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JP7768148B2 - Negative radiation-sensitive sheets and patterned sheets - Google Patents
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JP7768148B2 - Negative radiation-sensitive sheets and patterned sheets - Google Patents

Negative radiation-sensitive sheets and patterned sheets

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JP7768148B2 JP2022573088A JP2022573088A JP7768148B2 JP 7768148 B2 JP7768148 B2 JP 7768148B2 JP 2022573088 A JP2022573088 A JP 2022573088A JP 2022573088 A JP2022573088 A JP 2022573088A JP 7768148 B2 JP7768148 B2 JP 7768148B2
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Description

本発明は、ネガ型感放射線性シートおよび該ネガ型感放射線性シートの未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシートに関する。 The present invention relates to a negative-working radiation-sensitive sheet and a patterned sheet in which at least a portion of the unexposed areas of the negative-working radiation-sensitive sheet have been removed.

電子機器の開発においては、回路構成の微細化、高密度化の要望に伴い、微細なパターニングを可能とする基材が求められている。
また、再生可能資源の利用への意識の高まりから、セルロースナノファイバー等の植物原料由来の化合物を種々の用途に適用することが検討されている。
特許文献1には、温度条件や波長等に影響を受けることなく、常に高い透明性が維持され、かつ、繊維とマトリクス材料との複合化により様々な機能性が付与された繊維強化複合材料を提供することを目的として、平均繊維径が4~200nmの繊維とマトリクス材料とを含有し、50μm厚換算における波長400~700nmの光線透過率が60%以上である繊維強化複合材料が開示されている。
In the development of electronic devices, with the demand for finer and denser circuit configurations, there is a demand for substrates that allow for fine patterning.
Furthermore, with the growing awareness of the need to utilize renewable resources, the application of compounds derived from plant materials, such as cellulose nanofibers, to various applications is being considered.
Patent Document 1 discloses a fiber-reinforced composite material that contains fibers with an average fiber diameter of 4 to 200 nm and a matrix material, and has a light transmittance of 60% or more for wavelengths of 400 to 700 nm when converted into a 50 μm thickness, with the aim of providing a fiber-reinforced composite material that always maintains high transparency without being affected by temperature conditions, wavelength, etc., and that is imparted with various functions by combining the fibers with a matrix material.

また、特許文献2には、セルロース多孔シート中に、感光性樹脂および感光剤を含む感光性複合シートであって、少なくとも以下の要件を満たす感光性複合材シートが開示されている。
要件1:前記セルロース多孔質シートの透気抵抗度が1s/100ml以上400,000s/100ml以下であり、
要件2:前記感光性樹脂が、重合性化合物、アルカリ可溶性樹脂および前記樹脂の光官能基が保護基で保護された樹脂のうち少なくとも一つを含むものであり、
要件3:前記感光性複合材シートの厚み50μm時における、波長280nm~433nmにおける光透過率が10%以上である。
Furthermore, Patent Document 2 discloses a photosensitive composite sheet that contains a photosensitive resin and a photosensitizer in a porous cellulose sheet, and that satisfies at least the following requirements.
Requirement 1: The air resistance of the cellulose porous sheet is 1 s/100 ml or more and 400,000 s/100 ml or less,
Requirement 2: the photosensitive resin contains at least one of a polymerizable compound, an alkali-soluble resin, and a resin in which a photofunctional group of the resin is protected with a protecting group,
Requirement 3: When the photosensitive composite sheet has a thickness of 50 μm, the light transmittance at wavelengths of 280 nm to 433 nm is 10% or more.

特開2005-60680号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-60680 特開2018-132655号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-132655

特許文献1に記載されたシートでは、微細なパターンの形成が困難であるという問題があった。また、特許文献2に記載されたシートでは、透明性が低いという問題があった。
本発明は、微細なパターンが形成可能であり、かつ、透明性に優れたネガ型感放射線性シート、および該ネガ型感放射線性シートの未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシートを提供することを目的とする。さらに、本発明は、ネガ型感放射線性シートの未露光部の感放射線性組成物の少なくとも一部が厚み方向の全域に亘って除去されたパターン化されたシートを提供することを目的とする。
The sheet described in Patent Document 1 has a problem in that it is difficult to form a fine pattern, and the sheet described in Patent Document 2 has a problem in that it has low transparency.
An object of the present invention is to provide a negative-working radiation-sensitive sheet that is capable of forming a fine pattern and has excellent transparency, and a patterned sheet obtained by removing at least a portion of the unexposed areas of the negative-working radiation-sensitive sheet. Another object of the present invention is to provide a patterned sheet obtained by removing at least a portion of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas of the negative-working radiation-sensitive sheet across the entire thickness direction.

本発明者は、特定の化合物を含有する感放射線性組成物と、微細繊維状セルロースとを含有するネガ型感放射線性シートにより、上記の課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の<1>~<12>に関する。
<1> 少なくとも感放射線性組成物、および繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有するネガ型感放射線性シートであり、感放射線性組成物が、重合性不飽和結合を含み、かつ水とのハンセンの溶解度パラメータ(HSP)距離が36MPa0.5以下かつ、極性項(dP)が10MPa0.5以上である化合物(X)を含む、ネガ型感放射線性シート。
<2> 前記感放射線性組成物が、光重合開始剤を含む、<1>に記載のネガ型感放射線性シート。
<3> 前記ネガ型感放射線性シートの固形分中の感放射線性組成物の含有量が30質量%以上である、<1>または<2>に記載のネガ型感放射線性シート。
<4> 前記化合物(X)が、(メタ)アクリロイルオキシ基および(メタ)アクリルアミド基の少なくとも1つを有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シート。
<5> 前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有する、<1>~<4>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シート。
<6> 前記微細繊維状セルロースが、リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する基を有する、<1>~<5>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シート。
<7> 前記感放射線性組成物が、水、アルコール、およびこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解する、<1>~<6>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シート。
<8> 前記ネガ型感放射線性シートの全光線透過率が70%以上である、<1>~<7>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シート。
<9> 前記ネガ型感放射線性シートのヘーズが10%以下である、<1>~<8>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シート。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シートの未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシート。
<11> <1>~<9>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シートの未露光部の感放射線性組成物の少なくとも一部が厚み方向の全域に亘って除去された、パターン化されたシート。
<12> <1>~<9>のいずれか1つに記載のネガ型感放射線性シートに用いられる感放射線性組成物。
The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by a negative-working radiation-sensitive sheet containing a radiation-sensitive composition containing a specific compound and fine fibrous cellulose, and have thus completed the present invention.
That is, the present invention relates to the following items <1> to <12>.
<1> A negative-tone radiation-sensitive sheet containing at least a radiation-sensitive composition and fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, wherein the radiation-sensitive composition contains a compound (X) that contains a polymerizable unsaturated bond and has a Hansen solubility parameter (HSP) distance with water of 36 MPa 0.5 or less and a polar term (dP) of 10 MPa 0.5 or more.
<2> The negative radiation-sensitive sheet according to <1>, wherein the radiation-sensitive composition contains a photopolymerization initiator.
<3> The negative-working radiation-sensitive sheet according to <1> or <2>, wherein the content of the radiation-sensitive composition in the solid content of the negative-working radiation-sensitive sheet is 30% by mass or more.
<4> The negative radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <3>, wherein the compound (X) has at least one of a (meth)acryloyloxy group and a (meth)acrylamide group.
<5> The negative radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <4>, wherein the fine fibrous cellulose has an anionic group.
<6> The negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <5>, wherein the fine fibrous cellulose has a phosphorus oxo acid group or a group derived from a phosphorus oxo acid group.
<7> The negative radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <6>, wherein the radiation-sensitive composition is soluble in at least one of water, alcohol, and a mixed solvent thereof.
<8> The negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <7>, wherein the negative-working radiation-sensitive sheet has a total light transmittance of 70% or more.
<9> The negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <8>, wherein the negative-working radiation-sensitive sheet has a haze of 10% or less.
<10> A patterned sheet, in which at least a part of the unexposed area of the negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <9> has been removed.
<11> A patterned sheet, in which at least a portion of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas of the negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <9> has been removed across the entire thickness direction.
<12> A radiation-sensitive composition used in the negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of <1> to <9>.

本発明によれば、微細なパターンが形成可能であり、かつ、透明性に優れたネガ型感放射線性シート、および該ネガ型感放射線性シートの未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシートを提供することができる。さらに、本発明によれば、ネガ型感放射線性シートの未露光部の感放射線性組成物の少なくとも一部が厚み方向の全域に亘って除去されたパターン化されたシートを提供することができる。 The present invention provides a negative-type radiation-sensitive sheet that is capable of forming fine patterns and has excellent transparency, as well as a patterned sheet in which at least a portion of the unexposed areas of the negative-type radiation-sensitive sheet has been removed. Furthermore, the present invention provides a patterned sheet in which at least a portion of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas of the negative-type radiation-sensitive sheet has been removed across the entire thickness direction.

図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped onto a slurry containing fibrous cellulose having phosphorus oxo acid groups and pH. 図2は、カルボキシ基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped onto a slurry containing fibrous cellulose having a carboxy group and the pH.

[ネガ型感放射線性シート]
本発明のネガ型感放射線性シート(以下、単に「感放射線性シート」または「シート」ともいう)は、少なくとも感放射線性組成物、および繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース(以下、単に微細繊維状セルロースともいう)を含有し、感放射線性組成物が、重合性不飽和結合を含み、かつ水とのハンセンの溶解度パラメータ(HSP)距離が36MPa0.5以下かつ、極性項(dP)が10MPa0.5以上である化合物(X)を含む。
本発明によれば、微細なパターンが形成可能であり、かつ、透明性に優れた感放射線性シートが得られる。さらに、本発明によれば、未露光部の感放射線性組成物の少なくとも一部が、厚み方向の全域に亘って除去されたパターン化されたシートが得られる。
上述した効果が得られる詳細な理由は不明であるが、一部は以下のように考えられる。本発明では、基板上に感放射線性層を設けるのではなく、感放射線性シート自体が形状安定性に優れ、基板としての機能を有する。基板上に感放射線性層を設ける場合には、基板との熱膨張率の差によるカールの発生、界面での光の反射等の問題を発生する場合があるが、本発明では、そのような問題が生じない。
また、微細繊維状セルロースを含有するシートは、透明性が極めて高く、また、繊維幅が1,000nm以下であることから、微細なパターンが形成可能であると考えられる。
さらに、基板上に感放射線性層(レジスト)を設けた場合には、パターニング後には、感放射線性層(レジスト)が存在する領域と、不存在の領域が生じるため、膜厚に凹凸が生じる。一方、本発明においては、露光後に、感放射線性組成物の露光部または未露光部の少なくとも一部が除去されるが、主として感放射線性組成物のみが除去され、微細繊維状セルロースは、そのままシート状に残存するため、全体としての膜厚に凹凸を生じることなく、パターニングを行うことができる。さらに、特定の化合物(X)を使用することにより、未露光の感放射線性組成物の除去が容易となり、シートの厚み方向の全域に亘って除去することが可能となる。その結果、除去された部分が表裏貫通型のパターンとなることにより、除去部を通過するガスや液体を効果的に検知するセンサーや、感放射線性組成物の除去部を染色することによって、カラーフィルタの色素や、タッチパネルの導電部としても応用が期待される。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
[Negative radiation-sensitive sheet]
The negative-type radiation-sensitive sheet (hereinafter also simply referred to as "radiation-sensitive sheet" or "sheet") of the present invention contains at least a radiation-sensitive composition and fine fibrous cellulose (hereinafter also simply referred to as fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1,000 nm or less, and the radiation-sensitive composition contains a compound (X) that contains a polymerizable unsaturated bond and has a Hansen solubility parameter (HSP) distance with water of 36 MPa 0.5 or less and a polar term (dP) of 10 MPa 0.5 or more.
According to the present invention, a radiation-sensitive sheet capable of forming a fine pattern and having excellent transparency can be obtained. Furthermore, according to the present invention, a patterned sheet can be obtained in which at least a portion of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas has been removed across the entire thickness direction.
Although the detailed reasons why the above-mentioned effects are obtained are unclear, part of the reason is thought to be as follows. In the present invention, instead of providing a radiation-sensitive layer on a substrate, the radiation-sensitive sheet itself has excellent shape stability and functions as a substrate. When a radiation-sensitive layer is provided on a substrate, problems such as curling due to differences in the thermal expansion coefficient between the substrate and the radiation-sensitive layer and light reflection at the interface may occur, but in the present invention, such problems do not occur.
Furthermore, a sheet containing fine fibrous cellulose has extremely high transparency and, since the fiber width is 1,000 nm or less, it is believed that fine patterns can be formed thereon.
Furthermore, when a radiation-sensitive layer (resist) is provided on the substrate, after patterning, regions where the radiation-sensitive layer (resist) is present and regions where it is not present are generated, resulting in unevenness in the film thickness. On the other hand, in the present invention, after exposure, at least a portion of the exposed or unexposed portion of the radiation-sensitive composition is removed, but mainly only the radiation-sensitive composition is removed, and the fine fibrous cellulose remains in the sheet form as it is, so patterning can be performed without unevenness in the overall film thickness. Furthermore, by using a specific compound (X), the unexposed radiation-sensitive composition can be easily removed, and it can be removed over the entire thickness direction of the sheet. As a result, the removed portion becomes a front-to-back through-type pattern, and the composition is expected to be used as a sensor that effectively detects gases or liquids passing through the removed portion, or as a dye for a color filter or a conductive portion of a touch panel by dyeing the removed portion of the radiation-sensitive composition.
The present invention will be described in further detail below.

本明細書において使用される用語の意味は以下のとおりである。
「~」で表される数値範囲は、その両端の数値を含む範囲を意味する。
「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および「メタクリル」の総称であり、個別にはアクリルおよびメタクリルを意味する。「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリロイルオキシ」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」および「(メタ)アクリルアミド」についても同様である。
The terms used in this specification have the following meanings:
A range of values expressed as "to" means a range that includes both ends of the range.
"(Meth)acrylic" is a general term for "acrylic" and "methacrylic", and refers to acrylic and methacrylic individually. The same applies to "(meth)acryloyl", "(meth)acryloyloxy", "(meth)acrylic acid", "(meth)acrylate", and "(meth)acrylamide".

