子量ジオールの少なくとも1種とアジピン酸、セバシン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸を重縮合して得られるポリエステルジオール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリカプロラクトンジオール、ポリテトラメチレンエーテルジオール、ポリカーボネートジオール等のポリエーテルジオール;その他、ポリブタジエンジオール、水添ポリブタジエンジオール、ポリアクリル酸エステルジオール等が挙げられる。多価アルコールは1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 ポリウレタン樹脂を形成する上記多価イソシアネート化合物は、1分子中に2つ以上のイソシアネート基を有する有機化合物である。多価イソシアネート化合物としては、脂肪族イソシアネート、脂環式イソシアネート、芳香族イソシアネート等が挙げられる。
 脂肪族の多価イソシアネート化合物の具体例としては、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
 脂環式の多価イソシアネート化合物の具体例としては、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。
 芳香族の多価イソシアネート化合物としては、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
 アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルを必須の単量体として、その他にエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、スチレン等のオレフィン化合物またはビニル化合物を単量体として得られる樹脂が例示される。
 (メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ベンジル等の(メタ)アクリル酸アリールエステル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等が例示される。
 また、上記アクリル樹脂は、さらにウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、スチレンまたはその誘導体によって変性された、変性アクリル樹脂であってもよい。
 水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンとして、変性樹脂のエマルションやディスパージョンを使用してもよく、たとえば、ウレタン変性アクリル樹脂の水系ディスパージョンであるリカボンドSU-100(ジャパンコーティングレジン株式会社製)等が例示される。
 水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョン中の分散樹脂粒子の平均粒子径はとくに限定されないが、面内均一性および透明性に優れるシートを得る観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、さらに好ましくは10nm以上、よりさらに好ましくは20nm以上であり、そして、好ましくは20μm以下、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下である。
 分散樹脂粒子の平均粒子径は、光散乱法により測定される。
 本発明において、シートの固形分中の樹脂の配合量は、吸水率および線熱膨張率が低く、高湿下での寸法安定性に優れるシートを得る観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、よりさらに好ましくは75質量%以上であり、そして、好ましくは98質量%以下、より好ましくは95質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下である。
 樹脂の配合量を70質量%以上とすることにより、さらに繰り返し屈曲時の耐ワレ性・耐久性に優れたシートが得られる。
 繰り返し屈曲時の耐久性に優れる明確な理由は不明であるが、下記と推測している。
 すなわち、樹脂のみのときには、シートの柔軟性が高く、屈曲時の耐ワレ性は良好であるが、十分な強度を持たないために、繰り返し屈曲に対する耐久性は低くなり、折り曲げ筋や白化が発生する。ここに微細繊維状セルロースを添加することにより、樹脂の柔軟性を保持しつつ、シート内部に繊維の骨格構造ができ、樹脂を補強するため、繰り返し屈曲時の応力に耐えることが可能となり、耐ワレ性・耐久性に優れると考えられる。
 一方で、微細繊維状セルロースの添加量が増加してくると、この骨格構造が密に形成され、樹脂による柔軟性が保持できなくなり、屈曲時にその応力に追随せず、耐ワレ性に劣ると考えられる。
<湿潤紙力増強剤>
 本発明のシートは、湿潤紙力増強剤を配合してなる。湿潤紙力増強剤は、紙が水に濡れたときに紙力の低下を抑えるための薬剤であり、水に対してほぐれやすいパルプ繊維に添加することにより、水に濡れてもパルプ繊維の結合を保持してほぐれにくくし、強度を高める効果を有する。
 湿潤紙力増強剤としては、ポリアミドポリアミンエピハロヒドリン、メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等が例示される。
 ポリアミドポリアミンエピハロヒドリンは、たとえば、多価酸とポリエチレンポリアミンとを縮合した主鎖に、エピクロロヒドリンを付加して合成される。ポリアミドポリアミンエピハロヒドリンは、幅広いpH範囲で使用可能であり、また、低添加量で高い湿潤紙力増強効果を得られる。
 メラミンホルムアルデヒド樹脂は、メラミンにホルムアルデヒドを付加後、酸縮合して合成される。
 また、尿素ホルムアルデヒド樹脂は、尿素にホルムアルデヒドを付加した後、一部を架橋して合成される。
 これらの中でも、本発明において、湿潤紙力増強剤としては、ポリアミドポリアミンエピハロヒドリンを使用することが、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れるシートを得る観点から好ましい。ポリアミドポリアミンエピハロヒドリンの中でも、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンがより好ましい。
 本発明のシートの固形分中の湿潤紙力増強剤の配合量は、吸水性および線熱膨張率が低いシートを得る観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、そして、柔軟性および透明性に優れるシートを得る観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。
<架橋剤>
 本発明のシートは、さらに架橋剤を配合してなることが好ましい。架橋剤を配合することにより、シートとしたときに、架橋剤によって架橋構造が形成され、より吸水率および線熱膨張率が低いシートが得られる。
 架橋剤としては、微細繊維状セルロースまたは樹脂が有する親水性基と反応性を有する架橋剤が好ましく、樹脂が有する親水性基としては、水酸基およびカルボキシ基が例示される。1分子内に水酸基およびカルボキシ基から選択される少なくとも1つと反応性を有する官能基を2つ以上有する化合物であることがより好ましい。前記官能基としては、カルボジイミド基、イソシアネート基(イソシアナト基)、オキサゾリン基、アジリジン基、エポキシ基等が例示され、好ましくはカルボジイミド基、イソシアネート基、オキサゾリン基である。
