JP7271879B2 - Resin composition, cured product and battery pack - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂組成物、硬化物及び電池パックに関する。 The present invention relates to resin compositions, cured products and battery packs.
従来、電子機器の電源として各種の電池が用いられている。例えば、携帯電話やノートパソコンの電源として、小型で大容量の密閉型電池が用いられており、このような密閉型電池としてリチウムイオン非水電解液二次電池パックが広く流通している。一般的な電池パックは、電池ケース内に、電池セルと配線回路基板が収容された構造となっている。 Conventionally, various types of batteries have been used as power sources for electronic devices. For example, small-sized, large-capacity sealed batteries are used as power sources for mobile phones and laptop computers, and lithium-ion non-aqueous electrolyte secondary battery packs are widely distributed as such sealed batteries. A typical battery pack has a structure in which battery cells and a printed circuit board are accommodated in a battery case.
このような電池パックにおいては、電池セルから電解液が漏液すると、配線回路基板の配線を腐食させたり、導電不良を引き起こすという問題があった。そこで、電解液の漏液が起こった場合の解決手段として、電池パック内に電解液を吸収することのできる吸液性シートを電池セルの周辺に配置することが検討されている。例えば、特許文献1には、電池ケース内に電池セル、配線回路基板及び吸液部材が収容された電池パックであって、吸液部材が保持部材によって電池ケース内壁もしくは配線回路基板上に形成された間隙に緩嵌された電池パックが開示されている。 In such a battery pack, when the electrolyte leaks from the battery cells, there is a problem that the wiring of the wiring circuit board is corroded and the conduction failure is caused. Therefore, as a solution to the problem of electrolyte leakage, it is being considered to dispose a liquid-absorbing sheet capable of absorbing the electrolyte in the battery pack around the battery cells. For example, Patent Document 1 discloses a battery pack in which battery cells, a wiring circuit board, and a liquid absorbing member are accommodated in a battery case, and the liquid absorbing member is formed on the inner wall of the battery case or the wiring circuit board by a holding member. A battery pack that is loosely fitted in the gap is disclosed.
また、特許文献2には、非水溶媒に溶解するホモポリマーを形成可能な単官能モノマー成分と、多官能モノマー成分とを含有するモノマー組成物を光硬化させることで得られる吸液性樹脂層を有する吸液性シートが記載されている。特許文献3には、ポリエチレングリコールアクリレート系モノマーとアミド結合含有アクリル系モノマーとからなる単官能モノマー成分と、多官能モノマー成分とを含有するモノマー組成物を光硬化させることで得られる吸液性樹脂層を有する吸液性シートが記載されている。これらの文献では、支持基材上にモノマー組成物が塗布され、得られた塗布膜に紫外線を照射することで吸液性樹脂層が形成されており、吸液性シートは支持基材と吸液性樹脂層から構成されている。 Further, in Patent Document 2, a liquid-absorbent resin layer obtained by photocuring a monomer composition containing a monofunctional monomer component capable of forming a homopolymer soluble in a non-aqueous solvent and a polyfunctional monomer component is described. Patent Document 3 discloses a liquid absorbing resin obtained by photocuring a monomer composition containing a monofunctional monomer component consisting of a polyethylene glycol acrylate monomer and an amide bond-containing acrylic monomer, and a polyfunctional monomer component. An absorbent sheet having layers is described. In these documents, a monomer composition is coated on a support substrate, and the resulting coating film is irradiated with ultraviolet rays to form an absorbent resin layer, and the absorbent sheet is formed with the support substrate and absorbent. It is composed of a liquid resin layer.
近年は、電子機器の小型化や薄型化が進められており、これに伴い、吸液性シートには薄膜化が要求される場合がある。吸液性シートを薄膜化するためには、吸液性シートを吸液性樹脂層のみから構成することが考えられるが、このような吸液性シートの加工は難しく、得られるシートが脆弱であるため十分な吸液性を発揮できない場合があった。また、従来の樹脂組成物においては塗工時に液が流出するなどして成膜が困難であったり、所望の厚みを有する吸液性樹脂層を成形できないという課題もあった。 In recent years, electronic devices have been made smaller and thinner, and along with this, liquid absorbent sheets may be required to be thinner. In order to reduce the thickness of the absorbent sheet, it is conceivable to form the absorbent sheet only from an absorbent resin layer, but processing such an absorbent sheet is difficult and the obtained sheet is fragile. Therefore, there were cases where sufficient liquid absorbency could not be exhibited. In addition, conventional resin compositions have problems such as difficulty in film formation due to the liquid flowing out during coating, and inability to mold an absorbent resin layer having a desired thickness.
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、吸液性に優れたシートを形成し得る樹脂組成物であって、塗工時の作業性に優れた樹脂組成物を提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve such problems of the prior art, the present inventors have developed a resin composition capable of forming a sheet having excellent liquid absorption and having excellent workability during coating. We proceeded with the study with the aim of providing
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、窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマー、多官能モノマー及び光重合開始剤を含む樹脂組成物に、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを添加し、さらに、樹脂組成物の粘度を所定値以上とすることにより、吸液性に優れたシートを形成し得る樹脂組成物であって、塗工時の作業性に優れた樹脂組成物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 intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that at least one selected from acrylic monomers containing a nitrogen atom and acrylic monomers containing an aromatic ring, an acrylic monomer having an oxyalkylene group , By adding fibrous cellulose with a fiber width of 1000 nm or less to a resin composition containing a polyfunctional monomer and a photopolymerization initiator, and further by setting the viscosity of the resin composition to a predetermined value or more, the liquid absorption is excellent. It has been found that a resin composition capable of forming a thin sheet and having excellent workability during coating can be obtained.
Specifically, the present invention has the following configurations.
[1] 窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種、
オキシアルキレン基を有するアクリルモノマー、
多官能モノマー、
光重合開始剤、及び
繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む樹脂組成物であって、
樹脂組成物の20℃における粘度が100mPa・s以上である樹脂組成物。
[2] 繊維状セルロースは、イオン性置換基を有する[1]に記載の樹脂組成物。
[3] イオン性置換基はアニオン基であり、アニオン基の対イオンが有機オニウムイオンである[2]に記載の樹脂組成物。
[4] イオン性置換基は、リン酸基またはリン酸基に由来する置換基である[2]又は[3]に記載の樹脂組成物。
[5] 有機オニウムイオンは、有機アンモニウムイオンである[3]に記載の樹脂組成物。
[6] 繊維状セルロースの含有量は、樹脂組成物の全質量に対して0.1~30質量%である[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] 多官能モノマーの重量平均分子量が200以上3000未満である[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物を光硬化させてなる硬化物。
[9] シート状である[8]に記載の硬化物。
[10] 吸液用である[8]又は[9]に記載の硬化物。
[11] 非水液吸液用である[8]~[10]のいずれかに記載の硬化物。
[12] [1]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物を光硬化させてなる硬化物、電池セル、及び配線回路基板を含む電池パック。
[1] at least one selected from acrylic monomers containing a nitrogen atom and acrylic monomers containing an aromatic ring;
an acrylic monomer having an oxyalkylene group,
polyfunctional monomers,
A resin composition containing a photopolymerization initiator and fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less,
A resin composition having a viscosity of 100 mPa·s or more at 20°C.
[2] The resin composition according to [1], wherein the fibrous cellulose has an ionic substituent.
[3] The resin composition according to [2], wherein the ionic substituent is an anionic group, and the counter ion of the anionic group is an organic onium ion.
[4] The resin composition according to [2] or [3], wherein the ionic substituent is a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group.
[5] The resin composition according to [3], wherein the organic onium ion is an organic ammonium ion.
[6] The resin composition according to any one of [1] to [5], wherein the content of fibrous cellulose is 0.1 to 30% by mass with respect to the total mass of the resin composition.
[7] The resin composition according to any one of [1] to [6], wherein the polyfunctional monomer has a weight average molecular weight of 200 or more and less than 3,000.
[8] A cured product obtained by photocuring the resin composition according to any one of [1] to [7].
[9] The cured product according to [8], which is in the form of a sheet.
[10] The cured product according to [8] or [9], which is for liquid absorption.
[11] The cured product according to any one of [8] to [10], which is for absorbing non-aqueous liquids.
[12] A battery pack comprising a cured product obtained by photocuring the resin composition according to any one of [1] to [7], a battery cell, and a wiring circuit board.
本発明によれば、吸液性に優れたシートを形成し得る樹脂組成物を得ることができる。さらに、本発明の樹脂組成物は、塗工時の作業性にも優れている。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin composition which can form a sheet|seat excellent in liquid absorbency can be obtained. Furthermore, the resin composition of the present invention is excellent in workability during coating.
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。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 The present invention will be described in detail below. Although the constituent elements described below may be described based on representative embodiments and specific examples, the present invention is not limited to such embodiments. In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values described before and after "-" as lower and upper limits.
本明細書において、“(メタ)アクリル酸”はアクリル酸及びメタクリル酸の双方、又は、いずれかを表し、“(メタ)アクリレート”はアクリレート及びメタクリレートの双方、又は、いずれかを表す。また、本明細書において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。 As used herein, "(meth)acrylic acid" refers to either or both acrylic acid and methacrylic acid, and "(meth)acrylate" refers to both or either acrylate and methacrylate. Moreover, in this specification, the terms "monomer" and "monomer" are synonymous.
(樹脂組成物)
本発明は、窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマー、多官能モノマー、光重合開始剤、及び、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む樹脂組成物に関する。ここで、本発明の樹脂組成物の20℃における粘度は100mPa・s以上である。
(resin composition)
The present invention provides at least one selected from acrylic monomers containing a nitrogen atom and acrylic monomers containing an aromatic ring, an acrylic monomer having an oxyalkylene group, a polyfunctional monomer, a photopolymerization initiator, and a fiber width of 1000 nm or less. relates to a resin composition containing fibrous cellulose. Here, the viscosity at 20° C. of the resin composition of the present invention is 100 mPa·s or more.
本発明の樹脂組成物は、上記構成を有するものであるため、吸液性に優れたシートを形成することができる。ここで、樹脂組成物から形成されるシートの吸液性は、例えば、非水電解液を滴下した後のシートの表面状態を観察した際に、シートに欠陥が生じたり、シート表面に電解液が残留していないことをもって良好であると判断することができる。 Since the resin composition of the present invention has the above structure, it can form a sheet having excellent liquid absorbency. Here, the liquid absorbency of the sheet formed from the resin composition is determined, for example, by observing the surface state of the sheet after dripping the non-aqueous electrolyte, the defect occurs in the sheet, or the electrolyte does not adhere to the surface of the sheet. It can be judged to be good if there is no residue.
さらに、本発明の樹脂組成物は、塗工時の作業性にも優れている。樹脂組成物の塗工時の作業性は、シートを成形する際に、所望の厚みを有するシートを容易に形成し得ることをもって良好であると判定できる。樹脂組成物からシートを成形する際には、スペーサー等の補助具を用いてもよいが、たとえ、スペーサー等の補助具がなくても本発明の樹脂組成物は意図せずに流出したりすることがなく、シート状に加工がしやすい。これは、本発明の樹脂組成物が適度な粘度を有する組成物であるため、塗工が容易であり、その結果、所望の厚みを有するシート状に加工がしやすくなっている。 Furthermore, the resin composition of the present invention is excellent in workability during coating. Workability during coating of the resin composition can be judged to be good if a sheet having a desired thickness can be easily formed when forming the sheet. When forming a sheet from the resin composition, an auxiliary tool such as a spacer may be used, but even without the auxiliary tool such as a spacer, the resin composition of the present invention may flow out unintentionally. Easy to process into sheets. This is because the resin composition of the present invention is a composition having an appropriate viscosity, so that it is easy to apply, and as a result, it can be easily processed into a sheet having a desired thickness.
本発明の樹脂組成物の20℃における粘度は、100mPa・s以上であればよく、200mPa・s以上であることが好ましく、300mPa・s以上であることがより好ましく、400mPa・s以上であることがさらに好ましい。また、樹脂組成物の20℃における粘度は、13000mPa・s以下であることが好ましく、12000mPa・s以下であることがより好ましい。上記粘度は、樹脂組成物を20℃の環境下にて1時間以上静置した後、回転式レオメーターを用いて、20℃にて回転数20rpmで回転させることで測定される。レオメーターとしては、例えば、Anton Paar社製のMCR-301を用いることができる。樹脂組成物の粘度を上記範囲内とすることにより、樹脂組成物の塗工性をより効果的に高めることができ、シート加工しやすい樹脂組成物が得られる。 The viscosity at 20° C. of the resin composition of the present invention may be 100 mPa·s or more, preferably 200 mPa·s or more, more preferably 300 mPa·s or more, and 400 mPa·s or more. is more preferred. Also, the viscosity of the resin composition at 20° C. is preferably 13000 mPa·s or less, more preferably 12000 mPa·s or less. The viscosity is measured by allowing the resin composition to stand in an environment of 20° C. for 1 hour or more, and then rotating it at 20° C. at a rotation speed of 20 rpm using a rotary rheometer. As a rheometer, for example, MCR-301 manufactured by Anton Paar can be used. By setting the viscosity of the resin composition within the above range, the coatability of the resin composition can be more effectively improved, and a resin composition that can be easily processed into a sheet can be obtained.
