JP5733761B2 - Resin composition, film forming agent containing the same, and film - Google Patents
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Description
本発明は、セルロース繊維を含有する樹脂組成物、およびその樹脂組成物を含有する皮膜形成剤、並びにその皮膜形成剤からなる皮膜に関するものである。 The present invention relates to a resin composition containing cellulose fibers, a film forming agent containing the resin composition, and a film made of the film forming agent.
樹脂を含む製品群の中には、塗料、接着剤、ワックス等のように、天然樹脂や合成樹脂のエマルションの形態を有する製品が多く存在する。従来より、このような製品に用いられる樹脂組成物においては、レオロジーコントロール剤として、セルロースやセルロース誘導体が配合されたものが知られている(特許文献1,2参照)。 There are many products in the form of emulsions of natural resins and synthetic resins, such as paints, adhesives, waxes, etc., in the product group containing resins. Conventionally, in resin compositions used for such products, those containing cellulose or cellulose derivatives are known as rheology control agents (see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、上記のように樹脂組成物中にセルロース材料を含有することによって、上記塗料等の粘性が増すと、塗工時の液だれ防止効果等が得られるようになるが、その反面、塗工液の伸びが悪くなることから、むらなく均一に塗工することが困難となり、その結果、塗工性が低下するおそれがある。 However, when the viscosity of the coating material and the like is increased by including the cellulose material in the resin composition as described above, an effect of preventing dripping at the time of coating can be obtained. Since the elongation of the liquid is deteriorated, it becomes difficult to uniformly and uniformly apply, and as a result, the coatability may be lowered.
また、その塗膜を乾燥させて得られる皮膜には、従来以上の、高い耐溶剤性、高弾性、帯電防止性や、破断応力,伸張率といった強度の改善、さらには皮膜形成時の着色の抑制等が求められている。 In addition, the film obtained by drying the coated film has higher solvent resistance, higher elasticity, antistatic properties, strength improvement such as breaking stress and elongation rate, and coloring during film formation. Suppression etc. are required.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、接着剤、塗料またはワックスに用いられる樹脂組成物であって、初期粘度が高く、長期保存後の粘度保持率も高く、さらに、塗工性に優れ、耐溶剤性,高弾性,帯電防止性等を有する高強度の皮膜を形成することができる樹脂組成物、およびそれを含有する皮膜形成剤、並びに皮膜の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a resin composition used for adhesives, paints or waxes, which has a high initial viscosity and a high viscosity retention after long-term storage. It is an object of the present invention to provide a resin composition capable of forming a high-strength film having excellent properties, solvent resistance, high elasticity, antistatic properties, and the like, a film-forming agent containing the resin composition, and a film.
上記の目的を達成するために、本発明は、接着剤、塗料またはワックスに用いられる樹脂組成物であって、下記の(A)成分および(B)成分を含有し、(B)成分の固形分の含有量が、(A)成分の固形分100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲である樹脂組成物を第一の要旨とする。
(A)樹脂エマルション。
(B)数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなったものであり、上記アルデヒド基およびケトン基の一部ないし全部は還元されており、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/g、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量が0.3mmol/g以下であり、フェーリング試薬によるアルデヒド基の検出が認められない、セルロース繊維。
In order to achieve the above object, the present invention is a resin composition used for an adhesive, paint or wax, comprising the following components (A) and (B) , content of minute, a first aspect the scope der Ru resin composition of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the solid content of the component (a).
(A) Resin emulsion.
(B) Cellulose fibers having a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, the cellulose having a cellulose I-type crystal structure, and the hydroxyl group at the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized and modified. Aldehyde group, ketone group and carboxyl group, and part or all of the aldehyde group and ketone group are reduced, and the carboxyl group content is 1.2 to 2.5 mmol / g , Cellulose fiber, in which the total content of aldehyde groups and ketone groups as measured by the semicarbazide method is 0.3 mmol / g or less, and detection of aldehyde groups by a failing reagent is not observed .
また、本発明は、上記第一の要旨の樹脂組成物を含有する皮膜形成剤を第二の要旨とする。 Moreover, this invention makes the film forming agent containing the resin composition of said 1st summary the 2nd summary.
また、本発明は、上記第二の要旨の皮膜形成剤からなる皮膜を第三の要旨とする。 Moreover, this invention makes the film | membrane which consists of a film formation agent of said 2nd summary the 3rd summary.
すなわち、本発明者らは、接着剤、塗料またはワックスに用いられる樹脂組成物であって、初期粘度が高く、長期保存後の粘度保持率も高く、さらに、塗工性に優れ、耐溶剤性,高弾性,帯電防止性等を有する高強度の皮膜を形成することができる樹脂組成物を得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中のグルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性された、微細なセルロース繊維を、樹脂エマルションとともに配合することを想起した。そして、上記セルロース繊維を、上記酸化変性により、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/gとなるよう調製し、さらに、還元により、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量が0.3mmol/g以下であってフェーリング試薬によるアルデヒド基の検出が認められないものとなるようにし、かつ、それを特定量配合することにより、所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。 That is, the present inventors are resin compositions used for adhesives, paints or waxes, which have a high initial viscosity, a high viscosity retention after long-term storage , and excellent coating properties and solvent resistance. In order to obtain a resin composition capable of forming a high-strength film having high elasticity, antistatic properties, etc., intensive research was repeated. In the course of the research, it is a cellulose fiber having a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, and the cellulose has a cellulose I-type crystal structure and the hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized. It was recalled that modified fine cellulose fibers were blended with a resin emulsion. Then, the cellulose fiber is prepared by the oxidative modification so that the carboxyl group content is 1.2 to 2.5 mmol / g, and further, by reduction, the total of aldehyde groups and ketone groups as measured by the semicarbazide method It has been found that the intended purpose can be achieved by adding a specific amount of the aldehyde group in such a manner that the content is 0.3 mmol / g or less and the detection of the aldehyde group by the failing reagent is not recognized. The invention has been reached.
このように、本発明の樹脂組成物は、数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなったものであり、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/gの範囲である特殊なセルロース繊維(B)を、樹脂エマルション(A)とともに含有している。そのため、本発明の樹脂組成物は、溶剤に分散したとき、静置状態では高い粘性を示すが、せん断力を加えると粘性が低下するため、均一な塗工が可能で、かつ塗工時の液だれ防止効果が高い。さらに保存時の粘度低下が少ないことから、保存性にも優れ、経時よる塗工性の悪化も解消される。また、本発明の樹脂組成物から、耐溶剤性,高弾性,帯電防止性等を有する高強度の皮膜を形成することができる。そして、本発明の樹脂組成物は、接着剤、塗料、ワックス、またはそれらの製造原料として適用することができる。そのため、建築、自動車、電子部品、印刷などの様々な分野において、水系塗料、接着剤などとして利用することができる。 Thus, the resin composition of the present invention is a cellulose fiber having a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, and the cellulose has a cellulose I-type crystal structure, and the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule. A special cellulose fiber having a hydroxyl group content in the range of 1.2 to 2.5 mmol / g, which is selectively oxidized and modified to become one of an aldehyde group, a ketone group and a carboxyl group. B) is contained together with the resin emulsion (A). Therefore, when dispersed in a solvent, the resin composition of the present invention exhibits a high viscosity in a stationary state, but the viscosity decreases when a shearing force is applied, so that uniform coating is possible and at the time of coating High dripping prevention effect. Furthermore, since there is little decrease in viscosity during storage, storage stability is excellent, and deterioration of coating properties over time is also eliminated. In addition, a high-strength film having solvent resistance, high elasticity, antistatic properties and the like can be formed from the resin composition of the present invention. And the resin composition of this invention is applicable as an adhesive agent, a coating material, wax, or those manufacturing raw materials. Therefore, it can be used as a water-based paint, adhesive, etc. in various fields such as architecture, automobiles, electronic parts, and printing.
特に、上記セルロース繊維(B)のアルデヒド基とケトン基の合計含量が、セミカルバジド法による測定において0.3mmol/g以下であって、フェーリング試薬によるアルデヒド基の検出が認められないものであることから、初期粘度が高く、長期保存後の粘度保持率も高く、さらに、皮膜形成時の着色が生じず、より優れた皮膜を形成することができる。 In particular, that the above total content of aldehyde groups and ketone groups of the cellulose fibers (B) is, it der below 0.3 mmol / g as measured by the semicarbazide method, but not found the detection of aldehyde groups by Fehling reagent Therefore , the initial viscosity is high, the viscosity retention rate after long-term storage is high, and further , no coloring occurs during film formation, and a more excellent film can be formed.
また、上記セルロース繊維(B)の固形分の含有量が、樹脂エマルション(A)の固形分100重量部に対して特定の範囲であることから、より塗工性に優れるようになり、かつ、より高強度の皮膜を形成することができる。 The content of solids of the cellulose fibers (B) is, since it is a specific range with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin emulsion (A), it becomes more excellent coating properties, and, A higher-strength film can be formed.
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明の樹脂組成物は、接着剤、塗料またはワックスに用いられる樹脂組成物であって、樹脂エマルション(A成分)と、特定のセルロース繊維(B成分)とを含有し、(B)成分の固形分の含有量が特定範囲に設定されたものである。 The resin composition of the present invention is a resin composition used for adhesives, paints or waxes, and contains a resin emulsion (component A) and specific cellulose fibers (component B). The solid content is set within a specific range .
