WO2021200355A1 - Radiation sensitive sheet and patterned sheet - Google Patents

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圭一 梶田
杉田 光
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Abstract

The present invention addresses the problem of providing: a radiation sensitive sheet which is capable of being provided with a fine pattern, while exhibiting excellent transparency; and a patterned sheet which is obtained by removing at least a part of a light exposed part or a light unexposed part of this radiation sensitive sheet. A radiation sensitive sheet according to the present invention contains a radiation sensitive composition, microfibrous cellulose that has a fiber width of 1,000 nm or less, and a hydrophilic polymer; and the content of the hydrophilic polymer relative to 100 parts by mass of the microfibrous cellulose is 10 parts by mass or more.

Description

感放射線性シート、およびパターン化されたシートRadiation-sensitive sheets and patterned sheets
 本発明は、感放射線性シートおよび該感放射線性シートの露光部または未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシートに関する。 The present invention relates to a radiation-sensitive sheet and a patterned sheet in which at least a part of an exposed portion or an unexposed portion of the radiation-sensitive sheet is removed.
 電子機器の開発においては、回路構成の微細化、高密度化の要望に伴い、微細なパターニングを可能とする基材が求められている。
 また、再生可能資源の利用への意識の高まりから、セルロースナノファイバー等の植物原料由来の化合物を種々の用途に適用することが検討されている。
 特許文献1には、温度条件や波長等に影響を受けることなく、常に高い透明性が維持され、かつ、繊維とマトリクス材料との複合化により様々な機能性が付与された繊維強化複合材料を提供することを目的として、平均繊維径が4~200nmの繊維とマトリクス材料とを含有し、50μm厚換算における波長400~700nmの光線透過率が60%以上である繊維強化複合材料が開示されている。
In the development of electronic devices, there is a demand for a base material capable of fine patterning in accordance with the demand for miniaturization and high density of circuit configurations.
In addition, due to growing awareness of the use of renewable resources, it is being studied to apply compounds derived from plant raw materials such as cellulose nanofibers to various uses.
Patent Document 1 describes a fiber-reinforced composite material that is not affected by temperature conditions, wavelengths, etc., always maintains high transparency, and is endowed with various functions by combining fibers and a matrix material. For the purpose of providing, a fiber-reinforced composite material containing fibers having an average fiber diameter of 4 to 200 nm and a matrix material and having a light transmittance of 60% or more at a wavelength of 400 to 700 nm in terms of 50 μm thickness is disclosed. There is.
 また、特許文献2には、セルロース多孔シート中に、感光性樹脂および感光剤を含む感光性複合シートであって、少なくとも以下の要件を満たす感光性複合材シートが開示されている。
 要件1:前記セルロース多孔質シートの透気抵抗度が1s/100ml以上400,000s/100ml以下であり、
 要件2:前記感光性樹脂が、重合性化合物、アルカリ可溶性樹脂および前記樹脂の光官能基が保護基で保護された樹脂のうち少なくとも一つを含むものであり、
 要件3:前記感光性複合材シートの厚み50μm時における、波長280nm~433nmにおける光透過率が10%以上である。
Further, Patent Document 2 discloses a photosensitive composite sheet containing a photosensitive resin and a photosensitive agent in a porous cellulose sheet, which satisfies at least the following requirements.
Requirement 1: The air permeability resistance of the porous cellulose sheet is 1 s / 100 ml or more and 400,000 s / 100 ml or less.
Requirement 2: The photosensitive resin contains at least one of a polymerizable compound, an alkali-soluble resin, and a resin in which the photofunctional group of the resin is protected by a protecting group.
Requirement 3: When the thickness of the photosensitive composite sheet is 50 μm, the light transmittance at a wavelength of 280 nm to 433 nm is 10% or more.
特開2005-60680号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-60680 特開2018-132655号公報JP-A-2018-132655
 特許文献1に記載されたシートでは、微細なパターンの形成が困難であるという問題があった。また、特許文献2に記載されたシートでは、透明性が低いという問題があった。
 本発明は、微細なパターンが形成可能であり、かつ、透明性に優れた感放射線性シート、および該感放射線性シートの露光部または未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシートを提供することを目的とする。
The sheet described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to form a fine pattern. Further, the sheet described in Patent Document 2 has a problem of low transparency.
According to the present invention, a radiation-sensitive sheet capable of forming a fine pattern and having excellent transparency, and a patterned portion in which at least a part of an exposed portion or an unexposed portion of the radiation-sensitive sheet is removed. The purpose is to provide a sheet.
 本発明者は、感放射線性組成物と、微細繊維状セルロースとに加え、親水性高分子を特定量含有する感放射線性シートにより、上記の課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、以下の<1>~<13>に関する。
 <1> 感放射線性組成物、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース、および親水性高分子を含有し、該微細繊維状セルロース100質量部に対する親水性高分子の含有量が10質量部以上である、感放射線性シート。
 <2> 感放射線性組成物が、感放射線性化合物と、放射線照射された感放射線性化合物により溶媒に対する溶解性が増加または減少する感放射線性組成物用樹脂からなる、<1>に記載の感放射線性シート。
 <3> 前記感放射線性化合物が、光酸発生剤、および光重合開始剤の少なくとも1つを含む、<2>に記載の感放射線性シート。
 <4> 前記感放射線性シートの固形分中の感放射線性組成物の含有量が10質量%以上である、<1>~<3>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <5> 前記感放射線性シートの全光線透過率が70%以上である、<1>~<4>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <6> 前記感放射線性シートのヘーズが10%以下である、<1>~<5>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <7> 前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有する、<1>~<6>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <8> 前記微細繊維状セルロースが、リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する基を有する、<1>~<7>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <9> 前記感放射線性組成物が、水、アルコール、およびこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解する、<1>~<8>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <10> 前記親水性高分子が、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、および変性ポリビニルアルコールから選択される、<1>~<9>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <11> 前記感放射線性シートがネガ型感放射線性シートである、<1>~<10>のいずれかに記載の感放射線性シート。
 <12> <1>~<11>のいずれかに記載の感放射線性シートの露光部または未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシート。
 <13> <1>~<11>のいずれかに記載の感放射線性シートに用いられる感放射線性組成物。
The present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by a radiation-sensitive sheet containing a specific amount of a hydrophilic polymer in addition to the radiation-sensitive composition and fine fibrous cellulose, and completed the present invention. I came to do it.
That is, the present invention relates to the following <1> to <13>.
<1> A radiation-sensitive composition, fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, and a hydrophilic polymer are contained, and the content of the hydrophilic polymer with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose is 10 mass by mass. Radiation-sensitive sheet that is more than a part.
<2> The method according to <1>, wherein the radiation-sensitive composition comprises a radiation-sensitive compound and a resin for a radiation-sensitive composition whose solubility in a solvent is increased or decreased by the irradiated radiation-sensitive compound. Radiation sensitive sheet.
<3> The radiation-sensitive sheet according to <2>, wherein the radiation-sensitive compound contains at least one of a photoacid generator and a photopolymerization initiator.
<4> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <3>, wherein the content of the radiation-sensitive composition in the solid content of the radiation-sensitive sheet is 10% by mass or more.
<5> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <4>, wherein the total light transmittance of the radiation-sensitive sheet is 70% or more.
<6> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <5>, wherein the haze of the radiation-sensitive sheet is 10% or less.
<7> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <6>, wherein the fine fibrous cellulose has an anionic group.
<8> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <7>, wherein the fine fibrous cellulose has a phosphoric acid group or a group derived from a phosphoric acid group.
<9> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <8>, wherein the radiation-sensitive composition is dissolved in at least one of water, alcohol, and a mixed solvent thereof.
<10> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <9>, wherein the hydrophilic polymer is selected from polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and modified polyvinyl alcohol.
<11> The radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <10>, wherein the radiation-sensitive sheet is a negative type radiation-sensitive sheet.
<12> A patterned sheet from which at least a part of an exposed portion or an unexposed portion of the radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <11> has been removed.
<13> The radiation-sensitive composition used for the radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <11>.
 本発明によれば、微細なパターンが形成可能であり、かつ、透明性に優れた感放射線性シート、および該感放射線性シートの露光部または未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシートを提供することができる。 According to the present invention, a radiation-sensitive sheet capable of forming a fine pattern and having excellent transparency, and a pattern in which at least a part of an exposed portion or an unexposed portion of the radiation-sensitive sheet is removed. It is possible to provide a modified sheet.
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。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. 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。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.
[感放射線性シート]
 本実施形態の感放射線性シートは、感放射線性組成物、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)、および親水性高分子を含有し、該微細繊維状セルロース100質量部に対する親水性高分子の含有量が10質量部以上である。
 本実施形態によれば、微細なパターンが形成可能であり、かつ、透明性に優れた感放射線性シートが得られる。
 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。本実施形態では、基板上に感放射線性層を設けるのではなく、感放射線性シート自体が形状安定性に優れ、基板としての機能を有する。基板上に感放射線性層を設ける場合には、基板との熱膨張率の差によるカールの発生、界面での光の反射等の問題を発生する場合があるが、本実施形態では、そのような問題が生じない。
 また、微細繊維状セルロースを含有するシートは、透明性が極めて高く、また、繊維幅が1,000nm以下であることから、微細なパターンが形成可能であると考えられる。
 さらに、基板上に感放射線性層(レジスト)を設けた場合には、パターニング後には、感放射線性層(レジスト)が存在する領域と、不存在の領域が生じるため、膜厚に凹凸が生じる。一方、本実施形態においては、露光後に、感放射線性組成物の露光部または未露光部の少なくとも一部が除去されるが、主として感放射線性組成物のみが除去され、微細繊維状セルロースおよび親水性高分子は、そのままシート状に残存するため、全体としての膜厚に凹凸を生じることなく、パターニングを行うことができる。
 以下、本実施形態についてさらに詳細に説明する。
[Radiation-sensitive sheet]
The radiation-sensitive sheet of the present embodiment contains a radiation-sensitive composition, fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less (hereinafter, also simply referred to as fine fibrous cellulose), and a hydrophilic polymer. The content of the hydrophilic polymer with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose is 10 parts by mass or more.
According to this embodiment, a radiation-sensitive sheet capable of forming a fine pattern and having excellent transparency can be obtained.
The detailed reason why the above-mentioned effects are obtained is unknown, but some of them are considered as follows. In the present embodiment, the radiation-sensitive sheet itself has excellent shape stability and functions as a substrate, instead of providing the radiation-sensitive layer on the substrate. When the radiation-sensitive layer is provided on the substrate, problems such as curl generation due to the difference in thermal expansion coefficient from the substrate and light reflection at the interface may occur. No problem occurs.
Further, since the sheet containing the fine fibrous cellulose has extremely high transparency and the fiber width is 1,000 nm or less, it is considered that a fine pattern can be formed.
Further, when the radiation-sensitive layer (resist) is provided on the substrate, after patterning, a region where the radiation-sensitive layer (resist) exists and a region where the radiation-sensitive layer (resist) does not exist are generated, so that the film thickness becomes uneven. .. On the other hand, in the present embodiment, after exposure, at least a part of the exposed portion or the unexposed portion of the radiation-sensitive composition is removed, but mainly only the radiation-sensitive composition is removed, and fine fibrous cellulose and hydrophilic. Since the sex polymer remains as it is in the form of a sheet, patterning can be performed without causing unevenness in the overall film thickness.
Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail.
<微細繊維状セルロース>
 本実施形態の感放射線性シートは、微細繊維状セルロースを含有する。
 微細繊維状セルロースは、繊維幅が1,000nm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、1,000nm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1,000nm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30nm以下であることがさらにより好ましく、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。
<Fine fibrous cellulose>
The radiation-sensitive sheet of the present embodiment contains fine fibrous cellulose.
The fine fibrous cellulose is a fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 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 1,000 nm or less. The fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1,000 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 2 nm or more and 30 nm or less. It is even more preferable, and it is particularly preferable that it is 2 nm or more and 10 nm or less. 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 improving the strength, rigidity and dimensional stability of the fine fibrous cellulose. Can be done.
 微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1,000nm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1,000nm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30nm以下であることがさらにより好ましく、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。 The average fiber width of fine fibrous cellulose is, for example, 1,000 nm or less. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is preferably 2 nm or more and 1,000 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 2 nm or more and 30 nm or less. It is even more preferable, and it is particularly preferable that it is 2 nm or more and 10 nm or less. By setting the average 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 more easily exhibit the effects of the fine fibrous cellulose to improve strength, rigidity and dimensional stability. be able to. The fine fibrous cellulose is, for example, monofibrous cellulose.
 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1,000倍、5,000倍、10,000倍あるいは50,000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。
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 1,000 times, 5,000 times, 10,000 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.
(1) A straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) 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.
 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。 For an observation image that satisfies the above conditions, visually read the width of the fiber that intersects the straight line X and the straight line Y. In this way, at least three sets of observation images of surface portions that do not overlap each other are obtained. Next, for each image, the width of the fiber intersecting the straight line X and the straight line Y is read. As a result, at least 20 fibers × 2 × 3 = 120 fibers are read. Then, the average value of the read fiber widths is taken as the average fiber width of the fibrous cellulose.
 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1,000μm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。 The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1,000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and 0.1 μm or more and 600 μm or less. Is even more preferable. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed. It is also 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.
 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)。
The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has an I-type crystal structure can be identified in the diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418 Å) monochromatic with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less.
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).
 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10,000以下であることが好ましく、50以上1,000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。 The axial ratio (fiber length / fiber width) of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 20 or more and 10,000 or less, and more preferably 50 or more and 1,000 or less. By setting the axial ratio 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.
 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。イオン性置換基としては、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。本実施形態においては、イオン性置換基としてアニオン性基を有することがとくに好ましい。また、イオン性置換基は、エステル結合を介して繊維状セルロースに連結する基であることが好ましい。この場合、エステル結合は、繊維状セルロースとイオン性置換基となる化合物の脱水縮合で形成される。
 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。
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 substituent can include, for example, either one or both of an anionic group and a cationic group. In this embodiment, it is particularly preferable to have an anionic group as the ionic substituent. Further, the ionic substituent is preferably a group linked to the fibrous cellulose via an ester bond. In this case, the ester bond is formed by dehydration condensation of the fibrous cellulose and the compound serving as an ionic substituent.
The fine fibrous cellulose may not be subjected to a treatment for introducing an ionic group.
 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)、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)、ザンテート基、ホスホン基、ホスフィン基、スルホン基、カルボキシアルキル基等を挙げることができる。中でも、アニオン性基は、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、カルボキシ基、硫黄オキソ酸基、硫黄オキソ酸基に由来する置換基、カルボキシメチル基、スルホン基よりなる群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、リンオキソ酸基に由来する置換基、カルボキシ基、硫黄オキソ酸基、および硫黄オキソ酸基に由来する置換基よりなる群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。アニオン性基としてリンオキソ酸基を導入することにより、たとえば、アルカリ性条件下や酸性条件下においても、繊維状セルロースの分散性をより高めることができ、結果として高強度かつ高透明なシートが得られやすくなる。
 イオン性基としてのカチオン性基としては、たとえばアンモニウム基、ホスホニウム基、スルホニウム基等を挙げることができる。中でもカチオン性基はアンモニウム基であることが好ましい。
Examples of the anionic group as an ionic group include a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group (sometimes simply referred to as a phosphoric acid group), a carboxy group or a substituent derived from a carboxy group (simply referred to as a carboxy group). (Sometimes), 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), a zantate group, a phosphone group, a phosphine group, a sulfone group, a carboxyalkyl group, etc. Can be done. Among them, the anionic group is selected from the group consisting of a phosphorus oxo acid group, a substituent derived from a phosphorus oxo acid group, a carboxy group, a sulfur oxo acid group, a substituent derived from a sulfur oxo acid group, a carboxymethyl group and a sulfone group. At least one selected from the group consisting of a phosphorus oxo acid group, a substituent derived from a phosphorus oxo acid group, a carboxy group, a sulfur oxo acid group, and a substituent derived from a sulfur oxo acid group. It is more preferably a species, especially a phosphoroxoic acid group. By introducing a phosphorus oxo acid group as an anionic group, for example, the dispersibility of fibrous cellulose can be further enhanced even under alkaline or acidic conditions, and as a result, a high-strength and highly transparent sheet can be obtained. It will be easier.
Examples of the cationic group as the ionic group include an ammonium group, a phosphonium group, a sulfonium group and the like. Of these, the cationic group is preferably an ammonium group.
 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。各繊維状セルロースには、下記式(1)で表される置換基が複数種導入されていてもよい。この場合、複数導入される下記式(1)で表される置換基はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 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 。
The phosphate group or the substituent derived from the phosphorus oxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1). A plurality of types of substituents represented by the following formula (1) may be introduced into each fibrous cellulose. In this case, the substituents represented by the following formula (1) to be introduced may be the same or different.