<微細繊維状セルロース>
本発明の感放射線性シートは、微細繊維状セルロースを含有する。
微細繊維状セルロースは、繊維幅が1,000nm以下である繊維状セルロースである。なお、繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。
微細繊維状セルロースの繊維幅は、1,000nm以下である。微細繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば2nm以上1,000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。
<Fine fibrous cellulose>
The radiation-sensitive sheet of the present invention contains fine fibrous cellulose.
The fine fibrous cellulose is a fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less. The fiber width of the fibrous cellulose can be measured, for example, by observation using an electron microscope.
The fiber width of the fine fibrous cellulose is 1,000 nm or less. The fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1,000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, even more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and particularly preferably 2 nm or more and 10 nm or less. By making the fiber width of the fine fibrous cellulose 2 nm or more, it is possible to suppress the dissolution of the cellulose molecules in water, and more easily realize the effects of the fine fibrous cellulose, such as improved strength, rigidity, and dimensional stability.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1,000nm以下である。微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、2nm以上1,000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, 1,000 nm or less. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is preferably 2 nm or more and 1,000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, even more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and particularly preferably 2 nm or more and 10 nm or less. By making the average fiber width of the fine fibrous cellulose 2 nm or more, it is possible to suppress the dissolution of the cellulose molecules in water, and more easily realize the effects of the fine fibrous cellulose, such as improved strength, rigidity, and dimensional stability. Note that the fine fibrous cellulose is, for example, single-filament cellulose.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1,000倍、5,000倍、10,000倍あるいは50,000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。ただし、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
The average fiber width of fine fibrous cellulose is measured, for example, using an electron microscope as follows. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose with a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and this suspension is cast onto a hydrophilically treated carbon film-coated grid to prepare a sample for TEM observation. When wide fibers are included, an SEM image of the surface cast onto glass may be observed. Next, electron microscope images are observed at magnifications of 1,000x, 5,000x, 10,000x, or 50,000x, depending on the width of the fibers to be observed. However, the sample, observation conditions, and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.
(1) A line X is drawn at any point in the observed image, and 20 or more fibers intersect with the line X.
(2) Draw a line Y that intersects the line perpendicularly within the same image, and 20 or more fibers intersect the line Y.

上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。 For observation images that satisfy the above conditions, the width of the fibers that intersect with lines X and Y is visually read. In this way, three or more sets of observation images are obtained of at least the surface portions that do not overlap each other. Next, for each image, the width of the fibers that intersect with lines X and Y is read. In this way, the width of at least 20 fibers x 2 x 3 = 120 fibers is read. The average of the read fiber widths is then taken as the average fiber width of the fibrous cellulose.

微細繊維状セルロースの繊維長は、とくに限定されないが、たとえば0.1μm以上1,000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1,000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and even more preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. By keeping the fiber length within the above range, destruction of the crystalline regions of the fine fibrous cellulose can be suppressed. It also becomes possible to keep the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose within an appropriate range. The fiber length of the fine fibrous cellulose can be determined, for example, by image analysis using TEM, SEM, or AFM.

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。
The fine fibrous cellulose preferably has a type I crystal structure. The fact that the fine fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified from a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ=1.5418 Å) monochromated with graphite. Specifically, the cellulose can be identified from the presence of typical peaks at two positions, around 2θ=14° to 17° and around 2θ=22° to 23°.
The proportion of type I crystal structure in the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more. This allows for even better performance in terms of heat resistance and low linear thermal expansion coefficient. The degree of crystallinity can be determined by measuring an X-ray diffraction profile and using the pattern in a conventional manner (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).

微細繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、とくに限定されないが、たとえば20以上10,000以下であることが好ましく、50以上1,000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすい。また、溶媒分散体を作製した際に十分な増粘性が得られやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば微細繊維状セルロースを水分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。The axial ratio (fiber length/fiber width) of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 20 to 10,000, and more preferably 50 to 1,000. By setting the axial ratio at or above the lower limit, it is easy to form a sheet containing the fine fibrous cellulose. Furthermore, sufficient viscosity is easily obtained when a solvent dispersion is prepared. Setting the axial ratio at or below the upper limit is preferable in that it makes handling, such as dilution, easier when handling the fine fibrous cellulose as an aqueous dispersion.

本実施形態における微細繊維状セルロースは、たとえばイオン性基および非イオン性基のうちの少なくとも1種を有する。分散媒中における繊維の分散性を向上させ、解繊処理における解繊効率を高める観点からは、微細繊維状セルロースがイオン性基を有することがより好ましい。イオン性基としては、たとえばアニオン性基およびカチオン性基のいずれか一方または双方を含むことができる。また、非イオン性基としては、たとえばアルキル基およびアシル基などを含むことができる。本実施形態においては、イオン性基としてアニオン性基を有することがとくに好ましい。
なお、微細繊維状セルロースには、イオン性基を導入する処理が行われていなくてもよい。
The fine fibrous cellulose in this embodiment has, for example, at least one of an ionic group and a nonionic group. From the viewpoint of improving the dispersibility of the fibers in the dispersion medium and increasing the defibration efficiency in the defibration treatment, it is more preferable that the fine fibrous cellulose has an ionic group. The ionic group may include, for example, either or both of an anionic group and a cationic group. Furthermore, the nonionic group may include, for example, an alkyl group and an acyl group. In this embodiment, it is particularly preferable that the ionic group include an anionic group.
The fine fibrous cellulose does not need to be subjected to a treatment for introducing ionic groups.

イオン性基としてのアニオン性基としては、たとえばリンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基(単にリンオキソ酸基ということもある)、カルボキシ基またはカルボキシ基に由来する置換基(単にカルボキシ基ということもある)、硫黄オキソ酸基または硫黄オキソ酸基に由来する置換基(単に硫黄オキソ酸基ということもある)、ザンテート基、ホスホン基、ホスフィン基、スルホン基、カルボキシアルキル基等を挙げることができる。中でも、アニオン性基は、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、カルボキシ基、硫黄オキソ酸基、硫黄オキソ酸基に由来する置換基、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、スルホン基よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、カルボキシ基、硫黄オキソ酸基、および硫黄オキソ酸基に由来する置換基よりなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リンオキソ酸基であることがとくに好ましい。アニオン性基としてリンオキソ酸基を導入することにより、たとえば、アルカリ性条件下や酸性条件下においても、繊維状セルロースの分散性をより高めることができ、結果として高強度かつ高透明なシートが得られやすくなる。
イオン性基としてのカチオン性基としては、たとえばアンモニウム基、ホスホニウム基、スルホニウム基等を挙げることができる。中でもカチオン性基はアンモニウム基であることが好ましい。
Examples of anionic groups as ionic groups include phosphorus oxoacid groups or substituents derived from phosphorus oxoacid groups (sometimes simply referred to as phosphorus oxoacid groups), carboxy groups or substituents derived from carboxy groups (sometimes simply referred to as carboxy groups), sulfur oxoacid groups or substituents derived from sulfur oxoacid groups (sometimes simply referred to as sulfur oxoacid groups), xanthate groups, phosphonic groups, phosphine groups, sulfonic groups, carboxyalkyl groups, etc. Among these, the anionic group is preferably at least one selected from the group consisting of phosphorus oxoacid groups, substituents derived from phosphorus oxoacid groups, carboxy groups, sulfur oxoacid groups, substituents derived from sulfur oxoacid groups, carboxymethyl groups, carboxyethyl groups, and sulfonic groups, more preferably at least one selected from the group consisting of phosphorus oxoacid groups, substituents derived from phosphorus oxoacid groups, carboxy groups, sulfur oxoacid groups, and substituents derived from sulfur oxoacid groups, and particularly preferably a phosphorus oxoacid group. By introducing a phosphorus oxoacid group as an anionic group, the dispersibility of fibrous cellulose can be further improved, for example, even under alkaline or acidic conditions, making it easier to obtain a high-strength, highly transparent sheet.
Examples of cationic groups as ionic groups include ammonium groups, phosphonium groups, sulfonium groups, etc. Among these, the cationic group is preferably an ammonium group.

リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。各繊維状セルロースには、下記式(1)で表される置換基が複数種導入されていてもよい。この場合、複数導入される下記式(1)で表される置換基はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 The phosphorus oxo acid group or the substituent derived from the phosphorus oxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1). Multiple types of substituents represented by the following formula (1) may be introduced into each fibrous cellulose. In this case, the multiple introduced substituents represented by the following formula (1) may be the same or different.

式(1)中、a、bおよびnは自然数であり、mは任意の数である(ただし、a=b×mである)。n個あるαおよびα’のうち少なくとも1つはOであり、残りはRまたはORである。なお、各αおよびα’の全てがOであっても構わない。n個あるαは全て同じでも、それぞれ異なっていてもよい。βb+は有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In formula (1), a, b, and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (where a = b × m). At least one of the n α and α' is O- , and the rest are R or OR. All of the α and α' may be O- . The n α may all be the same or different. β b+ is a monovalent or higher cation made of an organic or inorganic substance.

Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、不飽和-環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。また、式(1)においては、nは1であることが好ましい。 Each R is a hydrogen atom, a saturated linear hydrocarbon group, a saturated branched hydrocarbon group, a saturated cyclic hydrocarbon group, an unsaturated linear hydrocarbon group, an unsaturated branched hydrocarbon group, an unsaturated cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a derivative thereof. Furthermore, in formula (1), n is preferably 1.

飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、またはn-ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロピル基、またはt-ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、またはシクロヘキシル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、またはアリル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロペニル基、または3-ブテニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。芳香族基としては、フェニル基、またはナフチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。 Saturated linear hydrocarbon groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, and n-butyl groups. Saturated branched hydrocarbon groups include, but are not limited to, i-propyl and t-butyl groups. Saturated cyclic hydrocarbon groups include, but are not limited to, cyclopentyl and cyclohexyl groups. Unsaturated linear hydrocarbon groups include, but are not limited to, vinyl and allyl groups. Unsaturated branched hydrocarbon groups include, but are not limited to, i-propenyl and 3-butenyl groups. Unsaturated cyclic hydrocarbon groups include, but are not limited to, cyclopentenyl and cyclohexenyl groups. Aromatic groups include, but are not limited to, phenyl and naphthyl groups.

また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖または側鎖に対し、カルボキシ基、カルボキシレート基(-COO-)、ヒドロキシ基、アミノ基およびアンモニウム基などの官能基から選択される少なくとも1種類が付加または置換した状態の官能基が挙げられるが、とくに限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数はとくに限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。なお、式(1)中にRが複数個存在する場合や繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 Furthermore, the derivative group in R includes, but is not limited to, functional groups in which at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group (-COO-), a hydroxy group, an amino group, and an ammonium group is added to or substituted on the main chain or side chain of the above-mentioned hydrocarbon groups. The number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R within the above range, the molecular weight of the phosphorus oxoacid group can be set within an appropriate range, facilitating penetration into the fiber raw material and increasing the yield of microfibrillated cellulose fibers. Furthermore, when multiple R groups are present in formula (1) or when multiple types of substituents represented by formula (1) are introduced into the fibrous cellulose, the multiple R groups may be the same or different.

βb+は有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、有機オニウムイオンを挙げることができる。有機オニウムイオンとしては、たとえば、有機アンモニウムイオンや有機ホスホニウムイオンを挙げることができる。有機アンモニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族アンモニウムイオンや芳香族アンモニウムイオンを挙げることができ、有機ホスホニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族ホスホニウムイオンや芳香族ホスホニウムイオンを挙げることができる。無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、もしくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、もしくはマグネシウム等の2価金属のイオン、水素イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。なお、式(1)中にβb+が複数個存在する場合や繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するβb+はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βb+を含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、またはカリウムのイオンが好ましいが、とくに限定されない。 β b+ is a monovalent or higher cation composed of an organic or inorganic substance. Examples of the monovalent or higher cation composed of an organic substance include organic onium ions. Examples of the organic onium ions include organic ammonium ions and organic phosphonium ions. Examples of the organic ammonium ions include aliphatic ammonium ions and aromatic ammonium ions, and examples of the organic phosphonium ions include aliphatic phosphonium ions and aromatic phosphonium ions. Examples of the monovalent or higher cation composed of an inorganic substance include ions of alkali metals such as sodium, potassium, or lithium, ions of divalent metals such as calcium or magnesium, hydrogen ions, and ammonium ions. Note that when multiple β b+ groups exist in formula (1) or when multiple types of substituents represented by formula (1) are introduced into the fibrous cellulose, the multiple β b+ groups may be the same or different. Examples of the monovalent or higher cation composed of an organic or inorganic substance include, but are not limited to, sodium or potassium ions, which are resistant to yellowing when a fiber raw material containing β b+ is heated and are easy to use industrially.

リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基としては、より具体的には、リン酸基(-PO)、リン酸基の塩、亜リン酸基(ホスホン酸基)(-PO)、亜リン酸基(ホスホン酸基)の塩が挙げられる。また、リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえば、ピロリン酸基)、ホスホン酸が縮合した基(たとえば、ポリホスホン酸基)、リン酸エステル基(たとえば、モノメチルリン酸基、ポリオキシエチレンアルキルリン酸基)、アルキルホスホン酸基(たとえば、メチルホスホン酸基)などであってもよい。 More specific examples of the phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group include a phosphate group ( -PO3H2 ), a salt of a phosphate group, a phosphorous acid (phosphonic acid) group ( -PO2H2 ), and a salt of a phosphite (phosphonic acid) group . Furthermore, the phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group may be a group in which a phosphate group is condensed (e.g., a pyrophosphate group), a group in which a phosphonic acid is condensed (e.g., a polyphosphonic acid group), a phosphate ester group (e.g., a monomethyl phosphate group, a polyoxyethylene alkyl phosphate group), an alkyl phosphonic acid group (e.g., a methylphosphonic acid group), or the like.

<硫黄オキソ酸>
また、硫黄オキソ酸基(硫黄オキソ酸基または硫黄オキソ酸基に由来する置換基)は、たとえば下記式(2)で表される置換基である。各繊維状セルロースには、下記式(2)で表される置換基が複数種導入されていてもよい。この場合、複数導入される下記式(2)で表される置換基はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
<Sulfur oxoacids>
The sulfur oxoacid group (a sulfur oxoacid group or a substituent derived from a sulfur oxoacid group) is, for example, a substituent represented by the following formula (2). A plurality of types of substituents represented by the following formula (2) may be introduced into each fibrous cellulose. In this case, the plurality of introduced substituents represented by the following formula (2) may be the same or different.