上記樹脂エマルション(A成分)は、天然樹脂や合成樹脂の水性エマルションおよび水性ラテックス等である。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 The resin emulsion (component A) is an aqueous emulsion or aqueous latex of natural resin or synthetic resin. These may be used alone or in combination of two or more.
上記合成樹脂の水性エマルションとしては、酢酸ビニル系、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリビニルアルコール系の樹脂エマルションが用いられる。具体的には、酢酸ビニル樹脂エマルション、ウレタン樹脂エマルション、アクリル樹脂エマルション、スチレン/アクリル共重合樹脂エマルション、エチレン,バーサティック酸ビニルエステル,エチレン性不飽和カルボン酸,塩化ビニル,(メタ)アクリル酸アルキルエステル等と酢酸ビニルとを共重合した酢酸ビニル共重合樹脂エマルション、等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 As the aqueous emulsion of the synthetic resin, vinyl acetate-based, urethane-based, acrylic-based, polyester-based, epoxy-based, and polyvinyl alcohol-based resin emulsions are used. Specifically, vinyl acetate resin emulsion, urethane resin emulsion, acrylic resin emulsion, styrene / acrylic copolymer resin emulsion, ethylene, vinyl acid vinyl ester, ethylenically unsaturated carboxylic acid, vinyl chloride, alkyl (meth) acrylate Examples thereof include vinyl acetate copolymer resin emulsions obtained by copolymerizing esters and vinyl acetate. These may be used alone or in combination of two or more.
上記合成樹脂の水性ラテックスとしては、例えば、ブタジエンラテックス、クロロプレンラテックス、イソプレンラテックス、ブタジエンやイソプレン等とスチレンやアクリロニトリル等とを共重合させた共重合樹脂ラテックス、等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 Examples of the aqueous latex of the synthetic resin include butadiene latex, chloroprene latex, isoprene latex, copolymer resin latex obtained by copolymerizing butadiene, isoprene, and the like with styrene, acrylonitrile, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明の樹脂組成物全体に対する、上記樹脂エマルション(A成分)の固形分濃度(樹脂量またはゴム量)は、塗工性等の観点から、樹脂組成物全体の0.1〜70重量%の範囲であることが好ましく、特に好ましくは、10〜50重量%の範囲である。 The solid content concentration (resin amount or rubber amount) of the resin emulsion (component A) with respect to the entire resin composition of the present invention is 0.1 to 70% by weight of the entire resin composition from the viewpoint of coating properties and the like. The range is preferably 10 to 50% by weight.
上記樹脂エマルション(A成分)とともに配合される、前記特定のセルロース繊維(B成分)としては、数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなったものであり、上記アルデヒド基およびケトン基の一部ないし全部は還元されており、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/g、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量が0.3mmol/g以下であり、フェーリング試薬によるアルデヒド基の検出が認められない、微細なセルロース繊維が用いられる。上記セルロース繊維は、I型結晶構造を有する天然由来のセルロース固体原料を表面酸化し微細化した繊維である。すなわち、天然セルロースの生合成の過程においては、ほぼ例外なくミクロフィブリルと呼ばれるナノファイバーがまず形成され、これらが多束化して高次な固体構造を構成するが、上記ミクロフィブリル間の強い凝集力の原動となっている表面間の水素結合を弱めるために、その水酸基(セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基)の一部が酸化され、カルボキシル基やアルデヒド基やケトン基に変換されている。 As said specific cellulose fiber (B component) mix | blended with the said resin emulsion (A component), a number average fiber diameter is 2-150 nm cellulose fiber, Comprising: The cellulose has a cellulose I type crystal structure. And the hydroxyl group at the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized and modified to become one of an aldehyde group, a ketone group and a carboxyl group, and part or all of the aldehyde group and ketone group Is reduced, the carboxyl group content is 1.2 to 2.5 mmol / g, the total content of aldehyde groups and ketone groups is 0.3 mmol / g or less as measured by the semicarbazide method, Fine cellulose fibers that are not detected are used. The cellulose fiber is a fiber obtained by subjecting a naturally-derived cellulose solid raw material having an I-type crystal structure to surface oxidation and refinement. That is, in the process of biosynthesis of natural cellulose, nanofibers called microfibrils are first formed almost without exception, and these form multiple bundles to form a higher-order solid structure. In order to weaken the hydrogen bond between the surfaces that are the driving force of the cation, a part of its hydroxyl group (the C6 hydroxyl group of each glucose unit in the cellulose molecule) is oxidized and converted into a carboxyl group, an aldehyde group, or a ketone group. ing.
ここで、上記特定のセルロース繊維(B成分)を構成するセルロースがI型結晶構造を有することは、例えば、広角X線回折像測定により得られる回折プロファイルにおいて、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つ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。 Here, the cellulose constituting the specific cellulose fiber (component B) has an I-type crystal structure. For example, in a diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement, 2 theta is around 14 to 17 °. 2 theta can be identified from having typical peaks at two positions near 22 to 23 °.
また、上記特定のセルロース繊維(B成分)の数平均繊維径は、2〜150nmであり、分散安定性の点から、好ましくは数平均繊維径が2〜100nmであり、特に好ましくは3〜80nmである。すなわち、上記数平均繊維径が上記範囲未満であると、本質的に分散媒体に溶解してしまい、逆に上記数平均繊維径が上記範囲を超えると、セルロース繊維が沈降してしまい、セルロース繊維を配合することによる機能性を発現することができないからである。また、上記セルロース繊維の最大繊維径は、1000nm以下であることが好ましく、特に好ましくは500nm以下である。すなわち、上記セルロース繊維の最大繊維径が上記範囲を超えると、セルロース繊維が沈降してしまい、セルロース繊維を配合することによる機能性を発現することができないからである。 The number average fiber diameter of the specific cellulose fiber (component B) is 2 to 150 nm, and from the viewpoint of dispersion stability, the number average fiber diameter is preferably 2 to 100 nm, and particularly preferably 3 to 80 nm. It is. That is, when the number average fiber diameter is less than the above range, it is essentially dissolved in the dispersion medium. Conversely, when the number average fiber diameter exceeds the above range, the cellulose fibers are precipitated, and the cellulose fibers It is because the functionality by blending cannot be expressed. The maximum fiber diameter of the cellulose fiber is preferably 1000 nm or less, and particularly preferably 500 nm or less. That is, when the maximum fiber diameter of the cellulose fiber exceeds the above range, the cellulose fiber is settled, and the functionality due to blending the cellulose fiber cannot be expressed.
上記特定のセルロース繊維(B成分)の数平均繊維径・最大繊維径は、例えば、つぎのようにして測定することができる。すなわち、固形分率で0.05〜0.1重量%の微細セルロースの水分散体を調製し、その分散体を、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストして、透過型電子顕微鏡(TEM)の観察用試料とする。なお、大きな繊維径の繊維を含む場合には、ガラス上へキャストした表面の走査型電子顕微鏡(SEM)像を観察してもよい。そして、構成する繊維の大きさに応じて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。その際に、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定し、その軸に対し、20本以上の繊維が交差するよう、試料および観察条件(倍率等)を調節する。そして、この条件を満たす観察画像を得た後、この画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、軸に交錯する繊維の繊維径を目視で読み取っていく。このようにして、最低3枚の重複しない表面部分の画像を、電子顕微鏡で撮影し、各々2つの軸に交錯する繊維の繊維径の値を読み取る(したがって、最低20本×2×3=120本の繊維径の情報が得られる)。このようにして得られた繊維径のデータにより、最大繊維径および数平均繊維径を算出する。 The number average fiber diameter and the maximum fiber diameter of the specific cellulose fiber (component B) can be measured, for example, as follows. That is, an aqueous dispersion of fine cellulose having a solid content of 0.05 to 0.1% by weight was prepared, and the dispersion was cast on a carbon film-coated grid that had been subjected to a hydrophilization treatment. (TEM) observation sample. In addition, when the fiber of a big fiber diameter is included, you may observe the scanning electron microscope (SEM) image of the surface cast on glass. Then, observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the size of the constituent fibers. At that time, an axis having an arbitrary vertical and horizontal image width is assumed in the obtained image, and the sample and observation conditions (magnification, etc.) are adjusted so that 20 or more fibers intersect the axis. Then, after obtaining an observation image that satisfies this condition, two random axes, vertical and horizontal, per image are drawn on this image, and the fiber diameter of the fiber that intersects the axis is visually read. In this way, images of at least three non-overlapping surface portions are taken with an electron microscope, and the fiber diameter values of the fibers intersecting with each of the two axes are read (thus, at least 20 × 2 × 3 = 120). Information on the fiber diameter of the book is obtained). The maximum fiber diameter and the number average fiber diameter are calculated from the fiber diameter data thus obtained.
