[go: up one dir, main page]

JP6270379B2 - Fine cellulose fiber composite and method for producing the same - Google Patents

Fine cellulose fiber composite and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP6270379B2
JP6270379B2 JP2013177570A JP2013177570A JP6270379B2 JP 6270379 B2 JP6270379 B2 JP 6270379B2 JP 2013177570 A JP2013177570 A JP 2013177570A JP 2013177570 A JP2013177570 A JP 2013177570A JP 6270379 B2 JP6270379 B2 JP 6270379B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
cellulose fiber
fine cellulose
mass
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013177570A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015044948A (en
Inventor
隆行 嶋岡
隆行 嶋岡
泰友 野一色
泰友 野一色
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
New Oji Paper Co Ltd
Oji Holdings Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Oji Holdings Corp
Oji Paper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp, Oji Holdings Corp, Oji Paper Co Ltd filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2013177570A priority Critical patent/JP6270379B2/en
Publication of JP2015044948A publication Critical patent/JP2015044948A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6270379B2 publication Critical patent/JP6270379B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

本発明は、微細セルロース繊維複合体及びその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、微細セルロース繊維と天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを含有する微細セルロース繊維複合体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a fine cellulose fiber composite and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a fine cellulose fiber composite containing fine cellulose fibers and a natural and / or synthetic resin emulsion and a method for producing the same.

ゴムに繊維を混合して硬度やモジュラスなどを改善する技術は知られている。径が太い繊維はゴムに分散しやすいが、耐疲労性などの物性が低下する一方で、径が細い繊維をゴムに混合すると耐疲労性は向上するが、繊維同士が絡まったりしてゴムへの分散性が悪化する傾向がある。そこで、断面が海島構造を持つ混合糸繊維をゴムに分散させて、混合時のせん断力によってフィブリル化させることによってゴムとの接触面積を増し、分散性と耐疲労性を両立させた繊維が提案されている(特許文献1)。しかしながら、この繊維は樹脂の相分離によって海島構造を形成するため、太さや長さが不均一であり、具体的に直径が1μmおよび0.7μmと太く、ゴムとの接触面積が十分大きいとは言えず、大きな補強効果は期待できない。   A technique for improving hardness and modulus by mixing fibers with rubber is known. Fibers with a large diameter are easy to disperse in the rubber, but the physical properties such as fatigue resistance decrease, but mixing fibers with a small diameter into the rubber improves the fatigue resistance, but the fibers are entangled and become rubber. There is a tendency for the dispersibility of to deteriorate. Therefore, we proposed a fiber that has both dispersibility and fatigue resistance by dispersing mixed yarn fibers with a sea-island cross section in rubber and fibrillating with shearing force during mixing to increase the contact area with rubber. (Patent Document 1). However, since this fiber forms a sea-island structure by phase separation of the resin, the thickness and length are non-uniform, specifically, the diameter is 1 μm and 0.7 μm thick, and the contact area with rubber is sufficiently large Therefore, a large reinforcing effect cannot be expected.

また、特許文献2では、疎水化した微細セルロース繊維とゴムラテックスを水媒体中で混合後、乾燥することで疎水化した微細セルロース繊維を含有するゴム組成物を作製している。しかしながら、水媒体中での混合工程において、化学変性により疎水化された微細セルロース繊維が水媒体中でゴムラテックスと均一に分散しないため、得られたゴム組成物中で微細セルロース繊維が凝集し、微細セルロース繊維が本来有する性能を十分に引き出せていない。また、微細セルロース繊維を調製した後、有機溶剤置換を行い、化学変性を行っているが、微細セルロース繊維は低濃度の水分散液として調製されるうえ、親水性が非常に高いことから、有機溶剤置換の工程における水分除去は非常に煩雑となり、疎水化された微細セルロース繊維の効率的な生産は困難である。   Moreover, in patent document 2, the rubber composition containing the fine cellulose fiber hydrophobized by mixing after hydrophobizing the fine cellulose fiber and rubber latex in an aqueous medium, and drying is produced. However, in the mixing step in the aqueous medium, since the fine cellulose fibers hydrophobized by chemical modification are not uniformly dispersed with the rubber latex in the aqueous medium, the fine cellulose fibers aggregate in the obtained rubber composition, The performance originally possessed by the fine cellulose fibers cannot be sufficiently extracted. In addition, after preparing fine cellulose fibers, organic solvent substitution is performed and chemical modification is performed. However, since fine cellulose fibers are prepared as a low-concentration aqueous dispersion and are extremely hydrophilic, Water removal in the solvent replacement step becomes very complicated, and it is difficult to efficiently produce hydrophobized fine cellulose fibers.

また、特許文献3では、天然セルロース原料に2,2,6,6,−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)のようなオキシル化合物を、共酸化剤と共に反応させセルロースのC6位の一級水酸基の一部をアルデヒド、およびアルデヒドを経由してカルボキシル基にまで酸化させることで静電反発により比較的軽度な機械的処理により数平均繊維径が200nm以下の微細セルロース繊維を得ることが記載されている。この微細セルロース繊維は静電反発により水媒体中で凝集することなく分散性は良好である。微細セルロース繊維と樹脂エマルジョンを水媒体中で混合後、乾燥することで、良好な繊維分散状態をもった複合体を作製している。しかしながら、疎水性の樹脂との複合体では、微細セルロース繊維の非常に高い親水性のため、親和性が乏しく、補強効果が十分でない。  In Patent Document 3, a natural cellulose raw material is reacted with an oxyl compound such as 2,2,6,6, -tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) together with a co-oxidant to form C6 position of cellulose. By oxidizing a part of the primary hydroxyl group to aldehyde and carboxyl group via aldehyde, a fine cellulose fiber having a number average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained by a relatively mild mechanical treatment by electrostatic repulsion. Have been described. This fine cellulose fiber has good dispersibility without agglomeration in an aqueous medium due to electrostatic repulsion. A fine cellulose fiber and a resin emulsion are mixed in an aqueous medium and then dried to produce a composite having a good fiber dispersion state. However, in the composite with the hydrophobic resin, since the fine cellulose fiber has very high hydrophilicity, the affinity is poor and the reinforcing effect is not sufficient.

特開平10−7811号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-7811 特開2009−84564号公報JP 2009-84564 A 特開2012−25949号公報JP 2012-25949 A

本発明は、上記した従来技術の問題点を解消することを課題としたものであり、微細セルロース繊維を天然及び/又は合成樹脂エマルジョン成分中に均一に分散させることができ、また微細セルロース繊維と天然及び/又は合成樹脂との親和性が高い微細セルロース繊維複合体及びその製造方法を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and fine cellulose fibers can be uniformly dispersed in natural and / or synthetic resin emulsion components. It is an object to be solved to provide a fine cellulose fiber composite having a high affinity with natural and / or synthetic resins and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維と天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを混合して微細セルロース繊維複合体を製造することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have mixed a fine cellulose fiber in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose and a natural and / or synthetic resin emulsion to produce a fine cellulose fiber composite. By manufacturing, it discovered that the said subject could be solved and came to complete this invention.

即ち、本発明によれば以下の発明が提供される。
(1) (a)セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維、及び(b)天然及び/又は合成樹脂エマルジョン、を含有するセルロース繊維複合体。
(2) 微細セルロース繊維が、セルロース繊維原料の水酸基に対して、疎水基とアニオン性基とを併せ持つ化合物を導入する工程によって製造されたものである、(1)に記載のセルロース繊維複合体。
(3) 微細セルロース繊維が、(a)セルロース繊維原料を疎水基で置換された無水コハク酸により処理するセルロースのハーフエステル化工程、(b)上記ハーフエステル化工程で得られたハーフエステル化されたセルロースをアルカリ溶液で処理するアルカリ処理工程、及び(c)上記アルカリ処理されたセルロースを解繊処理する解繊処理工程を含む方法によって製造された微細セルロース繊維である、(1)又は(2)に記載のセルロース繊維複合体。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A cellulose fiber composite containing (a) fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose, and (b) a natural and / or synthetic resin emulsion.
(2) The cellulose fiber composite according to (1), wherein the fine cellulose fiber is produced by a step of introducing a compound having both a hydrophobic group and an anionic group with respect to the hydroxyl group of the cellulose fiber raw material.
(3) A fine cellulose fiber is (a) a cellulose half-esterification process in which a cellulose fiber raw material is treated with succinic anhydride substituted with a hydrophobic group, and (b) a half-esterification obtained in the half-esterification process. (1) or (2) which is a fine cellulose fiber produced by a method comprising an alkali treatment step of treating the obtained cellulose with an alkali solution, and (c) a defibration treatment step of defibrating the alkali-treated cellulose. ) Cellulose fiber composites.

(4) セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維の分散液と、天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを混合してセルロース−樹脂エマルジョン分散液を得る工程を含む、(1)から(3)の何れかに記載のセルロース繊維複合体の製造方法。
(5) セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維の分散液と、天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを混合してセルロース−樹脂エマルジョン分散液を得る工程の後に、溶媒を除去し、固形分を回収する工程をさらに含む、(4)に記載の製造方法。
(6) (1)から(3)の何れかに記載の微細セルロース繊維複合体を含む、繊維強化材。
(7) (1)から(3)の何れかに記載の微細セルロース繊維複合体を含む繊維強化材を成形することにより得られる成形品。
(4) including a step of mixing a dispersion of fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose and a natural and / or synthetic resin emulsion to obtain a cellulose-resin emulsion dispersion ( The method for producing a cellulose fiber composite according to any one of 1) to (3).
(5) After the step of mixing a dispersion of fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose and a natural and / or synthetic resin emulsion to obtain a cellulose-resin emulsion dispersion, a solvent The method according to (4), further comprising a step of removing the solid and recovering the solid content.
(6) A fiber reinforcing material comprising the fine cellulose fiber composite according to any one of (1) to (3).
(7) A molded product obtained by molding a fiber reinforcement containing the fine cellulose fiber composite according to any one of (1) to (3).

本発明によれば、セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維分散液と天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとの混合時に、アニオン性基により混合液中で微細セルロース繊維が良く分散し、樹脂エマルジョンと均一に混ざり合うことができる。また本発明によれば、混合液より水分を除去することで良好な繊維分散状態をもった複合体を作製できるだけでなく、セルロース中の疎水基が樹脂との親和性を高めることで、樹脂の補強効果を大幅に上昇できる。さらに、得られたセルロース繊維のアニオン性基の静電反発を利用することで、軽度な機械的処理により、疎水基とアニオン性基とを有する微細セルロース繊維を調製することが可能となり、製造工程の簡素化が可能となる。   According to the present invention, when the fine cellulose fiber dispersion in which the hydrophobic group and the anionic group are introduced into the cellulose and the natural and / or synthetic resin emulsion are mixed, the fine cellulose fiber is mixed in the mixed solution by the anionic group. Disperses well and can mix uniformly with the resin emulsion. In addition, according to the present invention, not only can a composite with a good fiber dispersion state be obtained by removing water from the mixed solution, but also the hydrophobic groups in cellulose increase the affinity with the resin, The reinforcing effect can be greatly increased. Furthermore, by utilizing electrostatic repulsion of the anionic group of the obtained cellulose fiber, it becomes possible to prepare a fine cellulose fiber having a hydrophobic group and an anionic group by a mild mechanical treatment, and a manufacturing process Can be simplified.

