JP7005950B2 - Sheets and laminates - Google Patents
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Description
本発明は、シート及び積層体に関する。具体的には、本発明は、微細繊維状セルロースを含むシート及び積層体に関する。 The present invention relates to sheets and laminates. Specifically, the present invention relates to a sheet and a laminate containing fine fibrous cellulose.
近年、石油資源の代替及び環境意識の高まりから、再生産可能な天然繊維を利用した材料が着目されている。天然繊維の中でも、繊維径が10μm以上50μm以下の繊維状セルロース、特に木材由来の繊維状セルロース(パルプ)は、主に紙製品としてこれまで幅広く使用されてきた。 In recent years, due to the substitution of petroleum resources and increasing environmental awareness, materials using reproducible natural fibers have been attracting attention. Among natural fibers, fibrous cellulose having a fiber diameter of 10 μm or more and 50 μm or less, particularly fibrous cellulose (pulp) derived from wood, has been widely used mainly as paper products.
繊維状セルロースとしては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。また、このような微細繊維状セルロースから構成されるシートや、微細繊維状セルロース含有シートと樹脂を含む複合シートが開発されている。微細繊維状セルロースを含有するシートや複合シートにおいては、繊維同士の接点が著しく増加することから、引張強度等が大きく向上することが知られている。また、繊維幅が可視光の波長より短くなることで、透明度が大きく向上することも知られている。 As the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. Further, a sheet composed of such fine fibrous cellulose and a composite sheet containing a fine fibrous cellulose-containing sheet and a resin have been developed. It is known that in a sheet or a composite sheet containing fine fibrous cellulose, the contact points between the fibers are remarkably increased, so that the tensile strength and the like are greatly improved. It is also known that the transparency is greatly improved by making the fiber width shorter than the wavelength of visible light.
例えば、特許文献1には、カチオン性基を有するセルロース繊維に解繊処理を施して得られる微細繊維状セルロースが開示されており、微細繊維状セルロースを含むシート上に樹脂溶液を塗布し、硬化させることで得られる複合シートが開示されている。また、特許文献2には、微細繊維状セルロースとマトリックス樹脂を含有する複合シートが開示されている。ここでは、複合シートは、法線方向において、微細繊維状セルロースを含有する部分と、微細繊維状セルロースを含有しない部分を有している。 For example, Patent Document 1 discloses fine fibrous cellulose obtained by subjecting a cellulose fiber having a cationic group to a defibration treatment, and a resin solution is applied onto a sheet containing the fine fibrous cellulose and cured. The composite sheet obtained by making it is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a composite sheet containing fine fibrous cellulose and a matrix resin. Here, the composite sheet has a portion containing fine fibrous cellulose and a portion not containing fine fibrous cellulose in the normal direction.
微細繊維状セルロース含有シートを製造する際には、微細繊維状セルロース含有スラリーを基材上に塗工した後に加熱乾燥を行う場合がある。このような工程では、基材から微細繊維状セルロース含有シートが意図せず剥がれたり、シワや割れが発生することで、微細繊維状セルロース含有シート製造時の歩留が低下することが懸念された。また、製造された微細繊維状セルロース含有シートにカールが発生したり、シートの寸法安定性が劣ることが懸念された。 When producing a fine fibrous cellulose-containing sheet, a fine fibrous cellulose-containing slurry may be applied onto a substrate and then heat-dried. In such a process, there is a concern that the fine fibrous cellulose-containing sheet may be unintentionally peeled off from the base material, or wrinkles or cracks may occur, resulting in a decrease in the yield during the production of the fine fibrous cellulose-containing sheet. .. In addition, there is a concern that the produced fine fibrous cellulose-containing sheet may be curled and the dimensional stability of the sheet may be inferior.
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、微細繊維状セルロース含有シート製造時の歩留が良好であり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れた微細繊維状セルロース含有シートを提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors have a fine fibrous form having a good yield at the time of producing a fine fibrous cellulose-containing sheet and excellent curl resistance and dimensional stability. We proceeded with the study for the purpose of providing a cellulose-containing sheet.
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、微細繊維状セルロースと樹脂を含む第1領域と、微細繊維状セルロースと樹脂を含む第2領域を有するシートにおいて、第1領域における繊維状セルロースの含有率を第2領域における繊維状セルロースの含有率よりも高くすることで、製造時の歩留が良好であり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that a sheet having a first region containing fine fibrous cellulose and resin and a second region containing fine fibrous cellulose and resin has a sheet. By making the content of fibrous cellulose in the first region higher than the content of fibrous cellulose in the second region, the sheet has good yield during production and excellent curl resistance and dimensional stability. Was found to be obtained.
Specifically, the present invention has the following configurations.
[1] 繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第1樹脂を含む第1領域と、第1領域の少なくとも一方の面側に配され、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第2樹脂を含む第2領域と、を有し、第1領域における繊維状セルロースの含有率(質量%)をC1とし、第2領域における繊維状セルロースの含有率(質量%)をC2とした場合、C1>C2であるシート。
[2] 第1領域における繊維状セルロースの密度が、第1領域の厚み方向の少なくとも一部において略均一である[1]に記載のシート。
[3] 第2領域における繊維状セルロースの密度が、第2領域の厚み方向の少なくとも一部において略均一である[1]又は[2]に記載のシート。
[4] 第1樹脂と第2樹脂が、同種の樹脂である[1]~[3]のいずれかに記載のシート。
[5] 第1樹脂と第2樹脂が、異種の樹脂である[1]~[3]のいずれかに記載のシート。
[6] 第1領域における繊維状セルロースの含有率は、第1領域の全質量に対して、51質量%以上である[1]~[5]のいずれかに記載のシート。
[7] 第2領域における繊維状セルロースの含有率は、第2領域の全質量に対して、49質量%以下である[1]~[6]のいずれかに記載のシート。
[8] 第1領域における繊維状セルロースの含有率(質量%)をC1とし、第2領域における繊維状セルロースの含有率(質量%)をC2とした場合、C1/C2≧1.3である[1]~[7]のいずれかに記載のシート。
[9] 第1領域における繊維状セルロース及び第2領域における繊維状セルロースは、アニオン性基を有する[1]~[8]のいずれかに記載のシート。
[10] [1]~[9]のいずれかに記載のシートと、シートの少なくとも一方の面側に配される樹脂層と、を有する積層体。
[1] A first region containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a first resin, and a fibrous cellulose and a second resin having a fiber width of 1000 nm or less arranged on at least one surface side of the first region. When the content of the fibrous cellulose in the first region (% by mass) is C 1 and the content of the fibrous cellulose in the second region (% by mass) is C 2 . Sheet with C 1 > C 2 .
[2] The sheet according to [1], wherein the density of the fibrous cellulose in the first region is substantially uniform in at least a part of the thickness direction of the first region.
[3] The sheet according to [1] or [2], wherein the density of the fibrous cellulose in the second region is substantially uniform in at least a part of the thickness direction of the second region.
[4] The sheet according to any one of [1] to [3], wherein the first resin and the second resin are the same type of resin.
[5] The sheet according to any one of [1] to [3], wherein the first resin and the second resin are different resins.
[6] The sheet according to any one of [1] to [5], wherein the content of fibrous cellulose in the first region is 51% by mass or more with respect to the total mass of the first region.
[7] The sheet according to any one of [1] to [6], wherein the content of fibrous cellulose in the second region is 49% by mass or less with respect to the total mass of the second region.
[8] When the content of fibrous cellulose (% by mass) in the first region is C 1 and the content of fibrous cellulose (% by mass) in the second region is C 2 , C 1 / C 2 ≧ 1 .3 The sheet according to any one of [1] to [7].
[9] The sheet according to any one of [1] to [8], wherein the fibrous cellulose in the first region and the fibrous cellulose in the second region have an anionic group.
[10] A laminate having the sheet according to any one of [1] to [9] and a resin layer arranged on at least one surface side of the sheet.
本発明によれば、シート製造時の歩留を向上させることができる。さらに、本発明によれば、耐カール性と寸法安定性に優れたシートを得ることができる。 According to the present invention, the yield at the time of manufacturing a sheet can be improved. Further, according to the present invention, it is possible to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.
(シート)
本発明は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第1樹脂を含む第1領域と、第1領域の少なくとも一方の面側に配され、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第2樹脂を含む第2領域と、を有するシートに関する。ここで、第1領域における繊維状セルロースの含有率(質量%)をC1とし、第2領域における繊維状セルロースの含有率(質量%)をC2とした場合、C1>C2である。なお、本明細書においては、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを、微細繊維状セルロースと呼ぶこともある。
(Sheet)
The present invention is arranged on at least one surface side of a first region containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a first resin, and a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a second resin. With respect to a second region comprising and a sheet having. Here, when the content rate (mass%) of the fibrous cellulose in the first region is C 1 and the content rate (mass%) of the fibrous cellulose in the second region is C 2 , then C 1 > C 2 . .. In the present specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less may be referred to as fine fibrous cellulose.
図1は、本発明のシートの構成の一例を説明する図である。図1に示されるように、シート10は、第1領域10aと第2領域10bを有する。第1領域10aと第2領域10bの間には他の層が存在していてもよいが、本実施形態においては、第1領域10aと第2領域10bは、隣接した層であることが好ましく、第1領域10a上には第2領域10bが直接積層していることが好ましい。なお、第1領域10aと第2領域10bが隣接した層である場合、第1領域10aと第2領域10bの境界面は明確であってもよく、明確でなくてもよい。第1領域10aと第2領域10bの境界面が明確ではない場合、第1領域10aを構成する成分の一部と第2領域10bを構成する成分の一部が境界付近で混じり合っていてもよい。この場合、第1領域10aと第2領域10bの間には、第1領域10aを構成する成分の一部と第2領域10bを構成する成分の一部が混在した中間領域が存在してもよい。なお、このような場合、第1領域10aは、第1領域10aの端辺から中間領域の厚み方向の中央線までの領域とし、第2領域10bは、第2領域10bの端辺から中間領域の厚み方向の中央線までの領域とする。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the sheet of the present invention. As shown in FIG. 1, the
本発明のシートは、上記構成を有するため、シート製造時の歩留を向上させることができる。また、本発明のシートは、耐カール性と寸法安定性に優れている。本明細書において、シート製造時の歩留が良好であることは、シートの製造時にシワや割れの発生が抑制され、その結果、欠陥のないシートを製造ロスなく生産できることを意味する。また、耐カール性は、製造されたシートに発生するカールの度合いにより評価することができ、寸法安定性は、高温領域における線熱膨張係数を測定することで評価することができる。 Since the sheet of the present invention has the above-mentioned structure, the yield at the time of producing the sheet can be improved. Further, the sheet of the present invention is excellent in curl resistance and dimensional stability. In the present specification, a good yield at the time of manufacturing a sheet means that the occurrence of wrinkles and cracks at the time of manufacturing a sheet is suppressed, and as a result, a sheet without defects can be produced without manufacturing loss. Further, the curl resistance can be evaluated by the degree of curl generated in the manufactured sheet, and the dimensional stability can be evaluated by measuring the linear thermal expansion coefficient in a high temperature region.
耐カール性を評価する際には、まず、シートを幅5mm×長さ80mmの試験片に切り出し、図2に示すように、試験片50の一方の短辺を含む端部を幅20mm×長さ30mm×高さ20mmの磁石2個(磁石55)で支持し(磁石55から長さ50mmの試験片50が露出する)、温度23℃、相対湿度50%の環境下にて、水平な台の上に試験片50の長さ方向が台に対して垂直になるように静置する。そして、この際のカール曲率を測定する。具体的には、図2におけるΔxとΔyの値を測定し、下記の式(1)に従って、カール曲率Cを算出する。
式(1):C=2Δy/(Δx2+Δy2)
算出したカール曲率Cは、5m-1未満であることが好ましく、1m-1未満であることがより好ましい。
When evaluating the curl resistance, first, the sheet is cut into a test piece having a width of 5 mm and a length of 80 mm, and as shown in FIG. 2, the end including one short side of the
Equation (1): C = 2Δy / (Δx 2 + Δy 2 )
The calculated curvature C is preferably less than 5 m -1 and more preferably less than 1 m -1 .
寸法安定性を評価する際には、まず、シートを幅3mm×長さ30mmに切り出し、これを、熱機械分析装置にセットして、引張モードでチャック間20mm、荷重10g、窒素雰囲気下で室温から180℃まで5℃/分で昇温、180℃から25℃まで5℃/分で降温、25℃から180℃まで5℃/分で昇温した際の2度目の昇温時の100℃から150℃の測定値から線熱膨張係数を求める。なお、熱機械分析装置としては、例えば、日立ハイテク社製、TMA7100を用いることができる。算出された線熱膨張係数は30ppm/℃未満であることが好ましく、20ppm/℃未満であることがより好ましい。 When evaluating dimensional stability, first, a sheet is cut into a width of 3 mm and a length of 30 mm, which is set in a thermomechanical analyzer, and is set in a thermomechanical analyzer with a chuck spacing of 20 mm, a load of 10 g, and a room temperature in a nitrogen atmosphere. From 180 ° C to 180 ° C at 5 ° C / min, from 180 ° C to 25 ° C at 5 ° C / min, and from 25 ° C to 180 ° C at 5 ° C / min. The coefficient of linear thermal expansion is obtained from the measured value at 150 ° C. As the thermomechanical analyzer, for example, TMA7100 manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd. can be used. The calculated coefficient of linear thermal expansion is preferably less than 30 ppm / ° C, more preferably less than 20 ppm / ° C.