そして、上記特定のセルロース繊維(B成分)は、セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなったものであり、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/gである。好ましくは、1.5〜2.0mmol/gの範囲のカルボキシル基含量である。このようにカルボキシル基の含量を特定範囲内に設定することにより、本発明の樹脂組成物において、塗工性を確保しつつ、その皮膜に対し、従来以上の、高い耐溶剤性、高弾性、帯電防止性、強度、等を付与することができる。なお、上記カルボキシル基量が上記範囲未満であると、上記のような本発明の効果が充分に得られず、さらにセルロース繊維の沈降を生じる場合もあり、逆に上記カルボキシル基量が上記範囲を超えると、水溶性が強くなり過ぎるおそれがある。 The specific cellulose fiber (component B) is one in which the hydroxyl group at the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized and modified to become one of an aldehyde group, a ketone group, and a carboxyl group, The carboxyl group content is 1.2 to 2.5 mmol / g. The carboxyl group content is preferably in the range of 1.5 to 2.0 mmol / g. Thus, by setting the content of the carboxyl group within a specific range, in the resin composition of the present invention, while ensuring the coatability, the film has a higher solvent resistance, higher elasticity than conventional, Antistatic properties, strength, etc. can be imparted. If the amount of the carboxyl group is less than the above range, the effects of the present invention as described above may not be sufficiently obtained, and the cellulose fibers may be precipitated. Conversely, the amount of the carboxyl group is within the above range. When it exceeds, water solubility may become too strong.
上記特定のセルロース繊維(B成分)のカルボキシル基量の測定は、例えば、乾燥重量を精秤したセルロース試料から0.5〜1重量%スラリーを60ml調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、電気伝導度測定を行う。測定はpHが約11になるまで続ける。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下記の式(1)に従いカルボキシル基量を求めることができる。 The measurement of the carboxyl group amount of the specific cellulose fiber (component B) is, for example, preparing 60 ml of a 0.5 to 1 wt% slurry from a cellulose sample accurately weighed on the dry weight, and adjusting the pH with a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution. After adjusting to about 2.5, 0.05M sodium hydroxide aqueous solution is dropped and the electrical conductivity is measured. The measurement is continued until the pH is about 11. The amount of carboxyl groups can be determined from the amount (V) of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid whose electrical conductivity changes slowly, according to the following formula (1).
カルボキシル基量(mmol/g)=V(ml)×〔0.05/セルロース重量〕 ……(1) Amount of carboxyl group (mmol / g) = V (ml) × [0.05 / cellulose weight] (1)
なお、カルボキシル基量の調整は、後述するように、セルロース繊維の酸化工程で用いる共酸化剤の添加量や反応時間を制御することにより行うことができる。 In addition, adjustment of a carboxyl group amount can be performed by controlling the addition amount and reaction time of the co-oxidant used at the oxidation process of a cellulose fiber so that it may mention later.
また、上記特定のセルロース繊維(B成分)は、前記酸化変性後、還元剤により還元させる。これにより、アルデヒド基およびケトン基の一部ないし全部は還元され、水酸基に戻る。なお、カルボキシル基は還元されない。そして、上記還元により、上記特定のセルロース繊維(B成分)の、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量を、0.3mmol/g以下とし、好ましくは0〜0.1mmol/gの範囲とし、より好ましくは実質的に0mmol/gとする。これにより、単に酸化変性させたものよりも、増粘性、分散安定性が増し、特に気温等に左右されず長期にわたり分散安定性に優れるようになる。また、上記のように、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量が0.3mmol/g以下であるセルロース繊維を、上記(B)成分のセルロース繊維として本発明の樹脂組成物に用いると、皮膜形成時の着色が生じず、より優れた皮膜を形成することができる。なお、アルデヒド基とケトン基の合計が0.3mmol/gを超えると、皮膜形成時の着色や、樹脂組成物の粘度が時間経過と共に著しく低下するといったおそれがある。 Moreover, the specific cellulose fibers (B component), after the oxide-modified, Ru was reduced by a reducing agent. As a result, part or all of the aldehyde group and the ketone group are reduced to return to the hydroxyl group. Note that the carboxyl group is not reduced. And by the said reduction | restoration, the total content of the aldehyde group and the ketone group by the measurement by the semicarbazide method of the said specific cellulose fiber (B component) shall be 0.3 mmol / g or less , Preferably it is 0-0.1 mmol / and g range, more preferably shall be the substantially 0 mmol / g. As a result, the viscosity and dispersion stability are increased compared to those obtained by simply oxidative modification, and the dispersion stability is excellent over a long period of time regardless of the temperature. Further, as described above, the cellulose fiber having a total content of aldehyde groups and ketone groups as measured by the semicarbazide method of 0.3 mmol / g or less is used as the cellulose fiber of the component (B) in the resin composition of the present invention. When used, coloring during film formation does not occur and a more excellent film can be formed. In addition, when the sum total of an aldehyde group and a ketone group exceeds 0.3 mmol / g, there exists a possibility that coloring at the time of film formation and the viscosity of a resin composition may fall remarkably with progress of time.
そして、上記特定のセルロース繊維(B成分)が、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン(TEMPO)等のN−オキシル化合物の存在下、共酸化剤を用いて酸化されたものであり、上記酸化反応により生じたアルデヒド基およびケトン基が、還元剤により還元されたものであると、上記特定のセルロース繊維を容易に得ることができるようになり、樹脂組成物として、より良好な結果を得ることができるようになるため、好ましい。また、上記還元剤による還元が、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)によるものであると、上記観点から、より好ましい。 And the specific cellulose fiber (component B) is oxidized using a co-oxidant in the presence of an N-oxyl compound such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine (TEMPO), When the aldehyde group and ketone group generated by the oxidation reaction are reduced by a reducing agent, the specific cellulose fiber can be easily obtained, and a better result is obtained as a resin composition. This is preferable because it can be obtained. Also, reduction with the reducing agent, the is by hydrogenation sodium borohydride (NaBH 4), from the viewpoint, more preferable.
ところで、セミカルバジド法による、アルデヒド基とケトン基との合計含量の測定は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、乾燥させた試料に、リン酸緩衝液によりpH=5に調整したセミカルバジド塩酸塩3g/l水溶液を正確に50ml加え、密栓し、二日間振とうする。ついで、この溶液10mlを正確に100mlビーカーに採取し、5N硫酸を25ml、0.05Nヨウ素酸カリウム水溶液5mlを加え、10分間撹拌する。その後、5%ヨウ化カリウム水溶液10mlを加えて、直ちに自動滴定装置を用いて、0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液にて滴定し、その滴定量等から、下記の式(2)に従い、試料中のカルボニル基量(アルデヒド基とケトン基との合計含量)を求めることができる。なお、セミカルバジドは、アルデヒド基やケトン基と反応しシッフ塩基(イミン)を形成するが、カルボキシル基とは反応しないことから、上記測定により、アルデヒド基とケトン基のみを定量できると考えられる。 Incidentally, measurement of the total content of aldehyde groups and ketone groups by the semicarbazide method is performed, for example, as follows. That is, first, 50 ml of a semicarbazide hydrochloride 3 g / l aqueous solution adjusted to pH = 5 with a phosphate buffer is added to a dried sample, sealed, and shaken for 2 days. Next, 10 ml of this solution is accurately collected in a 100 ml beaker, 25 ml of 5N sulfuric acid and 5 ml of 0.05N potassium iodate aqueous solution are added and stirred for 10 minutes. Thereafter, 10 ml of a 5% potassium iodide aqueous solution was added, and immediately titrated with a 0.1N sodium thiosulfate solution using an automatic titrator. From the titration amount and the like, according to the following formula (2), The amount of carbonyl groups (total content of aldehyde groups and ketone groups) can be determined. Semicarbazide reacts with an aldehyde group or a ketone group to form a Schiff base (imine), but does not react with a carboxyl group. Therefore, it is considered that only the aldehyde group and the ketone group can be quantified by the above measurement.
カルボニル基量(mmol/g)=(D−B)×f×〔0.125/w〕 ……(2)
D:サンプルの滴定量(ml)
B:空試験の滴定量(ml)
f:0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液のファクター(−)
w:試料量(g)
Carbonyl group amount (mmol / g) = (D−B) × f × [0.125 / w] (2)
D: Sample titration (ml)
B: Titrate of blank test (ml)
f: Factor (-) of 0.1N sodium thiosulfate solution
w: Sample amount (g)
本発明における上記特定のセルロース繊維(B成分)は、繊維表面上のセルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基のみが選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなっている。このセルロース繊維表面上のグルコースユニットのC6位の水酸基のみが選択的に酸化されているかどうかは、例えば、13C−NMRチャートにより確認することができる。すなわち、酸化前のセルロースの13C−NMRチャートで確認できるグルコース単位の1級水酸基のC6位に相当する62ppmのピークが、酸化反応後は消失し、代わりにカルボキシル基等に由来するピーク(178ppmのピークはカルボキシル基に由来するピーク)が現れる。このようにして、グルコース単位のC6位水酸基のみがカルボキシル基等に酸化されていることを確認することができる。 In the specific cellulose fiber (B component) in the present invention, only the hydroxyl group at the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule on the fiber surface is selectively oxidized and denatured, and any of aldehyde group, ketone group and carboxyl group It has become. Whether or not only the hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit on the surface of the cellulose fiber is selectively oxidized can be confirmed by, for example, a 13 C-NMR chart. That is, a 62 ppm peak corresponding to the C6 position of the primary hydroxyl group of the glucose unit, which can be confirmed by a 13 C-NMR chart of cellulose before oxidation, disappears after the oxidation reaction, and instead a peak derived from a carboxyl group or the like (178 ppm) The peak of is a peak derived from a carboxyl group). In this way, it can be confirmed that only the C6 hydroxyl group of the glucose unit is oxidized to a carboxyl group or the like.