 架橋剤としては、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、オキサゾリン化合物、アジリジン化合物、エポキシ化合物が例示され、これらの中でも、架橋剤は、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、およびオキサゾリン化合物よりなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましい。より吸水率および線熱膨張率の低いシートを得る観点から、イソシアネート化合物およびカルボジイミド化合物から選択される少なくとも1つであることがより好ましく、カルボジイミド化合物であることがさらに好ましい。
 カルボジイミド化合物は、1分子中にカルボジイミド基を複数有する化合物であればとくに限定されない。
 イソシアネート化合物は、1分子中にイソシアネート基(イソシアナト基ともいう)を複数有する化合物であればとくに限定されない。たとえば、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)が例示される。
 オキサゾリン化合物は、1分子中にオキサゾリン基を複数有するものであれば、とくに限定されない。たとえば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、SBR樹脂、ポリオレフィン樹脂に、オキサゾリン基をグラフト結合させたものが例示される。
 オキサゾリン化合物のオキサゾリン価(オキサゾリン基1モルあたりのオキサゾリン化合物の質量)(g solid/eq.)、好ましくは40g solid/eq.以上であり、好ましくは10,000g solid/eq.以下である。
 架橋剤の配合量は、微細繊維状セルロースおよび樹脂の合計量を100質量部としたとき、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは15質量部以下である。
[シートの製造方法]
 本発明のシートは、下記工程1~3をこの順で有する方法により製造することが好ましい。
 工程1:繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、湿潤紙力増強剤とを混合して、混合物を得る工程
 工程2:工程1で得られた混合物と、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂とを混合して、シート用組成物を得る工程
 工程3:シート用組成物からシートを製造する工程
 また、シートの配合成分として、架橋剤を使用する場合には、工程2が、工程1で得られた混合物と、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂とを混合したのち、さらに架橋剤と混合して、シート用組成物を得る工程であることが好ましい。
 上記の製造方法により得られたシートは、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れるとともに、高湿下における寸法安定性に優れる。
 上記の製造方法では、微細繊維状セルロースと、湿潤紙力増強剤とを混合して、混合物を得た後に、該混合物に樹脂を混合して、シート用組成物を得る。このように、微細繊維状セルロースと湿潤紙力増強剤とを先に混合することによって、微細繊維状セルロースと湿潤紙力増強剤との混合が均一となり、その結果、透明性に優れるシートが得られるものと推定される。一方、微細繊維状セルロースと樹脂とを先に混合した後に湿潤紙力増強剤を混合した場合には、樹脂が微細繊維状セルロースと湿潤紙力増強剤との接触を妨げることにより耐水性が低下する傾向にある。また、微細繊維状セルロースと湿潤紙力増強剤との反応が偏在的になることにより、混合液中で一部凝集を生じさせる傾向があり、透明性が低下する傾向にある。
 また、シートに架橋剤を配合する場合には、微細繊維状セルロースと湿潤紙力増強剤とを混合し、さらに樹脂を添加して混合した後に、架橋剤を配合することが好ましい。このような配合順とすることにより、樹脂と架橋剤による架橋が先に生じることによる微細繊維状セルロースの樹脂への均一な分散を抑制することがないので好ましい。
 なお、本発明において、各工程で使用する各成分や、各成分の含有量は、シートについて記載した各成分や各成分の含有量の好ましい範囲と同様である。
 また、本発明のシートの有する各特性、たとえば、吸水率、線熱膨張率、ヘーズ、高湿下における寸法安定性等は、本発明のシートの製造方法により得られたシートの好ましい特性である。
 シートは、微細繊維状セルロース、湿潤紙力増強剤、および樹脂の他に、上述した架橋剤に加え、さらに、たとえば界面活性剤、有機イオン、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、防腐剤、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線防御剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、および分散剤から選択される1種または2種以上の添加剤を含んでもよい。
 これらの添加剤は工程1または工程2において添加すればよく、添加剤の種類、量、および性質等に基づいて、添加する工程を適宜選択すればよい。
 工程1および工程2の混合では、公知の方法を適宜採用すればよく、また、均一に混合可能となるように、混合時間、撹拌条件、混合温度等の混合条件を適宜選択すればよい。
 工程3は、シート用組成物からシートを製造する工程である。
 シートの製造工程は、シート用組成物を基材上に塗工する塗工工程、または当該シート用組成物を抄紙する抄紙工程を含む。これにより、シートが得られることとなる。
 本発明において、シートの固形分中の微細繊維状セルロースの含有量が50質量%以下であることから、塗工工程および抄紙工程のうち、塗工工程であることが好ましい。
〔塗工工程〕
 塗工工程では、たとえば微細繊維状セルロース、湿潤紙力増強剤、および樹脂を含むシート用組成物を基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離することによりシートを得ることができる。また、塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
 塗工工程で用いる基材の材質は、とくに限定されないが、シート用組成物に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができてよいが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、とくに限定されない。たとえばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミニウム、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。
 塗工工程において、シート用組成物の粘度が低く、基材上で展開してしまう場合には、所定の厚みおよび坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠としては、とくに限定されないが、たとえば乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。このような観点から、樹脂板または金属板を成形したものがより好ましい。本実施形態においては、たとえばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリプロピレン板、ポリカーボネート板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミニウム板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板、およびこれらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。