以下、本発明について更に詳細に説明する。
<セルロース繊維原料>
微細セルロース繊維の原料となるセルロース繊維原料としては、製紙用パルプ、コットンリンターやコットンリントなどの綿系パルプ、麻、麦わら、バガスなどの非木材系パルプ、ホヤや海草などから単離されるセルロースなどが挙げられる。これらの中でも、入手のしやすさという点で、製紙用パルプが好ましい。製紙用パルプとしては、広葉樹クラフトパルプ(晒クラフトパルプ(LBKP)、未晒クラフトパルプ(LUKP)、酸素漂白クラフトパルプ(LOKP)など)、針葉樹クラフトパルプ(晒クラフトパルプ(NBKP)、未晒クラフトパルプ(NUKP)、酸素漂白クラフトパルプ(NOKP)など)、サルファイトパルプ(SP)、ソーダパルプ(AP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)、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)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材パルプ、古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。これらの中でも、より入手しやすいことから、クラフトパルプ、脱墨パルプ、サルファイトパルプが好ましい。セルロース繊維原料は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。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
<Cellulose fiber raw material>
Cellulose fiber materials used as raw materials for fine cellulose fibers include paper pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, cellulose isolated from sea squirts and seaweeds, etc. Is mentioned. Among these, paper pulp is preferable in terms of availability. Paper pulp includes hardwood kraft pulp (bleached kraft pulp (LBKP), unbleached kraft pulp (LUKP), oxygen bleached kraft pulp (LOKP), etc.), softwood kraft pulp (bleached kraft pulp (NBKP), unbleached kraft pulp) (NUCKP, oxygen bleached kraft pulp (NOKP), etc.), sulfite pulp (SP), chemical pulp such as soda pulp (AP), semi-chemical pulp (SCP), semi-chemical pulp such as chemiground wood pulp (CGP) In addition, mechanical pulp such as groundwood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), non-wood pulp using raw material such as cocoon, sardine, hemp, kenaf and the like, and deinked pulp using raw paper as a raw material. Among these, kraft pulp, deinked pulp, and sulfite pulp are preferable because they are more easily available. A cellulose fiber raw material may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types.

<化学処理工程>
本発明においては、セルロース繊維原料のセルロースの水酸基に対して疎水基とアニオン性基とを導入する工程によって、セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維を製造することができる。上記したセルロース繊維原料のセルロースの水酸基に対して疎水基とアニオン性基とを導入する工程は、好ましくはアルカリの存在下において行うことができる。
<Chemical treatment process>
In the present invention, a fine cellulose fiber in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose by a step of introducing a hydrophobic group and an anionic group to the hydroxyl group of cellulose of the cellulose fiber raw material can be produced. it can. The step of introducing the hydrophobic group and the anionic group with respect to the hydroxyl group of the cellulose of the cellulose fiber raw material can be preferably performed in the presence of an alkali.

セルロースの水酸基に対して疎水基とアニオン性基とを導入する工程としては、具体的には、セルロース繊維原料を(好ましくはアルカリの存在下において)疎水基とアニオン性基とを併せ持つ化合物により処理する方法(以下、方法A)、又はセルロース繊維原料を(好ましくはアルカリの存在下において)アニオン化剤で処理する工程と、(好ましくはアルカリの存在下において)疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程とを含む方法(以下、方法B)により行うことができる。方法Aは、疎水基(疎水性の嵩高基)とカルボキシ基の両方を同時に導入でき、反応が非常に簡便となり、製造工程の簡素化が可能となるため、好ましい。以下、方法A及び方法Bについて説明する。   Specifically, as a step of introducing a hydrophobic group and an anionic group to the hydroxyl group of cellulose, the cellulose fiber raw material is treated with a compound having both a hydrophobic group and an anionic group (preferably in the presence of an alkali). A method of treating (hereinafter referred to as Method A) or a cellulose fiber raw material (preferably in the presence of an alkali) with an anionizing agent, and a chemical modification for introducing a hydrophobic group (preferably in the presence of an alkali) And a step of treating with an agent (hereinafter, method B). Method A is preferable because both a hydrophobic group (hydrophobic bulky group) and a carboxy group can be introduced simultaneously, the reaction becomes very simple, and the production process can be simplified. Hereinafter, method A and method B will be described.

(方法Aについて)
本発明の一例においては、セルロース繊維原料を疎水基とアニオン性基とを併せ持つ化合物により処理することができる。疎水基とアニオン性基とを併せ持つ化合物としては、具体的には、疎水基で置換された無水コハク酸などを使用することができる。方法Aの一例としては、セルロース繊維原料を疎水基で置換された無水コハク酸により処理するセルロースのハーフエステル化工程と、上記ハーフエステル化終了後に、カルボキシ基を導入したセルロースをアルカリ溶液で処理するアルカリ処理工程とによって、セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維を製造することができる。
(About Method A)
In one example of the present invention, the cellulose fiber raw material can be treated with a compound having both a hydrophobic group and an anionic group. As a compound having both a hydrophobic group and an anionic group, specifically, succinic anhydride substituted with a hydrophobic group can be used. As an example of Method A, a cellulose half-esterification step in which a cellulose fiber raw material is treated with succinic anhydride substituted with a hydrophobic group, and after completion of the half-esterification, cellulose into which a carboxy group has been introduced is treated with an alkaline solution. By the alkali treatment step, fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose can be produced.

疎水基で置換された無水コハク酸における疎水基の種類は特に限定されないが、疎水基で置換された無水コハク酸の具体例としては、アルキル又はアルケニル無水コハク酸などを挙げることができる。アルキル又はアルケニル無水コハク酸の具体例としては、特に限定されないが、炭素数1〜24のオレフィン由来の骨格と無水マレイン酸骨格を持つ化合物が例示される。具体的には2−メチル無水コハク酸、2,3−ジメチル無水コハク酸、イタコン酸無水物、アリル無水コハク酸、(2−メチル−2−プロピニル)無水コハク酸、オクチル無水コハク酸、ノニル無水コハク酸、デシル無水コハク酸、ドデシル無水コハク酸、テトラデシル無水コハク酸、ヘキサデシル無水コハク酸、オクタデシル無水コハク酸等のアルキル無水コハク酸、2−ヘキセン−1−イル無水コハク酸、ペンテニル無水コハク酸、ヘキセニル無水コハク酸、オクテニル無水コハク酸、デセニル無水コハク酸、ウンデセニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、トリデセニル無水コハク酸、ヘキサデセニルコハク酸無水物、オクタデセニルコハク酸無水物、イソオクタデセニルコハク酸無水物等のアルケニルコハク酸無水物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは1種類、又は2種類以上を併用して用いることができる。   The kind of the hydrophobic group in the succinic anhydride substituted with the hydrophobic group is not particularly limited, and specific examples of the succinic anhydride substituted with the hydrophobic group include alkyl or alkenyl succinic anhydride. Specific examples of the alkyl or alkenyl succinic anhydride include, but are not particularly limited to, compounds having a skeleton derived from an olefin having 1 to 24 carbon atoms and a maleic anhydride skeleton. Specifically, 2-methyl succinic anhydride, 2,3-dimethyl succinic anhydride, itaconic anhydride, allyl succinic anhydride, (2-methyl-2-propynyl) succinic anhydride, octyl succinic anhydride, nonyl anhydride Alkyl succinic anhydrides such as succinic acid, decyl succinic anhydride, dodecyl succinic anhydride, tetradecyl succinic anhydride, hexadecyl succinic anhydride, octadecyl succinic anhydride, 2-hexen-1-yl succinic anhydride, pentenyl succinic anhydride, Hexenyl succinic anhydride, octenyl succinic anhydride, decenyl succinic anhydride, undecenyl succinic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, tridecenyl succinic anhydride, hexadecenyl succinic anhydride, octadecenyl succinic anhydride, isoocta Alkenyl succinic anhydride such as decenyl succinic anhydride That, without being limited thereto. These can be used alone or in combination of two or more.

疎水基で置換された無水コハク酸の使用量は、セルロース繊維原料100質量部に対して0.1〜1000質量程度が好ましく、0.5〜500質量部程度がより好ましく、1〜500質量部がさらに好ましい。   The amount of succinic anhydride substituted with a hydrophobic group is preferably about 0.1 to 1000 parts by weight, more preferably about 0.5 to 500 parts by weight, and 1 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cellulose fiber raw material. Is more preferable.

疎水基で置換された無水コハク酸によって処理する際の処理温度は、セルロースの熱分解温度の点から、250℃以下であることが好ましい。さらに、処理の際に水が含まれている場合には、80〜200℃にすることが好ましく、100〜170℃にすることがより好ましい。   The treatment temperature when treating with succinic anhydride substituted with a hydrophobic group is preferably 250 ° C. or less from the viewpoint of the thermal decomposition temperature of cellulose. Furthermore, when water is contained in the treatment, the temperature is preferably 80 to 200 ° C, more preferably 100 to 170 ° C.

セルロース繊維原料と疎水基で置換された無水コハク酸との反応条件は特に制限はないが、例えば、セルロース繊維原料とアルカリ水溶液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液など)と、疎水基で置換された無水コハク酸とを混合して、加熱攪拌して水分を蒸発して除去する方法などが例示できる。   The reaction conditions of the cellulose fiber raw material and succinic anhydride substituted with a hydrophobic group are not particularly limited. For example, the cellulose fiber raw material, an aqueous alkali solution (for example, an aqueous sodium hydroxide solution), and anhydrous anhydrous substituted with a hydrophobic group Examples thereof include a method of mixing succinic acid, heating and stirring to evaporate and remove moisture.

混合液におけるセルロース繊維原料の濃度は特に限定されないが、脱水工程が短縮でき、繊維原料と疎水基で置換された無水コハク酸の接触しやすくなり、反応性が高まることから、セルロース繊維原料の濃度は高い方が良く、10質量%以上が好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。一方、繊維原料の膨潤性が損なわれないようにするため、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がさらに好ましく、70質量%以下が特に好ましい。   The concentration of the cellulose fiber raw material in the mixed solution is not particularly limited, but the dehydration process can be shortened, the fiber raw material and the succinic anhydride substituted with a hydrophobic group are easily contacted, and the reactivity is increased. Is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. On the other hand, 90 mass% or less is preferable, 80 mass% or less is more preferable, and 70 mass% or less is especially preferable in order not to impair the swelling property of the fiber raw material.

本発明においては、セルロース繊維原料を、好ましくはアルカリの存在下において、疎水基で置換された無水コハク酸によって処理してセルロースをハーフエステル化することができる。アルカリとしては、無機アルカリ化合物でも有機アルカリ化合物でもよい。無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化カルシウム等が挙げられる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン等が挙げられる。アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれでもよいが、極性溶媒(水、アルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。   In the present invention, the cellulose fiber raw material can be treated with succinic anhydride substituted with a hydrophobic group, preferably in the presence of alkali, to half-esterify the cellulose. The alkali may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. Examples of the inorganic alkali compound include alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides. Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide and potassium hydroxide, and examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide. Examples of the organic alkali compound include ammonia, aliphatic amines, and aromatic amines. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent, but a polar solvent (polar organic solvent such as water or alcohol) is preferred, and an aqueous solvent containing at least water is more preferred.

前記反応では反応性を向上させるため、第四級アンモニウムヒドロキシドや第四級アンモニウムクロリドといった第四アンモニウム塩を用いることができる。第4級アンモニウムヒドロキシドの種類としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピ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、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジベンジルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。また、第四級アンモニウムクロリドの種類としては、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムクロリド、トリメチルエチルアンモニウムクロリド、トリメチルベンジルアンモニウムクロリド、ジメチルジベンジルアンモニウムクロリドなどが挙げられる。これらは疎水基で置換された無水コハク酸を親水性のセルロースと反応しやすくする相関移動触媒として作用する。使用する触媒量としてはセルロースのグルコース単位1モルに対し、0.01〜100モルが好ましい。   In the reaction, a quaternary ammonium salt such as quaternary ammonium hydroxide or quaternary ammonium chloride can be used to improve the reactivity. The types of quaternary ammonium hydroxide include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, trimethylbenzylammonium hydroxide, dimethyldibenzylammonium Examples include hydroxide. Examples of the quaternary ammonium chloride include tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetrapropylammonium chloride, tetrabutylammonium chloride, trimethylethylammonium chloride, trimethylbenzylammonium chloride, dimethyldibenzylammonium chloride and the like. . These act as phase transfer catalysts that facilitate the reaction of succinic anhydride substituted with hydrophobic groups with hydrophilic cellulose. The amount of catalyst used is preferably 0.01 to 100 moles per mole of cellulose glucose units.