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). Further, the phosphoric acid group may be, for example, a phosphite group (phosphonic acid group), and the substituent derived from the phosphoric acid group is a salt of the phosphite group, a phosphite ester group, or the like. May be good.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
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 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)。n個あるαおよびα’のうち少なくとも1つがOであり、残りはRまたはOR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。n個あるαは全て同じでも、それぞれ異なっていてもよい。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。 In the formula (1), a, b and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (where a = b × m). At least one of the n α and α'is O and the rest are R or OR. It is also possible that all of each α and α'are O −. The n αs may all be the same or different. β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.
 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。また、式(1)においては、nは1であることが好ましい。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。 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. A hydrogen group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or an inducing group thereof. Further, in the formula (1), n is preferably 1. In addition, α in the formula (1) may be a group derived from a cellulose molecular chain.
 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。 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 are 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.
 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、カルボキシレート基(-COO)、ヒドロキシ基、アミノ基およびアンモニウム基などの官能基から選択される少なくとも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、微細繊維状セルロースの収率を高めることもできる。なお、式(1)中にRが複数個存在する場合や繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 As the derivative groups in R, to the main chain or side chain of the various hydrocarbon group, a carboxy group, a carboxylate group (-COO -), hydroxy group, selected from the functional groups such as amino groups and ammonium groups Examples thereof include functional groups in which at least one type is added or substituted, but the functional group 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. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R to the above range, the molecular weight of the phosphorus oxo acid group can be set to an appropriate range, permeation into the fiber raw material is facilitated, and the yield of fine fibrous cellulose can be increased. It can also be increased. When a plurality of Rs are present in the formula (1) or when a plurality of types of substituents represented by the above formula (1) are introduced into the fibrous cellulose, the plurality of Rs present are the same. It may or may not be different.
 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、有機オニウムイオンを挙げることができる。有機オニウムイオンとしては、たとえば、有機アンモニウムイオンや有機ホスホニウムイオンを挙げることができる。有機アンモニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族アンモニウムイオンや芳香族アンモニウムイオンを挙げることができ、有機ホスホニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族ホスホニウムイオンや芳香族ホスホニウムイオンを挙げることができる。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価金属のイオン、水素イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。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。なお、式(1)中にβb+が複数個存在する場合や繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するβb+はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。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、βb+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。 β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance. Examples of monovalent or higher cations composed of organic substances include organic onium ions. Examples of the organic onium ion include an organic ammonium ion and an organic phosphonium ion. Examples of the organic ammonium ion include an aliphatic ammonium ion and an aromatic ammonium ion, and examples of the organic phosphonium ion include an aliphatic phosphonium ion and an aromatic phosphonium ion. Examples of monovalent or higher cations composed of inorganic substances include alkali metal ions such as sodium, potassium, and lithium, divalent metal ions such as calcium and magnesium, hydrogen ions, and ammonium ions. These may be applied alone or in combination of two or more. When a plurality of β b + are present in the formula (1) or when a plurality of types of substituents represented by the above formula (1) are introduced into the fibrous cellulose, the plurality of β b + present are each. It may be the same or different. 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 β b + is heated and is easily industrially used, but is not particularly limited. ..
 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としては、より具体的には、リン酸基(-PO)、リン酸基の塩、亜リン酸基(ホスホン酸基)(-PO)、亜リン酸基(ホスホン酸基)の塩が挙げられる。また、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、リン酸基が縮合した基(たとえば、ピロリン酸基)、ホスホン酸が縮合した基(たとえば、ポリホスホン酸基)、リン酸エステル基(たとえば、モノメチルリン酸基、ポリオキシエチレンアルキルリン酸基)、アルキルホスホン酸基(たとえば、メチルホスホン酸基)などであってもよい。 More specifically, the phosphoric acid group or the substituent derived from the phosphoric acid group includes a phosphoric acid group (-PO 3 H 2 ), a salt of a phosphoric acid group, and a phosphite group (phosphonic acid group) (-PO). 2 H 2), and salts of phosphorous acid (phosphonic acid group). Further, the phosphoric acid group or the substituent derived from the phosphoric acid group includes a group in which a phosphoric acid group is condensed (for example, a pyrophosphate group), a group in which a phosphonic acid is condensed (for example, a polyphosphonic acid group), and a phosphoric acid ester group (for example, a phosphoric acid ester group). For example, it may be a monomethyl phosphate group, a polyoxyethylene alkyl phosphate group), an alkylphosphonic acid group (for example, a methylphosphonic acid group), or the like.
 また、硫黄オキソ酸基(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)は、たとえば下記式(2)で表される置換基である。各繊維状セルロースには、下記式(2)で表される置換基が複数種導入されていてもよい。この場合、複数導入される下記式(2)で表される置換基はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 The sulfur oxoacid group (sulfur oxoacid group or a substituent derived from the sulfur oxoacid group) is, for example, a substituent represented by the following formula (2). A plurality of types of substituents represented by the following formula (2) may be introduced into each fibrous cellulose. In this case, the substituents represented by the following formula (2) to be introduced may be the same or different.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
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 上記構造式中、bおよびnは自然数であり、pは0または1であり、mは任意の数である(ただし、1=b×mである)。なお、nが2以上である場合、複数あるpは同一の数であってもよく、異なる数であってもよい。上記構造式中、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、有機オニウムイオンを挙げることができる。有機オニウムイオンとしては、たとえば、有機アンモニウムイオンや有機ホスホニウムイオンを挙げることができる。有機アンモニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族アンモニウムイオンや芳香族アンモニウムイオンを挙げることができ、有機ホスホニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族ホスホニウムイオンや芳香族ホスホニウムイオンを挙げることができる。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価金属のイオン、水素イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。なお、繊維状セルロースに上記式(2)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するβb+はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。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、βb+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。 In the above structural formula, b and n are natural numbers, p is 0 or 1, and m is an arbitrary number (where 1 = b × m). When n is 2 or more, a plurality of ps may be the same number or different numbers. In the above structural formula, β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance. Examples of monovalent or higher cations composed of organic substances include organic onium ions. Examples of the organic onium ion include an organic ammonium ion and an organic phosphonium ion. Examples of the organic ammonium ion include an aliphatic ammonium ion and an aromatic ammonium ion, and examples of the organic phosphonium ion include an aliphatic phosphonium ion and an aromatic phosphonium ion. Examples of monovalent or higher cations composed of inorganic substances include alkali metal ions such as sodium, potassium, and lithium, divalent metal ions such as calcium and magnesium, hydrogen ions, and ammonium ions. When a plurality of types of substituents represented by the above formula (2) are introduced into the fibrous cellulose, the plurality of β b + existing may be the same or different. 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 β b + is heated and is easily industrially used, but is not particularly limited. ..
 セルロース繊維に対するイオン性基の導入量は、たとえばセルロース繊維1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.40mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.60mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、セルロース繊維に対するイオン性基の導入量は、たとえばセルロース繊維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。
The amount of the ionic group introduced into the cellulose fiber is, for example, 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.40 mmol / g or more per 1 g (mass) of the cellulose fiber. It is more preferably 0.50 mmol / g or more, further preferably 0.60 mmol / g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more. The amount of the ionic group introduced into the cellulose fiber is, for example, 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less, and 3.50 mmol / g / g per 1 g (mass) of the cellulose fiber. It is more preferably g or less, and even more preferably 3.00 mmol / g or less. By setting 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. Further, by setting the amount of the ionic group introduced within the above range, good characteristics can be exhibited in various applications such as a thickener for fine fibrous cellulose.
Here, the denominator in the unit mmol / g indicates the mass of the fine fibrous cellulose when the counter ion of the ionic group is a hydrogen ion (H +).
 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。
The amount of the ionic group introduced into the fibrous cellulose can be measured by, for example, a neutralization titration method. In the measurement by the 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 fibrous cellulose.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to fibrous cellulose having a phosphorus oxo acid group and pH.
 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)
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. 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, and 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. In this neutralization titration, 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. Of these, the maximum point of the increment obtained first when alkali is added is called the first end point, and 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 dissociated 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. Then, 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.
In FIG. 1, 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. For example, when the phosphoric acid group is a phosphoric acid group and the phosphoric acid group causes condensation, the amount of weakly acidic groups in the phosphoric acid group (also referred to as the second dissociated acid amount in the present specification) 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. On the other hand, the amount of strongly acidic groups in the phosphorus oxo acid group (also referred to as the first dissociated acid amount in the present specification) is the same as the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation. When 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. In this case, there is only one point on the titration curve 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))). On the other hand, when the counterion of the phosphorus oxo acid group is replaced with an arbitrary cation C so as to have a charge equivalent, the denominator is converted into the mass of fibrous cellulose when the cation C is a counterion. This makes it possible to determine the amount of phosphorus oxo acid groups (hereinafter, the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)) possessed by the fibrous cellulose in which the cation C is a counter ion.
That is, it is calculated by the following formula.
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 unit of cation C per valence (for example, Na is 23, Al is 9)
 図2は、カルボキシ基を有する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。
 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、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。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to fibrous cellulose having a carboxy group and pH.
The amount of carboxy 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 FIG. 2 is obtained. If necessary, the same defibration treatment as the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target.
As shown in FIG. 2, in this neutralization titration, there is one point where 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. Here, 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. Then, 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 counter ion of the carboxy group is hydrogen ion (H +) (hereinafter, the amount of carboxy group (acid). Type)) is shown.
 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)
Since 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. On the other hand, when the counterion of the carboxy group is replaced with an arbitrary cation C so as to have a charge equivalent, the denominator is converted to the mass of fibrous cellulose when the cation C is a counterion. Then, the amount of carboxy groups (hereinafter, the amount of carboxy groups (C type)) (mmol / g) possessed by the fibrous cellulose in which the cation C is a counter ion can be determined.
That is, it is calculated by the following formula.
Amount of carboxy group (C type) = Amount of carboxy group (acid type) / {1+ (W-1) x (amount of carboxy group (acid type)) / 1000}
W: Formula unit of cation C per valence (for example, Na is 23, Al is 9)
 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。 In the measurement of the amount of substituents by the titration method, if the amount of one drop of the sodium hydroxide aqueous solution is too large or the titration interval is too short, an accurate value such as a lower amount of substituents can be obtained. Sometimes not. As an appropriate dropping amount and titration interval, for example, it is desirable to titrate 10 to 50 μL of a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution every 5 to 30 seconds. Further, in order to eliminate the influence of carbon dioxide dissolved in the fibrous cellulose-containing slurry, for example, it is desirable to measure while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the slurry from 15 minutes before the start of titration to the end of titration.
 また、繊維状セルロースに対する硫黄オキソ酸基の導入量は、得られた繊維状セルロースを過塩素酸と濃硝酸を用いて湿式灰化した後に、適当な倍率で希釈してICP発光分析により硫黄量を測定する。
 この硫黄量を、供試した繊維状セルロースの絶乾質量で除した値を硫黄オキソ酸基(単位:mmol/g)とする。
The amount of sulfur oxoacid group introduced into the fibrous cellulose is determined by wet ashing the obtained fibrous cellulose with perchloric acid and concentrated nitric acid, diluting it at an appropriate magnification, and analyzing the amount of sulfur by ICP luminescence analysis. To measure.
The value obtained by dividing this amount of sulfur by the absolute dry mass of the fibrous cellulose tested is defined as a sulfur oxoacid group (unit: mmol / g).
 上述の方法によるイオン性基量の測定は、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースに適用され、繊維幅が1,000nmを超えるパルプ繊維のイオン性基の量を測定する場合には、パルプ繊維を微細化してから測定することが好ましい。 The measurement of the amount of ionic groups by the above method is applied to fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, and when measuring the amount of ionic groups of pulp fibers having a fiber width of more than 1,000 nm, , It is preferable to measure after making the pulp fiber finer.
〔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、竹、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。
[Manufacturing method of fine fibrous cellulose]
(Fiber raw material containing cellulose)
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). ) And chemical pulp such as oxygen bleached kraft pulp (OKP), semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemiground wood pulp (CGP), crushed wood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), etc. Examples include mechanical pulp. 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, bamboo, and bagasse. The deinking pulp is not particularly limited, and examples thereof include deinking pulp made from recycled 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. Further, among wood pulps, from the viewpoint of high cellulose ratio and high yield of fine fibrous cellulose during defibration treatment, long fiber fine fibrous cellulose having a small decomposition of cellulose in pulp and a large axial ratio can be obtained. From the viewpoint, for example, chemical pulp is more preferable, and kraft pulp and sulfite pulp are further preferable. When long fiber fine fibrous cellulose having a large axial ratio is used, the viscosity tends to be high.
As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in ascidians and bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can also be used.
Further, instead of the fiber raw material containing cellulose, a fiber formed by a linear nitrogen-containing polysaccharide polymer such as chitin or chitosan can also be used.
 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。 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. Examples of the ionic group introduction step include a phosphorus oxo acid group introduction step and a carboxy group introduction step. Each will be described below.
(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。
(Ionic group introduction process)
-Linoxo acid group introduction process-
In 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.
In the phosphoric acid group introduction step according to the present embodiment, 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. On the other hand, the reaction of the fiber raw material containing cellulose with the compound A may be carried out in the absence of the compound B.
As an example of the method of allowing the compound A to act on the fiber raw material in the coexistence with 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. Of these, since 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. Examples of 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. Of these, since 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. Further, 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 of 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.
 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。
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, phosphoric acid or a salt thereof, dehydration-condensed phosphoric acid or a salt thereof. Examples thereof include salts and anhydrous phosphoric acid (diphosphoric pentoxide), but the present invention is not particularly limited. As 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 obtained by condensing two or more molecules of phosphoric acid by a dehydration reaction, and examples thereof include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Examples of phosphates, phosphites, and dehydration-condensed phosphates include lithium salts, sodium salts, potassium salts, and ammonium salts of phosphoric acid, phosphite or dehydration-condensed phosphoric acid, and these are among various types. It can be a sum.
Of these, from the viewpoints of high efficiency of introduction of phosphoric acid group, easy improvement of defibration efficiency in the defibration step described later, low cost, and easy industrial application, phosphoric acid and phosphoric acid 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. By setting the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by setting 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.
 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。
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.
From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, 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 (absolute dry mass) 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.
 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。 In the reaction between the fiber raw material containing cellulose and compound A, for example, amides or amines may be contained in the reaction system in addition to compound B. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like. Among these, triethylamine in particular is known to act as a good reaction catalyst.
 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。 In the phosphorus oxo acid group introduction step, it is preferable to add or mix compound A or the like to the fiber raw material and then heat-treat the fiber raw material. As 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. In addition, 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.
 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1,000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。
In the heat treatment according to the present embodiment, for example, 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. Can be adopted. This makes it possible to suppress uneven concentration of the compound A in the fiber raw material and more uniformly introduce the phosphoric 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. It is considered that this is due to the fact that it can be suppressed.
Further, 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 (phosphoric acid 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. By constantly discharging the water in the apparatus system, it is possible to suppress the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the phosphate esterification, and also to suppress the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber. can. Therefore, it is possible to obtain fine fibrous cellulose having a high axial ratio.
The heat treatment time is, for example, preferably 1 second or more and 300 minutes or less, more preferably 1 second or more and 1,000 seconds or less after the water is substantially removed from the fiber raw material, and 10 seconds or more and 800. More preferably, it is less than a second. In the present embodiment, 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.
 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。 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.
 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0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、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。 The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fiber raw material is, for example, 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g / g per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. It is more preferably g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more. 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. It is more preferably 00 mmol / g or less. By setting the amount of the phosphorus oxo acid 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.
-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。
-Carboxy group introduction process-
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 a 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.
 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。 The acid anhydride of the compound having a group derived from a 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 anhydride 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.
 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0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、2.5mmol/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。
When the TEMPO oxidation treatment is carried out in the carboxy group introduction step, it is preferable to carry out the treatment under conditions of pH 6 or more and 8 or less, for example. Such a treatment is also referred to as a neutral TEMPO oxidation treatment. Neutral TEMPO oxidation treatment includes, for example, sodium phosphate buffer (pH = 6.8), pulp as a fiber raw material, TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl) as a catalyst, and the like. This can be done by adding nitroxy radicals and sodium hypochlorite as a sacrificial reagent. Further, by coexisting with sodium chlorite, the aldehyde generated in the oxidation process can be efficiently oxidized to the carboxy group.
Further, 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 when a carboxy group is introduced by TEMPO oxidation, for example, it is preferably 0.10 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. , 0.20 mmol / g or more, more preferably 0.50 mmol / g or more, and particularly preferably 0.90 mmol / g or more. Further, it is preferably 2.5 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.
-硫黄オキソ酸基導入工程-
 イオン性置換基導入工程としては、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。
-Sulfur oxoacid group introduction process-
The ionic substituent introduction step may include a sulfur oxoacid group introduction step. In the sulfur oxoacid group introduction step, a cellulose fiber 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.
 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。 In the sulfur oxoacid group introduction step, instead of compound A in the above-mentioned <phosphooxoacid group introduction step>, 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. As the sulfuric acid, those having various puritys can be used, and for example, 96% sulfuric acid (concentrated sulfuric acid) can be used. Examples of sulfurous acid include 5% sulfurous acid water. Examples of the sulfate or sulfite include lithium salt, sodium salt, potassium salt, ammonium salt and the like of sulfate or sulfite, and these can have various neutralization degrees. As the sulfate amide, sulfamic acid or the like can be used. In the sulfur oxoacid group introduction step, it is preferable to use the compound B in the above-mentioned <phosphooxoacid group introduction step> in the same manner.