上記構造式中、bおよびnは自然数であり、pは0または1であり、mは任意の数である(ただし、1=b×mである)。なお、nが2以上である場合、複数あるpは同一の数であってもよく、異なる数であってもよい。上記構造式中、βb+は有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、有機オニウムイオンを挙げることができる。有機オニウムイオンとしては、たとえば、有機アンモニウムイオンや有機ホスホニウムイオンを挙げることができる。有機アンモニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族アンモニウムイオンや芳香族アンモニウムイオンを挙げることができ、有機ホスホニウムイオンとしては、たとえば、脂肪族ホスホニウムイオンや芳香族ホスホニウムイオンを挙げることができる。無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、もしくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、もしくはマグネシウム等の2価金属のイオン、水素イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。なお、繊維状セルロースに上記式(2)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するβb+はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βb+を含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、またはカリウムのイオンが好ましいが、とくに限定されない。 In the structural formula, b and n are natural numbers, p is 0 or 1, and m is any number (where 1 = b × m). When n is 2 or greater, the multiple p's may be the same or different. In the structural formula, β b+ is a monovalent or higher cation composed of an organic or inorganic substance. Examples of the monovalent or higher cation composed of an organic substance include organic onium ions. Examples of the organic onium ions include organic ammonium ions and organic phosphonium ions. Examples of the organic ammonium ions include aliphatic ammonium ions and aromatic ammonium ions, and examples of the organic phosphonium ions include aliphatic phosphonium ions and aromatic phosphonium ions. Examples of the monovalent or higher cation composed of an inorganic substance include ions of alkali metals such as sodium, potassium, or lithium, ions of divalent metals such as calcium or magnesium, hydrogen ions, and ammonium ions. When multiple types of substituents represented by the above formula (2) are introduced into the fibrous cellulose, the multiple β b+ may be the same or different. As the monovalent or higher cations consisting of organic or inorganic substances, sodium or potassium ions are preferred, as they are less likely to yellow when the fiber raw material containing β b+ is heated and are easy to use industrially, but there are no particular limitations.

微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.50mmol/g以下であることがさらに好ましく、3.00mmol/g以下であることがよりさらに好ましい。イオン性基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、微細繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。また、イオン性基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの増粘剤などの種々用途において良好な特性を発揮することができる。
ここで、単位mmol/gにおける分母は、イオン性基の対イオンが水素イオン(H)であるときの微細繊維状セルロースの質量を示す。
The amount of ionic groups introduced into the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 0.10 mmol/g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.50 mmol/g or more, and particularly preferably 1.00 mmol/g or more. Furthermore, the amount of ionic groups introduced into the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 5.20 mmol/g or less per 1 g (mass) of fibrous cellulose, more preferably 3.65 mmol/g or less, even more preferably 3.50 mmol/g or less, and even more preferably 3.00 mmol/g or less. By setting the amount of ionic groups introduced within the above range, it is possible to facilitate the refinement of the fiber raw material and to improve the stability of the fine fibrous cellulose. Furthermore, by setting the amount of ionic groups introduced within the above range, it is possible to exhibit good properties in various applications, such as a thickener for fine fibrous cellulose.
Here, the denominator in the unit mmol/g indicates the mass of the fine fibrous cellulose when the counter ion of the ionic group is a hydrogen ion (H + ).

繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られた繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。
図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロースに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
The amount of ionic groups introduced into the fibrous cellulose can be measured, for example, by neutralization titration, in which an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution is added to a slurry containing the obtained fibrous cellulose, and the amount introduced is measured by determining the change in pH.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped onto fibrous cellulose having phosphorus oxo acid groups and pH.

図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図1の上側部に示すような滴定曲線を得る。図1の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図1の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第1解離酸量と等しくなり、第1終点から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第2解離酸量と等しくなり、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量(mmol/g)となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量(またはリンオキソ酸基量)と言った場合は、第1解離酸量のことを表す。
なお、図1において、滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼び、第1終点から第2終点までの領域を第2領域と呼ぶ。たとえば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リンオキソ酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リンオキソ酸基量(C型)=リンオキソ酸基量(酸型)/{1+(W-1)×A/1000}
A[mmol/g]:繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の強酸性基量と弱酸性基量を足した値)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to a slurry containing fibrous cellulose having phosphorus oxo acid groups and pH. The amount of phosphorus oxo acid groups introduced into the fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a slurry containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the measurement object may be subjected to a defibration treatment similar to the defibration treatment step described below before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin.
Next, the change in pH is observed while adding aqueous sodium hydroxide solution, and a titration curve such as that shown in the upper part of Figure 1 is obtained. The titration curve shown in the upper part of Figure 1 plots the measured pH against the amount of alkali added, while the titration curve shown in the lower part of Figure 1 plots the pH increment (derivative value) (1/mmol) against the amount of alkali added. In this neutralization titration, two points are identified in the curve plotting the measured pH against the amount of alkali added, where the increment (derivative value of pH with respect to the amount of alkali added) is maximized. Of these, the first maximum point of the increment after starting to add the alkali is called the first endpoint, and the next maximum point of the increment is called the second endpoint. The amount of alkali required from the start of titration to the first endpoint is equal to the amount of first dissociated acid of the fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, the amount of alkali required from the first endpoint to the second endpoint is equal to the amount of second dissociated acid of the fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the amount of alkali required from the start of titration to the second endpoint is equal to the total amount of dissociated acid of the fibrous cellulose contained in the slurry used for titration.The value obtained by dividing the amount of alkali required from the start of titration to the first endpoint by the solids content (g) in the slurry to be titrated is the amount of phosphorus oxo acid group introduced (mmol/g).Note that when simply referring to the amount of phosphorus oxo acid group introduced (or amount of phosphorus oxo acid group), it refers to the amount of first dissociated acid.
In FIG. 1 , the region from the start of titration to the first endpoint is referred to as the first region, and the region from the first endpoint to the second endpoint is referred to as the second region. For example, when the phosphorus oxoacid group is a phosphate group and this phosphate group undergoes condensation, the amount of weakly acidic groups in the phosphorus oxoacid group (also referred to herein as the second dissociated acid amount) appears to decrease, and the amount of alkali required in the second region is less than the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic groups in the phosphorus oxoacid group (also referred to herein as the first dissociated acid amount) corresponds to the amount of phosphorus atoms regardless of whether condensation occurs. Furthermore, when the phosphorus oxoacid group is a phosphite group, the phosphorus oxoacid group no longer contains weakly acidic groups, so the amount of alkali required in the second region is reduced or may even be zero. In this case, there is only one point on the titration curve where the pH increment is maximized.
The above-mentioned amount of introduced phosphorus oxoacid groups (mmol/g) indicates the amount of phosphorus oxoacid groups possessed by the acid-form fibrous cellulose (hereinafter referred to as the amount of phosphorus oxoacid groups (acid form)), since the denominator indicates the mass of the acid-form fibrous cellulose. On the other hand, when the counter ions of the phosphorus oxoacid groups are substituted with any cation C so as to be charge equivalent, the amount of phosphorus oxoacid groups possessed by the fibrous cellulose with the cation C as the counter ion (hereinafter referred to as the amount of phosphorus oxoacid groups (C form)) can be determined by converting the denominator to the mass of the fibrous cellulose when the cation C is the counter ion.
That is, it is calculated using the following formula.
Amount of phosphorus oxoacid group (C type)=Amount of phosphorus oxoacid group (acid type)/{1+(W−1)×A/1000}
A [mmol/g]: total amount of anions derived from phosphorus oxoacid groups in the fibrous cellulose (the sum of the amount of strongly acidic groups and the amount of weakly acidic groups in the phosphorus oxoacid groups)
W: Formula weight per valence of cation C (for example, Na is 23, Al is 9)

図2は、カルボキシ基を有する繊維状セルロースに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
繊維状セルロースに対するカルボキシ基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図2に示すような滴定曲線を得る。なお、必要に応じて、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
図2に示されるように、この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第1終点と呼ぶ。ここで、図2における滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼ぶ。第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除すことで、カルボキシ基の導入量(mmol/g)を算出した。
なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン(H)であるときの繊維状セルロースの質量1gあたりの置換基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped onto fibrous cellulose having a carboxy group and pH.
The amount of carboxyl groups introduced into the fibrous cellulose can be measured, for example, as follows.
First, a slurry containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the measurement object may be subjected to a defibration treatment similar to the defibration treatment step described below before treatment with the strongly acidic ion exchange resin. Next, the change in pH is observed while adding a sodium hydroxide aqueous solution, and a titration curve such as that shown in FIG. 2 is obtained. If necessary, the measurement object may be subjected to a defibration treatment similar to the defibration treatment step described below.
As shown in Figure 2, in this neutralization titration, a single point is observed where the increment (the differential value of pH with respect to the amount of alkali added) is maximum on the curve plotting the measured pH against the amount of alkali added. This maximum increment is called the first end point. Here, the region from the start of titration to the first end point in Figure 2 is called the first region. The amount of alkali required in the first region is equal to the amount of carboxyl groups in the slurry used for titration. The amount of alkali introduced (mmol/g) was then calculated by dividing the amount of alkali (mmol) required in the first region of the titration curve by the solids content (g) in the fine fibrous cellulose-containing slurry to be titrated.
The above-mentioned amount of carboxyl groups introduced (mmol/g) indicates the amount of substituents per 1 g of fibrous cellulose mass when the counter ion of the carboxyl group is a hydrogen ion (H + ) (hereinafter referred to as the amount of carboxyl groups (acid type)).

なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量であることから、酸型の繊維状セルロースが有するカルボキシ基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、カルボキシ基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するカルボキシ基量(以降、カルボキシ基量(C型))(mmol/g)を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
カルボキシ基量(C型)=カルボキシ基量(酸型)/{1+(W-1)×(カルボキシ基量(酸型))/1000}
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
The above-mentioned amount of carboxy groups introduced (mmol/g) indicates the amount of carboxy groups possessed by the acid-form fibrous cellulose (hereinafter referred to as the amount of carboxy groups (acid form)), since the denominator is the mass of the acid-form fibrous cellulose. On the other hand, when the counter ions of the carboxy groups are substituted with any cation C so as to be charge equivalent, the amount of carboxy groups possessed by the fibrous cellulose in which the cation C is the counter ion (hereinafter referred to as the amount of carboxy groups (C form)) (mmol/g) can be determined by converting the denominator to the mass of the fibrous cellulose when the cation C is the counter ion.
That is, it is calculated using the following formula.
Amount of carboxyl group (C type)=Amount of carboxyl group (acid type)/{1+(W−1)×(Amount of carboxyl group (acid type))/1000}
W: Formula weight per valence of cation C (for example, Na is 23, Al is 9)

また、微細繊維状セルロースに対する硫黄オキソ酸基の導入量は、得られた繊維状セルロースを過塩素酸と濃硝酸を用いて湿式灰化した後に、適当な倍率で希釈してICP発光分析により硫黄量を測定する。
この硫黄量を、供試した繊維状セルロースの絶乾質量で除した値を硫黄オキソ酸基量(単位:mmol/g)とする。
The amount of sulfur oxoacid groups introduced into the fine fibrous cellulose is determined by wet ashing the obtained fibrous cellulose using perchloric acid and concentrated nitric acid, diluting it at an appropriate ratio, and measuring the amount of sulfur by ICP emission spectrometry.
The amount of sulfur divided by the bone dry mass of the fibrous cellulose sample is taken as the amount of sulfur oxoacid groups (unit: mmol/g).

なお、滴定法による置換基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低い置換基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、たとえば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5~30秒に10~50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、たとえば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。
上述の方法によるイオン性基量の測定は、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースに適用され、繊維幅が1,000nmを超えるパルプ繊維のイオン性基の量を測定する場合には、パルプ繊維を微細化してから測定する。
In measuring the amount of substituents by titration, if too much sodium hydroxide aqueous solution is added or if the titration interval is too short, the amount of substituents may be lower than expected, and an accurate value may not be obtained. An appropriate amount of addition and titration interval, for example, is preferably a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution titrated at 10 to 50 μL intervals over 5 to 30 seconds. Furthermore, to eliminate the influence of carbon dioxide dissolved in the fibrous cellulose-containing slurry, it is preferable to perform measurements while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the slurry, for example, from 15 minutes before the start of titration until the end of titration.
The measurement of the amount of ionic groups by the above-mentioned method is applied to fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less. When measuring the amount of ionic groups in pulp fibers having a fiber width of more than 1,000 nm, the pulp fibers are first finely divided before measurement.

〔微細繊維状セルロースの製造方法〕
(セルロースを含む繊維原料)
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。
セルロースを含む繊維原料としては、とくに限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、竹、およびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。
また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。
[Method for producing fine fibrous cellulose]
(cellulose-containing fiber materials)
Fine fibrous cellulose is produced from a fiber raw material containing cellulose.
The cellulose-containing fiber raw material is not particularly limited, but pulp is preferably used because of its ease of availability and low cost. Examples of pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include, but are not limited to, chemical pulps such as hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolving pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), and oxygen bleached kraft pulp (OKP); semi-chemical pulps such as semi-chemical pulp (SCP) and chemi-ground wood pulp (CGP); and mechanical pulps such as groundwood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP). Examples of non-wood pulp include, but are not limited to, cotton-based pulps such as cotton linters and cotton lint, and non-wood pulps such as hemp, straw, bamboo, and bagasse. The deinked pulp is not particularly limited, but may be, for example, deinked pulp made from recycled paper. The pulp of this embodiment may be one of the above types alone or a mixture of two or more types.
Among the above pulps, wood pulp and deinked pulp are preferred from the viewpoint of ease of availability. Furthermore, among wood pulps, chemical pulp is more preferred, and kraft pulp and sulfite pulp are even more preferred, from the viewpoint of a high cellulose content, a high yield of fine fibrous cellulose during defibration treatment, and small decomposition of cellulose in the pulp to obtain long-fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio. Note that the use of long-fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio tends to increase viscosity.
As a fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in sea squirts and bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can be used.
Furthermore, instead of fiber raw materials containing cellulose, fibers formed from linear nitrogen-containing polysaccharide polymers such as chitin and chitosan can also be used.

上述のようなイオン性基を導入した微細繊維状セルロースを得るためには、上述したセルロースを含む繊維原料にイオン性基を導入するイオン性基導入工程、洗浄工程、アルカリ処理工程(中和工程)、解繊処理工程をこの順で有することが好ましく、洗浄工程の代わりに、または洗浄工程に加えて、酸処理工程を有していてもよい。イオン性基導入工程としては、リンオキソ酸基導入工程、カルボキシ基導入工程、硫黄オキソ酸基導入工程、ザンテート基導入工程、ホスホン基またはホスフィン基導入工程、およびスルホン基導入工程が例示される。以下、それぞれについて説明する。To obtain fine fibrous cellulose having ionic groups introduced therein, it is preferable to have an ionic group introduction step, in which ionic groups are introduced into the cellulose-containing fiber raw material, followed in this order by a washing step, an alkali treatment step (neutralization step), and a defibration step. Alternatively, an acid treatment step may be included instead of or in addition to the washing step. Examples of ionic group introduction steps include a phosphorus oxoacid group introduction step, a carboxyl group introduction step, a sulfur oxoacid group introduction step, a xanthate group introduction step, a phosphonic or phosphine group introduction step, and a sulfonic group introduction step. Each step is explained below.

