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JP7655728B2 - Method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers - Google Patents
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JP7655728B2 - Method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers - Google Patents

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JP7655728B2 JP2021006910A JP2021006910A JP7655728B2 JP 7655728 B2 JP7655728 B2 JP 7655728B2 JP 2021006910 A JP2021006910 A JP 2021006910A JP 2021006910 A JP2021006910 A JP 2021006910A JP 7655728 B2 JP7655728 B2 JP 7655728B2
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Description

本発明は、化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers.

セルロースを微細化して得られるセルロースナノファイバーやミクロフィブリルセルロース繊維は、繊維幅がナノ~マイクロオーダーの微細な繊維であり、高強度、高弾性、チキソ性等、通常のパルプにはない機能を有する新規材料として様々な分野での利用が期待されている。 Cellulose nanofibers and microfibril cellulose fibers obtained by micronizing cellulose are extremely fine fibers with widths on the nano to micro order. They are expected to be used in a variety of fields as new materials with properties not found in ordinary pulp, such as high strength, high elasticity, and thixotropy.

例えば、製紙分野においては、紙の強度を向上させるために紙力向上剤を用いる場合があり、その効果を補強するためにセルロースナノファイバーを添加することが検討されている(特許文献1等)。 For example, in the papermaking industry, paper strength improvers are sometimes used to increase the strength of paper, and the addition of cellulose nanofibers to reinforce this effect is being considered (Patent Document 1, etc.).

特開2016-166444号公報JP 2016-166444 A

しかし、特許文献1に記載の方法は、セルロースナノファイバーが高価であるため、セルロースナノファイバーの添加により、得られる紙のコストが上昇するという問題があった。また、セルロースナノファイバーは非常に繊維幅が小さいため、製紙原料に添加して抄紙する際に、抄紙機のワイヤーパートでの脱水や、プレスパートでの搾水により水とともに排出されてしまい、得られる紙の強度が十分に上がらないという問題もあった。 However, the method described in Patent Document 1 has the problem that cellulose nanofibers are expensive, and the addition of cellulose nanofibers increases the cost of the resulting paper. In addition, because cellulose nanofibers have a very small fiber width, when they are added to papermaking raw materials and used for papermaking, they are discharged together with the water during dehydration in the wire part of the papermaking machine and water squeezing in the press part, which causes the resulting paper to have insufficient strength.

発明者らは、セルロースナノファイバーに代えて、セルロースナノファイバーよりも解繊の程度が低いミクロフィブリルセルロース繊維のうち、BET比表面積が高いものを用いることで、低コストで強度の高い紙を製造することができるとの着想を得た。このような特性のミクロフィブリルセルロース繊維を製造する方法として、シングルディスクリファイナーを用いることが検討されているが、処理量を増やすことが難しいという問題があった。 The inventors came up with the idea that by using microfibril cellulose fibers, which have a lower degree of defibration than cellulose nanofibers and have a high BET specific surface area, instead of cellulose nanofibers, it would be possible to produce strong paper at low cost. As a method for producing microfibril cellulose fibers with such characteristics, the use of a single disc refiner has been considered, but there is a problem in that it is difficult to increase the processing volume.

本発明の目的は、BET比表面積が高く、平均繊維幅が特定範囲の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維を得ることが可能な、生産効率に優れた化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers with excellent production efficiency, which can produce chemically modified microfibril cellulose fibers with a high BET specific surface area and an average fiber width within a specific range.

本発明は、以下を提供する。
(1) BET比表面積が50m/g以上、平均繊維幅が500nm以上である化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法であって、原料パルプを化学変性して化学変性パルプを得る化学変性工程と、前記化学変性工程で得た化学変性パルプを固形分濃度15重量%以下の条件で、2個のディスクとしてDAおよびDBと、その間に存在するディスクとしてDMとを備え、前記DAおよび前記DB又は前記DMの何れか一方が固定され、他方が回転するダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理する叩解処理工程と、を含む化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
(2) 前記叩解処理工程におけるパス数が、30回以下である(1)に記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
(3) 前記化学変性が、N-オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物およびこれらの混合物からなる群から選択される化合物と、酸化剤を用いて実施する酸化である、(1)又は(2)記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
(4) 前記化学変性が、カルボキシメチル変性である、(1)又は(2)記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
(5) 前記ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式がモノフロー式であり、前記DAおよび前記DBの、原料流入側から数えて第1のディスクの刃幅X1が、第2のディスクの刃幅X2よりも大きいことを特徴とする、(1)~(4)の何れかに記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
(6) 前記ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式がモノフロー式であり、前記DAおよび前記DBの、原料流入側から数えて第1のディスクの刃幅X1が、第2のディスクの刃幅X2よりも小さいことを特徴とする、(1)~(4)の何れかに記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
(7) 前記ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式がモノフロー式であり、前記DAおよび前記DBの、原料流入側から数えて第1のディスクの刃幅X1が、第2のディスクの刃幅X2と同一であることを特徴とする、(1)~(4)の何れかに記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
The present invention provides the following:
(1) A method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers having a BET specific surface area of 50 m2 /g or more and an average fiber width of 500 nm or more, comprising: a chemical modification step of chemically modifying a raw pulp to obtain a chemically modified pulp; and a beating step of beating the chemically modified pulp obtained in the chemical modification step under a condition of a solid content concentration of 15% by weight or less using a double disc refiner having two discs DA and DB and a disc DM between them, in which either the DA and the DB or the DM is fixed and the other rotates.
(2) The method for producing a chemically modified microfibrillated cellulose fiber according to (1), wherein the number of passes in the beating treatment step is 30 or less.
(3) The method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers according to (1) or (2), wherein the chemical modification is carried out by oxidation using an N-oxyl compound, a compound selected from the group consisting of bromides, iodides and mixtures thereof, and an oxidizing agent.
(4) The method for producing a chemically modified microfibril cellulose fiber according to (1) or (2), wherein the chemical modification is a carboxymethyl modification.
(5) The method for producing a chemically modified microfibrillated cellulose fiber according to any one of (1) to (4), characterized in that the double disc refiner has a monoflow type raw material flow system, and the blade width X1 of the first disc of the DA and the DB, counted from the raw material inlet side, is larger than the blade width X2 of the second disc.
(6) The method for producing a chemically modified microfibrillated cellulose fiber according to any one of (1) to (4), characterized in that the double disc refiner has a monoflow type raw material flow system, and the blade width X1 of the first disc of the DA and the DB, counted from the raw material inlet side, is smaller than the blade width X2 of the second disc.
(7) The method for producing a chemically modified microfibrillated cellulose fiber according to any one of (1) to (4), characterized in that the double disc refiner has a monoflow type raw material flow system, and the blade width X1 of the first disc of the DA and the DB, counted from the raw material inlet side, is the same as the blade width X2 of the second disc.

本発明によれば、BET比表面積が高く、平均繊維幅が特定範囲の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維を得ることが可能な、生産効率に優れた化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers with excellent production efficiency, which can produce chemically modified microfibril cellulose fibers with a high BET specific surface area and a specific range of average fiber width.

本発明の製造方法に用いるダブルディスクリファイナーの一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a double disc refiner used in the production method of the present invention.

以下、以下、図面を参照して本発明の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法について説明する。本発明において「~」は端値を含む。すなわち「X~Y」はその両端の値XおよびYを含む。 The manufacturing method of the chemically modified microfibril cellulose fiber of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, "~" includes the end values. In other words, "X~Y" includes the values X and Y at both ends.

本発明のBET比表面積が高く、平均繊維幅が特定範囲である化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法は、原料パルプを化学変性して化学変性パルプを得る化学変性工程と、前記化学変性工程で得た化学変性パルプを固形分濃度15重量%以下の条件で、2個のディスクとしてDAおよびDBと、その間に存在するディスクとしてDMとを備え、前記DAおよび前記DB又は前記DMの何れか一方が固定され、他方が回転するダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理する叩解処理工程とを含む。 The method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers having a high BET specific surface area and an average fiber width within a specific range of the present invention includes a chemical modification step in which raw pulp is chemically modified to obtain chemically modified pulp, and a beating step in which the chemically modified pulp obtained in the chemical modification step is beated under conditions of a solid content concentration of 15% by weight or less using a double disc refiner having two discs, DA and DB, and a disc DM between them, in which either the DA and DB or the DM is fixed and the other rotates.

