JP2001049591A - Fiber raw material and method for producing the same - Google Patents
Fiber raw material and method for producing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、特定量のカルボキ
シル基を含む多糖類で構成された繊維素材およびその製
造方法、並びに前記繊維素材で構成された成形品に関す
る。The present invention relates to a fiber material composed of a polysaccharide containing a specific amount of a carboxyl group, a method for producing the same, and a molded article composed of the fiber material.
【0002】[0002]
【従来の技術】セルロースなどの多糖類で構成された繊
維素材は、その安全性、強度などの利点を生かして種々
の分野で用いられている。近年、これら繊維素材の利用
分野が拡大するにつれ、多様化及び高機能化が要求され
ている。2. Description of the Related Art Fiber materials composed of polysaccharides such as cellulose have been used in various fields taking advantage of their safety and strength. In recent years, as the field of use of these fiber materials has expanded, diversification and higher functionality have been required.
【0003】セルロースは、β−1,4−グルカン構造
を有する直鎖状ポリマーであり、イオン的な結合によっ
て機能性を付与することは難しい素材であるが、セルロ
ース繊維に含まれる微量のカルボキシル基が繊維の機能
化に重要な役割を果たすことが報告されている。例え
ば、製紙分野において、紙用添加剤の吸着量がパルプ中
のカルボキシル基量と相関していることが知られている
(磯貝ら、繊維学会誌,p.649-654(1992))。さらに、ケ
ミカルパルプの場合、素材に含まれているカルボキシル
基の量は、0.1ミリモル/g未満であるが、このパル
プにさらに多くのカルボキシル基を導入すれば、添加剤
の吸着効果の高いパルプを得ることができる。[0003] Cellulose is a linear polymer having a β-1,4-glucan structure, and it is difficult to impart functionality by ionic bonding. However, cellulose has a small amount of carboxyl groups contained in cellulose fibers. Has been reported to play an important role in fiber functioning. For example, in the papermaking field, it is known that the amount of adsorbed paper additives correlates with the amount of carboxyl groups in pulp (Isokai et al., Journal of the Textile Society of Japan, p. 649-654 (1992)). Furthermore, in the case of chemical pulp, the amount of carboxyl groups contained in the raw material is less than 0.1 mmol / g. However, if more carboxyl groups are introduced into this pulp, the effect of adsorbing additives is high. Pulp can be obtained.
【0004】セルロースなどの多糖類にカルボキシル基
を導入する方法として、原料セルロースのアルカリ処理
により得られるアルカリセルロース中間体を、イソプロ
ピルアルコールなどの有機溶媒中、モノクロロ酢酸と反
応させてカルボキシメチルセルロース(CMC)を得る
ことが知られている。しかし、カルボキシメチル基の導
入により、繊維素材の水膨潤性(保水率)が増大し、シ
ートを形成した場合、繊維間結合面積が増大して、力学
的特性が著しく変化する。また、この反応では、モノク
ロロ酢酸が反応系内に存在する水と反応して多量の副反
応物を生じ、一般的に反応効率が低い。さらに、毒性を
有する試薬であるモノクロロ酢酸を使用する必要があ
る。As a method for introducing a carboxyl group into a polysaccharide such as cellulose, an alkali cellulose intermediate obtained by alkali treatment of raw cellulose is reacted with monochloroacetic acid in an organic solvent such as isopropyl alcohol to form carboxymethyl cellulose (CMC). It is known to get However, the introduction of a carboxymethyl group increases the water swellability (water retention) of the fiber material, and when a sheet is formed, the inter-fiber bonding area increases and the mechanical properties change significantly. Further, in this reaction, monochloroacetic acid reacts with water present in the reaction system to generate a large amount of by-products, and the reaction efficiency is generally low. Furthermore, it is necessary to use monochloroacetic acid which is a toxic reagent.
【0005】一方、セルロースなどの多糖類の酸化反応
処理によってカルボキシル基を導入する試みも行われて
いる。例えば、クロロホルム中に分散させたセルロース
に二酸化窒素N2O4を添加することにより、セルロース
のグルコース残基6位の1級水酸基をカルボキシル基に
酸化することが知られている(ヤッケル(Yackel)ら、
ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイティ
(J. Am. Chem. Soc.),64巻,p.121-127 ,(1942))。
しかし、この方法では、副反応が避けられず、均一な酸
化を達成できない。また、猛毒であるN2O4を使用する
ことから、工業的に実用性に乏しい。On the other hand, attempts have been made to introduce a carboxyl group by an oxidation reaction treatment of a polysaccharide such as cellulose. For example, it is known that by adding nitrogen dioxide N 2 O 4 to cellulose dispersed in chloroform, a primary hydroxyl group at the 6-position of glucose residue of cellulose is oxidized to a carboxyl group (Yackel) et al.,
Journal of American Chemical Society
(J. Am. Chem. Soc.), 64, p.121-127, (1942)).
However, in this method, a side reaction cannot be avoided and uniform oxidation cannot be achieved. Further, since highly toxic N 2 O 4 is used, it is not industrially practical.
【0006】また、過ヨウ素酸による酸化反応によって
セルロース分子中のC2位とC3位の間を切断し、アル
デヒド基を導入する方法も知られている。しかし、この
方法では、分子量低下や副反応を抑制できないため、実
用的な方法とは言い難い。There is also known a method in which an aldehyde group is introduced by cleaving between the C2 and C3 positions in a cellulose molecule by an oxidation reaction with periodic acid. However, this method cannot suppress a decrease in molecular weight and side reactions, and thus cannot be said to be a practical method.
【0007】このように、二酸化窒素や過ヨウ素酸を用
いたセルロースの酸化反応では、セルロース主鎖の開裂
を伴うために成形したシートの力学的強度が劣化する。[0007] As described above, in the oxidation reaction of cellulose using nitrogen dioxide or periodic acid, the mechanical strength of the formed sheet is deteriorated due to the cleavage of the cellulose main chain.
【0008】特開平10−251302号公報には、
2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン N−
オキシル化合物(以下、単に「TEMPO」という場合
がある)の存在下、酸化剤を用いて、アルカリ処理した
セルロース又は再生セルロースを酸化する方法が開示さ
れている。この文献には、グルコース残基の一級水酸基
がほぼすべてカルボキシル基に酸化された水溶性のセル
ロースを得ることができることが開示されている。[0008] JP-A-10-251302 discloses that
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine N-
There is disclosed a method of oxidizing alkali-treated cellulose or regenerated cellulose using an oxidizing agent in the presence of an oxyl compound (hereinafter sometimes simply referred to as “TEMPO”). This document discloses that a water-soluble cellulose in which primary hydroxyl groups of glucose residues are almost entirely oxidized to carboxyl groups can be obtained.
【0009】TEMPOを使用してセルロースを酸化す
る方法では、親水性のカルボキシル基を多量に導入した
結果、素材の水膨潤性が増加するため、力学的特性が低
下する場合がある。In the method of oxidizing cellulose using TEMPO, a large amount of a hydrophilic carboxyl group is introduced, resulting in an increase in the water swelling property of the material, and thus the mechanical properties may be reduced.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、保水値(保水率)を増大させることなく、特定量の
カルボキシル基が導入された多糖類で構成されている繊
維素材およびその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fiber material comprising a polysaccharide into which a specific amount of a carboxyl group has been introduced without increasing the water retention value (water retention ratio), and a process for producing the same. It is to provide a method.