 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。 In the sulfur oxoacid group introduction step, it is preferable to mix the sulfur oxoacid and an aqueous solution containing urea and / or a urea derivative with the cellulose raw material, and then heat-treat the cellulose raw material. As 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.
 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、たとえば熱風乾燥装置、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。 In the heat treatment step, it is preferable to heat until the water content is substantially eliminated. Therefore, 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 hot air drying device, a stirring drying device, a rotary drying device, a disk drying device, a roll type heating device, a plate type heating device, and a fluidized layer drying device. , Band type drying device, filtration drying device, vibration flow drying device, air flow drying device, vacuum drying device, infrared heating device, far infrared heating device, microwave heating device, high frequency drying device can be used.
 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以上であることがさらに好ましく、0.40mmol/g以上であることが一層好ましく、0.50mmol/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、微細化処理工程におけるセルロース繊維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。 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, still more preferably 0.20 mmol / g or more. It is more preferably 0.40 mmol / g or more, and particularly preferably 0.50 mmol / g or more. 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. By setting the amount of the sulfur oxoacid group introduced within the above range, it is possible to facilitate the miniaturization of the cellulose fibers in the miniaturization treatment step and enhance the stability of the fine fibrous cellulose.
-塩素系酸化剤による酸化工程(第二のカルボキシ基導入工程)-
 イオン性置換基導入工程としては、塩素系酸化剤による酸化工程を含んでもよい。塩素系酸化剤による酸化工程では、塩素系酸化剤を湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にカルボキシ基が導入される。
-Oxidation process with chlorine-based oxidant (second carboxy group introduction process)-
The ionic substituent introduction step may include an oxidation step with a chlorine-based oxidizing agent. In the oxidation step using a chlorine-based oxidant, a carboxy group is introduced into the fiber raw material by adding the chlorine-based oxidant to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and carrying out a reaction.
 塩素系酸化剤としては、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、亜塩素酸、亜塩素酸塩、塩素酸、塩素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、二酸化塩素などが挙げられる。置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点から、塩素系酸化剤は、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素であることが好ましい。塩素系酸化剤を添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。 Examples of chlorine-based oxidizing agents include hypochlorite, hypochlorite, chloric acid, chlorite, chloric acid, chlorate, perchloric acid, perchlorate, chlorine dioxide and the like. From the viewpoint of introduction efficiency of substituents, defibration efficiency, cost, and ease of handling, the chlorine-based oxidizing agent is preferably sodium hypochlorite, sodium chlorite, or chlorine dioxide. When the chlorine-based oxidizing agent is added, it may be added as a reagent (solid or liquid) to the fiber raw material as it is, or it may be added by dissolving it in an appropriate solvent.
 塩素系酸化剤による酸化工程における塩素系酸化剤の溶液中濃度は、たとえば有効塩素濃度に換算して、1質量%以上1,000質量%以下であることが好ましく、5質量%以上500質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。塩素系酸化剤の繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上5,000質量部以下であることがさらに好ましい。 The concentration of the chlorine-based oxidant in the solution in the oxidation step using the chlorine-based oxidant is preferably 1% by mass or more and 1,000% by mass or less in terms of effective chlorine concentration, and is 5% by mass or more and 500% by mass or less. It is more preferably 10% by mass or more and 100% by mass or less. The amount of the chlorine-based oxidizing agent added to 100 parts by mass of the fiber raw material is preferably 1 part by mass or more and 100,000 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, and 100 parts by mass. It is more preferable that the amount is 5,000 parts by mass or more.
 塩素系酸化剤による酸化工程における塩素系酸化剤との反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、10分間以上500分間以下であることがより好ましく、20分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。反応時のpHは、5以上15以下であることが好ましく、7以上14以下であることがより好ましく、9以上13以下であることがさらに好ましい。また、反応開始時、反応中のpHは塩酸や水酸化ナトリウムを適宜添加しながら一定(たとえば、pH11)を保つことが好ましい。また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。 The reaction time with the chlorine-based oxidizing agent in the oxidation step using the chlorine-based oxidizing agent may vary depending on the reaction temperature, but is preferably 1 minute or more and 1,000 minutes or less, and is preferably 10 minutes or more and 500 minutes or less. More preferably, it is more preferably 20 minutes or more and 400 minutes or less. The pH at the time of the reaction is preferably 5 or more and 15 or less, more preferably 7 or more and 14 or less, and further preferably 9 or more and 13 or less. Further, at the start of the reaction, it is preferable that the pH during the reaction is kept constant (for example, pH 11) while appropriately adding hydrochloric acid or sodium hydroxide. After the reaction, excess reaction reagents, by-products and the like may be washed and removed by filtration or the like.
-ザンテート基導入工程(キサントゲン酸エステル化工程)-
 イオン性置換基導入工程としては、たとえばザンテート基導入工程(以下、ザンテート化工程ともいう。)を含んでもよい。ザンテート化工程では、二硫化炭素とアルカリ化合物を、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にザンテート基が導入される。具体的には、二硫化炭素を後述の手法でアルカリセルロース化した繊維原料に対して加え、反応を行う。
-Zantate group introduction step (xanthate esterification step)-
The ionic substituent introduction step may include, for example, a zantate group introduction step (hereinafter, also referred to as a zantate conversion step). In the zantate formation step, a zantate group is introduced into the fiber raw material by adding carbon disulfide and an alkaline compound to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and carrying out a reaction. Specifically, carbon disulfide is added to the alkali-cellulose-ized fiber raw material by the method described later, and the reaction is carried out.
<<アルカリセルロース化>>
 繊維原料へのイオン性置換基導入に際しては、繊維原料が含むセルロースにアルカリ溶液を作用させ、セルロースをアルカリセルロース化することが好ましい。この処理により、セルロースの水酸基の一部がイオン解離し、求核性(反応性)を高めることができる。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。汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドを用いることが好ましい。アルカリセルロース化は、イオン性置換基の導入と同時に行ってもよいし、その前段として行ってもよいし、両方のタイミングで行ってもよい。
<< Alkaline Cellulose >>
When introducing an ionic substituent into a fiber raw material, it is preferable to allow an alkaline solution to act on the cellulose contained in the fiber raw material to convert the cellulose into alkaline cellulose. By this treatment, a part of the hydroxyl groups of cellulose is ionically dissociated, and the nucleophilicity (reactivity) can be enhanced. The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide are preferably used because of their high versatility. Alkaline cellulosification may be carried out at the same time as the introduction of the ionic substituent, may be carried out as a pre-stage thereof, or may be carried out at both timings.
 アルカリセルロース化を始める際の溶液温度は、0℃以上50℃以下であることが好ましく、5℃以上40℃以下であることがより好ましく、10℃以上30℃以下であることがさらに好ましい。 The solution temperature at the start of alkaline cellulose formation is preferably 0 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, more preferably 5 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, and further preferably 10 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.
 アルカリ溶液中のアルカリ濃度としては、モル濃度として0.01mol/L以上4mol/L以下であることが好ましく、0.1mol/L以上3mol/L以下であることがより好ましく、1mol/L以上2.5mol/L以下であることがさらに好ましい。とくに、アルカリセルロース化における処理温度が10℃未満である場合は、アルカリ濃度は1mol/L以上2mol/L以下であることが好ましい。 The alkali concentration in the alkaline solution is preferably 0.01 mol / L or more and 4 mol / L or less, more preferably 0.1 mol / L or more and 3 mol / L or less, and 1 mol / L or more 2 It is more preferably 5.5 mol / L or less. In particular, when the treatment temperature for alkali celluloseization is less than 10 ° C., the alkali concentration is preferably 1 mol / L or more and 2 mol / L or less.
 アルカリセルロース化の処理時間は、1分間以上であることが好ましく、10分間以上であることがより好ましく、30分間以上であることがさらに好ましい。また、アルカリ処理の時間は、6時間以下であることが好ましく、5時間以下であることがより好ましく、4時間以下であることがさらに好ましい。 The treatment time for alkali celluloseization is preferably 1 minute or longer, more preferably 10 minutes or longer, and even more preferably 30 minutes or longer. The alkali treatment time is preferably 6 hours or less, more preferably 5 hours or less, and even more preferably 4 hours or less.
 アルカリ溶液の種類、処理温度、濃度、浸漬時間を上述のように調整することで、セルロースの結晶領域へのアルカリ溶液浸透を抑制でき、セルロースI型の結晶構造が維持されやすくなり、微細繊維状セルロースの収率を高めることができる。 By adjusting the type, treatment temperature, concentration, and immersion time of the alkaline solution as described above, the permeation of the alkaline solution into the crystalline region of cellulose can be suppressed, the crystalline structure of cellulose type I can be easily maintained, and the cellulose is in the form of fine fibers. The yield of cellulose can be increased.
 イオン性置換基導入とアルカリセルロース化を同時に行わない場合、アルカリセルロース化はイオン性置換基導入の前段で行われるのが好ましい。この場合、アルカリセルロース化処理で得られたアルカリセルロースは、遠心分離や、濾別などの一般的な脱液方法により、固液分離し、水分を除去しておくことが好ましい。これにより、次いで行われるイオン性置換基導入工程での、反応効率が向上する。固液分離後のセルロース繊維濃度は、5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましく、15%以上35%以下であることがさらに好ましい。 When the introduction of the ionic substituent and the alkali celluloseization are not performed at the same time, the alkali celluloseization is preferably performed before the introduction of the ionic substituent. In this case, it is preferable that the alkali cellulose obtained by the alkali celluloseization treatment is solid-liquid separated to remove water by a general liquid removal method such as centrifugation or filtration. This improves the reaction efficiency in the subsequent ionic substituent introduction step. The cellulose fiber concentration after solid-liquid separation is preferably 5% or more and 50% or less, more preferably 10% or more and 40% or less, and further preferably 15% or more and 35% or less.
-ホスホン基またはホスフィン基導入工程(ホスホアルキル化工程)-
 イオン性置換基導入工程としては、ホスホン基またはホスフィン基導入工程(ホスホアルキル化工程)を含んでもよい。ホスホアルキル化工程では、必須成分として、反応性基とホスホ基またはホスフィン基とを有する化合物(化合物E)、任意成分としてアルカリ化合物、前述した尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にホスホン基またはホスフィン基が導入される。
-Phosphon group or phosphine group introduction step (phosphoalkylation step)-
The ionic substituent introduction step may include a phosphon group or phosphine group introduction step (phosphoalkylation step). In the phosphoalkylation step, a compound having a reactive group and a phospho group or a phosphine group (Compound E A ) as an essential component, an alkaline compound as an optional component, and a compound B selected from the above-mentioned urea and its derivatives are wetted. Alternatively, a phosphone group or a phosphine group is introduced into the fiber raw material by carrying out the reaction in addition to the fiber raw material having a hydroxyl group in a dry state.
 反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
 化合物Eとしては、たとえばビニルホスホン酸、フェニルビニルホスホン酸、フェニルビニルホスフィン酸等が挙げられる。置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点から化合物Eはビニルホスホン酸であることが好ましい。
 さらに任意成分として、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も好ましく、添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include an alkyl halide group, a vinyl group, an epoxy group (glycidyl group) and the like.
The compound E A, e.g. vinyl phosphonic acid, phenyl vinyl phosphonic acid, and phenyl vinyl phosphinic acid. Introduction efficiency of substituents, and thus solution繊効rate, cost, compounds from the viewpoint of easy handling E A is preferably vinylphosphonic acid.
Further, as an optional component, the compound B in the above-mentioned <phosphoric acid group introduction step> is also preferably used in the same manner, and the addition amount is preferably as described above.
 化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 When adding a compound E A may be added directly to the fiber material as a reagent (solid or liquid), it may be added dissolved in a suitable solvent. It is preferable that the fiber raw material is made into alkali cellulose in advance or is made into alkali cellulose at the same time as the reaction. The method of alkali celluloseization is as described above.
 反応時の温度は、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。 The temperature during the reaction 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.
 化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 Amount for fiber material 100 parts by weight of Compound E A is preferably not more than 100,000 parts by 1 part by mass or more, more preferably at most 10,000 parts by mass or more, 2 parts by mass 5 parts by weight It is more preferably 1,000 parts by mass or less.
 反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、10分間以上500分間以下であることがより好ましく、20分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。 The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably 1 minute or more and 1,000 minutes or less, more preferably 10 minutes or more and 500 minutes or less, and 20 minutes or more and 400 minutes or less. Is even more preferable. After the reaction, excess reaction reagents, by-products and the like may be washed and removed by filtration or the like.
-スルホン基導入工程(スルホアルキル化工程)(第二のスルホン基導入工程)-
 イオン性置換基導入工程としては、スルホン基導入工程(スルホアルキル化工程)を含んでもよい。スルホアルキル化では、必須成分として、反応性基とスルホン基とを有する化合物(化合物E)と、任意成分としてアルカリ化合物、前述した尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にスルホン基が導入される。
-Sulfone group introduction step (sulfoalkylation step) (second sulfone group introduction step)-
The ionic substituent introduction step may include a sulfone group introduction step (sulfoalkylation step). In sulfoalkylated, as essential components, a compound having a reactive group and a sulfonic group (Compound E B), an alkaline compound as an optional component, a compound B which is selected from urea and its derivatives mentioned above, wet or dry By carrying out the reaction in addition to the fiber raw material having a hydroxyl group, a sulfone group is introduced into the fiber raw material.
 反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
 化合物Eとしては、2-クロロエタンスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、p-スチレンスルホン酸ナトリウム、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。中でも、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からビニル化合物Eはスルホン酸ナトリウムであることが好ましい。
 さらに任意成分として、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も好ましく、添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include an alkyl halide group, a vinyl group, an epoxy group (glycidyl group) and the like.
The compound E B, 2-sodium chloroethane sulfonate, sodium vinyl sulfonate, p- sodium styrenesulfonate, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid. Of these, the introduction efficiency of the substituents, and thus solution繊効rate, cost, vinyl compounds from the viewpoint of easy handling E B is preferably a sodium sulfonate.
Further, as an optional component, the compound B in the above-mentioned <phosphoric acid group introduction step> is also preferably used in the same manner, and the addition amount is preferably as described above.
 化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 When adding the compound E B may be added directly to the fiber material as a reagent (solid or liquid), it may be added dissolved in a suitable solvent. It is preferable that the fiber raw material is made into alkali cellulose in advance or is made into alkali cellulose at the same time as the reaction. The method of alkali celluloseization is as described above.
 反応時の温度は、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。 The temperature during the reaction 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.
 化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 Amount for fiber material 100 parts by weight of compound E B is preferably not more than 100,000 parts by 1 part by mass or more, more preferably at most 10,000 parts by mass or more, 2 parts by mass 5 parts by weight It is more preferably 1,000 parts by mass or less.
 反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、10分間以上500分間以下であることがより好ましく、15分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。 The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably 1 minute or more and 1,000 minutes or less, more preferably 10 minutes or more and 500 minutes or less, and 15 minutes or more and 400 minutes or less. Is even more preferable. After the reaction, excess reaction reagents, by-products and the like may be washed and removed by filtration or the like.
-カルボキシアルキル化工程(第三のカルボキシ基導入工程)-
 イオン性置換基導入工程としては、カルボキシアルキル化工程を含んでもよい。必須成分として、反応性基とカルボキシ基とを有する化合物(化合物E)、任意成分としてアルカリ化合物、前述した尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にカルボキシ基が導入される。
-Carboxyalkylation step (third carboxy group introduction step)-
The ionic substituent introduction step may include a carboxyalkylation step. As essential components, a compound having a reactive group and a carboxy group (Compound E C), alkaline compound as an optional component, a compound B which is selected from urea and its derivatives mentioned above, the wet or dry state, the fiber having a hydroxyl group By carrying out the reaction in addition to the raw material, a carboxy group is introduced into the fiber raw material.
 反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
 化合物Eとしては、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からモノクロロ酢酸、モノクロロ酢酸ナトリウム、2-クロロプロピオン酸、3-クロロプロピオン酸、2-クロロプロピオン酸ナトリウム、3-クロロプロピオン酸ナトリウムが好ましい。
 さらに任意成分として、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も好ましく、添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include an alkyl halide group, a vinyl group, an epoxy group (glycidyl group) and the like.
The compound E C, introduction efficiency of the substituents, and thus solution繊効rate, cost, ease of handling monochloroacetic acid in terms of sodium monochloroacetate, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, sodium 2-chloropropionic acid , Sodium 3-chloropropionate is preferred.
Further, as an optional component, the compound B in the above-mentioned <phosphoric acid group introduction step> is also preferably used in the same manner, and the addition amount is preferably as described above.
 化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 When adding the compound E C may be added directly to the fiber material as a reagent (solid or liquid), it may be added dissolved in a suitable solvent. It is preferable that the fiber raw material is made into alkali cellulose in advance or is made into alkali cellulose at the same time as the reaction. The method of alkali celluloseization is as described above.