 シート用組成物を基材に塗工する塗工機としては、とくに限定されないが、たとえばロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。シートの厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターがとくに好ましい。
 シート用組成物を基材へ塗工する際のシート用組成物温度および雰囲気温度(以下、シート用組成物の温度および雰囲気温度を総称して、「塗工温度」という。)は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましく、15℃以上50℃以下であることがさらに好ましく、20℃以上40℃以下であることがとくに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、シート用組成物をより容易に塗工できる。塗工温度が上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。
 塗工工程においては、シートの仕上がり坪量が上述した好ましい範囲となるように、シート用組成物を基材に塗工することが好ましい。坪量が所望の範囲となるように塗工することで、より透明性、強度および柔軟性に優れたシートが得られる。
 塗工工程は、上述のとおり、基材上に塗工したシート用組成物を乾燥させる工程を含む。シート用組成物を乾燥させる工程は、とくに限定されないが、たとえば非接触の乾燥方法、もしくはシートを固定しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせにより行われる。
 非接触の乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば熱風、赤外線、遠赤外線もしくは近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、または真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、とくに限定されないが、たとえば赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができる。
 加熱乾燥法における加熱温度は、とくに限定されないが、たとえば20℃以上150℃以下とすることが好ましく、25℃以上120℃以下とすることがより好ましく、50℃以上100℃以下とすることがさらに好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができる。また、加熱温度を上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制および繊維状セルロースの熱による変色の抑制を実現できる。
〔抄紙工程〕
 抄紙工程は、抄紙機によりシート用組成物を抄紙することにより行われる。抄紙工程で用いられる抄紙機としては、とくに限定されないが、たとえば長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、またはこれらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等の公知の抄紙方法を採用してもよい。
 抄紙工程は、シート用組成物をワイヤーにより濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、このシートをプレス、乾燥することにより行われる。シート用組成物を濾過、脱水する際に用いられる濾布としては、とくに限定されないが、たとえば繊維状セルロースおよび樹脂粒子は通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないものであることがより好ましい。このような濾布としては、とくに限定されないが、たとえば有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしてはとくに限定されないが、たとえばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。本実施形態においては、たとえば孔径0.1μm以上20μm以下であるポリテトラフルオロエチレンの多孔膜や、孔径0.1μm以上20μm以下であるポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられる。
 抄紙工程において、シート用組成物からシートを製造する方法は、たとえば微細繊維状セルロース、湿潤紙力増強剤および樹脂を配合してなるシート用組成物を無端ベルトの上面に吐出し、吐出されたシート用組成物から分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させてシートを生成する乾燥セクションとを備える製造装置を用いて行うことができる。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。
 抄紙工程において用いられる脱水方法としては、とくに限定されないが、たとえば紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられる。これらの中でも、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、さらにロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、抄紙工程において用いられる乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば紙の製造で用いられている方法が挙げられる。これらの中でも、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどを用いた乾燥方法がより好ましい。
[積層体]
 本発明は、上述した本発明のシートに、さらに他の層を積層した構造を有する積層体に関するものであってもよい。このような他の層は、シートの両表面上に設けられていてもよく、シートの一方の面上にのみ設けられていてもよい。シートの少なくとも一方の面上に積層される他の層としては、たとえば、有機層や無機層を挙げることができる。
 すなわち、本発明のシートは、上述した本発明のシートの少なくとも一方の面に、無機層および有機層の少なくともいずれか1つが形成されているものである。
<有機層>
 有機層は、樹脂により形成された層であることが好ましく、有機層は、天然樹脂や合成樹脂を主成分とする層である。ここで、主成分とは、有機層の全質量に対して、50質量%以上含まれている成分を指す。樹脂の含有量は、有機層の全質量に対して、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることがとくに好ましい。なお、樹脂の含有量は、100質量%とすることもでき、95質量%以下であってもよい。
 天然樹脂としては、たとえば、ロジン、ロジンエステル、水添ロジンエステル等のロジン系樹脂を挙げることができる。