(イオン性基導入工程)
-リンオキソ酸基導入工程-
リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
本実施形態に係るリン酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。
化合物Aを化合物Bとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、とくに乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、とくに限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、とくに水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、とくに限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。
(Ionic group introduction step)
- Phosphorus oxo acid group introduction step -
The phosphorus oxo acid group introduction step is a step in which at least one compound (hereinafter also referred to as "compound A") selected from compounds capable of introducing phosphorus oxo acid groups by reacting with hydroxyl groups in a cellulose-containing fiber raw material is allowed to act on the cellulose-containing fiber raw material, thereby producing a phosphorus oxo acid group-introduced fiber.
In the phosphate group introduction step according to this embodiment, the reaction of the cellulose-containing fiber raw material with compound A may be carried out in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter also referred to as "compound B"). Alternatively, the cellulose-containing fiber raw material may be reacted with compound A in the absence of compound B.
One example of a method for reacting compound A with a fiber raw material in the presence of compound B is a method in which compound A and compound B are mixed with a fiber raw material in a dry, wet, or slurry state. Among these methods, using a fiber raw material in a dry or wet state is preferred, as this provides high reaction uniformity, and using a fiber raw material in a dry state is particularly preferred. The form of the fiber raw material is not particularly limited, but is preferably in the form of a cotton or thin sheet. Compound A and compound B may be added to the fiber raw material in the form of a powder, a solution dissolved in a solvent, or a melted state heated to or above their melting point. Among these methods, adding compound A and compound B in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly an aqueous solution, is preferred, as this provides high reaction uniformity. Compound A and compound B may be added to the fiber raw material simultaneously, separately, or as a mixture. The method for adding compound A and compound B is not particularly limited, but when compound A and compound B are in the form of a solution, the fiber raw material may be immersed in the solution to absorb the liquid and then removed, or the solution may be added dropwise to the fiber raw material. Alternatively, the required amounts of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, or excess amounts of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, and then the excess compound A and compound B may be removed by squeezing or filtration.

本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、リン酸もしくはその塩、亜リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが、とくに限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、たとえば99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、たとえばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、亜リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸、亜リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。
これらのうち、リン酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。
繊維原料に対する化合物Aの添加量は、とくに限定されないが、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。
The compound A used in this embodiment may be any compound that has a phosphorus atom and can form an ester bond with cellulose, including, but not limited to, phosphoric acid or a salt thereof, phosphorous acid or a salt thereof, dehydrated condensed phosphoric acid or a salt thereof, and phosphoric anhydride (diphosphorus pentoxide). Phosphoric acid can be used with various purities, such as 100% phosphoric acid (orthophosphoric acid) or 85% phosphoric acid. Phosphorous acid can be, for example, 99% phosphorous acid (phosphonic acid). Dehydrated condensed phosphoric acid is a compound in which two or more molecules of phosphoric acid are condensed by a dehydration reaction, and examples thereof include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Phosphates, phosphites, and dehydrated condensed phosphates include lithium salts, sodium salts, potassium salts, and ammonium salts of phosphoric acid, phosphorous acid, or dehydrated condensed phosphoric acid, which can be neutralized to various degrees.
Among these, phosphoric acid, sodium salts of phosphoric acid, potassium salts of phosphoric acid, and ammonium salts of phosphoric acid are preferred, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, and ammonium dihydrogen phosphate are more preferred, from the viewpoints of high efficiency in introducing phosphate groups, easier improvement of defibration efficiency in the defibration step described below, low cost, and ease of industrial application.
The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but for example, when the amount of compound A added is converted into the amount of phosphorus atoms, the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material (bone dry mass) is preferably 0.5% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. By setting the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by setting the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material to the above upper limit or less, a balance can be achieved between the yield improvement effect and costs.

本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1-フェニル尿素、1-ベンジル尿素、1-メチル尿素、および1-エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、とくに限定されないが、たとえば1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましい。
As described above, the compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and its derivatives. Examples of the compound B include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, and 1-ethylurea.
From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution of compound B. Furthermore, from the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved.
The amount of compound B added relative to the fiber raw material (bone dry mass) is not particularly limited, but is preferably, for example, 1 mass % or more and 500 mass % or less, more preferably 10 mass % or more and 400 mass % or less, and even more preferably 100 mass % or more and 350 mass % or less.

セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、とくにトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In the reaction of cellulose-containing fiber raw materials with compound A, in addition to compound B, the reaction system may contain, for example, amides or amines. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, and dimethylacetamide. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, and hexamethylenediamine. Of these, triethylamine in particular is known to act as a good reaction catalyst.

リンオキソ酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加または混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リンオキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。In the phosphorus oxo acid group introduction process, compound A or the like is preferably added to or mixed with the fiber raw material, and then the fiber raw material is subjected to a heat treatment. The heat treatment temperature is preferably selected so that the phosphorus oxo acid group can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis of the fiber. The heat treatment temperature is preferably, for example, 50°C to 300°C, more preferably 100°C to 250°C, and even more preferably 130°C to 200°C. Furthermore, various types of equipment with heat transfer media can be used for the heat treatment, including, for example, agitator dryers, rotary dryers, disk dryers, roll-type heaters, plate-type heaters, fluidized-bed dryers, band dryers, filtration dryers, vibration fluidized-bed dryers, flash dryers, vacuum dryers, infrared heaters, far-infrared heaters, microwave heaters, and high-frequency dryers.

本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練または撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へ、より均一にリン酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分および化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、たとえば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。
加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒間以上300分間以下であることが好ましく、1秒間以上1,000秒間以下であることがより好ましく、10秒間以上800秒間以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。
In the heat treatment according to this embodiment, for example, a method of adding compound A to a thin sheet-like fiber raw material by a method such as impregnation and then heating the material, or a method of heating the fiber raw material while kneading or stirring the fiber raw material and compound A in a kneader or the like, can be employed. This makes it possible to suppress unevenness in the concentration of compound A in the fiber raw material and to more uniformly introduce phosphate groups onto the surface of the cellulose fibers contained in the fiber raw material. This is thought to be because, when water molecules move to the surface of the fiber raw material as it is dried, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by surface tension and is prevented from similarly moving to the surface of the fiber raw material (i.e., causing unevenness in the concentration of compound A).
Furthermore, the heating device used for the heat treatment is preferably one that can constantly discharge, to the outside of the device system, moisture retained in the slurry and moisture generated in the dehydration condensation (phosphorylation) reaction between compound A and hydroxyl groups contained in cellulose or the like in the fiber raw material. Examples of such heating devices include an oven using a blower system. Constantly discharging moisture from the device system can suppress the hydrolysis reaction of phosphate ester bonds, which is the reverse reaction of phosphate esterification, as well as acid hydrolysis of sugar chains in the fiber. This makes it possible to obtain fine fibrous cellulose with a high axial ratio.
The heat treatment time is, for example, preferably from 1 second to 300 minutes after the water content has been substantially removed from the fiber raw material, more preferably from 1 second to 1,000 seconds, and even more preferably from 10 seconds to 800 seconds. In this embodiment, by setting the heating temperature and heating time within appropriate ranges, the amount of phosphorus oxo acid groups introduced can be kept within a preferred range.

リンオキソ酸基導入工程は、少なくとも1回行えばよいが、2回以上繰り返して行うこともできる。2回以上のリンオキソ酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリンオキソ酸基を導入することができる。本実施形態においては、好ましい態様の一例として、リンオキソ酸基導入工程を2回行う場合が挙げられる。The phosphorus oxo acid group introduction process needs to be performed at least once, but can also be repeated two or more times. By performing the phosphorus oxo acid group introduction process two or more times, a large number of phosphorus oxo acid groups can be introduced into the fiber raw material. In this embodiment, a preferred example is when the phosphorus oxo acid group introduction process is performed two times.

繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。The amount of phosphorus oxoacid groups introduced into the fiber raw material is preferably 0.10 mmol/g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.50 mmol/g or more, and particularly preferably 1.00 mmol/g or more. Furthermore, the amount of phosphorus oxoacid groups introduced into the fiber raw material is preferably 5.20 mmol/g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, more preferably 3.65 mmol/g or less, and even more preferably 3.00 mmol/g or less. By keeping the amount of phosphorus oxoacid groups introduced within the above range, it is possible to facilitate the micronization of the fiber raw material and improve the stability of the fine fibrous cellulose.

-カルボキシ基導入工程-
カルボキシ基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、オゾン酸化やフェントン法による酸化、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物もしくはその誘導体、またはカルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物もしくはその誘導体によって処理することにより行われる。
カルボン酸由来の基を有する化合物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。
-Carboxy group introduction step-
The carboxyl group introduction process is carried out by treating a fiber raw material containing cellulose with an oxidation treatment such as ozone oxidation, oxidation by the Fenton method, or TEMPO oxidation treatment, or with a compound having a carboxylic acid-derived group or a derivative thereof, or an acid anhydride of a compound having a carboxylic acid-derived group or a derivative thereof.
Examples of compounds having a group derived from carboxylic acid include, but are not limited to, dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. Examples of derivatives of compounds having a group derived from carboxylic acid include, but are not limited to, imidized products of acid anhydrides of compounds having carboxy groups, and derivatives of acid anhydrides of compounds having carboxy groups. Examples of imidized products of acid anhydrides of compounds having carboxy groups include, but are not limited to, imidized products of dicarboxylic acid compounds such as maleimide, succinimide, and phthalimide.

カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物としては、とくに限定されないが、たとえば無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等のカルボキシ基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が、アルキル基、フェニル基等の置換基により置換されたものが挙げられる。 Acid anhydrides of compounds having a carboxylic acid-derived group include, but are not limited to, acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. Furthermore, derivatives of acid anhydrides of compounds having a carboxylic acid-derived group include, but are not limited to, acid anhydrides of compounds having carboxy groups such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, and diphenylmaleic anhydride, in which at least some of the hydrogen atoms have been substituted with substituents such as alkyl groups or phenyl groups.

カルボキシ基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合には、たとえばその処理をpHが6以上8以下の条件で行うことが好ましい。このような処理は、中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、たとえばリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、繊維原料としてパルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシ基まで酸化することができる。
また、TEMPO酸化処理は、その処理をpHが10以上11以下の条件で行ってもよい。このような処理は、アルカリTEMPO酸化処理ともいう。アルカリTEMPO酸化処理は、たとえば繊維原料としてのパルプに対し、触媒としてTEMPO等のニトロキシラジカルと、共触媒として臭化ナトリウムと、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより行うことができる。
繊維原料に対するカルボキシ基の導入量は、置換基の種類によっても変わるが、たとえばTEMPO酸化によりカルボキシ基を導入する場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、2.5mmol/g以下であることが好ましく、2.20mmol/g以下であることがより好ましく、2.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。その他、置換基がカルボキシメチル基である場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.8mmol/g以下であってもよい。
When TEMPO oxidation treatment is performed in the carboxyl group introduction step, it is preferable to perform the treatment under conditions of a pH of 6 or higher and 8 or lower. This type of treatment is also called a neutral TEMPO oxidation treatment. The neutral TEMPO oxidation treatment can be performed, for example, by adding pulp as the fiber raw material, a nitroxy radical such as TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) as a catalyst, and sodium hypochlorite as a sacrificial reagent to a sodium phosphate buffer solution (pH = 6.8). Furthermore, by adding sodium chlorite, aldehydes generated during the oxidation process can be efficiently oxidized to carboxyl groups.
The TEMPO oxidation treatment may be carried out under conditions of a pH of 10 to 11. Such a treatment is also called alkaline TEMPO oxidation treatment. The alkaline TEMPO oxidation treatment can be carried out, for example, by adding a nitroxy radical such as TEMPO as a catalyst, sodium bromide as a co-catalyst, and sodium hypochlorite as an oxidizing agent to pulp as a fiber raw material.
The amount of carboxyl groups introduced into the fiber raw material varies depending on the type of substituent, but for example, when carboxyl groups are introduced by TEMPO oxidation, the amount is preferably 0.10 mmol/g or more, more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.50 mmol/g or more, and particularly preferably 0.90 mmol/g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. Also, the amount is preferably 2.5 mmol/g or less, more preferably 2.20 mmol/g or less, and even more preferably 2.00 mmol/g or less. Alternatively, when the substituent is a carboxymethyl group, the amount may be 5.8 mmol/g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose.

-硫黄オキソ酸基導入工程-
微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえば、硫黄オキソ酸基導入工程を含んでもよい。硫黄オキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と硫黄オキソ酸が反応することで、硫黄オキソ酸基を有するセルロース繊維(硫黄オキソ酸基導入繊維)を得ることができる。
- Sulfur oxo acid group introduction step -
The process for producing fine fibrous cellulose may include, for example, a sulfur oxoacid group introduction step as an ionic substituent introduction step, in which hydroxyl groups in a cellulose-containing fiber raw material react with sulfur oxoacids to produce cellulose fibers having sulfur oxoacid groups (sulfur oxoacid group-introduced fibers).

硫黄オキソ酸基導入工程では、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Aに代えて、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、硫黄オキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物C」ともいう)を用いる。化合物Cとしては、硫黄原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、硫酸もしくはその塩、亜硫酸もしくはその塩、硫酸アミドなどが挙げられるがとくに限定されない。硫酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば96%硫酸(濃硫酸)を使用することができる。亜硫酸としては、5%亜硫酸水が挙げられる。硫酸塩または亜硫酸塩としては、硫酸塩または亜硫酸塩のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。硫酸アミドとしては、スルファミン酸などを使用することができる。硫黄オキソ酸基導入工程では、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることが好ましい。In the sulfur oxo acid group introduction process, instead of compound A in the above-described <Phosphorus oxo acid group introduction process>, at least one compound (hereinafter also referred to as "compound C") selected from compounds capable of introducing sulfur oxo acid groups by reacting with hydroxyl groups in fiber raw materials, including cellulose, is used. Compound C may be any compound containing a sulfur atom and capable of forming an ester bond with cellulose, including, but not limited to, sulfuric acid or its salts, sulfurous acid or its salts, and sulfuric acid amides. Sulfuric acid of various purities can be used, such as 96% sulfuric acid (concentrated sulfuric acid). Sulfurous acid can be 5% aqueous sulfurous acid. Sulfates or sulfites include lithium, sodium, potassium, and ammonium salts of sulfates or sulfites, which can be neutralized to various degrees. Sulfamic acid or other sulfuric acid amides can be used. In the sulfur oxo acid group introduction process, it is preferable to use compound B in the above-described <Phosphorus oxo acid group introduction process>.