また、上記特定のセルロース繊維(B成分)におけるアルデヒド基の検出は、フェーリング試薬により行われる。すなわち、例えば、乾燥させた試料に、フェーリング試薬(酒石酸ナトリウムカリウムと水酸化ナトリウムとの混合溶液と、硫酸銅五水和物水溶液)を加えた後、80℃で1時間加熱したとき、上澄みが青色、セルロース繊維部分が紺色を呈するものは、アルデヒド基は検出されなかったと判断することができ、上澄みが黄色、セルロース繊維部分が赤色を呈するものは、アルデヒド基は検出されたと判断することができる。 The detection of the aldehyde group in the specific cellulose fibers (B component), Ru row cracking by full Eringu reagent. That is, for example, after adding a Fering reagent (a mixed solution of sodium potassium tartrate and sodium hydroxide and an aqueous solution of copper sulfate pentahydrate) to a dried sample, the supernatant is obtained when heated at 80 ° C. for 1 hour. When blue and cellulose fiber parts are amber, it can be determined that the aldehyde group has not been detected, and when the supernatant is yellow and the cellulose fiber part is red, it can be determined that the aldehyde group has been detected. .
上記特定のセルロース繊維(B成分)は、例えば、(1)酸化反応工程、(2)還元工程、(3)精製工程、(4)分散工程(微細化処理工程)等を行うことにより得ることができる。以下、各工程を順に説明する。 The specific cellulose fiber (component B) is obtained, for example, by performing (1) an oxidation reaction step, (2) a reduction step, (3) a purification step, (4) a dispersion step (a refinement treatment step), etc. Can do. Hereinafter, each process is demonstrated in order.
(1)酸化反応工程
天然セルロースと、N−オキシル化合物とを水(分散媒体)に分散させた後、共酸化剤を添加して、反応を開始する。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10〜11に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なす。ここで、共酸化剤とは、直接的にセルロース水酸基を酸化する物質ではなく、酸化触媒として用いられるN−オキシル化合物を酸化する物質のことである。
(1) Oxidation reaction step After natural cellulose and an N-oxyl compound are dispersed in water (dispersion medium), a cooxidant is added to start the reaction. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise to maintain the pH at 10 to 11, and the reaction is regarded as completed when no change in pH is observed. Here, the co-oxidant is not a substance that directly oxidizes a cellulose hydroxyl group but a substance that oxidizes an N-oxyl compound used as an oxidation catalyst.
上記天然セルロースは、植物,動物,バクテリア産生ゲル等のセルロースの生合成系から単離した精製セルロースを意味する。より具体的には、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンター,コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ,バガスパルプ等の非木材系パルプ、バクテリアセルロース(BC)、ホヤから単離されるセルロース、海草から単離されるセルロース等をあげることができる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンター、コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ,バガスパルプ等の非木材系パルプが好ましい。上記天然セルロースは、叩解等の表面積を高める処理を施すと、反応効率を高めることができ、生産性を高めることができるため好ましい。また、上記天然セルロースとして、単離、精製の後、乾燥させない(ネバードライ)で保存していたものを使用すると、ミクロフィブリルの集束体が膨潤しやすい状態であるため、反応効率を高め、微細化処理後の数平均繊維径を小さくすることができるため好ましい。 The natural cellulose means purified cellulose isolated from a cellulose biosynthetic system such as a plant, animal, or bacteria-producing gel. More specifically, softwood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp, bacterial cellulose (BC), cellulose isolated from sea squirt, seaweed Cellulose isolated from can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, soft wood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, and non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp are preferable. The natural cellulose is preferably subjected to a treatment for increasing the surface area such as beating, because the reaction efficiency can be increased and the productivity can be increased. In addition, if the natural cellulose that has been stored after being isolated and purified and not dried (never dry) is used, the microfibril bundles are likely to swell. This is preferable because the number average fiber diameter after the crystallization treatment can be reduced.
上記反応における天然セルロースの分散媒体は水であり、反応水溶液中の天然セルロース濃度は、試薬(天然セルロース)の充分な拡散が可能な濃度であれば任意である。通常は、反応水溶液の重量に対して約5%以下であるが、機械的撹拌力の強い装置を使用することにより反応濃度を上げることができる。 The dispersion medium of natural cellulose in the above reaction is water, and the concentration of natural cellulose in the reaction aqueous solution is arbitrary as long as the reagent (natural cellulose) can be sufficiently diffused. Usually, it is about 5% or less based on the weight of the reaction aqueous solution, but the reaction concentration can be increased by using a device having a strong mechanical stirring force.
また、上記N−オキシル化合物としては、例えば、一般に酸化触媒として用いられるニトロキシラジカルを有する化合物があげられる。上記N−オキシル化合物は、水溶性の化合物が好ましく、なかでもピペリジンニトロキシオキシラジカルが好ましく、特に2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカル(TEMPO)または4−アセトアミド−TEMPOが好ましい。上記N−オキシル化合物の添加は、触媒量で充分であり、好ましくは0.1〜4mmol/l、さらに好ましくは0.2〜2mmol/lの範囲で反応水溶液に添加する。 Examples of the N-oxyl compound include compounds having a nitroxy radical generally used as an oxidation catalyst. The N-oxyl compound is preferably a water-soluble compound, more preferably a piperidine nitroxyoxy radical, particularly 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy radical (TEMPO) or 4-acetamido-TEMPO. preferable. The N-oxyl compound is added in a catalytic amount, preferably 0.1 to 4 mmol / l, more preferably 0.2 to 2 mmol / l.
上記共酸化剤としては、例えば、次亜ハロゲン酸またはその塩、亜ハロゲン酸またはその塩、過ハロゲン酸またはその塩、過酸化水素、過有機酸等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム等のアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩が好ましい。そして、上記次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合は、臭化ナトリウム等の臭化アルカリ金属の存在下で反応を進めることが、反応速度の点において好ましい。上記臭化アルカリ金属の添加量は、上記N−オキシル化合物に対して約1〜40倍モル量、好ましくは約10〜20倍モル量である。 Examples of the co-oxidant include hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogen acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, alkali metal hypohalites such as sodium hypochlorite and sodium hypobromite are preferable. And when using the said sodium hypochlorite, it is preferable in terms of reaction rate to advance reaction in presence of alkali bromide metals, such as sodium bromide. The addition amount of the alkali metal bromide is about 1 to 40 times mol, preferably about 10 to 20 times mol for the N-oxyl compound.
上記反応水溶液のpHは約8〜11の範囲で維持されることが好ましい。水溶液の温度は約4〜40℃において任意であるが、反応は室温(25℃)で行うことが可能であり、特に温度の制御は必要としない。 The pH of the aqueous reaction solution is preferably maintained in the range of about 8-11. The temperature of the aqueous solution is arbitrary at about 4 to 40 ° C., but the reaction can be performed at room temperature (25 ° C.), and the temperature is not particularly required to be controlled.
目的とするカルボキシル基量等を得るために、酸化の程度を共酸化剤の添加量と反応時間により制御する。通常、反応時間は約5〜120分、長くとも240分以内に完了する。 In order to obtain the target amount of carboxyl groups and the like, the degree of oxidation is controlled by the amount of co-oxidant added and the reaction time. Usually, the reaction time is completed within about 5 to 120 minutes, at most 240 minutes.
(2)還元工程
前記特定のセルロース繊維(B成分)は、上記酸化反応後、更に還元反応を行うことが好ましい。具体的には、酸化反応後の微細酸化セルロースを精製水に分散し、水分散体のpHを約10に調整し、各種還元剤により還元反応を行う。本発明に使用する還元剤としては、一般的なものを使用することが可能であるが、好ましくは、LiBH4、NaBH3CN、NaBH4があげられる。なかでも、NaBH4は、コスト及び利用可能性という観点から特に好ましい。
(2) Reduction step The specific cellulose fiber (component B) is preferably further subjected to a reduction reaction after the oxidation reaction. Specifically, fine oxidized cellulose after the oxidation reaction is dispersed in purified water, the pH of the aqueous dispersion is adjusted to about 10, and the reduction reaction is performed with various reducing agents. As the reducing agent used in the present invention, a general reducing agent can be used, and preferred examples include LiBH 4 , NaBH 3 CN, and NaBH 4 . Among these, NaBH 4 is particularly preferable from the viewpoint of cost and availability.
微細酸化セルロースを基準として、還元剤の量は、0.1〜4重量%の範囲が好ましく、特に好ましくは1〜3重量%の範囲内である。反応条件は室温または室温より若干高い温度で、10分〜10時間、好ましくは30分〜2時間行なわれる。 The amount of reducing agent is preferably in the range of 0.1 to 4% by weight, particularly preferably in the range of 1 to 3% by weight, based on finely oxidized cellulose. The reaction is carried out at room temperature or slightly higher than room temperature for 10 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 2 hours.
上記の反応終了後、各種の酸により反応混合物のpHを約2に調整し、精製水をふりかけながら遠心分離機で固液分離を行い、ケーキ状の微細酸化セルロースを得る。固液分離は濾液の電気伝導度が5mS/m以下となるまで行う。 After completion of the above reaction, the pH of the reaction mixture is adjusted to about 2 with various acids, and solid-liquid separation is performed with a centrifuge while sprinkling purified water to obtain cake-like fine oxidized cellulose. Solid-liquid separation is performed until the electric conductivity of the filtrate is 5 mS / m or less.