また、疎水基で置換された無水コハク酸が溶解する有機溶媒を使用することで、セルロース内部まで疎水基で置換された無水コハク酸が浸透し反応がしやすくなる。有機溶媒としては、水が存在するため、水と混ざりやすいものが好ましく、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;テトラヒドロフラン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のエーテル類のジメチル、ジエチル化物等のエーテル系溶媒、;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。また、これらから選ばれた2種以上の混合溶媒を使用してもよい。使用量は疎水基で置換された無水コハク酸を溶解させる十分な量があれば、特に制限はないが、全溶媒量の5〜90質量%が好ましい。   In addition, by using an organic solvent in which succinic anhydride substituted with a hydrophobic group is dissolved, succinic anhydride substituted with a hydrophobic group penetrates into the inside of the cellulose to facilitate the reaction. As the organic solvent, water is preferable because it is easily mixed with water, such as ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and other ethers such as dimethyl and diethylated compounds. Amide solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone; dimethyl sulfoxide and the like. Moreover, you may use 2 or more types of mixed solvents chosen from these. Although there will be no restriction | limiting in particular if the usage-amount will have sufficient quantity which can dissolve the succinic anhydride substituted by the hydrophobic group, 5-90 mass% of the total amount of solvent is preferable.

アルカリ溶液/セルロース繊維原料/疎水基で置換された無水コハク酸からなる混合液の25℃におけるアルカリ濃度は0.1質量%以上であることが好ましく、0.5〜12質量%であることがさらに好ましい。   The alkali concentration at 25 ° C. of the mixed solution consisting of alkali solution / cellulose fiber raw material / succinic anhydride substituted with a hydrophobic group is preferably 0.1% by mass or more, and preferably 0.5 to 12% by mass. Further preferred.

反応装置としては、加熱・攪拌出来れば特に制限はないが、例えば、攪拌羽を装備した反応容器、攪拌子を持つ反応容器、ニーダー、二軸押出し機、ラボプラストミル、ビーズミル、ボールミル等が挙げられる。前記反応は基本的に固液反応であるため、反応効率を高めるためには攪拌効率の高い攪拌装置が好ましく、具体的にはニーダー、二軸押出し機、ラボプラストミル、ビーズミル、ボールミル等が例示される。   The reaction apparatus is not particularly limited as long as it can be heated and stirred, but examples thereof include a reaction vessel equipped with stirring blades, a reaction vessel having a stirring bar, a kneader, a twin screw extruder, a lab plast mill, a bead mill, a ball mill, and the like. It is done. Since the reaction is basically a solid-liquid reaction, a stirrer with high stirring efficiency is preferable in order to increase the reaction efficiency. Specific examples include a kneader, a twin screw extruder, a lab plast mill, a bead mill, and a ball mill. Is done.

疎水基で置換された無水コハク酸でハーフエステル化したセルロースは、次いでアルカリ溶液で処理する。
アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、疎水基で置換された無水コハク酸でハーフエステル化したセルロースを浸漬する方法が挙げられる。アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、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。無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属のリン酸塩またはアルカリ土類金属のリン酸塩が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられ、アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化カルシウムが挙げられる。
The cellulose half-esterified with succinic anhydride substituted with hydrophobic groups is then treated with an alkaline solution.
Although it does not specifically limit as a method of an alkali treatment, For example, the method of immersing the cellulose half-esterified with the succinic anhydride substituted by the hydrophobic group in an alkaline solution is mentioned. The alkali compound contained in the alkali solution may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. Examples of inorganic alkali compounds include alkali metal hydroxides or alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates or alkaline earth metal carbonates, alkali metal phosphates or alkaline earth metal phosphoric acids. Salt. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, and examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide.

アルカリ金属の炭酸塩としては炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。アルカリ土類金属の炭酸塩としては炭酸カルシウムなどが挙げられる。
アルカリ金属のリン酸塩としてはリン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸3ナトリウム、リン酸水素2ナトリウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属のリン酸塩としてはリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムなどが挙げられる。
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate, and sodium hydrogen carbonate. Examples of the alkaline earth metal carbonate include calcium carbonate.
Examples of the alkali metal phosphate include lithium phosphate, potassium phosphate, trisodium phosphate, and disodium hydrogen phosphate. Examples of alkaline earth metal phosphates include calcium phosphate and calcium hydrogen phosphate.

有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物およびその水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
例えば、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、シクロヘキシルアミン、アニリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピ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、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム等が挙げられる。
Examples of the organic alkali compounds include ammonia, aliphatic amines, aromatic amines, aliphatic ammoniums, aromatic ammoniums, heterocyclic compounds and their hydroxides, carbonates, and phosphates.
For example, ammonia, hydrazine, methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, butylamine, diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane, cyclohexylamine, aniline, tetramethylammonium hydroxide, Tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, pyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, diammonium hydrogen phosphate, etc. Can be mentioned.

アルカリ処理工程における反応液の25℃におけるpHは9以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、11〜14であることがさらに好ましい。反応液のpHが前記下限値以上であれば、微細セルロース繊維の収率がより高くなる。しかし、pHが14を超えると、アルカリ溶液の取り扱い性が低下する。   The pH of the reaction solution at 25 ° C. in the alkali treatment step is preferably 9 or more, more preferably 10 or more, and still more preferably 11-14. If the pH of the reaction solution is at least the lower limit, the yield of fine cellulose fibers will be higher. However, when pH exceeds 14, the handleability of an alkaline solution will fall.

アルカリ処理後には、取り扱い性を向上させるために、解繊処理工程の前に、アルカリ処理セルロースを水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。   After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated cellulose with water or an organic solvent before the defibrating treatment step.

(方法B)
本発明の別の例においては、セルロース繊維原料を(好ましくはアルカリの存在下において)アニオン化剤で処理する工程と、(好ましくはアルカリの存在下において)疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程とによって、セルロースの水酸基の水素原子の一部が疎水基で置換され、さらにセルロースの別の水酸基の水素原子の一部がアニオン性基で置換されている微細セルロース繊維を製造することができる。セルロース繊維原料をアニオン化剤で処理する工程と、疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程の順番は特に限定されず、セルロース繊維原料をアニオン化剤で処理する工程を行ってから、疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程を行ってもよい。あるいは、セルロース繊維原料を疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程を行ってから、アニオン化剤で処理する工程を行ってもよい。
(Method B)
In another example of the present invention, a cellulose fiber raw material is treated with an anionizing agent (preferably in the presence of alkali), and a chemical modifier for introducing a hydrophobic group (preferably in the presence of alkali). To produce a fine cellulose fiber in which a part of hydrogen atoms of the hydroxyl group of cellulose is substituted with a hydrophobic group and a part of hydrogen atoms of another hydroxyl group of cellulose is further substituted with an anionic group. be able to. The order of the step of treating the cellulose fiber raw material with the anionizing agent and the step of treating the cellulose fiber raw material with the chemical modifier for introducing the hydrophobic group are not particularly limited, and after performing the step of treating the cellulose fiber raw material with the anionic agent. The step of treating with a chemical modifier for introducing a hydrophobic group may be performed. Or after performing the process of processing a cellulose fiber raw material with the chemical modifier for introduce | transducing a hydrophobic group, you may perform the process of processing with an anionizing agent.

アニオン性基としては、カルボキシ基、リン酸基、スルホン酸基等が挙げられる。   Examples of the anionic group include a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group.

カルボキシ基をセルロース繊維原料に導入する方法としては、酸化剤を使用して、セルロースの水酸基の一部をカルボキシ基に酸化する方法が挙げられる。
酸化剤としては、オゾン、二酸化塩素、過酸化水素、過酢酸、過硫酸、過マンガン酸、塩素、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸またはこれらの塩等の水溶液、六価クロム酸硫酸混液、ジョーンズ試薬(無水クロム酸の硫酸酸性溶液)、クロロクロム酸ピリジリニウム(PCC試薬)などのクロム酸酸化試薬、Swern酸化などに使われる活性化ジメチルスルホキシド試薬、また触媒的な酸化が生じるテトラプロピルアンモニウムテルルテナート(TPAP)や、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)などのN−オキシル化合物等が挙げられる。これらのうち、セルロース繊維にカルボキシ基を導入する効率が高いため、オゾン、TEMPO、過酸化水素、二酸化塩素が好ましく、オゾン、TEMPOがより好ましい。
As a method of introducing a carboxy group into a cellulose fiber raw material, a method of oxidizing a part of the hydroxyl group of cellulose to a carboxy group using an oxidizing agent can be mentioned.
Oxidizing agents include ozone, chlorine dioxide, hydrogen peroxide, peracetic acid, persulfuric acid, permanganic acid, chlorine, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid or an aqueous solution thereof such as six salts. Chromic acid sulfuric acid mixture, Jones reagent (acidic sulfuric acid solution of chromic anhydride), chromic acid oxidizing reagent such as pyridilinium chlorochromate (PCC reagent), activated dimethyl sulfoxide reagent used for Swern oxidation, etc., and catalytic oxidation And N-oxyl compounds such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) and the like. Of these, ozone, TEMPO, hydrogen peroxide, and chlorine dioxide are preferred, and ozone and TEMPO are more preferred because of the high efficiency of introducing carboxy groups into cellulose fibers.

また、カルボキシ基をセルロース繊維原料に導入する方法としては、分子内に2以上のカルボキシ基を有するカルボン酸系化合物を用いる方法も好ましい。
カルボン酸系化合物による処理では、セルロース分子が有するヒドロキシ基と、カルボン酸系化合物とが脱水反応して、極性基(−COO-)を形成する。これにより、セルロース繊維間の結合力が弱まり、解繊性が向上する。
As a method for introducing a carboxy group into a cellulose fiber raw material, a method using a carboxylic acid compound having two or more carboxy groups in the molecule is also preferred.
In the treatment with the carboxylic acid compound, the hydroxy group of the cellulose molecule and the carboxylic acid compound undergo a dehydration reaction to form a polar group (—COO ). Thereby, the bond strength between cellulose fibers becomes weak and defibration improves.

セルロース繊維原料をカルボン酸系化合物により処理する具体的方法としては、セルロース繊維原料にガス化したカルボン酸系化合物を混合する方法、セルロース繊維原料の分散液にカルボン酸系化合物を添加する方法等が挙げられる。これらのうち、工程が簡便で且つカルボキシ基導入の効率が高くなることから、セルロース繊維原料にガス化したカルボン酸系化合物を混合する方法が好ましい。カルボン酸系化合物をガス化する方法としては、カルボン酸系化合物を加熱する方法が挙げられる。   Specific methods for treating the cellulose fiber raw material with the carboxylic acid compound include a method of mixing the gasified carboxylic acid compound with the cellulose fiber raw material, a method of adding the carboxylic acid compound to the dispersion of the cellulose fiber raw material, and the like. Can be mentioned. Among these, since the process is simple and the efficiency of introducing a carboxy group is high, a method of mixing a gasified carboxylic acid compound with a cellulose fiber raw material is preferable. Examples of the method for gasifying the carboxylic acid compound include a method for heating the carboxylic acid compound.