 合成樹脂としては、たとえば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂およびアクリル樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましい。中でも、合成樹脂はポリカーボネート樹脂およびアクリル樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ポリカーボネート樹脂であることがより好ましい。なお、アクリル樹脂は、ポリアクリロニトリルおよびポリ(メタ)アクリレートから選択される少なくともいずれか1種であることが好ましい。
 有機層を構成するポリカーボネート樹脂としては、たとえば、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。これらの具体的なポリカーボネート系樹脂は公知であり、たとえば特開2010-023275号公報に記載されたポリカーボネート系樹脂が挙げられる。
 有機層を構成する樹脂は1種を単独で用いてもよく、複数の樹脂成分が共重合または、グラフト重合してなる共重合体を用いてもよい。また、複数の樹脂成分を物理的なプロセスで混合したブレンド材料として用いてもよい。
 有機層の形成方法は、とくに限定されない。たとえば、有機層形成用の樹脂組成物をシート上に塗工することで形成してもよい。また、予め形成した有機層をシート上に積層してもよい。この場合、有機層とシートの間には接着層を設けてもよく、このような接着層も有機層に包含されるまた、シート製造時の基材が樹脂の場合、基材を剥離せずに、有機層の一部としてもよい。
 シートと有機層との間には、接着層が設けられていてもよく、また接着層が設けられておらず、シートと有機層が直接密着をしていてもよい。シートと有機層との間に接着層が設けられる場合は、接着層を構成する接着剤として、たとえば、アクリル系樹脂を挙げることができる。また、アクリル系樹脂以外の接着剤としては、たとえば、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、SBR、NBR等のゴム系エマルジョンなどが挙げられる。
 シートと有機層との間に接着層が設けられていない場合は、有機層が密着助剤を有してもよく、また、有機層の表面に親水化処理等の表面処理を行ってもよい。
 密着助剤としては、たとえば、イソシアネート基、カルボジイミド基、エポキシ基、オキサゾリン基、アミノ基およびシラノール基から選択される少なくとも1種を含む化合物や、有機ケイ素化合物が挙げられる。中でも、密着助剤はイソシアネート基を含む化合物(イソシアネート化合物)および有機ケイ素化合物から選択される少なくとも1種であることが好ましい。有機ケイ素化合物としては、たとえば、シランカップリング剤縮合物や、シランカップリング剤を挙げることができる。
 表面処理の方法としては、コロナ処理、プラズマ放電処理、UV照射処理、電子線照射処理、火炎処理等を挙げることができる。
 有機層の厚みは、とくに限定されないが、たとえば、100nm以上であることが好ましく、200nm以上であることがより好ましく、500nm以上であることがさらに好ましい。また、有機層の厚みは、透明性、フレキシブル性の観点から、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、2μm以下であることがさらに好ましい。
<無機層>
 無機層を構成する物質としては、とくに限定されないが、たとえばアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン;これらの酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、もしくは酸化炭化窒化物;またはこれらの混合物が挙げられる。高い防湿性が安定に維持できるとの観点からは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化炭化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化炭化窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化炭化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、またはこれらの混合物が好ましい。
 無機層の形成方法は、とくに限定されない。一般に、薄膜を形成する方法は大別して、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition、CVD)と物理成膜法(Physical Vapor Deposition、PVD)とがあるが、いずれの方法を採用してもよい。CVD法としては、具体的には、プラズマを利用したプラズマCVD、加熱触媒体を用いて材料ガスを接触熱分解する触媒化学気相成長法(Cat-CVD)等が挙げられる。PVD法としては、具体的には、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等が挙げられる。
 また、無機層の形成方法としては、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition、ALD)を採用することもできる。ALD法は、形成しようとする膜を構成する各元素の原料ガスを、層を形成する面に交互に供給することにより、原子層単位で薄膜を形成する方法である。成膜速度が遅いという欠点はあるが、プラズマCVD法以上に、複雑な形状の面でもきれいに覆うことができ、欠陥の少ない薄膜を成膜することが可能であるという利点がある。また、ALD法には、膜厚をナノオーダーで制御することができ、広い面を覆うことが比較的容易である等の利点がある。さらにALD法は、プラズマを用いることにより、反応速度の向上、低温プロセス化、未反応ガスの減少が期待できる。
 無機層の厚みは、とくに限定されないが、100nm以上であることが好ましく、200nm以上であることがより好ましく、500nm以上であることがさらに好ましい。無機層の厚みは、透明性、フレキシブル性の観点から、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、2μm以下であることがさらに好ましい。
[シートの特性]
<吸水率>
 本発明のシートは、下記式(1)で表される吸水率が50%以下である。
 吸水率=(W-Wd)/Wd×100    (1)
(ここで、Wはシートをイオン交換水に24時間浸漬した後の質量、Wdはシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後の質量を示す。)
 本発明において、シートの固形分中の微細繊維状セルロースの配合量を50質量%未満とし、また、シートに配合する成分として、微細繊維状セルロースと、樹脂と、湿潤紙力増強剤とを使用することにより、上記の吸水率が得られる。
 上記の吸水率は、低いことが好ましいが、製造上の観点から、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは12%以下である。吸水率の下限はとくに限定されず、たとえば、0%であってもよい。
<線熱膨張率>
 本発明のシートは、100~150℃における線熱膨張率が60ppm/K以下である。
 上記の線熱膨張率は、低いことが好ましいが、製造上の観点から、50ppm/K以下、より好ましくは40ppm/K以下、さらに好ましくは30ppm/K以下、よりさらに好ましくは20ppm/K以下である。線熱膨張率の下限はとくに限定されず、たとえば、0ppm/Kであってもよい。
 シートの100~150℃における線熱膨張率は、実施例に記載の方法により測定される。
<ヘーズ>
 本発明のシートは、ヘーズが10%以下である。ヘーズを前記範囲内とすることにより透明性に優れるシートとなる。