(3)精製工程
つぎに、未反応の共酸化剤(次亜塩素酸等)や、各種副生成物等を除く目的で精製を行う。反応物繊維は通常、この段階ではナノファイバー単位までばらばらに分散しているわけではないため、通常の精製法、すなわち水洗とろ過を繰り返すことで高純度(99重量%以上)の反応物繊維と水の分散体とする。
(3) Purification step Next, purification is performed for the purpose of removing unreacted co-oxidant (such as hypochlorous acid) and various by-products. At this stage, the reactant fibers are usually not dispersed evenly to the nanofiber unit. Therefore, by repeating the usual purification method, that is, washing with water and filtration, the reactant fibers are highly purified (99% by weight or more). Use water dispersion.
上記精製工程における精製方法は、遠心脱水を利用する方法(例えば、連続式デカンダー)のように、上述した目的を達成できる装置であればどのような装置を利用しても構わない。こうして得られる反応物繊維の水分散体は、絞った状態で固形分(セルロース)濃度としておよそ10重量%〜50重量%の範囲にある。この後の分散工程を考慮すると、50重量%よりも高い固形分濃度とすると、分散に極めて高いエネルギーが必要となることから好ましくない。 As the purification method in the purification step, any device may be used as long as it can achieve the above-described object, such as a method using centrifugal dehydration (for example, a continuous decanter). The aqueous dispersion of the reactant fibers thus obtained is in the range of approximately 10 wt% to 50 wt% as the solid content (cellulose) concentration in the squeezed state. Considering the subsequent dispersion step, if the solid content concentration is higher than 50% by weight, it is not preferable because extremely high energy is required for dispersion.
(4)分散工程(微細化処理工程)
上記精製工程にて得られる水を含浸した反応物繊維(水分散体)を、分散媒体中に分散させ分散処理を行う。処理に伴って粘度が上昇し、微細化処理されたセルロース繊維の分散体を得ることができる。その後、上記セルロース繊維の分散体を乾燥することによって、特定のセルロース繊維(B成分)を得ることできる。なお、上記セルロース繊維の分散体を乾燥することなく、分散体の状態で樹脂組成物に用いても差し支えない。
(4) Dispersion process (miniaturization process)
The reaction fiber (water dispersion) impregnated with water obtained in the purification step is dispersed in a dispersion medium and subjected to a dispersion treatment. With the treatment, the viscosity increases, and a dispersion of finely pulverized cellulose fibers can be obtained. Then, the specific cellulose fiber (B component) can be obtained by drying the dispersion of the cellulose fiber. It should be noted that the cellulose fiber dispersion may be used in the resin composition in a dispersion state without drying.
そして、上記のようにして得られた特定のセルロース繊維(B成分)の分散媒体には、水や、水と有機溶媒の混合溶液が用いられる。 For the dispersion medium of the specific cellulose fiber (component B) obtained as described above, water or a mixed solution of water and an organic solvent is used.
上記分散工程で使用する分散機としては、高速回転下でのホモミキサー、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、超音波分散処理、ビーター、ディスク型レファイナー、コニカル型レファイナー、ダブルディスク型レファイナー、グラインダー等の強力で叩解能力のある装置を使用することにより、より効率的かつ高度なダウンサイジングが可能となり、経済的に有利に樹脂組成物を得ることができる点で好ましい。なお、上記分散機としては、例えば、スクリュー型ミキサー、パドルミキサー、ディスパー型ミキサー、タービン型ミキサー等を用いても差し支えない。 Dispersers used in the above dispersion process include high-powered homomixers, high-pressure homogenizers, ultra-high-pressure homogenizers, ultrasonic dispersion processing, beaters, disk type refiners, conical type refiners, double disk type refiners, grinders, etc. By using an apparatus having a beating ability, it is preferable in that a more efficient and advanced downsizing is possible and a resin composition can be obtained economically advantageously. As the disperser, for example, a screw mixer, a paddle mixer, a disper mixer, a turbine mixer, or the like may be used.
上記セルロース繊維の分散体の乾燥法としては、例えば、分散媒体が水である場合は、スプレードライ,凍結乾燥法等が用いられ、分散媒体が水と有機溶媒の混合溶液である場合は、ドラムドライヤーによる乾燥法,スプレードライヤーによる噴霧乾燥法等が用いられる。 Examples of the method for drying the cellulose fiber dispersion include spray drying, freeze drying, and the like when the dispersion medium is water, and drums when the dispersion medium is a mixed solution of water and an organic solvent. A drying method using a dryer, a spray drying method using a spray dryer, or the like is used.
本発明の樹脂組成物における特定のセルロース繊維(B成分)の配合量は、より塗工性に優れるようになり、かつ、より高強度の皮膜を形成することができるようになる点から、その固形分の含有量が、樹脂エマルション(A成分)の固形分100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲に設定される。 The blending amount of the specific cellulose fiber (component B) in the resin composition of the present invention is more excellent in coating properties and can form a higher strength film. the content of solids, and the solid content 100 parts by weight of the resin emulsion (a component) 0. Ru is set in a range of 1 to 10 parts by weight.
本発明の樹脂組成物には、樹脂エマルション(A成分)、上記特定のセルロース繊維(B成分)とともに、必要に応じ、本発明の効果を損なわない範囲内で、水、有機溶媒、酸化防止剤、金属不活性剤、難燃剤、可塑剤、難燃助剤、耐候性改良剤、スリップ剤、無機充填剤、有機充填剤、強化剤、各種着色剤、離型剤、等を配合することができる。なお、これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 The resin composition of the present invention includes a resin emulsion (component A) and the specific cellulose fiber (component B), and, if necessary, water, an organic solvent, an antioxidant within a range that does not impair the effects of the present invention. , Metal deactivators, flame retardants, plasticizers, flame retardant aids, weather resistance improvers, slip agents, inorganic fillers, organic fillers, reinforcing agents, various colorants, mold release agents, etc. it can. In addition, these are used individually or in combination of 2 or more types.
ここで、本発明の樹脂組成物の調製は、例えば、樹脂エマルション(A成分)、上記特定のセルロース繊維(B成分)を配合し、さらに必要に応じてその他の材料を配合した後、これらを混合処理等することにより行われる。 Here, preparation of the resin composition of this invention mix | blends resin emulsion (A component), the said specific cellulose fiber (B component), for example, and also mix | blends other materials as needed, Then, these are mixed. It is carried out by mixing treatment.
上記混合処理としては、例えば、真空ホモミキサー、ディスパー、プロペラミキサー、ニーダー等の各種混練器、ブレンダー、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル、ペブルミル、ビーズミル粉砕機、高圧ホモジナイザー(超高圧ホモジナイザー等)、等を用いた混合処理があげられる。 Examples of the mixing treatment include various kneaders such as vacuum homomixers, dispersers, propeller mixers, kneaders, blenders, homogenizers, ultrasonic homogenizers, colloid mills, pebble mills, bead mill grinders, high-pressure homogenizers (such as ultra-high pressure homogenizers), Etc. are mixed.
<皮膜形成剤及び皮膜>
本発明の皮膜形成剤は、上記調製の樹脂組成物を含むものであり、処理対象物に塗布・噴霧等した後、乾燥させることにより、耐溶剤性,高弾性,帯電防止性等を有する高強度の皮膜を形成することができるものである。このように乾燥皮膜が上記の特性を有していると、皮膜自体が破壊され難くなるため、処理対象物から皮膜が剥がれにくくなる。このため、本発明の皮膜形成剤は、接着剤、塗料、ワックス(床、家具等の磨き剤ないし艶だし剤)として用いられ、そのほか、それらの製造原料としても利用できる。また、皮膜形成剤から得られる皮膜(フィルム)自体を単独で、所望用途に使用することもできる。
<Film-forming agent and film>
The film-forming agent of the present invention contains the resin composition prepared as described above, and has high solvent resistance, high elasticity, antistatic properties, etc. by applying and spraying the object to be treated and then drying. A strong film can be formed. As described above, when the dry film has the above-described characteristics, the film itself is not easily destroyed, and thus the film is difficult to be peeled off from the object to be processed. Therefore, film-forming agent of the present invention, adhesives, paints, waxes (floor, polish or polishes such as furniture) and used by, other, it can also be used as their raw material. Further, the film (film) itself obtained from the film forming agent can be used alone for a desired application.
なお、本発明の皮膜形成剤の、BM型回転粘度計(30rpm)による25℃環境下での粘度は、塗工性等の観点から、100〜50000mPa・sの範囲であることが好ましく、特に好ましくは500〜30000mPa・sの範囲である。 The viscosity of the film forming agent of the present invention in a 25 ° C. environment measured by a BM type rotational viscometer (30 rpm) is preferably in the range of 100 to 50000 mPa · s, particularly from the viewpoint of coating properties and the like. Preferably it is the range of 500-30000 mPa * s.
つぎに、実施例について参考例および比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Next, examples will be described together with reference examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
まず、参考例、実施例および比較例に先立ち、参考例用のセルロース繊維T1〜T3、実施例用のセルロース繊維T4〜T6および比較例用のセルロース繊維H1,H2を、以下の製造例1〜8に従って作製した。 First, reference examples, prior to the Examples and Comparative Examples, the cellulose fibers T1~T3 for reference example, cellulose fibers H1, H2 for cellulosic fibers T 4 to T6 and Comparative Example for Example, the following production examples 1 Made according to ~ 8.