本処理において使用するカルボン酸系化合物は、2つのカルボキシ基を有する化合物、2つのカルボキシ基を有する化合物の酸無水物、およびそれらの誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種である。2つのカルボキシ基を有する化合物の中では、2つのカルボキシ基を有する化合物(ジカルボン酸化合物)が好ましい。
2つのカルボキシ基を有する化合物としては、プロパン二酸(マロン酸)、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、2−メチルプロパン二酸、2−メチルブタン二酸、2−メチルペンタン二酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、2−ブテン二酸(マレイン酸、フマル酸)、2−ペンテン二酸、2,4−ヘキサジエン二酸、2−メチル−2−ブテン二酸、2−メチル−2ペンテン二酸、2−メチリデンブタン二酸(イタコン酸)、ベンゼン−1,2−ジカルボン酸(フタル酸)、ベンゼン−1,3−ジカルボン酸(イソフタル酸)、ベンゼン−1,4−ジカルボン酸(テレフタル酸)、エタン二酸(シュウ酸)等のジカルボン酸化合物が挙げられる。
The carboxylic acid compound used in this treatment is at least one selected from the group consisting of a compound having two carboxy groups, an acid anhydride of a compound having two carboxy groups, and derivatives thereof. Of the compounds having two carboxy groups, compounds having two carboxy groups (dicarboxylic acid compounds) are preferred.
The compounds having two carboxy groups include propanedioic acid (malonic acid), butanedioic acid (succinic acid), pentanedioic acid (glutaric acid), hexanedioic acid (adipic acid), 2-methylpropanedioic acid, 2 -Methylbutanedioic acid, 2-methylpentanedioic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 2-butenedioic acid (maleic acid, fumaric acid), 2-pentenedioic acid, 2,4-hexadienedioic acid, 2-methyl 2-butenedioic acid, 2-methyl-2-pentenedioic acid, 2-methylidenebutanedioic acid (itaconic acid), benzene-1,2-dicarboxylic acid (phthalic acid), benzene-1,3-dicarboxylic acid (isophthalic acid) ), Benzene-1,4-dicarboxylic acid (terephthalic acid), ethanedioic acid (oxalic acid), and the like.

2つのカルボキシ基を有する化合物の酸無水物としては、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、無水ピロメリット酸、無水1,2−シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸化合物や複数のカルボキシ基を含む化合物の酸無水物が挙げられる。
2つのカルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、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置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。
これらのうち、工業的に適用しやすく、また、ガス化しやすいことから、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸が好ましい。
Acid anhydrides of compounds having two carboxy groups include maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, itaconic anhydride, pyromellitic anhydride, 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride Examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as acids and compounds containing a plurality of carboxy groups.
The acid anhydride derivative of the compound having two carboxy groups includes at least a part of the acid anhydride of the compound having a carboxy group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, and diphenylmaleic anhydride. The hydrogen atom is substituted with a substituent (for example, an alkyl group, a phenyl group, etc.).
Of these, maleic anhydride, succinic anhydride, and phthalic anhydride are preferred because they are industrially applicable and easily gasified.

セルロース繊維原料にリン酸基を導入する方法としては、乾燥した、あるいは湿潤状態のセルロース繊維原料にリン酸またはリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法、セルロース繊維原料の分散液にリン酸またはリン酸誘導体の水溶液を添加する方法等が挙げられる。これら方法においては、通常、リン酸またはリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合または添加した後に、脱水処理、加熱処理等を行う。   As a method for introducing a phosphate group into a cellulose fiber raw material, a method of mixing a powder or an aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative with a dry or wet cellulose fiber raw material, phosphoric acid or Examples thereof include a method of adding an aqueous solution of a phosphoric acid derivative. In these methods, dehydration treatment, heat treatment, and the like are usually performed after mixing or adding a powder or aqueous solution of phosphoric acid or phosphoric acid derivative.

ここで用いられるリン酸またはリン酸誘導体としては、リン原子を含有するオキソ酸、ポリオキソ酸或いはそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。
具体的には、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、リン酸三ナトリウムなどのリン酸のナトリウム塩;ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウムなどのポリリン酸のナトリウム塩;リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウムなどのリン酸のカリウム塩;ピロリン酸カリウム、メタリン酸カリウムなどのポリリン酸のカリウム塩;リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウムなどのリン酸のアンモニウム塩;ピロリン酸アンモニウム、メタリン酸アンモニウムなどのポリリン酸のアンモニウム塩が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記のうちでも、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムが好ましい。
Examples of the phosphoric acid or phosphoric acid derivative used here include at least one compound selected from an oxo acid, a polyoxo acid or a derivative thereof containing a phosphorus atom.
Specifically, phosphoric acid; sodium salt of phosphoric acid such as sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate and trisodium phosphate; sodium salt of polyphosphoric acid such as sodium pyrophosphate and sodium metaphosphate; Potassium salts of phosphoric acid such as potassium hydrogen, dipotassium hydrogen phosphate and tripotassium phosphate; potassium salts of polyphosphoric acid such as potassium pyrophosphate and potassium metaphosphate; ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate and phosphoric acid Examples thereof include ammonium salts of phosphoric acid such as triammonium; ammonium salts of polyphosphoric acid such as ammonium pyrophosphate and ammonium metaphosphate. These may be used alone or in combination of two or more. Among the above, sodium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate are preferable.

本発明でいう疎水基は、疎水性を示す官能基であれば限定されないが、好ましくは疎水性の嵩高基である。疎水基としては特に限定されないが、2〜50個の炭素原子を有する、飽和または不飽和の、直鎖または分枝鎖、芳香環を含む、あるいは飽和または不飽和環を含む炭化水素基又はアシル基等を挙げることができる。疎水基の具体例としては、アセチル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロピオニル基、プロピオロイル基、ブチリル基、2−ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、ピバロイル基等のアシル基、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、2−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基、並びにベンジル基、ベンゾイル基、ナフトイル基等の芳香環を含む官能基等が挙げられるが、これらに限定されない。   The hydrophobic group in the present invention is not limited as long as it is a functional group exhibiting hydrophobicity, but is preferably a hydrophobic bulky group. Hydrophobic group is not particularly limited, but is a hydrocarbon group or acyl having 2 to 50 carbon atoms, saturated or unsaturated, linear or branched, containing an aromatic ring, or containing a saturated or unsaturated ring Groups and the like. Specific examples of hydrophobic groups include acetyl, acryloyl, methacryloyl, propionyl, propioyl, butyryl, 2-butyryl, pentanoyl, hexanoyl, heptanoyl, octanoyl, nonanoyl, decanoyl, undecanoyl. Group, dodecanoyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, pivaloyl group and other acyl groups, methyl group, ethyl group, propyl group, 2-propyl group, butyl group, 2-butyl group, tert-butyl group, pentyl group , Hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, alkyl group such as dodecyl group, myristyl group, palmityl group, stearyl group, and aromatic rings such as benzyl group, benzoyl group, naphthoyl group, etc. Functional groups etc. are mentioned, but these Not a constant.

セルロースと、疎水基を導入するための化学修飾剤との反応条件は特に限定されないが、必要に応じて溶媒、触媒等を用いたり、加熱、減圧等を行うこともできる。   Reaction conditions of cellulose and a chemical modifier for introducing a hydrophobic group are not particularly limited, but a solvent, a catalyst, or the like can be used, heating, decompression, or the like can be performed as necessary.

疎水基を導入するための化学修飾剤の種類としては、酸、酸無水物、アルコール、ハロゲン化試薬、イソシアネート、アルコキシシラン、オキシラン(エポキシ)等の環状エーテルよりなる群から選ばれる1種または2種以上が挙げられる。   The type of chemical modifier for introducing a hydrophobic group is one or two selected from the group consisting of cyclic ethers such as acids, acid anhydrides, alcohols, halogenating reagents, isocyanates, alkoxysilanes, and oxiranes (epoxies). More than species.

セルロース繊維原料をアニオン化剤で処理する工程と、疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程とをアルカリの存在下において行う場合、それぞれ使用するアルカリとしては、無機アルカリ化合物でも有機アルカリ化合物でもよい。無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化カルシウム等が挙げられる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン等が挙げられる。アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれでもよいが、極性溶媒(水、アルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。   When the step of treating the cellulose fiber raw material with an anionizing agent and the step of treating with a chemical modifying agent for introducing a hydrophobic group are performed in the presence of alkali, the alkali used may be an inorganic alkali compound or an organic alkali. It may be a compound. Examples of the inorganic alkali compound include alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides. Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide and potassium hydroxide, and examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide. Examples of the organic alkali compound include ammonia, aliphatic amines, and aromatic amines. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent, but a polar solvent (polar organic solvent such as water or alcohol) is preferred, and an aqueous solvent containing at least water is more preferred.

セルロース繊維原料をアニオン化剤で処理する工程と、疎水基を導入するための化学修飾剤で処理する工程におけるそれぞれの反応液の25℃におけるpHは9以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、11〜14であることがさらに好ましい。   The pH at 25 ° C. of each reaction solution in the step of treating the cellulose fiber raw material with an anionic agent and the step of treating with a chemical modifier for introducing a hydrophobic group is preferably 9 or more, and preferably 10 or more. More preferred is 11-14.

(セルロースにおけるアニオン性基と疎水基の含有量)
セルロースにおけるアニオン性基の含有量は0.1〜2.0mmol/gであることが好ましく、0.1〜1.5mmol/gであることがより好ましく、0.2〜1.2mmol/gであることがさらに好ましい。アニオン性基の含有量が前記範囲であれば、微細セルロース繊維の水和性が高くなり過ぎず、スラリーがした際の粘度が低くなる。アニオン性基の含有量が上記の上限値を超えると、水和性が高くなりすぎて微細セルロース繊維が溶解するおそれがあり好ましくない。
(Contents of anionic groups and hydrophobic groups in cellulose)
The anionic group content in cellulose is preferably 0.1 to 2.0 mmol / g, more preferably 0.1 to 1.5 mmol / g, and 0.2 to 1.2 mmol / g. More preferably it is. If content of an anionic group is the said range, the hydration property of a fine cellulose fiber will not become high too much, and the viscosity at the time of making a slurry will become low. If the content of the anionic group exceeds the above upper limit, the hydration property becomes too high, and the fine cellulose fibers may be dissolved, which is not preferable.

アニオン基の含有量は、米国TAPPIの「Test Method T237 cm−08(2008):Carboxyl Content of pulp」の方法を用いて求めることができる。アニオン性基の含有量をより広範囲まで測定可能にするために、前記試験方法に用いる試験液のうち、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)/塩化ナトリウム(NaCl)=0.84g/5.85gを蒸留水で1000mlに溶解希釈した試験液について、前記試験液の濃度が実質的に4倍となるように、水酸化ナトリウム1.60gに変更した以外は、TAPPI T237 cm−08(2008)に準じる。また、アニオン性基を導入した場合には、アニオン性基導入前後のセルロース繊維における測定値の差を実質的なアニオン性基含有量とする。なお、測定試料とする絶乾セルロース繊維は、加熱乾燥の際の加熱によって起こる可能性があるセルロースの変質を避けるため、凍結乾燥により得たものを使用する。   The content of an anionic group can be determined using a method of “Test Method T237 cm-08 (2008): Carboxyl Content of pull” of TAPPI, USA. In order to make it possible to measure the content of anionic groups in a wider range, among the test solutions used in the test method, sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3) / sodium chloride (NaCl) = 0.84 g / 5.85 g was distilled water. According to TAPPI T237 cm-08 (2008), except that the test solution dissolved and diluted in 1000 ml was changed to 1.60 g of sodium hydroxide so that the concentration of the test solution was substantially 4-fold. In addition, when an anionic group is introduced, the difference in measured values in the cellulose fiber before and after the introduction of the anionic group is regarded as a substantial anionic group content. In addition, the absolutely dry cellulose fiber used as a measurement sample is one obtained by freeze-drying in order to avoid alteration of cellulose that may occur due to heating during heat drying.

アニオン性基含有量測定方法は、1価のアニオン性基(カルボキシ基)についての測定方法であることから、定量対象のアニオン性基が多価の場合には、前記1価のアニオン性基含有量として得られた値を、酸価数で除した数値をアニオン性基含有量とする。   Since the anionic group content measuring method is a measuring method for a monovalent anionic group (carboxy group), when the anionic group to be quantified is multivalent, the monovalent anionic group is contained. A value obtained by dividing the value obtained as a quantity by the acid value is defined as an anionic group content.