上述したように本発明の樹脂組成物は、吸液性に優れたシートを形成し得るものであって、さらに塗工時の作業性に優れたものである。このため、例えば、電池パックに収容される吸液性シート形成用として好ましく用いられる。すなわち、本発明の樹脂組成物は吸液性シート形成用樹脂組成物であることが好ましい。 As described above, the resin composition of the present invention is capable of forming a sheet having excellent liquid absorbency, and is excellent in workability during coating. Therefore, for example, it is preferably used for forming an absorbent sheet to be housed in a battery pack. That is, the resin composition of the present invention is preferably a resin composition for forming an absorbent sheet.
さらに、本発明の樹脂組成物から成形されたシートは、単層シートとして剥離することもできる。すなわち、本発明の樹脂組成物から得られるシートは、支持基材がなくてもシート形状を維持することができ、単層シートであっても吸液性シートとして機能し得るシートである。そして、本発明の樹脂組成物から成形されたシートは電解液を吸液した後であっても穴あき等が生じることのない強度を有している。また、本発明の樹脂組成物から成形されたシートはゴム状の弾性を有しているため、単層シートとして基材から剥離する際にもシートが破断したり、割れたりすることが抑制されている。このように、本発明の樹脂組成物から成形されたシートは、成形性に優れ、かつ剥離等に耐えうる強度を有している。 Furthermore, a sheet molded from the resin composition of the present invention can be peeled off as a single layer sheet. That is, the sheet obtained from the resin composition of the present invention is a sheet that can maintain its sheet shape without a supporting substrate, and can function as a liquid-absorbent sheet even if it is a single-layer sheet. Further, the sheet molded from the resin composition of the present invention has such a strength that holes or the like do not occur even after absorbing the electrolytic solution. In addition, since the sheet molded from the resin composition of the present invention has rubber-like elasticity, the sheet is prevented from being broken or cracked even when it is peeled off from the substrate as a single-layer sheet. ing. Thus, the sheet molded from the resin composition of the present invention has excellent moldability and strength enough to withstand peeling and the like.
本発明の樹脂組成物から形成されるシートの吸液倍率は、3.0以上であることが好ましく、4.0以上であることがより好ましく、4.5以上であることがさらに好ましく、5.0以上であることが特に好ましい。シートの吸液倍率は、所定の大きさに切り出したシートを電解液中に2時間浸漬し、浸漬前後のシートの質量から以下の式で算出される。なお、電解液としては、エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート LiPF6 1mol/Lを用いる。
吸液倍率=(吸液後のシート質量-吸液前のシート質量)/(吸液前のシート質量)
The liquid absorbency of the sheet formed from the resin composition of the present invention is preferably 3.0 or higher, more preferably 4.0 or higher, and further preferably 4.5 or higher. 0.0 or more is particularly preferred. The liquid absorbency of the sheet is calculated by the following formula from the weight of the sheet before and after immersion after immersing a sheet cut into a predetermined size in an electrolytic solution for 2 hours. As the electrolytic solution, 1 mol/L of ethylene carbonate/diethyl carbonate LiPF 6 is used.
Absorption ratio = (Sheet weight after liquid absorption - Sheet weight before liquid absorption) / (Sheet weight before liquid absorption)
本発明の樹脂組成物から形成されるシートの体積膨張率は、150%以上であることが好ましく、180%以上であることがより好ましく、200%以上であることがさらに好ましい。また、シートの体積膨張率は、800%以下であることが好ましく、700%以下であることがより好ましく、500%以下であることがさらに好ましい。
なお、シートの体積膨張率は、電解液(1M LiPF6/エチレンカーボネート:ジエチレンカーボネート=50:50vol%(キシダ化学製))に室温下、約24時間浸漬する前後のシートの体積から、以下の式で算出した値である。
体積膨張率(%)=浸漬後のシート体積/浸漬前のシート体積×100
The volume expansion coefficient of the sheet formed from the resin composition of the present invention is preferably 150% or more, more preferably 180% or more, and even more preferably 200% or more. Also, the volume expansion coefficient of the sheet is preferably 800% or less, more preferably 700% or less, and even more preferably 500% or less.
The volume expansion coefficient of the sheet was calculated from the volume of the sheet before and after being immersed in an electrolytic solution (1M LiPF 6 /ethylene carbonate:diethylene carbonate = 50:50 vol% (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)) at room temperature for about 24 hours. This is the value calculated by the formula.
Volume expansion rate (%) = sheet volume after immersion / sheet volume before immersion x 100
なお、本発明の樹脂組成物は、窒素原子を含むモノマー及び芳香族環を含むモノマーから選択される少なくとも1種を30~94質量%、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーを5~69質量%、多官能モノマーを0.05~10質量%、光重合開始剤を0.1~10質量%、及び繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを0.1~30質量%含むものであることも好ましい。 The resin composition of the present invention contains 30 to 94% by mass of at least one selected from a monomer containing a nitrogen atom and a monomer containing an aromatic ring, 5 to 69% by mass of an acrylic monomer having an oxyalkylene group, It is also preferable to contain 0.05 to 10% by mass of a polyfunctional monomer, 0.1 to 10% by mass of a photopolymerization initiator, and 0.1 to 30% by mass of fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less.
<アクリルモノマー>
本発明の樹脂組成物は、窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種、及びオキシアルキレン基を有するアクリルモノマーを含む。
<Acrylic monomer>
The resin composition of the present invention contains at least one selected from a nitrogen atom-containing acrylic monomer and an aromatic ring-containing acrylic monomer, and an oxyalkylene group-containing acrylic monomer.
窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、30質量%以上であることが好ましく、35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、窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、95質量%以下であることが好ましく、94質量%以下であることがより好ましい。 The content of at least one selected from acrylic monomers containing a nitrogen atom and acrylic monomers containing an aromatic ring is preferably 30% by mass or more, preferably 35% by mass or more, relative to the total mass of the resin composition. and more preferably 40% by mass or more. In addition, the content of at least one selected from acrylic monomers containing a nitrogen atom and acrylic monomers containing an aromatic ring is preferably 95% by mass or less with respect to the total mass of the resin composition, and 94% by mass. % or less.
中でも、本発明の樹脂組成物は、窒素原子を含むアクリルモノマーを含むことが好ましく、この場合、窒素原子を含むアクリルモノマーの含有量が上記範囲内であることが好ましい。樹脂組成物が窒素原子を含むアクリルモノマーを含むことにより、樹脂組成物から形成されるシートの吸液性をより効果的に高めることができる。 Above all, the resin composition of the present invention preferably contains a nitrogen atom-containing acrylic monomer, and in this case, the content of the nitrogen atom-containing acrylic monomer is preferably within the above range. By including the acrylic monomer containing a nitrogen atom in the resin composition, the liquid absorbency of the sheet formed from the resin composition can be more effectively enhanced.
オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーの含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。また、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーの含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、70質量%以下であることが好ましく、69質量%以下であることがより好ましい。オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーの含有量を上記範囲内とすることにより、樹脂組成物から形成されるシートの柔軟性を高め、シートのコシを高めることができる。 The content of the acrylic monomer having an oxyalkylene group is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and 15% by mass or more, relative to the total mass of the resin composition. is more preferred. Also, the content of the acrylic monomer having an oxyalkylene group is preferably 70% by mass or less, more preferably 69% by mass or less, relative to the total mass of the resin composition. By setting the content of the acrylic monomer having an oxyalkylene group within the above range, the flexibility of the sheet formed from the resin composition can be increased, and the stiffness of the sheet can be increased.
<<窒素原子を含むアクリルモノマー>>
窒素原子を含むアクリルモノマーは、1分子内に窒素原子を含有するアクリルモノマーである。窒素原子を含むアクリルモノマーとしては、例えば、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、メチロールアクリルアミド、メトキシメチルアクリルアミド、エトキシメチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。中でも、窒素原子を含むアクリルモノマーは、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド及びアクリロイルモルホリンから選択される少なくとも1種であることがさらに好ましく、アクリロイルモルホリンであることが特に好ましい。
<<Acrylic Monomer Containing Nitrogen Atom>>
A nitrogen atom-containing acrylic monomer is an acrylic monomer containing a nitrogen atom in one molecule. Nitrogen atom-containing acrylic monomers include, for example, dimethylacrylamide, diethylacrylamide, acryloylmorpholine, hydroxyethylacrylamide, methylolacrylamide, methoxymethylacrylamide, ethoxymethylacrylamide, dimethylaminoethylacrylamide, and dimethylaminoethyl (meth)acrylate. be able to. Among them, the nitrogen atom-containing acrylic monomer is more preferably at least one selected from dimethylacrylamide, diethylacrylamide and acryloylmorpholine, and particularly preferably acryloylmorpholine.
窒素原子を含むアクリルモノマーの重量平均分子量は、80~1000であることが好ましい。なお、窒素原子を含むアクリルモノマーとして、市販品を使用できる。市販品の例としては、KJケミカルズ社製のアクリロイルモルホリン等を挙げることができる。 The weight average molecular weight of the acrylic monomer containing nitrogen atoms is preferably 80-1000. In addition, a commercial item can be used as an acrylic monomer containing a nitrogen atom. Examples of commercially available products include acryloylmorpholine manufactured by KJ Chemicals.
<<芳香族環を含むアクリルモノマー>>
芳香族環を含むアクリルモノマーは、1分子内に芳香族環を含有するアクリルモノマーである。芳香族環を含むアクリルモノマーとしては、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシ-ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノールEO付加物(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-アクリロイルオキシエチルフタル酸、2-アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、ジシクロペンタニルアクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。中でも芳香族環を含むアクリルモノマーとして、ベンジル(メタ)アクリレートは好ましく用いられる。
<<Acrylic Monomer Containing Aromatic Ring>>
An acrylic monomer containing an aromatic ring is an acrylic monomer containing an aromatic ring in one molecule. Examples of acrylic monomers containing an aromatic ring include phenoxyethyl (meth)acrylate, phenoxy-polyethylene glycol (meth)acrylate, nonylphenol EO adduct (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth)acrylate, 2-acryloyloxyethyl phthalate, 2-acryloyloxyethyl-2-hydroxyethyl-phthalate, neopentylglycol benzoate, dicyclopentanyl acrylate, benzyl (meth)acrylate and the like. Among them, benzyl (meth)acrylate is preferably used as an acrylic monomer containing an aromatic ring.
芳香族環を含むアクリルモノマーの重量平均分子量は、150~1000であることが好ましい。なお、芳香族環を含むアクリルモノマーとして、市販品を使用できる。市販品の例としては、大阪有機化学工業社製のビスコート#160等を挙げることができる。 The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing acrylic monomer is preferably 150-1000. In addition, a commercial item can be used as an acrylic monomer containing an aromatic ring. Examples of commercially available products include Viscoat #160 manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd., and the like.
<<オキシアルキレン基を有するアクリルモノマー>>
オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーは、1分子内にオキシアルキレン基を含有するアクリルモノマーである。1つのオキシアルキレン基を構成する炭素数は、1以上10以下であることが好ましく、1以上5以下であることがより好ましく、2以上4以下であることがさらに好ましい。オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーとしては、例えば、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、エトキシポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、エトキシポリプロピレングリコールアクリレート、フェノキシポリプロピレングリコールアクリレート等を挙げることができる。
<<acrylic monomer having an oxyalkylene group>>
An acrylic monomer having an oxyalkylene group is an acrylic monomer containing an oxyalkylene group in one molecule. The number of carbon atoms constituting one oxyalkylene group is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 5 or less, and even more preferably 2 or more and 4 or less. Examples of acrylic monomers having an oxyalkylene group include methoxypolyethyleneglycol acrylate, ethoxypolyethyleneglycol acrylate, phenoxypolyethyleneglycol acrylate, methoxypolypropyleneglycol acrylate, ethoxypolypropyleneglycol acrylate, and phenoxypolypropyleneglycol acrylate.
中でも、オキシアルキレン基を構成する炭素数は2であることが特に好ましい。すなわち、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーは、エチレングリコール基を有するアクリルモノマーであることが好ましい。エチレングリコール基を有するアクリルモノマーにおいてエチレングリコール基とは、-CH2CH2O-である。エチレングリコール基を有するアクリルモノマーは、1分子中にエチレングリコール基を1つ有するものであってもよく、2つ以上有するものであってもよい。中でも、エチレングリコール基を有するアクリルモノマー1分子中におけるエチレングリコール基の数は1~50であることが好ましく、1~40であることがより好ましく、1~30であることがさらに好ましく、1~25であることが一層好ましく、2~10であることが特に好ましい。 Among them, it is particularly preferable that the number of carbon atoms constituting the oxyalkylene group is 2. That is, the acrylic monomer having an oxyalkylene group is preferably an acrylic monomer having an ethylene glycol group. The ethylene glycol group in the acrylic monomer having an ethylene glycol group is --CH 2 CH 2 O--. The acrylic monomer having an ethylene glycol group may have one ethylene glycol group in one molecule, or may have two or more. Among them, the number of ethylene glycol groups in one molecule of an acrylic monomer having an ethylene glycol group is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 40, even more preferably 1 to 30, and 1 to 25 is more preferred, and 2-10 is particularly preferred.
エチレングリコール基を有するアクリルモノマーは、アルコキシポリエチレングリコールアクリレートであることが好ましい。アルコキシポリエチレングリコールアクリレートが有するアルコキシ基の炭素数は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、6以下であることがさらに好ましい。中でも、アルコキシポリエチレングリコールアクリレートは、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、エトキシポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレートであることが好ましく、メトキシポリエチレングリコール及びフェノキシポリエチレングリコール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い。 The acrylic monomer having an ethylene glycol group is preferably alkoxypolyethylene glycol acrylate. The number of carbon atoms in the alkoxy group of the alkoxypolyethylene glycol acrylate is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, even more preferably 6 or less. Among them, the alkoxypolyethylene glycol acrylate is preferably methoxypolyethyleneglycol acrylate, ethoxypolyethyleneglycol acrylate, and phenoxypolyethyleneglycol acrylate, and more preferably at least one selected from methoxypolyethyleneglycol and phenoxypolyethyleneglycol.
オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーの重量平均分子量は、100~1500であることが好ましく、120~1200であることがより好ましい。なお、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーとして、市販品を使用できる。市販品の例としては、共栄社化学社製のP-200Aや130Aを挙げることができる。 The weight average molecular weight of the acrylic monomer having an oxyalkylene group is preferably 100-1500, more preferably 120-1200. A commercially available product can be used as the acrylic monomer having an oxyalkylene group. Examples of commercially available products include P-200A and 130A manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
<<他のアクリルモノマー>>
本発明の樹脂組成物は、上述したアクリルモノマーに加えて、さらに他のアクリルモノマーを含んでいてもよい。他のアクリルモノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレートや、2-ヒドロキシエチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート等の水酸基含有アクリレート、アクリル酸、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノアクリレート等の酸基含有アクリレートが挙げられる。なお、他のアクリルモノマーの含有量は樹脂組成物中に含まれるアクリルモノマーの全質量に対して50質量%以下であることが好ましい。
<<Other acrylic monomers>>
The resin composition of the present invention may further contain other acrylic monomers in addition to the acrylic monomers described above. Other acrylic monomers include, for example, alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyl group-containing acrylates such as 2-hydroxyethyl acrylate and 4-hydroxybutyl acrylate, acrylic acid, ω- Examples include acid group-containing acrylates such as carboxy-polycaprolactone monoacrylate. The content of other acrylic monomers is preferably 50% by mass or less with respect to the total mass of acrylic monomers contained in the resin composition.
<多官能モノマー>
本発明の樹脂組成物は、さらに多官能モノマーを含有することが好ましい。ここで、多官能モノマーとは、分子内に反応性二重結合を2つ以上有する単量体である。
<Polyfunctional monomer>
The resin composition of the present invention preferably further contains a polyfunctional monomer. Here, the polyfunctional monomer is a monomer having two or more reactive double bonds in its molecule.
多官能モノマーとしては、例えば、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,3-ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,4-ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,9-ノナンジオール、ジアクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ポリブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジアクリレート、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、トリ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、メタクリル酸ビニル等が挙げられる。中でも、多官能モノマーとしては、ジアクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール等を用いることが好ましい。 Examples of polyfunctional monomers include ethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-butylene glycol di(meth)acrylate, di 1,4-butylene glycol (meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, polybutylene glycol di(meth)acrylate, di(meth)acrylic acid Neopentyl glycol, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, diacrylate of bisphenol A diglycidyl ether, trimethylol tri(meth)acrylate (Meth)acrylic acid esters of polyhydric alcohols such as propane, pentaerythritol tri(meth)acrylate and pentaerythritol tetra(meth)acrylate, and vinyl methacrylate. Among them, 1,6-hexanediol diacrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, and the like are preferably used as polyfunctional monomers.
多官能モノマーは反応性二重結合を2つ以上有するものであり、中でも、多官能モノマーは反応性二重結合を2つ以上5つ以下有するものであることが好ましく、2つ以上4つ以下有するものであることがより好ましい。なお、多官能モノマーとしては1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The polyfunctional monomer has two or more reactive double bonds. Among them, the polyfunctional monomer preferably has two or more and five or less reactive double bonds, and preferably two or more and four or less. It is more preferable to have In addition, as a polyfunctional monomer, you may use individually by 1 type or may use 2 or more types together.
多官能モノマーとして、市販品を使用できる。市販品の例としては、新中村化学工業株式会社製のA-HD-Nや、共栄社化学社製の14EG-A等が挙げられる。 A commercial item can be used as a polyfunctional monomer. Examples of commercially available products include A-HD-N manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. and 14EG-A manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
多官能モノマーの含有量は、樹脂組成物の全質量に対し、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましい。また、多官能モノマーの含有量は、樹脂組成物の全質量に対し、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。多官能モノマーの含有量を上記範囲内とすることにより、樹脂組成物からシートを形成した際にシートの強度を高めることができ、吸液性をより効果的に高めることができる。 The content of the polyfunctional monomer is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, relative to the total mass of the resin composition. Moreover, the content of the polyfunctional monomer is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, relative to the total mass of the resin composition. By setting the content of the polyfunctional monomer within the above range, the strength of the sheet formed from the resin composition can be increased, and the liquid absorbency can be enhanced more effectively.
多官能モノマーの重量平均分子量は、200以上3000未満であることが好ましく、200以上1500未満であることがより好ましく、200以上1000未満であることがさらに好ましい。ここで、多官能モノマーの重量平均分子量は、例えば、以下のようにしてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定できる。
溶媒:テトラヒドロフラン
カラム:Shodex KF801、KF803L、KF806L、(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:40℃
試料濃度:0.5質量%
検出器:RI-2031plus(JASCO製)
ポンプ:RI-2080plus(JASCO製)
流量(流速):0.8ml/min
注入量:10μl
較正曲線:標準ポリスチレンShodex standard ポリスチレン(昭和電工(株)製)Mw=1320~2500000迄の10サンプルによる較正曲線を使用する。
The weight average molecular weight of the polyfunctional monomer is preferably 200 or more and less than 3000, more preferably 200 or more and less than 1500, and even more preferably 200 or more and less than 1000. Here, the weight average molecular weight of the polyfunctional monomer can be measured, for example, using gel permeation chromatography (GPC) as follows.
Solvent: tetrahydrofuran Column: Shodex KF801, KF803L, KF806L, (three columns manufactured by Showa Denko Co., Ltd. are connected and used)
Column temperature: 40°C
Sample concentration: 0.5% by mass
Detector: RI-2031plus (manufactured by JASCO)
Pump: RI-2080plus (manufactured by JASCO)
Flow rate (flow rate): 0.8 ml/min
Injection volume: 10 μl
Calibration curve: Standard polystyrene Shodex standard polystyrene (manufactured by Showa Denko KK) Mw = 1320 to 2500000 A calibration curve using 10 samples is used.
<光重合開始剤>
本発明の樹脂組成物は、光重合開始剤を含有する。このため、本発明の樹脂組成物は光硬化性樹脂組成物であるとも言える。光重合開始剤は、例えば、紫外線により上述したモノマー成分と反応する重合開始剤であることが好ましい。
<Photoinitiator>
The resin composition of the present invention contains a photopolymerization initiator. Therefore, it can be said that the resin composition of the present invention is a photocurable resin composition. The photopolymerization initiator is preferably, for example, a polymerization initiator that reacts with the above-described monomer components by ultraviolet rays.
光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン系開始剤、ベンゾインエーテル系開始剤、ベンゾフェノン系開始剤、ヒドロキシアルキルフェノン系開始剤、チオキサントン系開始剤、アミン系開始剤等が挙げられる。
アセトフェノン系開始剤として具体的には、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
ベンゾインエーテル系開始剤として具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等が挙げられる。
ベンゾフェノン系開始剤として具体的には、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル等が挙げられる。
ヒドロキシアルキルフェノン系開始剤として具体的には、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン等が挙げられる。
チオキサントン系開始剤として具体的には、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン等が挙げられる。
アミン系開始剤として具体的には、トリエタノールアミン、4-ジメチル安息香酸エチル等が挙げられる。
なお、光重合開始剤としては1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
Examples of photopolymerization initiators include acetophenone-based initiators, benzoin ether-based initiators, benzophenone-based initiators, hydroxyalkylphenone-based initiators, thioxanthone-based initiators, and amine-based initiators.
Specific examples of acetophenone-based initiators include diethoxyacetophenone and benzyldimethylketal.
Specific examples of benzoin ether-based initiators include benzoin and benzoin methyl ether.
Specific examples of benzophenone-based initiators include benzophenone and methyl o-benzoylbenzoate.
Specific examples of hydroxyalkylphenone-based initiators include 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone and the like.
Specific examples of thioxanthone-based initiators include 2-isopropylthioxanthone and 2,4-dimethylthioxanthone.
Specific examples of amine-based initiators include triethanolamine and ethyl 4-dimethylbenzoate.
In addition, as a photoinitiator, you may use individually by 1 type or may use 2 or more types together.
光重合開始剤として、市販品を使用できる。市販品の例としては、BASF社製、イルガキュア1173、イルガキュア184、イルガキュアTPO、イルガキュア819、イルガキュア127、イルガキュア651等が挙げられる。 A commercial item can be used as a photoinitiator. Examples of commercially available products include Irgacure 1173, Irgacure 184, Irgacure TPO, Irgacure 819, Irgacure 127, and Irgacure 651 manufactured by BASF.
光重合開始剤の含有量は、樹脂組成物の全質量に対し、0.05質量%以上であることが好ましく0.1質量%以上であることがより好ましい。また、光重合開始剤の含有量は、樹脂組成物の全質量に対し、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。 The content of the photopolymerization initiator is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, relative to the total mass of the resin composition. Moreover, the content of the photopolymerization initiator is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, relative to the total mass of the resin composition.
<微細繊維状セルロース>
本発明の樹脂組成物は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む。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も言う。なお、繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。
<Fine fibrous cellulose>
The resin composition of the present invention contains fibrous cellulose with a fiber width of 1000 nm or less. In this specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less is also referred to as fine fibrous cellulose. The fiber width of fibrous cellulose can be measured, for example, by electron microscope observation.
繊維状セルロースの平均繊維幅は、1000nm以下である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、繊維状セルロースは、単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of fibrous cellulose is 1000 nm or less. The average fiber width of the fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, even more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and 2 nm or more and 10 nm or less. Especially preferred. By setting the average fiber width of the fibrous cellulose to 2 nm or more, the dissolution of cellulose molecules in water is suppressed, and the effect of improving the strength, rigidity, and dimensional stability of the fibrous cellulose can be more readily exhibited. can. The fibrous cellulose is single fibrous cellulose.
繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
The average fiber width of fibrous cellulose is measured, for example, using an electron microscope as follows. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose with a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and this suspension is cast on a hydrophilized carbon film-coated grid to form a sample for TEM observation. and SEM images of surfaces cast on glass may be observed if they contain wide fibers. Then, an electron microscope image is observed at a magnification of 1,000, 5,000, 10,000, or 50,000 times depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions and magnification are adjusted so as to satisfy the following conditions.
(1) A single straight line X is drawn at an arbitrary point in the observed image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) Draw a straight line Y that intersects the straight line perpendicularly in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.
Widths of fibers intersecting the straight lines X and Y are visually read from the observation image satisfying the above conditions. In this way, at least three sets of observed images of surface portions that do not overlap each other are obtained. Then, for each image, the width of the fiber that crosses straight line X and straight line Y is read. This gives at least 20 x 2 x 3 = 120 fiber width readings. Then, the average value of the read fiber widths is taken as the average fiber width of the fibrous cellulose.
繊維状セルロースの繊維長は、とくに限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、樹脂組成物の粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 Although the fiber length of the fibrous cellulose is not particularly limited, it 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 further preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. preferable. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystalline regions of the fibrous cellulose can be suppressed. Moreover, it becomes possible to make the viscosity of a resin composition into an appropriate range. The fiber length of fibrous cellulose can be determined by image analysis using, for example, TEM, SEM, and AFM.
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、繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。 Preferably, the fibrous cellulose has a Type I crystal structure. Here, the fact that the fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ=1.5418 Å) monochromated with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions near 2θ=14° or more and 17° or less and 2θ=22° or more and 23° or less.
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。 The proportion of the I-type crystal structure in the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, even more preferably 50% or more. As a result, even better performance can be expected in terms of heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion. The degree of crystallinity is determined by a conventional method from the pattern of X-ray diffraction profiles (Seagal et al., Textile Research Journal, vol. 29, p. 786, 1959).
繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、とくに限定されないが、たとえば20以上10000以下であることが好ましく、50以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、樹脂組成物の硬化物(シート)を形成しやすく、樹脂組成物とした際に十分な粘度が得られやすい。また、軸比を上記上限値以下とすることにより、樹脂組成物のハンドリング性を高めることができる。 Although the axial ratio (fiber length/fiber width) of fibrous cellulose is not particularly limited, it is preferably 20 or more and 10,000 or less, and more preferably 50 or more and 1,000 or less. By setting the axial ratio to the above lower limit or more, it is easy to form a cured product (sheet) of the resin composition, and it is easy to obtain a sufficient viscosity when making the resin composition. Moreover, by making the axial ratio equal to or less than the above upper limit value, the handleability of the resin composition can be enhanced.
本実施形態における繊維状セルロースは、たとえば結晶領域と非結晶領域をともに有している。とくに、結晶領域と非結晶領域をともに有し、かつ軸比が高い微細繊維状セルロースは、後述する微細繊維状セルロースの製造方法により実現されるものである。 The fibrous cellulose in this embodiment has, for example, both a crystalline region and an amorphous region. In particular, fine fibrous cellulose having both a crystalline region and an amorphous region and having a high axial ratio is realized by the method for producing fine fibrous cellulose described later.
繊維状セルロースは、イオン性置換基を有することが好ましい。イオン性置換基としては、たとえばアニオン基およびカチオン基のいずれか一方または双方を含むことができる。中でも、イオン性置換基としてアニオン基を有することがとくに好ましい。また、イオン性置換基がアニオン基である場合、その対イオン(カチオン)は有機物からなる1価以上の陽イオンであることが好ましく、有機オニウムイオンであることがより好ましい。 The fibrous cellulose preferably has an ionic substituent. The ionic substituents can include, for example, either one or both of an anionic group and a cationic group. Among them, it is particularly preferable to have an anionic group as an ionic substituent. When the ionic substituent is an anionic group, its counter ion (cation) is preferably a monovalent or higher cation composed of an organic substance, more preferably an organic onium ion.