【0011】本発明の他の目的は、力学的特性を低下さ
せることなく、繊維表面が選択的に酸化された多糖類で
構成されている繊維素材およびその製造方法を提供する
ことにある。[0011] It is another object of the present invention to provide a fiber material whose surface is composed of a selectively oxidized polysaccharide without deteriorating mechanical properties, and a method for producing the same.
【0012】本発明のさらに他の目的は、添加剤の吸着
効果が大きく改善された繊維シートなどの成形品を提供
することにある。It is still another object of the present invention to provide a molded article such as a fiber sheet in which the effect of adsorbing additives is greatly improved.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み、鋭意検討した結果、TEMPOを用いる酸化反
応によって多糖類の表面を酸化すると、特定量のカルボ
キシル基が導入された多糖類を効率よく得られることを
見いだし、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems In view of the above problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, when the surface of a polysaccharide is oxidized by an oxidation reaction using TEMPO, a polysaccharide having a specific amount of a carboxyl group introduced therein is obtained. Was found to be obtained efficiently, and the present invention was completed.
【0014】すなわち、本発明の繊維素材は、素材1グ
ラム当たり0.1〜1ミリモルのカルボキシル基を含む
多糖類(セルロース又はその誘導体など)で構成されて
いる。この繊維素材では、繊維表面の1級水酸基が選択
的に酸化されている。この繊維素材は、比引張指数が高
く、例えば35N・m/g以上であり、力学的性質を低
下させることがない。また、保水値(保水率)も低い
(例えば、200%以下)という特色を有している。That is, the fiber material of the present invention is composed of a polysaccharide (eg, cellulose or a derivative thereof) containing a carboxyl group in an amount of 0.1 to 1 mmol per gram of the material. In this fiber material, primary hydroxyl groups on the fiber surface are selectively oxidized. This fiber material has a high specific tensile index, for example, 35 N · m / g or more, and does not lower the mechanical properties. In addition, the water retention value (water retention ratio) is low (for example, 200% or less).
【0015】このような繊維素材は、下記式で表される
N−オキシル化合物(オキソアンモニウム塩)の存在
下、酸化剤を用いて、多糖類(例えば、セルロース)繊
維の表面を酸化することにより得ることができる。Such a fiber material is prepared by oxidizing the surface of a polysaccharide (eg, cellulose) fiber with an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound (oxoammonium salt) represented by the following formula: Obtainable.
【0016】[0016]
【化2】 Embedded image
【0017】(式中、環Aは、環を構成する窒素原子と
ともに他のヘテロ原子を有していてもよい非芳香族性5
又は6員環で構成された環を示す) 前記式で表されるN−オキシル化合物には、2,2,
6,6−テトラメチル−1−ピペリジン N−オキシル
などが含まれるが、N−オキシル化合物は反応中間体と
して系中に存在していてもよい。また、N−オキシル化
合物による酸化は、実質的に相当するオキソアンモニウ
ムイオンが反応中間体であるとされており、この反応中
間体を介在する反応であれば、前記オキソアンモニウム
イオンの前駆体を経てもよい。(Wherein ring A is a non-aromatic group 5 which may have another hetero atom together with the nitrogen atom constituting the ring)
Or a ring composed of a 6-membered ring).
It includes 6,6-tetramethyl-1-piperidine N-oxyl and the like, but the N-oxyl compound may be present in the system as a reaction intermediate. Further, in the oxidation by the N-oxyl compound, it is considered that substantially the corresponding oxoammonium ion is a reaction intermediate, and if the reaction is mediated by this reaction intermediate, the reaction proceeds through the precursor of the oxoammonium ion. Is also good.
【0018】前記酸化反応は、水性媒体(特に、水中)
で行う場合が多く、前記N−オキシル化合物と、臭化物
又はヨウ化物との共存下で行うのが有利である。臭化物
又はヨウ化物としては、水中で解離してイオン化可能な
化合物、例えば、臭化アルカリ金属やヨウ化アルカリ金
属などが使用できる。酸化剤としては、ハロゲン、次亜
ハロゲン酸,亜ハロゲン酸や過ハロゲン酸又はそれらの
塩、ハロゲン酸化物、窒素酸化物、過酸化物などが挙げ
られ、目的の酸化反応を推進し得る酸化剤であれば、い
ずれの酸化剤も使用できる。The oxidation reaction is carried out in an aqueous medium (particularly in water).
It is often carried out in the presence of the N-oxyl compound and a bromide or iodide. As the bromide or iodide, a compound which can be dissociated and ionized in water, for example, an alkali metal bromide or an alkali metal iodide can be used. Examples of the oxidizing agent include halogen, hypohalous acid, halogenous acid and perhalic acid or salts thereof, halogen oxides, nitrogen oxides, peroxides, and the like. Any oxidizing agent can be used.
【0019】なお、前記2,2,6,6−テトラメチル
−1−ピペリジン N−オキシル(TEMPO)などの
N−オキシル化合物は、オキソ・イオン、オキソ・カチ
オンやオキソ・ラジカルと称する場合があるが、本明細
書では、これらの化合物および対応するオキソアンモニ
ウム化合物を「N−オキシル化合物」と総称する。The N-oxyl compound such as 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine N-oxyl (TEMPO) is sometimes referred to as oxo ion, oxo cation or oxo radical. However, in the present specification, these compounds and the corresponding oxoammonium compounds are collectively referred to as “N-oxyl compounds”.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】[多糖類]多糖類としては、繊維
形成性を有し、ヒドロキシメチル基などの一級水酸基を
有していればよく、ホモグリカン、ヘテログリカンなど
が使用でき、例えば、セルロース又はその誘導体、N−
アセチルグルコサミン重合体(キチン、キトサンなど)
などが例示できる。これら多糖類の中でも、セルロース
又はその誘導体が特に好ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [Polysaccharide] As a polysaccharide, it is only necessary to have a fiber-forming property and to have a primary hydroxyl group such as a hydroxymethyl group, and homoglycans and heteroglycans can be used. Or a derivative thereof, N-
Acetyl glucosamine polymer (chitin, chitosan, etc.)
And the like. Among these polysaccharides, cellulose or a derivative thereof is particularly preferred.
【0021】セルロースとしては、β−1,4−グルカ
ン構造を有する多糖類である限り、高等植物由来のセル
ロース、動物由来のセルロース(ホヤセルロースな
ど)、バクテリア由来のセルロースなどが挙げられ、セ
ルロース誘導体としては、再生セルロース(レーヨン、
セロファンなど)などのいずれであってもよい。なお、
必要により、エステル化,エーテル化などによって化学
修飾されたセルロース(セルロースアセテートなどのセ
ルロースエステル、セルロースエーテルなど)を使用し
てもよい。通常、セルロースとしては、高等植物由来の
セルロース、例えば、木材繊維(針葉樹、広葉樹などの
木材パルプなど)、種子毛繊維(リンターなどの綿花、
ボンバックス綿、カポックなど)などが使用される。好
ましいセルロースには、木材パルプ(サルファイト法、
クラフト法などの慣用の方法で針葉樹、広葉樹などから
得られる木材パルプ)、コットンリンターが含まれる。
これらのセルロースには、さらに機械的力による叩解処
理を施して、反応性を高めてもよい。As the cellulose, as long as it is a polysaccharide having a β-1,4-glucan structure, cellulose derived from higher plants, cellulose derived from animals (such as sea squirt cellulose), cellulose derived from bacteria, etc., are exemplified. As regenerated cellulose (rayon,
Such as cellophane). In addition,
If necessary, cellulose chemically modified by esterification, etherification or the like (eg, cellulose ester such as cellulose acetate, cellulose ether, etc.) may be used. Usually, as the cellulose, cellulose derived from higher plants, for example, wood fibers (wood pulp such as conifers and hardwoods), seed hair fibers (cotton such as linters,
Bombax cotton, Kapok, etc.) are used. Preferred celluloses include wood pulp (sulfite method,
And wood linters obtained from conifers and hardwoods by conventional methods such as the craft method.