〔製造例1:セルロース繊維T1(参考例用)の作製〕
まず、針葉樹パルプ2gに、水150mlと、臭化ナトリウム0.25gと、TEMPOを0.025gとを加え、充分撹拌して分散させた後、13重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液(共酸化剤)を、上記パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が5.2mmol/gとなるように加え、反応を開始した。反応の進行に伴いpHが低下するため、pHを10〜11に保持するように0.5N水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら、pHの変化が見られなくなるまで反応させた(反応時間:120分)。反応終了後、0.1N塩酸を添加して中和した後、ろ過と水洗を繰り返して精製し、繊維表面が酸化されたセルロース繊維を得た。次に、上記セルロース繊維に純水を加えて1%に希釈し、高圧ホモジナイザー(H11、三和エンジニアリング社製)を用いて圧力100MPaで1回処理した。得られたセルロース繊維T1は、数平均繊維径89nm、カルボキシル基量1.2mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 1: Production of Cellulose Fiber T1 (for Reference Example)]
First, 150 ml of water, 0.25 g of sodium bromide, and 0.025 g of TEMPO were added to 2 g of softwood pulp, and the mixture was sufficiently stirred and dispersed. Then, a 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution (co-oxidant) ) Was added to 1.0 g of the above pulp so that the amount of sodium hypochlorite was 5.2 mmol / g, and the reaction was started. Since the pH decreased with the progress of the reaction, the reaction was continued until no change in pH was observed while dropping a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution so that the pH was maintained at 10-11 (reaction time: 120 minutes). ). After completion of the reaction, 0.1N hydrochloric acid was added for neutralization, followed by purification by repeated filtration and washing to obtain cellulose fibers having oxidized fiber surfaces. Next, pure water was added to the cellulose fiber to dilute it to 1%, and it was treated once at a pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (H11, manufactured by Sanwa Engineering Co., Ltd.). The obtained cellulose fiber T1 had a number average fiber diameter of 89 nm, a carboxyl group amount of 1.2 mmol / g, and a crystal structure.
〔製造例2:セルロース繊維T2(参考例用)の作製〕
添加する次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、上記パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が6.5mmol/gとした以外は、製造例1に準じて、セルロース繊維T2を作製した。得られたセルロース繊維T2は、数平均繊維径54nm、カルボキシル基量1.6mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 2: Production of Cellulose Fiber T2 (for Reference Example)]
Cellulose fiber T2 was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the sodium hypochlorite aqueous solution to be added was adjusted to a sodium hypochlorite amount of 6.5 mmol / g with respect to 1.0 g of the pulp. The obtained cellulose fiber T2 had a number average fiber diameter of 54 nm, a carboxyl group amount of 1.6 mmol / g, and a crystal structure.
〔製造例3:セルロース繊維T3(参考例用)の作製〕
添加する次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、上記パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が12.0mmol/gとした以外は、製造例1に準じて、セルロース繊維T3を作製した。得られたセルロース繊維T3は、数平均繊維径11nm、カルボキシル基量2.0mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 3: Production of Cellulose Fiber T3 (for Reference Example)]
Cellulose fiber T3 was produced according to Production Example 1, except that the sodium hypochlorite aqueous solution to be added was 12.0 mmol / g in amount of sodium hypochlorite with respect to 1.0 g of the pulp. The obtained cellulose fiber T3 had a number average fiber diameter of 11 nm, a carboxyl group amount of 2.0 mmol / g, and a crystal structure.
〔製造例4:セルロース繊維T4(実施例用)の作製〕
製造例1と同様の手法で針葉樹パルプを酸化した後、遠心分離機で固液分離し、純水を加えて固形分濃度4%に調整した。その後、24%NaOH水溶液にてスラリーのpHを10に調整した。スラリーの温度を30℃として水素化ホウ素ナトリウムをセルロース繊維に対して0.2mmol/g加え、2時間反応させることで還元処理した。反応後、0.1N塩酸を添加して中和した後、ろ過と水洗を繰り返して精製し、セルロース繊維を得た。次に、上記セルロース繊維に純水を加えて1%に希釈し、高圧ホモジナイザー(H11、三和エンジニアリング社製)を用いて圧力100MPaで1回処理した。得られたセルロース繊維T4は、数平均繊維径58nm、カルボキシル基量1.2mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 4: Production of Cellulose Fiber T4 (for Examples)]
After coniferous pulp was oxidized by the same method as in Production Example 1, it was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, and pure water was added to adjust the solid content concentration to 4%. Thereafter, the pH of the slurry was adjusted to 10 with a 24% NaOH aqueous solution. The slurry was reduced to 30 ° C. by adding 0.2 mmol / g of sodium borohydride to the cellulose fiber and reacting for 2 hours. After the reaction, 0.1N hydrochloric acid was added for neutralization, followed by purification by repeated filtration and washing to obtain cellulose fibers. Next, pure water was added to the cellulose fiber to dilute it to 1%, and it was treated once at a pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (H11, manufactured by Sanwa Engineering Co., Ltd.). The obtained cellulose fiber T4 had a number average fiber diameter of 58 nm, a carboxyl group amount of 1.2 mmol / g, and a crystal structure.
〔製造例5:セルロース繊維T5(実施例用)の作製〕
製造例2と同様の手法で針葉樹パルプを酸化した後、製造例4と同様の手法で還元、精製した。次に、上記セルロース繊維に純水を加えて1%に希釈し、高圧ホモジナイザー(H11、三和エンジニアリング社製)を用いて圧力100MPaで1回処理した。得られたセルロース繊維T5は、数平均繊維径23nm、カルボキシル基量1.6mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 5: Production of cellulose fiber T5 (for Examples)]
The softwood pulp was oxidized by the same method as in Production Example 2, and then reduced and purified by the same method as in Production Example 4. Next, pure water was added to the cellulose fiber to dilute it to 1%, and it was treated once at a pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (H11, manufactured by Sanwa Engineering Co., Ltd.). The obtained cellulose fiber T5 had a number average fiber diameter of 23 nm, a carboxyl group amount of 1.6 mmol / g, and had a crystal structure.
〔製造例6:セルロース繊維T6(実施例用)の作製〕
製造例3と同様の手法で針葉樹パルプを酸化した後、製造例4と同様の手法で還元、精製した。次に、上記セルロース繊維に純水を加えて1%に希釈し、高圧ホモジナイザー(H11、三和エンジニアリング社製)を用いて圧力100MPaで1回処理した。得られたセルロース繊維T6は、数平均繊維径4nm、カルボキシル基量2.0mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 6: Production of cellulose fiber T6 (for Examples)]
After coniferous pulp was oxidized by the same method as in Production Example 3, it was reduced and purified by the same method as in Production Example 4. Next, pure water was added to the cellulose fiber to dilute it to 1%, and it was treated once at a pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (H11, manufactured by Sanwa Engineering Co., Ltd.). The obtained cellulose fiber T6 had a number average fiber diameter of 4 nm, a carboxyl group amount of 2.0 mmol / g, and a crystal structure.
〔製造例7:セルロース繊維H1(比較例用)の作製〕
添加する次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、上記パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が4.1mmol/gとした以外は、製造例1に準じて、セルロース繊維H1を作製した。得られたセルロース繊維H1は、数平均繊維径182nm、カルボキシル基量1.0mmol/gであり、結晶構造を有していた。
[Production Example 7: Production of cellulose fiber H1 (for comparative example)]
Cellulose fiber H1 was produced in accordance with Production Example 1 except that the sodium hypochlorite aqueous solution to be added had a sodium hypochlorite amount of 4.1 mmol / g with respect to 1.0 g of the pulp. The obtained cellulose fiber H1 had a number average fiber diameter of 182 nm, a carboxyl group amount of 1.0 mmol / g, and had a crystal structure.
〔製造例8:セルロース繊維H2(比較例用)の作製〕
原料を針葉樹パルプに替えて再生セルロースを使用し、添加する次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、再生セルロース1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が27.0mmol/gとした以外は、製造例1に準じて、セルロース繊維H2を作製した。得られたセルロース繊維H2は、数平均繊維径は測定不可能(1nm以下)で、カルボキシル基量3.1mmol/gであり、結晶構造を有していなかった。
[Production Example 8: Production of cellulose fiber H2 (for comparative example)]
Production example except that regenerated cellulose is used instead of conifer pulp and the sodium hypochlorite aqueous solution added is 27.0 mmol / g of sodium hypochlorite with respect to 1.0 g of regenerated cellulose. According to No. 1, cellulose fiber H2 was produced. The obtained cellulose fiber H2 had a number average fiber diameter of not measurable (1 nm or less), a carboxyl group amount of 3.1 mmol / g, and had no crystal structure.
なお、上記表1に示す、セルロース繊維T1〜T6,H1,H2に関する各項目の測定は、下記の基準に従って行った。 In addition, the measurement of each item regarding the cellulose fibers T1-T6, H1, and H2 shown in the said Table 1 was performed according to the following reference | standard.