硫黄オキソ酸基導入工程においては、セルロース原料に硫黄オキソ酸、ならびに、尿素および/または尿素誘導体を含む水溶液を混合した後、当該セルロース原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、硫黄オキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。また、加熱処理温度は、300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。In the sulfur oxoacid group introduction process, the cellulose raw material is preferably mixed with an aqueous solution containing sulfur oxoacid and urea and/or a urea derivative, and then the cellulose raw material is subjected to a heat treatment. The heat treatment temperature is preferably selected so that sulfur oxoacid groups can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis of the fiber. The heat treatment temperature is preferably 100°C or higher, more preferably 120°C or higher, and even more preferably 150°C or higher. The heat treatment temperature is also preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, and even more preferably 200°C or lower.

加熱処理工程では、実質的に水分がなくなるまで加熱をすることが好ましい。このため、加熱処理時間は、セルロース原料に含まれる水分量や、硫黄オキソ酸、ならびに、尿素および/または尿素誘導体を含む水溶液の添加量によって、変動するが、たとえば、10秒間以上10,000秒間以下とすることが好ましい。加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。In the heat treatment process, it is preferable to heat until the moisture is substantially eliminated. Therefore, the heat treatment time varies depending on the moisture content of the cellulose raw material and the amount of aqueous solution containing sulfur oxoacid and urea and/or urea derivative added, but is preferably 10 seconds or more and 10,000 seconds or less. Heat treatment can be performed using equipment with various heat transfer media, such as agitator dryers, rotary dryers, disk dryers, roll-type heaters, plate-type heaters, fluidized-bed dryers, band dryers, filtration dryers, vibration fluidized-bed dryers, pneumatic dryers, reduced-pressure dryers, infrared heaters, far-infrared heaters, microwave heaters, and high-frequency dryers.

セルロース原料に対する硫黄オキソ酸基の導入量は、0.05mmol/g以上であることが好ましく、0.10mmol/g以上であることがより好ましく、0.20mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.50mmol/g以上であることがよりさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、セルロース原料に対する硫黄オキソ酸基の導入量は、5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。硫黄オキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。The amount of sulfur oxoacid groups introduced into the cellulose raw material is preferably 0.05 mmol/g or more, more preferably 0.10 mmol/g or more, even more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.50 mmol/g or more, and particularly preferably 0.90 mmol/g or more. Furthermore, the amount of sulfur oxoacid groups introduced into the cellulose raw material is preferably 5.00 mmol/g or less, more preferably 3.00 mmol/g or less. By keeping the amount of sulfur oxoacid groups introduced within the above range, it is possible to easily refine the fiber raw material and increase the stability of fibrous cellulose.

-塩素系酸化剤による酸化工程(第二のカルボキシ基導入工程)-
微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえば塩素系酸化剤による酸化工程を含んでもよい。塩素系酸化剤による酸化工程では、塩素系酸化剤を湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にカルボキシ基が導入される。
- Oxidation step using a chlorine-based oxidizing agent (second carboxyl group introduction step) -
The process for producing fine fibrous cellulose may include, for example, an oxidation step using a chlorine-based oxidizing agent as a step for introducing an ionic substituent. In the oxidation step using a chlorine-based oxidizing agent, the chlorine-based oxidizing agent is added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group to cause a reaction, thereby introducing a carboxyl group into the fiber raw material.

塩素系酸化剤としては、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、亜塩素酸、亜塩素酸塩、塩素酸、塩素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、二酸化塩素などが挙げられる。置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点から、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素が好ましい。
塩素系酸化剤は、試薬をそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。
Examples of chlorine-based oxidizing agents include hypochlorous acid, hypochlorites, chlorous acid, chlorites, chloric acid, chlorates, perchloric acid, perchlorates, chlorine dioxide, etc. From the viewpoints of efficiency of introducing substituents, and therefore defibration efficiency, cost, and ease of handling, sodium hypochlorite, sodium chlorite, and chlorine dioxide are preferred.
The chlorine-based oxidizing agent may be added to the fiber raw material as a reagent as it is, or may be dissolved in an appropriate solvent and then added.

塩素系酸化剤による酸化工程における反応時の温度は、たとえば10℃以上100℃以下であることが好ましく、15℃以上80℃以下であることがより好ましく、20℃以上60℃以下であることがさらに好ましい。 The reaction temperature in the oxidation process using a chlorine-based oxidizing agent is preferably, for example, 10°C or higher and 100°C or lower, more preferably 15°C or higher and 80°C or lower, and even more preferably 20°C or higher and 60°C or lower.

塩素系酸化剤による酸化工程における塩素系酸化剤の溶液中濃度は、たとえば有効塩素濃度に換算して、1質量%以上1,000質量%以下であることが好ましく、5質量%以上500質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。
塩素系酸化剤の繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上5,000質量部以下であることがさらに好ましい。
The concentration of the chlorine-based oxidizing agent in the solution in the oxidation step using the chlorine-based oxidizing agent is, for example, converted into an effective chlorine concentration, preferably 1% by mass or more and 1,000% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 500% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or more and 100% by mass or less.
The amount of the chlorine-based oxidizing agent added per 100 parts by mass of the fiber raw material is preferably 1 part by mass or more and 100,000 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, and even more preferably 100 parts by mass or more and 5,000 parts by mass or less.

塩素系酸化剤による酸化工程における塩素系酸化剤との反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、10分間以上500分間以下であることがより好ましく、20分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。
反応時のpHは、5以上15以下であることが好ましく、7以上14以下であることがより好ましく、9以上13以下であることがさらに好ましい。また、反応開始時、反応中のpHは塩酸や水酸化ナトリウムを適宜添加しながら一定(たとえば、pH11)を保つことが好ましい。また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。
The reaction time with the chlorine-based oxidizing agent in the oxidation step using a chlorine-based oxidizing agent may vary depending on the reaction temperature, but is preferably, for example, from 1 minute to 1,000 minutes, more preferably from 10 minutes to 500 minutes, and even more preferably from 20 minutes to 400 minutes.
The pH during the reaction is preferably 5 or more and 15 or less, more preferably 7 or more and 14 or less, and even more preferably 9 or more and 13 or less. At the start of the reaction and during the reaction, the pH is preferably maintained constant (for example, pH 11) by appropriately adding hydrochloric acid or sodium hydroxide. After the reaction, excess reaction reagents, by-products, etc. may be washed with water and removed by filtration or the like.

-ザンテート基導入工程(キサントゲン酸エステル化工程)-
微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえばザンテート基導入工程(以下、ザンテート化工程ともいう。)を含んでもよい。ザンテート化工程では、二硫化炭素とアルカリ化合物を、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にザンテート基が導入される。具体的には、二硫化炭素を後述の手法でアルカリセルロース化した繊維原料に対して加え、反応を行う。
-Xanthate group introduction step (xanthogen acid esterification step)-
The process for producing fine fibrous cellulose may include, for example, a xanthate group introduction process (hereinafter also referred to as a xanthation process) as an ionic substituent introduction process. In the xanthation process, carbon disulfide and an alkali compound are added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group to react with each other, thereby introducing xanthate groups into the fiber raw material. Specifically, carbon disulfide is added to a fiber raw material that has been converted into alkali cellulose by the method described below, and the reaction is carried out.

≪アルカリセルロース化≫
繊維原料へのイオン性官能基導入に際しては、繊維原料が含むセルロースにアルカリ溶液を作用させ、セルロースをアルカリセルロース化することが好ましい。この処理により、セルロースの水酸基の一部がイオン解離し、求核性(反応性)を高めることができる。アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、とくに限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドを用いることが好ましい。アルカリセルロース化は、イオン性官能基の導入と同時に行ってもよいし、その前段として行ってもよいし、両方のタイミングで行ってもよい。
<Alkali cellulose>
When introducing ionic functional groups into a fiber raw material, it is preferable to convert the cellulose contained in the fiber raw material into alkali cellulose by treating the cellulose with an alkaline solution. This treatment causes ionic dissociation of some of the hydroxyl groups in the cellulose, thereby increasing the nucleophilicity (reactivity). The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. Due to their high versatility, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, or tetrabutylammonium hydroxide. The conversion into alkali cellulose may be performed simultaneously with the introduction of ionic functional groups, before the introduction, or at both stages.

アルカリセルロース化を始める際の溶液温度は、0℃以上50℃以下であることが好ましく、5℃以上40℃以下であることがより好ましく、10℃以上30℃以下であることがさらに好ましい。 The solution temperature at the start of alkali cellulose conversion is preferably between 0°C and 50°C, more preferably between 5°C and 40°C, and even more preferably between 10°C and 30°C.

アルカリ溶液濃度としては、モル濃度として0.01mol/L以上4mol/L以下であることが好ましく、0.1mol/L以上3mol/L以下であることがより好ましく、1mol/L以上2.5mol/L以下であることがさらに好ましい。とくに、処理温度が10℃未満である場合は、1mol/L以上2mol/L以下であることが好ましい。The alkaline solution concentration is preferably 0.01 mol/L or more and 4 mol/L or less, more preferably 0.1 mol/L or more and 3 mol/L or less, and even more preferably 1 mol/L or more and 2.5 mol/L or less. In particular, when the treatment temperature is less than 10°C, a concentration of 1 mol/L or more and 2 mol/L or less is preferable.

アルカリセルロース化の処理時間は、1分間以上であることが好ましく、10分間以上であることがより好ましく、30分間以上であることがさらに好ましい。また、アルカリ処理の時間は、6時間以下であることが好ましく、5時間以下であることがより好ましく、4時間以下であることがさらに好ましい。The alkali cellulose treatment time is preferably 1 minute or more, more preferably 10 minutes or more, and even more preferably 30 minutes or more. The alkali treatment time is preferably 6 hours or less, more preferably 5 hours or less, and even more preferably 4 hours or less.

アルカリ溶液の種類、処理温度、濃度、浸漬時間を上述のように調整することで、セルロースの結晶領域へのアルカリ溶液浸透を抑制でき、セルロースI型の結晶構造が維持されやすくなり、微細繊維状セルロースの収率を高めることができる。 By adjusting the type of alkaline solution, treatment temperature, concentration, and immersion time as described above, it is possible to suppress the penetration of the alkaline solution into the crystalline regions of cellulose, making it easier to maintain the crystalline structure of cellulose type I and increasing the yield of fine fibrous cellulose.

イオン性官能基導入とアルカリセルロース化を同時に行わない場合、アルカリ処理で得られたアルカリセルロースは、遠心分離や、濾別などの一般的な脱液方法により、固液分離し、水分を除去しておくことが好ましい。これにより、次いで行われるイオン性官能基導入工程での、反応効率が向上する。固液分離後のセルロース繊維濃度は、5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましく、15%以上35%以下であることがさらに好ましい。If the introduction of ionic functional groups and the conversion to alkali cellulose are not carried out simultaneously, it is preferable to remove water from the alkali cellulose obtained by alkali treatment by solid-liquid separation using a common deliquoring method such as centrifugation or filtration. This improves the reaction efficiency in the subsequent ionic functional group introduction step. The cellulose fiber concentration after solid-liquid separation is preferably 5% to 50%, more preferably 10% to 40%, and even more preferably 15% to 35%.

-ホスホン基またはホスフィン基導入工程(ホスホアルキル化工程)-
微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえば、ホスホン基またはホスフィン基導入工程(ホスホアルキル化工程)を含んでもよい。ホスホアルキル化工程では、必須成分として、反応性基とホスホ基またはホスフィン基とを有する化合物(化合物E)、任意成分としてアルカリ化合物、前述した尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にホスホン基またはホスフィン基が導入される。
-Phosphonic or phosphine group introduction step (phosphoalkylation step)-
The process for producing fine fibrous cellulose may include, as an ionic substituent introduction step, a phosphonic or phosphine group introduction step (phosphoalkylation step). In the phosphoalkylation step, a compound having a reactive group and a phosphonic or phosphine group (compound E A ) as an essential component, and an alkali compound and a compound B selected from the above-mentioned urea and its derivatives as optional components, are added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and reacted to introduce a phosphonic or phosphine group into the fiber raw material.

反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
化合物Eとしては、たとえばビニルホスホン酸、フェニルビニルホスホン酸、フェニルビニルホスフィン酸等が挙げられる。置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からビニルホスホン酸が好ましい。
さらに任意成分として、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることも好ましく、添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include a halogenated alkyl group, a vinyl group, and an epoxy group (glycidyl group).
Examples of the compound E A include vinylphosphonic acid, phenylvinylphosphonic acid, phenylvinylphosphinic acid, etc. Vinylphosphonic acid is preferred from the viewpoints of the efficiency of introducing a substituent, and hence the defibration efficiency, cost, and ease of handling.
Furthermore, as an optional component, it is also preferable to use the compound B in the above-mentioned <Phosphorus oxo acid group introduction step> in the same manner, and the amount added is also preferably as described above.

化合物Eは、試薬をそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 Compound E A may be added to the fiber raw material as a reagent directly or dissolved in a suitable solvent. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

反応時の温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。 The reaction temperature is preferably, for example, 50°C or higher and 300°C or lower, more preferably 100°C or higher and 250°C or lower, and even more preferably 130°C or higher and 200°C or lower.

化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound E A added per 100 parts by mass of the fiber raw material is preferably 1 part by mass or more and 100,000 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or more and 1,000 parts by mass or less.

反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、10分間以上500分間以下であることがより好ましく、20分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。
また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。
The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably, for example, from 1 minute to 1,000 minutes, more preferably from 10 minutes to 500 minutes, and even more preferably from 20 minutes to 400 minutes.
After the reaction, excess reaction reagents, by-products, etc. may be washed and removed by filtration or the like.

-スルホン基導入工程(スルホアルキル化工程)-
微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえば、スルホン基導入工程(スルホアルキル化工程)を含んでもよい。スルホアルキル化では、必須成分として、反応性基とスルホン基とを有する化合物(化合物E)と、任意成分としてアルカリ化合物、前述した、尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にスルホン基が導入される。
-Sulfonic acid group introduction step (sulfoalkylation step)-
The process for producing fine fibrous cellulose may include, for example, a sulfonic acid group introduction step (sulfoalkylation step) as an ionic substituent introduction step. In sulfoalkylation, a compound having a reactive group and a sulfonic acid group (compound E B ) as an essential component, and an alkali compound and the above-mentioned compound B selected from urea and its derivatives as optional components, are added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and reacted to introduce a sulfonic acid group into the fiber raw material.

反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
化合物Eとしては、2-クロロエタンスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、p-スチレンスルホン酸ナトリウム、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。中でも、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からビニルスルホン酸ナトリウムが好ましい。
さらに任意成分として、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることも好ましく、添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include a halogenated alkyl group, a vinyl group, and an epoxy group (glycidyl group).
Examples of compound E B include sodium 2-chloroethanesulfonate, sodium vinylsulfonate, sodium p-styrenesulfonate, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, etc. Among these, sodium vinylsulfonate is preferred from the standpoints of the efficiency of introducing substituents, and therefore defibration efficiency, cost, and ease of handling.
Furthermore, as an optional component, it is also preferable to use the compound B in the above-mentioned <Phosphorus oxo acid group introduction step> in the same manner, and the amount added is also preferably as described above.