These celluloses may be further subjected to beating treatment by mechanical force to increase reactivity.
【0022】セルロースとしては、用途に応じて、α−
セルロース含有量の高い高純度セルロース(例えば、α
−セルロース含有量70〜100重量%、好ましくは8
0〜100重量%程度のセルロ−ス)を用いてもよい。[0022] As cellulose, α-
High-purity cellulose having a high cellulose content (for example, α
Cellulose content 70-100% by weight, preferably 8
Cellulose (about 0 to 100% by weight) may be used.
【0023】[酸化又はカルボキシル化反応]酸化剤を
用いて、多糖類を酸化する酸化工程において、本発明で
は、触媒成分として、少なくとも下記式(1)で表され
るN−オキシル化合物の存在下で酸化反応を行う。[Oxidation or Carboxylation Reaction] In the oxidation step of oxidizing a polysaccharide using an oxidizing agent, in the present invention, at least an N-oxyl compound represented by the following formula (1) is present as a catalyst component: To carry out an oxidation reaction.
【0024】[0024]
【化3】 Embedded image
【0025】(式中、環Aは、環を構成する窒素原子と
ともに他のヘテロ原子を有していてもよい非芳香族性5
又は6員環で構成された環を示す) 本発明では、多糖類(例えば、セルロース)はアルカリ
処理することなく(特に、アルカリセルロースを生成す
ることなく)、円滑に酸化でき、カルボキシル基を導入
できる。(Wherein ring A is a non-aromatic group 5 which may have another hetero atom together with the nitrogen atom constituting the ring)
In the present invention, a polysaccharide (eg, cellulose) can be smoothly oxidized without alkali treatment (particularly without producing alkali cellulose), and a carboxyl group is introduced. it can.
【0026】好ましい態様では、前記N−オキシル化合
物(オキソアンモニウム塩)と、臭化物やヨウ化物とを
組み合わせた触媒成分の共存下、酸化剤を用いて、多糖
類繊維を酸化する。このような酸化反応により、多糖類
繊維表面の1級水酸基を選択的に効率よくカルボキシル
基に変換できる。特に、セルロースにおいては、繊維表
面に存在するグルコース単位の1級水酸基(グルコース
残基の6位のヒドロキシメチル基)の一部を効率よく酸
化し、上記ヒドロキシメチル基をカルボキシル基に変換
できる。In a preferred embodiment, the polysaccharide fiber is oxidized using an oxidizing agent in the presence of a catalyst component obtained by combining the N-oxyl compound (oxoammonium salt) with a bromide or iodide. By such an oxidation reaction, primary hydroxyl groups on the surface of the polysaccharide fiber can be selectively and efficiently converted to carboxyl groups. In particular, in cellulose, a part of the primary hydroxyl group of the glucose unit (the hydroxymethyl group at the 6-position of the glucose residue) present on the fiber surface can be efficiently oxidized to convert the hydroxymethyl group into a carboxyl group.
【0027】前記式(1)において、環Aは、窒素原子
とともに他のヘテロ原子(窒素原子、酸素原子、硫黄原
子)を有していてもよい5又は6員環を有していればよ
く、5又は6員環は芳香族性環などと縮合していてもよ
い。このような環Aとしては、例えば、ピロリジン環、
イミダゾリジン環、インドリン環、イソインドリン環、
カルバゾール環などの非芳香族性5員環を有する環、ピ
ペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環などの非芳香
族性6員環を有する環が例示できる。好ましい環Aに
は、ピペリジン環が含まれる。In the above formula (1), the ring A may have a 5- or 6-membered ring which may have another hetero atom (nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom) together with a nitrogen atom. The 5- or 6-membered ring may be condensed with an aromatic ring or the like. Examples of such a ring A include a pyrrolidine ring,
Imidazolidine ring, indoline ring, isoindoline ring,
Examples thereof include a ring having a non-aromatic 5-membered ring such as a carbazole ring and a ring having a non-aromatic 6-membered ring such as a piperidine ring, a piperazine ring and a morpholine ring. Preferred ring A includes a piperidine ring.
【0028】好ましい化合物は、下記式(1a)、特に下
記式(1b)で表されるオキソアンモニウム化合物(N−
オキシル化合物)が含まれる。Preferred compounds are oxoammonium compounds represented by the following formula (1a), particularly the following formula (1b) (N-
Oxyl compounds).
【0029】[0029]
【化4】 Embedded image
【0030】(式中、R1,R2,R3およびR4は同一又
は異なって炭素数1〜4程度のアルキル基を示し、環A
は前記に同じ) なお、酸化反応において、前記式(1),式(1a),式
(1b)で表される化合物は、多糖類の酸化により下記式
(2),式(2a),式(2b)(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and represent an alkyl group having about 1 to 4 carbon atoms;
In the oxidation reaction, the compounds represented by the formulas (1), (1a) and (1b) are converted into the following formulas (2), (2a) and (2a) by oxidation of polysaccharide. (2b)
【0031】[0031]
【化5】 Embedded image
【0032】(式中、R1,R2,R3,R4,環Aは前記
に同じ)で表されるN−ヒドロキシ化合物となり、N−
ヒドロキシ化合物は反応系で還元されて前記式(1),
式(1a),式(1b)で表される化合物に転換されるよう
である。そのため、N−オキシル化合物とオキソアンモ
ニウム化合物,N−ヒドロキシ化合物は反応系において
実質的に等価であると考えられる。(Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and ring A are the same as described above).
The hydroxy compound is reduced in the reaction system to form the above-mentioned formula (1),
It seems to be converted to the compounds represented by formulas (1a) and (1b). Therefore, it is considered that the N-oxyl compound, the oxoammonium compound, and the N-hydroxy compound are substantially equivalent in the reaction system.
【0033】R1,R2,R3およびR4で表されるアルキ
ル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル基などが例示でき、通常、メチル基である。
前記式(1a)で表される化合物には、2,2,6,6−
テトラC1-3アルキル−1−ピペリジニルオキシ・カチ
オン(2,2,6,6−テトラC1-3アルキル−1−ピ
ペリジン N−オキシル)、特にTEMPO(2,2,
6,6−テトラメチル−1−ピペリジン N−オキシ
ル)が含まれる。なお、前記TEMPOなどのN−オキ
シル化合物は、水中では2,2,6,6−テトラメチル
−1−ピペリジニルオキシ・カチオンなどのカチオンラ
ジカルとして機能するようである。Examples of the alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl and the like, and usually a methyl group.