イオン性置換基としてのアニオン基としては、たとえばリン酸基また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)、カルボキシル基また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)、およびスルホン基また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、リン酸基およ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とくに好ましい。 The anionic group as an ionic substituent includes, for example, 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). and a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes referred to simply as a sulfone group), and at least one selected from a phosphate group and a carboxyl group. A seed is more preferred, and a phosphate group is particularly preferred.
リン酸基は、たとえば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には、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれる。なお、リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえばピロリン酸基)として繊維状セルロースに含まれていてもよい。
リン酸基又はリン酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。
A phosphate group is a divalent functional group, for example, phosphoric acid with the hydroxyl group removed. Specifically, it is a group represented by —PO 3 H 2 . Substituents derived from a phosphate group include substituents such as salts of phosphate groups and phosphate ester groups. A substituent derived from a phosphoric acid group may be contained in the fibrous cellulose as a condensed group (for example, a pyrophosphate group) of the phosphoric acid group.
A phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1).
式(1)中、a、b及びnは自然数である(ただし、a=b×mである)。α1,α2,・・・,αn及びα’のうちa個がO-であり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αn及びα’の全てがO-であっても構わない。Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、不飽和-環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。 In formula (1), a, b and n are natural numbers (where a=b×m). a of α 1 , α 2 , . Note that all of αn and α′ may be O 2 − . Each R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group A hydrogen group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a derivative group thereof.
飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はn-ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロピル基、又はt-ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロペニル基、又は3-ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族基としては、フェニル基、又はナフチル基等が挙げられるが、特に限定されない。 Examples of the saturated straight-chain hydrocarbon group include, but are not limited to, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, and the like. The saturated-branched hydrocarbon group includes i-propyl group, t-butyl group and the like, but is not particularly limited. The saturated cyclic hydrocarbon group includes, but is not particularly limited to, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like. The unsaturated straight-chain hydrocarbon group includes, but is not particularly limited to, a vinyl group, an allyl group, and the like. The unsaturated-branched hydrocarbon group includes i-propenyl group, 3-butenyl group and the like, but is not particularly limited. The unsaturated-cyclic hydrocarbon group includes, but is not limited to, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and the like. The aromatic group includes, but is not particularly limited to, a phenyl group, a naphthyl group, or the like.
また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシル基、ヒドロキシル基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リン酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。 In addition, as the derivative group for R, at least one functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, or an amino group is added or substituted with respect to the main chain or side chain of the various hydrocarbon groups described above. Examples include, but are not limited to, groups. Although the number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, it is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R within the above range, the molecular weight of the phosphate group can be set within an appropriate range, facilitating penetration into the fiber raw material and increasing the yield of fine cellulose fibers. can also
βb+は有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンである。βb+はリン酸基又はリン酸基由来の置換基の対イオンであり、このような対イオンは有機物からなる1価以上の陽イオンであることが好ましく、有機オニウムイオンであることがより好ましい。有機オニウムイオンは、疎水性基を有していることが好ましく、例えば、下記(a)及び(b)から選択される少なくとも一方の条件を満たすものであることが好ましい。
(a)炭素数が3以上の炭化水素基を含む。
(b)総炭素数が10以上である。
β b+ is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance. β b+ is a counterion of a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group, and such a counterion is preferably a monovalent or higher cation composed of an organic substance, more preferably an organic onium ion. . The organic onium ion preferably has a hydrophobic group, and preferably satisfies at least one condition selected from the following (a) and (b).
(a) contains a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms;
(b) The total number of carbon atoms is 10 or more.
炭素数が3以上の炭化水素基は、炭素数が3以上のアルキル基又は炭素数が3以上のアルキレン基であることが好ましく、炭素数が4以上のアルキル基又は炭素数が4以上のアルキレン基であることがより好ましい。また、有機オニウムイオンの総炭素数は10以上であることが好ましく、12以上であることがより好ましく、14以上であることがさらに好ましい。 The hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms is preferably an alkyl group having 3 or more carbon atoms or an alkylene group having 3 or more carbon atoms, and an alkyl group having 4 or more carbon atoms or an alkylene group having 4 or more carbon atoms more preferably a group. The total number of carbon atoms in the organic onium ion is preferably 10 or more, more preferably 12 or more, and even more preferably 14 or more.
有機オニウムイオンは、下記一般式(A)で表される有機オニウムイオンであることが好ましい。 The organic onium ion is preferably an organic onium ion represented by the following general formula (A).
上記一般式(A)中、Mは窒素原子又はリン原子であり、R1~R4は、それぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。但し、R1~R4の少なくとも1つは、炭素数が3以上の有機基であるか、R1~R4の炭素数の合計が10以上である。
中でも、Mは、窒素原子であることが好ましい。すなわち、有機オニウムイオンは有機アンモニウムイオンであることが好ましい。
In general formula (A) above, M is a nitrogen atom or a phosphorus atom, and R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an organic group. However, at least one of R 1 to R 4 is an organic group having 3 or more carbon atoms, or the total number of carbon atoms of R 1 to R 4 is 10 or more.
Among them, M is preferably a nitrogen atom. That is, the organic onium ion is preferably an organic ammonium ion.
このような有機オニウムイオンとしては、例えば、テトラブ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、セチルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクチルジメチルエチルアンモニウム、ラウリルジメチルエチルアンモニウム、ジデシルジメチルアンモニウム、ラウリルジメチルベンジルアンモニウム、トリブチルベンジルアンモニウム、メチルトリ-n-オクチルアンモニウム、ヘキシルアンモニウム、n-オクチルアンモニウム、ドデシルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、ヘキサデシルアンモニウム、ステアリルアンモニウム、N,N-ジメチルドデシルアンモニウム、N,N-ジメチルテトラデシルアンモニウム、N,N-ジメチルヘキサデシルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-オクタデシルアンモニウム、ジヘキシルアンモニウム、ジ(2-エチルヘキシル)アンモニウム、ジーn-オクチルアンモニウム、ジデシルアンモニウム、ジドデシルアンモニウム、ジデシルメチルアンモニウム、N,N-ジドデシルメチルアンモニウム、ポリオキシエチレンドデシルアンモニウム、アルキルジメチルベンジルアンモニウム、ジ-n-アルキルジメチルアンモニウム、ベヘニルトリメチルアンモニウム、テトラフェニルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム、アセトニルトリフェニルホスホニウム、アリルトリフェニルホスホニウム、アミルトリフェニルホスホニウム、ベンジルトリフェニルホスホニウム、エチルトリフェニルホスホニウム、ジフェニルプロピルホスホニウム、トリフェニルホスホニウム、トリシクロヘキシルホスホニウム、トリ-n-オクチルホスホニウム等を挙げることができる。 Examples of such organic onium ions include tetrabutylammonium ion, lauryltrimethylammonium, cetyltrimethylammonium, stearyltrimethylammonium, octyldimethylethylammonium, lauryldimethylethylammonium, didecyldimethylammonium, lauryldimethylbenzylammonium, and tributylbenzyl. ammonium, methyltri-n-octylammonium, hexylammonium, n-octylammonium, dodecylammonium, tetradecylammonium, hexadecylammonium, stearylammonium, N,N-dimethyldodecylammonium, N,N-dimethyltetradecylammonium, N, N-dimethylhexadecylammonium, N,N-dimethyl-n-octadecylammonium, dihexylammonium, di(2-ethylhexyl)ammonium, di-n-octylammonium, didecylammonium, didodecylammonium, didecylmethylammonium, N, N-didodecylmethylammonium, polyoxyethylenedodecylammonium, alkyldimethylbenzylammonium, di-n-alkyldimethylammonium, behenyltrimethylammonium, tetraphenylphosphonium, tetraoctylphosphonium, acetonyltriphenylphosphonium, allyltriphenylphosphonium, amyl triphenylphosphonium, benzyltriphenylphosphonium, ethyltriphenylphosphonium, diphenylpropylphosphonium, triphenylphosphonium, tricyclohexylphosphonium, tri-n-octylphosphonium and the like.
有機オニウムイオンの分子量は2000以下であることが好ましく、1800以下であることがより好ましい。有機オニウムイオンの分子量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースのハンドリング性を高めることができる。 The molecular weight of the organic onium ion is preferably 2000 or less, more preferably 1800 or less. By setting the molecular weight of the organic onium ion within the above range, the handleability of the fine fibrous cellulose can be enhanced.
繊維状セルロースに対するリン酸基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが特に好ましい。また、繊維状セルロースに対するリン酸基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。また、リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースを含むシートなどにおいて良好な特性を発揮することができる。
ここで、単位mmol/gにおける分母は、リン酸基の対イオンが水素イオン(H+)であるときの繊維状セルロースの質量を示す。
The amount of phosphoric acid groups introduced into fibrous cellulose is, for example, preferably 0.10 mmol/g or more, more preferably 0.20 mmol/g or more, more preferably 0.50 mmol/g per 1 g (mass) of fibrous cellulose. g or more, and particularly preferably 1.00 mmol/g or more. In addition, the amount of phosphate groups introduced into fibrous cellulose is preferably 5.20 mmol/g or less, more preferably 3.65 mmol/g or less per 1 g (mass) of fibrous cellulose, for example. It is more preferably 00 mmol/g or less. By setting the amount of the phosphate group to be introduced within the above range, the fiber raw material can be easily made finer, and the stability of the fibrous cellulose can be enhanced. Also, by setting the amount of the phosphoric acid group to be introduced within the above range, the sheet containing fibrous cellulose can exhibit good properties.
Here, the denominator in units of mmol/g indicates the mass of fibrous cellulose when the counter ion of the phosphate group is hydrogen ion (H + ).
繊維状セルロースに対するリン酸基の導入量は、たとえば伝導度滴定法により測定することができる。伝導度滴定法による測定では、得られた繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながら伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定する。 The amount of phosphate groups introduced into the fibrous cellulose can be measured, for example, by conductivity titration. In the measurement by the conductivity titration method, the introduced amount is measured by determining the change in conductivity while adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained slurry containing the fibrous cellulose.
図1は、リン酸基を有する繊維状セルロースに対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリン酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を観察し、図1に示すような滴定曲線を得る。図1に示すように、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)。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。このように、滴定曲線には、3つの領域が現れる。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。このため、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。したがって、上記で得られた滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リン酸基導入量(mmol/g)となる。 FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added to fibrous cellulose having a phosphate group and electrical conductivity. The amount of phosphate groups introduced into fibrous cellulose is measured, for example, as follows. First, a slurry containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. In addition, before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin, a defibration treatment similar to the fibrillation treatment step described below may be performed on the object to be measured, if necessary. Next, change in electrical conductivity is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution to obtain a titration curve as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the electrical conductivity drops sharply at first (hereinafter referred to as "first region"). After that, the conductivity starts to rise slightly (hereinafter referred to as "second region"). After that, the increment of conductivity increases (hereinafter referred to as "third region"). The boundary point between the second region and the third region is defined as the point where the second derivative of the conductivity, that is, the amount of change in the increment (slope) of the conductivity is maximized. Thus, three regions appear in the titration curve. Of these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strong acid groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is the amount of weak acid groups in the slurry used for titration. be equal. When the phosphate groups condense, the weakly acidic groups are apparently lost, and the amount of alkali required for the second region becomes smaller than the amount of alkali required for the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic groups coincides with the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation. Therefore, the amount of phosphate groups introduced (or the amount of phosphate groups) or the amount of substituents introduced (or the amount of substituents) means the amount of strongly acidic groups. Therefore, the value obtained by dividing the alkali amount (mmol) required in the first region of the titration curve obtained above by the solid content (g) in the slurry to be titrated is the amount of phosphate group introduced (mmol/ g).
樹脂組成物中に含まれる微細繊維状セルロースの含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of fine fibrous cellulose contained in the resin composition is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, relative to the total mass of the resin composition. , more preferably 0.5% by mass or more. In addition, the content of fine fibrous cellulose is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and 10% by mass or less with respect to the total mass of the resin composition. More preferred.
<<微細繊維状セルロースの製造方法>>
以下では、アニオン基を有する微細繊維状セルロースであって、対イオンとして有機オニウムイオンを有する微細繊維状セルロースのうち、特に、リン酸基またはリン酸基に由来する置換基を有する微細繊維状セルロースであって、対イオンとして有機オニウムイオンを有する微細繊維状セルロースの製造方法の一例を説明する。以下では、リン酸基導入工程でリン酸化セルロース繊維を得た後に、アルカリ処理工程、解繊処理工程、濃縮工程及び有機オニウム添加工程を順に設けた製造工程の例を示している。
<<Method for producing fine fibrous cellulose>>
In the following, fine fibrous cellulose having an anionic group, and among fine fibrous cellulose having an organic onium ion as a counterion, particularly fine fibrous cellulose having a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group An example of a method for producing fine fibrous cellulose having organic onium ions as counter ions will be described. Below, an example of a manufacturing process is shown in which an alkali treatment process, a fibrillation treatment process, a concentration process, and an organic onium addition process are provided in order after obtaining phosphorylated cellulose fibers in the phosphate group introduction process.