 シートのヘーズは、好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下、さらに好ましくは3%以下、よりさらに好ましくは2%以下である。一方で、シートのヘーズの下限値は、とくに限定されず、たとえば0%であってもよい。ここで、シートのヘーズは、たとえばJIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(株式会社村上色彩技術研究所製、HM-150)を用いて測定される値である。
<全光線透過率>
 本発明のシートの全光線透過率は、たとえば80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。一方で、シートの全光線透過率の上限値は、とくに限定されず、たとえば100%であってもよい。ここで、シートの全光線透過率は、たとえばJIS K 7361に準拠し、ヘーズメータ(株式会社村上色彩技術研究所製、HM-150)を用いて測定される値である。
<YI値>
 本発明のシートは、透明かつ、黄色味を有しないことが好ましく、本発明のシートのYI値は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、さらに好ましくは1以下、よりさらに好ましくは0.6以下である。YI値の下限はとくに限定されず。0であってもよい。
 シートのYI値は、JIS K 7373:2006に準拠して測定される。
<耐ワレ折り曲げ回数>
 本発明のシートは、柔軟性および耐屈曲性に優れることが好ましい。本発明のシートを、屈曲角度180°、屈曲速度30回/分、屈曲半径1mmで折り曲げ試験(屈曲試験)をしたとき、耐ワレ折り曲げ回数が10万回以上であることが好ましい。なお、「耐ワレ折り曲げ回数」とは、所定回数の折り曲げ試験後、割れの発生がないことを意味する。なお、所定回数の折り曲げ試験後、折りグセがないか、または折りグセはあるが、筋の発生や白化がないことが好ましい。
 耐ワレ折り曲げ回数は、より好ましくは20万回以上、さらに好ましくは40万回以上である。
 屈曲半径は、0.5mm以下であることがより好ましい。すなわち、屈曲半径0.5mmで同様に折り曲げ試験をしたときの耐ワレ折り曲げ回数は、好ましくは10万回以上、より好ましくは20万回以上、さらに好ましくは40万回以上である。
 屈曲試験は、実施例に記載の方法により実施される。
<溶媒および水の含有量(含水率)>
 本発明において、シートは、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、たとえば水、および解繊処理工程において分散媒として例示した極性有機溶媒を用いることができる。
 これらの中でも、溶媒が水を含有することが好ましく、溶媒中の水の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。
 シート中における水の含有量(含水率)は、たとえばシートの全質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましく、2質量%以上であることがよりさらに好ましい。これにより、シートに柔軟性を付与することができる。一方で、シート中における水の含有量(含水率)は、たとえばシートの全質量に対して9質量%以下とすることが好ましく、8.5質量%以下であることがより好ましい。これにより、可とう性の良好なシートを得ることができる。また、シート中における水の含有量を上記の範囲内とすることにより、系内に水分の持ち込みを嫌う、各種の用途への応用が期待されるので好ましい。
 シート中における水の含有量(質量%)は、たとえば以下の手順で算出することができる。まず、50mm角のシートを温度23℃、相対湿度50%の条件下で24時間調湿した後、シートの質量W0を測定する。次いで、このシートを105℃の恒温乾燥機にて16時間乾燥させた後、シートの質量W1を測定する。測定した質量から、下記式2に従ってシート中における水の含有量を算出する。
 (式2)・・・シート中における水の含有量=(1-W1/W0)×100
<シートの厚み>
 本発明において、シートの厚みはとくに限定されないが、所望の透明性、吸水率および線熱膨張率を得る観点から、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上、さらに好ましくは25μm以上であり、そして、好ましくは500μm以下、より好ましくは300μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。
<シートの坪量>
 シートの坪量は、とくに限定されないが、たとえば10g/m以上であることが好ましく、20g/m以上であることがより好ましく、30g/m以上であることがさらに好ましい。また、シートの坪量は、とくに限定されないが、たとえば200g/m以下であることが好ましく、150g/m以下であることがより好ましい。ここで、シートの坪量は、たとえばJIS P 8124に準拠し、算出することができる。
<シートの密度>
 シートの密度は、とくに限定されないが、たとえば0.1g/cm以上であることが好ましく、0.5g/cm以上であることがより好ましく、0.8g/cm以上であることがさらに好ましい。また、シートの密度は、とくに限定されないが、たとえば5.0g/cm以下であることが好ましく、3.0g/cm以下であることがより好ましく、1.5g/cm以下であることがさらに好ましい。ここで、シートの密度は、50mm角のシートを23℃、50%RH条件下で24時間調湿した後、シートの厚みおよび質量を測定することにより算出することができる。
[積層体の特性]
 本発明において、積層体の吸水率、線膨張率、ヘーズ、全光透過率、YI値、耐ワレ折り曲げ回数は、積層体についても同様の範囲であることが好ましい。
 とくに、本発明の積層体は、耐ワレ折り曲げ回数が10万回以上であることが好ましく、20万回以上であることがより好ましく、40万回以上であることがさらに好ましい。
 本発明のシートは、吸水率および線熱膨張率が低く、また、透明性が高い。さらに、高湿下における寸法安定性に優れる。本発明のシートは、水分の持ち込みや、熱膨張が問題となる各種の用途に適用可能である。具体的には、たとえば、各種のディスプレイ装置、太陽電池等の光透過性の基板の用途に適している。また、電子機器の基板、家電の部材、各種乗り物や建材の窓材、内装材、外装材、包装用資材等の用途にも適用可能である。
 また、本発明のシートを備える積層体は、吸水率および線膨張率が低く、透明性が高く、高湿下における寸法安定性に優れることが好ましく、水分の持ち込みや、熱膨張が問題となる各種の用途に適用が期待される。具体的には、上述した各種の用途への適用が期待される。
 以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
<製造例1>
[微細繊維状セルロース分散液(1)の製造]
 原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/mシート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。
 この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。
 まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で250秒加熱し、パルプ中のセルロースにリンオキソ酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプ1を得た。