The compound represented by the formula (1a) includes 2,2,6,6-
Tetra C 1-3 alkyl-1-piperidinyloxy cation (2,2,6,6-tetra C 1-3 alkyl-1-piperidine N-oxyl), especially TEMPO (2,2
6,6-tetramethyl-1-piperidine N-oxyl). The N-oxyl compound such as TEMPO seems to function as a cation radical such as 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy cation in water.
【0034】前記式(1)で表されるN−オキシル化合
物の使用量は、酸化反応に対して活性が発現する触媒量
である限り特に制限されず、例えば、多糖類100重量
部に対して、0.01〜15重量部、好ましくは0.1
〜10重量部、さらに好ましくは0.1〜5重量部程度
であり、0.2〜8重量部程度であってもよい。セルロ
ースのグルコース単位に対するN−オキシル化合物の使
用量は、例えば、0.0001〜0.1倍モル、好まし
くは0.001〜0.1倍モル、特に0.001〜0.
05倍モル程度である。The amount of the N-oxyl compound represented by the above formula (1) is not particularly limited as long as it is a catalyst that exhibits an activity with respect to the oxidation reaction. , 0.01 to 15 parts by weight, preferably 0.1
10 to 10 parts by weight, more preferably about 0.1 to 5 parts by weight, and may be about 0.2 to 8 parts by weight. The amount of the N-oxyl compound to be used relative to the glucose unit of cellulose is, for example, 0.0001 to 0.1 times mol, preferably 0.001 to 0.1 times mol, particularly 0.001 to 0.1 times mol.
It is about 05 times mol.
【0035】前記N−オキシル化合物を用いる酸化反応
条件などは特に限定されず、多糖類の性状、使用する設
備などによって最適化されるべきであるが、臭化物やヨ
ウ化物との共存下で酸化反応を行うと、温和な条件下で
も酸化反応を円滑に進行させることができ、カルボキシ
ル基の導入効率を大きく改善できる。The oxidation reaction conditions using the N-oxyl compound are not particularly limited, and should be optimized depending on the properties of the polysaccharide, the equipment used, and the like. However, the oxidation reaction in the presence of bromide or iodide is necessary. Is performed, the oxidation reaction can proceed smoothly even under mild conditions, and the introduction efficiency of the carboxyl group can be greatly improved.
【0036】臭化物やヨウ化物としては、水溶性であ
り、水中で解離してイオン化可能な種々の化合物(特
に、無機塩や金属ハロゲン化物)が使用できる。臭化物
やヨウ化物は、前記酸化剤により酸化されて水中でOX
-アニオン(式中、Xは臭素原子又はヨウ素原子を示
す)を生成し、このアニオンは、前記N−ヒドロキシ化
合物から前記N−オキシル化合物の再生に関与するよう
である。As the bromide or iodide, various compounds (particularly, inorganic salts and metal halides) which are water-soluble and can be dissociated and ionized in water can be used. Bromide and iodide are oxidized by the oxidizing agent and OX in water.
- anion (wherein, X represents a bromine atom or an iodine atom) generates, this anion appears to be involved in regeneration of the N- oxyl compound from the N- hydroxy compound.
【0037】臭化物やヨウ化物としては、例えば、アン
モニウム塩(臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウ
ム)、臭化又はヨウ化アルカリ金属(臭化リチウム、臭
化カリウム、臭化ナトリウムなどの臭化物、ヨウ化リチ
ウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムなどのヨウ化
物)、臭化又はヨウ化アルカリ土類金属(臭化カルシウ
ム、臭化マグネシウム、臭化ストロンチウムなどの臭化
物、ヨウ化カルシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化ス
トロンチウムなどのヨウ化物)などが例示できる。これ
らの臭化物やヨウ化物は単独で又は二種以上組み合わせ
て使用できる。Examples of the bromide or iodide include ammonium salts (ammonium bromide, ammonium iodide), alkali metal bromides or iodides (bromides such as lithium bromide, potassium bromide and sodium bromide, and lithium iodide). , Potassium iodide, iodide such as sodium iodide), alkaline earth metal bromide or bromide such as calcium bromide, magnesium bromide, strontium bromide, calcium iodide, magnesium iodide, strontium iodide And the like). These bromides and iodides can be used alone or in combination of two or more.
【0038】好ましい化合物には、臭化アルカリ金属
(臭化ナトリウムなど)又はヨウ化アルカリ金属(ヨウ
化ナトリウムなど)が含まれる。Preferred compounds include an alkali metal bromide (such as sodium bromide) or an alkali metal iodide (such as sodium iodide).
【0039】臭化物及び/又はヨウ化物の使用量は、酸
化反応を促進できる範囲で選択でき、例えば、多糖類1
00重量部に対して0.1〜100重量部、好ましくは
1〜80重量部、さらに好ましくは5〜60重量部程度
であり、2〜75重量部程度であってもよい。セルロー
スのグルコース単位に対する臭化物及び/又はヨウ化物
の使用量は、例えば、0.1〜2倍モル、好ましくは
0.2〜1.5倍モル程度であり、0.5〜1倍モル程
度であってもよい。The amount of bromide and / or iodide used can be selected within a range capable of accelerating the oxidation reaction.
The amount is 0.1 to 100 parts by weight, preferably 1 to 80 parts by weight, more preferably about 5 to 60 parts by weight, or about 2 to 75 parts by weight with respect to 00 parts by weight. The amount of bromide and / or iodide used per glucose unit of cellulose is, for example, about 0.1 to 2 times, preferably about 0.2 to 1.5 times, and about 0.5 to 1 time. There may be.
【0040】前記触媒成分の存在下、酸化剤で酸化する
と、温和な条件(例えば、常温常圧など)であっても、
多糖類繊維の表面にカルボキシル基を効率よく導入でき
る。When oxidized with an oxidizing agent in the presence of the catalyst component, even under mild conditions (for example, normal temperature and normal pressure),
Carboxyl groups can be efficiently introduced onto the surface of the polysaccharide fiber.
【0041】酸化剤としては、ハロゲン(塩素,臭素,
ヨウ素など)、ハロゲン含有酸素酸又はその塩[次亜ハ
ロゲン酸又はその塩(次亜塩素酸又はその塩、次亜臭素
酸又はその塩、次亜ヨウ素酸又はその塩など)、亜ハロ
ゲン酸又はその塩(亜塩素酸又はその塩、亜臭素酸又は
その塩、亜ヨウ素酸又はその塩など)、過ハロゲン酸又
はその塩(過塩素酸又はその塩、過臭素酸又はその塩、
過ヨウ素酸又はその塩など)など]、ハロゲン酸化物
(例えば、ClO,ClO2,Cl2O6,BrO2,Br
3O7などのハロゲン化酸素)、窒素酸化物(例えば、N
O,NO2,N2O 3など)、過酸化物(過酸化水素、過
酢酸など)などが含まれる。これらの酸化剤は単独で又
は二種以上組み合わせて使用できる。As the oxidizing agent, halogen (chlorine, bromine,
Iodine), a halogen-containing oxyacid or a salt thereof [hypoxia
Logenic acid or its salt (hypochlorous acid or its salt, hypobromite
Acid or its salt, hypoiodic acid or its salt),
Genic acid or its salt (chlorous acid or its salt, bromic acid or
Salt, iodic acid or its salt), perhalic acid or
Is a salt thereof (perchloric acid or a salt thereof, perbronic acid or a salt thereof,
Periodic acid or a salt thereof), halogen oxide
(For example, ClO, ClOTwo, ClTwoO6, BrOTwo, Br
ThreeO7And nitrogen oxides (eg, N2
O, NOTwo, NTwoO ThreeEtc.), peroxides (hydrogen peroxide, peroxide
Acetic acid). These oxidants can be used alone or
Can be used in combination of two or more.