セルロースにおける疎水基の含有量は0.1〜2.0mmol/gであることが好ましく、0.1〜1.5mmol/gであることがより好ましく、0.2〜1.2mmol/gであることがさらに好ましい。疎水基の含有量が前記上限値を超えると、微細セルロース繊維が溶解するおそれがあり好ましくない。   The content of hydrophobic groups in cellulose is preferably 0.1 to 2.0 mmol / g, more preferably 0.1 to 1.5 mmol / g, and 0.2 to 1.2 mmol / g. More preferably. If the content of the hydrophobic group exceeds the upper limit, the fine cellulose fibers may be dissolved, which is not preferable.

<解繊処理工程>
本発明においては、疎水基とアニオン性基とが導入されたセルロース繊維を解繊処理することができる。解繊処理工程では、通常、解繊処理装置を用いて、アルカリ処理セルロースを解繊処理して、微細セルロース繊維懸濁液を得ることができる。
<Defibration process>
In the present invention, a cellulose fiber into which a hydrophobic group and an anionic group are introduced can be defibrated. In the defibrating process, the alkali-treated cellulose is usually defibrated using a defibrating apparatus to obtain a fine cellulose fiber suspension.

解繊処理装置としては、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、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、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を適宜使用することができる。これらは単独で用いてもよいし、同一の装置を複数台使用してもよいし、異なる種類の装置を組み合わせてもよい。異なる種類の装置を組み合わせる場合、リファイナー、高圧ホモジナイザー、高速回転解繊機のいずれか2つを組み合わせることが好ましい。   High-speed defibrator, grinder (stone mill type crusher), high-pressure homogenizer and ultra-high pressure homogenizer, high-pressure collision type crusher, ball mill, disk type refiner, conical refiner, twin-screw kneader, vibration mill, high speed A wet milling apparatus such as a homomixer under rotation, an ultrasonic disperser, or a beater can be used as appropriate. These may be used alone, a plurality of the same devices may be used, or different types of devices may be combined. When combining different types of apparatuses, it is preferable to combine any two of a refiner, a high-pressure homogenizer, and a high-speed rotary defibrator.

解繊処理の際には、セルロースを、水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましい。希釈後のセルロースの固形分濃度は0.1〜20質量%であることが好ましく、0.2〜10質量%であることがより好ましい。希釈後のセルロースの固形分濃度が前記下限値以上であれば、解繊処理の効率が向上し、前記上限値以下であれば、解繊処理装置内での閉塞を防止できる。   In the defibrating treatment, it is preferable to dilute cellulose into a slurry by diluting water and an organic solvent alone or in combination. The cellulose solid content concentration after dilution is preferably 0.1 to 20% by mass, and more preferably 0.2 to 10% by mass. If the solid content concentration of the diluted cellulose is equal to or higher than the lower limit, the efficiency of the defibrating process is improved, and if it is equal to or lower than the upper limit, blockage in the defibrating apparatus can be prevented.

<精製工程>
本発明においては、解繊処理工程後に、微細セルロース繊維分散液を、平均繊維幅が2〜100nmになるように精製する精製工程を行ってもよい。なお精製工程は行ってもよいし、行わなくてもよい。精製工程によって微細セルロース繊維分散液を精製すれば、大きな繊維径を有する繊維が除去されて、微細セルロース繊維の外観をより良好できると共に物性をより向上させることができる。強度が重視されるような用途に微細セルロース繊維を使用する場合には、精製工程によって大きな繊維からなる破壊核が少なくなるため、強度のばらつきや低下を防ぐことができる。
<Purification process>
In this invention, you may perform the refinement | purification process which refine | purifies a fine cellulose fiber dispersion so that an average fiber width may be 2-100 nm after a defibration process process. The purification step may or may not be performed. If the fine cellulose fiber dispersion is purified by the purification step, fibers having a large fiber diameter are removed, the appearance of the fine cellulose fibers can be improved, and the physical properties can be further improved. When fine cellulose fibers are used in applications where strength is important, the number of fracture nuclei consisting of large fibers is reduced by the refining process, so that variations in strength and deterioration can be prevented.

精製工程においては、平均繊維幅2〜1000nmの微細セルロース繊維のうちの大きな繊維を除去して、平均繊維幅を2〜100nmにする精製装置を用いることができる。精製装置としては、例えば、比重差を利用したデカンタや遠心分離機、クリーナー、形状の違いを利用したスクリーンやフィルター、浮選分離するフローテーターや加圧浮上装置などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、種類の異なる複数を組み合わせてもよい。   In the refining step, a refining apparatus that removes large fibers from fine cellulose fibers having an average fiber width of 2 to 1000 nm to have an average fiber width of 2 to 100 nm can be used. Examples of the refining device include a decanter using a difference in specific gravity, a centrifuge, a cleaner, a screen and a filter using a difference in shape, a flotator for separating by flotation, and a pressure levitation device. These may be used singly or a plurality of different types may be combined.

<微細セルロース繊維>
微細セルロース繊維は、通常製紙用途で用いるパルプ繊維よりもはるかに細く且つ短いI型結晶構造のセルロース繊維あるいは棒状粒子であることが好ましい。
微細セルロース繊維がI型結晶構造を有していることは、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、2θ=14〜17°付近と2θ=22〜23°付近の2箇所の位置に典型的なピークを有することで同定することができる。
<Fine cellulose fiber>
The fine cellulose fiber is preferably a cellulose fiber or rod-like particle having an I-type crystal structure that is much thinner and shorter than the pulp fiber usually used for papermaking.
The fact that the fine cellulose fiber has a type I crystal structure is that 2θ = 14 to 17 ° in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.54184) monochromatized with graphite. It can be identified by having typical peaks in the vicinity and two positions near 2θ = 22 to 23 °.

微細セルロース繊維の、X線回折法によって求められる結晶化度は、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、さらに好ましくは70%以上である。結晶化度が前記下限値以上であれば、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ることができる(Segalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。   The degree of crystallinity of fine cellulose fibers determined by the X-ray diffraction method is preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and further preferably 70% or more. If the degree of crystallinity is not less than the lower limit, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion. The degree of crystallinity can be obtained by measuring an X-ray diffraction profile and using a conventional method (Segal et al., Textile Research Journal, 29, 786, 1959).

<繊維幅>
微細セルロース繊維は、電子顕微鏡で観察して求めた平均繊維幅が2〜1000nmのセルロースであることが好ましい。微細セルロース繊維の平均繊維幅は2〜100nmがより好ましく、2〜50nmがさらに好ましく、2〜30nmが特に好ましく、2〜15nmが最も好ましい。微細セルロース繊維の平均繊維幅が前記上限値を超えると、微細セルロース繊維としての特性(高強度や高剛性、高寸法安定性、樹脂と複合化した際の高分散性、透明性)を得ることが困難になる。微細セルロース繊維の平均繊維幅が前記下限値未満であると、セルロース分子として分散媒に溶解してしまうため、微細セルロース繊維としての特性(高強度や高剛性、高寸法安定性)を得ることが困難になる。
<Fiber width>
The fine cellulose fiber is preferably cellulose having an average fiber width of 2 to 1000 nm determined by observation with an electron microscope. The average fiber width of the fine cellulose fibers is more preferably 2 to 100 nm, further preferably 2 to 50 nm, particularly preferably 2 to 30 nm, and most preferably 2 to 15 nm. When the average fiber width of the fine cellulose fibers exceeds the above upper limit, the characteristics as the fine cellulose fibers (high strength, high rigidity, high dimensional stability, high dispersibility when combined with resin, transparency) are obtained. Becomes difficult. If the average fiber width of the fine cellulose fibers is less than the lower limit value, the cellulose molecules are dissolved in the dispersion medium, so that characteristics (high strength, high rigidity, high dimensional stability) as fine cellulose fibers can be obtained. It becomes difficult.

微細セルロース繊維の電子顕微鏡観察による平均繊維幅の測定は以下のようにして行う。微細セルロース繊維含有スラリーを調製し、該スラリー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透過型電子顕微鏡(TEM)観察用試料とする。幅広の繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面の操作型電子顕微鏡(SEM)像を観察してもよい。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍、20000倍、40000倍、50000倍あるいは100000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。但し、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X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。
Measurement of the average fiber width by observation with an electron microscope of fine cellulose fibers is performed as follows. A slurry containing fine cellulose fibers is prepared, and the slurry is cast on a carbon film-coated grid that has been subjected to a hydrophilization treatment to obtain a transmission electron microscope (TEM) observation sample. When wide fibers are included, an operation electron microscope (SEM) image of the surface cast on glass may be observed. Observation by an electron microscope image is performed at any magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, 20000 times, 40000 times, 50000 times, or 100000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions, and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary location in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y perpendicularly intersecting the straight line X is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.

上記のような電子顕微鏡観察画像に対して、直線Xに交錯する繊維、直線Yに交錯する繊維の各々について少なくとも20本(すなわち、合計が少なくとも40本)の幅(繊維の短径)を読み取る。こうして上記のような電子顕微鏡画像を少なくとも3組以上観察し、少なくとも40本×3組(すなわち、少なくとも120本)の繊維幅を読み取る。このように読み取った繊維幅を平均して平均繊維幅を求める。この平均繊維幅は数平均繊維径と等しい。   For the electron microscope observation image as described above, the width (minor axis of the fiber) of at least 20 fibers (that is, at least 40 in total) is read for each of the fibers intersecting with the straight line X and the fibers intersecting with the straight line Y. . In this way, at least three or more sets of electron microscope images as described above are observed, and the fiber width of at least 40 × 3 sets (that is, at least 120 sets) is read. The fiber widths thus read are averaged to obtain the average fiber width. This average fiber width is equal to the number average fiber diameter.

微細セルロース繊維の最大繊維幅は500nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましい。   The maximum fiber width of the fine cellulose fibers is preferably 500 nm or less, and more preferably 300 nm or less.

<繊維長>
微細セルロース繊維の平均繊維長は、0.1〜5.0μmが好ましい。平均繊維長が前記下限値以上であれば、微細セルロース繊維を樹脂に配合した際の強度向上効果が充分に得られる。平均繊維長が前記上限値以下であれば、微細セルロース繊維を樹脂に配合した際の混合性がより良好となる。繊維長は、前記平均繊維幅を測定する際に使用した電子顕微鏡観察画像を解析することにより求めることができる。すなわち、上記のような電子顕微鏡観察画像に対して、直線Xに交錯する繊維、直線Yに交錯する繊維の各々について少なくとも20本(すなわち、合計が少なくとも40本)の繊維長を読み取る。こうして上記のような電子顕微鏡画像を少なくとも3組以上観察し、少なくとも40本×3組(すなわち、少なくとも120本)の繊維長を読み取る。このように読み取った繊維長を平均して平均繊維長を求める。
<Fiber length>
As for the average fiber length of a fine cellulose fiber, 0.1-5.0 micrometers is preferable. If average fiber length is more than the said lower limit, the strength improvement effect at the time of mix | blending a fine cellulose fiber with resin will fully be acquired. If average fiber length is below the said upper limit, the mixability at the time of mix | blending a fine cellulose fiber with resin will become more favorable. The fiber length can be determined by analyzing the electron microscope observation image used when measuring the average fiber width. That is, at least 20 fibers (that is, a total of at least 40 fibers) are read for each of the fibers intersecting with the straight line X and the fibers intersecting with the straight line Y with respect to the electron microscope observation image as described above. In this way, at least three or more sets of electron microscope images as described above are observed, and the fiber length of at least 40 × 3 sets (that is, at least 120 sets) is read. The average fiber length is obtained by averaging the fiber lengths thus read.