 次いで、得られたリンオキソ酸化パルプ1に対して洗浄処理を行った。
 洗浄処理は、リンオキソ酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
 次いで、洗浄後のリンオキソ酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。
 まず、洗浄後のリンオキソ酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリンオキソ酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リンオキソ酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリンオキソ酸化パルプを得た。次いで、中和処理後のリンオキソ酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行った。
 これにより得られたリンオキソ酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1230cm-1付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。
 また、得られたリンオキソ酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
 得られたリンオキソ酸化パルプ1にイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液(1)を得た。
 X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。
 また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。なお、後述する測定方法で測定されるリンオキソ酸基量(第1解離酸量)は、1.45mmol/gであった。なお、総解離酸量は2.45mmol/gであった。
<製造例2>
[微細繊維状セルロース分散液(2)の製造]
 リン酸二水素アンモニウムの代わりに亜リン酸(ホスホン酸)33質量部を用いた以外は、製造例1と同様に操作を行い、リンオキソ酸化パルプ2および微細繊維状セルロース分散液(2)を得た。
 得られたリンオキソ酸化パルプ2に対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに(亜)リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。
 また、得られたリンオキソ酸化パルプ2を供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
 X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。また、微細繊維状セルロース分散液(2)について、後述する測定方法で測定されるセルロースに導入された亜リン酸基量(第1解離酸量)および総解離酸量はそれぞれ、1.51mmol/g、1.54mmol/gであった。
<製造例3>
[微細繊維状セルロース分散液(3)の製造]
 原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(未乾燥)を使用した。この原料パルプに対してアルカリTEMPO酸化処理を次のようにして行った。
 まず、乾燥質量100質量部相当の上記原料パルプと、TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)1.6質量部と、臭化ナトリウム10質量部を、水10000質量部に分散させた。次いで、13質量部の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して3.8mmolになるように加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10以上10.5以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。
 次いで、得られたTEMPO酸化パルプに対して洗浄処理を行った。
 洗浄処理は、TEMPO酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、5000質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
 また、得られたTEMPO酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
 得られたTEMPO酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液(3)を得た。
 微細繊維状セルロース分散液(3)について、後述する測定方法で測定されるセルロースに導入されたカルボキシ基量は、1.30mmol/gだった。
<実施例1>
 固形分濃度が2.0質量部の微細繊維状セルロース分散液(1)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(A)とした。
 得られた微細繊維状セルロース分散液(A)にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン(PAE、荒川化学工業株式会社製、アラフィックス255)を微細繊維状セルロース10質量部に対し、3質量部となるように添加した。その後、ウレタンディスパージョン(第一工業製薬株式会社製、スーパーフレックス150)を微細繊維状セルロース10質量部に対し、90質量部となるように添加し、シート原料を得た。
〔シート化〕
 上記の方法で調製したシート原料を、シートの仕上がり坪量が50g/mになるように計量して、市販のアクリル板に塗工し70℃の乾燥機で24時間乾燥した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の板を配置した。以上の手順によりシートを得た。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例2>
 ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンの添加量を5質量部とした以外は、実施例1と同様にしてシートを得た。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例3>
 固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(A)にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース10質量部に対し、3質量部となるように添加した。その後、ウレタンディスパージョンを微細繊維状セルロース10質量部に対し、90質量部となるように添加した。さらにその後、架橋剤(日清紡ケミカル株式会社製、カルボジライトV-02-L2)を微細繊維状セルロース10質量部に対し、7.2質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例4>
 固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(A)にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、3質量部となるように添加した。その後、ウレタンディスパージョンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、90質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例5>