化合物Eは、試薬をそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 Compound E B may be added to the fiber raw material as a reagent directly or dissolved in a suitable solvent. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

反応時の温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。 The reaction temperature is preferably, for example, 50°C or higher and 300°C or lower, more preferably 100°C or higher and 250°C or lower, and even more preferably 130°C or higher and 200°C or lower.

化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound E B added per 100 parts by mass of the fiber raw material is preferably 1 part by mass or more and 100,000 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or more and 1,000 parts by mass or less.

反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、10分間以上500分間以下であることがより好ましく、15分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。
また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。
The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably, for example, from 1 minute to 1,000 minutes, more preferably from 10 minutes to 500 minutes, and even more preferably from 15 minutes to 400 minutes.
After the reaction, excess reaction reagents, by-products, etc. may be washed and removed by filtration or the like.

-カルボキシアルキル化工程(第三のカルボキシ基導入工程)-
微細繊維状セルロースの製造工程は、イオン性置換基導入工程として、たとえば、カルボキシアルキル化工程を含んでもよい。必須成分として、反応性基とカルボキシ基とを有する化合物(化合物E)、任意成分としてアルカリ化合物、前述した、尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にカルボキシ基が導入される。
-Carboxyalkylation step (third carboxy group introduction step)-
The process for producing fine fibrous cellulose may include, for example, a carboxyalkylation step as a step for introducing an ionic substituent. A compound having a reactive group and a carboxy group (compound E C ) as an essential component, an alkali compound as an optional component, and the aforementioned compound B selected from urea and its derivatives are added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and reacted to introduce a carboxy group into the fiber raw material.

反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
化合物Eとしては、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からモノクロロ酢酸、モノクロロ酢酸ナトリウム、2-クロロプロピオン酸、3-クロロプロピオン酸、2-クロロプロピオン酸ナトリウム、3-クロロプロピオン酸ナトリウムが好ましい。
さらに任意成分として、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることも好ましく、添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include a halogenated alkyl group, a vinyl group, and an epoxy group (glycidyl group).
As the compound E C , monochloroacetic acid, sodium monochloroacetate, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, sodium 2-chloropropionate, and sodium 3-chloropropionate are preferred from the standpoints of the efficiency of introducing substituents, and therefore the defibration efficiency, cost, and ease of handling.
Furthermore, as an optional component, it is also preferable to use the compound B in the above-mentioned <Phosphorus oxo acid group introduction step> in the same manner, and the amount added is also preferably as described above.

化合物Eは、試薬をそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 Compound E and C may be added to the fiber raw material as a reagent directly or dissolved in a suitable solvent. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

反応時の温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。 The reaction temperature is preferably, for example, 50°C or higher and 300°C or lower, more preferably 100°C or higher and 250°C or lower, and even more preferably 130°C or higher and 200°C or lower.

化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound E C added per 100 parts by mass of the fiber raw material is preferably 1 part by mass or more and 100,000 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or more and 1,000 parts by mass or less.

反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、3分間以上500分間以下であることがより好ましく、5分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。
また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。
The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably, for example, from 1 minute to 1,000 minutes, more preferably from 3 minutes to 500 minutes, and even more preferably from 5 minutes to 400 minutes.
After the reaction, excess reaction reagents, by-products, etc. may be washed and removed by filtration or the like.

-カチオン性基導入工程(カチオン化工程)-
必須成分として、反応性基とカチオン性基とを有する化合物(化合物E)、任意成分としてアルカリ化合物、前述した、尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にカチオン基が導入される。
-Cationic group introduction step (cationization step)-
A compound having a reactive group and a cationic group (compound E D ) as an essential component, an alkaline compound as an optional component, and the aforementioned compound B selected from urea and its derivatives are added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and reacted to introduce a cationic group into the fiber raw material.

反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。 Reactive groups include halogenated alkyl groups, vinyl groups, and epoxy groups (glycidyl groups).

化合物Eとしては、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からグリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド等が好ましい。 As the compound E D , glycidyl trimethyl ammonium chloride, 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride, etc. are preferred from the viewpoints of the efficiency of introducing substituents, and hence the defibration efficiency, cost, and ease of handling.

さらに任意成分として、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることも好ましい。添加量も前述のようにすることが好ましい。 Furthermore, as an optional component, it is also preferable to use compound B in the above-mentioned <Phosphorus Oxo Acid Group Introduction Step>. The amount added is also preferably as described above.

化合物Eは、試薬をそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述のとおりである。 Compounds E and D may be added to the fiber raw material as reagents or may be dissolved in an appropriate solvent and then added. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

反応時の温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。 The reaction temperature is preferably, for example, 50°C or higher and 300°C or lower, more preferably 100°C or higher and 250°C or lower, and even more preferably 130°C or higher and 200°C or lower.

化合物Eの繊維原料100質量部に対する添加量は、1質量部以上100,000質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10,000質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上1,000質量部以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound E D added per 100 parts by mass of the fiber raw material is preferably 1 part by mass or more and 100,000 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or more and 1,000 parts by mass or less.

反応時間は、反応温度に応じて変わり得るが、たとえば1分間以上1,000分間以下であることが好ましく、5分間以上500分間以下であることがより好ましく、10分間以上400分間以下であることがさらに好ましい。
また、反応後は濾過等により、余剰の反応試薬、副生物等を水洗・除去してもよい。
The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is preferably, for example, from 1 minute to 1,000 minutes, more preferably from 5 minutes to 500 minutes, and even more preferably from 10 minutes to 400 minutes.
After the reaction, excess reaction reagents, by-products, etc. may be washed and removed by filtration or the like.

(洗浄工程)
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてイオン性基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりイオン性基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、とくに限定されない。
(Cleaning process)
In the method for producing fine fibrous cellulose according to the present embodiment, the ionic group-introduced fibers may be subjected to a washing step as needed. The washing step is carried out by washing the ionic group-introduced fibers with water or an organic solvent, for example. The washing step may be carried out after each step described below, and the number of washing steps carried out in each washing step is not particularly limited.

(アルカリ処理工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえばアルカリ溶液中に、イオン性基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、とくに限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるイオン性基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分間以上30分間以下であることが好ましく、10分間以上20分間以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえばイオン性基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100,000質量%以下であることが好ましく、1,000質量%以上10,000質量%以下であることがより好ましい。
アルカリ処理は、微細繊維状セルロースがアニオン性基を有する場合は、そのアニオン性基の中和処理・イオン交換処理であってもよい。この場合、アルカリ溶液の温度は室温であることが好ましい。
(Alkali treatment step)
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to an alkali treatment between the ionic group introduction step and the defibration step described below. The alkali treatment method is not particularly limited, but an example thereof is a method of immersing the ionic group-introduced fiber in an alkali solution.
The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. In this embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkaline compound because of their high versatility. The solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among these, the solvent contained in the alkaline solution is preferably water or a polar solvent including a polar organic solvent such as an alcohol, and more preferably an aqueous solvent including at least water. As the alkaline solution, for example, an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution is preferable because of their high versatility.
The temperature of the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, from 5° C. to 80° C., and more preferably from 10° C. to 60° C. The immersion time of the ionic group-introduced fiber in the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is, for example, preferably from 5 minutes to 30 minutes, and more preferably from 10 minutes to 20 minutes. The amount of alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is, for example, preferably from 100% by mass to 100,000% by mass, and more preferably from 1,000% by mass to 10,000% by mass, based on the absolute dry mass of the ionic group-introduced fiber.
When the fine fibrous cellulose has anionic groups, the alkali treatment may be a neutralization treatment and ion exchange treatment of the anionic groups. In this case, the temperature of the alkali solution is preferably room temperature.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、イオン性基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、イオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったイオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of alkaline solution used in the alkaline treatment step, the ionic group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent after the ionic group introduction step but before the alkaline treatment step. From the perspective of improving handleability, it is preferable to wash the alkaline-treated ionic group-introduced fiber with water or an organic solvent after the alkaline treatment step but before the defibration treatment step.

(酸処理工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。たとえば、イオン性基導入工程、酸処理工程、アルカリ処理工程および解繊処理工程をこの順で行ってもよい。
酸処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、とくに限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、とくに限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることがとくに好ましい。
酸処理における酸溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分間以上120分間以下が好ましく、10分間以上60分間以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえば繊維原料の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100,000質量%以下であることが好ましく、1,000質量%以上10,000質量%以下であることがより好ましい。
酸処理は、微細繊維状セルロースがカチオン性基を有する場合は、そのカチオン性基の中和処理・イオン交換処理であってもよい。この場合、酸溶液の温度は室温であることが好ましい。
(Acid treatment step)
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to an acid treatment between the step of introducing ionic groups and the defibration treatment step described below. For example, the ionic group introduction step, acid treatment step, alkali treatment step, and defibration treatment step may be performed in this order.
The acid treatment method is not particularly limited, but examples include a method of immersing the fiber raw material in an acid-containing acid solution. The concentration of the acid solution used is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. The pH of the acid solution used is also not particularly limited, but is preferably 0 to 4, and more preferably 1 to 3. Examples of the acid contained in the acid solution include inorganic acids, sulfonic acids, and carboxylic acids. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of sulfonic acids include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid. Examples of carboxylic acids include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, and tartaric acid. Among these, hydrochloric acid or sulfuric acid is particularly preferred.
The temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably from 5° C. to 100° C., and more preferably from 20° C. to 90° C. The immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably from 5 minutes to 120 minutes, and more preferably from 10 minutes to 60 minutes. The amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably from 100% by mass to 100,000% by mass, and more preferably from 1,000% by mass to 10,000% by mass, based on the absolute dry mass of the fiber raw material.
When the fine fibrous cellulose has cationic groups, the acid treatment may be a neutralization treatment/ion exchange treatment of the cationic groups. In this case, the temperature of the acid solution is preferably room temperature.

(解繊処理工程)
イオン性基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。
解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、とくに限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いることがより好ましい。
(Fibrillation process)
By subjecting the ionic group-introduced fibers to defibration treatment in a defibration treatment step, fine fibrous cellulose can be obtained.
In the defibration treatment step, for example, a defibration treatment device can be used. The defibration treatment device is not particularly limited, but examples that can be used include a high-speed defibrator, a grinder (stone mill-type grinder), a high-pressure homogenizer, an ultra-high-pressure homogenizer, a high-pressure collision grinder, a ball mill, a bead mill, a disk-type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater. Among the above defibration treatment devices, it is more preferable to use a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, or an ultra-high-pressure homogenizer, which are less affected by the grinding media and have less risk of contamination.

解繊処理工程においては、たとえばイオン性基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、とくに限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。In the defibration process, it is preferable to dilute the ionic group-introduced fibers with a dispersion medium to form a slurry. The dispersion medium can be one or more selected from water and organic solvents such as polar organic solvents. Polar organic solvents are not particularly limited, but examples of preferred solvents include alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, and aprotic polar solvents. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutyl alcohol. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. Examples of esters include ethyl acetate and butyl acetate. Examples of aprotic polar solvents include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP).

解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。
また、リンオキソ酸基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、たとえば水素結合性のある尿素などのリンオキソ酸基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。
The solid content concentration of the fine fibrous cellulose during the defibration treatment can be appropriately set.
The slurry obtained by dispersing the phosphorus oxo acid group-introduced fibers in a dispersion medium may contain solid components other than the phosphorus oxo acid group-introduced fibers, such as urea having hydrogen bonding properties.

感放射線性シートの固形分中の微細繊維状セルロースの含有量は、感放射線性シートの透明性、および微細なパターンの形成を可能とする観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは55質量%以下、よりさらに好ましくは50質量%以下、とくに好ましくは45質量%以下である。
微細繊維状セルロースとして、後述するイオン性基を含有する微細繊維状セルロースと、未変性微細繊維状セルロースとを併用してもよい。
From the viewpoint of transparency of the radiation-sensitive sheet and enabling the formation of fine patterns, the content of fine fibrous cellulose in the solid content of the radiation-sensitive sheet is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 15% by mass or more, and is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, even more preferably 55% by mass or less, even more preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 45% by mass or less.
As the fine fibrous cellulose, a fine fibrous cellulose containing an ionic group, which will be described later, and an unmodified fine fibrous cellulose may be used in combination.

<感放射線性組成物>
本実施形態のネガ型感放射線性シートは、感放射線性組成物を含む。
本実施形態において、感法放射線性組成物は、重合性不飽和結合を含み、かつ水とのハンセンの溶解度パラメータ(HSP)距離が36MPa0.5以下かつ、極性項(dP)が10MPa0.5以上である化合物(X)を含む。また、前記化合物(X)に加え、重合開始剤を含有することが好ましく、光重合開始剤を含有することがより好ましい。
化合物(X)は、放射線照射された感放射線性化合物により溶媒に対する溶解性が減少する。すなわち、放射線照射により感放射線性化合物から発生するラジカルなどの反応性活性種の作用で重合および/または架橋する特性を有する。感放射線性化合物は、当該感放射線性組成物に感放射線特性を付与するものである。
感放射線性化合物は、放射線の露光によって反応活性な活性種を生じる化合物である。ここで、放射線とは、少なくとも可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線(荷電粒子線)およびX線を含む。これらの中でも、紫外線が好ましい。感放射線性化合物としては、酸発生剤、重合開始剤またはこれらの組み合わせが好ましく、重合開始剤がより好ましく、光重合開始剤がさらに好ましい。
酸発生剤を使用する場合、他の添加成分によって、ネガ型の感放射線性組成物にすることができる。
<Radiation sensitive composition>
The negative-working radiation-sensitive sheet of this embodiment contains a radiation-sensitive composition.
In this embodiment, the radiation-sensitive composition contains a compound (X) that has a polymerizable unsaturated bond, a Hansen solubility parameter (HSP) distance with water of 36 MPa 0.5 or less, and a polarity term (dP) of 10 MPa 0.5 or more. In addition to the compound (X), the composition preferably contains a polymerization initiator, and more preferably a photopolymerization initiator.
The solubility of compound (X) in a solvent decreases when the radiation-sensitive compound is irradiated. That is, compound (X) has the property of polymerizing and/or crosslinking due to the action of reactive active species such as radicals generated from the radiation-sensitive compound upon irradiation. The radiation-sensitive compound imparts radiation-sensitivity to the radiation-sensitive composition.
The radiation-sensitive compound is a compound that generates reactive species upon exposure to radiation. Here, radiation includes at least visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beams (charged particle beams), and X-rays. Among these, ultraviolet light is preferred. The radiation-sensitive compound is preferably an acid generator, a polymerization initiator, or a combination thereof, more preferably a polymerization initiator, and even more preferably a photopolymerization initiator.
When an acid generator is used, a negative radiation-sensitive composition can be obtained by adding other additive components.