<セルロース繊維複合体の製造方法>
本発明によれば、セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維の分散液と、天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを混合してセルロース−樹脂エマルジョン分散液を得る工程を含む、本発明のセルロース繊維複合体の製造方法が提供される。本発明によれば、従来の手法では避けられなかった微細セルロース繊維の凝集や沈降といった問題が解決され、微細セルロース繊維が均一に分散した複合体を得ることができる。また、疎水基により樹脂との親和性が高まり、優れた補強効果を発揮できる。
<Method for producing cellulose fiber composite>
According to the present invention, a step of obtaining a cellulose-resin emulsion dispersion by mixing a dispersion of fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose and a natural and / or synthetic resin emulsion. A method for producing the cellulose fiber composite of the present invention is provided. According to the present invention, problems such as aggregation and sedimentation of fine cellulose fibers that could not be avoided by conventional techniques are solved, and a composite in which fine cellulose fibers are uniformly dispersed can be obtained. Moreover, the affinity with the resin is increased by the hydrophobic group, and an excellent reinforcing effect can be exhibited.

(天然及び/又は合成樹脂エマルジョン)
本発明で用いる天然及び/又は合成樹脂エマルジョンは、樹脂エマルジョン、ラテックス等が挙げられ、その中でも、合成樹脂水性エマルジョン、ゴム水性ラテックスが好ましい。合成樹脂水性エマルジョンとしては、酢酸ビニル系、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリビニルアルコール系の樹脂エマルジョンが挙げられる。これら1種を使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。ゴム水性ラテックスとしては、例えば天然ゴム( N R ) 、ポリイソプレンゴム(I R ) 、スチレン− ブタジエン共重合体ゴム( S B R ) 、ポリブタジエンゴム( B R ) 、ブチルゴム( I I R ) 、ニトリルゴム( N B R ) 、クロロプレンゴム( C R ) 、アクリルゴム( A C M ) 、フッ素ゴム( F K M ) などが挙げられる。これら1種を使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも天然ゴムラテックスが好ましい。
(Natural and / or synthetic resin emulsion)
Examples of natural and / or synthetic resin emulsions used in the present invention include resin emulsions and latexes. Among them, synthetic resin aqueous emulsions and rubber aqueous latexes are preferred. Examples of the synthetic resin aqueous emulsion include vinyl acetate, urethane, acrylic, polyester, epoxy, and polyvinyl alcohol resin emulsions. These 1 type may be used and 2 or more types may be used together. Examples of the aqueous rubber latex include natural rubber (N R), polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), butyl rubber (IIR), nitrile. Examples thereof include rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), acrylic rubber (ACMM), and fluororubber (FKM). These 1 type may be used and 2 or more types may be used together. Among these, natural rubber latex is preferable.

(原料分散液の製造方法)
原料分散液の製造方法は特に限定されず、使用される各成分を混合することにより調製することができる。通常は、微細セルロース繊維を分散した分散液と樹脂エマルジョンとを混合することにより調製することができる。
(Production method of raw material dispersion)
The manufacturing method of a raw material dispersion liquid is not specifically limited, It can prepare by mixing each component used. Usually, it can be prepared by mixing a dispersion in which fine cellulose fibers are dispersed and a resin emulsion.

原料分散液中におけるセルロース繊維の含有量は特に限定されないが、得られる微細セルロース分散液の粘度や液安定性が好適なものになるといった取り扱いの点から、原料分散液全量に対して、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。   The content of the cellulose fiber in the raw material dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of handling that the viscosity and liquid stability of the obtained fine cellulose dispersion are suitable, the content of the cellulose fiber is 0. 5 mass% or more is preferable, 1 mass% or more is more preferable, 50 mass% or less is preferable, and 40 mass% or less is more preferable.

原料分散液中における樹脂成分の含有量は特に限定されないが、得られる微細セルロース繊維分散液の粘度や液安定性が好適なものになるといった取り扱い性の点から、原料分散液全量に対して、2質量%以上が好ましく、2.5%質量%以上がより好ましく、95質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。   The content of the resin component in the raw material dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of handleability such that the viscosity and liquid stability of the resulting fine cellulose fiber dispersion are suitable, the total amount of the raw material dispersion, 2 mass% or more is preferable, 2.5 mass% or more is more preferable, 95 mass% or less is preferable, and 80 mass% or less is more preferable.

原料分散液中における分散媒の含有量は特に限定されないが、得られる微細セルロース繊維分散液の粘度や液安定性が好適なものになるといった取り扱い性の点から、原料分散液全量に対して、10質量%以上が好ましく、20%質量%以上がより好ましく、97.5質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましい。   The content of the dispersion medium in the raw material dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of handleability such that the viscosity and liquid stability of the resulting fine cellulose fiber dispersion are suitable, 10 mass% or more is preferable, 20 mass% or more is more preferable, 97.5 mass% or less is preferable, and 95 mass% or less is more preferable.

原料分散液中における樹脂成分と分散媒との質量比は特に限定されないが、得られる微細セルロース繊維分散液の粘度や液安定性が好適なものになるといった取り扱い性の点から、溶媒の含有量は、樹脂成分100質量部に対して、5〜2000質量部が好ましく、25〜1000質量部がより好ましい。   The mass ratio of the resin component and the dispersion medium in the raw material dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of handleability such that the viscosity and liquid stability of the resulting fine cellulose fiber dispersion are suitable, the content of the solvent Is preferably 5 to 2000 parts by mass and more preferably 25 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component.

原料分散液中において微細セルロース繊維と樹脂成分との質量比は特に限定されないが、得られる微細セルロース繊維分散液の粘度や液安定性が好適なものになるといった取り扱い性の点から、微細セルロース繊維の含有量は、セルロース繊維および樹脂成分の合計量(100質量部)に対して、2.5質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましく、97.5質量部以下が好ましく、97質量部以下がより好ましく、95質量部以下がさらに好ましい。   The mass ratio between the fine cellulose fiber and the resin component in the raw material dispersion is not particularly limited, but the fine cellulose fiber is preferred from the viewpoint of handleability such that the viscosity and liquid stability of the obtained fine cellulose fiber dispersion are suitable. The content of is preferably 2.5 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, with respect to the total amount (100 parts by mass) of the cellulose fiber and the resin component, 97.5 It is preferably no greater than mass parts, more preferably no greater than 97 parts by mass, and even more preferably no greater than 95 parts by mass.

本発明の原料分散液を調製する工程において、微細セルロース繊維分散液と樹脂エマルジョン、他の成分を混合する方法には特に限定はなく、例えばプロペラ式撹拌装置、ホモジナイザー、ロータリー撹拌装置、電磁撹拌装置、手動での撹拌、あるいは攪拌せずに自然拡散などの一般的方法によることができる。   In the step of preparing the raw material dispersion of the present invention, there is no particular limitation on the method of mixing the fine cellulose fiber dispersion, the resin emulsion, and other components. For example, a propeller type stirring device, a homogenizer, a rotary stirring device, an electromagnetic stirring device It can be performed by a general method such as manual stirring or natural diffusion without stirring.

本発明の微細セルロース繊維と樹脂エマルジョンからなる分散液から水を除去するには、通常用いられる樹脂エマルジョンの凝固方法の他に、自然乾燥、オーブン乾燥、凍結乾燥、噴露乾燥、パルス燃焼、遠心分離などの方法を用いることができる。   In order to remove water from the dispersion composed of the fine cellulose fiber and the resin emulsion of the present invention, in addition to the commonly used coagulation method of the resin emulsion, natural drying, oven drying, freeze drying, spray drying, pulse combustion, centrifugation A method such as separation can be used.

<繊維強化材>
本発明によればさらに、上記した微細セルロース繊維複合体を含む、繊維強化材が提供される。本発明の繊維強化材は、上記した微細セルロース繊維複合体から得たものであり、樹脂中に微細セルロース繊維が分散しているものである。繊維強化材は、例えば、上記微細セルロース繊維複合体に各種添加剤を配合し、混練することにより得ることができる。また、上記微細セルロース繊維複合体に樹脂をさらに配合し、混練することにより得ることもできる。添加剤としては、シリカ粒子やカーボンブラック、繊維などの、無機、有機のフィラー、シランカップリング剤、加硫剤、ステアリン酸、オイル、硬化レジン、ワックス、老化防止剤などが挙げられる。
<Fiber reinforcement>
According to this invention, the fiber reinforcement containing the above-mentioned fine cellulose fiber composite is provided further. The fiber reinforcing material of the present invention is obtained from the above-described fine cellulose fiber composite, and fine cellulose fibers are dispersed in the resin. The fiber reinforcing material can be obtained, for example, by blending various additives into the fine cellulose fiber composite and kneading. It can also be obtained by further blending and kneading a resin with the fine cellulose fiber composite. Examples of additives include inorganic and organic fillers such as silica particles, carbon black, and fibers, silane coupling agents, vulcanizing agents, stearic acid, oils, cured resins, waxes, and antioxidants.

また、混練の前に加硫剤を添加して、加硫した繊維強化材を得てもよい。
加硫剤としては、有機過酸化物または硫黄系加硫剤を使用することができる。有機過酸化物としては通常使用される各種のものが使用可能であるが、中でも、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゼン及びジ−t−ブチルパーオキシ−ジイソプロピルベンゼンが好ましい。また、硫黄系加硫剤としては、例えば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができ、中でも硫黄が好ましい。これらの加硫剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Moreover, a vulcanizing agent may be added before kneading to obtain a vulcanized fiber reinforcement.
As the vulcanizing agent, an organic peroxide or a sulfur-based vulcanizing agent can be used. As the organic peroxide, various commonly used ones can be used, among which dicumyl peroxide, t-butylperoxybenzene, and di-t-butylperoxy-diisopropylbenzene are preferable. Moreover, as a sulfur type vulcanizing agent, sulfur, morpholine disulfide, etc. can be used, for example, and sulfur is particularly preferable. One of these vulcanizing agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

加硫剤の添加量としては、樹脂100質量部に対して、硫黄の場合、通常7.0質量部以下、好ましくは6.0質量部以下である。また、通常1.0質量部以上、好ましくは3.0質量部以上、より好ましくは4.0質量部以上である。
加硫する場合には、加硫剤と共に加硫促進剤、加硫促進助剤を添加してもよい。
The addition amount of the vulcanizing agent is usually 7.0 parts by mass or less, preferably 6.0 parts by mass or less in the case of sulfur with respect to 100 parts by mass of the resin. Moreover, it is 1.0 mass part or more normally, Preferably it is 3.0 mass part or more, More preferably, it is 4.0 mass part or more.
In the case of vulcanization, a vulcanization accelerator and a vulcanization acceleration aid may be added together with the vulcanizing agent.

加硫温度は、60℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。なお、微細セルロース繊維の分解を抑制する点から、加硫温度は250℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましい。
加硫時間は、生産性などの点から、5分以上が好ましく、10分以上がより好ましく、15分以上がさらに好ましい。一方、加硫時間は180分以下が好ましい。
加硫は複数回にわたって、温度・時間を変更して実施してもよい。
The vulcanization temperature is preferably 60 ° C. or higher, and more preferably 100 ° C. or higher. In addition, from the point which suppresses decomposition | disassembly of a fine cellulose fiber, 250 degreeC or less is preferable and vulcanization temperature is 200 degrees C or less more preferable.
The vulcanization time is preferably 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, and further preferably 15 minutes or more from the viewpoint of productivity. On the other hand, the vulcanization time is preferably 180 minutes or less.
Vulcanization may be carried out multiple times by changing the temperature and time.