第1領域における微細繊維状セルロースの含有率(質量%)をC1とし、第2領域における微細繊維状セルロースの含有率(質量%)をC2とした場合、C1>C2であればよく、すなわち、C1/C2>1.0であればよい。さらに、C1/C2≧1.1であることが好ましく、C1/C2≧1.3であることがより好ましく、C1/C2≧1.5であることがさらに好ましい。なお、第1領域における微細繊維状セルロースの含有率C1は、第1領域の全質量に対する微細繊維状セルロースの質量の割合であり、第2領域における微細繊維状セルロースの含有率C2は、第2領域の全質量に対する微細繊維状セルロースの質量の割合である。 When the content of fine fibrous cellulose (% by mass) in the first region is C 1 and the content of fine fibrous cellulose in the second region (% by mass) is C 2 , then if C 1 > C 2 Well, that is, C 1 / C 2 > 1.0. Further, C 1 / C 2 ≧ 1.1 is preferable, C 1 / C 2 ≧ 1.3 is more preferable, and C 1 / C 2 ≧ 1.5 is further preferable. The content rate C 1 of the fine fibrous cellulose in the first region is the ratio of the mass of the fine fibrous cellulose to the total mass of the first region, and the content rate C 2 of the fine fibrous cellulose in the second region is. The ratio of the mass of the fine fibrous cellulose to the total mass of the second region.
各領域の微細繊維状セルロースの含有率は、以下の方法で測定する。すなわち、シートの各領域の表面からウルトラミクロトームなどの装置で各領域を切削する。この際、切削して得る断片が第一領域と第二領域の境界付近を含まないよう切削を行う。次いで、切削後の断片を十分に乾燥させたのちに、切削後の断片の質量W0を測定する。その後、セルロースの溶剤にシートを24時間浸漬し、微細繊維状セルロースを溶剤中に溶解させる。セルロースの溶剤としては、例えば、塩酸、硫酸などの酸、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ、ピリジン/クロラールの混合物、ジメチルホルムアミド/四酸化二窒素の混合物などの有機溶媒などを使用でき、各領域中の樹脂を溶解しないものを適宜選択することができる。浸漬後のシートを引き上げ、十分に乾燥させた後に質量W1を測定し、下記の式に従って微細繊維状セルロースの含有率を算出する。
(式) 微細繊維状セルロースの含有率C=100×(W0-W1)/W0
The content of fine fibrous cellulose in each region is measured by the following method. That is, each region is cut from the surface of each region of the sheet with a device such as an ultramicrotome. At this time, cutting is performed so that the fragment obtained by cutting does not include the vicinity of the boundary between the first region and the second region. Then, after the cut fragment is sufficiently dried, the mass W0 of the cut fragment is measured. Then, the sheet is immersed in a cellulose solvent for 24 hours to dissolve the fine fibrous cellulose in the solvent. As the solvent for cellulose, for example, an acid such as hydrochloric acid and sulfuric acid, an alkali such as lithium hydroxide and sodium hydroxide, an organic solvent such as a mixture of pyridine / chloral and a mixture of dimethylformamide / dinitrogen tetraoxide can be used. Those that do not dissolve the resin in each region can be appropriately selected. After the sheet after immersion is pulled up and sufficiently dried, the mass W1 is measured, and the content of fine fibrous cellulose is calculated according to the following formula.
(Formula) Content of fine fibrous cellulose C = 100 × (W0-W1) / W0
なお、第1領域における微細繊維状セルロースの含有率C1は、第1領域の形成に用いられる組成物(スラリー)中の全固形分質量に対する微細繊維状セルロースの質量の割合と同一であり、第2領域における微細繊維状セルロースの含有率C2は、第2領域の形成に用いられる組成物(スラリー)中の全固形分質量に対する微細繊維状セルロースの質量の割合と同一である。本発明においては、C1/C2を上記範囲とすることにより、シート製造時の歩留を向上させることができ、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートを得ることができる。 The content rate C 1 of the fine fibrous cellulose in the first region is the same as the ratio of the mass of the fine fibrous cellulose to the total solid content mass in the composition (slurry) used for forming the first region. The content rate C 2 of the fine fibrous cellulose in the second region is the same as the ratio of the mass of the fine fibrous cellulose to the total solid content mass in the composition (slurry) used for forming the second region. In the present invention, by setting C 1 / C 2 in the above range, it is possible to improve the yield at the time of sheet production, and to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
第1領域における第1樹脂の含有率(質量%)をD1とし、第2領域における第2樹脂の含有率(質量%)をD2とした場合、D1<D2であることが好ましく、すなわち、D1/D2<1.0であることが好ましい。さらに、D1/D2≦0.9であることがより好ましく、D1/D2≦0.8であることがさらに好ましく、D1/D2≦0.7であることが特に好ましい。なお、第1領域における第1樹脂の含有率D1は、第1領域の全質量に対する第1樹脂の質量の割合であり、第2領域における第2樹脂の含有率D2は、第2領域の全質量に対する第2樹脂の質量の割合である。 When the content rate (mass%) of the first resin in the first region is D 1 and the content rate (mass%) of the second resin in the second region is D 2 , it is preferable that D 1 <D 2 . That is, it is preferable that D 1 / D 2 <1.0. Further, D 1 / D 2 ≤ 0.9 is more preferable, D 1 / D 2 ≤ 0.8 is further preferable, and D 1 / D 2 ≤ 0.7 is particularly preferable. The content rate D 1 of the first resin in the first region is the ratio of the mass of the first resin to the total mass of the first region, and the content rate D 2 of the second resin in the second region is the second region. It is the ratio of the mass of the second resin to the total mass of.
各領域の樹脂の含有率は、以下の方法で測定する。すなわち、シートの各領域の表面からウルトラミクロトームなどの装置で各領域を切削する。この際、切削して得る断片が第一領域と第二領域の境界付近を含まないよう切削を行う。次いで、切削後の断片を十分に乾燥させたのちに、切削後の断片の質量W0を測定する。その後、樹脂の溶剤にシートを24時間浸漬し、樹脂を溶剤中に溶解させる。ここで、樹脂の溶剤としては、例えば、樹脂がポリビニルアルコールの場合、エチレングリコール、グリセリン、アセトアミド、ジメチルアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどを使用でき、各領域中の微細繊維状セルロースを溶解しないものを適宜選択することができる。浸漬後のシートを引き上げ、十分に乾燥させた後に質量W2を測定し、下記の式に従って樹脂の含有率を算出する。
(式) 樹脂の含有率D=100×(W0-W2)/W0
The resin content of each region is measured by the following method. That is, each region is cut from the surface of each region of the sheet with a device such as an ultramicrotome. At this time, cutting is performed so that the fragment obtained by cutting does not include the vicinity of the boundary between the first region and the second region. Then, after the cut fragment is sufficiently dried, the mass W0 of the cut fragment is measured. Then, the sheet is immersed in the solvent of the resin for 24 hours to dissolve the resin in the solvent. Here, as the solvent of the resin, for example, when the resin is polyvinyl alcohol, ethylene glycol, glycerin, acetamide, dimethylamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like can be used, and the fine fibrous cellulose in each region is not dissolved. Can be selected as appropriate. After the sheet after immersion is pulled up and sufficiently dried, the mass W2 is measured, and the resin content is calculated according to the following formula.
(Formula) Resin content D = 100 × (W0-W2) / W0
なお、第1領域における第1樹脂の含有率D1は、第1領域の形成に用いられる組成物(スラリー)中の全固形分質量に対する第1樹脂の質量の割合と同一であり、第2領域における第2樹脂の含有率D2は、第2領域の形成に用いられる組成物(スラリー)中の全固形分質量に対する第2樹脂の質量の割合と同一である。本発明においては、D1/D2を上記範囲とすることにより、シート製造時の歩留を向上させやすくなり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 The content rate D 1 of the first resin in the first region is the same as the ratio of the mass of the first resin to the total solid content mass in the composition (slurry) used for forming the first region, and the second The content rate D 2 of the second resin in the region is the same as the ratio of the mass of the second resin to the mass of the total solid content in the composition (slurry) used for forming the second region. In the present invention, by setting D 1 / D 2 in the above range, it becomes easy to improve the yield at the time of manufacturing a sheet, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
なお、第1領域は微細繊維状セルロースと第1樹脂からなる領域であってもよく、第2領域は微細繊維状セルロースと第2樹脂からなる領域であってもよい。この場合、各領域における微細繊維状セルロースの含有率と、樹脂(第1樹脂又は第2樹脂)の含有率は以下の式により算出される。
微細繊維状セルロースの含有率(質量%)=微細繊維状セルロースの質量/(微細繊維状セルロースの質量+樹脂の質量)×100
樹脂の含有率(質量%)=樹脂の質量/(微細繊維状セルロースの質量+樹脂の質量)×100
The first region may be a region composed of fine fibrous cellulose and the first resin, and the second region may be a region composed of fine fibrous cellulose and the second resin. In this case, the content of fine fibrous cellulose in each region and the content of the resin (first resin or second resin) are calculated by the following formulas.
Content of fine fibrous cellulose (mass%) = mass of fine fibrous cellulose / (mass of fine fibrous cellulose + mass of resin) × 100
Resin content (mass%) = resin mass / (fine fibrous cellulose mass + resin mass) x 100
第1領域における微細繊維状セルロースの含有率は、第1領域の全質量に対して、51質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることが特に好ましい。また、第1領域における微細繊維状セルロースの含有率は、第1領域の全質量に対して、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましい。第1領域における微細繊維状セルロースの含有率を上記範囲内とすることにより、シート製造時の歩留を向上させやすくなり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 The content of the fine fibrous cellulose in the first region is preferably 51% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, based on the total mass of the first region. It is more preferable, and it is particularly preferable that it is 70% by mass or more. The content of the fine fibrous cellulose in the first region is preferably 99% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, and 90% by mass or less, based on the total mass of the first region. Is more preferable. By setting the content of the fine fibrous cellulose in the first region within the above range, it becomes easy to improve the yield at the time of sheet production, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
第1領域における第1樹脂の含有率は、第1領域の全質量に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。また、第1領域における第1樹脂の含有率は、第1領域の全質量に対して、49質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましく、30質量%以下であることが特に好ましい。第1領域における第1樹脂の含有率を上記範囲内とすることにより、シート製造時の歩留を向上させやすくなり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 The content of the first resin in the first region is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and 10% by mass or more with respect to the total mass of the first region. Is more preferable. The content of the first resin in the first region is preferably 49% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and 40% by mass or less with respect to the total mass of the first region. It is more preferably present, and particularly preferably 30% by mass or less. By setting the content of the first resin in the first region within the above range, it becomes easy to improve the yield at the time of manufacturing the sheet, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
第2領域における微細繊維状セルロースの含有率は、第2領域の全質量に対して、49質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましく、30質量%以下であることが一層好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。また、第2領域における微細繊維状セルロースの含有率は、第2領域の全質量に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。第2領域における微細繊維状セルロースの含有率を上記範囲内とすることにより、シート製造時の歩留を向上させやすくなり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 The content of the fine fibrous cellulose in the second region is preferably 49% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less, based on the total mass of the second region. It is more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less. The content of the fine fibrous cellulose in the second region is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and 10% by mass or more with respect to the total mass of the second region. Is more preferable. By setting the content of the fine fibrous cellulose in the second region within the above range, it becomes easy to improve the yield at the time of sheet production, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
第2領域における第2樹脂の含有率は、第2領域の全質量に対して、51質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることが一層好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。また、第2領域における第2樹脂の含有率は、第2領域の全質量に対して、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましい。第2領域における第2樹脂の含有率を上記範囲内とすることにより、シート製造時の歩留を向上させやすくなり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 The content of the second resin in the second region is preferably 51% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, based on the total mass of the second region. Is more preferable, 70% by mass or more is further preferable, and 80% by mass or more is particularly preferable. The content of the second resin in the second region is preferably 99% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, and 90% by mass or less, based on the total mass of the second region. It is more preferable to have. By setting the content of the second resin in the second region within the above range, it becomes easy to improve the yield at the time of manufacturing the sheet, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
シート全体における微細繊維状セルロースの含有率は、シートの全質量に対して、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましい。また、シート全体における微細繊維状セルロースの含有率は、シートの全質量に対して、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the fine fibrous cellulose in the entire sheet is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and further preferably 40% by mass or more with respect to the total mass of the sheet. preferable. The content of the fine fibrous cellulose in the entire sheet is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less with respect to the total mass of the sheet. Is even more preferable.