(化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維)
ミクロフィブリルセルロース繊維(以下「MFC」ともいう)とは、パルプ等のセルロース系原料を解繊して得られる500nm以上の平均繊維幅を有する繊維であり、化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維(以下「化学変性MFC」ともいう)とは、化学変性セルロース系原料を解繊して得られるMFCである。本発明において平均繊維幅とは長さ加重平均繊維幅であり、当該繊維幅はABB株式会社製ファイバーテスターやバルメット社製フラクショネータで測定できる。当該繊維径の下限は好ましくは500nm以上であり、上限は特に限定されないが60μm以下程度である。MFCは、セルロース系原料をビーターやディスパーザーなどで比較的弱く解繊または叩解処理して得られる。したがってMFCは、高圧ホモジナイザーなどでセルロース系原料を強く解繊処理して得られるセルロースナノファイバーと比較して繊維幅が大きく、また繊維自体の微細化を抑制しながら効率的に繊維表面を毛羽立たせた(外部フィブリル化した)形状を有する。
(Chemically modified microfibril cellulose fiber)
Microfibrillated cellulose fibers (hereinafter also referred to as "MFC") are fibers having an average fiber width of 500 nm or more obtained by defibrating a cellulose-based raw material such as pulp, and chemically modified microfibrillated cellulose fibers (hereinafter also referred to as "chemically modified MFC") are MFCs obtained by defibrating a chemically modified cellulose-based raw material. In the present invention, the average fiber width is a length-weighted average fiber width, and the fiber width can be measured using a fiber tester manufactured by ABB Corporation or a fractionator manufactured by Valmet. The lower limit of the fiber diameter is preferably 500 nm or more, and the upper limit is not particularly limited, but is about 60 μm or less. MFCs are obtained by relatively weakly defibrating or beating a cellulose-based raw material using a beater or disperser. Therefore, MFCs have a larger fiber width than cellulose nanofibers obtained by strongly defibrating a cellulose-based raw material using a high-pressure homogenizer, and have a shape in which the fiber surface is efficiently fluffed (externally fibrillated) while suppressing the fineness of the fiber itself.

(BET比表面積)
本発明の製造方法により得られる化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維は、BET比表面積が50m/g以上であり、好ましくは70m/g以上である。BET比表面積が高いと、例えば製紙用添加剤として用いた場合にパルプに結合しやすくなり、歩留まりが向上する、紙への強度付与の効果が高まるなどの利点がある。BET比表面積は、窒素ガス吸着法(JISZ8830)を参考に以下の方法により測定できる:
(1)化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の約2%スラリー(分散媒:水)を、固形分が約0.1gとなるように取り分け遠心分離の容器に入れ、100mLのエタノールを加える。
(2)攪拌子を入れ、500rpmで30分以上攪拌する。
(3)撹拌子を取り出し、遠心分離機で、7000G、30分、30℃の条件で化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維を沈降させる。
(4)化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維をできるだけ除去しないようにしながら、上澄みを除去する。
(5)100mLエタノールを加え、撹拌子を加え、(2)の条件で攪拌、(3)の条件で遠心分離、(4)の条件で上澄み除去をし、これを3回繰り返す。
(6)(5)の溶媒をエタノールからt-ブタノールに変え、t-ブタノールの融点以上の室温下で、(5)と同様にして撹拌、遠心分離、上澄み除去を3回繰り返す。
(7)最後の溶媒除去後、t-ブタノールを30mL加え、軽く混ぜた後ナスフラスコに移し、氷浴を用いて凍結させる。
(8)冷凍庫で30分以上冷却する。
(9)凍結乾燥機に取り付け、3日間凍結乾燥する。
(10)BET測定装置(Micromeritics(マイクロメリティックス)社製)を用いてBET測定を行う(前処理条件:窒素気流下105℃2時間、相対圧0.01~0.30、サンプル量30mg程度)。
(BET specific surface area)
The chemically modified microfibril cellulose fiber obtained by the production method of the present invention has a BET specific surface area of 50 m2 /g or more, preferably 70 m2 /g or more. If the BET specific surface area is high, for example, when used as a papermaking additive, it is easier to bond to pulp, which has the advantage of improving the yield and improving the effect of imparting strength to paper. The BET specific surface area can be measured by the following method with reference to the nitrogen gas adsorption method (JIS Z8830):
(1) Approximately 2% slurry of chemically modified microfibril cellulose fibers (dispersion medium: water) was separated and placed in a centrifuge container so that the solid content was approximately 0.1 g, and 100 mL of ethanol was added.
(2) Add a stirrer and stir at 500 rpm for at least 30 minutes.
(3) Remove the stirrer, and sediment the chemically modified microfibril cellulose fibers in a centrifuge at 7,000 G for 30 minutes at 30° C.
(4) The supernatant is removed while trying to avoid removing as much of the chemically modified microfibril cellulose fibers as possible.
(5) Add 100 mL of ethanol, add a stir bar, stir under the conditions of (2), centrifuge under the conditions of (3), and remove the supernatant under the conditions of (4). Repeat this process three times.
(6) The solvent in (5) is changed from ethanol to t-butanol, and the stirring, centrifugation, and removal of the supernatant are repeated three times in the same manner as in (5) at room temperature above the melting point of t-butanol.
(7) After the final solvent removal, add 30 mL of t-butanol, mix gently, then transfer to a recovery flask and freeze using an ice bath.
(8) Cool in the freezer for at least 30 minutes.
(9) Place in a freeze-dryer and freeze-dry for 3 days.
(10) BET measurement is performed using a BET measurement device (Micromeritics) (pretreatment conditions: under nitrogen flow at 105° C. for 2 hours, relative pressure of 0.01 to 0.30, sample amount of about 30 mg).

(粘度)
本発明の製造方法により得られる化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維は、1重量%、60rpm、25℃の条件におけるB型粘度が、解繊の進み度合の観点から、好ましくは10~6000mPa・s、より好ましくは20~5000mPa・s、さらに好ましくは50~4000mPa・sである。
(viscosity)
The chemically modified microfibril cellulose fiber obtained by the production method of the present invention has a B-type viscosity at 1% by weight, 60 rpm and 25°C of preferably 10 to 6000 mPa·s, more preferably 20 to 5000 mPa·s, and even more preferably 50 to 4000 mPa·s, from the viewpoint of the degree of defibration.

(化学変性工程)
化学変性工程では、原料パルプを化学変性して化学変性パルプを得る。
(Chemical modification process)
In the chemical modification step, the raw pulp is chemically modified to obtain a chemically modified pulp.

(原料パルプ)
原料パルプとしては、針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)、広葉樹未漂白サルファイトパルプ(LUSP)、広葉樹漂白サルファイトパルプ(LBSP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、加圧砕木パルプ(PGW)、リファイナーグラウンドウッドパルプ(RGP)、アルカリ過酸化水素メカニカルパルプ(APMP)、アルカリ過酸化水素サーモメカニカルパルプ(APTMP)、リンター、ジュート、麻、コウゾ、ミツマタ、ケナフ等の草本由来のパルプ、竹由来のパルプ、再生パルプ、古紙パルプ等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Raw pulp)
Examples of raw pulp include unbleached softwood kraft pulp (NUKP), bleached softwood kraft pulp (NBKP), unbleached hardwood kraft pulp (LUKP), bleached hardwood kraft pulp (LBKP), unbleached softwood sulfite pulp (NUSP), bleached softwood sulfite pulp (NBSP), unbleached hardwood sulfite pulp (LUSP), bleached hardwood sulfite pulp (LBSP), thermomechanical pulp (TMP), pressurized groundwood pulp (PGW), refiner ground wood pulp (RGP), alkaline hydrogen peroxide mechanical pulp (APMP), alkaline hydrogen peroxide thermomechanical pulp (APTMP), pulp derived from herbs such as linter, jute, hemp, paper mulberry, Mitsumata, and kenaf, pulp derived from bamboo, recycled pulp, and waste paper pulp, but are not limited to these.

(化学変性)
化学変性とはパルプに官能基を導入することであり、化学変性はアニオン変性であることが好ましい、すなわち化学変性パルプはアニオン性基を有することが好ましい。アニオン性基としてはカルボキシル基、カルボキシル基含有基、リン酸基、リン酸基含有基、硫酸エステル基等の酸基が挙げられる。カルボキシル基含有基としては、-COOH基、-R-COOH(Rは炭素数が1~3のアルキレン基)、-O-R-COOH(Rは炭素数が1~3のアルキレン基)が挙げられる。リン酸基含有基としては、ポリリン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、ポリホスホン酸基等が挙げられる。これらの酸基は反応条件によっては、塩の形態(例えばカルボキシレート基(-COOM、Mは金属原子))で導入されることもある。本発明において化学変性は酸化またはエーテル化が好ましい。
(Chemical Modification)
Chemical modification refers to the introduction of functional groups into pulp, and the chemical modification is preferably anionic modification, i.e., the chemically modified pulp preferably has anionic groups. Examples of anionic groups include acid groups such as carboxyl groups, carboxyl group-containing groups, phosphoric acid groups, phosphoric acid group-containing groups, and sulfate ester groups. Examples of carboxyl group-containing groups include -COOH groups, -R-COOH (R is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms), and -O-R-COOH (R is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms). Examples of phosphoric acid group-containing groups include polyphosphoric acid groups, phosphorous acid groups, phosphonic acid groups, and polyphosphonic acid groups. Depending on the reaction conditions, these acid groups may be introduced in the form of a salt (for example, a carboxylate group (-COOM, M is a metal atom)). In the present invention, the chemical modification is preferably oxidation or etherification.

酸化は公知のとおりに実施できる。例えばN-オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物およびこれらの混合物からなる群より選択される物質との存在下で、酸化剤を用いて水中で原料パルプを酸化する方法が挙げられる。この方法によれば、セルロース表面のグルコピラノース環のC6位の一級水酸基が選択的に酸化され、アルデヒド基、カルボキシル基、およびカルボキシレート基からなる群より選ばれる基が生じる。あるいは、オゾン酸化方法が挙げられる。この酸化反応によればセルロースを構成するグルコピラノース環の少なくとも2位および6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。 The oxidation can be carried out as known in the art. For example, there is a method in which raw pulp is oxidized in water using an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a substance selected from the group consisting of bromides, iodides, and mixtures thereof. According to this method, the primary hydroxyl group at the C6 position of the glucopyranose ring on the surface of the cellulose is selectively oxidized to generate a group selected from the group consisting of an aldehyde group, a carboxyl group, and a carboxylate group. Alternatively, there is an ozone oxidation method. According to this oxidation reaction, at least the hydroxyl groups at the 2nd and 6th positions of the glucopyranose ring constituting the cellulose are oxidized, and the cellulose chain is decomposed.