〔化合物(X)〕
化合物(X)は、重合性不飽和結合を含み、かつ、水とのハンセンの溶解度パラメータ(HSP)距離が36MPa0.5以下かつ、極性項(dP)が10MPa0.5以上である。
重合性不飽和結合としては、炭素-炭素二重結合(以下、エチレン性不飽和結合ともいう)、炭素-炭素三重結合などが挙げられ、これらの中でも、エチレン性不飽和結合であることが好ましい。
前記エチレン性不飽和結合は、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基に由来することが好ましく、アクリロイルオキシ基、アクリルアミド基に由来することがより好ましく、アクリルアミド基に由来することがさらに好ましい。すなわち、化合物(X)は、(メタ)アクリロイルオキシ基および(メタ)アクリルアミド基の少なくとも1つを有することが好ましく、アクリロイル基およびアクリルアミド基の少なくとも1つを有することがより好ましく、アクリルアミド基を有することがさらに好ましい。
また、化合物(X)が、1分子内に有する重合性不飽和結合の数は、1以上であればよく、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、さらに好ましくは4以下である。
[Compound (X)]
The compound (X) contains a polymerizable unsaturated bond, and has a Hansen solubility parameter (HSP) distance with water of 36 MPa 0.5 or less and a polarity term (dP) of 10 MPa 0.5 or more.
Examples of the polymerizable unsaturated bond include a carbon-carbon double bond (hereinafter also referred to as an ethylenically unsaturated bond) and a carbon-carbon triple bond, and among these, an ethylenically unsaturated bond is preferred.
The ethylenically unsaturated bond is preferably derived from a (meth)acryloyloxy group or a (meth)acrylamide group, more preferably derived from an acryloyloxy group or an acrylamide group, and even more preferably derived from an acrylamide group. That is, compound (X) preferably has at least one of a (meth)acryloyloxy group and a (meth)acrylamide group, more preferably has at least one of an acryloyl group and an acrylamide group, and even more preferably has an acrylamide group.
The number of polymerizable unsaturated bonds that compound (X) has in one molecule may be 1 or more, preferably 2 or more, and is preferably 8 or less, more preferably 6 or less, and even more preferably 4 or less.

(HSP距離および極性項)
感放射線性組成物の含有量を増やしてもシートを透明とするためには、感放射線性組成物が単に水溶性を示すだけでなく、水との親和性が極めて高いことが必要である。
水との親和性を示す指標として、ハンセンの溶解度パラメータ(HSP)が広く用いられている。HSPは物質の溶解性を分散項(dD)、極性項(dP)、水素結合項(dH)の3つのベクトルで表し、そのベクトル間の距離が短い、すなわちHSPが似ている物質間の相溶性が高いと判断できる。物質1と物質2との間のHSP距離(Ra)は以下の(式1)で示される。
Ra={4×(dD-dD+(dP-dP+(dH-dH0.5 (式1)
ここで、dD、dP、dHはそれぞれ物質1の分散項、極性項、水素結合項を表し、dD、dP、dHはそれぞれ物質2の分散項、極性項、水素結合項を表す。
物質1を水、物質2を化合物(X)とした場合、水との親和性を示すことができる。
HSP距離はHansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP(ソフトウェア名))の5thEdition Ver.5.2.07により、各物質のHSPを求め、(式1)にしたがって計算することで求められる。なお、物質1を水としたとき、dD=15.6MPa0.5、dP=16.0MPa0.5、dH=42.3MPa0.5である。
本発明の感放射線性シートは、化合物(X)が水との親和性が高いことが好ましく、化合物(X)の水とのHSP距離が、36MPa0.5以下であり、好ましくは35MPa0.5以下である。HSPの下限はとくに限定されないが、入手容易性および化合物(X)の分子設計の観点から、好ましくは20MPa0.5以上、より好ましくは25MPa0.5以上、さらに好ましくは30MPa0.5以上である。
また、化合物(X)は、ハンセンの溶解度パラメータの極性項(dP)が10MPa0.5以上であり、好ましくは11MPa0.5以上、より好ましくは12MPa0.5以上である。極性項(dP)の上限はとくに限定されないが、入手容易性および化合物(X)の分子設計の観点から、好ましくは30MPa0.5以下、より好ましくは25MPa0.5以下、さらに好ましくは20MPa0.5以下である。なお、水のハンセンの溶解度パラメータの極性項は、16.0MPa0.5である。
(HSP distance and polarity terms)
In order to make the sheet transparent even when the content of the radiation-sensitive composition is increased, the radiation-sensitive composition must not only be water-soluble but also have extremely high affinity for water.
The Hansen solubility parameter (HSP) is widely used as an index of affinity with water. HSP expresses the solubility of a substance using three vectors: dispersion term (dD), polar term (dP), and hydrogen bond term (dH). The shorter the distance between these vectors, i.e., the closer the compatibility between substances with similar HSPs, the higher the compatibility. The HSP distance (Ra) between substance 1 and substance 2 is expressed by the following (Equation 1):
Ra={4×(dD 1 −dD 2 ) 2 +(dP 1 −dP 2 ) 2 +(dH 1 −dH 2 ) 2 } 0.5 (Formula 1)
Here, dD 1 , dP 1 , and dH 1 represent the dispersion term, polar term, and hydrogen bond term of substance 1, respectively, and dD 2 , dP 2 , and dH 2 represent the dispersion term, polar term, and hydrogen bond term of substance 2, respectively.
When substance 1 is water and substance 2 is compound (X), it can exhibit affinity for water.
The HSP distance is determined by determining the HSP of each substance using Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP (software name)), 5th Edition, Ver. 5.2.07, and calculating according to (Equation 1). When substance 1 is water, dD 1 = 15.6 MPa 0.5 , dP 1 = 16.0 MPa 0.5 , and dH 1 = 42.3 MPa 0.5 .
In the radiation-sensitive sheet of the present invention, it is preferred that compound (X) has a high affinity for water, and the HSP distance of compound (X) to water is 36 MPa 0.5 or less, preferably 35 MPa 0.5 or less. The lower limit of the HSP is not particularly limited, but from the viewpoint of availability and molecular design of compound (X), it is preferably 20 MPa 0.5 or more, more preferably 25 MPa 0.5 or more, and even more preferably 30 MPa 0.5 or more.
Furthermore, the polar term (dP) of the Hansen solubility parameter of compound (X) is 10 MPa 0.5 or more, preferably 11 MPa 0.5 or more, and more preferably 12 MPa 0.5 or more. The upper limit of the polar term (dP) is not particularly limited, but from the viewpoint of availability and the molecular design of compound (X), it is preferably 30 MPa 0.5 or less, more preferably 25 MPa 0.5 or less, and even more preferably 20 MPa 0.5 or less. The polar term of the Hansen solubility parameter of water is 16.0 MPa 0.5 .

化合物(X)は、重合性不飽和結合を有し、上記のHSP距離およびdPを有するものであればとくに限定されないが、水、アルコール、またはその混合溶媒に可溶であることが好ましく、水、メタノール、またはエタノールのいずれかに可溶であることがより好ましく、水に可溶であることがとくに好ましい。
化合物(X)が水、アルコールまたはその混合溶媒に可溶であることにより、微細繊維状セルロース分散液との親和性が高く、また、現像液による未露光部の感放射線性組成物の除去が容易となり、厚み方向の全域に亘って未露光部の感放射線性組成物が除去されたパターン化されたシートが得られる。
The compound (X) is not particularly limited as long as it has a polymerizable unsaturated bond and has the above-mentioned HSP distance and dP, but is preferably soluble in water, alcohol, or a mixed solvent thereof, more preferably soluble in water, methanol, or ethanol, and particularly preferably soluble in water.
When compound (X) is soluble in water, alcohol, or a mixed solvent thereof, it has high affinity with the fine fibrous cellulose dispersion and facilitates removal of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas with a developer, thereby providing a patterned sheet from which the radiation-sensitive composition in the unexposed areas has been removed across the entire thickness direction.

化合物(X)としては、一般に高分子と称される化合物の他、より低分子のいわゆるオリゴマーおよびモノマーをも含むものである。
すなわち、化合物(X)は、重合性不飽和結合を有し、所定のHSP距離およびdPを有するものであればよく、放射線照射されることによって感放射線性化合物から発生したラジカル等の反応活性な活性種により惹起される反応によって、溶媒への溶解性が減少する化合物であれば、とくに限定されない。これらの中でも、化合物(X)は感放射線性化合物から発生したラジカルにより惹起される重合反応により、溶媒への溶解性が減少する化合物であることが好ましい。
The compound (X) includes not only compounds generally called polymers, but also lower molecular weight compounds, so-called oligomers and monomers.
That is, compound (X) is not particularly limited as long as it has a polymerizable unsaturated bond and has a predetermined HSP distance and dP, and is a compound whose solubility in a solvent decreases due to a reaction induced by reactive species such as radicals generated from the radiation-sensitive compound upon irradiation. Among these, compound (X) is preferably a compound whose solubility in a solvent decreases due to a polymerization reaction induced by radicals generated from the radiation-sensitive compound.

化合物(X)が高分子化合物である場合、その骨格となる構造としては、たとえば、ポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース,カルボキシエチルセルロース,カルボキシメチルセルロース等)、カゼイン、デキストリン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、エチレンオキシド化ポリビニルアルコール等)、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシド等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸エステル共重合体、ウレタン系共重合体、ポリヒドロキシスチレン系共重合体、ポリアルキレンイミンなどを挙げることができる。上記の中でもポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、アクリル酸エステル共重合体、ポリアルキレンイミンを含有する構造を用いることがとくに好ましい。
化合物(X)が高分子である場合、上記の骨格となる構造に加えて、さらに、化合物(X)が重合性不飽和結合を有しているため、化合物(X)は、該重合性不飽和結合により重合する化合物である。
When compound (X) is a polymer compound, examples of the backbone structure thereof include polyalkylene glycols (polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), cellulose derivatives (hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), casein, dextrin, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohols (acetoacetylated polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene oxide-modified polyvinyl alcohol, etc.), polyalkylene oxides (polyethylene oxide, etc.), polyvinylpyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylates, polyacrylamide, acrylic acid ester copolymers, urethane copolymers, polyhydroxystyrene copolymers, polyalkyleneimines, etc. Among the above, structures containing polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyacrylamide, acrylic acid ester copolymers, and polyalkyleneimines are particularly preferred.
When the compound (X) is a polymer, the compound (X) has a polymerizable unsaturated bond in addition to the above-described skeletal structure, and therefore the compound (X) is a compound that is polymerized via the polymerizable unsaturated bond.

ネガ型感放射線性シートに用いられる化合物(X)は、上述したように、上記の骨格となる構造に加えて、重合性不飽和基を有する。
重合性不飽和基としては、たとえばアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基を挙げることができ、感放射線性化合物として、光重合開始剤との併用がとくに好ましい。
たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射されないシート部分においては、アクリロイルオキシ基などの重合性不飽和基の重合を経る架橋反応が進まないため、現像液等に対する溶解性は高い。一方照射部分(露光部分)は、光重合開始剤の光反応によって発生するラジカルが、重合性不飽和基の重合を経る架橋反応を触媒し、現像液などに対する溶解性を抑止することができる。すなわち、当該感放射線性シートは、通常、ネガ型の感放射線性を発現することができる。
As described above, the compound (X) used in the negative radiation-sensitive sheet has a polymerizable unsaturated group in addition to the above-mentioned skeleton structure.
Examples of the polymerizable unsaturated group include an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acrylamide group, and a methacrylamide group, and it is particularly preferable to use the group in combination with a photopolymerization initiator as the radiation-sensitive compound.
For example, when a portion of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the non-irradiated portion of the sheet does not undergo a crosslinking reaction via polymerization of polymerizable unsaturated groups such as acryloyloxy groups, resulting in high solubility in a developer, etc. On the other hand, in the irradiated portion (exposed portion), radicals generated by the photoreaction of the photopolymerization initiator catalyze a crosslinking reaction via polymerization of polymerizable unsaturated groups, thereby suppressing solubility in a developer, etc. In other words, the radiation-sensitive sheet can usually exhibit negative radiation sensitivity.

なお、感放射線性シートがネガ型である場合、化合物(X)として、より分子量の低い、オリゴマーまたはモノマーを使用することが好ましい。
所望のHSP距離を得る観点から、化合物(X)は、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、アミノ基(-NH-)を有することが好ましい。
化合物(X)として、以下の化合物が好適に例示される。
When the radiation-sensitive sheet is a negative type, it is preferable to use an oligomer or monomer having a lower molecular weight as the compound (X).
From the viewpoint of obtaining a desired HSP distance, the compound (X) preferably has an ether bond, an amide bond, an ester bond, or an amino group (—NH—).
Suitable examples of compound (X) include the following compounds:

本実施態様において、感放射線性シートがネガ型である場合、化合物(X)に加えて、HSP距離が36MPa0.5を超える、および極性項(dP)が10MPa0.5未満の少なくともいずれかを満たす重合性不飽和化合物(以下、「その他の重合性不飽和化合物」ともいう)を併用してもよい。
その他の重合性不飽和化合物は、感放射線性組成物中の感放射線性化合物の存在下において感放射線性シートに放射線を照射することにより重合する不飽和化合物である。このようなその他の重合性不飽和化合物としては、とくに限定されるものではないが、たとえば、2官能または3官能以上の多官能(メタ)アクリル酸エステルが、重合性が良好であり、かつ形成される感放射線性シートの強度が向上する点から好ましい。
その他の重合性不飽和化合物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
In this embodiment, when the radiation-sensitive sheet is a negative type, in addition to the compound (X), a polymerizable unsaturated compound (hereinafter also referred to as "another polymerizable unsaturated compound") that satisfies at least one of the following conditions: an HSP distance of more than 36 MPa 0.5 and a polar term (dP) of less than 10 MPa 0.5 may be used in combination.
The other polymerizable unsaturated compound is an unsaturated compound that polymerizes by irradiating the radiation-sensitive sheet with radiation in the presence of the radiation-sensitive compound in the radiation-sensitive composition. Such other polymerizable unsaturated compound is not particularly limited, but for example, a polyfunctional (meth)acrylic acid ester having two or more functional groups is preferred from the viewpoints of good polymerizability and improved strength of the radiation-sensitive sheet formed.
The other polymerizable unsaturated compounds may be used alone or in combination of two or more.

感放射線性組成物がその他の重合性不飽和化合物を含有する場合、その他の重合性化合物の含有量は、化合物(X)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下、よりさらに好ましくは10質量部以下である。 When the radiation-sensitive composition contains other polymerizable unsaturated compounds, the content of the other polymerizable compounds is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, even more preferably 30 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of compound (X).