【0042】次亜ハロゲン酸塩としては、次亜塩素酸塩
[例えば、次亜塩素酸アンモニウム、アルカリ金属塩
(次亜塩素酸リチウム,次亜塩素酸カリウム,次亜塩素
酸ナトリウムなど)、アルカリ土類金属塩(次亜塩素酸
カルシウム,次亜塩素酸マグネシウム,次亜塩素酸スト
ロンチウムなど)など]、これらに対応する次亜臭素酸
塩(次亜臭素酸リチウム,次亜臭素酸カリウム,次亜臭
素酸ナトリウムなど)や次亜ヨウ素酸塩(次亜ヨウ素酸
リチウム,次亜ヨウ素酸カリウム,次亜ヨウ素酸ナトリ
ウムなど)が例示できる。Examples of the hypohalite include hypochlorites [eg, ammonium hypochlorite, alkali metal salts (lithium hypochlorite, potassium hypochlorite, sodium hypochlorite, etc.), alkali hypochlorite, and the like. Earth metal salts (calcium hypochlorite, magnesium hypochlorite, strontium hypochlorite, etc.), and the corresponding hypobromite (lithium hypobromite, potassium hypobromite, And sodium hypoiodate (eg, lithium hypoiodite, potassium hypoiodite, sodium hypoiodite).
【0043】亜ハロゲン酸塩としては、亜塩素酸塩[例
えば、亜塩素酸アンモニウム、アルカリ金属塩(亜塩素
酸リチウム,亜塩素酸カリウム,亜塩素酸ナトリウムな
ど)、アルカリ土類金属塩(亜塩素酸カルシウム,亜塩
素酸マグネシウム,亜塩素酸ストロンチウムなど)な
ど]、これらに対応する亜臭素酸塩や亜ヨウ素酸塩が例
示できる。Examples of the halogenite include chlorites [eg, ammonium chlorite, alkali metal salts (lithium chlorite, potassium chlorite, sodium chlorite, etc.), and alkaline earth metal salts (eg, Calcium chlorate, magnesium chlorite, strontium chlorite, etc.), and the corresponding bromates and iodates.
【0044】過ハロゲン酸塩としては、過塩素酸塩[例
えば、過塩素酸アンモニウム、アルカリ金属塩(過塩素
酸リチウム,過塩素酸カリウム,過塩素酸ナトリウムな
ど)、アルカリ土類金属塩(過塩素酸カルシウム,過塩
素酸マグネシウム,過塩素酸ストロンチウム,過塩素酸
バリウムなど)など]、これらに対応する過ヨウ素酸塩
(過ヨウ素酸リチウム,過ヨウ素酸カリウム,過ヨウ素
酸ナトリウムなど)などが例示できる。Examples of perhalates include perchlorates [eg, ammonium perchlorate, alkali metal salts (such as lithium perchlorate, potassium perchlorate, sodium perchlorate, etc.), and alkaline earth metal salts (eg, perchlorate). Calcium chlorate, magnesium perchlorate, strontium perchlorate, barium perchlorate, etc.), and the corresponding periodates (lithium periodate, potassium periodate, sodium periodate, etc.), etc. Can be illustrated.
【0045】好ましい酸化剤には、ハロゲン含有酸素酸
又はその塩、特に次亜ハロゲン酸塩(好ましくは次亜塩
素酸塩)、なかでも次亜塩素酸アルカリ金属塩などが含
まれる。Preferred oxidizing agents include halogen-containing oxyacids or salts thereof, particularly hypohalites (preferably hypochlorites), especially alkali metal hypochlorites.
【0046】酸化剤の使用量は、多糖類に対するカルボ
キシル基の導入量に応じて選択でき、例えば、多糖類
(セルロースなど)のグルコース単位に対して0.00
1〜10倍モル、好ましくは0.01〜5倍モル、さら
に好ましくは0.01〜1倍モル程度の範囲から選択で
きる。The amount of the oxidizing agent to be used can be selected according to the amount of carboxyl group introduced into the polysaccharide.
It can be selected from a range of about 1 to 10 moles, preferably about 0.01 to 5 moles, and more preferably about 0.01 to 1 mole.
【0047】酸化反応は、通常、水を溶媒とする水性の
反応系(水性媒体中)で行われる。すなわち、非水溶性
セルロースを用いる場合、酸化反応は、繊維が懸濁した
不均一反応系で行う場合が多く、必要に応じて撹拌しな
がら行うことができる。The oxidation reaction is usually performed in an aqueous reaction system (in an aqueous medium) using water as a solvent. That is, when water-insoluble cellulose is used, the oxidation reaction is often performed in a heterogeneous reaction system in which fibers are suspended, and can be performed with stirring as necessary.
【0048】本発明の方法は温和な条件であっても酸化
反応を円滑に進行させることができるという特色があ
る。そのため、反応温度は適当な範囲、例えば、0℃〜
100℃程度の範囲から適当に選択できる。反応温度
は、例えば、0℃〜50℃、好ましくは室温(10〜3
0℃程度)、さらに好ましくは15〜25℃程度の低温
であってもセルロースを効率よく酸化できる。また、反
応は加圧下で行ってもよいが、常圧で行うのが反応操作
上有利である。The method of the present invention is characterized in that the oxidation reaction can proceed smoothly even under mild conditions. Therefore, the reaction temperature is in an appropriate range, for example, 0 ° C.
It can be appropriately selected from the range of about 100 ° C. The reaction temperature is, for example, 0 ° C. to 50 ° C., preferably room temperature (10 to 3 ° C.).
The cellulose can be efficiently oxidized even at a low temperature of about 0 to about 25 ° C. The reaction may be carried out under pressure, but it is advantageous to carry out the reaction at normal pressure in terms of the reaction operation.
【0049】なお、反応の進行に伴ってカルボキシル基
が生成し、反応液のpH低下が認められる。そのため、
酸化反応を効率よく進行させるためには、反応系は、ア
ルカリ性領域、例えば、pH9〜12(例えば、10〜
12)、好ましくは10〜11程度に維持するのが有利
である。反応系のpH調整は、アルカリ(水酸化ナトリ
ウム水溶液などのアルカリ金属成分、アンモニアなどを
含む水溶液など)を反応系に適宜添加することにより行
うことができる。A carboxyl group is generated as the reaction proceeds, and a decrease in the pH of the reaction solution is observed. for that reason,
In order for the oxidation reaction to proceed efficiently, the reaction system must be in an alkaline region, for example, pH 9 to 12 (for example, 10 to 10).
12), and is preferably maintained at about 10 to 11. The pH of the reaction system can be adjusted by appropriately adding an alkali (such as an aqueous solution containing an alkali metal component such as an aqueous sodium hydroxide solution or ammonia) to the reaction system.