N-オキシル化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N-オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であればいずれの化合物も使用できる。例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシラジカル(TEMPO)およびその誘導体(例えば4-ヒドロキシTEMPO)が挙げられる。 An N-oxyl compound is a compound that can generate a nitroxy radical. Any compound that promotes the desired oxidation reaction can be used as an N-oxyl compound. Examples include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) and its derivatives (e.g., 4-hydroxyTEMPO).

カルボキシル基量の測定方法の一例を以下に説明する。酸化セルロースの0.5重量%スラリー(水分散液)60mLを調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定する。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(a)から、下式を用いて算出することができる。
カルボキシル基量〔mmol/g酸化セルロース〕=a〔mL〕×0.05/酸化セルロース重量〔g〕
An example of a method for measuring the amount of carboxyl groups is described below. 60 mL of a 0.5 wt % slurry (aqueous dispersion) of oxidized cellulose is prepared, and a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution is added to adjust the pH to 2.5, after which a 0.05 N aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise and the electrical conductivity is measured until the pH reaches 11. The amount of carboxyl groups can be calculated using the following formula from the amount of sodium hydroxide (a) consumed in the neutralization stage of the weak acid, where the change in electrical conductivity is gradual.
Amount of carboxyl groups [mmol/g oxidized cellulose] = a [mL] × 0.05 / weight of oxidized cellulose [g]

このようにして測定した酸化セルロース中のカルボキシル基の量は、絶乾重量に対して、好ましくは0.1mmol/g以上、より好ましくは0.5mmol/g以上、さらに好ましくは0.8mmol/g以上である。当該量の上限は、好ましくは3.0mmol/g以下、より好ましくは2.5mmol/g以下、さらに好ましくは2.0mmol/g以下である。従って、当該量は0.1mmol/g以上3.0mmol/g以下が好ましく、0.5mmol/g以上2.5mmol/g以下がより好ましく、0.8mmol/g以上2.0mmol/g以下がさらに好ましい。 The amount of carboxyl groups in oxidized cellulose measured in this manner is preferably 0.1 mmol/g or more, more preferably 0.5 mmol/g or more, and even more preferably 0.8 mmol/g or more, based on the bone dry weight. The upper limit of this amount is preferably 3.0 mmol/g or less, more preferably 2.5 mmol/g or less, and even more preferably 2.0 mmol/g or less. Therefore, this amount is preferably 0.1 mmol/g or more and 3.0 mmol/g or less, more preferably 0.5 mmol/g or more and 2.5 mmol/g or less, and even more preferably 0.8 mmol/g or more and 2.0 mmol/g or less.

エーテル化としては、カルボキシメチル(エーテル)化、メチル(エーテル)化、エチル(エーテル)化、シアノエチル(エーテル)化、ヒドロキシエチル(エーテル)化、ヒドロキシプロピル(エーテル)化、エチルヒドロキシエチル(エーテル)化、ヒドロキシプロピルメチル(エーテル)化などが挙げられる。この中でもカルボキシメチル化が好ましい。カルボキシメチル化は、例えば、発底原料としての原料パルプをマーセル化し、その後エーテル化する方法により実施できる。 Examples of etherification include carboxymethylation (etherification), methylation (etherification), ethylation (etherification), cyanoethylation (etherification), hydroxyethylation (etherification), hydroxypropylation (etherification), ethylhydroxyethylation (etherification), and hydroxypropylmethylation (etherification). Among these, carboxymethylation is preferred. Carboxymethylation can be carried out, for example, by mercerizing the raw pulp as the starting raw material, and then etherifying it.

カルボキシメチル化セルロースのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度の測定は例えば、次の方法による。すなわち、1)カルボキシメチル化セルロース(絶乾)約2.0gを精秤して、300mL容共栓付き三角フラスコに入れる。2)硝酸メタノール1000mLに特級濃硝酸100mLを加えた液100mLを加え、3時間振とうして、カルボキシメチルセルロース塩(カルボキシメチル化セルロース)を水素型カルボキシメチル化セルロースにする。3)水素型カルボキシメチル化セルロース(絶乾)を1.5g以上2.0g以下程度精秤し、300mL容共栓付き三角フラスコに入れる。4)80%メタノール15mLで水素型カルボキシメチル化セルロースを湿潤し、0.1NのNaOHを100mL加え、室温で3時間振とうする。5)指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1NのHSOで過剰のNaOHを逆滴定する。6)カルボキシメチル置換度(DS)を、次式によって算出する:
A=[(100×F’-(0.1NのHSO)(mL)×F)×0.1]/(水素型カルボキシメチル化セルロースの絶乾重量(g))
DS=0.162×A/(1-0.058×A)
A:水素型カルボキシメチル化セルロースの1gの中和に要する1NのNaOH量(mL)
F:0.1NのHSOのファクター
F’:0.1NのNaOHのファクター
The degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of carboxymethyl cellulose is measured, for example, by the following method. That is, 1) Approximately 2.0 g of carboxymethyl cellulose (bone dry) is weighed out and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. 2) 100 mL of a solution of 1000 mL of nitric acid methanol and 100 mL of special-grade concentrated nitric acid is added, and the mixture is shaken for 3 hours to convert the carboxymethyl cellulose salt (carboxymethyl cellulose) into hydrogen-type carboxymethyl cellulose. 3) Approximately 1.5 g to 2.0 g of hydrogen-type carboxymethyl cellulose (bone dry) is weighed out and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. 4) The hydrogen-type carboxymethyl cellulose is moistened with 15 mL of 80% methanol, 100 mL of 0.1 N NaOH is added, and the mixture is shaken at room temperature for 3 hours. 5) Using phenolphthalein as an indicator, the excess NaOH is back-titrated with 0.1 N H 2 SO 4 . 6) The degree of carboxymethyl substitution (DS) is calculated by the following formula:
A = [(100 x F' - (0.1 N H2SO4 ) (mL) x F) x 0.1] / (bone dry weight of hydrogen type carboxymethyl cellulose (g))
DS=0.162×A/(1-0.058×A)
A: The amount of 1N NaOH required to neutralize 1 g of hydrogen-type carboxymethyl cellulose (mL)
F: Factor of 0.1N H2SO4 F': Factor of 0.1N NaOH

カルボキシメチル化セルロース中の無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度は、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.10以上がさらに好ましい。当該置換度の上限は、0.50以下が好ましく、0.40以下がより好ましく、0.35以下がさらに好ましい。従って、カルボキシメチル基置換度は、0.01以上0.50以下が好ましく、0.05以上0.40以下がより好ましく、0.10以上0.30以下がさらに好ましい。 The degree of carboxymethyl substitution per anhydrous glucose unit in carboxymethylated cellulose is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, and even more preferably 0.10 or more. The upper limit of the degree of substitution is preferably 0.50 or less, more preferably 0.40 or less, and even more preferably 0.35 or less. Therefore, the degree of carboxymethyl group substitution is preferably 0.01 or more and 0.50 or less, more preferably 0.05 or more and 0.40 or less, and even more preferably 0.10 or more and 0.30 or less.

(叩解処理工程)
本工程では、固形分濃度を15重量%以下に調整した化学変性パルプに対して、ダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理を行う。化学変性パルプに対して叩解処理を行うと、繊維長、繊維幅が小さくなる微細化、および繊維の毛羽立ちが多くなるフィブリル化が進行する。本発明の叩解処理工程においては、ダブルディスクリファイナーを用いた叩解処理を循環処理としてもよいし、複数台のダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理を連続して行う連続処理としてもよい。本発明において、ダブルディスクリファイナーを用いた叩解処理を循環処理または連続処理とした場合における叩解処理のパス数は、所望の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維が得られる限り特に制限はないが、生産性の観点、および繊維の過剰な短小化や処理時に発生する熱による劣化を抑える観点から、30回以下が好ましく、20回以下がより好ましく、10回以下がさらに好ましく、5回以下がさらに好ましい。
(Beating process)
In this step, a double disc refiner is used to beat the chemically modified pulp, the solid content of which has been adjusted to 15% by weight or less. Beating the chemically modified pulp leads to finer fibers, which are smaller in length and width, and fibrillation, which is more fuzzy. In the beating step of the present invention, the beating process using the double disc refiner may be a circulation process, or a continuous process in which the beating process is performed continuously using a plurality of double disc refiners. In the present invention, when the beating process using the double disc refiner is a circulation process or a continuous process, the number of passes of the beating process is not particularly limited as long as the desired chemically modified microfibrillated cellulose fiber can be obtained. From the viewpoint of productivity and from the viewpoint of suppressing excessive shortening of the fibers and deterioration due to heat generated during the process, the number of passes is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, even more preferably 10 or less, and even more preferably 5 or less.