繊維強化材は、通常、成形されて成形品にされる。成形品の製造方法は、繊維強化材を得た後に、成形する方法でもよいし、繊維強化材を得るのと同時に成形する方法でもよい。成形方法としては、押出成形、プレス成形、射出成形等、各種成形方法を適用することができる。
以下の実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
The fiber reinforcement is usually formed into a molded product. The method for producing the molded product may be a method of molding after obtaining the fiber reinforcement, or a method of molding simultaneously with obtaining the fiber reinforcement. As the molding method, various molding methods such as extrusion molding, press molding, and injection molding can be applied.
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<微細セルロース繊維の調製>
(製造例1)
固形分濃度30%の広葉樹クラフトパルプ(LBKP)を乾燥質量4gと4Nの水酸化ナトリウム8g、オクテニル無水コハク酸2g(乾燥パルプ100質量部に対して50質量部)とをよく混合し、130℃で2時間加熱攪拌した。次いで、オクテニル無水コハク酸で処理されたパルプを500mLの水で3回洗浄した後、イオン交換水を添加して490mLのスラリーを調製した。次いで、スラリーを攪拌しながら、4Nの水酸化ナトリウム水溶液10mLを少しずつ添加し、スラリーのpHを12〜13として、パルプをアルカリ処理した。その後、pHが8以下になるまで、アルカリ処理後のパルプを水で洗浄した。置換基量(カルボキシ基量)を測定したところ、0.44mmol/gであった。
<Preparation of fine cellulose fiber>
(Production Example 1)
Hardwood kraft pulp (LBKP) having a solid content concentration of 30% is thoroughly mixed with 4 g of dry mass, 8 g of 4N sodium hydroxide and 2 g of octenyl succinic anhydride (50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of dry pulp), And stirred for 2 hours. Next, the pulp treated with octenyl succinic anhydride was washed with 500 mL of water three times, and then ion-exchanged water was added to prepare 490 mL of a slurry. Then, while stirring the slurry, 10 mL of 4N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little to adjust the pH of the slurry to 12 to 13, and the pulp was alkali treated. Thereafter, the pulp after alkali treatment was washed with water until the pH became 8 or less. When the amount of substituents (carboxy group amount) was measured, it was 0.44 mmol / g.

次いで、アルカリ処理後のパルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度0.5質量%のスラリーを調製した。そのスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーにイオン交換水を添加してスラリー固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機(コクサン社、H−2000B)を用い、12000Gの条件で遠心分離し、これにより分離した上澄み液を、微細セルロース繊維の水分散液1として回収した。
Next, ion exchange water was added to the pulp after the alkali treatment to prepare a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass. The slurry was defibrated for 30 minutes using a defibrating apparatus (Cleamix-2.2S, manufactured by MTechnic Co., Ltd.) under a condition of 21500 rotations / min to obtain a defibrated pulp slurry.
Ion exchanged water is added to the defibrated pulp slurry to adjust the slurry solid content concentration to 0.2% by mass, and this is centrifuged at 12000G using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan, H-2000B). The supernatant liquid separated by 1 was recovered as an aqueous dispersion 1 of fine cellulose fibers.

(製造例2)
オクテニル無水コハク酸の代わりに、オクチル無水コハク酸を用いた以外は製造例1と同様に行い、微細セルロース繊維の水分散液2として回収した。置換基量(カルボキシ基量)を測定したところ、0.39mmol/gであった。
(Production Example 2)
It was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that octyl succinic anhydride was used instead of octenyl succinic anhydride, and recovered as an aqueous dispersion 2 of fine cellulose fibers. When the amount of substituents (carboxy group amount) was measured, it was 0.39 mmol / g.

(製造例3)
セルロースを含む繊維原料として、カルボキシ基含有量0.06mmol/g、パルプ濃度30質量%(水分70質量%)、絶乾質量換算で20gの広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)を用意した。上記LBKPを容器内に収容し、その容器にオゾン濃度200g/m3のオゾン・酸素混合気体を5L導入し、25℃で2分間振とうした。このときのオゾン添加率はパルプ乾燥質量に対して5質量%であった。6時間静置した後、容器内のオゾンおよび空気を除去してオゾン酸化処理を終了した。
(Production Example 3)
As a fiber raw material containing cellulose, a hardwood bleached kraft pulp (LBKP) having a carboxy group content of 0.06 mmol / g, a pulp concentration of 30% by mass (water content of 70% by mass), and an absolute dry mass conversion of 20 g was prepared. The LBKP was placed in a container, and 5 L of an ozone / oxygen mixed gas having an ozone concentration of 200 g / m 3 was introduced into the container and shaken at 25 ° C. for 2 minutes. The ozone addition rate at this time was 5 mass% with respect to the pulp dry mass. After standing for 6 hours, ozone and air in the container were removed, and the ozone oxidation treatment was completed.

処理終了後、イオン交換水で懸濁洗浄し、洗浄水のpHが6以上になるまで洗浄を繰り返した。その後、ろ紙を用いて減圧ろ過し、セルロース繊維濃度30質量%の酸化処理パルプを得た。上記パルプの乾燥質量4gと4Nの水酸化ナトリウム8g、オクテニル無水コハク酸2g(乾燥パルプ100質量部に対して50質量部)とをよく混合し、130℃で2時間加熱攪拌した。次いで、オクテニル無水コハク酸で処理されたパルプを500mLの水で3回洗浄した後、イオン交換水を添加して490mLのスラリーを調製した。次いで、スラリーを攪拌しながら、4Nの水酸化ナトリウム水溶液10mLを少しずつ添加し、スラリーのpHを12〜13として、パルプをアルカリ処理した。その後、pHが8以下になるまで、アルカリ処理後のパルプを水で洗浄した。置換基量(カルボキシ基量)を測定したところ、0.81mmol/gであった。   After the treatment, the suspension was washed with ion-exchanged water, and the washing was repeated until the pH of the washing water reached 6 or higher. Then, it filtered under reduced pressure using the filter paper, and obtained the oxidation treatment pulp with a cellulose fiber density | concentration of 30 mass%. The dry mass of 4 g of the above pulp, 8 g of 4N sodium hydroxide and 2 g of octenyl succinic anhydride (50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dry pulp) were mixed well, and the mixture was heated and stirred at 130 ° C. for 2 hours. Next, the pulp treated with octenyl succinic anhydride was washed with 500 mL of water three times, and then ion-exchanged water was added to prepare 490 mL of a slurry. Then, while stirring the slurry, 10 mL of 4N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little to adjust the pH of the slurry to 12 to 13, and the pulp was alkali treated. Thereafter, the pulp after alkali treatment was washed with water until the pH became 8 or less. When the amount of substituents (carboxy group amount) was measured, it was 0.81 mmol / g.

次いで、アルカリ処理後のパルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度0.5質量%のスラリーを調製した。そのスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーにイオン交換水を添加してスラリー固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機(コクサン社、H−2000B)を用い、12000Gの条件で遠心分離し、これにより分離した上澄み液を、微細セルロース繊維の水分散液3として回収した。
Next, ion exchange water was added to the pulp after the alkali treatment to prepare a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass. The slurry was defibrated for 30 minutes using a defibrating apparatus (Cleamix-2.2S, manufactured by MTechnic Co., Ltd.) under a condition of 21500 rotations / min to obtain a defibrated pulp slurry.
Ion exchanged water is added to the defibrated pulp slurry to adjust the slurry solid content concentration to 0.2% by mass, and this is centrifuged at 12000G using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan, H-2000B). The supernatant liquid separated by 1 was recovered as an aqueous dispersion 3 of fine cellulose fibers.

(製造例4)
オクテニル無水コハク酸の代わりに、オクチル無水コハク酸を用いた以外は製造例3と同様に行い、微細セルロース繊維の水分散液4として回収した。置換基量(カルボキシ基量)を測定したところ、0.76mmol/gであった。
(Production Example 4)
It was carried out in the same manner as in Production Example 3 except that octyl succinic anhydride was used instead of octenyl succinic anhydride, and recovered as an aqueous dispersion 4 of fine cellulose fibers. When the amount of substituents (carboxy group amount) was measured, it was 0.76 mmol / g.

(製造例5)
オクテニル無水コハク酸を用いなかった以外は製造例1と同様に行い、微細セルロース繊維の水分散液5として回収した。
(Production Example 5)
Except not using octenyl succinic anhydride, it carried out similarly to manufacture example 1 and collect | recovered as the aqueous dispersion 5 of the fine cellulose fiber.

(製造例6)
セルロースを含む繊維原料として、カルボキシ基含有量0.06mmol/g、パルプ濃度30質量%(水分70質量%)、絶乾質量換算で20gの広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)を用意した。上記LBKPを容器内に収容し、その容器にオゾン濃度200g/m3のオゾン・酸素混合気体を5L導入し、25℃で2分間振とうした。このときのオゾン添加率はパルプ乾燥質量に対して5質量%であった。6時間静置した後、容器内のオゾンおよび空気を除去してオゾン酸化処理を終了した。処理終了後、イオン交換水で懸濁洗浄し、洗浄水のpHが6以上になるまで洗浄を繰り返した。その後、ろ紙を用いて減圧ろ過し、セルロース繊維濃度30質量%の酸化処理パルプを得た。
(Production Example 6)
As a fiber raw material containing cellulose, a hardwood bleached kraft pulp (LBKP) having a carboxy group content of 0.06 mmol / g, a pulp concentration of 30% by mass (water content of 70% by mass), and an absolute dry mass conversion of 20 g was prepared. The LBKP was placed in a container, and 5 L of an ozone / oxygen mixed gas having an ozone concentration of 200 g / m 3 was introduced into the container and shaken at 25 ° C. for 2 minutes. The ozone addition rate at this time was 5 mass% with respect to the pulp dry mass. After standing for 6 hours, ozone and air in the container were removed, and the ozone oxidation treatment was completed. After the treatment, the suspension was washed with ion-exchanged water, and the washing was repeated until the pH of the washing water reached 6 or higher. Then, it filtered under reduced pressure using the filter paper, and obtained the oxidation treatment pulp with a cellulose fiber density | concentration of 30 mass%.

次いで、パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度0.5質量%のスラリーを調製した。そのスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーにイオン交換水を添加してスラリー固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機(コクサン社、H−2000B)を用い、12000Gの条件で遠心分離し、これにより分離した上澄み液を、微細セルロース繊維の水分散液6として回収した。
Subsequently, ion-exchange water was added to the pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass. The slurry was defibrated for 30 minutes using a defibrating apparatus (Cleamix-2.2S, manufactured by MTechnic Co., Ltd.) under a condition of 21500 rotations / min to obtain a defibrated pulp slurry.
Ion exchanged water is added to the defibrated pulp slurry to adjust the slurry solid content concentration to 0.2% by mass, and this is centrifuged at 12000G using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan, H-2000B). The supernatant liquid separated by 1 was recovered as an aqueous dispersion 6 of fine cellulose fibers.

<微細セルロース繊維複合体の製造>
(実施例1)
天然ゴムラテックス(固形分濃度:20質量%)100部に対してIKAホモジナイザーを用いて11000rpmで攪拌しながら、製造例1で得た微細セルロース繊維分散液1(0.2質量%)5質量部を添加し、さらに10分間攪拌して混合液を得た。混合液を真空乾燥機を用いて110℃、3時間乾燥して、微細セルロース繊維複合体1を得た。
<Manufacture of fine cellulose fiber composite>
Example 1
While stirring at 11000 rpm using an IKA homogenizer for 100 parts of natural rubber latex (solid content concentration: 20% by mass), 5 parts by mass of fine cellulose fiber dispersion 1 (0.2% by mass) obtained in Production Example 1 And stirred for another 10 minutes to obtain a mixed solution. The mixed solution was dried at 110 ° C. for 3 hours using a vacuum dryer to obtain a fine cellulose fiber composite 1.

(実施例2)
製造例2で得た微細セルロース繊維分散液2を用いて実施例1と同様に微細セルロース繊維複合体2を得た。
(Example 2)
Using the fine cellulose fiber dispersion 2 obtained in Production Example 2, a fine cellulose fiber composite 2 was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例3)
製造例3で得た微細セルロース繊維分散液3を用いて実施例1と同様に微細セルロース繊維複合体3を得た。
(Example 3)
A fine cellulose fiber composite 3 was obtained in the same manner as in Example 1 using the fine cellulose fiber dispersion 3 obtained in Production Example 3.

(実施例4)
製造例4で得た微細セルロース繊維分散液4を用いて実施例1と同様に微細セルロース繊維複合体4を得た。
Example 4
A fine cellulose fiber composite 4 was obtained in the same manner as in Example 1 using the fine cellulose fiber dispersion 4 obtained in Production Example 4.