【0050】代表的な酸化反応は、多糖類繊維を水に懸
濁し、所定量のN−オキシル化合物(TEMPOな
ど)、アルカリ金属臭化物(臭化ナトリウムなど)やア
ルカリ金属ヨウ化物(ヨウ化ナトリウムなど)、および
酸化剤(例えば、次亜塩素酸ナトリウムなどの次亜塩素
酸塩など)を添加し、必要に応じて撹拌しながら0℃〜
室温(15〜35℃)で行なうことができる。In a typical oxidation reaction, a polysaccharide fiber is suspended in water, and a predetermined amount of an N-oxyl compound (eg, TEMPO), an alkali metal bromide (eg, sodium bromide) or an alkali metal iodide (eg, sodium iodide, etc.) ) And an oxidizing agent (e.g., hypochlorite such as sodium hypochlorite, etc.),
It can be performed at room temperature (15-35 ° C.).
【0051】酸化反応を長時間に亘って過度に行うと、
多糖類に過剰のカルボキシル基が導入され、繊維の力学
的強度が低下する場合がある。従って、酸化反応は、繊
維が非水溶性の形態(不均一で懸濁している状態)を維
持しながら、水溶化させることなく終了するのが好まし
い。より具体的には、多糖類繊維(例えば、セルロース
繊維10g)を水性媒体(750mlの水)中で、N−オキ
シル化合物(例えば、TEMPO0.025g)と、臭化物
(例えば、臭化ナトリウム0.25g)の共存下で、酸化剤
(例えば、10.5%次亜塩素酸ナトリウム水溶液2.5〜40m
L)を用いて酸化する場合には、室温での系のpHをア
ルカリ性領域(約10.5)に維持して、不均一系を維持で
きる適当な時間(例えば、2時間程度)で、水不溶性の
繊維を得ることができる。When the oxidation reaction is performed excessively for a long time,
An excessive carboxyl group may be introduced into the polysaccharide, and the mechanical strength of the fiber may decrease. Therefore, it is preferable that the oxidation reaction is terminated without water-solubilization while maintaining the water-insoluble form (non-uniform and suspended state). More specifically, a polysaccharide fiber (eg, 10 g of cellulose fiber) is mixed with an N-oxyl compound (eg, 0.025 g of TEMPO) and a bromide (eg, 0.25 g of sodium bromide) in an aqueous medium (750 ml of water). In the coexistence of an oxidizing agent (for example, a 10.5% aqueous solution of sodium hypochlorite 2.5-40m
When oxidizing using L), maintain the pH of the system at room temperature in the alkaline region (about 10.5), and add water-insoluble Fiber can be obtained.
【0052】反応終了後、反応混合液に、貧溶媒(例え
ば、メタノール,エタノールなどのアルコール類)を添
加して反応を停止させ、濾過によって生成物を単離でき
る。生成物は水に溶解しないので、洗浄液(水、エタノ
ール/水混合溶媒など)で洗浄できる。After completion of the reaction, a poor solvent (for example, alcohols such as methanol and ethanol) is added to the reaction mixture to stop the reaction, and the product can be isolated by filtration. Since the product does not dissolve in water, it can be washed with a washing solution (water, a mixed solvent of ethanol / water, etc.).
【0053】なお、本発明の繊維素材は、必要であれ
ば、種々の誘導体化(例えば、アセチル化などのアシル
化、カルボキシメチル化、メチル化、エチル化、ヒドロ
キシエチル化、ヒドロキシプロピル化など)を行っても
よい。The fiber material of the present invention may be variously derivatized (for example, acylation such as acetylation, carboxymethylation, methylation, ethylation, hydroxyethylation, hydroxypropylation, etc.), if necessary. May be performed.
【0054】本発明の繊維素材には、素材1g当たり、
カルボキシル基が0.07〜1ミリモル(例えば、0.
1〜1ミリモル)、好ましくは0.1〜0.5ミリモル
(例えば、0.12〜0.5ミリモル)、さらに好まし
くは0.12〜0.45ミリモル(例えば、0.12〜
0.3ミリモル)程度含まれており、カルボキシル基含
有量は、素材1g当たり0.1〜0.2ミリモル程度で
あってもよい。カルボキシル基の定量には、例えば、TA
PPI test method T237 om-93に記載されている方法を用
いることができる。素材1g当たりのカルボキシル基量
が上記範囲ならば、ウェットエンド添加剤(アニオン
性、カチオン性又はノニオン性のウェットエンド添加
剤)の吸着効率に十分な効果を発揮する。また、1.0
ミリモルを越えて導入しようとした場合には、多くの反
応試剤を必要とするため、生産コストの面で好ましくな
い。さらに多くのカルボキシル基を導入した場合は、素
材の親水性が発現するとともに、力学的特性の低下し、
用途によっては問題を生じる可能性がある。なお、本発
明の繊維素材は、多糖類繊維(例えば、製紙用パルプな
ど)にモノクロロ酢酸を作用させて繊維表面にカルボキ
シル基を導入してもよい。The fiber material of the present invention comprises:
The carboxyl group is 0.07 to 1 mmol (for example, 0.1 to 1 mmol).
1-1 mmol), preferably 0.1-0.5 mmol (e.g., 0.12-0.5 mmol), more preferably 0.12-0.45 mmol (e.g., 0.12-mmol).
0.3 mmol), and the carboxyl group content may be about 0.1 to 0.2 mmol per 1 g of the raw material. For quantification of carboxyl groups, for example, TA
The method described in PPI test method T237 om-93 can be used. When the amount of carboxyl groups per gram of the material is in the above range, a sufficient effect is exerted on the adsorption efficiency of the wet end additive (anionic, cationic or nonionic wet end additive). Also, 1.0
If an attempt is made to introduce more than millimoles, many reaction reagents are required, which is not preferable in terms of production cost. When more carboxyl groups are introduced, the hydrophilicity of the material is developed, and the mechanical properties decrease,
Problems may arise depending on the application. In the fiber material of the present invention, polysaccharide fibers (for example, pulp for papermaking) may be treated with monochloroacetic acid to introduce carboxyl groups on the fiber surface.
【0055】本発明の繊維素材は繊維表面が酸化されて
いるので、主鎖の開裂に伴う重合度の低下なども生じな
い。従って、繊維素材のカルボキシル基含有量が上記範
囲の場合には、カルボキシル基の導入量によらず、力学
的特性及び保水性の変動を抑制できる。さらに、力学的
強度(比引張指数、引裂強度、ヤング率、破断伸度な
ど)を高いレベルで維持することができる。比引張指数
は、35N・m/g以上(例えば、35〜50N・m/
g)、好ましくは35〜40N・m/g程度である。ヤ
ング率は、1〜4GPa、好ましくは1.5〜3.5G
Pa、さらに好ましくは2.5〜3.2GPa程度であ
る。また、破断伸度は、カルボキシル基の導入量が増加
するにつれて、小さくなる傾向を示す。保水値は、例え
ば、200%以下(例えば、10〜200%)、好まし
くは50〜200%、さらに好ましくは100〜200
%、特に150〜190%程度である。Since the fiber material of the present invention has an oxidized fiber surface, the degree of polymerization does not decrease due to cleavage of the main chain. Therefore, when the carboxyl group content of the fiber material is in the above range, fluctuations in mechanical properties and water retention can be suppressed regardless of the amount of carboxyl groups introduced. Further, mechanical strength (specific tensile index, tear strength, Young's modulus, elongation at break, etc.) can be maintained at a high level. The specific tensile index is 35 N · m / g or more (for example, 35 to 50 N · m / g).
g), preferably about 35 to 40 Nm / g. Young's modulus is 1 to 4 GPa, preferably 1.5 to 3.5 G
Pa, more preferably about 2.5 to 3.2 GPa. Further, the elongation at break tends to decrease as the amount of carboxyl group introduced increases. The water retention value is, for example, 200% or less (for example, 10 to 200%), preferably 50 to 200%, and more preferably 100 to 200%.