なお、本発明においては、叩解処理を循環処理とした場合であって、部分循環とした場合における叩解処理のパス数は、処理する原料が1台のダブルディスクリファイナーを通過して回収された回数に、下記nを乗じた数とする。
n=1/(1-a)
ここで、a=循環割合である。(循環率50%の場合、a=0.5であり、循環率75%の場合、a=0.75である)
In the present invention, when the beating process is a circulation process, the number of passes of the beating process in the case of partial circulation is the number of times that the raw material to be treated passes through one double disc refiner and is recovered multiplied by n as follows:
n=1/(1-a)
Here, a = circulation ratio. (When the circulation ratio is 50%, a = 0.5, and when the circulation ratio is 75%, a = 0.75.)

部分循環を行うダブルディスクリファイナーを複数台用いて連続処理をする場合における叩解処理のパス数は、1台のリファイナーごとに上記の方法でパス数を算出し、足し合わせるものとする。 When multiple double disc refiners with partial circulation are used for continuous processing, the number of passes in the beating process should be calculated for each refiner using the method described above and then added together.

叩解処理を循環処理とした場合であって、完全循環によるバッチ処理を行う場合における叩解処理のパス回数は、処理する原料が回収するまでにダブルディスクリファイナーを通過した回数とする。 When the beating process is a circulation process and batch processing is performed with complete circulation, the number of passes of the beating process is the number of times the raw material passes through the double disc refiner before being recovered.

また、本発明においては、複数台のダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理を連続処理とした場合における叩解処理のパス数は、処理する原料が1台のダブルディスクリファイナーを通過する毎に1増えるものとする。 In addition, in the present invention, when multiple double disc refiners are used to perform continuous beating, the number of passes of the beating process is increased by one each time the raw material passes through one double disc refiner.

(ディスクリファイナー)
ディスクリファイナーとは、叩解刃のついた円盤(ディスクプレート(単に「ディスク」ということがある。))が至近距離で向い合い、一方のみまたは相互に逆方向に所定の回転数で回転して、その間を通過するスラリーに対して加圧叩解の効果と遠心力による連続送り出し効果とを与える装置をいう。ディスクリファイナーのうち、ディスクプレートによって形成される叩解間隙の数が一つのものを、シングルディスクリファイナー(「SDR」と略記することがある。)といい、ディスクプレートによって形成される叩解間隙の数が二つのものを、ダブルディスクリファイナー(「DDR」と略記することがある。)という。
(Disc Refiner)
A disc refiner is a device in which disks with beating blades (disc plates (sometimes simply called "disks")) face each other at close range and rotate in one direction or in the opposite direction at a specified rotation speed, providing the slurry passing between them with a pressurized beating effect and a continuous sending-out effect through centrifugal force. Among disc refiners, those with one beating gap formed by the disc plate are called single disc refiners (sometimes abbreviated as "SDR"), and those with two beating gaps formed by the disc plate are called double disc refiners (sometimes abbreviated as "DDR").

(ダブルディスクリファイナー)
ダブルディスクリファイナーは、2個のディスクDAおよびDBと、その間にディスクDMを備え、DAおよびDBまたはDMの何れか一方が固定され、他方が回転する構成、もしくは、DAおよびDBとDMとが逆方向に回転する構成をとる。ダブルディスクリファイナーとして、2個のディスクDA、DBが固定ディスクであり、DMがその間で自由に回転するフローティングディスクである構成をとるものとしては、例えば、相川鉄工株式会社製のダブルディスクリファイナー、三菱重工業/ベロイト(ジョーンズ)製のダブルディスクリファイナー、石川島産業機械/ブラック・クローソン製のツインハイドラディスク、日立造船(日立造船富岡機械)/エッシャーウイス製のツインディスクリファイナー等が挙げられる。
(Double disc refiner)
A double disc refiner is equipped with two discs DA and DB and a disc DM between them, with either the DA and DB or the DM being fixed and the other rotating, or with the DA and DB rotating in opposite directions to the DM. Examples of double disc refiners with the two discs DA and DB as fixed discs and the DM as a floating disc that rotates freely between them include the double disc refiner manufactured by Aikawa Iron Works Co., Ltd., the double disc refiner manufactured by Mitsubishi Heavy Industries/Beloit (Jones), the twin hydra disc manufactured by Ishikawajima Industrial Machinery/Black & Clawson, and the twin disc refiner manufactured by Hitachi Zosen (Hitachi Zosen Tomioka Machinery)/Escher Wyss.

本発明においては、シングルディスクリファイナーと比較して処理量を増やすことができ、生産効率に優れる観点から、ダブルディスクリファイナーを用いる。 In the present invention, a double disc refiner is used because it can increase the processing volume compared to a single disc refiner and has superior production efficiency.

2個のディスクDAおよびDBの刃幅としては、0.3~1.5mmが好ましく、0.5~1.3mmであることがより好ましい。DAおよびDBの溝幅としては、0.5~2.0mmが好ましく、0.8~1.7mmがより好ましい。DAおよびDBの刃幅および溝幅は、同じであっても良いし、異ならせても良い。刃角度は特に制限するものではないが、0~40°が好ましく、5~20°が特に好ましい。 The blade width of the two disks DA and DB is preferably 0.3 to 1.5 mm, and more preferably 0.5 to 1.3 mm. The groove width of DA and DB is preferably 0.5 to 2.0 mm, and more preferably 0.8 to 1.7 mm. The blade width and groove width of DA and DB may be the same or different. There are no particular limitations on the blade angle, but it is preferably 0 to 40°, and more preferably 5 to 20°.

ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式によりモノフロー式とデュオフロー式の二種類に大別される。モノフロー式は、原料が、原料流入側に近い叩解間隙から、他方の叩解間隙へ流れる方式であり、デュオフロー式は、原料が中心部より挿入され、DMの両面に形成される叩解間隙を平行に流れる方式である。本発明の製造方法においては、効率よく解繊が進む観点から、原料の流れ方式として、モノフロー式が好ましい。 Double disc refiners are broadly classified into two types, monoflow and duoflow, depending on the raw material flow method. In the monoflow type, the raw material flows from the beating gap closer to the raw material inlet side to the other beating gap, while in the duoflow type, the raw material is inserted from the center and flows in parallel through the beating gaps formed on both sides of the DM. In the manufacturing method of the present invention, the monoflow type is preferred as the raw material flow method from the viewpoint of efficient fiberization.

本発明に用いることができるダブルディスクリファイナーの一例を、図1を用いて説明する。図1は、原料の流れ方式としてモノフロー式のダブルディスクリファイナーの概略を示す断面図である。なお、本発明に用いることができるダブルディスクリファイナーは、図1に示すものに限られるものではない。 An example of a double disc refiner that can be used in the present invention is described with reference to Figure 1. Figure 1 is a cross-sectional view showing an outline of a double disc refiner with a monoflow type raw material flow system. Note that the double disc refiner that can be used in the present invention is not limited to the one shown in Figure 1.

図1に示すダブルディスクリファイナー2は、原料入口4から投入されたパルプ原料を叩解する叩解室6内に回転ディスクDM8を配置し、回転ディスクDM8の両面には、所定の刃幅および溝幅を有する刃物が取り付けられている。叩解室6の内壁には、回転ディスクDM8の両面に取り付けられた刃物に対向して、固定ディスクDA10および固定ディスクDB12がそれぞれ配置されている。固定ディスクDA10および固定ディスクDB12には、所定の刃幅および溝幅を有する刃物が取り付けられている。回転ディスクDM8は、駆動軸14に取り付けられており、駆動軸14は、モーター16に連結され、回転駆動される。叩解室6には、叩解された原料を叩解室6に循環させるための循環配管18と、叩解された原料を叩解室6外へ排出する排出口20と、排出口20から回収用タンク(図示せず)に送るための出口配管22が設けられており、循環配管18と出口配管22の流量は、手動バルブ24で調節される。 The double disc refiner 2 shown in Figure 1 has a rotating disc DM8 arranged in a beating chamber 6 which beats the pulp raw material fed through the raw material inlet 4, and blades having a predetermined blade width and groove width are attached to both sides of the rotating disc DM8. Fixed discs DA10 and DB12 are arranged on the inner wall of the beating chamber 6, facing the blades attached to both sides of the rotating disc DM8. Blades having a predetermined blade width and groove width are attached to the fixed discs DA10 and DB12. The rotating disc DM8 is attached to a drive shaft 14, which is connected to a motor 16 and driven to rotate. The beating chamber 6 is provided with a circulation pipe 18 for circulating the beaten raw material in the beating chamber 6, a discharge port 20 for discharging the beaten raw material outside the beating chamber 6, and an outlet pipe 22 for sending the raw material from the discharge port 20 to a recovery tank (not shown). The flow rate of the circulation pipe 18 and the outlet pipe 22 is adjusted by a manual valve 24.

ダブルディスクリファイナー2を用いて、パルプ原料を叩解処理する場合には、パルプ原料がダブルディスクリファイナー2の原料入口4から投入され、叩解室6に送られる。叩解室6に送られた原料は、はじめに固定ディスクDA10および回転ディスクDM8の間に形成される叩解間隙で叩解され、次に固定ディスクDB12および回転ディスクDM8の間に形成される叩解間隙で叩解され、原料の一部は循環配管18を経由して、再び叩解室6に送られる。叩解された原料は、排出口20から排出され、出口配管22を経由して、回収用タンクに送られる。循環する原料の量と排出口から排出される原料の量は、手動バルブ24によって調節される。 When the double disc refiner 2 is used to beat the pulp raw material, the pulp raw material is input from the raw material inlet 4 of the double disc refiner 2 and sent to the beating chamber 6. The raw material sent to the beating chamber 6 is first beaten in the beating gap formed between the fixed disc DA10 and the rotating disc DM8, then beaten in the beating gap formed between the fixed disc DB12 and the rotating disc DM8, and a part of the raw material is sent again to the beating chamber 6 via the circulation pipe 18. The beaten raw material is discharged from the discharge port 20 and sent to a recovery tank via the outlet pipe 22. The amount of raw material circulated and the amount of raw material discharged from the discharge port are adjusted by the manual valve 24.