<<繊維原料>>
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。セルロースを含む繊維原料としては、とくに限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。
<<Textile raw material>>
Microfibrous cellulose is produced from fibrous raw materials containing cellulose. The fibrous raw material containing cellulose is not particularly limited, but pulp is preferably used because it is readily available and inexpensive. Pulp includes, for example, wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include, but are not limited to, hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolving pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP). ) and chemical pulp such as oxygen bleached kraft pulp (OKP), semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemigroundwood pulp (CGP), groundwood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP) A mechanical pulp etc. are mentioned. Non-wood pulps include, but are not limited to, cotton-based pulps such as cotton linters and cotton lints, and non-wood-based pulps such as hemp, straw, and bagasse. Examples of deinked pulp include, but are not limited to, deinked pulp made from waste paper. The pulp of this embodiment may be used alone or in combination of two or more.
Among the above pulps, wood pulp and deinked pulp are preferred, for example, from the viewpoint of availability. In addition, among wood pulps, the cellulose ratio is high and the yield of fine fibrous cellulose at the time of defibration is high, and the decomposition of cellulose in the pulp is small, and fine fibrous cellulose of long fibers with a large axial ratio can be obtained. From the point of view, for example, chemical pulp is more preferable, and kraft pulp and sulfite pulp are more preferable.
セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。 As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in sea squirts and bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can be used. Fibers formed by straight-chain nitrogen-containing polysaccharide polymers such as chitin and chitosan can also be used instead of fiber raw materials containing cellulose.
<<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が有する水酸基と反応することで、リン酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リン酸基導入繊維が得られることとなる。
<<Phosphate group introduction step>>
In the step of introducing a phosphate group, at least one compound selected from compounds capable of introducing a phosphate group (hereinafter also referred to as "compound A") is added to cellulose by reacting with a hydroxyl group possessed by a fiber raw material containing cellulose. It is a step of acting on a fiber raw material containing. Through this step, a phosphate group-introduced fiber is obtained.
リン酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素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」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。 In the phosphate group-introducing step, the reaction between the fiber material containing cellulose and compound A may be performed in the presence of at least one selected from urea and derivatives thereof (hereinafter also referred to as "compound B"). On the other hand, the reaction between the cellulose-containing fiber raw material and the compound A may be carried out in the absence of the compound B.
化合物Aを化合物Bとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態、湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、特に乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、とくに限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、特に水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、とくに限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。 An example of the method of allowing the compound A to act on the fiber raw material in the presence of the compound B includes a method of mixing the compound A and the compound B with the fiber raw material in a dry state, a wet state, or a slurry state. Among these, it is preferable to use a fiber raw material in a dry state or a wet state, and it is particularly preferable to use a fiber raw material in a dry state, because the uniformity of the reaction is high. Although the form of the fiber material is not particularly limited, it is preferably in the form of cotton or a thin sheet, for example. The compound A and the compound B can be added to the fiber raw material in the form of a powder, a solution dissolved in a solvent, or a melted state by heating to a melting point or higher. Among these, it is preferable to add in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly in the form of an aqueous solution, since the uniformity of the reaction is high. Moreover, the compound A and the compound B may be added simultaneously to the fiber raw material, may be added separately, or may be added as a mixture. The method of adding the compound A and the compound B is not particularly limited, but when the compound A and the compound B are in solution, the fiber raw material may be immersed in the solution to absorb the liquid and then taken out, or the fiber raw material may be taken out. The solution may be added dropwise to the Further, the necessary amount of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, or after adding excessive amounts of compound A and compound B to the fiber raw material, the excess compound A and compound B are removed by pressing or filtering. may be removed.
本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが、特に限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、例えばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。これらのうち、リン酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。 Examples of the compound A used in this embodiment include phosphoric acid or its salts, dehydrated condensed phosphoric acid or its salts, phosphoric anhydride (phosphorus pentoxide) and the like, but are not particularly limited. Phosphoric acid of various purities can be used, for example, 100% phosphoric acid (orthophosphoric acid) or 85% phosphoric acid can be used. Dehydration-condensed phosphoric acid is obtained by condensing two or more molecules of phosphoric acid by dehydration reaction, and examples thereof include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Phosphates and dehydrated condensed phosphates include lithium salts, sodium salts, potassium salts and ammonium salts of phosphoric acid or dehydrated condensed phosphates, and these can have various degrees of neutralization. Among these, the efficiency of introducing a phosphate group is high, the fibrillation efficiency is easily improved in the fibrillation step described later, the cost is low, and it is easy to apply industrially. Sodium salt, potassium salt of phosphate, or ammonium salt of phosphate are preferred, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, or ammonium dihydrogen phosphate are more preferred.
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、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。 The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited. For example, when the amount of compound A added is converted to the phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more. It is preferably 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. By setting the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by setting the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to balance the effect of improving the yield and the cost.
本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1-フェニル尿素、1-ベンジル尿素、1-メチル尿素、および1-エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
Compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and derivatives thereof as described above. Compound B includes, for example, urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, and 1-ethylurea.
From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, compound B is preferably used as an aqueous solution. From the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved.
繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、とくに限定されないが、たとえば1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, More preferably, it is 100% by mass or more and 350% by mass or less.
セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、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 the reaction between the fiber raw material containing cellulose and compound A, in addition to compound B, for example, 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 and hexamethylenediamine. Among these, triethylamine in particular is known to work as a good reaction catalyst.
リン酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加又は混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば攪拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いることができる。 In the phosphate group-introducing step, it is preferable to heat-treat the fiber raw material after adding or mixing the compound A or the like to the fiber raw material. 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. The heat treatment temperature is, for example, preferably 50° C. or higher and 300° C. or lower, more preferably 100° C. or higher and 250° C. or lower, and even more preferably 130° C. or higher and 200° C. or lower. In addition, for the heat treatment, equipment having various heat media can be used. A drying device, a vacuum drying device, an infrared heating device, a far infrared heating device, or a microwave heating device can be used.
本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は攪拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリン酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。 In the heat treatment according to the present embodiment, for example, the compound A is added to a thin sheet-like fiber raw material by a method such as impregnation, and then heated, or the fiber raw material and the compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like. method can be adopted. This makes it possible to suppress concentration unevenness of the compound A in the fiber raw material and to more uniformly introduce phosphate groups to the surface of the cellulose fibers contained in the fiber raw material. This is because when water molecules move to the surface of the fiber material during drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by surface tension and similarly moves to the surface of the fiber material (that is, the concentration unevenness of the compound A is It is thought that this is due to the fact that it is possible to suppress the occurrence of
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分、及び化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分、を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、例えば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。 In addition, the heating device used for the heat treatment always removes the moisture retained by the slurry and the moisture generated due to the dehydration condensation (phosphorylation) reaction between the compound A and the hydroxyl groups contained in the cellulose etc. in the fiber raw material. It is preferable that the device can be discharged to the outside of the device system. As such a heating device, for example, an air-blowing oven can be used. By constantly draining the water in the device system, it is possible to suppress the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of phosphorylation, and to suppress the acid hydrolysis of the sugar chains in the fiber. can. Therefore, it is possible to obtain fine fibrous cellulose having a high axial ratio.
加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 The heat treatment time is, for example, preferably 1 second or more and 300 minutes or less, more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less, and 10 seconds or more and 800 seconds or less, after water is substantially removed from the fiber raw material. is more preferable. In the present embodiment, the introduction amount of the phosphate group can be set within a preferable range by setting the heating temperature and the heating time within appropriate ranges.
リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、2回以上繰り返して行うこともできる。2回以上のリン酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリン酸基を導入することができる。本実施形態においては、好ましい態様の一例として、リン酸基導入工程を2回行う場合が挙げられる。 The step of introducing a phosphate group may be performed at least once, but may be performed repeatedly two or more times. By performing the phosphate group-introducing step two or more times, many phosphate groups can be introduced into the fiber raw material. In the present embodiment, one example of a preferred aspect is the case where the phosphate group introduction step is performed twice.
<<洗浄工程>>
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてリン酸基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶剤によりリン酸基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、とくに限定されない。
<<Washing process>>
In the method for producing fine fibrous cellulose according to the present embodiment, the phosphate group-introduced fibers can be washed if necessary. The washing step is performed by washing the phosphate group-introduced fiber with, for example, water or an organic solvent. Moreover, the washing process may be performed after each process described later, and the number of times of washing performed in each washing process is not particularly limited.
<<アルカリ処理工程>>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理を行ってもよい。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、リン酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
<<Alkali treatment process>>
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to alkali treatment between the step of introducing phosphate groups and the later-described fibrillation treatment step. The method of alkali treatment is not particularly limited, but includes, for example, a method of immersing the phosphate group-introduced fiber in an alkali solution.
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶剤のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶剤などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。 The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. In the present embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkaline compound because of its high versatility. Moreover, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among them, the solvent contained in the alkaline solution is preferably water or a polar solvent including a polar organic solvent exemplified by alcohol, and more preferably an aqueous solvent including at least water. As the alkaline solution, for example, an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution is preferable because of its high versatility.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるリン酸基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばリン酸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。 Although the temperature of the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, it is preferably 5° C. or higher and 80° C. or lower, more preferably 10° C. or higher and 60° C. or lower. The immersion time of the phosphate group-introduced fiber in the alkali solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, 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 for example, it is preferably 100% by mass or more and 100000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10000% by mass or less relative to the absolute dry mass of the phosphate group-introduced fiber. is more preferable.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、リン酸基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、リン酸基導入繊維を水や有機溶剤により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったリン酸基導入繊維を水や有機溶剤により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of alkaline solution used in the alkali treatment step, the phosphate group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent after the phosphate group-introducing step and before the alkali treatment step. After the alkali treatment step and before the fibrillation treatment step, it is preferable to wash the alkali-treated phosphate group-introduced fibers with water or an organic solvent from the viewpoint of improving handleability.
<<酸処理工程>>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。例えば、リン酸基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
<<Acid treatment process>>
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to an acid treatment between the step of introducing phosphate groups and the defibration treatment step described later. For example, the step of introducing a phosphate group, the acid treatment, the alkali treatment and the fibrillation treatment may be performed in this order.
酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることがとくに好ましい。 The acid treatment method is not particularly limited, but includes, for example, a method of immersing the fiber raw material in an acidic liquid containing an acid. Although the concentration of the acid liquid used is not particularly limited, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. Moreover, the pH of the acidic liquid to be used is not particularly limited. Examples of acids contained in the acid solution include inorganic acids, sulfonic acids, and carboxylic acids. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid and boric acid. Examples of sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like. Carboxylic acids include, for example, formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, and tartaric acid. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.
酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば繊維原料の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited. The immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less, more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less. The amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited. is more preferred.
<<解繊処理>>
上述した工程を得て得られたリン酸基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
<< defibration processing >>
Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating the phosphate group-introduced fibers obtained through the above steps in the fibrillation treatment step. In the defibration treatment process, for example, a fibrillation treatment device can be used. The fibrillation treatment device is not particularly limited, but for example, a high-speed fibrillator, a grinder (stone mill type pulverizer), a high pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, a high pressure impact type pulverizer, a ball mill, a bead mill, a disk refiner, a conical refiner, and a biaxial refiner. A kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, a beater, or the like can be used. Among the above defibration equipment, it is more preferable to use a high-speed fibrillation machine, a high-pressure homogenizer, and an ultrahigh-pressure homogenizer, which are less affected by the grinding media and less likely to cause contamination.
解繊処理工程においては、たとえばリン酸基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶剤などの有機溶剤から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶剤としては、とくに限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。 In the fibrillation treatment step, for example, the phosphate group-introduced fibers are preferably diluted with a dispersion medium to form a slurry. As the dispersion medium, one or more selected from organic solvents such as water and polar organic solvents can be used. The polar organic solvent is not particularly limited, but alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, aprotic polar solvents and the like are preferable. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol and the like. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol and glycerin. Ketones include acetone, methyl ethyl ketone (MEK), and the like. Examples of ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether and the like. Examples of esters include ethyl acetate and butyl acetate. Aprotic polar solvents include dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and the like.
解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。また、リン酸基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などのリン酸基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。 The solid content concentration of the fine fibrous cellulose at the defibration treatment can be appropriately set. In addition, the slurry obtained by dispersing the phosphate group-introduced fiber in the dispersion medium may contain solids other than the phosphate group-introduced fiber, such as urea having hydrogen bonding properties.
<<濃縮工程>>
濃縮工程は、微細繊維状セルロースを含む分散液に、多価金属の塩を含む凝集剤を添加して微細繊維状セルロースの濃縮物を得る工程である。
<<Concentration process>>
The concentration step is a step of adding a flocculant containing a polyvalent metal salt to a dispersion containing fine fibrous cellulose to obtain a concentrate of fine fibrous cellulose.
多価金属の塩としては、たとえば硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、および硫酸マグネシウム等を挙げることができる。中でも、凝集剤としては硫酸アルミニウムを用いることが好ましい。 Examples of polyvalent metal salts include aluminum sulfate (aluminum sulfate), polyaluminum chloride, calcium chloride, aluminum chloride, magnesium chloride, calcium sulfate, and magnesium sulfate. Among them, it is preferable to use aluminum sulfate as the flocculant.
濃縮工程では、凝集剤を含む微細繊維状セルロース濃縮物が得られる。微細繊維状セルロース濃縮物中における凝集剤の含有量は、微細繊維状セルロース100質量部に対して0.5~300質量部であることが好ましく、1.0~50質量部であることがより好ましい。 In the concentration step, a fine fibrous cellulose concentrate containing a flocculant is obtained. The content of the flocculant in the fine fibrous cellulose concentrate is preferably 0.5 to 300 parts by mass, more preferably 1.0 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose. preferable.