%, Especially about 150 to 190%.
【0056】なお、本発明の繊維素材は、カルボキシル
基を導入した後、種々の誘導体化(例えば、アセチル
化、カルボキシル化、メチル化、エチル化などのアルキ
ル化、ヒドロキシメチル化、ヒドロキシプロピル化など
のヒドロキシアルキル化など)を行ってもよい。After the introduction of the carboxyl group, the fiber material of the present invention is subjected to various derivatizations (eg, alkylation such as acetylation, carboxylation, methylation, and ethylation, hydroxymethylation, hydroxypropylation, etc.). , Etc.).
【0057】[成形品]本発明の繊維素材は、織布や紙
シートなどの成形品に加工することができる。紙シート
の製造方法としては、例えば、TAPPI Test Method T205
sp-95に記載の手法などを用いることができる。これら
の加工成形品には、例えば、ウェットエンド添加剤やサ
イズ剤などの添加剤を含んでいてもよい。[Molded Article] The fiber material of the present invention can be processed into a molded article such as a woven fabric or a paper sheet. As a method for producing a paper sheet, for example, TAPPI Test Method T205
The method described in sp-95 can be used. These processed products may contain additives such as, for example, wet end additives and sizing agents.
【0058】本発明の繊維素材から得られた紙シート
は、特定量のカルボキシル基を有しているため、添加剤
(例えば、ポリアミドアミン−エピクロロヒドリン樹
脂)の吸着効果に優れる。添加剤の吸着効果は、カルボ
キシル基の導入量が素材1g当たり、0.1〜1.0ミ
リモル程度の場合に顕著であり、0.1〜0.2ミリモ
ルの場合に顕著な効果が現れ、添加剤の繊維への定着を
大きく向上させることができる。特に、ポリアミドアミ
ン−エピクロロヒドリン樹脂を加えると、紙の力学的強
度が著しく向上する。そのため、本発明の成形品は、前
記繊維素材単独で用いてもよく、他のパルプと併用して
もよい。本発明の繊維素材の成形品全体に占める割合
は、10〜100重量%、好ましくは30〜100重量
%程度の範囲から選択できる。Since the paper sheet obtained from the fiber material of the present invention has a specific amount of carboxyl groups, it is excellent in the effect of adsorbing additives (for example, polyamidoamine-epichlorohydrin resin). The adsorbing effect of the additive is remarkable when the introduced amount of the carboxyl group is about 0.1 to 1.0 mmol per 1 g of the raw material, and is remarkable when the introduced amount is 0.1 to 0.2 mmol, The fixing of the additive to the fiber can be greatly improved. In particular, the addition of a polyamidoamine-epichlorohydrin resin significantly improves the mechanical strength of the paper. Therefore, the molded article of the present invention may be used alone or in combination with other pulp. The proportion of the fiber material of the present invention in the whole molded article can be selected from the range of about 10 to 100% by weight, preferably about 30 to 100% by weight.
【0059】本発明の成形品(特に、シート状成形品)
は、保水性及び力学的性質の変動を抑制できるので、種
々の分野(例えば、製紙、壁紙など)で利用できる。The molded article of the present invention (particularly, a sheet-shaped molded article)
Since it can suppress fluctuations in water retention and mechanical properties, it can be used in various fields (for example, papermaking, wallpaper, etc.).
【0060】[0060]
【発明の効果】本発明では、酸化反応により、多糖類繊
維表面の第1級水酸基を選択的に酸化でき、特定量のカ
ルボキシル基が導入できる。従って、前記多糖類で構成
された繊維素材は、保水性及び力学的性質に影響を与え
ることなく、特定量のカルボキシル基を含んでいるた
め、前記繊維素材で構成された成形品は、添加剤の吸着
効果に優れる。According to the present invention, a primary hydroxyl group on the surface of a polysaccharide fiber can be selectively oxidized by an oxidation reaction, and a specific amount of a carboxyl group can be introduced. Therefore, since the fiber material composed of the polysaccharide contains a specific amount of carboxyl group without affecting the water retention and mechanical properties, the molded article composed of the fiber material is an additive. Excellent adsorption effect.
【0061】[0061]
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【0062】実施例1 叩解した漂白広葉樹クラフトパルプ(カルボキシル基含
有量0.06ミリモル/g)10gを、TEMPO
0.025gと臭化ナトリウム0.25gを含むイオン
交換水750mlに懸濁し、0.5N水酸化ナトリウム
水溶液を用いて系のpHを10.5に調整した。これに
10.5重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いて、
系のpHを約10.5に維持しながら、20℃で2時間
反応を行った。エタノールを系中に加えて反応を停止し
た後、生成物を濾過によって回収し、イオン交換水で洗
浄した。この結果、カルボキシル基を最大で0.47ミ
リモル/gを含むセルロース繊維を得た。Example 1 10 g of beaten bleached hardwood kraft pulp (carboxyl group content 0.06 mmol / g) was added to TEMPO.
The suspension was suspended in 750 ml of ion-exchanged water containing 0.025 g and 0.25 g of sodium bromide, and the pH of the system was adjusted to 10.5 using a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution. Using an aqueous solution of 10.5% by weight of sodium hypochlorite,
The reaction was carried out at 20 ° C. for 2 hours while maintaining the pH of the system at about 10.5. After stopping the reaction by adding ethanol to the system, the product was recovered by filtration and washed with ion-exchanged water. As a result, a cellulose fiber containing up to 0.47 mmol / g of carboxyl groups was obtained.
【0063】実施例2 カルシウム濃度0.6ミリモル/Lの水道水を用いて、
0.15重量%の前記セルロース繊維を含むパルプサス
ペンジョンを調製し、TAPPI Test Method T205sp-95の
手法に従って、約60g/m2の手すき紙シートを作成
した。紙シートを温度20℃、湿度65%で1日以上乾
燥し、さらに105℃で30分間乾燥した後、温度20
℃、湿度65%で1日以上放置した。Example 2 Using tap water having a calcium concentration of 0.6 mmol / L,
A pulp suspension containing 0.15% by weight of the cellulose fiber was prepared, and a handsheet sheet of about 60 g / m 2 was prepared according to the method of TAPPI Test Method T205sp-95. The paper sheet is dried at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65% for one day or more, and further dried at 105 ° C. for 30 minutes.
It was left at a temperature of 65 ° C. and a humidity of 65% for one day or more.
【0064】得られたセルロース繊維又は紙シートのカ
ルボキシル基含有量に対する保水値、比引張指数、破断
伸度及びヤング率を測定した。The water retention value, specific tensile index, elongation at break and Young's modulus of the obtained cellulose fiber or paper sheet with respect to the carboxyl group content were measured.