シート全体における樹脂の含有率(第1樹脂と第2樹脂の合計含有率)は、シートの全質量に対して、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましい。また、シート全体における樹脂の含有率は、シートの全質量に対して、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがさらに好ましい。シート全体における微細繊維状セルロースの含有率及び樹脂の含有率を上記範囲内とすることにより、シート強度を高めることができ、耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 The resin content (total content of the first resin and the second resin) in the entire sheet is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, based on the total mass of the sheet. , 40% by mass or more is more preferable. The resin content in the entire sheet is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and further preferably 60% by mass or less, based on the total mass of the sheet. .. By keeping the content of fine fibrous cellulose and the content of resin in the entire sheet within the above ranges, the sheet strength can be increased, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
本実施形態において、第1領域における微細繊維状セルロースの密度は、第1領域の厚み方向の少なくとも一部において略均一である。また、第2領域における微細繊維状セルロースの密度は、第2領域の厚み方向の少なくとも一部において略均一である。なお、第1領域10aと第2領域10bの境界面が明確である場合、第1領域における微細繊維状セルロースの密度は、第1領域の厚み方向の全領域において略均一であることが好ましく、第2領域における微細繊維状セルロースの密度は、第2領域の厚み方向の全領域において略均一であることが好ましい。また、第1領域10aと第2領域10bの境界面が明確ではなく、第1領域10aと第2領域10bの間に、第1領域10aを構成する成分の一部が第2領域10bを構成する成分の一部が混在した中間領域が存在する場合、中間領域を除く各領域において微細繊維状セルロースの密度が略均一であることが好ましい。
In the present embodiment, the density of the fine fibrous cellulose in the first region is substantially uniform in at least a part of the thickness direction of the first region. Further, the density of the fine fibrous cellulose in the second region is substantially uniform in at least a part of the thickness direction of the second region. When the boundary surface between the
ここで、各領域において微細繊維状セルロースの密度が厚み方向の少なくとも一部において略均一である状態とは、下記領域(a)~(c)に含まれる微細繊維状セルロースの濃度を測定した場合に、2領域間の繊維濃度比が2未満である状態をいう。すなわち、どの2領域の濃度を比較しても2倍以上の差がでない状態をいう。なお、以下では、各領域における厚み方向の少なくとも一部の領域をX領域として説明する。
(a)X領域における厚み方向の一方の端面からX領域の全体の厚みの10%までの領域
(b)X領域における厚み方向の他方の端面からX領域の全体の厚みの10%までの領域
(c)X領域における厚み方向の中心面からX領域の全体の厚みの±5%(合計10%)の領域
Here, the state in which the density of the fine fibrous cellulose in each region is substantially uniform in at least a part in the thickness direction is the case where the concentration of the fine fibrous cellulose contained in the following regions (a) to (c) is measured. In addition, it means a state in which the fiber concentration ratio between the two regions is less than 2. That is, it means a state in which there is no difference of 2 times or more even if the concentrations of any of the two regions are compared. In the following, at least a part of each region in the thickness direction will be described as an X region.
(A) Region from one end face in the thickness direction in the X region to 10% of the total thickness of the X region (b) Region from the other end face in the thickness direction in the X region to 10% of the total thickness of the X region. (C) A region of ± 5% (total 10%) of the total thickness of the X region from the central surface in the thickness direction in the X region.
第1領域の厚みは、20μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましく、40μm以上であることがさらに好ましく、50μm以上であることが特に好ましい。第1領域の厚みは、1000μm以下であることが好ましい。
また、第2領域の厚みは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、15μm以上であることがさらに好ましく、20μm以上であることが特に好ましい。第2領域の厚みは、500μm以下であることが好ましい。
The thickness of the first region is preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, further preferably 40 μm or more, and particularly preferably 50 μm or more. The thickness of the first region is preferably 1000 μm or less.
The thickness of the second region is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, further preferably 15 μm or more, and particularly preferably 20 μm or more. The thickness of the second region is preferably 500 μm or less.
第1領域の厚み及び第2領域の厚みを測定する際には、シートの厚み方向の断面が露出するように、ウルトラミクロトームUC-7(JEOL社製)によって切り出し、当該断面を光学顕微鏡で観察することで測定を行う。本明細書においては、当該断面に存在する10点の各領域の厚みの平均値を、各領域の厚みとする。 When measuring the thickness of the first region and the thickness of the second region, cut out with an ultramicrotome UC-7 (manufactured by JEOL Ltd.) so that the cross section in the thickness direction of the sheet is exposed, and observe the cross section with an optical microscope. The measurement is performed by doing. In the present specification, the average value of the thickness of each region of 10 points existing in the cross section is taken as the thickness of each region.
第1領域の厚みをPとし、第2領域の厚みをQとした場合、P>Qであることが好ましく、P>1.5×Qであることがより好ましく、P>2.0×Qであることがさらに好ましい。第1領域の厚みと第2領域の厚みを上記条件とすることにより、シート製造時の歩留を向上させやすくなり、かつ耐カール性と寸法安定性に優れたシートが得られやすくなる。 When the thickness of the first region is P and the thickness of the second region is Q, P> Q is preferable, P> 1.5 × Q is more preferable, and P> 2.0 × Q. Is more preferable. By setting the thickness of the first region and the thickness of the second region as the above conditions, it becomes easy to improve the yield at the time of manufacturing the sheet, and it becomes easy to obtain a sheet having excellent curl resistance and dimensional stability.
(微細繊維状セルロース)
本発明のシートにおいて、第1領域と第2領域はそれぞれ繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース(微細繊維状セルロース)を含む。
(Fine fibrous cellulose)
In the sheet of the present invention, the first region and the second region each contain fibrous cellulose (fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1000 nm or less.
微細繊維状セルロースを得るための繊維状セルロース原料としては特に限定されないが、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、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプを挙げることができる。木材パルプとしては例えば、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)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ等が挙げられる。また、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)等の機械パルプ等が挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしてはコットンリンターやコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、バガス等の非木材系パルプ、ホヤや海草等から単離されるセルロース、キチン、キトサン等が挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。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、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。木材パルプの中でも化学パルプはセルロース比率が大きいため、繊維微細化(解繊)時の微細繊維状セルロースの収率が高く、また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点で好ましい。中でもクラフトパルプ、サルファイトパルプが最も好ましく選択される。 The raw material for fibrous cellulose for obtaining fine fibrous cellulose is not particularly limited, but pulp is preferable because it is easily available and inexpensive. Examples of the pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include broadleaf kraft pulp (LBKP), coniferous kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), and oxygen bleached craft. Examples thereof include chemical pulp such as pulp (OKP). Examples thereof include semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemiground wood pulp (CGP), mechanical pulp such as crushed wood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), but are not particularly limited. Examples of the non-wood pulp include cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, cellulose isolated from sea squirts and seaweed, chitin, chitosan and the like, but are not particularly limited. .. Examples of the deinked pulp include deinked pulp made from recycled paper, but the pulp is not particularly limited. As the pulp of this embodiment, one of the above may be used alone, or two or more of them may be mixed and used. Among the above pulps, wood pulp containing cellulose and deinked pulp are preferable in terms of availability. Among wood pulps, chemical pulp has a large cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose during fiber finening (defibration) is high, the decomposition of cellulose in the pulp is small, and the fineness of long fibers with a large axial ratio It is preferable in that fibrous cellulose can be obtained. Of these, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected.
微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、電子顕微鏡で観察して、1000nm以下である。平均繊維幅は、好ましくは2nm以上1000nm以下、より好ましくは2nm以上100nm以下であり、より好ましくは2nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは2nm以上10nm以下であるが、特に限定されない。微細繊維状セルロースの平均繊維幅が2nm未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が発現しにくくなる傾向がある。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば繊維幅が1000nm以下である単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less as observed with an electron microscope. The average fiber width is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 2 nm or more and 10 nm or less, but is not particularly limited. When the average fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 2 nm, it is dissolved in water as a cellulose molecule, so that the physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) of the fine fibrous cellulose tend to be difficult to develop. .. The fine fibrous cellulose is, for example, a single fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less.
微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の微細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。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。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。 The fiber width is measured by observing the fine fibrous cellulose with an electron microscope as follows. An aqueous suspension of fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less was prepared, and this suspension was cast on a hydrophilized carbon film-coated grid to form a sample for TEM observation. do. If it contains wide fibers, an SEM image of the surface cast on the glass may be observed. Observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50,000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions and magnification should be adjusted so as to satisfy the following conditions.
(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。
(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。こうして少なくとも重なっていない表面部分の画像を3組以上観察し、各々の画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。このように少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。微細繊維状セルロースの平均繊維幅はこのように読み取った繊維幅の平均値である。 The width of the fiber intersecting the straight line X and the straight line Y is visually read with respect to the observation image satisfying the above conditions. In this way, at least three sets of images of the non-overlapping surface portions are observed, and the widths of the fibers intersecting the straight lines X and Y are read for each image. In this way, at least 20 fibers × 2 × 3 = 120 fibers are read. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is the average value of the fiber width read in this way.
微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下が好ましく、0.1μm以上800μm以下がさらに好ましく、0.1μm以上600μm以下が特に好ましい。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、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ができる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、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 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. By setting the fiber length within the above range, the destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed, and the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose can be set within an appropriate range. The fiber length of the fine fibrous cellulose can be obtained by 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型結晶構造をとっていることは、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30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。この場合、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 the 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 preferably 30% or more, more preferably 50% or more, still more preferably 70% or more. In this case, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion rate. 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は、イオン性官能基を有するものであることが好ましく、イオン性官能基はアニオン性基であることが好ましい。すなわち、第1領域における微細繊維状セルロース及び第2領域における微細繊維状セルロースは、アニオン性基を有するものであることが好ましい。このようなアニオン性基としては、例えば、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基(単にリン酸基ということもある)、カルボキシル基又はカルボキシル基に由来する置換基(単にカルボキシル基ということもある)、及び、スルホン基又はスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リン酸基及びカルボキシル基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リン酸基であることが特に好ましい。 The fine fibrous cellulose preferably has an ionic functional group, and the ionic functional group is preferably an anionic group. That is, the fine fibrous cellulose in the first region and the fine fibrous cellulose in the second region preferably have an anionic group. Examples of such anionic groups include a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group (sometimes simply referred to as a phosphate group), a carboxyl group or a substituent derived from a carboxyl group (simply referred to as a carboxyl group). Also, it is preferably at least one selected from a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group), and at least one selected from a phosphate group and a carboxyl group. It is more preferably a seed, and particularly preferably a phosphate group.
リン酸基はリン酸からヒドロキシル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-PO3H2で表される基である。リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮重合した基、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれ、イオン性置換基であっても、非イオン性置換基であってもよい。 The phosphoric acid group is a divalent functional group obtained by removing the hydroxyl group from phosphoric acid. Specifically, it is a group represented by -PO 3 H 2 . Substituents derived from a phosphoric acid group include substituents such as a group obtained by decomposing a phosphoric acid group, a salt of a phosphoric acid group, and a phosphoric acid ester group, and even if it is an ionic substituent, it is a nonionic substituent. It may be a group.
本発明では、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基は、下記式(1)で表される置換基であってもよい。
式(1)中、a、b、m及びnはそれぞれ独立に1以上の整数を表す(ただし、a=b×mである);αおよびα’はそれぞれ独立にR又はORを表す。Rは、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、芳香族基、又はこれらの誘導基である;β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 equation (1), a, b, m and n each independently represent an integer of 1 or more (where a = b × m); α and α ′ independently represent R or OR, respectively. 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, an unsaturated-branched chain hydrocarbon group. , An aromatic group, or an inducing group thereof; β is a monovalent or higher cation consisting of an organic or inorganic substance.
<リン酸基導入工程>
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(以下、「リン酸化試薬」又は「化合物A」という)を反応させることにより行うことができる。このようなリン酸化試薬は、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に粉末や水溶液の状態で混合してもよい。また別の例としては、繊維原料のスラリーにリン酸化試薬の粉末や水溶液を添加してもよい。
<Phosphate group introduction process>
In the phosphorylation group introduction step, at least one selected from a compound having a phosphorylation group and a salt thereof (hereinafter referred to as "phosphorylation reagent" or "compound A") is reacted with a fiber raw material containing cellulose. Can be done by. Such phosphorylation reagents may be mixed with the dry or wet fiber raw material in the form of powder or aqueous solution. As another example, a powder or an aqueous solution of a phosphorylation reagent may be added to the slurry of the fiber raw material.
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(リン酸化試薬又は化合物A)を反応させることにより行うことができる。なお、この反応は、尿素及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」という)の存在下で行ってもよい。 The phosphorylation group introduction step can be carried out by reacting a fiber raw material containing cellulose with at least one selected from a compound having a phosphorylation group and a salt thereof (phosphorylation reagent or compound A). This reaction may be carried out in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter referred to as "Compound B").
化合物Aを化合物B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の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を混合する方法が挙げられる。また別の例としては、繊維原料のスラリーに化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を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、乾燥状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの水溶液を添加する方法、または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。また、化合物Aと化合物Bは同時に添加してもよいし、別々に添加してもよい。また、初めに反応に供試する化合物Aと化合物Bを水溶液として添加して、圧搾により余剰の薬液を除いてもよい。繊維原料の形態は綿状や薄いシート状であることが好ましいが、特に限定されない。 As an example of the method of allowing the compound A to act on the fiber raw material in the coexistence of the compound B, there is a method of mixing the powder or the aqueous solution of the compound A and the compound B with the fiber raw material in a dry state or a wet state. Another example is a method of adding a powder or an aqueous solution of compound A and compound B to a slurry of a fiber raw material. Of these, since the reaction uniformity is high, a method of adding an aqueous solution of compound A and compound B to a dry fiber raw material, or adding a powder or aqueous solution of compound A and compound B to a wet fiber raw material. The method is preferred. Further, compound A and compound B may be added at the same time or separately. Further, the compound A and the compound B to be tested in the reaction may be added as an aqueous solution first, and the excess chemical solution may be removed by pressing. The form of the fiber raw material is preferably cotton-like or thin sheet-like, but is not particularly limited.
本実施態様で使用する化合物Aは、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種である。
リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸のリチウム塩、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩などが挙げられるが、特に限定されない。リン酸のリチウム塩としては、リン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、またはポリリン酸リチウムなどが挙げられる。リン酸のナトリウム塩としては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、ピロリン酸ナトリウム、またはポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。リン酸のカリウム塩としては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、ピロリン酸カリウム、またはポリリン酸カリウムなどが挙げられる。リン酸のアンモニウム塩としては、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、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。
The compound A used in this embodiment is at least one selected from a compound having a phosphoric acid group and a salt thereof.