 反応時の温度は、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。 The temperature during the reaction 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.
 化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 Amount for fiber material 100 parts by weight of compound E C is preferably not more than 100,000 parts by 1 part by mass or more, more preferably at most 10,000 parts by mass or more, 2 parts by mass 5 parts by weight It is more preferably 1,000 parts by mass or less.
 反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、3分間以上500分間以下であることがより好ましく、5分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。 The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably 1 minute or more and 1,000 minutes or less, more preferably 3 minutes or more and 500 minutes or less, and 5 minutes or more and 400 minutes or less. Is even more preferable. After the reaction, excess reaction reagents, by-products and the like may be washed and removed by filtration or the like.
-カチオン性基導入工程(カチオン化工程)-
 必須成分として、反応性基とカチオン性基とを有する化合物(化合物E)、任意成分としてアルカリ化合物、前述した尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にカチオン基が導入される。
-Cationic group introduction step (cationization step)-
A compound having a reactive group and a cationic group (Compound ED ) as an essential component, an alkaline compound as an optional component, and a compound B selected from the above-mentioned urea and its derivatives have a hydroxyl group in a wet or dry state. By carrying out the reaction in addition to the fiber raw material, a cationic group is introduced into the fiber raw material.
 反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
 カチオン性基としては、アンモニウム基、ホスホニウム基、スルホニウム基等を挙げることができる。中でもカチオン性基はアンモニウム基であることが好ましい。
 化合物Eとしては、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からグリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド等が好ましい。
 さらに任意成分として、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も好ましい。添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include an alkyl halide group, a vinyl group, an epoxy group (glycidyl group) and the like.
Examples of the cationic group include an ammonium group, a phosphonium group, a sulfonium group and the like. Of these, the cationic group is preferably an ammonium group.
The compound E D, introduction efficiency of the substituents, and thus solution繊効rate, cost, ease of handling glycidyl trimethyl ammonium chloride from the viewpoint of 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride are preferred.
Further, as an optional component, it is also preferable to similarly use the compound B in the above-mentioned <phosphoric acid group introduction step>. The amount of addition is also preferably as described above.
 化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 When adding the compound E D may be added directly to the fiber material as a reagent (solid or liquid), it may be added dissolved in a suitable solvent. It is preferable that the fiber raw material is made into alkali cellulose in advance or is made into alkali cellulose at the same time as the reaction. The method of alkali celluloseization is as described above.
 反応時の温度は、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。 The temperature during the reaction 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.
 化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 Amount for fiber material 100 parts by weight of Compound E D is preferably not more than 100,000 parts by 1 part by mass or more, more preferably at most 10,000 parts by mass or more, 2 parts by mass 5 parts by weight It is more preferably 1,000 parts by mass or less.
 反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、5分間以上500分間以下であることがより好ましく、10分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。 The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably 1 minute or more and 1,000 minutes or less, more preferably 5 minutes or more and 500 minutes or less, and 10 minutes or more and 400 minutes or less. Is even more preferable. After the reaction, excess reaction reagents, by-products and the like may be washed and removed by filtration or the like.
<洗浄工程>
 イオン性置換基を有するセルロース繊維を得る工程では、必要に応じてイオン性置換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置換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。
<Washing process>
In the step of obtaining the cellulose fiber having an ionic substituent, a washing step can be performed on the ionic substituent-introduced fiber, if necessary. The washing step is performed by washing the ionic substituent-introduced fiber 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.
<アルカリ処理工程>
 イオン性置換基を有するセルロース繊維を得る工程では、イオン性置換基導入工程と、微細化処理工程との間に、アルカリ処理工程を設けてもよい。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、イオン性置換基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
<Alkaline treatment process>
In the step of obtaining the cellulose fiber having an ionic substituent, an alkali treatment step may be provided between the ionic substituent introduction step and the miniaturization treatment step. The alkaline treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the ionic substituent-introduced fiber in an alkaline solution.
 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。 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. Further, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among them, 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. As the alkaline solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable because of its high versatility.
 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置換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、たとえばイオン性置換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。 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 substituent-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 10000% by mass or less, based on the absolute dry mass of the ionic substituent-introduced fiber. The following is more preferable.
 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、イオン性置換基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、イオン性置換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微細化処理工程の前には、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置換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。 In order to reduce the amount of the alkaline solution used in the alkali treatment step, the ionic substituent introduction fiber may be washed with water or an organic solvent after the ionic substituent introduction step and before the alkali treatment step. After the alkali treatment step and before the miniaturization treatment step, it is preferable to wash the alkali-treated ionic substituent-introduced fiber with water or an organic solvent from the viewpoint of improving handleability.
<酸処理工程>
 イオン性置換基を有するセルロース繊維を得る工程では、イオン性置換基導入工程と、微細化処理工程との間に、酸処理工程を設けてもよい。たとえば、イオン性置換基導入工程、酸処理、アルカリ処理および微細化処理をこの順で行ってもよい。
<Acid treatment process>
In the step of obtaining the cellulose fiber having an ionic substituent, an acid treatment step may be provided between the ionic substituent introduction step and the miniaturization treatment step. For example, the ionic substituent introduction step, the acid treatment, the alkali treatment, and the micronization treatment may be performed in this order.
 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。 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 liquid 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. As the acid contained in the acidic liquid, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid or the like can be used. Examples of 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.
 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。 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.
(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。
(Defibration processing process)
Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating the ionic group-introduced fiber in the defibration treatment step.
In the defibration treatment step, for example, 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. Among the above-mentioned defibration processing devices, it is more preferable to use a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high-pressure homogenizer, which are less affected by crushed media and less likely to cause contamination.
 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。 In the defibration treatment step, for example, it is preferable to dilute the ionic group-introduced fiber with a dispersion medium to form a slurry. As the 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. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol and the like. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like. Examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and the like. Examples of 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. Examples of the esters include ethyl acetate, butyl acetate and the like. Examples of the aprotonic polar solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and the like.
 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。
The solid content concentration of the fine fibrous cellulose during the defibration treatment can be appropriately set.
Further, the slurry obtained by dispersing the phosphorus oxo acid group-introduced fiber in a dispersion medium may contain a solid content other than the phosphorus oxo acid group-introduced fiber such as urea having a hydrogen bond property.
 感放射線性シートの固形分中の微細繊維状セルロースの含有量は、感放射線性シートの透明性、および微細なパターンの形成を可能とする観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上、よりさらに好ましくは35質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは75質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下、よりさらに好ましくは55質量%以下である。
 微細繊維状セルロースとして、後述するイオン性基を含有する微細繊維状セルロースと、未変性微細繊維状セルロースとを併用してもよい。
The content of fine fibrous cellulose in the solid content of the radiation-sensitive sheet is preferably 5% by mass or more, more preferably 15 from the viewpoint of enabling the transparency of the radiation-sensitive sheet and the formation of fine patterns. Mass% or more, more preferably 25% by mass or more, still more preferably 35% by mass or more, and preferably 85% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, still more preferably 65% by mass or less, still more. It is preferably 55% by mass or less.
As the fine fibrous cellulose, fine fibrous cellulose containing an ionic group described later and unmodified fine fibrous cellulose may be used in combination.
<親水性高分子>
 本実施形態の感放射線性シートは、親水性高分子を含有する。親水性高分子とは、常圧下、25℃において、100mlのイオン交換水に対して、1g以上の溶解性を有する、重量平均分子量が5,000以上の高分子化合物を意味する。
 なお、親水性高分子とは、後述する感放射線性組成物用樹脂を除くものであり、感放射線性化合物に放射線が照射されることにより発生した酸やラジカルにより溶媒への溶解性が大きく変化するような、酸分解性基や、ラジカル重合性基を有するものではない。
<Hydrophilic polymer>
The radiation-sensitive sheet of the present embodiment contains a hydrophilic polymer. The hydrophilic polymer means a polymer compound having a solubility of 1 g or more in 100 ml of ion-exchanged water at 25 ° C. under normal pressure and having a weight average molecular weight of 5,000 or more.
The hydrophilic polymer excludes the resin for a radiation-sensitive composition described later, and its solubility in a solvent is greatly changed by acids and radicals generated by irradiation of the radiation-sensitive compound with radiation. It does not have an acid-degradable group or a radically polymerizable group.
 親水性高分子は、親水性の含酸素有機化合物(ただし、上記セルロース繊維は除く)であることが好ましい。親水性の含酸素有機化合物は、たとえばSP値が9.0以上であることが好ましい。
 本実施形態で用いる親水性高分子としては、たとえば、ポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース,カルボキシエチルセルロース,カルボキシメチルセルロース等)、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、エチレンオキシド化ポリビニルアルコール等)、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシド等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体などを挙げることができる。上記の中でもポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、および変性ポリビニルアルコールを用いることがとくに好ましい。
The hydrophilic polymer is preferably a hydrophilic oxygen-containing organic compound (however, the above-mentioned cellulose fibers are excluded). The hydrophilic oxygen-containing organic compound preferably has an SP value of, for example, 9.0 or more.
Examples of the hydrophilic polymer used in the present embodiment include polyalkylene glycol (polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), cellulose derivatives (hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), casein, dextrin, starch, modified starch, polyvinyl. Alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene oxide polyvinyl alcohol, etc.), polyalkylene oxide (polyethylene oxide, etc.), polyvinylpyrrolidone, polyvinylmethyl ether, polyacrylates, polyacrylamide , Acrylic acid alkyl ester copolymer, urethane-based copolymer and the like. Among the above, it is particularly preferable to use polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and modified polyvinyl alcohol.
 親水性高分子の重量平均分子量は5,000以上であればとくに限定されないが、感放射線性シートの形状安定性の観点および微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上、さらに好ましくは20,000以上である。また、親水性高分子の重量平均分子量は、好ましくは800万以下、より好ましくは500万以下、さらに好ましくは100万以下、よりさらに好ましくは10万以下である。
 なお、重量平均分子量は、たとえば、GPCを用いて測定することができる。
The weight average molecular weight of the hydrophilic polymer is not particularly limited as long as it is 5,000 or more, but is preferably 10,000 or more from the viewpoint of shape stability of the radiation-sensitive sheet and enabling fine patterning. It is preferably 15,000 or more, more preferably 20,000 or more. The weight average molecular weight of the hydrophilic polymer is preferably 8 million or less, more preferably 5 million or less, still more preferably 1 million or less, and even more preferably 100,000 or less.
The weight average molecular weight can be measured using, for example, GPC.
 感放射線性シートにおける親水性高分子の含有量は、感放射線性シートの形状安定性および微細なパターニングを可能とする観点から、微細繊維状セルロースの固形分100質量部に対し、10質量部以上であり、好ましくは15質量部以上、より好ましくは20質量部以上、さらに好ましくは30質量部以上であり、そして、好ましくは250質量部以下、より好ましくは150質量部以下、さらに好ましくは100質量部以下、よりさらに好ましくは50質量部以下である。
 感放射線性シートにおける親水性高分子の含有量は、感放射線性シートの形状安定性および微細なパターニングを可能とする観点から、感放射線性組成物100質量部に対し、好ましくは25質量部以上であり、そして、好ましくは70質量部以下である。
The content of the hydrophilic polymer in the radiation-sensitive sheet is 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solid content of the fine fibrous cellulose from the viewpoint of enabling shape stability and fine patterning of the radiation-sensitive sheet. It is preferably 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, further preferably 30 parts by mass or more, and preferably 250 parts by mass or less, more preferably 150 parts by mass or less, still more preferably 100 parts by mass. It is less than a part, more preferably 50 parts by mass or less.
The content of the hydrophilic polymer in the radiation-sensitive sheet is preferably 25 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the radiation-sensitive composition from the viewpoint of shape stability of the radiation-sensitive sheet and enabling fine patterning. And preferably 70 parts by mass or less.
 また、感放射線性シートの固形分中の親水性高分子の含有量は、感放射線性シートの形状安定性および微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、よりさらに好ましくは40質量%以下、よりさらに好ましくは30質量%以下である。 Further, the content of the hydrophilic polymer in the solid content of the radiation-sensitive sheet is preferably 1% by mass or more, more preferably 5 from the viewpoint of enabling shape stability and fine patterning of the radiation-sensitive sheet. By mass% or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, still more preferably 50% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less, still more. It is preferably 30% by mass or less.
<感放射線性組成物>
 本実施形態の感放射線性シートは、感放射線性組成物を含む。なお、感放射線性組成物の種類により、本実施形態の感放射線性シートは、ポジ型の感放射線性シートであってもよく、ネガ型の感放射線性シートであってもよい。
 感放射線性組成物は、感放射線性化合物と、感放射線性組成物用樹脂(以下、「感放射線性樹脂」ともいう)とからなる。感放射線性組成物用樹脂は、放射線照射された感放射線性化合物により溶媒に対する溶解性が増加または減少する。すなわち、放射線照射により感放射線性化合物から発生する酸やラジカルなどの反応性活性種の作用で重合、架橋、および/あるいは分解する特性を有する。感放射線性化合物は、当該感放射線性組成物に感放射線特性を付与するものである。
 感放射線性化合物は、放射線の露光によって反応活性な活性種を生じる化合物である。ここで、放射線とは、少なくとも可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線(荷電粒子線)およびX線を含む。これらの中でも、紫外線が好ましい。感放射線性化合物としては、酸発生剤、重合開始剤またはこれらの組み合わせが好ましい。酸発生剤を使用する場合、他の添加成分によって、ポジ型、ネガ型の感放射線性組成物のいずれにもすることができる。キノンジアジド化合物を用いた場合はポジ型の感放射線性組成物とすることができる。一方、重合開始剤を用いた場合は、ネガ型の感放射線性組成物とすることができる。
<Radiation-sensitive composition>
The radiation-sensitive sheet of the present embodiment contains a radiation-sensitive composition. Depending on the type of the radiation-sensitive composition, the radiation-sensitive sheet of the present embodiment may be a positive-type radiation-sensitive sheet or a negative-type radiation-sensitive sheet.
The radiation-sensitive composition comprises a radiation-sensitive compound and a resin for the radiation-sensitive composition (hereinafter, also referred to as “radiation-sensitive resin”). The resin for a radiation-sensitive composition increases or decreases its solubility in a solvent due to the radiation-irradiated radiation-sensitive compound. That is, it has the property of polymerizing, cross-linking, and / or decomposing by the action of reactive active species such as acids and radicals generated from radiation-sensitive compounds by irradiation. The radiation-sensitive compound imparts radiation-sensitive properties to the radiation-sensitive composition.
A radiation-sensitive compound is a compound that produces a reactive active species upon exposure to radiation. Here, the radiation includes at least visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams (charged particle beams) and X-rays. Among these, ultraviolet rays are preferable. As the radiation-sensitive compound, an acid generator, a polymerization initiator, or a combination thereof is preferable. When an acid generator is used, it can be either a positive type or a negative type radiation-sensitive composition depending on other additive components. When a quinonediazide compound is used, a positive radiation-sensitive composition can be obtained. On the other hand, when a polymerization initiator is used, a negative type radiation-sensitive composition can be obtained.
〔感放射線性組成物用樹脂〕
 感放射線性組成物用樹脂(感放射線性樹脂)としては、一般に高分子と称される化合物の他、より低分子のいわゆるオリゴマーおよびモノマーをも含むものとする。
 すなわち、感放射線性樹脂は、放射線照射されることによって感放射線性化合物から発生した酸、ラジカル等の反応活性な活性種により惹起される反応によって、溶媒への溶解性が増加または減少する化合物であれば、とくに限定されない。
[Resin for radiation sensitive composition]
The resin for a radiation-sensitive composition (radiation-sensitive resin) includes, in addition to a compound generally called a polymer, a so-called oligomer and a monomer having a lower molecule.
That is, the radiation-sensitive resin is a compound whose solubility in a solvent is increased or decreased by a reaction induced by a reactive active species such as an acid or a radical generated from the radiation-sensitive compound by irradiation. If there is, there is no particular limitation.
 感放射線性樹脂が高分子化合物である場合、その骨格となる構造としては、たとえば、ポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース,カルボキシエチルセルロース,カルボキシメチルセルロース等)、カゼイン、デキストリン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、エチレンオキシド化ポリビニルアルコール等)、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシド等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸エステル共重合体、ウレタン系共重合体、ポリヒドロキシスチレン系共重合体、などを挙げることができる。上記の中でもポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、アクリル酸エステル共重合体、を含有する構造を用いることがとくに好ましい。
 感放射線性樹脂が高分子である場合、上記の骨格となる構造に加えて、さらに、ポジ型の場合には、酸性水酸基または酸解離性基を有することが好ましく、ネガ型の場合には、ラジカル重合性基またはヘテロ小員環基を有することが好ましい。
When the radiation-sensitive resin is a polymer compound, the skeleton structure thereof includes, for example, polyalkylene glycol (polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), cellulose derivatives (hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), casein, and the like. Dextrin, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene oxide polyvinyl alcohol, etc.), polyalkylene oxide (polyethylene oxide, etc.), polyvinylpyrrolidone, polyvinylmethyl ether, polyacrylic acid salts, etc. , Polyacrylamide, acrylic acid ester copolymer, urethane-based copolymer, polyhydroxystyrene-based copolymer, and the like. Among the above, it is particularly preferable to use a structure containing polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyacrylamide, and an acrylic acid ester copolymer.