 固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(A)にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、3質量部となるように添加した。その後、ウレタンディスパージョンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、90質量部となるように添加した。さらにその後、架橋剤(日清紡ケミカル株式会社製、カルボジライトV-02-L2)を微細繊維状セルロース15質量部に対し、7.2質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例6>
 固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(A)にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、3質量部となるように添加した。その後、ウレタン変性アクリル樹脂ディスパージョン(ジャパンコーティングレジン株式会社製、リカボンドSU-100)を微細繊維状セルロース15質量部に対し、90質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例7>
 固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(A)にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、3質量部となるように添加した。その後、ウレタン変性アクリル樹脂ディスパージョン(ジャパンコーティングレジン株式会社製、リカボンドSU-100)を微細繊維状セルロース15質量部に対し、90質量部となるように添加した。さらにその後、架橋剤(日清紡ケミカル株式会社製、カルボジライトV-02-L2)を微細繊維状セルロース15質量部に対し、7.2質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例8>
 固形分濃度が2.0質量部の微細繊維状セルロース分散液(2)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(B)とした。
 微細繊維状セルロース分散液(B)を用いた以外は実施例4と同様にしてシートを得た。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例9>
 微細繊維状セルロース分散液(B)を用いた以外は実施例5と同様にしてシートを得た。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例10>
 固形分濃度が2.0質量部の微細繊維状セルロース分散液(3)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量部の微細繊維状セルロース分散液(C)とした。
 微細繊維状セルロース分散液(C)を用いた以外は実施例4と同様にしてシートを得た。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例11>
 微細繊維状セルロース分散液(C)を用いた以外は実施例5と同様にしてシートを得た。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<実施例12>
 微細繊維状セルロース分散液(A)を用い、微細繊維状セルロースの添加量をウレタンディスパージョン90質量部に対し、60質量部とした以外は実施例5と同様にしてシートを得た。
<比較例1>
 微細繊維状セルロース分散液(A)にウレタンディスパージョンを、微細繊維状セルロース10質量部に対し、90質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<比較例2>
 微細繊維状セルロース分散液(A)にウレタンディスパージョンを、微細繊維状セルロース15質量部に対し、90質量部となるように添加した。その後、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、3質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<比較例3>
 微細繊維状セルロース分散液(A)にウレタンディスパージョンを、微細繊維状セルロース15質量部に対し、90質量部となるように添加した。その後、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを微細繊維状セルロース15質量部に対し、3質量部となるように添加した。さらにその後、架橋剤を微細繊維状セルロース15質量部に対し、7.2質量部となるように添加したものをシート原料とし、シート化した。
 得られたシートに対して、屈曲半径0.5mmおよび1mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施した結果、いずれも筋の発生や白化は見られなかった。
<比較例4>
 微細繊維状セルロース分散液(A)に、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを、微細繊維状セルロース80質量部に対し、3質量部添加した。その後、ウレタンディスパージョンを微細繊維状セルロース80質量部に対し、20質量部添加したものをシート原料とし、シート化した。
<比較例5>
〔ポリビニルアルコール(PVA)の溶解〕
 PVA22-88(株式会社クラレ製、ケン化度87.0~89.0mol%、重合度2200)を固形分濃度が5質量部となるようにイオン交換水に加え、撹拌しながら90℃まで昇温し、PVA水溶液を得た。
 ウレタン樹脂をPVAに変更した以外は実施例4と同様にしてシートを得た。
<比較例6>
 ウレタン樹脂をPVAに変更した以外は比較例4と同様にしてシートを得た。
<比較例7>
〔ポリエチレンオキサイド(PEO)の溶解〕
 イオン交換水に、ポリエチレンオキサイド(住友精化株式会社製、PEO-18)を1質量部になるように加え、1時間撹拌して溶解し、PEO水溶液を得た。
 ウレタン樹脂をPEOに変更した以外は比較例4と同様にしてシートを得た。
<シート原料の添加順>
 実施例・比較例の表中の添加順に関しては下記のとおり。
 (1) 0.5%の微細繊維状セルロース分散液にポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを添加してから、樹脂を添加した。また、実施例3、5、7、9、11に関しては、樹脂を添加後に、さらに架橋剤を添加した。
 (2) 0.5%の微細繊維状セルロース分散液に樹脂を添加してから、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを添加した。また、比較例3に関しては、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンを添加後に、さらに架橋剤を添加した。
 (3) 0.5%の微細繊維状セルロース分散液に樹脂を添加した。
[測定方法]
<シートの全光線透過率>
 JIS K 7361に準拠し、ヘーズメータ(株式会社村上色彩技術研究所製、HM-150)を用いて全光線透過率を測定した。結果を表1に示す。
<シートのヘーズ>
 JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(株式会社村上色彩技術研究所製、HM-150)を用いてヘーズを測定した。結果を表1に示す。
<シートの黄色度(YI値)>
 JIS K 7373に準拠し、Colour Cute i(スガ試験機株式会社製)を用いてシートの黄色度(YI値)を測定した。結果を表1に示す。
<シートの線熱膨張率>
 シートをレーザーカッターにより、幅4mm×長さ30mmに切り出した。これを、熱機械分析装置(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、TMA7100)にセットして、引張モードでチャック間20mm、荷重10g、窒素雰囲気下で室温から180℃まで5℃/分で昇温、180℃から25℃まで5℃/分で降温した際の100℃から150℃の測定値から線熱膨張率(ppm/K)を求めた。結果を表1に示す。
<シートの吸水率>
 50mm角のシートを切り出し、23℃、相対湿度50%で24時間調湿したシートの質量をW(g)、イオン交換水に24時間浸漬した後のシート質量をW(g)とし、下記の式から吸水率を求めた。結果を表1に示す。
  吸水率(%)=(W-W)/W×100
<高湿下でのシートの寸法安定性>
 50mm角のシートを、85℃、85%RH条件下に240時間静置し、しわやぼこつき等外観で下記のとおり評価した。結果を表1に示す。
  A:試験前(23℃、50%RH条件下で静置時)と比較し、しわ・ぼこつきがなく、平滑である
  B:試験前と比較し、全体の平滑性は保持しているものの、一部しわ・ぼこつきがみられる
  C:試験前と比較し、全体にしわ・ぼこつきが見られ、平滑なシートでない
<屈曲時の耐ワレ性・耐久性評価>
 シートを15mm×100mmに切り出した。これを、折り曲げ試験機(ユアサシステム機器株式会社製、DMLHP-CS)にて、屈曲半径1mm、または0.5mm、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験に供した。屈曲回数40万回まで実施し、筋の発生や白化について評価した。
 また、屈曲半径1mmで、屈曲試験を20万回行った後のシートの外観から、下記のとおり耐ワレ性・耐久性を評価した。結果を表1に示す。
  A:屈曲試験20万回後、折りグセがない、または折りグセはあるが、筋の発生や白化がみられない
  B:屈曲試験20万回後も割れはないが、筋の発生や白化がみられる、または、屈曲試験5万回終了時点で折りグセが発生
  C:屈曲試験20万回を実施する前に割れてしまう
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 実施例では、ヘーズが10%以下であり、吸水率が50%以下であり、かつ、線熱膨張率が50ppm/K以下であり、さらに、高湿下での寸法安定性に優れたシートが得られた。また、実施例のシートは、全光透過率が高く、YI値が3以下であった。
 また、シートの固形分中の樹脂の配合量が70質量%以上である実施例1~11では、屈曲角度180°、屈曲速度30回/分、屈曲半径1mmで折り曲げ試験をしたときに、耐ワレ曲げ回数が20万回以上であり、また、屈曲半径1mm、より厳しい屈曲半径0.5mmで、屈曲速度30回/分、屈曲角度180°の折り曲げ試験を40万回実施しても、いずれも筋の発生や白化は見られず、優れた耐ワレ・耐久性を示すことが明らかとなった。
 一方、湿潤紙力増強剤を含有しない、比較例1では、吸水率が高くなり、十分な耐水性が得られなかった。また、高湿下での寸法安定性も十分ではなかった。
 また、シートの製造方法の混合の順序が異なる比較例2および3では、ヘーズが高くなり、十分な透明性が得られなかった。
 さらに、微細繊維状セルロースの含有量がシートの固形分中の50質量%を超える比較例4では、吸水率が高く、十分な耐水性が得られないとともに、高湿下での寸法安定性も十分ではなかった。
 本発明によれば、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れ、さらに、高湿下における寸法安定性に優れるシートおよびその製造方法が提供される。
 本発明のシートは、水分の持ち込みや、熱膨張が問題となる各種の用途に適用が期待される。具体的には、たとえば、各種のディスプレイ装置、太陽電池等の光透過性の基板の用途、また、電子機器の基板、家電の部材、各種乗り物や建材の窓材、内装材、外装材、包装用資材等の用途にも適用が期待される。
 
 

 

Claims (15)

  1.  繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、水系樹脂エマルションおよび水系樹脂ディスパージョンから選ばれる少なくとも1つに由来する樹脂と、湿潤紙力増強剤とを配合してなるシートであって、
     該シートの固形分中の該微細繊維状セルロースの配合量が50質量%以下であり、
     該シートの下記式(1)で表される吸水率が50%以下であり、100℃以上150℃以下における線熱膨張率が60ppm/K以下であり、かつ、ヘーズが10%以下である、
     シート。
     吸水率=(W-Wd)/Wd×100    (1)
     (ここで、Wはシートをイオン交換水に24時間浸漬した後の質量、Wdはシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後の質量を示す。)
  2.  前記湿潤紙力増強剤が、ポリアミドポリアミンエピハロヒドリンである、請求項1に記載のシート。
  3.  前記樹脂が、ウレタン樹脂およびアクリル樹脂から選択される少なくとも1つである、請求項1または2に記載のシート。
  4.  前記シートの含水率が9質量%以下である、請求項1~3のいずれかに記載のシート。
  5.  さらに架橋剤を配合してなる、請求項1~4のいずれかに記載のシート。
  6.  前記架橋剤が、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、およびオキサゾリン化合物よりなる群から選択される少なくとも1つである、請求項5に記載のシート。
  7.  前記シートの固形分中の前記樹脂の配合量が50質量%以上である、請求項1~6のいずれかに記載のシート。
  8.  前記シートの固形分中の前記微細繊維状セルロースの配合量が1質量%以上30質量%以下である、請求項1~7のいずれかに記載のシート。
  9.  前記シートの固形分中の樹脂の配合量が70質量%以上である、請求項1~8のいずれかに記載のシート。
  10.  前記シートの固形分中の前記湿潤紙力増強剤の配合量が0.1質量%以上10質量%以下である、請求項1~9のいずれかに記載のシート。
  11.  前記微細繊維状セルロースが、リンオキソ酸基を有する、請求項1~10のいずれかに記載のシート。
  12.  イエローインデックス(YI)が3以下である、請求項1~11のいずれかに記載のシート。
  13.  屈曲角度180°、屈曲速度30回/分、屈曲半径1mmで折り曲げ試験をしたときに、耐ワレ折り曲げ回数が20万回以上である、請求項1~12のいずれかに記載のシート。
  14.  請求項1~13のいずれかに記載のシートの少なくとも一方の面に、無機層および有機層の少なくともいずれか1つが形成されている、積層体。
  15.  屈曲角度180°、屈曲速度30回/分、屈曲半径1mmで折り曲げ試験をしたときに、耐ワレ折り曲げ回数が20万回以上である、請求項14に記載の積層体。
     

     
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