Examples of the compound having a phosphoric acid group include phosphoric acid, a lithium salt of phosphoric acid, a sodium salt of phosphoric acid, a potassium salt of phosphoric acid, an ammonium salt of phosphoric acid, and the like, but the compound is not particularly limited. Examples of the lithium salt of phosphoric acid include lithium dihydrogen phosphate, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, and lithium polyphosphate. Examples of the sodium salt of phosphoric acid include sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, and sodium polyphosphate. Examples of the potassium salt of phosphoric acid include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, potassium polyphosphate and the like. Examples of the ammonium salt of phosphoric acid include ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium polyphosphate.
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、またはリン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましい。リン酸二水素ナトリウム、またはリン酸水素二ナトリウムがより好ましい。 Of these, phosphoric acid and phosphoric acid are selected 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. A sodium salt, a potassium salt of phosphoric acid, or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable. Sodium dihydrogen phosphate or disodium hydrogen phosphate is more preferred.
また、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率が高くなることから化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。化合物Aの水溶液のpHは特に限定されないが、リン酸基の導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましく、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3以上pH7以下がさらに好ましい。化合物Aの水溶液のpHは例えば、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。化合物Aの水溶液のpHは、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。 Further, the compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is enhanced and the efficiency of introducing the phosphoric acid group is increased. The pH of the aqueous solution of compound A is not particularly limited, but is preferably 7 or less because the efficiency of introducing a phosphoric acid group is high, and more preferably pH 3 or more and pH 7 or less from the viewpoint of suppressing hydrolysis of pulp fibers. The pH of the aqueous solution of the compound A may be adjusted, for example, by using a compound having a phosphoric acid group in combination with an acidic compound and an alkaline compound, and changing the amount ratio thereof. The pH of the aqueous solution of the compound A may be adjusted by adding an inorganic alkali or an organic alkali to the compound having a phosphoric acid group and showing acidity.
繊維原料に対する化合物Aの添加量は特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量は0.5質量%以上100質量%以下が好ましく、1質量%以上50質量%以下がより好ましく、2質量%以上30質量%以下が最も好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量が上記範囲内であれば、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。繊維原料に対するリン原子の添加量が100質量%を超えると、収率向上の効果は頭打ちとなり、使用する化合物Aのコストが上昇する。一方、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記下限値以上とすることにより、収率を高めることができる。 The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but 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 and 100% by mass. The following is preferable, 1% by mass or more and 50% by mass or less is more preferable, and 2% by mass or more and 30% by mass or less is most preferable. When the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material is within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. When the amount of the phosphorus atom added to the fiber raw material exceeds 100% by mass, the effect of improving the yield reaches a plateau and the cost of the compound A used increases. On the other hand, the yield can be increased by setting the addition amount of the phosphorus atom to the fiber raw material to be equal to or higher than the above lower limit value.
本実施態様で使用する化合物Bとしては、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、1-エチル尿素などが挙げられる。 Examples of compound B used in this embodiment include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like.
化合物Bは化合物A同様に水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性が高まることから化合物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く、150質量%以上300質量%以下であることが特に好ましい。 Compound B is preferably used as an aqueous solution like compound A. Further, since the uniformity of the reaction is enhanced, 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 preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, and 100% by mass or more and 350% by mass or less. It is more preferably 150% by mass or more, and particularly preferably 300% by mass or less.
化合物Aと化合物Bの他に、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、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、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、特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 addition to compound A and compound B, amides or amines may be included in the reaction system. 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.
リン酸基導入工程においては加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン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。具体的には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、150℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱には減圧乾燥機、赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いてもよい。 It is preferable to perform heat treatment in the phosphoric acid group introduction step. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which the phosphate group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. Specifically, it is preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and further preferably 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Further, a vacuum dryer, an infrared heating device, and a microwave heating device may be used for heating.
加熱処理の際、化合物Aを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間において、繊維原料を静置する時間が長くなると、乾燥に伴い水分子と溶存する化合物Aが繊維原料表面に移動する。そのため、繊維原料中の化合物Aの濃度にムラが生じる可能性があり、繊維表面へのリン酸基の導入が均一に進行しない恐れがある。乾燥による繊維原料中の化合物Aの濃度ムラ発生を抑制するためには、ごく薄いシート状の繊維原料を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は攪拌しながら加熱乾燥又は減圧乾燥させる方法を採ればよい。 During the heat treatment, when the fiber raw material slurry containing the compound A contains water and the fiber raw material is allowed to stand for a long time, the water molecules and the dissolved compound A move to the surface of the fiber raw material as it dries. do. Therefore, the concentration of the compound A in the fiber raw material may be uneven, and the introduction of the phosphoric acid group to the fiber surface may not proceed uniformly. In order to suppress the occurrence of uneven concentration of compound A in the fiber raw material due to drying, a very thin sheet-shaped fiber raw material is used, or the fiber raw material and compound A are kneaded or stirred with a kneader or the like and dried by heating or under reduced pressure. You can take the method.
加熱処理に用いる加熱装置としては、スラリーが保持する水分及びリン酸基などの繊維の水酸基への付加反応で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く、例えば送風方式のオーブン等が好ましい。装置系内の水分を常に排出すれば、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、軸比の高い微細繊維を得ることができる。 The heating device used for the heat treatment is preferably a device that can always discharge the water retained by the slurry and the water generated by the addition reaction of the fiber such as a phosphate group to the hydroxyl group to the outside of the device system. For example, a ventilation type oven. Etc. are preferable. If the water in the apparatus system is constantly discharged, the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the phosphate esterification, can be suppressed, and the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber can also be suppressed. , Fine fibers having a high axial ratio can be obtained.
加熱処理の時間は、加熱温度にも影響されるが繊維原料スラリーから実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本発明では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 Although the heat treatment time is affected by the heating temperature, it is preferably 1 second or more and 300 minutes or less after the water is substantially removed from the fiber raw material slurry, and more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less. It is preferable, and it is more preferably 10 seconds or more and 800 seconds or less. In the present invention, the amount of phosphoric acid group introduced can be within a preferable range by setting the heating temperature and the heating time within appropriate ranges.
リン酸基の含有量(リン酸基の導入量)は、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い。また、リン酸基の含有量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/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。リン酸基の含有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。なお、本明細書において、微細繊維状セルロースが有するリン酸基の含有量(リン酸基の導入量)は、後述するように微細繊維状セルロースが有するリン酸基の強酸性基量と等しい。 The content of phosphoric acid group (introduction amount of phosphoric acid group) is preferably 0.10 mmol / g or more, and more preferably 0.20 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. , 0.50 mmol / g or more is more preferable. The content of the phosphoric acid group is preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less, and 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. Is more preferable. By setting the content of the phosphoric acid group 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. In the present specification, the content of the phosphoric acid group (the amount of the phosphoric acid group introduced) of the fine fibrous cellulose is equal to the amount of the strong acid group of the phosphoric acid group of the fine fibrous cellulose, as will be described later.
リン酸基の繊維原料への導入量は、伝導度滴定法により測定することができる。具体的には、解繊処理工程により微細化を行い、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーをイオン交換樹脂で処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定することができる。 The amount of the phosphoric acid group introduced into the fiber raw material can be measured by the conductivity titration method. Specifically, it is refined by a defibration treatment step, the obtained fine fibrous cellulose-containing slurry is treated with an ion exchange resin, and then the change in electrical conductivity is obtained while adding an aqueous sodium hydroxide solution. The amount of introduction can be measured.
伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図3に示した曲線を与える。最初は、急激に電気伝導度が低下する(以下、「第1領域」という)。その後、わずかに伝導度が上昇を始める(以下、「第2領域」という)。さらにその後、伝導度の増分が増加する(以下、「第3領域」という)。すなわち、3つの領域が現れる。なお、第2領域と第3領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。このうち、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強酸性基量と等しく、第2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弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、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、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致することから、単にリン酸基導入量(またはリン酸基量)、または置換基導入量(または置換基量)と言った場合は、強酸性基量のことを表す。すなわち、図3に示した曲線の第1領域で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、置換基導入量(mmol/g)とする。 In the conductivity titration, the addition of alkali gives the curve shown in FIG. Initially, the electrical conductivity drops sharply (hereinafter referred to as the "first region"). After that, the conductivity begins to increase slightly (hereinafter referred to as "second region"). After that, the increment of conductivity increases (hereinafter referred to as "third region"). That is, three regions appear. The boundary point between the second region and the third region is defined by the point where the second derivative value of the conductivity, that is, the amount of change in the increment (slope) of the conductivity is maximized. Of these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strongly acidic groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is equal to the amount of weakly acidic groups in the slurry used for titration. Will be equal. When the phosphoric acid group causes condensation, the weakly acidic group is apparently lost, 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, since the amount of strongly acidic group is the same as the amount of phosphorus atom regardless of the presence or absence of condensation, it is simply referred to as the amount of phosphoric acid group introduced (or the amount of phosphoric acid group) or the amount of substituent introduced (or the amount of substituent). When it is said, it means the amount of strongly acidic groups. That is, the amount of alkali (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 3 is divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated to obtain the amount of substituent introduced (mmol / g).
リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くのリン酸基が導入されるので好ましい。 The phosphoric acid group introduction step may be performed at least once, but may be repeated a plurality of times. In this case, more phosphate groups are introduced, which is preferable.
<カルボキシル基の導入工程>
本発明においては、微細繊維状セルロースがカルボキシル基を有するものである場合、たとえば繊維原料にTEMPO酸化処理などの酸化処理を施すことや、カルボン酸由来の基を有する化合物、その誘導体、またはその酸無水物もしくはその誘導体によって処理することで、カルボキシル基を導入することができる。
<Carboxyl group introduction process>
In the present invention, when the fine fibrous cellulose has a carboxyl group, for example, the fiber raw material is subjected to an oxidation treatment such as a TEMPO oxidation treatment, a compound having a group derived from a carboxylic acid, a derivative thereof, or an acid thereof. Carboxyl groups can be introduced by treatment with anhydrides or derivatives thereof.
カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、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。 The compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. Be done.
カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、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。 The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. Be done.
カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、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。 The derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group and an acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group. The imide of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of a dicarboxylic acid compound such as maleimide, succinateimide, and phthalateimide.
カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、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、カルボキシル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。 The derivative of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least a part of the hydrogen atom of the acid anhydride of a compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic acid anhydride, diethylmaleic acid anhydride, diphenylmaleic acid anhydride, etc., is a substituent (for example, an alkyl group, a phenyl group, etc.). ) Is substituted.
カルボキシル基の導入量は、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い。また、カルボキシル基の含有量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/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。
カルボキシル基の繊維原料への導入量は、伝導度滴定法により測定することができる。伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図4に示した曲線を与える。図4に示した曲線の第1領域で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、置換基導入量(mmol/g)とする。
The amount of the carboxyl group introduced is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose. Is even more preferable. The content of the carboxyl group is preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less, and 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. It is more preferable to have.
The amount of the carboxyl group introduced into the fiber raw material can be measured by the conductivity titration method. In the conductivity titration, the addition of alkali gives the curve shown in FIG. The amount of alkali (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 4 is divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated to obtain the amount of substituent introduced (mmol / g).
<アルカリ処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基導入工程やカルボキシル基導入工程といったイオン性置換基導入工程と、後述する解繊処理工程との間にアルカリ処理を行ってもよい。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、イオン性置換基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されないが、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。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あってもよい。溶媒は、極性溶媒(水、または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。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、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特に好ましい。
<Alkaline treatment>
In the case of producing fine fibrous cellulose, an alkali treatment may be performed between the ionic substituent introduction step such as the phosphate group introduction step and the carboxyl group introduction step and the defibration treatment step described later. 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.
The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, but may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. The solvent is preferably a polar solvent (water or a polar organic solvent such as alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
Further, among the alkaline solutions, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution is particularly 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特に限定されないが、5℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5分以上30分以下が好ましく、10分以上20分以下がより好ましい。
アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は特に限定されないが、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 in the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 20 minutes or less.
The amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less with respect to the absolute dry mass of the ionic substituent-introduced fiber. It is more preferable to have.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、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構わない。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、アルカリ処理済み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 alkaline treatment step, the ionic substituent-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent before the alkaline treatment step. After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated ionic substituent-introduced fiber with water or an organic solvent before the defibration treatment step.
<解繊処理工程>
イオン性置換基導入繊維は、解繊処理工程で解繊処理される。解繊処理工程では、通常、解繊処理装置を用いて、繊維を解繊処理して、微細繊維状セルロース含有スラリーを得るが、処理装置、処理方法は、特に限定されない。
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、ビーズミルなどを使用できる。あるいは、解繊処理装置としては、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、湿式粉砕する装置等を使用することもできる。解繊処理装置は、上記に限定されるものではない。好ましい解繊処理方法としては、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミの心配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が挙げられる。
<Defibration processing process>
The ionic substituent-introduced fiber is defibrated in the defibration treatment step. In the defibration treatment step, the fibers are usually defibrated using a defibration treatment device to obtain a fine fibrous cellulose-containing slurry, but the treatment device and the treatment method are not particularly limited.
As the defibration processing device, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type crusher), a high-pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill and the like can be used. Alternatively, as the defibration processing device, a wet pulverizing device such as a disc type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater shall be used. You can also. The defibration processing apparatus is not limited to the above. Preferred defibration treatment methods include 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.