When the radiation-sensitive resin is a polymer, in addition to the above-mentioned skeleton structure, it is preferable to have an acidic hydroxyl group or an acid dissociative group in the case of the positive type, and in the case of the negative type, it is preferable to have an acid dissociative group. It preferably has a radically polymerizable group or a hetero-membered ring group.
 ポジ型の感放射線性シートに用いられる感放射線性樹脂は、上述したように、上記の骨格となる構造に加えて、酸性水酸基、または酸解離性基を有することが好ましい。
 酸性水酸基としては、たとえばヒドロキシアリール基などのフェノール性水酸基やカルボキシ基などを挙げることができ、感放射線性化合物としてキノンジアジド化合物との併用がとくに好ましい。たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射されないシート部分においては、酸性水酸基とキノンジアジド化合物との相互作用によって、現像液などに対する溶解性を抑止することができる。一方照射部分(露光部分)は、キノンジアジド化合物の光反応によって、酸性水酸基との相互作用が失われ、現像液等に対する溶解性を高めることができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ポジ型の感放射線性を発現することができる。
 酸解離性基としては、たとえば3級アルキルエステル基、tert-ブトキシカルボニル基、アセタール基などを挙げることができ、感放射線性化合物として、オキシムスルホネート化合物、トリアリールスルホニウムやジアリールヨードニウムなどのオニウム塩、スルホンイミド化合物などの光酸発生剤との併用がとくに好ましい。たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射されないシート部分においては、3級アルキルエステル基、tert-ブトキシカルボニル基、アセタール基などによって、現像液などに対する溶解性を抑止することができる。一方照射部分(露光部分)は、光酸発生剤の光反応によって発生する酸によって、水酸基を保護していた3級アルキルエステル基、tert-ブトキシカルボニル基、アセタール基などが脱保護反応し、現像液等に対する溶解性を高めることができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ポジ型の感放射線性を発現することができる。
As described above, the radiation-sensitive resin used for the positive-type radiation-sensitive sheet preferably has an acidic hydroxyl group or an acid dissociative group in addition to the above-mentioned skeletal structure.
Examples of the acidic hydroxyl group include a phenolic hydroxyl group such as a hydroxyaryl group and a carboxy group, and the combined use with a quinonediazide compound as a radiation-sensitive compound is particularly preferable. For example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the acid hydroxyl group and the quinonediazide compound can interact with each other in the non-irradiated sheet portion to suppress the solubility in a developing solution or the like. On the other hand, the irradiated portion (exposed portion) loses its interaction with the acidic hydroxyl group due to the photoreaction of the quinonediazide compound, and its solubility in a developing solution or the like can be improved. That is, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit a positive radiation-sensitive property.
Examples of the acid dissociable group include a tertiary alkyl ester group, a tert-butoxycarbonyl group, an acetal group and the like, and examples of the radiosensitive compound include an oxime sulfonate compound, an onium salt such as triarylsulfonium and diaryliodonium, and the like. It is particularly preferable to use it in combination with a photoacid generator such as a sulfonimide compound. For example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the non-irradiated sheet portion is suppressed from being soluble in a developer or the like by a tertiary alkyl ester group, a tert-butoxycarbonyl group, an acetal group, or the like. be able to. On the other hand, the irradiated portion (exposed portion) is developed by deprotecting the tertiary alkyl ester group, tert-butoxycarbonyl group, acetal group, etc. that protected the hydroxyl group by the acid generated by the photoreaction of the photoacid generator. Solubility in liquids and the like can be increased. That is, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit a positive radiation-sensitive property.
 ネガ型の感放射線性シートに用いられる感放射線性樹脂は、上述したように、上記の骨格となる構造に加えて、ヘテロ小員環基または重合性不飽和基を含有することが好ましい。
 ヘテロ小員環基としては、たとえばエポキシ基やオキセタン基を挙げることができ、感放射線性化合物として、光酸発生剤との併用がとくに好ましい。
 たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射されないシート部分においては、エポキシ基などの反応性ヘテロ小員環官能基の開環を経る架橋反応が進まないため、現像液等に対する溶解性は高い。一方照射部分(露光部分)は、感放射線性化合物である光酸発生剤の光反応によって発生する酸が、反応性ヘテロ小員環基の開環を経る架橋反応を触媒し、現像液などに対する溶解性を抑止することができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ネガ型の感放射線性を発現することができる。
 重合性不飽和基としては、たとえばアクリロイル基やメタクリロイル基を挙げることができ、感放射線性化合物として、光重合開始剤との併用がとくに好ましい。
 たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射されないシート部分においては、アクリロイル基などの重合性不飽和基の重合を経る架橋反応が進まないため、現像液等に対する溶解性は高い。一方照射部分(露光部分)は、光重合開始剤の光反応によって発生するラジカルが、重合性不飽和基の重合を経る架橋反応を触媒し、現像液などに対する溶解性を抑止することができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ネガ型の感放射線性を発現することができる。
As described above, the radiation-sensitive resin used for the negative-type radiation-sensitive sheet preferably contains a hetero-small ring group or a polymerizable unsaturated group in addition to the above-mentioned skeletal structure.
Examples of the hetero-membered ring group include an epoxy group and an oxetane group, and as a radiation-sensitive compound, it is particularly preferable to use it in combination with a photoacid generator.
For example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the cross-linking reaction through the ring-opening of the reactive hetero-membered ring functional group such as an epoxy group does not proceed in the non-irradiated sheet portion, so that the developing solution High solubility in etc. On the other hand, in the irradiated portion (exposed portion), the acid generated by the photoreaction of the photoacid generator, which is a radiation-sensitive compound, catalyzes the cross-linking reaction through the opening of the reactive hetero-membered ring group, and is applied to the developing solution and the like. Solubility can be suppressed. That is, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit a negative type radiation-sensitive property.
Examples of the polymerizable unsaturated group include an acryloyl group and a methacryloyl group, and as a radiation-sensitive compound, it is particularly preferable to use it in combination with a photopolymerization initiator.
For example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the cross-linking reaction through the polymerization of a polymerizable unsaturated group such as an acryloyl group does not proceed in the non-irradiated sheet portion, so that the sheet portion is soluble in a developing solution or the like. Is expensive. On the other hand, in the irradiated portion (exposed portion), radicals generated by the photoreaction of the photopolymerization initiator can catalyze the cross-linking reaction through the polymerization of the polymerizable unsaturated group, and the solubility in a developing solution or the like can be suppressed. That is, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit a negative type radiation-sensitive property.
 なお、感放射線性シートがネガ型である場合、感放射線性樹脂として、より分子量の低い、オリゴマーまたはモノマーを使用してもよい。
 とくに、オリゴマーまたはモノマーとしては、重合性不飽和基を有するオリゴマーまたはモノマー(以下、これらを総称して、「重合性不飽和化合物」ともいう。)が好ましい。
 重合性不飽和化合物は、感放射線性組成物中の感放射線性化合物の存在下において感放射線性シートに放射線を照射することにより重合する不飽和化合物である。このような重合性不飽和化合物としては、とくに限定されるものではないが、たとえば、2官能または3官能以上の多官能(メタ)アクリル酸エステルが、重合性が良好であり、かつ形成される感放射線性シートの強度が向上する点から好ましい。
When the radiation-sensitive sheet is a negative type, an oligomer or a monomer having a lower molecular weight may be used as the radiation-sensitive resin.
In particular, as the oligomer or monomer, an oligomer or monomer having a polymerizable unsaturated group (hereinafter, these are collectively referred to as "polymerizable unsaturated compound") is preferable.
The polymerizable unsaturated compound is an unsaturated compound that is polymerized by irradiating the radiation-sensitive sheet with radiation in the presence of the radiation-sensitive compound in the radiation-sensitive composition. Such a polymerizable unsaturated compound is not particularly limited, but for example, a bifunctional or trifunctional or higher polyfunctional (meth) acrylic acid ester has good polymerizable property and is formed. This is preferable because the strength of the radiation-sensitive sheet is improved.
 上記2官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、たとえば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの市販品としては、商品名で、たとえば、アロニックス(登録商標)M-210、同M-240、同M-6200(以上、東亞合成株式会社製)、KAYARAD(登録商標)HDDA、同HX-220、同R-604(以上、日本化薬株式会社製)、ビスコート260、同312、同335HP(以上、大阪有機化学工業株式会社製)、ライトアクリレート1,9-NDA(共栄社化学株式会社製)等を挙げることができる。 Examples of the bifunctional (meth) acrylic acid ester include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol diacrylate, and tetraethylene glycol di (meth). Examples thereof include acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and 1,9-nonanediol di (meth) acrylate. These commercially available products include, for example, Aronix (registered trademark) M-210, M-240, M-6200 (all manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.), KAYARAD (registered trademark) HDDA, and HX. -220, R-604 (above, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Viscort 260, 312, 335HP (above, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), Light Acrylate 1,9-NDA (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) (Manufactured) and the like.
 上記3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルとしては、たとえば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート;
 ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートとジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートとの混合物;
 エチレンオキシド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)フォスフェート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、コハク酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートとイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートとの混合物;
Examples of the trifunctional or higher functional (meth) acrylic acid ester include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and dipentaerythritol penta (meth) acrylate. Dipentaerythritol hexa (meth) acrylate;
Mixture of dipentaerythritol penta (meth) acrylate and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate;
Ethylene oxide-modified dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tri (2- (meth) acryloyloxyethyl) phosphate, succinic acid-modified pentaerythritol tri (meth) acrylate, succinic acid-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate, tripenta A mixture of erythritol hepta (meth) acrylate, tripentaerythritol octa (meth) acrylate, isocyanuric acid EO-modified diacrylate and isocyanuric acid EO-modified triacrylate;
 また、多官能(メタ)アクリル酸エステルとして、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有し、かつ2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に1個以上の水酸基を有し、かつ3個、4個または5個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物とを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレート系化合物等を挙げることができる。
 上述した3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルの市販品としては、商品名で、たとえば、アロニックス(登録商標)M-309、同M-400、同M-405、同M-450、同M-7100、同M-8030、同M-8060、同TO-1450(以上、東亞合成株式会社製)、KAYARAD(登録商標)TMPTA、同DPHA、同DPCA-20、同DPCA-30、同DPCA-60、同DPCA-120、同DPEA-12(以上、日本化薬株式会社製)、ビスコート295、同300、同360、同GPT、同3PA、同400(以上、大阪有機化学工業株式会社製)や、多官能ウレタンアクリレート系化合物を含有する市販品として、ニューフロンティア(登録商標)R-1150(第一工業製薬株式会社製)、KAYARAD(登録商標)DPHA-40H(日本化薬株式会社製)等を挙げることができる。
Further, as a polyfunctional (meth) acrylic acid ester, a compound having a linear alkylene group and an acryloyl structure and having two or more isocyanate groups, and having one or more hydroxyl groups in the molecule and having a hydroxyl group in the molecule, and Examples thereof include a polyfunctional urethane acrylate compound obtained by reacting with a compound having 3, 4, or 5 (meth) acryloyloxy groups.
Commercially available products of the above-mentioned trifunctional or higher functional (meth) acrylic acid ester have trade names such as Aronix (registered trademark) M-309, M-400, M-405, M-450, and M. -7100, M-8030, M-8060, TO-1450 (all manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.), KAYARAD (registered trademark) TMPTA, DPHA, DPCA-20, DPCA-30, DPCA- 60, DPCA-120, DPEA-12 (above, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Viscort 295, 300, 360, GPT, 3PA, 400 (above, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) As commercial products containing polyfunctional urethane acrylate compounds, New Frontier (registered trademark) R-1150 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), KAYARAD (registered trademark) DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) And so on.
 これらのうち、とくに、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート;
 ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物;
 トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレートとトリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレートとの混合物;
 エチレンオキシド変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、多官能ウレタンアクリレート系化合物、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、コハク酸変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート;およびこれらを含有する市販品等が好ましい。
 上記のような多官能重合性不飽和化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Of these, among these, 1,9-nonanediol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate;
Mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate;
Mixture of tripentaerythritol hepta (meth) acrylate and tripentaerythritol octa (meth) acrylate;
Ethylene oxide-modified dipentaerythritol hexaacrylate, polyfunctional urethane acrylate-based compounds, succinic acid-modified pentaerythritol triacrylate, succinic acid-modified dipentaerythritol pentaacrylate; and commercially available products containing these are preferable.
The polyfunctional polymerizable unsaturated compound as described above can be used alone or in combination of two or more.
 感放射線性樹脂の分子量(分子量分布を有する場合には重量平均分子量)はとくに限定されないが、微細なパターニングを可能とする観点から、200以上であればよく、300以上であることが好ましく、500以上であることがより好ましい。また、感放射線性樹脂の分子量(重量平均分子量)は10万以下であることが好ましく、1万以下であることがより好ましい。
 なお、重量平均分子量は、たとえば、GPCを用いて測定することができる。
The molecular weight of the radiation-sensitive resin (weight average molecular weight when it has a molecular weight distribution) is not particularly limited, but from the viewpoint of enabling fine patterning, it may be 200 or more, preferably 300 or more, and 500 or more. The above is more preferable. The molecular weight (weight average molecular weight) of the radiation-sensitive resin is preferably 100,000 or less, and more preferably 10,000 or less.
The weight average molecular weight can be measured using, for example, GPC.
<感放射線性化合物>
 本実施形態において、感放射線性組成物は、感放射線性化合物として、光酸発生剤および光重合開始剤の少なくとも1つを含有することが好ましい。
〔光酸発生剤〕
 光酸発生剤(単に、「酸発生剤」ともいう。)は、放射線の照射によって酸を発生する化合物である。本実施形態の感放射線性組成物は、酸発生剤を含むことで、たとえば、アルカリ現像液に対するポジ型の感放射線特性を発揮できる。酸発生剤は、放射線の照射によって酸(たとえば、カルボン酸、スルホン酸等)を発生させる化合物である限り、とくに限定されない。酸発生剤としては、たとえば、オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、キノンジアジド化合物等が挙げられ、単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<Radiation-sensitive compounds>
In the present embodiment, the radiation-sensitive composition preferably contains at least one of a photoacid generator and a photopolymerization initiator as the radiation-sensitive compound.
[Photoacid generator]
A photoacid generator (also simply referred to as an "acid generator") is a compound that generates an acid upon irradiation with radiation. By containing the acid generator, the radiation-sensitive composition of the present embodiment can exhibit, for example, positive radiation-sensitive characteristics with respect to an alkaline developer. The acid generator is not particularly limited as long as it is a compound that generates an acid (for example, carboxylic acid, sulfonic acid, etc.) by irradiation with radiation. Examples of the acid generator include an oxime sulfonate compound, an onium salt, a sulfonimide compound, a quinonediazide compound and the like, and may be used alone or in combination of two or more.
 オキシムスルホネート化合物について例示すると、たとえば、(5-プロピルスルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-オクチルスルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(カンファースルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-p-トルエンスルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、2-(オクチルスルホニルオキシイミノ)-2-(4-メトキシフェニル)アセトニトリルが挙げられる。
 オニウム塩について例示すると、たとえば、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロn-ブタンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロn-ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンゼンメチルスルホニウムトルエンスルホネート、シクロヘキシルメチル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジシクロヘキシル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジメチル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、(4-ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、1-ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、1-ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートにおける「1-ナフチルジメチル」を1-ナフチルジエチル、4-シアノ-1-ナフチルジメチル、4-ニトロ-1-ナフチルジメチル、4-メチル-1-ナフチルジメチル、4-シアノ-1-ナフチル-ジエチル、4-ニトロ-1-ナフチルジエチル、4-メチル-1-ナフチルジエチル、4-ヒドロキシ-1-ナフチルジメチルに代えた化合物が挙げられる。
Examples of oxime sulfonate compounds include, for example, (5-propylsulfonyloxyimine-5H-thiophene-2-iriden)-(2-methylphenyl) acetonitrile, (5-octylsulfonyloxyimine-5H-thiophene-2-iriden). -(2-Methylphenyl) acetonitrile, (Camfersulfonyloxyimine-5H-thiophene-2-iriden)-(2-Methylphenyl) acetonitrile, (5-p-toluenesulfonyloxyimine-5H-thiophene-2-iriden) Examples thereof include- (2-methylphenyl) acetonitrile and 2- (octylsulfonyloxyimino) -2- (4-methoxyphenyl) acetonitrile.