原料の流れ方式として、モノフロー式である場合は、2個のディスクDAおよびDBのうち、原料入口4側から数えて第1のディスクであるDAの刃幅(X1)と第2のディスクであるDBの刃幅(X2)の関係により、下記のようなメリットがある。
X1=X2:得られるMFCの繊維幅、繊維長がそろいやすい。
X1>X2:原料が、広い刃上で叩解されフィブリル化された後に狭い刃で叩解されてカッティングが進むため、原料が未解繊のまま通過しにくくなる。
X1<X2:原料が幅の狭い刃で叩解されてカッティングが進んだ後に、広い刃上で叩解されてフィブリル化が進むため、フィブリル化が進んだ微細な繊維分が得られやすい。
In the case of a monoflow type raw material flow system, the relationship between the blade width (X1) of the first disk DA, counting from the raw material inlet 4 side, and the blade width (X2) of the second disk DB, of the two disks DA and DB, has the following advantages:
X1 = X2: The fiber width and fiber length of the obtained MFC are likely to be uniform.
X1>X2: The raw material is beaten and fibrillated on a wide blade, and then beaten by a narrow blade to proceed cutting, so that the raw material is less likely to pass through unfibrillated.
X1<X2: The raw material is beaten with a narrow blade and cut, and then beaten on a wide blade and fibrillation proceeds, so that fine fibers with advanced fibrillation are likely to be obtained.

また、原料の流れ方式として、モノフロー式である場合は、2個のディスクDAおよびDBのうち、原料入口4側から数えて第1のディスクであるDAの溝幅(Y1)と第2のディスクであるDBの溝幅(Y2)の関係により、下記のようなメリットがある。
Y1=Y2:得られるMFCの繊維幅、繊維長がそろいやすい。
Y1>Y2:原料が、広い叩解間隙を通過した後に狭い叩解間隙を通過するため、余剰な負荷がかかりにくく、粘度が高いものを処理するのに適する。
Y1<Y2:最初に狭い叩解間隙を通過する際に解繊が進み、粘度が上がりやすいものの、次に広い叩解間隙を通過することになり、原料が滞ることなく通過できる。
In addition, when the raw material flow method is a monoflow type, the relationship between the groove width (Y1) of the first disk DA, counting from the raw material inlet 4 side, and the groove width (Y2) of the second disk DB, of the two disks DA and DB, has the following advantages.
Y1 = Y2: The fiber width and fiber length of the obtained MFC are likely to be uniform.
Y1>Y2: Since the raw material passes through a wide beating gap and then a narrow beating gap, excessive load is not applied, and this is suitable for processing highly viscous materials.
Y1<Y2: When the raw material first passes through a narrow beating gap, defibration progresses and the viscosity tends to increase, but the raw material then passes through a wider beating gap, allowing it to pass through without stagnation.

本発明の製造方法において、ダブルディスクリファイナーを用いる場合の運転条件としては、DAとDMおよびDBとDMとのクリアランスは0.6mm以下が好ましく、0.4mm以下がより好ましく、0.2mm以下がさらに好ましい。下限は特に制限しないが、メタルタッチを避けるため、0.02mm以上が好ましい。運転温度としては、5~120℃が好ましい。なお、所望の繊維幅を有する化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維が得られるように、流量、処理時間またはその他条件等は、適宜調整される。 In the manufacturing method of the present invention, when a double disc refiner is used, the operating conditions are such that the clearance between DA and DM and between DB and DM is preferably 0.6 mm or less, more preferably 0.4 mm or less, and even more preferably 0.2 mm or less. There is no particular lower limit, but in order to avoid metal touch, 0.02 mm or more is preferable. The operating temperature is preferably 5 to 120°C. The flow rate, processing time, and other conditions are appropriately adjusted so that chemically modified microfibril cellulose fibers having the desired fiber width are obtained.

本発明の製造方法において、叩解処理工程に供する化学変性パルプの固形分濃度は、パルプスラリー移送の観点から15重量%以下であり、0.3~10重量%が好ましく、0.5~6重量%がより好ましい。固形分濃度が低すぎると叩解時プレートの刃にかからず、叩解効率が悪い。固形分濃度は叩解処理を含む機械的処理中に変動しうるが、本発明においては、叩解処理開始時の固形分濃度を、叩解処理工程における固形分濃度という。 In the manufacturing method of the present invention, the solids concentration of the chemically modified pulp to be subjected to the beating process is 15% by weight or less, preferably 0.3 to 10% by weight, and more preferably 0.5 to 6% by weight, from the viewpoint of pulp slurry transportation. If the solids concentration is too low, the pulp will not come into contact with the blades of the plate during beating, resulting in poor beating efficiency. The solids concentration may vary during mechanical processing including beating, but in the present invention, the solids concentration at the start of beating is referred to as the solids concentration in the beating process.

化学変性パルプの固形分濃度を15重量%以下に調整する方法としては、希釈が挙げられる。 One method for adjusting the solids concentration of chemically modified pulp to 15% by weight or less is dilution.

叩解処理工程に供する化学変性パルプのpHは、解繊のしやすさの観点から6以上が好ましく、7以上がより好ましい。pHを上記範囲とするための方法としては、NaOHやKOH、炭酸水素ナトリウム等の薬品の添加、または化学変性後の酸性薬品添加量を減らす等が挙げられる。化学変性パルプのpHは叩解処理を含む機械的処理中に変動しうるが、本発明においては、叩解処理開始時のpHを、叩解処理工程におけるpHとする。 The pH of the chemically modified pulp to be subjected to the beating process is preferably 6 or higher, more preferably 7 or higher, from the viewpoint of ease of defibration. Methods for adjusting the pH to the above range include adding chemicals such as NaOH, KOH, or sodium bicarbonate, or reducing the amount of acidic chemicals added after chemical modification. The pH of the chemically modified pulp may fluctuate during mechanical processing including beating, but in the present invention, the pH at the start of beating is defined as the pH in the beating process.

叩解処理工程に供する化学変性パルプは、アルカリ処理を施したものであっても良い。このアルカリ処理には、NaOHやKOH等の任意のアルカリを用いることができる。本発明に用いる化学変性パルプがアニオン変性パルプの場合、アルカリを添加することにより変性基の末端がNa型等となり、繊維同士の反発が大きくなる。そのため、繊維の静電反発を利用して、効率的に叩解や離解、解繊などの機械的処理を進めることができる。 The chemically modified pulp to be subjected to the beating process may be one that has been subjected to an alkali treatment. Any alkali, such as NaOH or KOH, can be used for this alkali treatment. When the chemically modified pulp used in the present invention is anionically modified pulp, the terminals of the modified groups become Na-type or the like by adding an alkali, and the repulsion between the fibers increases. Therefore, the electrostatic repulsion of the fibers can be utilized to efficiently carry out mechanical treatments such as beating, defibration, and fiber defibration.

叩解処理工程に供する化学変性パルプは、酸処理を施したものであっても良い。本発明に用いる化学変性パルプがアニオン変性パルプの場合、酸処理を施すことにより変性基の末端がH型となり、水への親和性が低下する。 The chemically modified pulp to be subjected to the beating process may be one that has been subjected to an acid treatment. When the chemically modified pulp used in the present invention is anionically modified pulp, the terminal of the modified group becomes H-type by the acid treatment, and the affinity for water is reduced.

なお、本発明の製造方法においては、上記のダブルディスクリファイナーを用いた叩解処理工程の前後に、ダブルディスクリファイナー以外の装置を用いた機械的処理を行う機械的処理工程を1以上有するものであっても良い。また、叩解処理工程の前後に、固形分濃度が15重量%より高い化学変性パルプに対して機械的処理を行う機械的処理工程を有するものであっても良い。 The manufacturing method of the present invention may include one or more mechanical treatment steps using a device other than a double disc refiner before or after the beating step using the double disc refiner. Also, the manufacturing method of the present invention may include a mechanical treatment step using a device other than a double disc refiner before or after the beating step, in which a chemically modified pulp having a solids concentration of more than 15% by weight is mechanically treated.