<<回収工程>>
回収工程は、上記濃縮物を、例えばろ過、洗浄及び乾燥して回収する工程である。回収方法に特に制限はなく、公知の方法により行えばよい。例えば、ろ過はろ紙、不織布、メンブランフィルター等のフィルターを用いてもよく、自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、遠心分離等によりろ過してもよい。また、洗浄は、水や有機溶剤等の洗浄液を用いて行われ、洗浄液を常温又は30~70℃程度に加熱して行ってもよい。乾燥は、減圧乾燥、加熱乾燥等により行えばよい。上記洗浄及び乾燥は行っても行わなくてもよく、またそれぞれ繰り返し行ってもよく、順番についても制限はない。
<<Recovery process>>
The recovery step is a step of recovering the concentrate by, for example, filtration, washing and drying. The recovery method is not particularly limited, and a known method may be used. For example, filters such as filter paper, non-woven fabric, and membrane filters may be used for filtration, or natural filtration, vacuum filtration, pressure filtration, centrifugation, and the like may be used. The cleaning is performed using a cleaning liquid such as water or an organic solvent, and the cleaning liquid may be heated to room temperature or about 30 to 70°C. Drying may be performed by drying under reduced pressure, drying by heating, or the like. The above washing and drying may or may not be performed, and each may be performed repeatedly, and the order is not limited.
このような工程を経て得られる微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度の上限値は特に限定されるものではなく、100質量%であってもよい。 The solid content concentration of the fine fibrous cellulose concentrate obtained through such steps is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more. The upper limit of the solid content concentration of the fine fibrous cellulose concentrate is not particularly limited, and may be 100% by mass.
<<有機オニウム添加工程>>
有機オニウム添加工程では、有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物が添加される。この際、有機オニウムイオンは、有機オニウムイオンを含有した溶液として添加することが好ましく、有機オニウムイオンを含有した水溶液として添加することがより好ましい。
<<Organic onium addition step>>
In the organic onium addition step, organic onium ions or compounds that form organic onium ions upon neutralization are added. At this time, the organic onium ions are preferably added as a solution containing the organic onium ions, more preferably as an aqueous solution containing the organic onium ions.
有機オニウムイオンを含有した水溶液は、通常、有機オニウムイオンと、対イオン(アニオン)を含んでいる。有機オニウムイオンの水溶液を調製する際、有機オニウムイオンと、対応する対イオンが既に塩を形成している場合は、そのまま水に溶解させればよい。また、有機オニウムイオンは、例えば、ドデシルアミンなどのように、酸によって中和されて始めて生成する場合もある。すなわち、有機オニウムイオンは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物と酸との反応で得ても良い。この場合、中和に使用する酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸や乳酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。 An aqueous solution containing organic onium ions usually contains organic onium ions and counter ions (anions). When preparing an aqueous solution of organic onium ions, if the organic onium ions and the corresponding counterions have already formed a salt, they may be dissolved in water as they are. Also, organic onium ions, such as dodecylamine, may be produced only after being neutralized with an acid. That is, organic onium ions may be obtained by reacting an acid with a compound that forms an organic onium ion upon neutralization. In this case, acids used for neutralization include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as lactic acid, acetic acid, formic acid and oxalic acid.
なお、有機オニウム添加工程は、樹脂組成物の製造工程において、他のモノマー成分と混合する際に設けられるものであってもよい。すなわち、樹脂組成物の製造工程において、微細繊維状セルロースと有機オニウムを混合してもよい。 The organic onium addition step may be provided when mixing with other monomer components in the production step of the resin composition. That is, the fine fibrous cellulose and the organic onium may be mixed in the manufacturing process of the resin composition.
<任意成分>
本発明の樹脂組成物は、上述したモノマー成分や、微細繊維状セルロース、有機オニウムイオン以外の任意成分を含んでいてもよく、任意成分としては、例えば、難燃化剤、界面活性剤、有機イオン、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、防腐剤、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線防御剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、分散剤、及び架橋剤等を挙げることができる。
<Optional component>
The resin composition of the present invention may contain optional components other than the above-described monomer components, fine fibrous cellulose, and organic onium ions. Examples of optional components include flame retardants, surfactants, organic Ions, coupling agents, inorganic stratiform compounds, inorganic compounds, leveling agents, preservatives, antifoaming agents, organic particles, lubricants, antistatic agents, UV protection agents, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, orientation promoters agents, plasticizers, dispersants, cross-linking agents, and the like.
なお、樹脂組成物中の水の含有量は10質量%未満であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましく、0質量%であってもよい。また、樹脂組成物中の有機溶剤の含有量は10質量%未満であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましく、0質量%であってもよい。 The water content in the resin composition is preferably less than 10% by mass, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, and 0% by mass. good too. The content of the organic solvent in the resin composition is preferably less than 10% by mass, more preferably 5% by mass or less, further preferably 1% by mass or less, and 0% by mass. may
(樹脂組成物の製造方法)
樹脂組成物の製造方法は、窒素原子を含むアクリルモノマー及び芳香族環を含むアクリルモノマーから選択される少なくとも1種と、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーと、多官能モノマーと、光重合開始剤と、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)と、を混合する工程を含む。ここで、微細繊維状セルロースは、リン酸基またはリン酸基に由来する置換基を有し、リン酸基又はリン酸基由来の置換基の対イオンが有機オニウムイオンを有するものであることが好ましい。この場合、樹脂組成物の製造工程において、さらに、有機オニウムを混合してもよい。
(Method for producing resin composition)
A method for producing a resin composition includes at least one selected from an acrylic monomer containing a nitrogen atom and an acrylic monomer containing an aromatic ring, an acrylic monomer having an oxyalkylene group, a polyfunctional monomer, and a photopolymerization initiator. and fibrous cellulose (fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1000 nm or less. Here, the fine fibrous cellulose has a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group, and the counter ion of the phosphoric acid group or a substituent derived from the phosphoric acid group has an organic onium ion. preferable. In this case, an organic onium may be further mixed in the manufacturing process of the resin composition.
上記成分を混合する方法は特に限定されるものではないが、例えば、ガラスビーズを樹脂組成物に混合し、ペイントシェーカー等を用いて混合することができる。ガラスビーズは、例えば、東新理興社製のガラスビーズ No.6を用いることができ、ペイントシェーカーとしては、東洋精機製作所社製のものを用いることができる。 The method of mixing the above components is not particularly limited, but for example, glass beads can be mixed with the resin composition and mixed using a paint shaker or the like. The glass beads are, for example, Glass Beads No. manufactured by Toshin Riko Co., Ltd.; 6 can be used, and a paint shaker manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. can be used.
(硬化物)
本発明は、上述した樹脂組成物を光硬化させてなる硬化物に関するものでもある。硬化物の形状は特に限定されるものではないが、シート状であることが好ましい。すなわち、本発明は、窒素原子を含むアクリルモノマーに由来する単位及び芳香族環を含むアクリルモノマーに由来する単位から選択される少なくとも1種、オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーに由来する単位、多官能モノマーに由来する単位、及び繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含むシートに関するものであることが好ましい。なお、シート中には、樹脂組成物中に含まれる光重合開始剤が残留していてもよい。
(cured product)
The present invention also relates to a cured product obtained by photocuring the resin composition described above. Although the shape of the cured product is not particularly limited, it is preferably in the form of a sheet. That is, the present invention provides at least one selected from a unit derived from an acrylic monomer containing a nitrogen atom and a unit derived from an acrylic monomer containing an aromatic ring, a unit derived from an acrylic monomer having an oxyalkylene group, a polyfunctional It preferably relates to a sheet comprising units derived from a monomer and fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less. The photopolymerization initiator contained in the resin composition may remain in the sheet.
硬化物中における微細繊維状セルロースの含有量は、硬化物の全質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は、硬化物の全質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of fine fibrous cellulose in the cured product is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass, based on the total mass of the cured product. % by mass or more is more preferable. In addition, the content of fine fibrous cellulose is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less with respect to the total mass of the cured product. preferable.
シート状硬化物(以下、単にシートともいう)の全光線透過率は、たとえば70%以上であることが好ましい。一方で、シートの全光線透過率の上限値は、とくに限定されず、たとえば100%であってもよい。ここで、シートの全光線透過率は、JIS K 7361に準拠し、たとえばヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)を用いて測定される値である。 The total light transmittance of the sheet-like cured product (hereinafter also simply referred to as sheet) is preferably 70% or more, for example. On the other hand, the upper limit of the total light transmittance of the sheet is not particularly limited, and may be 100%, for example. Here, the total light transmittance of the sheet is a value measured according to JIS K 7361, for example, using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory).
シートのヘーズは、たとえば20%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。ここで、シートのヘーズは、JIS K 7136に準拠し、たとえばヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)を用いて測定される値である。 The haze of the sheet is, for example, preferably 20% or less, more preferably 10% or less. Here, the haze of the sheet conforms to JIS K 7136 and is a value measured using, for example, a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory).
シートの厚みは、特に限定されないが、たとえば15μm以上であることが好ましく、25μm以上であることがより好ましく、50μm以上であることがさらに好ましい。またシートの厚みの上限値は、特に限定されないが、たとえば1000μmとすることができる。シートの厚みは、たとえば触針式厚さ計(マール社製、ミリトロン1202D)やニコン社製、MF-501で測定することができる。 Although the thickness of the sheet is not particularly limited, it is preferably 15 μm or more, more preferably 25 μm or more, and even more preferably 50 μm or more. The upper limit of the thickness of the sheet is not particularly limited, but can be set to 1000 μm, for example. The thickness of the sheet can be measured, for example, with a stylus thickness gauge (Millitron 1202D, manufactured by Marr Co.) or MF-501, manufactured by Nikon Corporation.
シートの坪量は、とくに限定されないが、たとえば10g/m2以上であることが好ましく、20g/m2以上であることがより好ましく、30g/m2以上であることがさらに好ましい。また、シートの坪量は、とくに限定されないが、たとえば200g/m2以下であることが好ましく、150g/m2以下であることがより好ましい。ここで、シートの坪量は、たとえばJIS P 8124に準拠し、算出することができる。 Although the basis weight of the sheet is not particularly limited, it is preferably 10 g/m 2 or more, more preferably 20 g/m 2 or more, and even more preferably 30 g/m 2 or more. Although the basis weight of the sheet is not particularly limited, it is preferably 200 g/m 2 or less, more preferably 150 g/m 2 or less. Here, the basis weight of the sheet can be calculated according to JIS P 8124, for example.
本発明の硬化物は吸液用であることが好ましい。吸液の対象物は非水液であることが好ましく、硬化物は非水液吸液用であることが特に好ましい。すなわち、本発明の硬化物は、吸液性硬化物(シート)であることが好ましく、非水液吸液性硬化物(シート)であることがより好ましい。非水液としては、例えば、非水電解液等を挙げることができ、このような電解液は、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を含有する。 The cured product of the present invention is preferably for liquid absorption. The object to be absorbed is preferably a non-aqueous liquid, and the cured product is particularly preferably for non-aqueous liquid absorption. That is, the cured product of the present invention is preferably a liquid-absorbent cured product (sheet), more preferably a non-aqueous liquid-absorbent cured product (sheet). Examples of non-aqueous liquids include non-aqueous electrolytic solutions, and such electrolytic solutions include, for example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, and the like.
本発明の硬化物(シート)の吸液倍率は、3.0以上であることが好ましく、4.0以上であることがより好ましく、4.5以上であることがさらに好ましく、5.0以上であることが特に好ましい。硬化物の吸液倍率は、所定の大きさに切り出した硬化物を電解液中に2時間浸漬し、浸漬前後の硬化物の質量から以下の式で算出される。なお、電解液としては、エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート LiPF6 1mol/Lを用いる。
吸液倍率=(吸液後の硬化物の質量-吸液前の硬化物の質量)/(吸液前の硬化物の質量)
The liquid absorbency of the cured product (sheet) of the present invention is preferably 3.0 or higher, more preferably 4.0 or higher, further preferably 4.5 or higher, and 5.0 or higher. is particularly preferred. The liquid absorption capacity of the cured product is calculated by the following formula from the mass of the cured product before and after immersing the cured product cut into a predetermined size in the electrolytic solution for 2 hours. As the electrolytic solution, 1 mol/L of ethylene carbonate/diethyl carbonate LiPF 6 is used.
Absorption ratio = (mass of cured product after absorbing liquid - mass of cured product before absorbing liquid) / (mass of cured product before absorbing liquid)
本発明の硬化物(シート)の体積膨張率は、150%以上であることが好ましく、180%以上であることがより好ましく、200%以上であることがさらに好ましい。また、シートの体積膨張率は、800%以下であることが好ましく、600%以下であることがより好ましく、500%以下であることがさらに好ましい。
なお、シートの体積膨張率は、電解液(1M LiPF6/エチレンカーボネート:ジエチレンカーボネート=50:50vol%(キシダ化学製))に室温下、約24時間浸漬する前後のシートの体積から、以下の式で算出した値である。
体積膨張率(%)=浸漬後のシート体積/浸漬前のシート体積×100
The volume expansion coefficient of the cured product (sheet) of the present invention is preferably 150% or more, more preferably 180% or more, and even more preferably 200% or more. Further, the volume expansion coefficient of the sheet is preferably 800% or less, more preferably 600% or less, and even more preferably 500% or less.