【0065】なお、各数値は以下のように測定した。 [保水値]実施例1のカルボキシル基含有量の異なるセ
ルロース繊維のウェット試料(絶乾で0.1g相当)を
1G2のガラスフィルター付きガラス遠心管にセット
し、3000rpm(約2500G)で15分間遠心脱
水した。脱水後の試料の重量をWとし、脱水後の試料を
絶乾した後の重量W0として、下記式より保水値(%)
を求めた。Each value was measured as follows. [Water retention value] A wet sample of cellulose fibers having a different carboxyl group content (corresponding to 0.1 g by absolute drying) in Example 1 was set in a 1G2 glass centrifuge tube with a glass filter, and centrifuged at 3000 rpm (about 2500 G) for 15 minutes. Dehydrated. Assuming that the weight of the dehydrated sample is W and the weight of the dehydrated sample after absolute drying is W 0 , the water retention value (%) is obtained from the following equation
I asked.
【0066】保水値(%)=(W−W0)/W0 [比引張指数、破断伸度及びヤング率]JIS P 8
113(TAPPI Test Method T404)に準拠して、実施例
2のカルボキシル基含有量の異なるシートを20℃、6
0%相対湿度に調湿した。各シートを幅15mmの短冊
状に切り、引張試験機(テンシロン)にて引張り、破断
荷重、破断伸びを測定した。下記式より比引張指数、破
断伸度及びヤング率を求めた。なお、絶乾密度は、保水
値の測定で得られた絶乾重量W0とシート体積とに基づ
いて算出した。Water retention value (%) = (W−W 0 ) / W 0 [Specific tensile index, elongation at break and Young's modulus] JIS P8
The sheet having a different carboxyl group content of Example 2 was prepared at 20 ° C. and 6 ° C. in accordance with No. 113 (TAPPI Test Method T404).
The humidity was adjusted to 0% relative humidity. Each sheet was cut into a strip having a width of 15 mm, and the sheet was pulled with a tensile tester (Tensilon), and the breaking load and breaking elongation were measured. The specific tensile index, elongation at break and Young's modulus were determined from the following formulas. Incidentally, absolute dry density was calculated based on the absolute dry weight W 0 and the sheet volume obtained by the measurement of the water retention value.
【0067】 (i)比引張指数(N・m/g) =(最大応力(N/m2)/(シートの絶乾密度(g/m3)) =((最大荷重(kg))×9.8)/(シートの断面積(m2)×シートの絶 乾密度(g/m3)) (ii)破断伸度(%)=[(L−L0)/L0]×100 (式中、Lは破断時のシート長さ、L0は測定前のシー
トの長さを示す) (iii)静的ヤング率(GPa)=[((2−(1)/(ε2−
ε1)]×10-9 (式中、εnは、εn=(Ln−L0)/L0(Lnはある時刻
nでのシートの長さ、L 0は測定前のシートの長さを示
す)で表されるひずみを示し、(nはひずみεnにおいて
測定された応力(Pa)を示す。nは1又は2を示す) 結果を図1及び図2に示す。(I) Specific tensile index (N · m / g) = (maximum stress (N / mTwo) / (Absolute dry density of sheet (g / mThree)) = ((Maximum load (kg)) x 9.8) / (Sheet cross-sectional area (mTwo) X sheet dry density (g / mThree)) (ii) Elongation at break (%) = [(L−L0) / L0] × 100 (where L is the sheet length at break, L0Is the sheet before measurement
(Iii) The static Young's modulus (GPa) = [((Two− (1) / (ΕTwo−
ε1)] × 10-9 (Where εnIs εn= (Ln-L0) / L0(LnIs a certain time
Length of sheet at n, L 0Indicates the length of the sheet before measurement
) Indicates the strain represented bynIs the strain εnAt
The measured stress (Pa) is shown. (n represents 1 or 2) The results are shown in FIGS. 1 and 2.
【図1】図1は実施例1で得られたセルロース繊維の保
水値を示したグラフである。FIG. 1 is a graph showing the water retention value of the cellulose fibers obtained in Example 1.
【図2】図2は実施例2で得られた紙シートの比引張指
数、ヤング率および破断伸度を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing specific tensile index, Young's modulus and elongation at break of the paper sheet obtained in Example 2.
Claims (15)
のカルボキシル基を含む多糖類で構成された繊維素材。1. A fiber material comprising a polysaccharide containing a carboxyl group in an amount of 0.1 to 1 mmol per gram of the material.
請求項1記載の繊維素材。2. The fiber material according to claim 1, which has a specific tensile index of 35 N · m / g or more.
載の繊維素材。3. The fiber material according to claim 1, wherein the water retention value is 200% or less.
る請求項1記載の繊維素材。4. The fiber material according to claim 1, wherein the polysaccharide is cellulose or a derivative thereof.
残基の6位の一部が、カルボキシル基である請求項4記
載の繊維素材。5. The fiber material according to claim 4, wherein part of the 6-position of the glucose residue of cellulose or a derivative thereof is a carboxyl group.
モルのカルボキシル基を含み、かつ水不溶性のセルロー
ス又はその誘導体で構成された請求項1記載の繊維素
材。6. The fiber material according to claim 1, comprising 0.1 to 0.5 mmol of carboxyl groups per gram of the material and comprising water-insoluble cellulose or a derivative thereof.
テロ原子を有していてもよい非芳香族性5又は6員環で
構成された環を示す)で表されるN−オキシル化合物の
存在下、酸化剤を用いて、多糖類繊維の表面を酸化する
請求項1記載の繊維素材の製造方法。7. The following formula: (Wherein, ring A represents a ring composed of a non-aromatic 5- or 6-membered ring which may have another hetero atom together with a nitrogen atom constituting the ring) The method according to claim 1, wherein the surface of the polysaccharide fiber is oxidized using an oxidizing agent in the presence of the compound.
−テトラメチル−1−ピペリジン N−オキシルである
請求項7記載の繊維素材の製造方法。8. The method according to claim 8, wherein the N-oxyl compound is 2,2,6,6
The method for producing a fiber material according to claim 7, which is -tetramethyl-1-piperidine N-oxyl.
維素材の製造方法。9. The method according to claim 7, wherein the fiber material is oxidized in an aqueous medium.
化可能な臭化物又はヨウ化物との共存下、酸化剤を用い
て、セルロースを酸化する請求項7記載の繊維素材の製
造方法。10. The method according to claim 7, wherein cellulose is oxidized with an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a bromide or iodide ionizable in water.
金属又はヨウ化アルカリ金属である請求項10記載の繊
維素材の製造方法。11. The method according to claim 10, wherein the bromide or iodide is an alkali metal bromide or an alkali metal iodide.
酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸又はそれらの塩、ハロ
ゲン酸化物、窒素酸化物及び過酸化物から選択された少
なくとも一種である請求項7記載の繊維素材の製造方
法。12. The oxidizing agent is at least one selected from halogen, hypohalous acid, halogenous acid, perhalic acid or a salt thereof, halogen oxide, nitrogen oxide and peroxide. The method for producing the fiber material described in the above.
7記載の繊維素材の製造方法。13. The method for producing a fiber material according to claim 7, wherein the fiber material is oxidized without being made water-soluble.
成形品。14. A molded article made of the fiber material according to claim 1.
品。15. The molded article according to claim 14, which is in the form of a sheet.
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