〔結晶構造〕
X線回折装置(リガク社製、RINT−Ultima3)を用いて、セルロース繊維の回折プロファイルを測定し、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークが見られる場合は結晶構造(I型結晶構造)が「あり」と評価し、ピークが見られない場合は「なし」と評価した。
〔Crystal structure〕
Using an X-ray diffractometer (Rigaku Corporation, RINT-Utima3), the diffraction profile of cellulose fiber was measured, and typical at two positions, 2 theta = 14-17 ° and 2 theta = 22-23 °. When a typical peak was observed, the crystal structure (type I crystal structure) was evaluated as “present”, and when no peak was observed, it was evaluated as “none”.
〔数平均繊維径〕
セルロース繊維の数平均繊維径を、透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子社製、JEM−1400)を用いて観察した。すなわち、各セルロース繊維を親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:10000倍)から、先に述べた方法に従い、数平均繊維径を算出した。
[Number average fiber diameter]
The number average fiber diameter of the cellulose fibers was observed using a transmission electron microscope (TEM) (manufactured by JEOL Ltd., JEM-1400). That is, after each cellulose fiber was cast on a hydrophilized carbon film-coated grid and negatively stained with 2% uranyl acetate, the number average fiber diameter was determined according to the method described above. Was calculated.
〔カルボキシル基量の測定〕
セルロース繊維0.25gを水に分散させたセルロース水分散体60mlを調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、電気伝導度測定を行った。測定はpHが約11になるまで続けた。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下の式(1)に従いカルボキシル基量を求めた。
[Measurement of carboxyl group content]
After preparing 60 ml of a cellulose aqueous dispersion in which 0.25 g of cellulose fiber was dispersed in water, the pH was adjusted to about 2.5 with 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution, and 0.05 M sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise. Electrical conductivity measurements were made. The measurement was continued until the pH was about 11. The amount of carboxyl groups was determined from the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid (V) where the change in electrical conductivity was slow, according to the following formula (1).
カルボキシル基量 (mmol/g)=V(ml)×〔0.05/セルロース重量〕 ……(1) Amount of carboxyl groups (mmol / g) = V (ml) × [0.05 / cellulose weight] (1)
〔カルボニル基量の測定(セミカルバジド法)〕
セルロース繊維を約0.2g精秤し、これに、リン酸緩衝液によりpH=5に調整したセミカルバジド塩酸塩3g/l水溶液を正確に50ml加え、密栓し、二日間振とうした。ついで、この溶液10mlを正確に100mlビーカーに採取し、5N硫酸を25ml、0.05Nヨウ素酸カリウム水溶液5mlを加え、10分間撹拌した。その後、5%ヨウ化カリウム水溶液10mlを加えて、直ちに自動滴定装置を用いて、0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液にて滴定し、その滴定量等から、下記の式(2)に従い、試料中のカルボニル基量(アルデヒド基とケトン基との合計含量)を求めた。
[Measurement of amount of carbonyl group (semicarbazide method)]
About 0.2 g of cellulose fiber was precisely weighed, and precisely 50 ml of a 3 g / l aqueous solution of semicarbazide hydrochloride adjusted to pH = 5 with a phosphate buffer was added thereto, sealed, and shaken for 2 days. Then, 10 ml of this solution was accurately collected in a 100 ml beaker, 25 ml of 5N sulfuric acid and 5 ml of 0.05N potassium iodate aqueous solution were added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Thereafter, 10 ml of a 5% potassium iodide aqueous solution was added, and immediately titrated with a 0.1N sodium thiosulfate solution using an automatic titrator. From the titration amount and the like, according to the following formula (2), The amount of carbonyl groups (total content of aldehyde groups and ketone groups) was determined.
カルボニル基量(mmol/g)=(D−B)×f×〔0.125/w〕 ……(2)
D:サンプルの滴定量(ml)
B:空試験の滴定量(ml)
f:0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液のファクター(−)
w:試料量(g)
Carbonyl group amount (mmol / g) = (D−B) × f × [0.125 / w] (2)
D: Sample titration (ml)
B: Titrate of blank test (ml)
f: Factor (-) of 0.1N sodium thiosulfate solution
w: Sample amount (g)
〔アルデヒド基の検出〕
セルロース繊維を0.4g精秤し、日本薬局方に従って調製したフェーリング試薬(酒石酸ナトリウムカリウムと水酸化ナトリウムとの混合溶液5mlと、硫酸銅五水和物水溶液5ml)を加えた後、80℃で1時間加熱した。そして、上澄みが青色、セルロース繊維部分が紺色を呈するものは、アルデヒド基は検出されなかったと判断し、「なし」と評価した。また、上澄みが黄色、セルロース繊維部分が赤色を呈するものは、アルデヒド基は検出されたと判断し、「あり」と評価した。
[Detection of aldehyde group]
0.4 g of cellulose fiber was precisely weighed and added with a Fering reagent prepared according to the Japanese Pharmacopoeia (5 ml of a mixed solution of sodium potassium tartrate and sodium hydroxide and 5 ml of an aqueous copper sulfate pentahydrate solution) at 80 ° C. Heated for 1 hour. And when the supernatant was blue and the cellulose fiber part was amber, it was judged that no aldehyde group was detected, and was evaluated as “none”. Moreover, when the supernatant was yellow and the cellulose fiber part was red, it was judged that an aldehyde group was detected, and was evaluated as “present”.
〔参考例1〕
製造例1にて調製したセルロース繊維T1を4g(固形分量0.04g)と、ウレタンエマルション(スーパーフレックス460、第一工業製薬社製)100g(固形分量40g)を混合し、ホモディスパーを用いて3000rpmで3分間撹拌した。このようにして得られた樹脂組成物の初期粘度を測定した後、一部を耐熱ビンに移して、40℃の恒温槽で静置保存し、7日後および30日後の粘度保持率を測定した(樹脂組成物物性)。
[ Reference Example 1]
4 g of cellulose fiber T1 prepared in Production Example 1 (solid content: 0.04 g) and 100 g of urethane emulsion (Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) (solid content: 40 g) are mixed, and a homodisper is used. Stir for 3 minutes at 3000 rpm. After measuring the initial viscosity of the resin composition thus obtained, a part was transferred to a heat-resistant bottle and stored in a constant temperature bath at 40 ° C., and the viscosity retention after 7 days and 30 days was measured. (Resin composition physical properties).
さらに、この組成物を10×15cmのプラスチック容器に固形分量で5gキャストし、室温で2日間、80℃で6時間、120℃で30分間の順で加熱乾燥し、皮膜を作製し、加熱乾燥による着色の有無を確認した。また、得られた皮膜は、機械的強度測定、耐溶剤性測定、帯電防止性測定に供した(皮膜物性)。 Furthermore, 5 g of this composition was cast in a 10 × 15 cm plastic container as a solid content, and heated and dried in this order for 2 days at room temperature, 6 hours at 80 ° C., and 30 minutes at 120 ° C. The presence or absence of coloring by was confirmed. The obtained film was subjected to mechanical strength measurement, solvent resistance measurement, and antistatic property measurement (film physical properties).
〔参考例2〜9、実施例1〜9、比較例1〜7〕
後記の表2〜表4に示す配合量でセルロース繊維およびウレタンエマルションを配合し、参考例1と同様に樹脂組成物を調製し、参考例1と同様に初期粘度、粘度保持率を測定した(樹脂組成物物性)。さらに、参考例1と同様に乾燥皮膜を作製し、着色の有無を確認し、機械的強度測定、耐溶剤性測定、帯電防止性測定に供した(皮膜物性)。
Reference Example 2-9, Example 1-9, Comparative Examples 1-7]
Blended later cellulosic fibers and urethane emulsion in the amounts shown in Table 2 to Table 4, a resin composition was prepared in the same manner as in Reference Example 1, the initial viscosity in the same manner as in Reference Example 1, the viscosity was measured retention ( Resin composition physical properties). Further, a dry film was prepared in the same manner as in Reference Example 1, the presence or absence of coloring was confirmed, and the film was subjected to mechanical strength measurement, solvent resistance measurement, and antistatic property measurement (film physical properties).
なお、上記参考例1〜9,実施例1〜9,比較例1〜7における、各特性の測定・評価は、詳しくは、下記の基準に従って行った。その結果を、後記の表2〜表4に併せて示した。 Incidentally, Reference Example 1-9, Example 1-9, in Comparative Examples 1-7, measurement and evaluation of each property, particularly, were performed according to the following criteria. The results are shown in Tables 2 to 4 below.
〔初期粘度の測定〕
樹脂組成物を調製後、1日室温で静置した後に、B型粘度計を用いて粘度を測定した(回転数60rpm、測定時間3分間、測定温度20℃)。
(Measurement of initial viscosity)
After preparing the resin composition, the mixture was allowed to stand at room temperature for 1 day, and then the viscosity was measured using a B-type viscometer (rotation speed: 60 rpm, measurement time: 3 minutes, measurement temperature: 20 ° C.).
〔粘度保持率の測定〕
樹脂組成物を調製後、耐熱ビンに移して40℃の恒温槽で7日および30日静置した後に、B型粘度計を用いて粘度を測定した(回転数60rpm、測定時間3分間、測定温度20℃)。そして、その測定値および初期粘度の値より、以下の式を用いて粘度保持率を算出した。
粘度保持率[%]=7日後および30日後の粘度[mPa・s]/初期粘度[mPa・s]×100
(Measurement of viscosity retention)
After preparing the resin composition, it was transferred to a heat-resistant bottle and allowed to stand in a constant temperature bath at 40 ° C. for 7 and 30 days, and then the viscosity was measured using a B-type viscometer (measured at 60 rpm, measuring time 3 minutes) Temperature 20 ° C.). And the viscosity retention was computed from the measured value and the value of initial viscosity using the following formula | equation.