解繊処理の際には、繊維原料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が、特に限定されない。分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができる。好ましい極性有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、またはt-ブチルアルコール等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたは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、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。分散媒は1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、分散媒中に繊維原料以外の固形分、例えば水素結合性のある尿素などを含んでも構わない。 At the time of the defibration treatment, it is preferable to dilute the fiber raw material with water and an organic solvent alone or in combination to form a slurry, but the fiber raw material is not particularly limited. As the dispersion medium, a polar organic solvent can be used in addition to water. Preferred polar organic solvents include, but are not limited to, alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc) and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, t-butyl alcohol and the like. Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and the like. Examples of ethers include diethyl ether and tetrahydrofuran (THF). The dispersion medium may be one kind or two or more kinds. Further, the dispersion medium may contain a solid content other than the fiber raw material, for example, urea having a hydrogen bond property.
本発明では、微細繊維状セルロースを濃縮、乾燥させた後に解繊処理を行ってもよい。この場合、濃縮、乾燥の方法は特に限定されないが、例えば、微細繊維状セルロースを含有するスラリーに濃縮剤を添加する方法、一般に用いられる脱水機、プレス、乾燥機を用いる方法等が挙げられる。また、公知の方法、例えばWO2014/024876、WO2012/107642、およびWO2013/121086に記載された方法を用いることができる。また、濃縮した微細繊維状セルロースをシート化してもよい。該シートを粉砕して解繊処理を行うこともできる。 In the present invention, the defibration treatment may be performed after the fine fibrous cellulose is concentrated and dried. In this case, the method of concentration and drying is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a concentrating agent to a slurry containing fine fibrous cellulose, a method of using a commonly used dehydrator, a press, and a dryer. Also known methods, such as those described in WO2014 / 024876, WO2012 / 107642, and WO2013 / 121086, can be used. Further, the concentrated fine fibrous cellulose may be made into a sheet. The sheet can also be crushed for defibration treatment.
微細繊維状セルロースを粉砕する際に粉砕に用いる装置としては、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、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、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできるが特に限定されない。 Devices used for crushing fine fibrous cellulose include high-speed crushers, grinders (stone mill type crushers), high-pressure homogenizers, ultra-high pressure homogenizers, high-pressure collision type crushers, ball mills, bead mills, disc-type refiners, and conicals. Wet pulverizers such as refiners, twin-screw kneaders, vibration mills, homomixers under high-speed rotation, ultrasonic dispersers, beaters, etc. can also be used, but are not particularly limited.
(樹脂)
本発明のシートにおいて、第1領域は第1樹脂を含み、第2領域は第2樹脂を含む。第1樹脂及び第2樹脂は、それぞれ親水性樹脂であることが好ましい。親水性樹脂としては、例えば、ポリエチレングリコール、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等)、ポリエチレンオキサイド、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。中でも、親水性樹脂は、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)、変性ポリビニルアルコール(変性PVA)及びポリエチレンオキサイド(PEO)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ポリビニルアルコール(PVA)であることがより好ましい。
(resin)
In the sheet of the present invention, the first region contains the first resin and the second region contains the second resin. The first resin and the second resin are preferably hydrophilic resins, respectively. Examples of the hydrophilic resin include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, etc.), polyethylene oxide, cellulose derivatives (hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), casein, dextrin, starch, and modification. Examples thereof include starch, polyvinylpyrrolidone, polyvinylmethyl ether, polyacrylic acid salts, polyacrylamide, acrylic acid alkyl ester copolymer, and urethane-based copolymer. Among them, the hydrophilic resin is preferably at least one selected from polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol (PVA), modified polyvinyl alcohol (modified PVA) and polyethylene oxide (PEO), and polyvinyl alcohol (PVA). Is more preferable.
第1樹脂及び第2樹脂としては、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂及びシリコン系樹脂等のエマルジョン;上記した樹脂を構成するモノマーの共重合体のエマルジョン;上記した樹脂のエマルジョンの混合体を使用することもできる。 Examples of the first resin and the second resin include acrylic resin, olefin resin, polyester resin, styrene resin, urethane resin, phenol resin, fluororesin, epoxy resin, polyamide resin, polyimide resin and the like. Emulsions such as silicon-based resins; emulsions of copolymers of the monomers constituting the above-mentioned resins; and mixtures of the above-mentioned resin emulsions can also be used.
第1樹脂及び第2樹脂の重量平均分子量は、それぞれ5万以上800万以下であることが好ましく、10万以上500万以下であることがより好ましい。 The weight average molecular weights of the first resin and the second resin are preferably 50,000 or more and 8 million or less, and more preferably 100,000 or more and 5 million or less.
本実施形態において、第1樹脂と第2樹脂は、同種の樹脂であってもよく、異種の樹脂であってもよい。第1樹脂と第2樹脂が同種の樹脂である場合、第1領域と第2領域の層間密着性を効果的に高めることができる。これにより、シート全体の強度を高めることもできる。一方、第1樹脂と第2樹脂が異種の樹脂である場合、シートの各表面の物性をそれぞれ異なる物性とすることもできる。 In the present embodiment, the first resin and the second resin may be the same type of resin or different types of resin. When the first resin and the second resin are the same type of resin, the interlayer adhesion between the first region and the second region can be effectively enhanced. As a result, the strength of the entire sheet can be increased. On the other hand, when the first resin and the second resin are different resins, the physical characteristics of each surface of the sheet may be different.
(任意成分)
本発明のシートにおいて、第1領域は微細繊維状セルロースと第1樹脂からなる領域であってもよく、第2領域は微細繊維状セルロースと第2樹脂からなる領域であってもよいが、各領域は微細繊維状セルロースと樹脂以外に任意成分をさらに含んでいてもよい。
(Optional ingredient)
In the sheet of the present invention, the first region may be a region composed of fine fibrous cellulose and the first resin, and the second region may be a region composed of fine fibrous cellulose and the second resin. The region may further contain an optional component in addition to the fine fibrous cellulose and the resin.
任意成分としては、例えば、有機イオンを挙げることができる。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、例えば、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、例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、有機イオンとして、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、特にテトラ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 the optional component include organic ions. Examples of the organic ion include tetraalkylammonium ion and tetraalkylphosphonium ion. 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 organic ion include tetrapropyl onium ion and tetrabutyl onium ion, particularly tetra n-propyl onium ion and tetra n-butyl onium ion.
さらに各領域は、任意成分として、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、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線防御剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、架橋剤等を含有してもよい。 Further, each region has optional components such as a coupling agent, an inorganic layered compound, an inorganic compound, a leveling agent, a defoaming agent, an organic particle, a lubricant, an antistatic agent, an ultraviolet protective agent, a dye, a pigment, a stabilizer, and a magnetic substance. It may contain a powder, an orientation promoter, a plasticizing agent, a cross-linking agent and the like.
各領域に含まれる任意成分の含有量は、各領域に含まれる微細繊維状セルロース100質量部に対して、40質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましい。任意成分の含有量を上記範囲内とすることにより、耐カール性と寸法安定性の高いシートを形成することができる。 The content of the optional component contained in each region is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose contained in each region. It is more preferably less than or equal to parts by mass. By setting the content of the optional component within the above range, a sheet having high curl resistance and dimensional stability can be formed.
(シートの製造方法)
本発明のシートの製造方法は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第2樹脂を含む第2領域を形成する工程と、第2領域の少なくとも一方の面側に、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第1樹脂を含む第1領域を形成する工程と、を含む。第2領域を形成する工程では、第2領域形成用組成物(以下、組成物もしくはスラリーともいう)を基材上に塗工する工程又は、第2領域形成用組成物を抄紙する工程を含むことが好ましい。中でも、第2領域を形成する工程は第2領域形成用組成物を基材上に塗工する工程を含むことが好ましい。また、第1領域を形成する工程では、第1領域形成用組成物(以下、組成物もしくはスラリーともいう)を第2領域上に塗工する工程又は、第1領域形成用組成物を第2領域上で抄紙する工程を含む。中でも、第1領域を形成する工程では、第1領域形成用組成物を第2領域上に塗工する工程を含むことが好ましい。なお、本発明のシートの製造方法においては、第1領域を形成した後に、第2領域を第1領域上に積層することでシートを形成してもよい。
(Sheet manufacturing method)
The method for producing a sheet of the present invention includes a step of forming a second region containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a second resin, and a fiber width of 1000 nm or less on at least one surface side of the second region. Includes a step of forming a first region containing fibrous cellulose and a first resin. The step of forming the second region includes a step of coating the composition for forming the second region (hereinafter, also referred to as a composition or a slurry) on the substrate, or a step of making a paper for the composition for forming the second region. Is preferable. Above all, it is preferable that the step of forming the second region includes a step of applying the composition for forming the second region on the substrate. Further, in the step of forming the first region, a step of applying the composition for forming the first region (hereinafter, also referred to as a composition or a slurry) onto the second region, or a step of applying the composition for forming the first region to the second region. Includes the process of making paper on the area. Above all, it is preferable that the step of forming the first region includes a step of applying the composition for forming the first region on the second region. In the method for producing a sheet of the present invention, the sheet may be formed by forming the first region and then laminating the second region on the first region.
本発明のシートの製造方法において用いる第1領域形成用組成物中の繊維状セルロースの含有率(質量%)をC11とし、第2領域形成用組成物中の繊維状セルロースの含有率(質量%)をC12とした場合、C11>C12であればよく、すなわち、C11/C12>1.0であればよい。さらに、C11/C12≧1.1であることが好ましく、C11/C12≧1.3であることがより好ましく、C11/C12≧1.5であることがさらに好ましい。 The content of fibrous cellulose (mass%) in the composition for forming the first region used in the method for producing the sheet of the present invention is C11 , and the content of fibrous cellulose (mass) in the composition for forming the second region is defined as C11. %) Is C 12 , and C 11 > C 12 may be satisfied, that is, C 11 / C 12 > 1.0. Further, C 11 / C 12 ≧ 1.1 is preferable, C 11 / C 12 ≧ 1.3 is more preferable, and C 11 / C 12 ≧ 1.5 is further preferable.
<塗工工程>
塗工工程は、組成物(スラリー)を基材上に塗工し、これを乾燥することにより、シート(第1領域もしくは第2領域)を得る工程である。第2領域を形成する工程においては、たとえば第2領域形成用組成物を基材上に塗工する。また、第1領域を形成する工程においては、たとえば第1領域形成用組成物を、基材上に設けられた第2領域上に塗工する。塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。塗工するスラリーの濃度は特に限定されないが、0.05質量%以上5質量%以下が好ましい。
<Coating process>
The coating step is a step of applying a composition (slurry) on a base material and drying the composition to obtain a sheet (first region or second region). In the step of forming the second region, for example, the composition for forming the second region is applied onto the substrate. Further, in the step of forming the first region, for example, the composition for forming the first region is applied onto the second region provided on the base material. By using a coating device and a long base material, sheets can be continuously produced. The concentration of the slurry to be coated is not particularly limited, but is preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less.
塗工工程で用いる基材の材質は、特に限定されないが、組成物(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ことができて良いが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。 The material of the base material used in the coating process is not particularly limited, but a material having a high wettability to the composition (slurry) may suppress shrinkage of the sheet during drying, but is formed after drying. It is preferable to select a sheet that can be easily peeled off. Of these, a resin film or plate or a metal film or plate is preferable, but is not particularly limited. For example, resin films and plates such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, and polyvinylidene chloride, metal films and plates of aluminum, zinc, copper, and iron plates, and those whose surfaces are oxidized, stainless films. And boards, brass films and boards can be used.
塗工工程において、組成物(スラリー)の粘度が低く、基材上で展開してしまう場合、所定の厚み、坪量の微細繊維状セルロース含有シートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠の質は特に限定されないが、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。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板を成形したものが好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄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、真ちゅうのフィルムや板等を成形したもの用いることができる。 In the coating process, when the viscosity of the composition (slurry) is low and it develops on the base material, a sheet containing fine fibrous cellulose having a predetermined thickness and basis weight can be obtained, so that it can be dammed on the base material. The frame may be fixed and used. The quality of the dammed frame is not particularly limited, but it is preferable to select one in which the end portion of the sheet to be attached after drying can be easily peeled off. Of these, a resin film or plate or a molded metal film or plate is preferable, but the present invention is not particularly limited. For example, resin films and plates such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene and polyvinylidene chloride, metal films and plates such as aluminum, zinc, copper and iron, and those whose surfaces are oxidized and stainless steel. Molded films, plates, brass films, plates, etc. can be used.
組成物(スラリー)を塗工する塗工機としては、例えば、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。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好ましい。 As the coating machine for coating the composition (slurry), for example, a roll coater, a gravure coater, a die coater, a curtain coater, an air doctor coater and the like can be used. A die coater, a curtain coater, and a spray coater are preferable because the thickness can be made more uniform.
塗工温度は特に限定されないが、20℃以上45℃以下であることが好ましく、25℃以上40℃以下であることがより好ましく、27℃以上35℃以下であることがさらに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、組成物(スラリー)を容易に塗工でき、上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。 The coating temperature is not particularly limited, but is preferably 20 ° C. or higher and 45 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, and further preferably 27 ° C. or higher and 35 ° C. or lower. When the coating temperature is at least the above lower limit value, the composition (slurry) can be easily coated, and when it is at least the above upper limit value, volatilization of the dispersion medium during coating can be suppressed.
塗工工程においては、シートの仕上がり坪量が10g/m2以上100g/m2以下になるようにスラリーを塗工することが好ましい。坪量が上記範囲内となるように塗工することで、強度に優れたシートが得られる。 In the coating step, it is preferable to coat the slurry so that the finished basis weight of the sheet is 10 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less. By coating so that the basis weight is within the above range, a sheet having excellent strength can be obtained.