The volume expansion coefficient of the sheet was calculated from the volume of the sheet before and after being immersed in an electrolytic solution (1M LiPF 6 /ethylene carbonate:diethylene carbonate = 50:50 vol% (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)) at room temperature for about 24 hours. This is the value calculated by the formula.
Volume expansion rate (%) = sheet volume after immersion / sheet volume before immersion x 100
本発明の硬化物(シート)は成形性が良好であり、かつ優れた強度を有している。このため、本発明の硬化物(シート)は支持基材なしの光学粘着テープとして用いることもできる。吸液性シートを光学粘着テープとすることにより、シートの両面から吸液をすることが可能となり、吸液性が向上する。また、光学粘着テープとすることで、吸液性シートの全体の厚みを薄くすることも可能となり、電池パックの小型化や薄型化の要求にも十分に応えられる。 The cured product (sheet) of the present invention has good moldability and excellent strength. Therefore, the cured product (sheet) of the present invention can also be used as an optical adhesive tape without a supporting substrate. By using an optical pressure-sensitive adhesive tape as the absorbent sheet, it becomes possible to absorb liquid from both sides of the sheet, thereby improving the absorbent property. In addition, by using an optical adhesive tape, it is possible to reduce the thickness of the entire liquid-absorbent sheet, and it is possible to sufficiently meet the demand for miniaturization and thinning of battery packs.
さらに本発明の硬化物(シート)は、ゴム状の弾性を有するものである。すなわち、本発明の硬化物(シート)にはコシがあり、強度面においても優れている。このため、シートの切断が容易にでき、かつ切断時に端面に割れが発生しづらいという利点も有している。例えば、シートを矩形や円形といった所望の形状に容易に切断でき、さらに必要に応じてシートの中央に間欠部を形成することなどもできる。また、本発明の硬化物(シート)は、シート形状を維持しやすい性質も有しているため、切断時や剥離時にシートに皺が寄ったり、収縮してしまうこともなく、扱いやすいシートである。 Furthermore, the cured product (sheet) of the present invention has rubber-like elasticity. That is, the cured product (sheet) of the present invention has stiffness and is excellent in terms of strength. Therefore, the sheet can be easily cut, and there is also the advantage that cracks are less likely to occur on the end face during cutting. For example, the sheet can be easily cut into a desired shape such as a rectangle or a circle, and if necessary, an intermittent portion can be formed in the center of the sheet. In addition, since the cured product (sheet) of the present invention has the property of easily maintaining the sheet shape, it is an easy-to-handle sheet that does not wrinkle or shrink when cut or peeled off. be.
(硬化物の製造方法)
本発明の樹脂組成物からシート状の硬化物を形成する際には、樹脂組成物をセパレートフィルム上に塗布する工程と、活性エネルギー線を照射する工程とを設けることが好ましい。樹脂組成物をセパレートフィルム上に塗布する工程では、1枚のセパレートフィルム上に樹脂組成物を塗工してもよい。この場合、樹脂組成物の塗工は、公知の塗工装置を用いて実施できる。塗工装置としては、例えば、ブレードコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ロッドブレードコーター、リップコーター、ダイコーター、カーテンコーター等が挙げられる。また、樹脂組成物をセパレートフィルム上に塗布する工程では、2枚のセパレートフィルムの間にスペーサーを設置し、このスペーサー枠内に樹脂組成物を流し入れてもよい。
(Method for producing cured product)
When forming a sheet-like cured product from the resin composition of the present invention, it is preferable to provide a step of applying the resin composition onto a separate film and a step of irradiating with active energy rays. In the step of applying the resin composition onto the separate film, the resin composition may be applied onto one separate film. In this case, the coating of the resin composition can be carried out using a known coating device. Coating devices include, for example, blade coaters, air knife coaters, roll coaters, bar coaters, gravure coaters, micro gravure coaters, rod blade coaters, lip coaters, die coaters and curtain coaters. In addition, in the step of applying the resin composition onto the separate film, a spacer may be provided between two separate films, and the resin composition may be poured into this spacer frame.
セパレートフィルムとしては、セパレートフィルム用基材とこのセパレートフィルム用基材の片面に設けられた剥離剤層とを有する剥離性積層シート、あるいは、低極性基材としてポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルム等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。剥離性積層シートにおけるセパレートフィルム用基材には、紙類、高分子フィルムが使用される。剥離剤層を構成する剥離剤としては、例えば、汎用の付加型もしくは縮合型のシリコーン系剥離剤や長鎖アルキル基含有化合物が用いられる。特に、反応性が高い付加型シリコーン系剥離剤が好ましく用いられる。セパレートフィルムとして、市販品を用いてもよい。例えば、帝人フィルムソリューション社製のA71#100やA38ST#50等を用いることができる。 As the separate film, a release laminate sheet having a separate film substrate and a release agent layer provided on one side of the separate film substrate, or a polyolefin film such as a polyethylene film or a polypropylene film as a low-polarity substrate. is mentioned. Papers and polymer films are used as the base material for the separate film in the peelable laminate sheet. As the release agent constituting the release agent layer, for example, a general-purpose addition-type or condensation-type silicone-based release agent or a compound containing a long-chain alkyl group is used. In particular, an addition-type silicone-based release agent having high reactivity is preferably used. A commercially available product may be used as the separate film. For example, A71#100 and A38ST#50 manufactured by Teijin Film Solutions Co., Ltd. can be used.
活性エネルギー線を照射する工程では、積算光量が100~10000mJ/cm2となるように活性エネルギー線を照射することが好ましく、500~5000mJ/cm2となるように照射することがより好ましい。なお、活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、可視光線、X線、イオン線等が挙げられる。中でも、汎用性の点から、紫外線または電子線が好ましく、紫外線が特に好ましい。紫外線の光源としては、例えば、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク、無電極紫外線ランプ等を使用できる。電子線としては、例えば、コックロフトワルト型、バンデクラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種類の電子線加速器から放出される電子線を使用できる。 In the step of irradiating the active energy ray, it is preferable to irradiate the active energy ray so that the integrated light amount is 100 to 10000 mJ/cm 2 , more preferably 500 to 5000 mJ/cm 2 . Examples of active energy rays include ultraviolet rays, electron beams, visible rays, X-rays, and ion beams. Among them, from the viewpoint of versatility, ultraviolet rays or electron beams are preferable, and ultraviolet rays are particularly preferable. As the ultraviolet light source, for example, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, an extra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a carbon arc, a xenon arc, an electrodeless ultraviolet lamp, or the like can be used. Electron beams emitted from various types of electron beam accelerators, such as Cockroftwald type, Van de Clough type, resonance transformer type, insulated core transformer type, linear type, dynamitron type, and high frequency type, are used as electron beams. can.
(電池パック)
本発明は、上述した樹脂組成物を光硬化させてなる硬化物、電池セル、及び配線回路基板を含む電池パックに関するものでもある。樹脂組成物を光硬化させてなる硬化物はシート状であることが好ましく、このようなシート状硬化物は、電池ケース内において、例えば、電池セル(非水電解液電池セル)と、配線回路基板との間に配置される。なお、本発明で得られるシート状硬化物はそれ自体が粘着性を有するため、シート状硬化物を電池セルと配線回路基板との間に配置する際に、室温下で簡便に貼着することができる。
(battery pack)
The present invention also relates to a battery pack including a cured product obtained by photocuring the resin composition described above, a battery cell, and a wiring circuit board. A cured product obtained by photocuring the resin composition is preferably in the form of a sheet. placed between the substrates. In addition, since the sheet-shaped cured product obtained in the present invention itself has adhesiveness, when the sheet-shaped cured product is arranged between the battery cell and the wiring circuit board, it can be easily attached at room temperature. can be done.
上述した樹脂組成物から形成されるシートは、吸液性に優れ、かつ吸液後であっても初期形状を維持することができる。このため、電池ケース内において、電池セル(非水電解液電池セル)と、配線回路基板との間にシートを配置した場合、電池セルからの液漏れを電池パック内に留めることができ、電池パック内の電気回路の損傷を抑えることができる。このように、本発明の樹脂組成物から形成されるシートは、電池パックの吸液性シート(吸液部材)として好ましく用いられる。 A sheet formed from the resin composition described above has excellent liquid absorbency, and can maintain its initial shape even after liquid absorption. Therefore, when the sheet is placed between the battery cell (non-aqueous electrolyte battery cell) and the printed circuit board in the battery case, the liquid leakage from the battery cell can be contained within the battery pack. Damage to the electrical circuits inside the pack can be suppressed. Thus, the sheet formed from the resin composition of the present invention is preferably used as a liquid-absorbing sheet (liquid-absorbing member) of a battery pack.
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。 EXAMPLES The characteristics of the present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, proportions, treatment details, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the specific examples shown below.
(実施例1~3)
<微細繊維状セルロースの作製>
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量208g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。この原料パルプに対してリン酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で200秒加熱し、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。
(Examples 1-3)
<Production of fine fibrous cellulose>
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper Co., Ltd. (solid content 93% by mass, basis weight 208 g / m 2 sheet, defiberized and Canadian standard freeness (CSF) measured according to JIS P 8121 700 ml) It was used. The raw material pulp was subjected to a phosphorylation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea is added to 100 parts by mass (absolute dry mass) of the raw material pulp to obtain 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water. A chemical-impregnated pulp was obtained by adjusting as follows. Next, the resulting chemical solution-impregnated pulp was heated in a hot air dryer at 165° C. for 200 seconds to introduce phosphoric acid groups into cellulose in the pulp to obtain phosphorylated pulp.
次いで、得られたリン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、リン酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。洗浄後のリン酸化パルプに対して、さらに上記リン酸化処理、上記洗浄処理をこの順に1回ずつ行った。このようにして、リン酸化パルプの脱水シートを得た。 Then, the obtained phosphorylated pulp was washed. In the washing treatment, a pulp dispersion liquid obtained by pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (absolute dry mass) of phosphorylated pulp is stirred so that the pulp is uniformly dispersed, and then filtration and dehydration are repeated. gone. The washing was finished when the electric conductivity of the filtrate became 100 μS/cm or less. The washed phosphorylated pulp was further subjected to the phosphorylation treatment and the washing treatment once in this order. Thus, a dehydrated sheet of phosphorylated pulp was obtained.
次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリン酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リン酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリン酸化パルプを得た。次いで、中和処理後のリン酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行った。 Next, the washed phosphorylated pulp was neutralized as follows. First, the washed phosphorylated pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a phosphorylated pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. . Next, the phosphorylated pulp slurry was dehydrated to obtain neutralized phosphorylated pulp. Next, the washing treatment was performed on the phosphorylated pulp after the neutralization treatment.
得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて6回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Aを得た。 Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorylated pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated six times with a wet atomization device (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) at a pressure of 200 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion liquid A containing fine fibrous cellulose.
X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。また、リン酸基量(強酸性基量)は、2.00mmol/gだった。 X-ray diffraction confirmed that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope, it was 3 to 5 nm. Moreover, the amount of phosphate groups (strongly acidic group amount) was 2.00 mmol/g.
上記で得られた微細繊維状セルロース分散液A100gを分取し、撹拌しながら0.39gの硫酸アルミニウムを添加した。さらに5時間撹拌を続けたところ、微細繊維状セルロースの凝集が認められた。
次いで、微細繊維状セルロース分散液をろ過した後、ろ紙で圧搾し、微細繊維状セルロース濃縮物を得た。得られた微細繊維状セルロース濃縮物を、イオン交換水で微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう再懸濁した。その後、再びろ過と圧搾を行う操作を繰り返すことで洗浄し、微細繊維状セルロース濃縮物Aを得た。
洗浄終点は、ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった点とした。得られた微細繊維状セルロース濃縮物Aの固形分濃度は17質量%であった。
100 g of the fine fibrous cellulose dispersion A obtained above was taken, and 0.39 g of aluminum sulfate was added while stirring. Stirring was continued for an additional 5 hours, and aggregation of fine fibrous cellulose was observed.
Then, the fine fibrous cellulose dispersion was filtered and then pressed with filter paper to obtain a fine fibrous cellulose concentrate. The resulting concentrate of fine fibrous cellulose was resuspended in deionized water so that the content of fine fibrous cellulose was 2.0% by mass. After that, it was washed by repeating the operation of filtering and squeezing again, and a fine fibrous cellulose concentrate A was obtained.
The end point of washing was the point at which the electric conductivity of the filtrate became 100 μS/cm or less. The solid content concentration of the resulting fine fibrous cellulose concentrate A was 17% by mass.
<樹脂組成物の作製>
表1に記載したアクリルモノマー、多官能モノマー及び光重合開始剤と、上記のようにして得られた微細繊維状セルロース濃縮物Aを表1に記載した固形分濃度となるように配合し、さらに55質量%のテトラブチルアンモニウム水溶液を混合し、樹脂組成物を得た。樹脂組成物を混合する際には、容器中にガラスビーズ(東新理興社製、No.6)を入れペイントシェーカー(東洋精機社製)にて室温下で2時間混合した。
<Preparation of resin composition>
The acrylic monomer, polyfunctional monomer and photopolymerization initiator described in Table 1, and the fine fibrous cellulose concentrate A obtained as described above were blended so as to have the solid content concentration described in Table 1, and A 55% by mass tetrabutylammonium aqueous solution was mixed to obtain a resin composition. When mixing the resin composition, glass beads (manufactured by Toshinriko Co., Ltd., No. 6) were placed in a container and mixed at room temperature for 2 hours with a paint shaker (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.).