Examples of onium salts include, for example, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium pyrene sulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzene benzene sulfonate, diphenyliodonium nonafluoro n-butane sulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethane sulfonate, bis ( 4-t-butylphenyl) iodonium dodecylbenzenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium naphthalene sulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium Nonafluoro n-butane sulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalene sulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butane sulfonate, (hydroxyphenyl) Benzenemethylsulfonium toluenesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, ( 4-Hydroxyphenyl) benzylmethyl sulfonium toluene sulfonate, 1-naphthyl dimethyl sulfonium trifluoromethane sulfonate, 1-naphthyl dimethyl sulfonium "1-naphthyl dimethyl" in trifluoromethane sulfonate is 1-naphthyl diethyl, 4-cyano-1-naphthyl dimethyl, 4-Nitro-1-naphthyldimethyl, 4-methyl-1-naphthyldimethyl, 4-cyano-1-naphthyl-diethyl, 4-nitro-1-naphthylditoluene, 4-methyl-1-naphthyldiethyl, 4-hydroxy- Examples include compounds that replace 1-naphthyldimethyl.
 スルホンイミド化合物について例示すると、たとえば、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(4-フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(2-フルオロフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-ヒドロキシナフタルイミド-トリフルオロメタンスルホン酸エステル等が挙げられる。 Examples of sulfonimide compounds include, for example, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (kanfasulfonyloxy) succinimide, N- (4-methylphenylsulfonyloxy) succinimide, N- (2-trifluoromethylphenyl). Sulfonyloxy) Sulfonylimide, N- (4-fluorophenylsulfonyloxy) Sulfonylimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) phthalimide, N- (kanfasulfonyloxy) phthalimide, N- (2-trifluoromethylphenylsulfonyloxy) phthalimide , N- (2-fluorophenylsulfonyloxy) phthalimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) diphenylmaleimide, N- (kanfasulfonyloxy) diphenylmaleimide, N-hydroxynaphthalimide-trifluoromethanesulfonic acid ester and the like. ..
 キノンジアジド化合物としては、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’,4’-ペンタヒドロキシベンゾフェノン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,3-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]ベンゼン、1,4-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]ベンゼン、4,6-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]-1,3-ジヒドロキシベンゼン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタン、4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノールなどの1つ以上のフェノール性水酸基を有する化合物と、1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸または1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸とのエステル化合物等を挙げることができる。 Examples of the quinone diazide compound include 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4. 2', 4'-pentahydroxybenzophenone, tris (4-hydroxyphenyl) methane, tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl ethane, 1,3-bis [1- (4-Hydroxyphenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,4-bis [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] benzene, 4,6-bis [1- (4- (4-)4-bis] Hydroxyphenyl) -1-methylethyl] -1,3-dihydroxybenzene, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl ] Etan, 4,4'-[1- [4- [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] Bisphenol and other compounds having one or more phenolic hydroxyl groups, and 1, Examples thereof include an ester compound with 2-naphthoquinone diazide-4-sulfonic acid or 1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid.
 当該感放射線性シートが光酸発生剤を含むことで、たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射部分(露光部分)の現像液等に対する溶解性を高めることなどができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ポジ型の感放射線性を発現することができる。
 本実施形態の光酸発生剤の含有量は、感放射線性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。感放射線性樹脂に対する光酸発生剤の含有量が上記範囲内であると、すぐれた感放射線性を付与することができる。
When the radiation-sensitive sheet contains a photoacid generator, for example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the solubility of the irradiated portion (exposed portion) in a developing solution or the like can be improved. can. That is, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit a positive radiation-sensitive property.
The content of the photoacid generator of the present embodiment is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and preferably 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the radiation-sensitive resin. Hereinafter, it is more preferably 20 parts by mass or less. When the content of the photoacid generator with respect to the radiation-sensitive resin is within the above range, excellent radiation-sensitive properties can be imparted.
〔光重合開始剤〕
 光重合開始剤(以下、単に「重合開始剤」ともいう。)は、放射線に感応して、重合性を備えた化合物の重合を開始し得る活性種を生じる成分である。本実施形態の感放射線性組成物は、重合開始剤を含むことで、たとえば、アルカリ現像液に対するネガ型の感放射線特性を発揮できる。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤を挙げることができる。光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、重合性基を有する化合物の架橋反応を開始することができるが、好ましく使用される光重合開始剤としては、たとえば、紫外線、とくに365nm付近で最もラジカルを発生する光重合開始剤である。
 この光ラジカル重合開始剤としては、たとえば、O-アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物、アシルホスフィンオキシド化合物等が挙げられる。これらの化合物は、1種または2種以上を混合して用いることができる。
[Photopolymerization initiator]
A photopolymerization initiator (hereinafter, also simply referred to as “polymerization initiator”) is a component that produces an active species capable of initiating the polymerization of a polymerizable compound in response to radiation. By containing the polymerization initiator, the radiation-sensitive composition of the present embodiment can exhibit, for example, negative-type radiation-sensitive characteristics with respect to an alkaline developer. Examples of the photopolymerization initiator include a photoradical polymerization initiator. The photopolymerization initiator can initiate a cross-linking reaction of a compound having a polymerizable group by exposure to radiation such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, and X-rays, and is preferably used. The agent is, for example, a photopolymerization initiator that generates the most radicals in the vicinity of ultraviolet rays, particularly 365 nm.
Examples of the photoradical polymerization initiator include an O-acyloxime compound, an acetophenone compound, a biimidazole compound, an acylphosphine oxide compound and the like. These compounds may be used alone or in admixture of two or more.
 O-アシルオキシム化合物としては、たとえば、1-〔4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、1-〔9-エチル-6-ベンゾイル-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-オクタン-1-オンオキシム-O-アセテート、1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、1-〔9-n-ブチル-6-(2-エチルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロピラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-5-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-{2-メチル-4-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)等が挙げられる。 Examples of the O-acyloxime compound include 1- [4- (phenylthio) -2- (O-benzoyloxime)] and 1,2-octanedione-1- [4- (phenylthio) -2- (O-). Benzoyl oxime)], Etanone-1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime), 1- [9-ethyl-6- Benzoyl-9. H. -Carbazole-3-yl] -octane-1-one oxime-O-acetate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9. H. -Carbazole-3-yl] -ethane-1-one oxime-O-benzoate, 1- [9-n-butyl-6- (2-ethylbenzoyl) -9. H. -Carbazole-3-yl] -ethane-1-one oxime-O-benzoate, ethane-1- [9-ethyl-6- (2-methyl-4-tetrahydrofuranylbenzoyl) -9. H. -Carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime), Etanone-1- [9-ethyl-6- (2-methyl-4-tetrahydropyranylbenzoyl) -9. H. -Carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime), Etanone-1- [9-ethyl-6- (2-methyl-5-tetrahydrofuranylbenzoyl) -9. H. -Carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime), ethanone-1- [9-ethyl-6- {2-methyl-4- (2,2-dimethyl-1,3-dioxolanyl) methoxybenzoyl) } -9. H. -Carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime) and the like can be mentioned.
 アセトフェノン化合物としては、たとえば、α-アミノケトン化合物、α-ヒドロキシケトン化合物等が挙げられる。
 α-アミノケトン化合物としては、たとえば2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルホリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン等が挙げられる。
 α-ヒドロキシケトン化合物としては、たとえば、1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-i-プロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-1-{4-[2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ]フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン等が挙げられる。
Examples of the acetophenone compound include an α-aminoketone compound and an α-hydroxyketone compound.
Examples of the α-aminoketone compound include 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butane-1-one and 2-dimethylamino-2- (4-methylbenzyl) -1- (4). -Morpholine-4-yl-phenyl) -butane-1-one, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropane-1-one and the like can be mentioned.
Examples of the α-hydroxyketone compound include 1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one and 1- (4-i-propylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one. , 4- (2-Hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2-hydroxy-1-{4- [2- (2-hydroxyethoxy) ethoxy] phenyl } -2-Methylpropan-1-one, 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy) -2-methylpropiophenone and the like.
 ビイミダゾール化合物としては、たとえば、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール等が挙げられる。
 アシルホスフィンオキシド化合物としては、たとえば2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、リチウム フェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィネート等が挙げられる。
Examples of the biimidazole compound include 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole and 2,2'-bis (2,). 4-Dichlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,4,6-trichlorophenyl) -4,4', 5, Examples thereof include 5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole.
Examples of the acylphosphine oxide compound include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, phenylbis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, and lithium phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphinate. And so on.
 当該感放射線性シートが光重合開始剤を含むことで、たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射部分(露光部分)の現像液等に対する溶解性を低減することなどができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ネガ型の感放射線性を発現することができる。 By including the photopolymerization initiator in the radiation-sensitive sheet, for example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the solubility of the irradiated portion (exposed portion) in a developing solution or the like can be reduced. Can be done. That is, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit a negative type radiation-sensitive property.
 本実施形態の感放射線性組成物における光重合開始剤の含有量としては、感放射線性樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。この範囲で光重合開始剤を使用することで、すぐれた感放射線性を付与することができる。また、光重合開始剤の含有量をこのような範囲とすることで、本実施形態の感放射線性組成物を含有する感放射線性シートは、低露光量であっても、ネガ型の感放射線性を発現することができる。 The content of the photopolymerization initiator in the radiation-sensitive composition of the present embodiment is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the radiation-sensitive resin, and It is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less. By using a photopolymerization initiator in this range, excellent radiation sensitivity can be imparted. Further, by setting the content of the photopolymerization initiator in such a range, the radiation-sensitive sheet containing the radiation-sensitive composition of the present embodiment has a negative radiation-sensitive radiation even at a low exposure amount. Can express sex.
 感放射線性シートの固形分中の感放射線性組成物の含有量は、微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。 The content of the radiation-sensitive composition in the solid content of the radiation-sensitive sheet is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 25% by mass, from the viewpoint of enabling fine patterning. It is more than 80% by mass, more preferably 70% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less.
 感放射線性組成物は、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解すことが好ましい。これにより、後述する塗工または抄紙の工程が容易となるので好ましい。
 なお、感放射線性組成物が、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解するとは、感放射線性組成物が、水、炭素数1以上6以下のアルコール(好ましくは炭素数1以上4以下のアルコール、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルコール)、または、水と炭素数1以上6以下のアルコールとの混合溶媒100gに対して、25℃、大気圧下にて、1g以上溶解することを意味する。
 また、感放射線性組成物が水、アルコール、または混合溶媒の少なくとも1つに溶解することにより、微細繊維状セルロースおよび親水性高分子との親和性が高く、均一な塗工液または抄紙用スラリーを調製することができるので好ましい。
The radiation sensitive composition is preferably dissolved in water, alcohol, or at least one of a mixed solvent thereof. This is preferable because it facilitates the coating or papermaking process described later.
When the radiation-sensitive composition is dissolved in water, alcohol, or at least one of a mixed solvent thereof, the radiation-sensitive composition is water, an alcohol having 1 or more and 6 or less carbon atoms (preferably 1 carbon atom). Alcohol with 4 or more carbon atoms, more preferably alcohol with 1 or more carbon atoms and 3 or less carbon atoms), or 1 g of water and 100 g of a mixed solvent of alcohol with 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms at 25 ° C. and atmospheric pressure. It means that it dissolves.
In addition, since the radiation-sensitive composition is dissolved in at least one of water, alcohol, or a mixed solvent, it has a high affinity for fine fibrous cellulose and a hydrophilic polymer, and is a uniform coating liquid or slurry for papermaking. Is preferable because it can be prepared.
 また、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解する感放射線性組成物とする観点から、本実施形態の感放射線性シートは、ネガ型であることが好ましい。ネガ型の感放射線性シートとすることにより、感放射線性樹脂として、低分子量かつ親水性のモノマーまたはオリゴマーを選択可能であり、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒へ溶解する感放射線性組成物とすることができる。 Further, from the viewpoint of making a radiation-sensitive composition that dissolves in water, alcohol, or at least one of these mixed solvents, the radiation-sensitive sheet of the present embodiment is preferably a negative type. By using a negative type radiation-sensitive sheet, a low-molecular-weight and hydrophilic monomer or oligomer can be selected as the radiation-sensitive resin, and a radiation-sensitive composition that dissolves in water, alcohol, or a mixed solvent thereof. Can be.
<その他の成分>
 本実施形態の感放射線性シートには、上述した微細繊維状セルロース、親水性高分子、感放射線性組成物用樹脂、感放射線性化合物、酸発生剤、光重合開始剤に加え、他の成分を含有していてもよい。
 他の成分としては、単官能重合性不飽和化合物、湿潤紙力増強剤、有機イオン、架橋剤、界面活性剤、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、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、および分散剤が例示される。
<Other ingredients>
In addition to the above-mentioned fine fibrous cellulose, hydrophilic polymer, resin for radiation-sensitive composition, radiation-sensitive compound, acid generator, and photopolymerization initiator, the radiation-sensitive sheet of the present embodiment contains other components. May be contained.
Other components include monofunctional polymerizable unsaturated compounds, wet paper strength enhancers, organic ions, cross-linking agents, surfactants, coupling agents, inorganic layered compounds, inorganic compounds, leveling agents, preservatives, defoamers. , Organic particles, lubricants, antistatic agents, UV absorbers, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, orientation promoters, plasticizers, and dispersants.
 上記単官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、たとえば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)(2-ヒドロキシプロピル)フタレート、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの市販品としては、商品名で、たとえば、アロニックス(登録商標)M-101、同M-111、同M-114、同M-5300(以上、東亞合成株式会社製);KAYARAD(登録商標)TC-110S、同TC-120S(以上、日本化薬株式会社製);ビスコート158、同2311(以上、大阪有機化学工業株式会社製)等を挙げることができる。 Examples of the monofunctional (meth) acrylic acid ester include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, (2- (meth) acryloyloxyethyl) (2-hydroxypropyl) phthalate, and the like. Examples thereof include ω-carboxypolycaprolactone mono (meth) acrylate. These commercially available products include, for example, Aronix (registered trademark) M-101, M-111, M-114, M-5300 (all manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.); KAYARAD (registered trademark). ) TC-110S, TC-120S (above, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.); Viscort 158, 2311 (above, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) and the like.
 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、ポリアミンポリアミドエピハロヒドリン、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。
 ポリアミンポリアミドエピクロヒドリンは、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。ポリアミンポリアミドエピクロヒドリンは、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、ポリアミンポリアミド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。ポリアミンポリアミドエピハロヒドリンの中でも、ポリアミンポリアミドエピクロロヒドリンがより好ましい。
Wet paper strength enhancer is a chemical that suppresses the decrease in paper strength when the paper gets wet, and 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.
Examples of the wet paper strength enhancer include polyamine polyamide epihalohydrin, melamine formaldehyde resin, and urea formaldehyde resin.
Polyamine polyamide epichlorohydrin is synthesized, for example, by adding epichlorohydrin to the main chain obtained by condensing a polyhydric acid and polyethylene polyamine. Polyamine polyamide epiclohydrin 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.
Among these, it is preferable to use polyamine polyamide epihalohydrin from the viewpoint of obtaining a sheet having low water absorption and linear thermal expansion and excellent transparency. Among the polyamine polyamide epichlorohydrins, the polyamine polyamide epichlorohydrin is more preferable.
 有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、たとえば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、たとえばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn-プロピルオニウムイオン、テトラn-ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。 Examples of organic ions include tetraalkylammonium ions and tetraalkylphosphonium ions. Examples of the tetraalkylammonium ion include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion, and lauryltrimethyl. Examples thereof include ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion and tributylbenzylammonium ion. Examples of the tetraalkylphosphonium ion include tetramethylphosphonium ion, tetraethylphosphonium ion, tetrapropylphosphonium ion, tetrabutylphosphonium ion, and lauryltrimethylphosphonium ion. Further, examples of the tetrapropyl onium ion and the tetrabutyl onium ion include tetra n-propyl onium ion and tetra n-butyl onium ion, respectively.
<感放射線性シートの製造方法>
 本実施形態の感放射線性シートは、微細繊維状セルロース、親水性樹脂、および感放射線性組成物、並びにその他の成分を含有する水系分散液(スラリー)を調製し、これをシート化することで得られる。
 シート化する方法はとくに限定されないが、前記スラリーを、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塗工工程、または前記スラリーを抄紙する抄紙工程により得ることが好ましい。また、塗工装置とベルト状の基材を用いることで、連続的に感放射線性シートを生産してもよい。これらの中でも、塗工工程により得ることがより好ましい。
<Manufacturing method of radiation-sensitive sheet>
The radiation-sensitive sheet of the present embodiment is prepared by preparing an aqueous dispersion (slurry) containing fine fibrous cellulose, a hydrophilic resin, a radiation-sensitive composition, and other components, and forming the sheet. can get.
The method of forming a sheet is not particularly limited, but it is subjected to a coating step of coating the slurry on a substrate and drying the sheet to peel off the sheet formed from the substrate, or a papermaking step of making the slurry. It is preferable to obtain. Further, a radiation-sensitive sheet may be continuously produced by using a coating device and a belt-shaped base material. Among these, it is more preferable to obtain it by a coating process.