各領域を形成する工程は、基材上に塗工した組成物(スラリー)を乾燥させる工程を含むことが好ましい。乾燥方法としては、特に限定されないが、非接触の乾燥方法でも、シートを拘束しながら乾燥する方法の何れでもよく、これらを組み合わせてもよい。 The step of forming each region preferably includes a step of drying the composition (slurry) coated on the substrate. The drying method is not particularly limited, but may be either a non-contact drying method or a method of drying while restraining the sheet, and these may be combined.
非接触の乾燥方法としては、特に限定されないが、熱風、赤外線、遠赤外線または近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、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、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が、特に限定されない。加熱乾燥法における加熱温度は特に限定されないが、20℃以上120℃以下とすることが好ましく、25℃以上105℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができ、上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制及び微細繊維状セルロースが熱によって変色することを抑制できる。 The non-contact drying method is not particularly limited, but a method of heating and drying with hot air, infrared rays, far infrared rays or near infrared rays (heat drying method) and a method of vacuum drying (vacuum drying method) are applied. Can be done. The heat drying method and the vacuum drying method may be combined, but usually, the heat drying method is applied. Drying with infrared rays, far-infrared rays or near-infrared rays can be performed using an infrared device, a far-infrared device or a near-infrared device, but is not particularly limited. The heating temperature in the heat drying method is not particularly limited, but is preferably 20 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably 25 ° C. or higher and 105 ° C. or lower. When the heating temperature is at least the above lower limit value, the dispersion medium can be rapidly volatilized, and when it is at least the above upper limit value, the cost required for heating can be suppressed and the discoloration of fine fibrous cellulose can be suppressed due to heat. ..
第1領域を形成する工程では、第1領域形成用組成物を上述した方法と同様の方法で基材上に塗工して得られた第1領域を、第2領域上に積層してもよい。この場合、第1領域と第2領域の積層は乾燥工程の前に行い、積層した状態で乾燥を行うことで各領域の接合を行ってもよく、第1領域と第2領域を接着層等を介して接合してもよい。第1領域と第2領域の間に接着層が設けられる場合は、接着層を構成する接着剤として、例えば、アクリル樹脂を挙げることができる。また、接着剤としては、例えば、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、SBR、NBR等のゴム系エマルジョンなどを用いることもできる。 In the step of forming the first region, even if the first region obtained by coating the composition for forming the first region on the substrate by the same method as described above is laminated on the second region. good. In this case, the first region and the second region may be laminated before the drying step, and the regions may be joined by drying in the laminated state, and the first region and the second region may be bonded to each other by an adhesive layer or the like. It may be joined through. When an adhesive layer is provided between the first region and the second region, acrylic resin can be mentioned, for example, as the adhesive constituting the adhesive layer. Examples of the adhesive include vinyl chloride resin, (meth) acrylic acid ester resin, styrene / acrylic acid ester copolymer resin, vinyl acetate resin, vinyl acetate / (meth) acrylic acid ester copolymer resin, and urethane. Resins, silicone resins, epoxy resins, ethylene / vinyl acetate copolymer resins, polyester resins, polyvinyl alcohol resins, ethylene vinyl alcohol copolymer resins, rubber emulsions such as SBR and NBR can also be used.
第1領域を形成する工程では、第1領域形成用組成物を第2領域上に塗工する工程を含むことが好ましい。この場合、第2領域となるシート上に第1領域形成用組成物を塗工し、乾燥することで第2領域及び第1領域を有するシートが形成される。第1領域形成用組成物の粘度が低く、第2領域となるシート上で展開してしまう場合、所定の厚み、坪量の第1領域を得るため、第2領域となるシート上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。 The step of forming the first region preferably includes a step of applying the composition for forming the first region onto the second region. In this case, the composition for forming the first region is applied onto the sheet to be the second region and dried to form the sheet having the second region and the first region. When the viscosity of the composition for forming the first region is low and the composition is developed on the sheet as the second region, a dam is dammed on the sheet as the second region in order to obtain the first region having a predetermined thickness and basis weight. You may use it by fixing the frame for.
なお、第1領域及び第2領域を有するシートは、基材から剥離してから、巻き取ることができる。あるいは、シートと基材とを積層したまま巻き取って、シートの使用直前にシートを基材から剥離してもよい。また、基材を剥離することなく、積層体の一部として基材が含まれたものを使用してもよい。 The sheet having the first region and the second region can be wound after being peeled from the base material. Alternatively, the sheet and the base material may be wound while being laminated, and the sheet may be peeled off from the base material immediately before the sheet is used. Further, a material containing a base material as a part of the laminated body may be used without peeling off the base material.
<抄紙工程>
各領域を形成する工程は、組成物(スラリー)を抄紙する工程を含んでもよい。抄紙工程で抄紙機としては、長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、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、手抄き等公知の抄紙を行ってもよい。
<Papermaking process>
The step of forming each region may include a step of making a paper of the composition (slurry). Examples of the paper machine in the paper making process 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, known papermaking such as hand papermaking may be performed.
抄紙工程では、組成物(スラリー)をワイヤー上で濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、プレス、乾燥することでシートを得る。また、第1領域を抄紙工程により第2領域上に形成する場合は、第1領域形成用組成物をワイヤー上に形成された第2領域上で濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、プレス、乾燥することでシートを得る。スラリーの濃度は特に限定されないが、0.05質量%以上5質量%以下が好ましい。スラリーを濾過、脱水する場合、濾過時の濾布としては特に限定されないが、微細繊維状セルロースは通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないことが重要である。このような濾布としては特に限定されないが、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特に限定されないが、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。具体的には孔径0.1μm以上20μm以下、例えば1μmのポリテトラフルオロエチレンの多孔膜、孔径0.1μm以上20μm以下、例えば1μmの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が、特に限定されない。 In the papermaking process, the composition (slurry) is filtered on a wire and dehydrated to obtain a wet paper sheet, which is then pressed and dried to obtain a sheet. When the first region is formed on the second region by the papermaking process, the composition for forming the first region is filtered and dehydrated on the second region formed on the wire to obtain a wet paper state sheet. After that, a sheet is obtained by pressing and drying. The concentration of the slurry is not particularly limited, but is preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less. When the slurry is filtered and dehydrated, the filter cloth at the time of filtration is not particularly limited, but it is important that the fine fibrous cellulose does not pass through and the filtration rate does not become too slow. The filter cloth is not particularly limited, but a sheet made of an organic polymer, a woven fabric, and a porous membrane are preferable. The organic polymer is not particularly limited, but non-cellulosic organic polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and polytetrafluoroethylene (PTFE) are preferable. Specific examples thereof include a porous membrane of polytetrafluoroethylene having a pore size of 0.1 μm or more and 20 μm or less, for example, 1 μm, polyethylene terephthalate having a pore diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less, for example, 1 μm, or a polyethylene woven fabric, but the present invention is not particularly limited.
組成物(スラリー)から各領域を製造する方法としては、特に限定されないが、例えばWO2011/013567に記載の製造装置を用いる方法等が挙げられる。この製造装置は、微細繊維状セルロースを含むスラリーを無端ベルトの上面に吐出し、吐出された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繊維シートを生成する乾燥セクションとを備えている。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。 The method for producing each region from the composition (slurry) is not particularly limited, and examples thereof include a method using the production apparatus described in WO2011 / 013567. This manufacturing device discharges a slurry containing fine fibrous cellulose onto the upper surface of an endless belt, and squeezes a dispersion medium from the discharged slurry to produce a web, and a water-squeezed section that dries the web to form a fiber sheet. It has a drying section to produce. An endless belt is disposed 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.
本発明において使用できる脱水方法としては特に限定されないが、紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられ、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、ロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、乾燥方法としては特に限定されないが、紙の製造で用いられている方法が挙げられ、例えば、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の方法が好ましい。 The dehydration method that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a dehydration method that is normally used in the production of paper. Is preferable. Further, the drying method is not particularly limited, and examples thereof include methods used in the production of paper, and for example, methods such as a cylinder dryer, a Yankee dryer, hot air drying, a near infrared heater, and an infrared heater are preferable.
また、本実施形態においては、第1領域及び第2領域をそれぞれ別個に作成した後、第1領域及び第2領域のうちの一方を他方上へ積層してもよい。この場合、第1領域と第2領域の積層は湿潤状態で行うことが好ましく、また、第1領域と第2領域を接着層等を介して接合してもよい。第1領域と第2領域の間に接着層が設けられる場合は、接着層を構成する接着剤としては、上述した接着剤と同様のものと挙げることができる。 Further, in the present embodiment, after the first region and the second region are separately created, one of the first region and the second region may be laminated on the other. In this case, the first region and the second region are preferably laminated in a wet state, and the first region and the second region may be joined via an adhesive layer or the like. When the adhesive layer is provided between the first region and the second region, the adhesive constituting the adhesive layer may be the same as the above-mentioned adhesive.
(積層体)
本発明は、上述したシートと、シートの少なくとも一方の面側に配される樹脂層と、を有する積層体に関するものでもある。図5は、積層体20の構造を説明する断面図である。図5に示されるように、積層体20は、第1領域10a及び第2領域10bを有するシート10と、樹脂層22を有する。樹脂層22は、シート10の一方の面側にのみ設けられていてもよく、シート10の両方の面側に設けられていてもよい。
(Laminated body)
The present invention also relates to a laminate having the above-mentioned sheet and a resin layer arranged on at least one surface side of the sheet. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the structure of the
樹脂層は、天然樹脂や合成樹脂を主成分とする層である。ここで、主成分とは、樹脂層の全質量に対して、50質量%以上含まれている成分を指す。樹脂の含有量は、樹脂層の全質量に対して、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。なお、樹脂の含有量は、100質量%とすることもでき、95質量%以下であってもよい。 The resin layer is a layer containing a natural resin or a synthetic resin as a main component. Here, the main component refers to a component contained in an amount of 50% by mass or more with respect to the total mass of the resin layer. The content of the resin is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and 90% by mass, based on the total mass of the resin layer. The above is particularly preferable. The content of the resin may be 100% by mass or 95% by mass or less.
天然樹脂としては、例えば、ロジン、ロジンエステル、水添ロジンエステル等のロジン系樹脂を挙げることができる。 Examples of the natural resin include rosin-based resins such as rosin, rosin ester, and hydrogenated rosin ester.
合成樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、及びシリコン樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましい。中でも、合成樹脂はポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はシリコン樹脂であることが好ましい。 The synthetic resin is selected from, for example, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, polystyrene resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, fluororesin, and silicon resin. It is preferably at least one kind. Above all, the synthetic resin is preferably a polycarbonate resin, an acrylic resin, or a silicon resin.
また、合成樹脂としては、接着層を構成する接着剤を挙げることもできる。このような合成樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、SBR、NBR等のゴム系エマルジョンなどが挙げられる。 Further, as the synthetic resin, an adhesive constituting the adhesive layer can also be mentioned. Examples of such synthetic resins include acrylic resins, vinyl chloride resins, (meth) acrylic acid ester resins, styrene / acrylic acid ester copolymer resins, vinyl acetate resins, vinyl acetate / (meth) acrylic acid ester co-weights. Examples thereof include coalesced resin, urethane resin, silicone resin, epoxy resin, ethylene / vinyl acetate copolymer resin, polyester resin, polyvinyl alcohol resin, ethylene vinyl alcohol copolymer resin, and rubber emulsions such as SBR and NBR. ..
樹脂層を構成する樹脂は1種を単独で用いてもよく、複数の樹脂成分が共重合または、グラフト重合してなる共重合体を用いてもよい。また、複数の樹脂成分を物理的なプロセスで混合したブレンド材料として用いてもよい。 As the resin constituting the resin layer, one kind may be used alone, or a copolymer obtained by copolymerizing or graft-polymerizing a plurality of resin components may be used. Further, a plurality of resin components may be used as a blend material mixed by a physical process.
シートの各々の面側に設けられる樹脂層としては、単一の樹脂層を設けてもよく、複数の樹脂層を設けてもよい。複数の樹脂層を設ける場合における樹脂層としては、上記した接着層を構成する接着剤と、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、及びシリコン樹脂から選ばれる少なくとも一種とを含む樹脂層を形成してよい。 As the resin layer provided on each surface side of the sheet, a single resin layer may be provided, or a plurality of resin layers may be provided. As the resin layer when a plurality of resin layers are provided, a resin layer containing the adhesive constituting the above-mentioned adhesive layer and at least one selected from a polycarbonate resin, an acrylic resin, and a silicon resin may be formed.
積層体を製造する際には樹脂層形成用の樹脂組成物をシート上に塗工することで形成してもよい。また、予め形成した樹脂層をシート上に積層してもよい。この場合、樹脂層とシートの間には接着層を設けてもよく、このような接着層も樹脂層に包含されるまた、シート製造時の基材が樹脂の場合、基材を剥離せずに、樹脂層の一部としてもよい。 When producing the laminate, it may be formed by applying a resin composition for forming a resin layer on a sheet. Further, the resin layer formed in advance may be laminated on the sheet. In this case, an adhesive layer may be provided between the resin layer and the sheet, and such an adhesive layer is also included in the resin layer. Further, when the base material at the time of sheet production is resin, the base material is not peeled off. In addition, it may be used as a part of the resin layer.
(用途)
本発明のシートは、各種のディスプレイ装置、各種の太陽電池、等の光透過性基板の用途に適している。また、電子機器の基板、家電の部材、各種の乗り物や建物の窓材、内装材、外装材、包装用資材等の用途にも適している。さらに、糸、フィルタ、織物、緩衝材、スポンジ、研磨材などの他、シートそのものを補強材として使う用途にも適している。
(Use)
The sheet of the present invention is suitable for applications of light-transmitting substrates such as various display devices and various solar cells. It is also suitable for applications such as substrates for electronic devices, materials for home appliances, window materials for various vehicles and buildings, interior materials, exterior materials, and packaging materials. Further, it is suitable for applications such as threads, filters, woven fabrics, cushioning materials, sponges, abrasives, etc., as well as applications in which the sheet itself is used as a reinforcing material.