<シートの作製>
セパレートフィルム(帝人フィルムソリューション社製、A71#100及びA38ST#50)の間に設置した厚み100μmのスペーサー枠内に樹脂組成物を入れ、積算光量が1850mJ/cm2となるように紫外線を照射し、シート(硬化物)を得た。
<Production of sheet>
A resin composition was placed in a spacer frame with a thickness of 100 μm placed between separate films (A71#100 and A38ST#50, manufactured by Teijin Film Solution Co., Ltd.) and irradiated with ultraviolet rays so that the integrated light amount was 1850 mJ/cm 2 . , to obtain a sheet (cured product).
(比較例1~6)
表1に記載したアクリルモノマー、多官能モノマー及び光重合開始剤を配合した以外は実施例1と同様にして樹脂組成物及びシート(硬化物)を得た。
(Comparative Examples 1 to 6)
A resin composition and a sheet (cured product) were obtained in the same manner as in Example 1 except that the acrylic monomer, polyfunctional monomer and photopolymerization initiator shown in Table 1 were blended.
(評価)
<電解液滴下試験>
実施例及び比較例で得られたシート(硬化物)を3cm角に切り出し、セパレーターを剥離したあと3cm角のシートの中央部に電解液(キシダ化学製、エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート LiPF6 1mol/L)を25mg滴下し、2時間後の吸液状態を以下の基準で評価した。
○:シートが電解液を吸収し、シートの表面に流動するものがない。
×:電解液がシート表面上に残っており、シートを触ると電解液が移動する。若しくはシートに穴が開いている。
(evaluation)
<Electrolytic drop test>
The sheets (cured products) obtained in Examples and Comparative Examples were cut into 3 cm squares, and after the separator was peeled off, an electrolytic solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., ethylene carbonate/diethyl carbonate LiPF 6 1 mol/L) was applied to the center of the 3 cm square sheets. ) was added dropwise, and the liquid absorption state after 2 hours was evaluated according to the following criteria.
◯: The sheet absorbed the electrolytic solution, and there was nothing that flowed on the surface of the sheet.
x: The electrolyte remained on the surface of the sheet, and the electrolyte moved when the sheet was touched. Or there is a hole in the seat.
<粘度>
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物の粘度(mPa・s/20℃)を測定した。測定はAnton Paar社製のレオメーター(MCR-301)を用いて行い20℃、回転数20rpmの条件で行った。
<Viscosity>
The viscosities (mPa·s/20° C.) of the resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples were measured. The measurement was performed using a rheometer (MCR-301) manufactured by Anton Paar under the conditions of 20° C. and 20 rpm.
<シートの成形性及び性状>
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物の成形性及び性状について、以下の基準で評価した。
○:シート状に成形及び剥離可能であり、かつシートがゴム状でありシート切断時に端面に割れが発生しない。
△:シート状に成形可能であるが、シート切断時に端面に割れが発生する部分がある。
×:シート状に成形できない、もしくは剥離の際、変形が起こり元に戻らない。
<Formability and Properties of Sheet>
The moldability and properties of the resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated according to the following criteria.
◯: The sheet can be molded and peeled off, and the sheet is rubber-like and does not crack at the end face when the sheet is cut.
Δ: It can be formed into a sheet shape, but there are portions where cracks occur on the end face when the sheet is cut.
x: Cannot be formed into a sheet, or deformed when peeled off and does not return to its original state.
<吸液倍率>
実施例及び比較例で得られたシート(硬化物)を2.5cm角に切り出し、質量を測定した(吸液前の質量)。その後、切り出したシートを電解液中に2時間浸漬し、その後、シートを電解液から取り出した。次いで、シート表面の電解液をふき取ってから吸液後のシート質量を測定した。以下の式を用いて吸液倍率を算出した。
吸液倍率=(吸液後のシート質量-吸液前のシート質量)/(吸液前のシート質量)
<Liquid absorption ratio>
Sheets (cured products) obtained in Examples and Comparative Examples were cut into 2.5 cm squares, and the mass was measured (mass before liquid absorption). After that, the cut sheet was immersed in the electrolytic solution for 2 hours, and then the sheet was taken out from the electrolytic solution. Next, after wiping off the electrolytic solution on the surface of the sheet, the weight of the sheet after absorbing the solution was measured. The liquid absorbency was calculated using the following formula.
Absorption ratio = (Sheet weight after liquid absorption - Sheet weight before liquid absorption) / (Sheet weight before liquid absorption)
<吸液後のシート性状>
上述した吸液倍率を測定する際のサンプル(吸液後のシート)の外観評価を行った。
○:吸液後も試験前の外観、形状を保っている。
×:吸液後は、液中で小片に分かれている、若しくは取り出し時に裂けたりして試験前の形状を保っていない。
<Sheet property after liquid absorption>
Appearance evaluation of the sample (sheet after liquid absorption) was performed when measuring the above-described liquid absorption capacity.
○: Maintains the appearance and shape before the test even after absorbing the liquid.
x: After absorbing the liquid, it was divided into small pieces in the liquid, or it was torn when taken out and did not maintain the shape before the test.
<塗工時の作業性>
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物からシート(硬化物)を加工する際の作業性について、以下の基準で評価した。
○:スペーサーがなくても所望の厚みを有するシートを容易に形成することができる。
×:樹脂組成物が流出するなどして、スペーサーなしでは所望の厚みを有するシートを形成することができない。
<Workability during coating>
Workability in processing sheets (cured products) from the resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples was evaluated according to the following criteria.
◯: A sheet having a desired thickness can be easily formed without a spacer.
x: A sheet having a desired thickness cannot be formed without a spacer because the resin composition flows out.
<体積膨張率測定>
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物からシート(硬化物)を2x7mmにカットし、浸漬用サンプルとした。その後、電解液浸漬前のシートについてマイクロスコープにより平面、断面の測長を行った。
次いで、電解液(1M LiPF6/エチレンカーボネート:ジエチレンカーボネート=50:50vol%(キシダ化学製))に室温下、約24時間浸漬した。電解液からサンプルを取り出し、ジエチレンカーボネートにて洗浄した後、ふき取り乾燥した。その後、電解液浸漬後のシートについてマイクロスコープにより平面、断面の測長を行った。そして、以下の式にて体積膨張率を算出した。
体積膨張率(%)=浸漬後のシート体積/浸漬前のシート体積×100
なお、シートの成形性の評価ができなかったサンプルや、シートの取り出し時に液中で小片に砕けていたもの、もしくは取り出し時に砕けたものは評価ができなかったため表中では「―」の表記とした。
<Volume expansion measurement>
Sheets (cured products) of the resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples were cut into 2×7 mm sheets to prepare immersion samples. After that, the planar and cross-sectional lengths of the sheet before being immersed in the electrolytic solution were measured with a microscope.
Then, it was immersed in an electrolytic solution (1M LiPF 6 /ethylene carbonate:diethylene carbonate=50:50 vol % (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)) at room temperature for about 24 hours. The sample was taken out from the electrolytic solution, washed with diethylene carbonate, and then wiped dry. Thereafter, the planar and cross-sectional lengths of the sheet immersed in the electrolytic solution were measured with a microscope. Then, the volume expansion coefficient was calculated by the following formula.
Volume expansion rate (%) = sheet volume after immersion / sheet volume before immersion x 100
Samples for which sheet formability could not be evaluated, those that broke into small pieces in the liquid when the sheet was taken out, or those that broke when taken out could not be evaluated, so they are indicated with "-" in the table. bottom.
BZA:ベンジルアクリレート(大阪有機化学工業社製、ビスコート#160)
ACMO:アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ社製)
P-200A:フェノキシ-ポリエチレングリコールアクリレート(共栄社化学社製)
130A:メトキシ-ポリエチレングリコールアクリレート(共栄社化学社製)
14EG-A:PEG600#ジアクリレート(共栄社化学社製、分子量742)
A-HD-N:1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(新中村化学工業社製、分子量226)
Irg.1173:イルガキュア1173(BASF社製)
BZA: benzyl acrylate (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd., Viscoat #160)
ACMO: acryloylmorpholine (manufactured by KJ Chemicals)
P-200A: phenoxy-polyethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
130A: methoxy-polyethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
14EG-A: PEG600# diacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., molecular weight 742)
A-HD-N: 1,6-hexanediol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 226)
Irg. 1173: Irgacure 1173 (manufactured by BASF)
比較例に比べて実施例で得られた樹脂組成物は塗工時の作業性に優れていた。 The resin compositions obtained in the examples were superior in workability during coating as compared with the comparative examples.
一方、比較例1~3で得られたシート(硬化物)は吸液状態が劣っており、比較例1~3で得られた樹脂組成物は塗工時の作業性にも劣っていた。なお、比較例1~3では滴下試験にシート(硬化物)に穴があいた。比較例4~6で得られた樹脂組成物は塗工時の作業性が劣るものであった。 On the other hand, the sheets (cured products) obtained in Comparative Examples 1 to 3 were poor in liquid absorption, and the resin compositions obtained in Comparative Examples 1 to 3 were also poor in workability during coating. Incidentally, in Comparative Examples 1 to 3, holes were formed in the sheet (cured product) during the dropping test. The resin compositions obtained in Comparative Examples 4 to 6 were inferior in workability during coating.
また、実施例で得られた樹脂組成物は、シート状に成形する際に割れ等が生じず成形性に優れており、吸液倍率も従来品と同等以上であった。さらに、吸液後のシート形状の変化が少なく、形状安定性に優れていた。図2には、実施例及び比較例で得られたシートの一例の写真を掲載している。図2(a)は実施例1で得られたシートであり、吸液試験後のシートである。図2(a)に示されているように、吸液試験後もシート形状を維持していることがわかる。一方、図2(b)は比較例4で得られたシートであり、吸液試験後のシートである。図2(b)に示されているように、比較例で得られたシートにおいては、吸液試験後ではシートが崩れており、シート形状が維持されていない。 In addition, the resin compositions obtained in Examples had excellent moldability without causing cracks or the like when molded into sheets, and the liquid absorption capacity was equal to or higher than that of conventional products. Furthermore, the shape of the sheet changed little after absorbing the liquid, and the shape stability was excellent. FIG. 2 shows photographs of examples of the sheets obtained in Examples and Comparative Examples. FIG. 2(a) shows the sheet obtained in Example 1 after the liquid absorption test. As shown in FIG. 2(a), it can be seen that the sheet shape is maintained even after the liquid absorption test. On the other hand, FIG. 2(b) shows the sheet obtained in Comparative Example 4 after the liquid absorption test. As shown in FIG. 2(b), the sheet obtained in the comparative example collapsed after the liquid absorption test, and the sheet shape was not maintained.
Claims (10)
オキシアルキレン基を有するアクリルモノマー、
多官能モノマー、
光重合開始剤、及び
繊維幅が1000nm以下であり、イオン性置換基を有する繊維状セルロースを含む樹脂組成物であって、
前記イオン性置換基はリン酸基、リン酸基に由来する置換基、カルボキシル基、カルボキシル基に由来する置換基、スルホン基及びスルホン基に由来する置換基よりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記イオン性置換基の対イオンが有機オニウムイオンであり、
前記窒素原子を含むアクリルモノマーは、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、メチロールアクリルアミド、メトキシメチルアクリルアミド、エトキシメチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリルアミド及びジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記オキシアルキレン基を有するアクリルモノマーは、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、エトキシポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、エトキシポリプロピレングリコールアクリレート及びフェノキシポリプロピレングリコールアクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記多官能モノマーは、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,3-ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,4-ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,9-ノナンジオール、ジアクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ポリブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジアクリレート、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、トリ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、これらの(メタ)アクリル酸エステル類及びメタクリル酸ビニルよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記樹脂組成物の20℃における粘度が100mPa・s以上であり、
前記有機オニウムイオンは、下記(a)及び(b)から選択される少なくとも一方の条件を満たすものである、樹脂組成物;
(a)炭素数が3以上の炭化水素基を含む;
(b)総炭素数が10以上である。 an acrylic monomer containing a nitrogen atom,
an acrylic monomer having an oxyalkylene group,
polyfunctional monomers,
A resin composition comprising a photopolymerization initiator and fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent,
The ionic substituent is at least one selected from the group consisting of a phosphate group, a substituent derived from a phosphate group, a carboxyl group, a substituent derived from a carboxyl group, a sulfone group, and a substituent derived from a sulfone group. and
The counter ion of the ionic substituent is an organic onium ion,
The acrylic monomer containing a nitrogen atom is selected from the group consisting of dimethylacrylamide, diethylacrylamide, acryloylmorpholine, hydroxyethylacrylamide, methylolacrylamide, methoxymethylacrylamide, ethoxymethylacrylamide, dimethylaminoethylacrylamide and dimethylaminoethyl (meth)acrylate. is at least one
The acrylic monomer having an oxyalkylene group is at least one selected from the group consisting of methoxypolyethyleneglycol acrylate, ethoxypolyethyleneglycol acrylate, phenoxypolyethyleneglycol acrylate, methoxypolypropyleneglycol acrylate, ethoxypolypropyleneglycol acrylate and phenoxypolypropyleneglycol acrylate. can be,
The polyfunctional monomers include ethylene glycol (meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-butylene glycol di(meth)acrylate, and di(meth)acrylate. 1,4-butylene glycol acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, polybutylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate , tetraethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, diacrylate of bisphenol A diglycidyl ether, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, tri At least one selected from the group consisting of pentaerythritol (meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, (meth)acrylates thereof and vinyl methacrylate,
The viscosity of the resin composition at 20° C. is 100 mPa s or more,
The resin composition, wherein the organic onium ion satisfies at least one condition selected from the following (a) and (b);
(a) containing a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms;
(b) The total number of carbon atoms is 10 or more.
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