 塗工工程の基材の材質としてはとくに限定されないが、前記スラリー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観点から好ましいが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離可能であるものであることが好ましい。樹脂製のフィルムや板、金属製のフィルムや板が好ましく例示されるが、とくに限定されるものではない。具体的には、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、鉄板等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、真鍮のフィルムや板等が例示される。 The material of the base material in the coating process is not particularly limited, but a material having high wettability to the slurry is preferable from the viewpoint of suppressing shrinkage of the sheet during drying, but the sheet formed after drying can be easily formed. It is preferably peelable. Resin films and plates and metal films and plates are preferably exemplified, but are not particularly limited. Specifically, resin films and plates such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polycarbonate and polyvinylidene chloride, metal films and plates such as aluminum, zinc, copper and iron plates, and their surfaces. Examples include those that have been oxidized, stainless films and plates, brass films and plates, and the like.
 塗工工程において、スラリーの粘度が低く、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感放射線性シートを得るため、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。 In the coating process, if the viscosity of the slurry is low and it develops on the base material, a dammed frame is fixed on the base material in order to obtain a radiation-sensitive 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. From this point of view, a resin plate or a metal plate molded is more preferable. In the present embodiment, for example, 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. , And those whose surfaces are oxidized, stainless steel plates, brass plates and the like can be used.
 スラリー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。 The coating machine for coating the slurry on the base material is not particularly limited, but 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.
 スラリーを基材へ塗工する際のスラリー温度および雰囲気温度は、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、スラリー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や、熱による副反応を抑制できる。 The slurry temperature and the atmospheric temperature when the slurry is applied to the substrate are not particularly limited, but are preferably, for example, 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and 15 ° C. It is more preferably 50 ° C. or lower, and particularly preferably 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower. When the coating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the slurry can be coated more easily. When the coating temperature is equal to or lower than the above upper limit, volatilization of the dispersion medium during coating and side reactions due to heat can be suppressed.
 基材上に塗工したスラリーを乾燥する方法はとくに限定されないが、たとえば、非接触の乾燥方法、もしくはシートを拘束しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
 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、好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。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や副反応の抑制を実現できる。
The method for drying the slurry coated on the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a non-contact drying method, a method of drying while restraining 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 20 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, still more preferably 100 ° C. or lower. be. When the heating temperature is set to be equal to or higher than 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 and side reactions of the fibrous cellulose due to heat.
 抄紙工程は、抄紙機により前記スラリー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、前記スラリー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。前記スラリーを濾過、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親水性樹脂、感放射線性組成物は通過せず、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。
The papermaking process is performed by making the slurry 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. In the papermaking process, a known papermaking method such as hand-making may be adopted.
The papermaking process is performed by filtering and dehydrating the slurry 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 slurry is not particularly limited, but for example, a fibrous cellulose, a hydrophilic resin, and a radiation-sensitive composition do not pass through, and the filtration rate does not become too slow. More preferably. 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. In the present embodiment, for example, a porous membrane of polytetrafluoroethylene having a pore size of 0.1 μm or more and 20 μm or less, polyethylene terephthalate having a pore size of 0.1 μm or more and 20 μm or less, a polyethylene woven fabric, or the like can be mentioned.
 抄紙工程において、前記スラリーからシートを製造する方法は、たとえば前記スラリーを無端ベルトの上面に吐出し、吐出された前記スラリー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。 In the papermaking process, a method of producing a sheet from the slurry includes, for example, a water-squeezed section in which the slurry is discharged onto the upper surface of an endless belt and a dispersion medium is squeezed from the discharged slurry to generate a web, and a web. This can be done using a manufacturing apparatus that includes a drying section that is dried 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.
 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。 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. 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.
<感放射線性シートの特性>
 感放射線性シートの厚みは、形状安定性および微細なパターニングを可能とする観点から、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1,000μm以下、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。
 感放射線性シートの厚みが上記範囲内となるように、適宜塗工量および抄紙量を調整すればよい。
<Characteristics of radiation-sensitive sheet>
The thickness of the radiation-sensitive sheet is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, further preferably 25 μm or more, and preferably 1,000 μm or less, from the viewpoint of enabling shape stability and fine patterning. It is more preferably 500 μm or less, still more preferably 100 μm or less.
The amount of coating and the amount of papermaking may be appropriately adjusted so that the thickness of the radiation-sensitive sheet is within the above range.
 本実施形態の感放射線性シートは、光透過性に優れることが好ましく、全光透過率が、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上であり、そして、100%以下であり、製造容易性の観点から、好ましくは99.5%以下である。
 全光透過率は、JIS K 7361-1:1997に準拠して、ヘーズメータにて測定される。
The radiation-sensitive sheet of the present embodiment preferably has excellent light transmittance, and the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 85% or more, still more preferably 90. % Or more and 100% or less, preferably 99.5% or less from the viewpoint of ease of manufacture.
Total light transmittance is measured with a haze meter in accordance with JIS K 7361-1: 1997.
 また、本実施形態の感放射線性シートは透明性に優れることが好ましく、ヘーズが、好ましくは10%以下、より好ましくは3%以下、さらに好ましくは2%以下であり、そして、0%以上であり、製造容易性の観点から、好ましくは0.1%以上である。
 ヘーズは、JIS K 7136:2000に準拠して、ヘーズメータにて測定される。
Further, the radiation-sensitive sheet of the present embodiment is preferably excellent in transparency, and the haze is preferably 10% or less, more preferably 3% or less, further preferably 2% or less, and 0% or more. Yes, from the viewpoint of ease of manufacture, it is preferably 0.1% or more.
Haze is measured with a haze meter in accordance with JIS K 7136: 2000.
<パターン化されたシート>
 本実施形態のパターン化された感放射線性シートは、上述した本実施形態の感放射線性シートを露光し、未露光部または露光部を除去(現像)することによりパターンを形成したものである。
 放射線の照射は、通常、フォトマスク等を介して、たとえばコンタクトアライナー、ステッパーまたはスキャナーを用いて、上記感放射線性シートの少なくとも一部分を選択的に露光する。
 露光の光源はとくに限定されないが、たとえば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV照射装置、軟X線照射装置、電子描画装置等の既知の露光技術が例示される。露光後ベーク(PEB)工程を有していてもよい。
 感放射線性シートに照射する放射線の中でも、波長が313nm以上の放射線が好ましく、とくに365nmの紫外線を含む放射線が好ましいため、露光光源としては、365nmの紫外線を含む313nm以上の波長の放射線を照射させることができる高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプがより好ましい。これらの露光光源を使用することにより、313nm以上の波長領域において、10μm以上の厚みのシートであっても比較的高い透過率が得られ、光量を落とさずに感放射線性シート裏面まで十分感光させることができる。また、露光量は、放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OA1 model356、OA1 Optical Associates 1nc.製)により測定した値として、好ましくは3mJ/cm以上1,000mJ/cm以下、より好ましくは10mJ/cm以上500mJ/cm以下である。
<Patterned sheet>
The patterned radiation-sensitive sheet of the present embodiment is obtained by exposing the above-described radiation-sensitive sheet of the present embodiment and removing (developing) an unexposed portion or an exposed portion to form a pattern.
Irradiation usually selectively exposes at least a portion of the radiation sensitive sheet via a photomask or the like, for example using a contact aligner, stepper or scanner.
The light source for exposure is not particularly limited, but for example, known exposure techniques such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an EUV irradiation device, a soft X-ray irradiation device, and an electronic drawing device. Is exemplified. It may have a post-exposure baking (PEB) step.
Among the radiations to be applied to the radiation-sensitive sheet, radiation having a wavelength of 313 nm or more is preferable, and radiation containing ultraviolet rays of 365 nm is particularly preferable. Therefore, as an exposure light source, radiation having a wavelength of 313 nm or more including ultraviolet rays of 365 nm is irradiated. High-pressure mercury lamps, metal halide lamps, and ultra-high pressure mercury lamps that can be used are more preferable. By using these exposure light sources, a relatively high transmittance can be obtained even in a sheet having a thickness of 10 μm or more in a wavelength region of 313 nm or more, and the back surface of the radiation-sensitive sheet is sufficiently exposed without reducing the amount of light. be able to. The exposure amount is preferably 3 mJ / cm 2 or more and 1,000 mJ / cm 2 or less, as a value obtained by measuring the intensity of radiation at a wavelength of 365 nm with an illuminometer (OA1 model 356, manufactured by OA1 Optical Associates 1 nc.), More preferably. It is 10 mJ / cm 2 or more and 500 mJ / cm 2 or less.
 現像方法としては、たとえば、シャワー現像法、スプレー現像法、浸漬現像法、パドル現像法等を採用してもよい。
 現像液としては、アルカリ性現像液、水、水混和性の有機溶媒を用いることができる。
 アルカリ現像液としては、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ-[4.3.0]-5-ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が例示される。
 これらの中で、TMAH水溶液が好ましい。アルカリ現像液の濃度としては、好ましくは0.1質量%以上2.38質量%以下、より好ましくは0.4質量%2.38質量%以下である。
 水混和性の有機溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロピルアルコール(IPA)、t-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール(PGME)などのアルコール類;エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類;アセトンなどのケトン類;テトラヒドロフランなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどのアミド類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類などが挙げられる。これらはいずれか1種を用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 これらの中で、エタノール、IPA、PGMEなどのアルコール類が好ましい。
 有機溶媒現像液中の有機溶媒の含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましい。有機溶媒現像液中の有機溶媒以外の成分としては、たとえば、水、シリコーンオイル等が挙げられる。
 また、現像後、形成されたパターンは、さらにリンス液でリンス(洗浄)してもよい。
As the developing method, for example, a shower developing method, a spray developing method, a dipping developing method, a paddle developing method, or the like may be adopted.
As the developing solution, an alkaline developing solution, water, or a water-miscible organic solvent can be used.
Examples of the alkaline developing solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, and methyldiethylamine. , Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4 .3.0] An alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as -5-nonene is dissolved is exemplified.
Of these, an aqueous TMAH solution is preferable. The concentration of the alkaline developer is preferably 0.1% by mass or more and 2.38% by mass or less, and more preferably 0.4% by mass or 2.38% by mass or less.
Water-miscible organic solvents include, for example, alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol (IPA), t-butanol, 1-methoxy-2-propanol (PGME); ethylene glycol, glycerin and the like. Polyhydric alcohols; Ketones such as acetone; Ethers such as tetrahydrofuran; Esters such as ethyl acetate and methyl acetate; Amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; Examples thereof include sulfoxides such as dimethyl sulfoxide. Any one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.
Among these, alcohols such as ethanol, IPA and PGME are preferable.
The content of the organic solvent in the organic solvent developer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 99% by mass or more. Examples of the components other than the organic solvent in the organic solvent developer include water, silicone oil and the like.
Further, the formed pattern after development may be further rinsed (washed) with a rinsing solution.
 パターン化されたシートは、ディスプレイのカラーフィルタやタッチパネル用導電フィルム等の透明性が求められる用途にとくに好適である。 The patterned sheet is particularly suitable for applications that require transparency, such as color filters for displays and conductive films for touch panels.
 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。 The features of the present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples. The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited by the specific examples shown below.
<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 8121-2:2012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。
<Manufacturing example 1>
[Manufacturing of fine fibrous cellulose dispersion (1)]
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper Co., Ltd. (solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 , sheet-like, disintegrated and measured according to JIS P 811-2: 2012 Canadian standard drainage Degree (CSF) of 700 ml) was used.
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.
 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。
Next, the obtained phosphorus oxo oxide pulp 1 was washed.
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. When the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, the washing end point was set.
 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。
Next, 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 above-mentioned washing treatment was performed on the phosphorus oxo-oxidized pulp after the neutralization treatment.
 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。
The infrared absorption spectrum of the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp was measured using FT-IR. As a result, absorption of the phosphate group based on P = O was observed around 1230 cm -1 , and it was confirmed that the phosphate group was added to the pulp.
Further, when the obtained phosphorous oxide pulp was tested and analyzed by an X-ray diffractometer, it was found at two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less. A typical peak was confirmed, and it was confirmed that it had cellulose type I crystals.
 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。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。
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.
By X-ray diffraction, it was confirmed that this fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal.
Moreover, when the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope, it was 3 to 5 nm. The amount of phosphorus oxo acid groups (first dissociated acid amount) was 1.45 mmol / g. The total amount of dissociated acid was 2.45 mmol / g.
<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。
<Manufacturing example 2>
[Manufacturing of fine fibrous cellulose dispersion (2)]
The same procedure as in Production Example 1 was carried out except that 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid) was used instead of ammonium dihydrogen phosphate to obtain phosphoroxo oxide pulp 2 and fine fibrous cellulose dispersion (2). rice field.
 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。 The infrared absorption spectrum of the obtained phosphorus oxo oxide pulp 2 was measured using FT-IR. As a result, P = O-based absorption of the phosphonic acid group, which is a metamorphic form of the phosphite group, was observed near 1210 cm -1 , and a (sub) phosphorous acid group (phosphonic acid group) was added to the pulp. It was confirmed that there was.
 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。 Further, when the obtained phosphorus oxo oxide pulp 2 was tested and analyzed by an X-ray diffractometer, two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less, were located. A typical peak was confirmed in, and it was confirmed that it had cellulose type I crystals.
 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、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。 By X-ray diffraction, it was confirmed that 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. Regarding the fine fibrous cellulose dispersion (2), the amount of phosphorous acid group (first dissociated acid amount) introduced into cellulose and the total amount of dissociated acid were 1.51 mmol / g and 1.54 mmol / g, respectively. there were.
<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質量部とを、水10,000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。
<Manufacturing example 3>
[Manufacturing of fine fibrous cellulose dispersion (3)]
As 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 raw material pulp corresponding 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 10 parts by mass of water. It was dispersed in 000 parts by mass. Then, 13 parts by mass of an aqueous sodium hypochlorite solution was added to 1.0 g of pulp so as to be 3.8 mmol, and the reaction was started. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to keep the pH at 10 or more and 10.5 or less, and the reaction was considered to be completed when no change was observed in the pH.
 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、5,000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。
Next, the obtained TEMPO oxide pulp was washed.
In the washing treatment, the pulp slurry after TEMPO oxidation is dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 5,000 parts by mass of ion-exchanged water is poured, stirred and uniformly dispersed, and then filtered and dehydrated is repeated. Was done by. When the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, the washing end point was set.
 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。 Further, when the obtained TEMPO oxide pulp was tested and analyzed by an X-ray diffractometer, it was found at two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less. A typical peak was confirmed, confirming that it had cellulose type I crystals.
 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。 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.
 微細繊維状セルロース分散液(3)について、セルロースに導入されたカルボキシ基量は、1.30mmol/gであった。 Regarding the fine fibrous cellulose dispersion liquid (3), the amount of carboxy groups introduced into the cellulose was 1.30 mmol / g.
<微細繊維状セルロースの繊維幅およびイオン性基量の測定方法>
[繊維幅の測定]
 微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。微細繊維状セルロース分散液の上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。これを乾燥した後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEOL-2000EX)により観察した。
<Measurement method of fiber width and ionic group amount of fine fibrous cellulose>
[Measurement of fiber width]
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method. The supernatant of the fine fibrous cellulose dispersion was diluted with water so that the concentration of the fine fibrous cellulose was 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and the solution was added dropwise to the hydrophilized carbon grid film. This was dried, stained with uranyl acetate, and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.).
[リンオキソ酸基量の測定]
 微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した微細繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
 イオン交換樹脂による処理は、上記微細繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショニング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
 また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。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観測される。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(図1)。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の第1解離酸量と等しくなる。また、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の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値をリン酸基量(mmol/g)とした。
[Measurement of phosphorus oxo acid group amount]
The amount of phosphorus oxo acid groups in the fine fibrous cellulose is a fine fibrous cellulose-containing slurry prepared by diluting a dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content is 0.2% by mass. On the other hand, the measurement was carried out by performing a treatment with an ion exchange resin and then performing a titration with an alkali.
In the treatment with the ion exchange resin, a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) having a volume of 1/10 is added to the fine fibrous cellulose-containing slurry, and the mixture is shaken for 1 hour. , The resin and the slurry were separated by pouring on a mesh having a mesh size of 90 μm.
In addition, titration using alkali changes the pH value indicated by the slurry while adding 10 μL of a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry treated with an ion exchange resin every 5 seconds. It was done by measuring. The titration was performed while blowing nitrogen gas into the slurry from 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, two points are observed where 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. Of these, the maximum point of the increment obtained first when alkali is added is called the first end point, and the maximum point of the increment obtained next is called the second end point (FIG. 1). The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid in the slurry used for titration. Further, the amount of alkali required from the start of titration to the second end point becomes equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used for titration. The amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the first end point divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated was defined as the amount of phosphate groups (mmol / g).
[カルボキシ基量の測定]
 微細繊維状セルロースのカルボキシ基量は、イオン交換樹脂による処理後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を30秒に1回、50μLずつ加えた以外は[リンオキソ酸基量の測定]と同様に測定した。カルボキシ基量(mmol/g)は、計測結果のうち図2に示す第1領域に相当する領域において必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して算出した。
[Measurement of carboxy group amount]
The amount of carboxy group of the fine fibrous cellulose is [phosphoroic acid group] except that 50 μL of 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution is added to the fine fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin once every 30 seconds. Amount measurement] was performed in the same manner. The amount of carboxy group (mmol / g) is obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required in the region corresponding to the first region shown in FIG. 2 of the measurement results by the solid content (g) in the slurry to be titrated. Calculated.