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。したがって、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。 Hereinafter, the features of the present invention will be described in more detail 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 limiting by the specific examples shown below.
[実施例1]
[リン酸基導入セルロース繊維の作製]
針葉樹クラフトパルプとして、王子製紙製のパルプ(固形分93質量%、坪量208g/m2のシート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を原料として使用した。上記針葉樹クラフトパルプ100質量部(絶乾質量)を、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液に含浸させ、リン酸二水素アンモニウム49質量部、尿素130質量部となるように圧搾し、薬液含浸パルプを得た。得られた薬液含浸パルプを105℃の乾燥機で乾燥し、水分を蒸発させてプレ乾燥させた。その後、140℃に設定した送風乾燥機で10分間加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
[Example 1]
[Preparation of phosphate group-introduced cellulose fiber]
As coniferous kraft pulp, Oji Paper pulp (solid content 93% by mass, sheet shape with basis weight 208 g / m 2 , separated and measured according to JIS P 8121, Canadian standard drainage degree (CSF) is 700 ml) Was used as a raw material. 100 parts by mass (absolute dry mass) of the above coniferous kraft pulp is impregnated into a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea, squeezed to 49 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate and 130 parts by mass of urea, and impregnated with a chemical solution. Obtained pulp. The obtained chemical-impregnated pulp was dried in a dryer at 105 ° C. to evaporate the water content and pre-dried. Then, the pulp was heated in a blower dryer set at 140 ° C. for 10 minutes to introduce a phosphoric acid group into the cellulose in the pulp to obtain phosphorylated pulp.
得られたリン酸化パルプをパルプ質量で100g分取し、10Lのイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。次いで、得られた脱水シートを10Lのイオン交換水で希釈し、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し、pHが12以上13以下のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、10Lのイオン交換水を添加した。撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。 100 g of the obtained phosphorylated pulp was taken out by the mass of the pulp, 10 L of ion-exchanged water was poured, the mixture was stirred and uniformly dispersed, and then filtered and dehydrated to obtain a dehydrated sheet. The step of obtaining a dehydrated sheet was repeated twice. Next, the obtained dehydrated sheet was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. Then, this pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 10 L of ion-exchanged water was added. After stirring and uniformly dispersing, the steps of filtering and dehydrating to obtain a dehydrated sheet were repeated twice.
得られた脱水シートに対し、先と同様にして、リン酸基を導入する工程、濾過脱水する工程を繰り返し、二回リン酸化セルロースの脱水シートを得た。得られた脱水シートの赤外線吸収スペクトルをFT-IRで測定した。その結果、1230cm-1以上1290cm-1以下にリン酸基に基づく吸収が観察され、リン酸基の付加が確認された。 With respect to the obtained dehydrated sheet, the steps of introducing a phosphate group and the step of filtering and dehydrating were repeated in the same manner as above to obtain a dehydrated sheet of phosphorylated cellulose twice. The infrared absorption spectrum of the obtained dehydrated sheet was measured by FT-IR. As a result, absorption based on the phosphate group was observed at 1230 cm -1 or more and 1290 cm -1 or less, and the addition of the phosphate group was confirmed.
[解繊処理]
得られた二回リン酸化セルロースの脱水シート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(スギノマシン社製、アルティマイザー)で245MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロース分散液を得た。
[Defibration treatment]
Ion-exchanged water was added to the obtained dehydrated sheet of twice-phosphorylated cellulose to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated three times with a wet atomizer (Ultimizer manufactured by Sugino Machine Limited) at a pressure of 245 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion.
[置換基量の測定]
置換基導入量は、繊維原料へのリン酸基の導入量であり、この値が大きいほど、多くのリン酸基が導入されている。置換基導入量は、対象となる微細繊維状セルロース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た後、イオン交換樹脂による処理、アルカリを用いた滴定によって測定した。イオン交換樹脂による処理では、0.2質量%の微細繊維状セルロース含有スラリーに体積比で1/10の強酸性イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバージェット1024、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った。その後、目開き90μmのメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離した。アルカリを用いた滴定では、イオン交換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加えながら、スラリーが示す電気伝導度の値の変化を計測した。すなわち、図3(リン酸基)に示した曲線の第1領域で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、置換基導入量(mmol/g)とした。算出した結果、リン酸基の導入量は0.98mmol/gであった。
[Measurement of substituent amount]
The amount of the substituent introduced is the amount of the phosphoric acid group introduced into the fiber raw material, and the larger this value is, the more phosphoric acid groups are introduced. The amount of the substituent introduced was measured by diluting the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content was 0.2% by mass, treating with an ion-exchange resin, and titrating with an alkali. In the treatment with an ion exchange resin, a strongly acidic ion exchange resin (manufactured by Organo Corporation, Amber Jet 1024, conditioned) with a volume ratio of 1/10 is added to a slurry containing 0.2% by mass of fine fibrous cellulose, and 1 The time was shaken. Then, it was poured onto a mesh having an opening of 90 μm, and the resin and the slurry were separated. In the titration using alkali, the change in the electric conductivity value shown by the slurry was measured while adding a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry after ion exchange. That is, the amount of alkali (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 3 (phosphate group) is divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated, and the amount of substituent introduced (mmol / mmol /). g). As a result of calculation, the amount of phosphoric acid group introduced was 0.98 mmol / g.
[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。乾燥後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子社製、JEOL-2000EX)により観察した。これにより、平均繊維幅が4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることを確認した。
[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 was 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and dropped onto the hydrophilized carbon grid film. After drying, the cells were stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.). As a result, it was confirmed that the fine fibrous cellulose had an average fiber width of about 4 nm.
[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(株式会社クラレ製、ポバール105、重合度:500、ケン化度:98~99mol%)を20質量%になるように加え、95℃で1時間撹拌し、溶解した。上記の手順でポリビニルアルコール水溶液を得た。
[Dissolution of polyvinyl alcohol]
Polyvinyl alcohol (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 20% by mass, and the mixture was stirred at 95 ° C. for 1 hour to dissolve. .. An aqueous polyvinyl alcohol solution was obtained by the above procedure.
[第2領域の形成]
微細繊維状セルロース分散液、および上記ポリビニルアルコール水溶液をそれぞれ固形分濃度が0.6質量%となるようにイオン交換水で希釈した。次いで、希釈後の微細繊維状セルロース分散液10質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が90質量部になるように混合し、混合液(A)を得た。さらに、シートの仕上がり坪量が37.5g/m2になるように混合液(A)を計量して、市販の透明アクリル板上に展開した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の枠(内寸180mm×180mm、高さ50mm)を配置した。なお、アクリル板の反対面には、堰止用の枠内の領域に油性ペンで120mm×120mmの四角形を描画し、さらにその四角形を36等分に区分する直線を引き、20mm角のマス目を描画しておいた 。その後、堰止用の枠内にシートの仕上がり坪量が37.5g/m2になるように混合液(A)を塗工 し、70℃の乾燥機で24時間乾燥し、後に第2領域となるシート(A)を得た。
[Formation of the second region]
The fine fibrous cellulose dispersion and the above polyvinyl alcohol aqueous solution were each diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.6% by mass. Next, the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution was mixed with 10 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion to 90 parts by mass to obtain a mixed solution (A). Further, the mixed liquid (A) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 37.5 g / m2, and developed on a commercially available transparent acrylic plate. A dammed frame (inner dimensions 180 mm × 180 mm,
[第1領域の形成]
微細繊維状セルロース分散液、および上記ポリビニルアルコール水溶液をそれぞれ固形分濃度が0.6質量%となるようにイオン交換水で希釈した。次いで、希釈後の微細繊維状セルロース分散液70質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が30質量部になるように混合し、混合液(B)を得た。さらに、シートの仕上がり坪量が105g/m2になるように混合液(B)を計量して、上記のとおり市販のアクリル板上に形成されたシート(A)上に展開した 。なお、所定の坪量となるようシート(A)上には堰止用の枠(内寸120mm×120mm、高さ5cm)を[第2領域の形成]において描写した四角形と重なるよう配置した。その後70℃の乾燥機で24時間乾燥し、シート(A)上に第1領域となるシート(B)を形成した。以上の手順により、シート(B)からなる第1領域と、シート(A)からなる第2領域により構成される、シート(C)を得た。
[Formation of the first region]
The fine fibrous cellulose dispersion and the above polyvinyl alcohol aqueous solution were each diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.6% by mass. Then, the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution was mixed with 70 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion liquid so as to be 30 parts by mass to obtain a mixed liquid (B). Further, the mixed liquid (B) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 105 g / m2, and developed on the sheet (A) formed on the commercially available acrylic plate as described above. A dammed frame (inner dimension 120 mm × 120 mm, height 5 cm) was arranged on the sheet (A) so as to overlap with the quadrangle described in [Formation of the second region] so as to have a predetermined basis weight. After that, it was dried in a dryer at 70 ° C. for 24 hours to form a sheet (B) as a first region on the sheet (A). By the above procedure, a sheet (C) composed of a first region composed of the sheet (B) and a second region composed of the sheet (A) was obtained.
[樹脂層の形成]
アクリロイル基がグラフト重合したアクリル樹脂(大成ファインケミカル社製、アクリット8KX-012C:アクリル樹脂成分39.0質量%、1-プロパノール30.5質量%、酢酸ブチル30.5質量%)100質量部、ポリイソシアネート化合物(旭化成ケミカルズ社製、TPA-100)38質量部、ラジカル重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184)2質量部を混合して樹脂組成物を得た。次いで、上記樹脂組成物を、アクリル板からはく離したシート(C)のシート(A)側の面に、バーコーターにて塗布した後、100℃で1時間加熱して硬化させることで樹脂層を形成した。樹脂層の厚みは10μmであった。以上の手順により、評価用シートを得た。
[Formation of resin layer]
100 parts by mass of acrylic resin graft-polymerized with acryloyl group (Acryt 8KX-012C manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd .: acrylic resin component 39.0% by mass, 1-propanol 30.5% by mass, butyl acetate 30.5% by mass), poly A resin composition was obtained by mixing 38 parts by mass of an isocyanate compound (TPA-100 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.) and 2 parts by mass of a radical polymerization initiator (Irgacure 184 manufactured by BASF Co., Ltd.). Next, the resin composition is applied to the surface of the sheet (C) separated from the acrylic plate on the sheet (A) side with a bar coater, and then heated at 100 ° C. for 1 hour to cure the resin layer. Formed. The thickness of the resin layer was 10 μm. An evaluation sheet was obtained by the above procedure.
[実施例2]
実施例1の[第2領域の形成]において、混合液(A)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液20質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が80質量部になるように混合し、混合液(A)を得た。また、シートの仕上がり坪量が39g/m2になるように混合液(A)を計量して、市販のアクリル板上に展開した。
さらに、[第1領域の形成]において、混合液(B)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液80質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が20質量部になるように混合し、混合液(B)を得た。また、シートの仕上がり坪量が108g/m2になるように混合液(B)を計量して、シート(A)上に展開した。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Example 2]
In [Formation of the second region] of Example 1, the composition of the mixed liquid (A) was changed as follows. Specifically, 20 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion was mixed with 80 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution to obtain a mixed liquid (A). Further, the mixed liquid (A) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 39 g / m2, and developed on a commercially available acrylic plate.
Further, in [Formation of the first region], the composition of the mixed liquid (B) was changed as follows. Specifically, 80 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion was mixed with 20 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution to obtain a mixed liquid (B). Further, the mixed liquid (B) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 108 g / m2, and developed on the sheet (A). Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[実施例3]
実施例1の[第2領域の形成]において、混合液(A)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液40質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が60質量部になるように混合し、混合液(A)を得た。また、シートの仕上がり坪量が41g/m2になるように混合液(A)を計量して、市販のアクリル板上に展開した。
さらに、[第1領域の形成]において、混合液(B)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液60質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が40質量部になるように混合し、混合液(B)を得た。また、シートの仕上がり坪量が88g/m2になるように混合液(B)を計量して、シート(A)上に展開した。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Example 3]
In [Formation of the second region] of Example 1, the composition of the mixed liquid (A) was changed as follows. Specifically, 40 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion was mixed with 60 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution to obtain a mixed liquid (A). Further, the mixed liquid (A) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 41 g / m2, and developed on a commercially available acrylic plate.
Further, in [Formation of the first region], the composition of the mixed liquid (B) was changed as follows. Specifically, 60 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution was mixed with 60 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion liquid to obtain a mixed liquid (B). Further, the mixed liquid (B) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 88 g / m2, and developed on the sheet (A). Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[実施例4]
実施例1において、[樹脂層の形成]を行わず、シート(C)を評価用シートとした。
[Example 4]
In Example 1, [formation of the resin layer] was not performed, and the sheet (C) was used as an evaluation sheet.