本発明において機械的処理とは、繊維を混合しさらに微細化またはフィブリル化することをいい、叩解、解繊、分散、混練等を含む。ここで、固形分濃度が15重量%より高い条件での機械的処理を「高濃度機械的処理」ということがあり、特に機械的処理が叩解である場合は「高濃度叩解」ともいう。同様に、固形分濃度15重量%以下の条件での機械的処理を「低濃度機械的処理」ということがあり、特に機械的処理が叩解である場合は、「低濃度叩解」ともいう。本発明においは、ダブルディスクリファイナーを用いて低濃度叩解する叩解処理工程を、少なくとも1回行うものであれば、機械的処理を複数回実施しても良い。 In the present invention, mechanical processing refers to mixing fibers and further refining or fibrillating them, and includes beating, defibrating, dispersing, kneading, etc. Here, mechanical processing under conditions where the solid content concentration is higher than 15% by weight is sometimes called "high concentration mechanical processing", and especially when the mechanical processing is beating, it is also called "high concentration beating". Similarly, mechanical processing under conditions where the solid content concentration is 15% by weight or less is sometimes called "low concentration mechanical processing", and especially when the mechanical processing is beating, it is also called "low concentration beating". In the present invention, as long as the beating processing step of low concentration beating using a double disc refiner is performed at least once, mechanical processing may be performed multiple times.

本発明においては、機械的処理を循環運転(バッチ処理)としても良いし、部分循環運転としても良いし、複数台の装置を用いた機械的処理を連続して行う連続処理としても良い。高濃度機械的処理と低濃度機械的処理とを組み合わせて実施してもよく、これらの機械的処理を組み合わせる場合、処理の順番は限定されないが、濃縮のしやすさの観点から高濃度機械的処理を先に行うことが好ましい。例えば、化学変性パルプを高濃度機械的処理した後に、当該処理で得られた化学変性パルプを15重量%以下に希釈して、ダブルディスクリファイナーを用いた低濃度叩解処理を行うことにより、MFCを得ることができる。 In the present invention, the mechanical treatment may be a circulation operation (batch treatment), a partial circulation operation, or a continuous treatment in which mechanical treatment is performed continuously using multiple devices. A combination of high-concentration mechanical treatment and low-concentration mechanical treatment may be performed. When combining these mechanical treatments, the order of the treatments is not limited, but it is preferable to perform the high-concentration mechanical treatment first from the viewpoint of ease of concentration. For example, MFC can be obtained by subjecting chemically modified pulp to high-concentration mechanical treatment, diluting the chemically modified pulp obtained by the treatment to 15% by weight or less, and performing a low-concentration beating treatment using a double disc refiner.

低濃度機械的処理に用いることができる装置としては、例えば高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などのタイプの装置が挙げられ、高圧または超高圧ホモジナイザー、コニカル型リファイナー等のリファイナー、ビーター、PFIミル、ニーダー、ディスパーザー、トップファイナー、セブンファイナー、ビートファイナー、ツインビートファイナー、ヘンシェルミキサー、ホモミックラインミルなど回転軸を中心として金属または刃物とパルプ繊維を作用させるもの、あるいはパルプ繊維同士の摩擦によるもの、あるいはキャビテーションや水流または水圧によってパルプ繊維を分散または解繊するものを使用することができる。 Devices that can be used for low-concentration mechanical treatment include, for example, high-speed rotary, colloid mill, high-pressure, roll mill, and ultrasonic types of equipment, including high-pressure or ultra-high-pressure homogenizers, refiners such as conical refiners, beaters, PFI mills, kneaders, dispersers, top finers, seven finers, beat finers, twin beat finers, Henschel mixers, and homomix line mills, which use a metal or blade to act on the pulp fibers around a rotating shaft, or use friction between the pulp fibers, or disperse or defibrate the pulp fibers by cavitation, water flow, or water pressure.

高濃度機械的処理に用いることができる装置としては、例えば、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などのタイプの装置が挙げられ、高圧または超高圧ホモジナイザー、リファイナー、ビーター、PFIミル、ニーダー、ディスパーザー、トップファイナーなど回転軸を中心として金属または刃物とパルプ繊維を作用させるもの、あるいはパルプ繊維同士の摩擦によるものを使用することができる。 Devices that can be used for high-concentration mechanical processing include, for example, high-speed rotary, colloid mill, high-pressure, roll mill, and ultrasonic types of equipment, and can use high-pressure or ultra-high-pressure homogenizers, refiners, beaters, PFI mills, kneaders, dispersers, top finers, and other devices that use a metal or blade to act on the pulp fibers around a rotating shaft, or that use friction between the pulp fibers themselves.

本発明によれば、BET比表面積が高く、平均繊維幅が特定範囲の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維を得ることが可能な、生産効率に優れた化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers with excellent production efficiency, which can produce chemically modified microfibril cellulose fibers with a high BET specific surface area and a specific range of average fiber width.

本発明の製造方法においては、化学変性されたパルプを原料としており、化学変性により導入された置換基の静電的な反発が生じるため、ダブルディスクリファイナーを用いた叩解処理により、効率的に、MFCを得ることができる。 In the manufacturing method of the present invention, chemically modified pulp is used as the raw material, and electrostatic repulsion occurs between the substituents introduced by chemical modification, so MFC can be obtained efficiently by beating using a double disc refiner.

本発明の製造方法によって得られた化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維は、化学変性パルプを原料としており、繊維表面に官能基が配されているため、官能基由来の様々な機能性を有する。このため本発明の製造方法により得られた化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維は種々の用途に使用でき、一般的に添加剤が用いられる様々な分野において、増粘剤、ゲル化剤、糊剤、食品添加剤、賦形剤、塗料用添加剤、接着剤用添加剤、研磨剤、ゴム・プラスチック用配合材料、保水材、保形剤、泥水調整剤、ろ過助剤、溢泥防止剤、混和剤等として使用することができる。当該分野としては、食品、飲料、化粧品、医薬、製紙、各種化学用品、塗料、スプレー、農薬、土木、建築、電子材料、難燃剤、家庭雑貨、接着剤、洗浄剤、芳香剤、潤滑用組成物等が挙げられる。 The chemically modified microfibril cellulose fiber obtained by the manufacturing method of the present invention is made from chemically modified pulp and has functional groups on the fiber surface, and therefore has various functionalities derived from the functional groups. Therefore, the chemically modified microfibril cellulose fiber obtained by the manufacturing method of the present invention can be used for various purposes, and can be used as a thickener, gelling agent, paste, food additive, excipient, paint additive, adhesive additive, abrasive, rubber/plastic compounding material, water retention agent, shape retention agent, muddy water regulator, filter aid, overflow prevention agent, admixture, etc. in various fields where additives are generally used. Examples of such fields include food, beverages, cosmetics, medicine, papermaking, various chemical products, paints, sprays, agricultural chemicals, civil engineering, construction, electronic materials, flame retardants, household goods, adhesives, cleaning agents, fragrances, lubricating compositions, etc.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

(実施例1)
<化学変性パルプの調製1>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%:日本製紙株式会社製)40kg(絶乾)をTEMPO(Sigma Aldrich社製)312g(絶乾1gのセルロースに対し0.05mmol)と臭化ナトリウム4112g(絶乾1gのセルロースに対し1.0mmol)を溶解した水溶液4000Lに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を次亜塩素酸ナトリウムが5.5mmol/gになるように添加し、室温にて酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応混合物に塩酸を添加してpH2に調整した後、脱水と水での希釈を繰り返してパルプを十分に水洗し、最終的にパルプ固形分濃度が20重量%となるまで脱水して化学変性パルプ(TEMPO酸化パルプ)を得た。パルプ収率は90%であり、カルボキシル基量は1.41mmol/gであった。
Example 1
<Preparation of chemically modified pulp 1>
40 kg (bone-dry) of bleached unbeaten kraft pulp (whiteness 85%: manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) derived from coniferous trees was added to 4000 L of an aqueous solution in which 312 g (0.05 mmol per 1 g of bone-dry cellulose) of TEMPO (manufactured by Sigma Aldrich) and 4112 g of sodium bromide (1.0 mmol per 1 g of bone-dry cellulose) were dissolved, and the mixture was stirred until the pulp was uniformly dispersed. A sodium hypochlorite aqueous solution was added to the reaction system so that the sodium hypochlorite concentration was 5.5 mmol/g, and an oxidation reaction was started at room temperature. The pH of the system decreased during the reaction, but a 3M aqueous sodium hydroxide solution was added successively to adjust the pH to 10. The reaction was terminated when the sodium hypochlorite was consumed and the pH of the system no longer changed. After adding hydrochloric acid to the reaction mixture to adjust the pH to 2, the pulp was thoroughly washed by repeatedly dehydrating and diluting with water, and finally dehydrated until the pulp solids concentration reached 20% by weight to obtain a chemically modified pulp (TEMPO oxidized pulp). The pulp yield was 90%, and the carboxyl group content was 1.41 mmol/g.

得られたTEMPO酸化パルプを水道水に分散し、水酸化ナトリウムを加えて攪拌することにより、pH7.7、固形分濃度1.1重量%のTEMPO酸化パルプの水分散液を得た。 The obtained TEMPO oxidized pulp was dispersed in tap water, sodium hydroxide was added, and the mixture was stirred to obtain an aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp with a pH of 7.7 and a solids concentration of 1.1% by weight.