(比較例1)
製造例5で得た微細セルロース繊維分散液5を用いて実施例1と同様に微細セルロース繊維複合体5を得た。
(Comparative Example 1)
Using the fine cellulose fiber dispersion 5 obtained in Production Example 5, a fine cellulose fiber composite 5 was obtained in the same manner as in Example 1.

(比較例2)
製造例6で得た微細セルロース繊維分散液6を用いて実施例1と同様に微細セルロース繊維複合体6を得た。
(Comparative Example 2)
A fine cellulose fiber composite 6 was obtained in the same manner as in Example 1 using the fine cellulose fiber dispersion 6 obtained in Production Example 6.

(比較例3)
微細セルロース繊維分散液を添加せずに実施例1と同様に固形ゴムを得た。
(Comparative Example 3)
A solid rubber was obtained in the same manner as in Example 1 without adding the fine cellulose fiber dispersion.

各実施例及び各比較例における樹脂エマルションの固形分と微細セルロース繊維分散液の微細セルロース繊維量との比率を表1に示す。   Table 1 shows the ratio between the solid content of the resin emulsion and the amount of fine cellulose fibers in the fine cellulose fiber dispersion in each Example and each Comparative Example.

<評価>
実施例1〜4及び比較例1及び2の微細セルロース繊維複合体は、以下のように評価した。
各々の微細セルロース繊維複合体に下記のように添加剤を添加し、加硫して、加硫ゴム組成物からなる繊維強化材を作製し、その繊維強化材の機械的物性を測定した。
<Evaluation>
The fine cellulose fiber composites of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated as follows.
Additives were added to each fine cellulose fiber composite as described below, followed by vulcanization to prepare a fiber reinforcement made of a vulcanized rubber composition, and the mechanical properties of the fiber reinforcement were measured.

具体的には、各実施例及び比較例の微細セルロース繊維複合体105質量部(ゴム成分:100質量部、微細セルロース繊維1:5質量部)に対し、亜鉛華(1号亜鉛華、浅岡窯業原料社製)3質量部、ステアリン酸(和光純薬工業社製)3質量部を配合した。次いで、これらを、140℃で3分間混練装置(ラボプラストミルμ、東洋精機社製)を用いて混練した。得られた混練物に、加硫促進剤(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、和光純薬工業社製)1質量部、硫黄(5質量%油処理粉末硫黄、鶴見化学工業社製)2質量部を添加し、80℃で3分間、上記と同じ混練装置を用いて混練することにより、ゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を150℃で30分間加圧プレスして加硫して、厚さ1mmの繊維強化材を得た。得られた繊維強化材から所定のダンベル形状の試験片を作製し、その試験片を用い、JIS K6251に準じた引張試験によって破断強度及びM300(伸びが300%のときの引張弾性率)を測定した。測定結果を表2に示す。なお、表2における破断強度及びM300の数値は、比較例3の値を100とした相対的な指数である。指数が大きいほど、機械的物性に優れる。   Specifically, zinc white (No. 1 zinc white, Asaoka Ceramics) with respect to 105 parts by mass (rubber component: 100 parts by mass, fine cellulose fiber 1: 5 parts by mass) of each example and comparative example. 3 parts by mass of Raw Materials) and 3 parts by mass of stearic acid (Wako Pure Chemical Industries) were blended. Next, these were kneaded at 140 ° C. for 3 minutes using a kneading apparatus (Laboplast Mill μ, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.). In the obtained kneaded product, 1 part by mass of a vulcanization accelerator (N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), sulfur (5 mass% oil-treated powder sulfur, Tsurumi Chemical Industry) 2 parts by mass) were added and kneaded at 80 ° C. for 3 minutes using the same kneader as described above to obtain a rubber composition. Subsequently, this rubber composition was pressure-pressed at 150 ° C. for 30 minutes and vulcanized to obtain a fiber reinforcing material having a thickness of 1 mm. A predetermined dumbbell-shaped test piece is prepared from the obtained fiber reinforcement, and the breaking strength and M300 (tensile modulus when the elongation is 300%) are measured by a tensile test according to JIS K6251 using the test piece. did. The measurement results are shown in Table 2. In addition, the breaking strength in Table 2 and the numerical value of M300 are relative indices with the value of Comparative Example 3 as 100. The larger the index, the better the mechanical properties.

比較例3の固形ゴムは、以下のように評価した。
すなわち、微細セルロース繊維複合体105質量部を固形ゴム100質量部に変更した以外は上記微細セルロース繊維複合体の評価と同様にして繊維強化材を得た。そして、上記微細セルロース繊維複合体の評価と同様に、繊維強化材の機械的物性を測定した。測定結果を表1に示す。
The solid rubber of Comparative Example 3 was evaluated as follows.
That is, a fiber reinforcing material was obtained in the same manner as in the evaluation of the fine cellulose fiber composite except that 105 parts by mass of the fine cellulose fiber composite was changed to 100 parts by mass of the solid rubber. And the mechanical physical property of the fiber reinforcement was measured similarly to evaluation of the said fine cellulose fiber composite. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0006270379
Figure 0006270379

実施例1〜4の微細セルロース繊維複合材から得た繊維強化材は、弾性率及び破壊強度が高かった。これに対し、比較例1では、カルボキシ基が存在しないため、水中での分散性が低く、樹脂エマルジョンと均一に混合されないことに加え、疎水性の官能基がないためゴムとの親和性が低く、機械的物性は不十分であった。比較例2の微細セルロース繊維複合体から得た繊維強化材は、機械的物性は優れるものの、疎水性の官能基がないためゴムとの親和性が低く、M300の値は実施例には及ばなかった。比較例3の固形ゴムは微細セルロース繊維を含まないため、該固形ゴムから得た繊維強化材は、機械的物性は不十分であった。   The fiber reinforcements obtained from the fine cellulose fiber composites of Examples 1 to 4 had high elastic modulus and breaking strength. On the other hand, in Comparative Example 1, since there is no carboxy group, the dispersibility in water is low, and the resin emulsion is not uniformly mixed. In addition, since there is no hydrophobic functional group, the affinity with rubber is low. The mechanical properties were insufficient. Although the fiber reinforcement obtained from the fine cellulose fiber composite of Comparative Example 2 has excellent mechanical properties, it does not have a hydrophobic functional group and therefore has low affinity with rubber, and the value of M300 does not reach that of the Examples. It was. Since the solid rubber of Comparative Example 3 does not contain fine cellulose fibers, the fiber reinforcing material obtained from the solid rubber has insufficient mechanical properties.

Claims (2)

(a)セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維、及び(b)天然及び/又は合成樹脂、を含有するセルロース繊維複合体の製造方法であって、
セルロース繊維原料の水酸基に対して、疎水基とアニオン性基とを併せ持つ化合物を、水の存在下において導入して、微細セルロース繊維を製造する工程と、
セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維の分散液と、天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを混合してセルロース−樹脂エマルジョン分散液を得る工程を含む、セルロース繊維複合体の製造方法。
A method for producing a cellulose fiber composite comprising (a) fine cellulose fibers having a hydrophobic group and an anionic group introduced into cellulose, and (b) natural and / or synthetic resins,
A step of producing a fine cellulose fiber by introducing a compound having both a hydrophobic group and an anionic group in the presence of water to the hydroxyl group of the cellulose fiber raw material;
A cellulose fiber composite comprising a step of mixing a dispersion of fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose and a natural and / or synthetic resin emulsion to obtain a cellulose-resin emulsion dispersion. Manufacturing method.
セルロースに疎水基とアニオン性基とが導入されている微細セルロース繊維の分散液と、天然及び/又は合成樹脂エマルジョンとを混合してセルロース−樹脂エマルジョン分散液を得る工程の後に、溶媒を除去し、固形分を回収する工程をさらに含む、請求項に記載の製造方法。 After the step of mixing a dispersion of fine cellulose fibers in which a hydrophobic group and an anionic group are introduced into cellulose and a natural and / or synthetic resin emulsion to obtain a cellulose-resin emulsion dispersion, the solvent is removed. further comprising the step of recovering the solids, the method according to claim 1.
JP2013177570A 2013-08-29 2013-08-29 Fine cellulose fiber composite and method for producing the same Active JP6270379B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013177570A JP6270379B2 (en) 2013-08-29 2013-08-29 Fine cellulose fiber composite and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013177570A JP6270379B2 (en) 2013-08-29 2013-08-29 Fine cellulose fiber composite and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015044948A JP2015044948A (en) 2015-03-12
JP6270379B2 true JP6270379B2 (en) 2018-01-31

Family

ID=52670729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013177570A Active JP6270379B2 (en) 2013-08-29 2013-08-29 Fine cellulose fiber composite and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6270379B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6423311B2 (en) * 2015-05-20 2018-11-14 住友ゴム工業株式会社 Pneumatic tire
JP6775296B2 (en) * 2015-12-03 2020-10-28 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber-containing dried product and its production method, and cellulose nanofiber dispersion liquid production method
JP6349341B2 (en) * 2016-04-15 2018-06-27 大阪瓦斯株式会社 Modified cellulose fine fiber and method for producing the same
WO2020153255A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-30 星光Pmc株式会社 Method for manufacturing modified cellulose fiber blended resin composition
JP2021006644A (en) * 2020-10-05 2021-01-21 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber-containing dry substance
EP4263621A1 (en) * 2020-12-18 2023-10-25 Bridgestone Corporation Tire rubber compositions combining bagasse-containing guayule rubber with silane and related methods
CN113444349A (en) * 2021-06-15 2021-09-28 上海乐亿塑料制品有限公司 Green nontoxic packaging bag and preparation method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4581116B2 (en) * 2007-09-10 2010-11-17 住友ゴム工業株式会社 Vulcanized rubber composition, pneumatic tire, and production method thereof
JP5350953B2 (en) * 2008-09-30 2013-11-27 株式会社ダイセル Resin composition containing hydrophobized cellulosic fiber and method for producing the same
JP5540176B2 (en) * 2010-03-31 2014-07-02 国立大学法人京都大学 Microfibrillated plant fiber, production method thereof, molding material using the same, and production method of resin molding material
JP5595103B2 (en) * 2010-04-27 2014-09-24 国立大学法人京都大学 Rubber composition and method for producing rubber composition
JP2012025949A (en) * 2010-06-25 2012-02-09 Mitsubishi Chemicals Corp Fine cellulose fiber dispersion, cellulose fiber composite, and its manufacturing method
JP6082591B2 (en) * 2012-12-27 2017-02-15 花王株式会社 Rubber composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015044948A (en) 2015-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6143187B2 (en) Cellulose nanofiber-containing rubber masterbatch
JP6270379B2 (en) Fine cellulose fiber composite and method for producing the same
JP6382793B2 (en) Method for producing rubber composition
JP6416749B2 (en) Manufacturing method of rubber composition, rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP6146115B2 (en) Cellulose fiber, rubber composition, vulcanized rubber composition and tire
JP5865063B2 (en) Method for producing rubber composition
JP2012025949A (en) Fine cellulose fiber dispersion, cellulose fiber composite, and its manufacturing method
JP6136594B2 (en) Method for producing fine cellulose fiber
JP6048365B2 (en) Rubber modifier, rubber modifier dispersion, and rubber composition
JP6143186B2 (en) Manufacturing method of composite material
JP2013177540A (en) Rubber modifying material, rubber latex-dispersed solution and rubber composition
JP5966859B2 (en) Method for producing fine cellulose fiber dispersion
JP2014101604A (en) Composite material
JP2014227525A (en) Method for manufacturing fine cellulose fiber composite
JP6020334B2 (en) Rubber modifier, rubber latex dispersion and rubber composition
JP6102719B2 (en) Rubber modifier, rubber latex dispersion and rubber composition
JP6083376B2 (en) Rubber modifier, rubber latex dispersion and rubber composition
JP2017133037A (en) Method for producing fine cellulose fiber
JP2014074164A (en) Rubber modifier, rubber latex dispersion, and rubber composition

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160607

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170221

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170417

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170421

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170815

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171114

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20171121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6270379

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250