[実施例5]
実施例1の[第2領域の形成]および[第1領域の形成]において、希釈後のポリビニルアルコール水溶液の代わりにポリエチレンオキサイド水溶液(住友精化(株)製、PEO-18をイオン交換水で濃度0.6質量%となるよう溶解したもの)を使用した。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Example 5]
In [Formation of the second region] and [Formation of the first region] of Example 1, a polyethylene oxide aqueous solution (manufactured by Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd., PEO-18 was used with ion-exchanged water instead of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution. It was dissolved so as to have a concentration of 0.6% by mass). Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[実施例6]
実施例1の[第1領域の形成]において、希釈後のポリビニルアルコール水溶液の代わりにポリエチレンオキサイド水溶液(住友精化(株)製、PEO-18をイオン交換水で濃度0.6質量%となるよう溶解したもの)を使用した。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Example 6]
In [Formation of the first region] of Example 1, instead of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution, a polyethylene oxide aqueous solution (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., PEO-18 is used in ion-exchanged water to have a concentration of 0.6% by mass. (Soluble) was used. Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[比較例1]
実施例1において、[第2領域の形成]を行わなかった。また、[第1領域の形成]において、シートの仕上がり坪量が150g/m2になるように混合液(B)を計量して、市販のアクリル板上に展開した。その後70℃の乾燥機で24時間乾燥して得たシート(B)をアクリル板からはく離し、アクリル板と接していた面に[樹脂層の形成]を行った。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Comparative Example 1]
In Example 1, [formation of the second region] was not performed. Further, in [Formation of the first region], the mixed liquid (B) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 150 g / m2, and developed on a commercially available acrylic plate. Then, the sheet (B) obtained by drying in a dryer at 70 ° C. for 24 hours was peeled off from the acrylic plate, and [formation of a resin layer] was performed on the surface in contact with the acrylic plate. Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[比較例2]
実施例1の[第2領域の形成]において、混合液(A)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液70質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が30質量部になるように混合し、混合液(A)を得た。また、シートの仕上がり坪量が45g/m2になるように混合液(A)を計量して、市販のアクリル板上に展開した。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Comparative Example 2]
In [Formation of the second region] of Example 1, the composition of the mixed liquid (A) was changed as follows. Specifically, 70 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion was mixed with 30 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution to obtain a mixed liquid (A). Further, the mixed liquid (A) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 45 g / m2, and developed on a commercially available acrylic plate. Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[比較例3]
比較例1の[第1領域の形成]において、混合液(B)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液10質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が90質量部になるように混合し、混合液(B)を得た。また、シートの仕上がり坪量が125g/m2になるように混合液(B)を計量して、市販のアクリル板上に展開した。その他の手順は比較例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Comparative Example 3]
In the [formation of the first region] of Comparative Example 1, the composition of the mixed liquid (B) was changed as follows. Specifically, 10 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion was mixed with 90 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution to obtain a mixed liquid (B). Further, the mixed liquid (B) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 125 g / m2, and developed on a commercially available acrylic plate. Other procedures were the same as in Comparative Example 1 to obtain an evaluation sheet.
[比較例4]
実施例1の[第1領域の形成]において、混合液(B)の配合を以下の様に変更した。具体的には、希釈後の微細繊維状セルロース分散液10質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が90質量部になるように混合し、混合液(B)を得た。また、シートの仕上がり坪量が88g/m2になるように混合液(B)を計量して、シート(A)上に展開した。その他の手順は実施例1と同様にし、評価用シートを得た。
[Comparative Example 4]
In [Formation of the first region] of Example 1, the composition of the mixed liquid (B) was changed as follows. Specifically, 10 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion was mixed with 90 parts by mass of the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution to obtain a mixed liquid (B). Further, the mixed liquid (B) was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 88 g / m2, and developed on the sheet (A). Other procedures were the same as in Example 1 to obtain an evaluation sheet.
<測定>
実施例1~6及び比較例1~4で得られた評価用シートを、以下の方法に従って測定した。
<Measurement>
The evaluation sheets obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were measured according to the following method.
[各領域の厚み]
評価用シートの厚み方向の断面が露出するように、ウルトラミクロトームUC-7(JEOL社製)によって切り出し、当該断面を光学顕微鏡で観察した。当該断面に存在する10点の各領域の厚みの平均値を、各領域の厚みとした。
[Thickness of each area]
The evaluation sheet was cut out by Ultra Microtome UC-7 (manufactured by JEOL Ltd.) so that the cross section in the thickness direction was exposed, and the cross section was observed with an optical microscope. The average value of the thickness of each region of 10 points existing in the cross section was taken as the thickness of each region.
<評価>
実施例1~6及び比較例1~4で得られた評価用シートを、以下の方法に従って評価した。
<Evaluation>
The evaluation sheets obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated according to the following methods.
[層間密着性]
JIS K 5400に準拠し、評価用シートの第1領域側の表面に1mm2のクロスカットを100個入れ、セロハンテープ(ニチバン社製)をその上に貼り付け、1.5kg/cm2の荷重で押し付けた後、90°方向にはく離した。はく離したマス目数により、以下の基準にしたがって第1領域と第2領域の密着性を評価した。なお、比較例1及び比較例3については評価用シートが第2領域を有しないため、本評価は行わなかった。
◎:はく離したマス目数が5未満である。
○:はく離したマス目数が5以上10未満である。
△:はく離したマス目数が10以上20未満である。
×:はく離したマス目数が20以上である。
[Interlayer adhesion]
In accordance with JIS K 5400, 100 1 mm 2 crosscuts are placed on the surface of the evaluation sheet on the first region side, cellophane tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd.) is attached on it, and a load of 1.5 kg / cm 2 is applied. After pressing with, it was peeled off in the 90 ° direction. The adhesion between the first region and the second region was evaluated according to the following criteria based on the number of peeled squares. Since the evaluation sheet does not have a second region for Comparative Example 1 and Comparative Example 3, this evaluation was not performed.
⊚: The number of separated squares is less than 5.
◯: The number of separated squares is 5 or more and less than 10.
Δ: The number of separated squares is 10 or more and less than 20.
X: The number of separated squares is 20 or more.
[カール]
評価用シートを幅5mm×長さ80mmの試験片に切り出した。図2に示すように、試験片50の一方の短辺を含む端部を幅20mm×長さ30mm×高さ20mmの磁石2個(磁石55)で支持し(磁石55から長さ50mmの試験片50が露出する)、温度23℃、相対湿度50%の環境下にて、水平な台の上に試験片50の長さ方向が台に対して垂直になるように静置した。そして、この際のカール曲率を測定した。具体的には、図2におけるΔxとΔyの値を測定し、下記の式(1)に従って、カール曲率Cを算出した。
式(1):C=2Δy/(Δx2+Δy2)
算出したカール曲率Cから、以下の基準にしたがって評価用シートの耐カール性を評価した。
◎:カール曲率Cが1m-1未満
○:カール曲率Cが1m-1以上5m-1未満
△:カール曲率Cが5m-1以上20m-1未満
×:カール曲率Cが20m-1以上
[curl]
The evaluation sheet was cut into a test piece having a width of 5 mm and a length of 80 mm. As shown in FIG. 2, the end including one short side of the
Equation (1): C = 2Δy / (Δx 2 + Δy 2 )
From the calculated curvature C, the curl resistance of the evaluation sheet was evaluated according to the following criteria.
⊚: Curvature C is less than 1 m -1 ○: Curvature C is 1 m -1 or more and less than 5 m -1 Δ: Curvature C is 5 m -1 or more and less than 20 m -1 ×: Curvature C is 20 m -1 or more
[歩留]
実施例1~6及び比較例1~4において、各々のシートをアクリル板からはく離する際、シートがアクリル板に張り付いた状態で上方から観察し、シートにシワ・割れが発生したマスを計数した。さらに、シートをアクリル板からはく離した後、アクリル板にシートが割れて残っているマス目数を計数した。なお、マス目は、アクリル板の反対面に描画した120mm×120mmの四角形を36等分することで得られたマス目である。計数したマス目数の合計から、以下の基準にしたがって歩留まりを評価した。
◎:計数したマス目数の合計が2未満である。
○:計数したマス目数の合計が2以上5未満である。
△:計数したマス目数の合計が5以上10未満である。
×:計数したマス目数の合計が10以上である。
[Yield]
In Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, when each sheet was peeled off from the acrylic plate, the sheet was observed from above with the sheet stuck to the acrylic plate, and the mass in which wrinkles and cracks were generated on the sheet was counted. did. Further, after the sheet was peeled off from the acrylic plate, the number of squares remaining after the sheet was cracked on the acrylic plate was counted. The squares are squares obtained by dividing a 120 mm × 120 mm quadrangle drawn on the opposite surface of the acrylic plate into 36 equal parts. The yield was evaluated according to the following criteria from the total number of squares counted.
⊚: The total number of counted squares is less than 2.
◯: The total number of counted squares is 2 or more and less than 5.
Δ: The total number of counted squares is 5 or more and less than 10.
X: The total number of counted squares is 10 or more.
[寸法安定性]
評価用シートをレーザーカッターにより、幅3mm×長さ30mmに切り出した。これを、熱機械分析装置(日立ハイテク社製、TMA7100)にセットして、引張モードでチャック間20mm、荷重10g、窒素雰囲気下で室温から180℃まで5℃/分で昇温、180℃から25℃まで5℃/分で降温、25℃から180℃まで5℃/分で昇温した際の2度目の昇温時の100℃から150℃の測定値から線熱膨張係数を求めた。測定した線熱膨張係数の結果から、以下の基準にしたがって寸法安定性を評価した。
◎:線熱膨張係数が20ppm/℃未満
○:線熱膨張係数が20ppm/℃以上30ppm/℃未満
△:線熱膨張係数が30ppm/℃以上40ppm/℃未満
×:線熱膨張係数が40ppm/℃以上
[Dimensional stability]
The evaluation sheet was cut out to a width of 3 mm and a length of 30 mm by a laser cutter. This is set in a thermomechanical analyzer (TMA7100 manufactured by Hitachi High-Tech), and the temperature is raised from room temperature to 180 ° C at 5 ° C / min under a tension mode with a chuck spacing of 20 mm, a load of 10 g, and a nitrogen atmosphere, from 180 ° C. The coefficient of linear thermal expansion was obtained from the measured values from 100 ° C. to 150 ° C. at the time of the second temperature rise when the temperature was lowered to 25 ° C. at 5 ° C./min and the temperature was raised from 25 ° C. to 180 ° C. at 5 ° C./min. From the results of the measured coefficient of linear thermal expansion, the dimensional stability was evaluated according to the following criteria.
⊚: Coefficient of linear thermal expansion is less than 20 ppm / ° C ○: Coefficient of linear thermal expansion is 20 ppm / ° C or more and less than 30 ppm / ° C Δ: Coefficient of linear thermal expansion is 30 ppm / ° C or more and less than 40 ppm / ° C ×: Coefficient of linear thermal expansion is 40 ppm / ℃ or higher
表1から明らかなように、微細繊維状セルロース含有率の大きい第1領域と、微細繊維状セルロース含有率の小さい第2領域を備える実施例1~6では、耐カール性及び歩留が高く、かつ寸法安定性に優れるシートが得られた。ここで、層間密着性は、第1領域と第2領域に含まれる樹脂が同じである際により優れる結果となった。また、カールの程度は樹脂層を備えることでより小さくなる結果となった。
一方、微細繊維状セルロース含有率の大きい第1領域のみを有する比較例1、及び第1領域における繊維状セルロースの含有率と、第2領域における繊維状セルロースの含有率が同じである比較例2では、寸法安定性に優れるシートが得られたものの、耐カール性や歩留の評価で劣る結果となり、生産性およびハンドリング性の低下が懸念された。また、微細繊維状セルロース含有率の小さい第1領域のみを有する比較例3、及び第1領域における繊維状セルロースの含有率と、第2領域における繊維状セルロースの含有率が同じである比較例4では、耐カール性や歩留では良好な結果が確認されたが、寸法安定性に劣る結果となった。
As is clear from Table 1, in Examples 1 to 6 provided with the first region having a large fine fibrous cellulose content and the second region having a low fine fibrous cellulose content, the curl resistance and the yield were high. Moreover, a sheet having excellent dimensional stability was obtained. Here, the interlayer adhesion is better when the resins contained in the first region and the second region are the same. In addition, the degree of curl was reduced by providing the resin layer.
On the other hand, Comparative Example 1 having only the first region having a large fine fibrous cellulose content, and Comparative Example 2 in which the content of fibrous cellulose in the first region and the content of fibrous cellulose in the second region are the same. Although a sheet having excellent dimensional stability was obtained, the results were inferior in the evaluation of curl resistance and yield, and there was a concern that productivity and handleability would be reduced. Further, Comparative Example 3 having only the first region having a small fine fibrous cellulose content, and Comparative Example 4 in which the content of the fibrous cellulose in the first region and the content of the fibrous cellulose in the second region are the same. In, good results were confirmed in curl resistance and yield, but the results were inferior in dimensional stability.
10 シート
10a 第1領域
10b 第2領域
20 積層体
22 樹脂層
50 試験片
55 磁石
10
Claims (10)
前記第1領域の少なくとも一方の面側に配され、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース及び第2樹脂を含む第2領域と、を有し、
前記第1樹脂と前記第2樹脂はそれぞれ親水性樹脂であり、
前記第1領域における前記繊維状セルロースの含有率(質量%)をC1とし、前記第2領域における前記繊維状セルロースの含有率(質量%)をC2とした場合、C1>C2であり、
前記第1領域の厚みをPとし、前記第2領域の厚みをQとした場合、P>Qである、シート。 A first region containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a first resin, and
It has a second region arranged on at least one surface side of the first region and containing a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a second resin.
The first resin and the second resin are hydrophilic resins, respectively.
When the content (% by mass) of the fibrous cellulose in the first region is C 1 and the content (% by mass) of the fibrous cellulose in the second region is C 2 , C 1 > C 2 . Yes,
When the thickness of the first region is P and the thickness of the second region is Q, P> Q.
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