<叩解>
得られたTEMPO酸化パルプの水分散液3000kgをモノフロー式のダブルディスクリファイナー(相川鉄工株式会社製 AWN20、プレート:刃幅(X1):0.8mm、溝幅(Y1):1.3mm、刃幅(X2):0.6mm、溝幅(Y2):1.0mm)を用い、クリアランス:0.4mm以下、循環率75.5%の条件で45分間運転を行い、叩解処理して、TEMPO酸化パルプをMFCとした。なお、叩解処理のパス数は8.1回であった。次いで、後述する方法によって、当該MFCを評価した。結果を表1に示す。
<Beating>
3,000 kg of the obtained aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp was beaten in a monoflow double-disc refiner (AWN20 manufactured by Aikawa Iron Works Co., Ltd., plate: blade width (X1): 0.8 mm, groove width (Y1): 1.3 mm, blade width (X2): 0.6 mm, groove width (Y2): 1.0 mm) operated for 45 minutes under conditions of clearance: 0.4 mm or less and circulation rate of 75.5%, to obtain TEMPO oxidized pulp as MFC. The number of passes in the beating treatment was 8.1. The MFC was then evaluated by the method described below. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1で得られた固形分濃度20重量%のTEMPO酸化パルプを水道水に分散させ、水酸化ナトリウムを加えて攪拌することにより、pH7.6、固形分濃度1.1重量%のTEMPO酸化パルプの水分散液を得た。
このTEMPO酸化パルプの水分散液3000kgを、プレートを刃幅(X1):0.6mm、溝幅(Y1):1.0mm、刃幅(X2):0.6mm、溝幅(Y2):1.0mmのものに変更したこと以外は、実施例1と同様に叩解処理することによりMFCを得た。次いで、後述する方法によって、当該MFCを評価した。結果を表1に示す。
Example 2
The TEMPO oxidized pulp having a solids concentration of 20% by weight obtained in Example 1 was dispersed in tap water, and sodium hydroxide was added and stirred to obtain an aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp having a pH of 7.6 and a solids concentration of 1.1% by weight.
3000 kg of the aqueous dispersion of the TEMPO oxidized pulp was beaten in the same manner as in Example 1, except that the plate was changed to one with a blade width (X1): 0.6 mm, groove width (Y1): 1.0 mm, blade width (X2): 0.6 mm, and groove width (Y2): 1.0 mm, to obtain an MFC. The MFC was then evaluated by the method described below. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1で得られた固形分濃度20重量%のTEMPO酸化パルプを水道水に分散させ、水酸化ナトリウムを加えて攪拌することにより、pH7.6、固形分濃度1.1重量%のTEMPO酸化パルプの水分散液を得た。
このTEMPO酸化パルプの水分散液3000kgを、プレートを刃幅(X1):0.6mm、溝幅(Y1):1.0mm、刃幅(X2):0.8mm、溝幅(Y2):1.3mmのものに変更したこと以外は、実施例1と同様に叩解処理することによりMFCを得た。次いで、後述する方法によって、当該MFCを評価した。結果を表1に示す。
Example 3
The TEMPO oxidized pulp having a solids concentration of 20% by weight obtained in Example 1 was dispersed in tap water, and sodium hydroxide was added and stirred to obtain an aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp having a pH of 7.6 and a solids concentration of 1.1% by weight.
3000 kg of the aqueous dispersion of the TEMPO oxidized pulp was beaten in the same manner as in Example 1, except that the plate was changed to one with a blade width (X1): 0.6 mm, groove width (Y1): 1.0 mm, blade width (X2): 0.8 mm, and groove width (Y2): 1.3 mm, to obtain an MFC. The MFC was then evaluated by the method described below. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1で得られた固形分濃度20重量%のTEMPO酸化パルプをイオン交換水に分散させ、水酸化ナトリウムを加えて攪拌することにより、pH8.8、固形分濃度2重量%のTEMPO酸化パルプの水分散液を得た。
このTEMPO酸化パルプの水分散液74kgを、シングルディスクリファイナー(相川鉄工株式会社製 14インチラボリファイナー(RF-14型)、プレート:刃幅:0.6mm、溝幅:1.0mm)を用い、クリアランス0.23~0.25mmの条件で10分間循環運転を行い、叩解処理して、TEMPO酸化MFCとした。次いで、後述する方法によって、当該MFCを評価した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
The TEMPO oxidized pulp having a solids concentration of 20% by weight obtained in Example 1 was dispersed in ion-exchanged water, sodium hydroxide was added, and the mixture was stirred to obtain an aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp having a pH of 8.8 and a solids concentration of 2% by weight.
74 kg of this aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp was beaten by circulating it for 10 minutes using a single disc refiner (14-inch lab refiner (RF-14 type) manufactured by Aikawa Iron Works Co., Ltd., plate: blade width: 0.6 mm, groove width: 1.0 mm) with a clearance of 0.23 to 0.25 mm to obtain a TEMPO oxidized MFC. The MFC was then evaluated by the method described below. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1で得られた固形分濃度20重量%のTEMPO酸化パルプをイオン交換水に分散させ、水酸化ナトリウムを加えて攪拌することにより、pH8.6、固形分濃度4重量%のTEMPO酸化パルプの水分散液を得た。
このTEMPO酸化パルプの水分散液58kgを、シングルディスクリファイナー(相川鉄工株式会社製 14インチラボリファイナー(RF-14型)、プレート:刃幅:0.8mm、溝幅:1.5mm)を用い、クリアランス0.23~0.25mmの条件で10分間循環運転を行い、叩解処理して、TEMPO酸化MFCとした。次いで、後述する方法によって、当該MFCを評価した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
The TEMPO oxidized pulp having a solid content of 20% by weight obtained in Example 1 was dispersed in ion-exchanged water, sodium hydroxide was added, and the mixture was stirred to obtain an aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp having a pH of 8.6 and a solid content of 4% by weight.
58 kg of this aqueous dispersion of TEMPO oxidized pulp was beaten by circulating it for 10 minutes using a single disc refiner (14-inch lab refiner (RF-14 type) manufactured by Aikawa Iron Works Co., Ltd., plate: blade width: 0.8 mm, groove width: 1.5 mm) with a clearance of 0.23 to 0.25 mm to obtain a TEMPO oxidized MFC. The MFC was then evaluated by the method described below. The results are shown in Table 1.

Figure 0007655728000001
Figure 0007655728000001

表1からわかる通り、原料パルプを化学変性して化学変性パルプを得る化学変性工程と、前記化学変性工程で得た化学変性パルプを固形分濃度15重量%以下の条件で、2個のディスクとしてDAおよびDBと、その間に存在するディスクとしてDMとを備え、前記DAおよび前記DB又は前記DMの何れか一方が固定され、他方が回転するダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理する叩解処理工程とを含む化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法は、シングルディスクリファイナーを用いた方法と比較して、生産性に優れ、電力原単位が小さく、すなわち効率良く、BET比表面積が50m/g以上、平均繊維幅が500nm以上である化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維を製造することができた。 As can be seen from Table 1, a method for producing chemically modified microfibril cellulose fiber, which includes a chemical modification step of chemically modifying raw pulp to obtain chemically modified pulp, and a beating step of beating the chemically modified pulp obtained in the chemical modification step using a double disc refiner having two discs, DA and DB, and a DM between them, in which either the DA and the DB or the DM is fixed and the other rotates, under conditions of a solid content concentration of 15% by weight or less, is more productive and has a smaller power consumption rate than a method using a single disc refiner, i.e., is more efficient in producing chemically modified microfibril cellulose fiber having a BET specific surface area of 50 m2 /g or more and an average fiber width of 500 nm or more.

以下のようにして物性および特性を評価した。
<平均繊維長、平均繊維幅(測定方法A)>
化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維のスラリーを固形分濃度が0.25%となるように水で希釈し、流速5.7L/min、水温25±1℃、全流出量22Lの条件で約250gずつ(うち50gが測定に供される)2回フラクショネータにかけ、フラクショネータに付属のCCDカメラで装置内部にて、流量で分級された化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の画像およそ2000枚を取得した。
解析ソフトIMG(Metso社)の繊維解析パラメーターを表2~4のように設定し、取得したおよそ2000枚の画像を解析し、平均繊維長・平均繊維幅、繊維長分布等のデータを得た。2回測定・解析を行った平均値を測定データとして採用した。
The physical properties and characteristics were evaluated as follows.
<Average fiber length and average fiber width (measurement method A)>
The slurry of chemically modified microfibril cellulose fiber was diluted with water to a solids concentration of 0.25%, and then subjected to a fractionator twice, approximately 250 g each (50 g of which was used for measurement), under conditions of a flow rate of 5.7 L/min, a water temperature of 25±1°C, and a total outflow volume of 22 L. Approximately 2,000 images of the chemically modified microfibril cellulose fiber classified by flow rate were obtained inside the device using a CCD camera attached to the fractionator.
The fiber analysis parameters of the analysis software IMG (Metso) were set as shown in Tables 2 to 4, and approximately 2,000 images were analyzed to obtain data such as average fiber length, average fiber width, and fiber length distribution. The average value of two measurements and analyses was used as the measurement data.

Figure 0007655728000002

・平均繊維長(Length):長さ加重平均繊維長
・平均繊維幅(Width):長さ加重平均繊維幅
・繊維長分布(Fraction percentage of length weighted distribution):長さ加重繊維長分布(各フラクションの設定は表2に記載した通り。)
Figure 0007655728000002

Average fiber length (Length): Length-weighted average fiber length Average fiber width (Width): Length-weighted average fiber width Fraction percentage of length weighted distribution: Length-weighted fiber length distribution (The settings for each fraction are as shown in Table 2.)