Viscosity retention [%] = viscosity [mPa · s] after 7 days and 30 days / initial viscosity [mPa · s] × 100
〔乾燥皮膜の着色の確認〕
樹脂組成物をプラスチック容器に固形分量で5gキャストし、室温で2日間、80℃で6時間、120℃で30分間乾燥して、皮膜を作製し、目視にて、乾燥による着色があるかどうかを確認した。
[Confirmation of coloring of dry film]
The resin composition is cast in a plastic container in a solid amount of 5 g, dried at room temperature for 2 days, at 80 ° C. for 6 hours, and at 120 ° C. for 30 minutes to produce a film. It was confirmed.
〔機械的強度測定〕
樹脂組成物をプラスチック容器に固形分量で5gキャストし、室温で2日間、80℃で6時間、120℃で30分間乾燥し、皮膜を作製した。得られた皮膜を5×60mmに切り、引張試験機(RTC−1225A、ORIENTEC社製)にて、移動速度5mm/min、20℃、40%RHの条件で測定した。このときの歪率と応力曲線の初期の傾きから弾性率(MPa)を求め、試験片が破断した点の応力を破断応力(MPa)とした。
(Mechanical strength measurement)
The resin composition was cast in a plastic container in a solid amount of 5 g, and dried at room temperature for 2 days, at 80 ° C. for 6 hours, and at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a film. The obtained film was cut into 5 × 60 mm, and measured with a tensile tester (RTC-1225A, manufactured by ORIENTEC) under conditions of a moving speed of 5 mm / min, 20 ° C., and 40% RH. The elastic modulus (MPa) was obtained from the strain rate and the initial slope of the stress curve at this time, and the stress at the point where the test piece broke was defined as the breaking stress (MPa).
〔耐溶剤性測定〕
樹脂組成物をプラスチック容器に固形分量で5gキャストし、室温で2日間、80℃で6時間、120℃で30分間乾燥し、皮膜を作製した。得られた皮膜を20×40mmに切り、酢酸エチル/トルエン混合液(重量比1:1)に浸漬し、40℃で24時間静置した。そして、24時間後、試験片を取り出して溶媒を拭き取り、重量、面積を測定した。その測定値より、初期値を0%として重量増加率[%]および面積増加率[%]を算出した。
(Solvent resistance measurement)
The resin composition was cast in a plastic container in a solid amount of 5 g, and dried at room temperature for 2 days, at 80 ° C. for 6 hours, and at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a film. The obtained film was cut into 20 × 40 mm, immersed in an ethyl acetate / toluene mixture (weight ratio 1: 1), and allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours. And 24 hours later, the test piece was taken out, wiped off the solvent, and the weight and area were measured. From the measured values, the weight increase rate [%] and the area increase rate [%] were calculated with an initial value of 0%.
〔帯電防止性測定〕
樹脂組成物をプラスチック容器に固形分量で5gキャストし、室温で2日間、80℃で6時間、120℃で30分間乾燥し、皮膜を作製した。そして、超絶縁抵抗計(R8340、ADVANTEST社製)を用いて、得られた皮膜の印加電圧500V、25℃、40%RHにおける表面抵抗値[Ω]を測定した。
(Antistatic measurement)
The resin composition was cast in a plastic container in a solid amount of 5 g, and dried at room temperature for 2 days, at 80 ° C. for 6 hours, and at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a film. Then, using a super insulation resistance meter (R8340, manufactured by ADVANTEST), the surface resistance value [Ω] at an applied voltage of 500 V, 25 ° C. and 40% RH was measured.
上記表の結果より、実施例ではいずれも、比較例に比べ、樹脂組成物物性において、初期粘度が高く、さらに経時による粘度低下も少ないことがわかる。また、実施例では、皮膜物性において、比較例のものよりも、機械的強度が高く、耐溶剤性、帯電防止性にも優れていることがわかる。 From the results of the above table, it can be seen that in the examples, the initial viscosity is higher in the resin composition properties than in the comparative examples, and the viscosity decrease with time is small. Further, in the examples, it can be seen that in the physical properties of the film, the mechanical strength is higher than that of the comparative example, and the solvent resistance and antistatic property are also excellent.
また、参考例と比較した結果、実施例は、カルボニル基量が0.3mmol/g以下であってアルデヒド基が検出されなかったセルロース繊維T4〜T6を使用していることから、初期粘度が高く、長期保存後の粘度保持率も高く、さらに、皮膜の着色がみられなかった。 In addition, as a result of comparison with the reference example, the example uses cellulose fibers T4 to T6 in which the amount of carbonyl groups is 0.3 mmol / g or less and no aldehyde group is detected, so the initial viscosity is high. Also, the viscosity retention after long-term storage was high, and the film was not colored.
なお、セルロース繊維T1〜T6に関し、セルロース繊維表面上のグルコースユニットのC6位の水酸基のみが選択的にカルボキシル基等に酸化されているかどうかについて、13C−NMRチャートで確認した。すなわち、酸化前のセルロースの13C−NMRチャートで確認できるグルコース単位の1級水酸基のC6位に相当する62ppmのピークが、酸化反応後は消失し、代わりに178ppmにカルボキシル基に由来するピークが現れていた。このことから、セルロース繊維T1〜T6は、いずれもグルコース単位のC6位水酸基のみがアルデヒド基等に酸化されていることが確認された。 In addition, regarding the cellulose fibers T1 to T6, whether or not only the hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit on the cellulose fiber surface was selectively oxidized to a carboxyl group or the like was confirmed by a 13 C-NMR chart. That is, the 62 ppm peak corresponding to the C6 position of the primary hydroxyl group of the glucose unit, which can be confirmed on the 13 C-NMR chart of cellulose before oxidation, disappears after the oxidation reaction, and instead a peak derived from the carboxyl group at 178 ppm. It was appearing. From this, it was confirmed that the cellulose fibers T1 to T6 were all oxidized only at the C6 hydroxyl group of the glucose unit to an aldehyde group or the like.
また、セルロース繊維が、数平均繊維径が2〜150nmであって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなったものであり、上記アルデヒド基およびケトン基の一部ないし全部は還元されており、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/g、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量が0.3mmol/g以下であり、フェーリング試薬によるアルデヒド基の検出が認められないものであれば、実施例と同様に優れた樹脂組成物物性および皮膜物性が得られることが確認された。 Further, the cellulose fiber has a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, the cellulose has a cellulose I-type crystal structure, and the hydroxyl group at the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized and modified. Aldehyde group, ketone group and carboxyl group, and part or all of the aldehyde group and ketone group are reduced, and the carboxyl group content is 1.2 to 2.5 mmol / g , As long as the total content of aldehyde groups and ketone groups as measured by the semicarbazide method is 0.3 mmol / g or less and no detection of aldehyde groups by a failing reagent is observed , an excellent resin composition as in the examples It was confirmed that physical properties and film properties can be obtained.
さらに、実施例に使用されているウレタンエマルションに代えて、他の水性樹脂エマルションを用いた場合であっても、実施例と同様に優れた樹脂組成物物性および皮膜物性が得られることが確認された。 Furthermore, it was confirmed that excellent resin composition properties and film properties can be obtained in the same manner as in Examples even when other aqueous resin emulsions are used in place of urethane emulsions used in Examples. It was.
本発明の樹脂組成物は、塗工性等に優れ、また、高い強度を有する乾燥皮膜を形成することができるため、その皮膜形成作用を利用して、接着剤、塗料、ワックス、またはそれらの製造原料として適用することができる。そのため、建築、自動車、電子部品、印刷などの様々な分野において、水系塗料、接着剤などとして利用することができる。 The resin composition of the present invention is excellent in coating property and the like and can form a dry film having high strength. Therefore, by utilizing the film forming action, an adhesive, paint, wax, or their It can be applied as a manufacturing raw material. Therefore, it can be used as a water-based paint, adhesive, etc. in various fields such as architecture, automobiles, electronic parts, and printing.
Claims (5)
(A)樹脂エマルション。
(B)数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中の各グルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化変性されてアルデヒド基,ケトン基およびカルボキシル基のいずれかとなったものであり、上記アルデヒド基およびケトン基の一部ないし全部は還元されており、カルボキシル基の含量が1.2〜2.5mmol/g、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケトン基の合計含量が0.3mmol/g以下であり、フェーリング試薬によるアルデヒド基の検出が認められない、セルロース繊維。 A resin composition used for adhesives, paints or waxes, comprising the following components (A) and (B) , wherein the solid content of component (B) is the solid content of component (A) resin composition, wherein the range der Rukoto of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight.
(A) Resin emulsion.
(B) Cellulose fibers having a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, the cellulose having a cellulose I-type crystal structure, and the hydroxyl group at the C6 position of each glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized and modified. Aldehyde group, ketone group and carboxyl group, and part or all of the aldehyde group and ketone group are reduced, and the carboxyl group content is 1.2 to 2.5 mmol / g , Cellulose fiber, in which the total content of aldehyde groups and ketone groups as measured by the semicarbazide method is 0.3 mmol / g or less, and detection of aldehyde groups by a failing reagent is not observed .
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