<製造例4>
[感放射線性組成物(1)の製造]
 冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、トリエチレンテトラミン(東京化成工業株式会社製)14.6質量部、トリエチルアミン51質量部、およびジクロロメタン200質量部を仕込んだ。氷浴下、この溶液中に、塩化アクリロイル(東京化成工業株式会社製)45質量部を1時間かけて滴下し、滴下終了後、室温で1時間撹拌した。反応溶液に1規定の塩酸水を加えて洗浄した後、炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、その後10%塩化ナトリウム水溶液で洗浄した後、有機層に硫酸マグネシウムを加えた。硫酸マグネシウムをろ過して除去した有機層から溶媒を減圧留去したのち、減圧乾燥させることにより、重合性のアクリルアミド化合物を36g得た。
 得られた化合物1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部の混合物が0.5質量%となるようIPAを加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(1)を調製した。
<Manufacturing example 4>
[Production of Radiation Sensitive Composition (1)]
A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 14.6 parts by mass of triethylenetetramine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 51 parts by mass of triethylamine, and 200 parts by mass of dichloromethane. Under an ice bath, 45 parts by mass of acryloyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise to this solution over 1 hour, and after completion of the addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After washing by adding 1N hydrochloric acid water to the reaction solution, it was washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, then with a 10% aqueous sodium chloride solution, and then magnesium sulfate was added to the organic layer. The solvent was distilled off under reduced pressure from the organic layer from which magnesium sulfate was filtered and removed, and then dried under reduced pressure to obtain 36 g of a polymerizable acrylamide compound.
A mixture of 1.0 part by mass of the obtained compound and 0.1 part by mass of 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy) -2-methylpropiophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is 0.5. IPA was added so as to be a mass%, and the mixture was dissolved. Then, the radiation-sensitive composition (1) was prepared by filtering with a millipore filter having a pore size of 0.5 μm.
<製造例5>
[感放射線性組成物(2)の製造]
 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)(新中村化学株式会社製、NKエステルA-DPH)1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部との混合物が0.5質量%となるよう、1-メトキシ-2-プロパノールを加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(2)を調製した。
<Manufacturing example 5>
[Production of Radiation Sensitive Composition (2)]
Dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA) (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK ester A-DPH) 1.0 part by mass and 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy) -2-methylpropiophenone (2-hydroxyethoxy) -2-methylpropiophenone ( 1-Methyl-2-propanol was added and dissolved so that the mixture with 0.1 parts by mass (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was 0.5% by mass. Then, the radiation-sensitive composition (2) was prepared by filtering with a millipore filter having a pore size of 0.5 μm.
<実施例1>
(ポリビニルアルコールの溶解)
 イオン交換水に、ポリビニルアルコール(PVA)(株式会社クラレ製、ポバール105、重合度:500、ケン化度:98~99mol%)を0.5質量%になるように加え、95℃で1時間撹拌し、溶解してポリビニルアルコール水溶液を得た。
<Example 1>
(Dissolution of polyvinyl alcohol)
Polyvinyl alcohol (PVA) (manufactured by Kuraray Co., Ltd., Poval 105, degree of polymerization: 500, degree of saponification: 98-99 mol%) was added to ion-exchanged water so as to be 0.5% by mass, and the temperature was 95 ° C. for 1 hour. The mixture was stirred and dissolved to obtain an aqueous polyvinyl alcohol solution.
(感放射線性シートの製造)
 固形分濃度が2.0質量%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%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)50質量部に対し、ポリビニルアルコール水溶液を20質量部、感放射線性組成物(1)溶液を30質量部、それぞれ添加し、撹拌した。さらに、シートの仕上がり坪量が50g/mになるように混合後の液を計量して、市販のアクリル板上に展開し、50℃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150mm角の堰止用の板を配置した。以上の手順により、感放射線性シートを得た。
 得られた感放射線性シートの厚みは、38μmであった。
(Manufacturing of radiation-sensitive sheets)
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (1) having a solid content concentration of 2.0% by mass to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content of 0.5% by mass.
To 50 parts by mass of the obtained fine fibrous cellulose dispersion (A), 20 parts by mass of an aqueous polyvinyl alcohol solution and 30 parts by mass of a solution of a radiation-sensitive composition (1) were added and stirred. Further, the mixed liquid was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 50 g / m 2 , developed on a commercially available acrylic plate, and dried in a dryer at 50 ° C. for 24 hours. A 150 mm square dammed plate was placed on the acrylic plate so as to have a predetermined basis weight. A radiation-sensitive sheet was obtained by the above procedure.
The thickness of the obtained radiation-sensitive sheet was 38 μm.
<実施例2>
 微細繊維状セルロース分散液(A)43質量部に対し、ポリビニルアルコール水溶液を17質量部、感放射線性組成物(1)溶液を40質量部とした以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
<Example 2>
Radiation-sensitive in the same manner as in Example 1 except that the polyvinyl alcohol aqueous solution was 17 parts by mass and the radiation-sensitive composition (1) solution was 40 parts by mass with respect to 43 parts by mass of the fine fibrous cellulose dispersion (A). Obtained a sex sheet.
<実施例3>
 微細繊維状セルロース分散液(A)36質量部に対し、ポリビニルアルコール水溶液を14質量部、感放射線性組成物(1)溶液を50質量部とした以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
<Example 3>
Radiation-sensitive in the same manner as in Example 1 except that the polyvinyl alcohol aqueous solution was 14 parts by mass and the radiation-sensitive composition (1) solution was 50 parts by mass with respect to 36 parts by mass of the fine fibrous cellulose dispersion (A). Obtained a sex sheet.
<実施例4>
 固形分濃度が2.0質量%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%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(A)のかわりに、微細繊維状セルロース分散液(B)を用いた以外は実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
<Example 4>
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (2) having a solid content concentration of 2.0% by mass to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (B) having a solid content of 0.5% by mass.
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion (B) was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion (A).
<実施例5>
 固形分濃度が2.0質量%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%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(A)のかわりに、微細繊維状セルロース分散液(C)を用いた以外は実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
<Example 5>
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (3) having a solid content concentration of 2.0% by mass to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (C) having a solid content of 0.5% by mass.
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion (C) was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion (A).
<実施例6>
 感放射線性組成物(1)のかわりに感放射線性組成物(2)を用いた以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
<Example 6>
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the radiation-sensitive composition (2) was used instead of the radiation-sensitive composition (1).
<比較例1>
(多孔質シート化)
 微細繊維状セルロース分散液(A)を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作製した。このウェットシートの固形分は10%であった。得られたウェットシート上にジエチレングリコールジメチルエーテル(東邦化学工業株式会社製、商品名:「ハイソルブMDM」)をウェットシート100部に対して100部を霧吹きスプレーで均一に塗布した。さらに減圧して水と有機溶媒を含んだウェットシートを形成した。このウェットシートの固形分は10%であった。このウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともにシリンダーロールで鏡面にウェットシートが接触するように80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは湿った状態であった。第一乾燥後のシートを130℃の乾燥機で3分間乾燥した(第2乾燥工程)。得られた第2乾燥後のシートは乾燥した状態であった。このシートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative example 1>
(Porous sheet)
A wet sheet was prepared by reducing the pressure of the fine fibrous cellulose dispersion (A) on a 500 mesh polyester mesh. The solid content of this wet sheet was 10%. On the obtained wet sheet, 100 parts of diethylene glycol dimethyl ether (manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., trade name: "High Solve MDM") was uniformly applied to 100 parts of the wet sheet by spraying. Further, the pressure was reduced to form a wet sheet containing water and an organic solvent. The solid content of this wet sheet was 10%. This wet sheet was dried with a cylinder roll together with a 500 mesh polyester mesh at 80 ° C. for 3 minutes so that the wet sheet was in contact with the mirror surface to obtain a sheet after the first drying. The obtained sheet after the first drying was in a damp state. The sheet after the first drying was dried in a dryer at 130 ° C. for 3 minutes (second drying step). The obtained sheet after the second drying was in a dried state. This sheet was peeled off from the polyester mesh to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet.
(感放射線性樹脂の含浸)
 上記微細繊維状セルロース含有シートを感放射線性組成物(1)の溶液中に浸漬し、3分間静置した。その後、このシートを取り出し、ULVAC社製の減圧装置(MUE-2000)でシートを減圧乾燥して、シート中の溶媒を減圧除去した。得られたシートの坪量は50g/mであった。また、得られた感放射線性シートの厚みは、70μmであった。
(Immersion of radiation sensitive resin)
The fine fibrous cellulose-containing sheet was immersed in the solution of the radiation-sensitive composition (1) and allowed to stand for 3 minutes. Then, this sheet was taken out, and the sheet was dried under reduced pressure with a decompression device (MUE-2000) manufactured by ULVAC, and the solvent in the sheet was removed under reduced pressure. The basis weight of the obtained sheet was 50 g / m 2 . The thickness of the obtained radiation-sensitive sheet was 70 μm.
<比較例2>
 クロマトグラフィー用濾紙(東洋濾紙株式会社製、No51B、87g/m)を感放射線性樹脂組成物(1)の溶液中に浸漬し、3分間静置した。その後、このシートを取り出し、ULVAC社製の減圧装置(MUE-2000)でシートを減圧乾燥して、シート中の溶媒を減圧除去した得られたシートの坪量は124g/mであった。また、得られた感放射線性シートの厚みは、170μmであった。
<Comparative example 2>
A chromatographic filter paper (manufactured by Toyo Filter Paper Co., Ltd., No. 51B, 87 g / m 2 ) was immersed in the solution of the radiation-sensitive resin composition (1) and allowed to stand for 3 minutes. Then, this sheet was taken out, the sheet was dried under reduced pressure with a decompression device (MUE-2000) manufactured by ULVAC, and the solvent in the sheet was removed under reduced pressure. The basis weight of the obtained sheet was 124 g / m 2 . The thickness of the obtained radiation-sensitive sheet was 170 μm.
[測定方法]
<シートの全光線透過率>
 JIS K 7361-1:1997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。
[Measuring method]
<Total light transmittance of sheet>
The total light transmittance was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Laboratory Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7361-1: 1997. The results are shown in Table 1.
<シートのヘーズ>
 JIS K 7136:2000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。
<Sheet haze>
The haze was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Laboratory Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7136: 2000. The results are shown in Table 1.
<シートへのパターニング>
 メタルハライドランプを備えた露光装置(アイグラフィックス株式会社製、型番アイグランデージECS-4011GX/N、波長200~450nm)に感放射線性シートまたは樹脂含浸シートを設置した。次いで、前記シート上にフォトマスク(凸版印刷株式会社製、合成石英製、L/S=400/400,1100/1100μm)を設置した。この際、シムテープ(株式会社ミスミグループ本社製、厚さ500μm、SUS製)を用い、パターン形成用基材とフォトマスクのギャップが500μmとなるようにした。
 次いで、放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OA1 model356、OA1 Optical Associates 1nc.製)を用い、500mJ/cmとなるように設定した後に露光装置を用いて露光した。
<Patterning on sheet>
A radiation-sensitive sheet or a resin-impregnated sheet was installed in an exposure apparatus equipped with a metal halide lamp (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd., model number Eye Grandage ECS-4011GX / N, wavelength 200 to 450 nm). Next, a photomask (manufactured by Toppan Printing Co., Ltd., made of synthetic quartz, L / S = 400/400, 1100/1100 μm) was placed on the sheet. At this time, a shim tape (manufactured by Misumi Group Inc., thickness 500 μm, manufactured by SUS) was used so that the gap between the pattern-forming base material and the photomask was 500 μm.
Next, the intensity of the radiation at a wavelength of 365 nm was set to 500 mJ / cm 2 using an illuminometer (OA1 model 356, manufactured by OA1 Optical Associates 1 nc.), And then exposed using an exposure apparatus.
 次に、露光したシートをIPAに3分間ディップして現像した。
 以上により、シートの露光されなかった部分のみ感放射線性組成物用樹脂が除去されたパターン化されたシートを得た。
Next, the exposed sheet was dipped into IPA for 3 minutes and developed.
As described above, a patterned sheet in which the resin for the radiation-sensitive composition was removed only in the unexposed portion of the sheet was obtained.
 次に、このシートをソルベントレッド49のIPA溶液に3分間含浸させた後、IPAに3分間ディップして洗浄した。
 以上により、感放射線性組成物用樹脂が除去された部分にのみソルベントレッド49を含浸させたシートを得た。
Next, this sheet was impregnated with the IPA solution of Solvent Red 49 for 3 minutes, and then dipped into the IPA for 3 minutes for washing.
From the above, a sheet impregnated with Solvent Red 49 only in the portion from which the resin for the radiation-sensitive composition was removed was obtained.
 このシートを光学顕微鏡で観察し、L/S=400/400μmおよび1100/1100μmの両方とも、パターンが形成されていたら評価「A」とし、L/S=400/400μmのパターンは形成されなかったが、L/S=1100/1100μmのパターンは形成されていたら評価「B」とし、L/S=400/400μmおよび1100/1100μmの両方ともパターンが形成されなかったら評価「C」とした。結果を表1に示す。 When this sheet was observed with an optical microscope, both L / S = 400/400 μm and 1100/1100 μm were evaluated as “A” if a pattern was formed, and a pattern of L / S = 400/400 μm was not formed. However, if the pattern of L / S = 1100/1100 μm was formed, it was evaluated as “B”, and if the pattern was not formed in both L / S = 400/400 μm and 1100/1100 μm, it was evaluated as “C”. The results are shown in Table 1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 本発明により、透明性に優れ、微細なパターニングが可能な感放射線性シートを提供でき、該感放射線性シートを露光、現像して得られたパターン化されたシートは、ディスプレイのカラーフィルタやタッチパネル用導電フィルム等の透明性が求められる用途への使用が期待される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a radiation-sensitive sheet having excellent transparency and capable of fine patterning, and the patterned sheet obtained by exposing and developing the radiation-sensitive sheet can be used as a color filter or a touch panel of a display. It is expected to be used in applications that require transparency, such as conductive films for use.

Claims (13)

  1.  感放射線性組成物、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース、および親水性高分子を含有し、
     該微細繊維状セルロース100質量部に対する親水性高分子の含有量が10質量部以上である、
     感放射線性シート。
    Contains a radiation-sensitive composition, fine fibrous cellulose with a fiber width of 1,000 nm or less, and a hydrophilic polymer.
    The content of the hydrophilic polymer with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose is 10 parts by mass or more.
    Radiation sensitive sheet.
  2.  感放射線性組成物が、感放射線性化合物と、放射線照射された感放射線性化合物により溶媒に対する溶解性が増加または減少する感放射線性組成物用樹脂とからなる、請求項1に記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive composition according to claim 1, wherein the radiation-sensitive composition comprises a radiation-sensitive compound and a resin for a radiation-sensitive composition whose solubility in a solvent is increased or decreased by the irradiated radiation-sensitive compound. Sex sheet.
  3.  前記感放射線性化合物が、光酸発生剤、および光重合開始剤の少なくとも1つを含む、請求項2に記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to claim 2, wherein the radiation-sensitive compound contains at least one of a photoacid generator and a photopolymerization initiator.
  4.  前記感放射線性シートの固形分中の感放射線性組成物の含有量が10質量%以上である、請求項1~3のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the radiation-sensitive composition in the solid content of the radiation-sensitive sheet is 10% by mass or more.
  5.  前記感放射線性シートの全光線透過率が70%以上である、請求項1~4のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the total light transmittance of the radiation-sensitive sheet is 70% or more.
  6.  前記感放射線性シートのヘーズが10%以下である、請求項1~5のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein the haze of the radiation-sensitive sheet is 10% or less.
  7.  前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有する、請求項1~6のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein the fine fibrous cellulose has an anionic group.
  8.  前記微細繊維状セルロースが、リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する基を有する、請求項1~7のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the fine fibrous cellulose has a phosphoric acid group or a group derived from a phosphoric acid group.
  9.  前記感放射線性組成物が、水、アルコール、およびこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解する、請求項1~8のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the radiation-sensitive composition is dissolved in at least one of water, alcohol, and a mixed solvent thereof.
  10.  前記親水性高分子が、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、および変性ポリビニルアルコールから選択される、請求項1~9のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 9, wherein the hydrophilic polymer is selected from polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and modified polyvinyl alcohol.
  11.  前記感放射線性シートがネガ型感放射線性シートである、請求項1~10のいずれかに記載の感放射線性シート。 The radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 10, wherein the radiation-sensitive sheet is a negative type radiation-sensitive sheet.
  12.  請求項1~11のいずれかに記載の感放射線性シートの露光部または未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシート。 A patterned sheet in which at least a part of an exposed portion or an unexposed portion of the radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 11 is removed.
  13.  請求項1~11のいずれかに記載の感放射線性シートに用いられる感放射線性組成物。 A radiation-sensitive composition used for the radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 11.
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