Figure 0007655728000003
Figure 0007655728000003

Figure 0007655728000004
Figure 0007655728000004

<平均繊維長、平均繊維幅(測定方法B)>
解析ソフトIMG(Metso社)の繊維解析パラメーターを表5~7の通り設定した以外は、測定条件Aと同様にして実施した。
<Average fiber length and average fiber width (measurement method B)>
The measurement was performed under the same conditions as in Measurement Condition A, except that the fiber analysis parameters of the analysis software IMG (Metso) were set as shown in Tables 5 to 7.

Figure 0007655728000005
Figure 0007655728000005

Figure 0007655728000006
Figure 0007655728000006

Figure 0007655728000007
Figure 0007655728000007

繊維長分布(長さ加重)における、繊維長が0~0.2mmの繊維の割合(%)は、測定方法Aにて評価した。また、繊維幅分布(長さ加重)における、繊維幅が0~5μmの繊維の割合(%)は、測定方法Aにて評価した。 The percentage (%) of fibers with a fiber length of 0 to 0.2 mm in the fiber length distribution (length weighted) was evaluated using measurement method A. In addition, the percentage (%) of fibers with a fiber width of 0 to 5 μm in the fiber width distribution (length weighted) was evaluated using measurement method A.

<粘度>
処理後の分散液にイオン交換水を加えて1重量%スラリーを調製し、25℃で3時間放置した後、PRIMIX社製ホモディスパー(3000rpm)で5分間攪拌し、攪拌直後にB型粘度計(東機産業社製)を用いて、No.1~4のうち適切なローターを使用して回転数60rpmで1分後の粘度を測定した。
<Viscosity>
Ion-exchanged water was added to the dispersion after the treatment to prepare a 1 wt % slurry, which was then left to stand at 25° C. for 3 hours and then stirred for 5 minutes using a PRIMIX homodisper (3000 rpm). Immediately after stirring, the viscosity was measured after 1 minute at a rotation speed of 60 rpm using a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) using an appropriate rotor from No. 1 to 4.

<BET比表面積>
BET比表面積は、窒素ガス吸着法(JIS Z 8830)を参考に以下の方法により測定した:
(1)処理後の分散液に、必要に応じてイオン交換水を加えて約2%スラリー(分散媒:水)を調製し、これを固形分が約0.1gとなるように取り分け遠心分離の容器に入れ、100mLのエタノールを加えた。
(2)攪拌子を入れ、500rpmで30分以上攪拌した。
(3)撹拌子を取り出し、遠心分離機で、7000G、30分、30℃の条件でフィブリル化された化学変性セルロース繊維を沈降させた。
(4)フィブリル化された化学変性セルロース繊維をできるだけ除去しないようにしながら、上澄みを除去した。
(5)100mLエタノールを加え、撹拌子を加え、(2)の条件で攪拌、(3)の条件で遠心分離、(4)の条件で上澄み除去をし、これを3回繰り返した。
(6)(5)の溶媒をエタノールからt-ブタノールに変え、t-ブタノールの融点以上の室温下で、(5)と同様にして撹拌、遠心分離、上澄み除去を3回繰り返した。
(7)最後の溶媒除去後、t-ブタノールを30mL加え、軽く混ぜた後ナスフラスコに移し、氷浴を用いて凍結させた。
(8)冷凍庫で30分以上冷却した。
(9)凍結乾燥機に取り付け、3日間凍結乾燥した。
(10)BET測定装置(Micromeritics(マイクロメリティックス)社製)を用いてBET測定を行った(前処理条件:窒素気流下105℃2時間、相対圧0.01~0.30、サンプル量30mg程度)。
<BET specific surface area>
The BET specific surface area was measured by the following method with reference to the nitrogen gas adsorption method (JIS Z 8830):
(1) Ion-exchanged water was added to the treated dispersion as necessary to prepare an approximately 2% slurry (dispersion medium: water), and this was separated and placed in a centrifuge container so that the solid content was approximately 0.1 g, and 100 mL of ethanol was added.
(2) A stirrer was added and the mixture was stirred at 500 rpm for at least 30 minutes.
(3) The stirrer was removed, and the fibrillated chemically modified cellulose fibers were sedimented in a centrifuge at 7,000 G for 30 minutes at 30° C.
(4) The supernatant was removed while trying to avoid removing as much of the fibrillated chemically modified cellulose fibers as possible.
(5) 100 mL of ethanol was added, a stirrer was added, and the mixture was stirred under the conditions of (2), centrifuged under the conditions of (3), and the supernatant was removed under the conditions of (4). This process was repeated three times.
(6) The solvent in (5) was changed from ethanol to t-butanol, and stirring, centrifugation, and removal of the supernatant were repeated three times in the same manner as in (5) at room temperature above the melting point of t-butanol.
(7) After the final removal of the solvent, 30 mL of t-butanol was added and mixed gently, then transferred to a recovery flask and frozen in an ice bath.
(8) Cool in a freezer for at least 30 minutes.
(9) The mixture was placed in a freeze-dryer and freeze-dried for 3 days.
(10) BET measurement was performed using a BET measurement device (Micromeritics) (pretreatment conditions: under nitrogen flow at 105° C. for 2 hours, relative pressure of 0.01 to 0.30, sample amount of about 30 mg).

<生産性>
生産性は、下記式の通り求めた。
生産性(BDkg/h)= 処理量(有姿kg)×処理時濃度(%)×0.01÷処理時間(h)
<Productivity>
The productivity was calculated according to the following formula:
Productivity (BDkg/h) = Treatment amount (as-reacted kg) × Treatment concentration (%) × 0.01 ÷ Treatment time (h)

<電力原単位>
電力原単位は、下記式の通り求めた。
電力原単位(kwh/BDT)=処理時負荷(kw)/生産性(BDkg/h)×1000
<Electricity consumption rate>
The power consumption rate was calculated using the following formula.
Electricity consumption rate (kwh/BDT) = Processing load (kw) / Productivity (BDkg/h) x 1000

2…ダブルディスクリファイナー、4…原料入口、6…叩解室、8…回転ディスクDM、10…固定ディスクDA、12…固定ディスクDB、14…駆動軸、16…モーター、18…循環配管、20…排出口、22…出口配管、24…手動バルブ
2...Double disc refiner, 4...Raw material inlet, 6...Beating chamber, 8...Rotary disc DM, 10...Fixed disc DA, 12...Fixed disc DB, 14...Drive shaft, 16...Motor, 18...Circulation piping, 20...Discharge port, 22...Outlet piping, 24...Manual valve

Claims (6)

BET比表面積が50m/g以上、平均繊維幅が500nm以上である化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法であって、
原料パルプを化学変性して化学変性パルプを得る化学変性工程と、
前記化学変性工程で得た化学変性パルプを固形分濃度0.3~10重量%の条件で、2個のディスクとしてDAおよびDBと、その間に存在するディスクとしてDMとを備え、前記DAおよび前記DB又は前記DMの何れか一方が固定され、他方が回転するダブルディスクリファイナーを用いて叩解処理する叩解処理工程と、を含み、
前記叩解処理工程におけるパス数が10回未満である
化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。
A method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers having a BET specific surface area of 50 m 2 /g or more and an average fiber width of 500 nm or more, comprising the steps of:
a chemical modification step of chemically modifying the raw pulp to obtain a chemically modified pulp;
and a beating process in which the chemically modified pulp obtained in the chemical modification process is beated under a condition of a solid content concentration of 0.3 to 10% by weight using a double disc refiner having two discs, DA and DB, and a DM between them, in which either the DA and DB or the DM is fixed and the other rotates.
The method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers, wherein the number of passes in the beating treatment step is less than 10.
前記化学変性が、N-オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物およびこれらの混合物からなる群から選択される化合物と、酸化剤を用いて実施する酸化である、請求項1記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。 The method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers according to claim 1, wherein the chemical modification is carried out by oxidation using an N-oxyl compound, a compound selected from the group consisting of bromides, iodides and mixtures thereof, and an oxidizing agent. 前記化学変性が、カルボキシメチル変性である、請求項1記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。 The method for producing chemically modified microfibril cellulose fibers according to claim 1, wherein the chemical modification is carboxymethyl modification. 前記ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式がモノフロー式であり、前記DAおよび前記DBの、原料流入側から数えて第1のディスクの刃幅X1が、第2のディスクの刃幅X2よりも大きいことを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。 The method for producing chemically modified microfibrillated cellulose fibers according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the double disc refiner has a monoflow type raw material flow system, and the blade width X1 of the first disc of the DA and DB, counted from the raw material inlet side, is larger than the blade width X2 of the second disc. 前記ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式がモノフロー式であり、前記DAおよび前記DBの、原料流入側から数えて第1のディスクの刃幅X1が、第2のディスクの刃幅X2よりも小さいことを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。 The method for producing chemically modified microfibrillated cellulose fibers according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the double disc refiner has a monoflow type raw material flow system, and the blade width X1 of the first disc of the DA and DB, counted from the raw material inlet side, is smaller than the blade width X2 of the second disc. 前記ダブルディスクリファイナーは、原料の流れ方式がモノフロー式であり、前記DAおよび前記DBの、原料流入側から数えて第1のディスクの刃幅X1が、第2のディスクの刃幅X2と同一であることを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載の化学変性ミクロフィブリルセルロース繊維の製造方法。 The method for producing chemically modified microfibrillated cellulose fibers according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the double disc refiner has a monoflow type raw material flow system, and the blade width X1 of the first disc of the DA and DB, counted from the raw material inlet side, is the same as the blade width X2 of the second disc.
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