その他の重合性不飽和化合物のうち、上記2官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、たとえば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの市販品としては、商品名で、たとえば、アロニックス(登録商標)M-220、同M-240(以上、東亞合成株式会社製)、KAYARAD(登録商標)HX-220、同R-604(以上、日本化薬株式会社製)、ビスコート260(大阪有機化学工業株式会社製)、ライトアクリレート1,9-NDA(共栄社化学株式会社製)等を挙げることができる。 Of the other polymerizable unsaturated compounds, examples of the bifunctional (meth)acrylic esters include ethylene glycol di(meth)acrylate, dipropylene glycol diacrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, and 1,9-nonanediol di(meth)acrylate. Commercially available examples of these compounds include Aronix (registered trademark) M-220 and M-240 (both manufactured by Toagosei Co., Ltd.), KAYARAD (registered trademark) HX-220 and R-604 (both manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Viscoat 260 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Ltd.), and Light Acrylate 1,9-NDA (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).

その他の重合性不飽和化合物のうち、上記3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルとしては、たとえば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート;
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物;
エチレンオキシド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)フォスフェート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、コハク酸変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタアクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート;
イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートとイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートとの混合物;が例示される。
Among the other polymerizable unsaturated compounds, examples of the tri- or higher functional (meth)acrylic acid esters include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate;
a mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate;
Ethylene oxide-modified pentaerythritol tetraacrylate, tri(2-(meth)acryloyloxyethyl)phosphate, succinic acid-modified pentaerythritol triacrylate, succinic acid-modified dipentaerythritol pentaacrylate, tripentaerythritol heptaacrylate, tripentaerythritol octaacrylate, isocyanuric acid EO-modified diacrylate, isocyanuric acid EO-modified triacrylate;
A mixture of an EO-modified isocyanuric acid diacrylate and an EO-modified isocyanuric acid triacrylate is exemplified.

また、その他の重合性不飽和化合物のうち、多官能(メタ)アクリル酸エステルとして、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有し、かつ2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に1個以上の水酸基を有し、かつ3個、4個または5個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物とを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレート系化合物等を挙げることができる。
上述した3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルの市販品としては、商品名で、たとえば、アロニックス(登録商標)M-309、同M-400、同M-405、同M-450、(以上、東亞合成株式会社製)、KAYARAD(登録商標)TMPTA、同DPHA、同DPCA-20、同DPCA-30、同DPCA-60、同DPEA-12(以上、日本化薬株式会社製)、ビスコート295(大阪有機化学工業株式会社製)等を挙げることができる。
Furthermore, among other polymerizable unsaturated compounds, examples of polyfunctional (meth)acrylic acid esters include polyfunctional urethane acrylate compounds obtained by reacting a compound having a linear alkylene group and an alicyclic structure and having two or more isocyanate groups with a compound having one or more hydroxyl groups and three, four, or five (meth)acryloyloxy groups in the molecule.
Examples of commercially available tri- or higher functional (meth)acrylic acid esters include, by trade name, Aronix (registered trademark) M-309, M-400, M-405, and M-450 (all manufactured by Toagosei Co., Ltd.), KAYARAD (registered trademark) TMPTA, KAYARAD DPHA, KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, and KAYARAD DPEA-12 (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and Viscoat 295 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Ltd.).

化合物(X)の分子量(分子量分布を有する場合には重量平均分子量)はとくに限定されないが、微細なパターニングを可能とする観点および所望のHSPおよびdPを得る観点から、100以上であればよく、120以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましい。また、化合物(X)の分子量(重量平均分子量)は10万以下であることが好ましく、1万以下であることがより好ましい。
なお、重量平均分子量は、たとえば、GPCを用いて測定することができる。
The molecular weight of compound (X) (weight average molecular weight when it has a molecular weight distribution) is not particularly limited, but from the viewpoint of enabling fine patterning and obtaining the desired HSP and dP, it is sufficient if it is 100 or more, preferably 120 or more, and more preferably 150 or more. Moreover, the molecular weight (weight average molecular weight) of compound (X) is preferably 100,000 or less, and more preferably 10,000 or less.
The weight average molecular weight can be measured, for example, by using GPC.

<感放射線性化合物>
本発明において、感放射線性組成物は、感放射線性化合物として、光重合開始剤を含有することが好ましい。
〔光重合開始剤〕
光重合開始剤(以下、単に「重合開始剤」ともいう)は、放射線に感応して、重合性を備えた化合物の重合を開始し得る活性種を生じる成分である。本実施形態の感放射線性組成物は、重合開始剤を含むことで、たとえば、アルカリ現像液に対するネガ型の感放射線特性を発揮できる。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤を挙げることができる。光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、重合性基を有する化合物の架橋反応を開始することができるが、好ましく使用される光重合開始剤としては、たとえば、紫外線、とくに365nm付近で最もラジカルを発生する光重合開始剤である。
この光ラジカル重合開始剤としては、たとえば、O-アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物、アシルホスフィンオキシド化合物等が挙げられる。これらの化合物は、1種または2種以上を混合して用いることができる。
<Radiation sensitive compound>
In the present invention, the radiation-sensitive composition preferably contains a photopolymerization initiator as the radiation-sensitive compound.
[Photopolymerization initiator]
A photopolymerization initiator (hereinafter also simply referred to as "polymerization initiator") is a component that responds to radiation and generates active species capable of initiating polymerization of a polymerizable compound. By including a polymerization initiator, the radiation-sensitive composition of this embodiment can exhibit, for example, negative radiation sensitivity to alkaline developers. Examples of photopolymerization initiators include photoradical polymerization initiators. Photopolymerization initiators can initiate a crosslinking reaction of a compound having a polymerizable group upon exposure to radiation such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beams, and X-rays. A preferred photopolymerization initiator is, for example, a photopolymerization initiator that generates the most radicals when exposed to ultraviolet light, particularly around 365 nm.
Examples of the photoradical polymerization initiator include O-acyloxime compounds, acetophenone compounds, biimidazole compounds, acylphosphine oxide compounds, etc. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

O-アシルオキシム化合物としては、たとえば、1-〔4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、1-〔9-エチル-6-ベンゾイル-9H-カルバゾール-3-イル〕-オクタン-1-オンオキシム-O-アセテート、1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、1-〔9-n-ブチル-6-(2-エチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロピラニルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-5-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-{2-メチル-4-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)等が挙げられる。 Examples of O-acyloxime compounds include 1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], 1,2-octanedione-1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), 1-[9-ethyl-6-benzoyl-9H-carbazol-3-yl]-octan-1-one oxime-O-acetate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-ethan-1-one oxime-O-benzoate, and 1-[9-n-butyl-6-(2-ethylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-ethan-1-one oxime-O-acetate. [0033] Examples thereof include ethanone-O-benzoate, ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydropyranylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-5-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-{2-methyl-4-(2,2-dimethyl-1,3-dioxolanyl)methoxybenzoyl}-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime).

アセトフェノン化合物としては、たとえば、α-アミノケトン化合物、α-ヒドロキシケトン化合物等が挙げられる。
α-アミノケトン化合物としては、たとえば2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルホリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン等が挙げられる。
α-ヒドロキシケトン化合物としては、たとえば、1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-i-プロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-1-{4-[2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ]フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン等が挙げられる。
Examples of the acetophenone compound include an α-aminoketone compound and an α-hydroxyketone compound.
Examples of the α-aminoketone compound include 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one, 2-dimethylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one, and 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one.
Examples of α-hydroxyketone compounds include 1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-(4-i-propylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-1-{4-[2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy]phenyl}-2-methylpropan-1-one, and 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone.

ビイミダゾール化合物としては、たとえば、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール等が挙げられる。
アシルホスフィンオキシド化合物としては、たとえば2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、リチウム フェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィネート等が挙げられる。
Examples of biimidazole compounds include 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4-dichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, and 2,2'-bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole.
Examples of the acylphosphine oxide compound include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, and lithium phenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate.

これらの中でも、光重合開始剤としては、感放射線性シート製造時の微細繊維状スラリーとの親和性や、現像液に対する溶解性等の観点から、アセトフェノン化合物であることが好ましく、α-ヒドロキシケトン化合物であることがより好ましい。
当該感放射線性シートが光重合開始剤を含むことで、たとえば、当該感放射線性シートの一部に放射線を照射した際、照射部分(露光部分)の現像液等に対する溶解性を低減することなどができる。すなわち、当該感放射線性シートは、ネガ型の感放射線性を発現することができる。
Among these, the photopolymerization initiator is preferably an acetophenone compound, and more preferably an α-hydroxyketone compound, from the viewpoints of affinity with the fine fibrous slurry used in producing the radiation-sensitive sheet, solubility in the developer, and the like.
By including a photopolymerization initiator in the radiation-sensitive sheet, for example, when a part of the radiation-sensitive sheet is irradiated with radiation, the solubility of the irradiated part (exposed part) in a developer or the like can be reduced. In other words, the radiation-sensitive sheet can exhibit negative radiation sensitivity.

本実施形態の感放射線性組成物における光重合開始剤の含有量としては、化合物(X)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。この範囲で光重合開始剤を使用することで、すぐれた感放射線性を付与することができる。また、光重合開始剤の含有量をこのような範囲とすることで、本実施形態の感放射線性組成物を含有する感放射線性シートは、低露光量であっても、ネガ型の感放射線性を発現することができる。The content of the photopolymerization initiator in the radiation-sensitive composition of this embodiment is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and preferably 40 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, per 100 parts by mass of compound (X). Using a photopolymerization initiator in this range can impart excellent radiation sensitivity. Furthermore, by keeping the content of the photopolymerization initiator in this range, a radiation-sensitive sheet containing the radiation-sensitive composition of this embodiment can exhibit negative radiation sensitivity even at low exposure doses.

感放射線性シートの固形分中の感放射線性組成物の含有量は、微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは45質量%以上、よりさらに好ましくは50質量%以上、とくに好ましくは55質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。 From the viewpoint of enabling fine patterning, the content of the radiation-sensitive composition in the solid content of the radiation-sensitive sheet is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 45% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 55% by mass or more, and is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 85% by mass or less.

感放射線性組成物は、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解すことが好ましい。これにより、後述する塗工または抄紙の工程が容易となるので好ましい。
なお、感放射線性組成物が、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解するとは、感放射線性組成物が、水、炭素数1以上6以下のアルコール(好ましくは炭素数1以上4以下のアルコール、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルコール)、または、水と炭素数1以上6以下のアルコールとの混合溶媒100gに対して、25℃、大気圧下にて、1g以上溶解することを意味する。
また、感放射線性組成物が水、アルコール、または混合溶媒の少なくとも1つに溶解することにより、微細繊維状セルロースとの親和性が高く、均一な塗工液または抄紙用スラリーを調製することができるので好ましい。また、未露光部の現像剤による除去が容易となり、厚み方向の全域に亘って感放射線性組成物が除去されたパターン化されたシートを得ることができるので好ましい。
The radiation-sensitive composition is preferably dissolved in at least one of water, alcohol, or a mixed solvent thereof, which is preferable because it facilitates the coating or papermaking process described below.
The radiation-sensitive composition being soluble in at least one of water, alcohol, or a mixed solvent thereof means that 1 g or more of the radiation-sensitive composition is soluble in 100 g of water, an alcohol having from 1 to 6 carbon atoms (preferably an alcohol having from 1 to 4 carbon atoms, more preferably an alcohol having from 1 to 3 carbon atoms), or a mixed solvent of water and an alcohol having from 1 to 6 carbon atoms at 25°C and atmospheric pressure.
Dissolving the radiation-sensitive composition in at least one of water, alcohol, and a mixed solvent is preferred because it has high affinity with the fine fibrous cellulose, making it possible to prepare a uniform coating solution or papermaking slurry, and also because it makes it easy to remove the unexposed areas with a developer, making it possible to obtain a patterned sheet from which the radiation-sensitive composition has been removed across the entire thickness direction.

また、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解する感放射線性組成物とする観点から、本発明の感放射線性シートは、ネガ型であることが好ましい。ネガ型の感放射線性シートとすることにより、感放射線性組成物として、低分子量かつ親水性のモノマーまたはオリゴマーを選択可能であり、水、アルコール、またはこれらの混合溶媒へ溶解する感放射線性組成物とすることができる。 In order to provide a radiation-sensitive composition that dissolves in at least one of water, alcohol, or a mixed solvent thereof, the radiation-sensitive sheet of the present invention is preferably negative-type. By providing a negative-type radiation-sensitive sheet, it is possible to select a low-molecular-weight, hydrophilic monomer or oligomer as the radiation-sensitive composition, and to provide a radiation-sensitive composition that dissolves in water, alcohol, or a mixed solvent thereof.

<その他の成分>
本発明の感放射線性シートには、上述した微細繊維状セルロース、化合物(X)、感放射線性化合物(たとえば、酸発生剤、光重合開始剤)に加え、他の成分を含有していてもよい。
他の成分としては、親水性高分子、単官能重合性不飽和化合物、湿潤紙力増強剤、有機イオン、架橋剤、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、防腐剤、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、および分散剤が例示される。
<Other ingredients>
The radiation-sensitive sheet of the present invention may contain other components in addition to the above-mentioned fine fibrous cellulose, compound (X), and radiation-sensitive compound (for example, acid generator, photopolymerization initiator).
Examples of other components include hydrophilic polymers, monofunctional polymerizable unsaturated compounds, wet strength agents, organic ions, crosslinking agents, surfactants, coupling agents, inorganic layered compounds, inorganic compounds, leveling agents, preservatives, antifoaming agents, organic particles, lubricants, antistatic agents, UV absorbers, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, orientation promoters, plasticizers, and dispersants.

(親水性高分子)
本発明の感放射線性シートは、親水性高分子を含有してもよい。親水性高分子とは、常圧下、25℃において、100mLのイオン交換水に対して、1g以上の溶解性を有する、重量平均分子量が5,000以上の高分子化合物を意味する。
なお、親水性高分子とは、上述した感放射線性組成物用樹脂を除くものであり、感放射線性化合物に放射線が照射されることにより発生した酸やラジカルにより溶媒への溶解性が大きく変化するような、酸分解性基や、ラジカル重合性基を有するものではない。
(Hydrophilic polymer)
The radiation-sensitive sheet of the present invention may contain a hydrophilic polymer. The hydrophilic polymer refers to a polymer compound having a weight-average molecular weight of 5,000 or more and a solubility of 1 g or more in 100 mL of ion-exchanged water at normal pressure and 25°C.
The hydrophilic polymer does not include the above-mentioned resin for the radiation-sensitive composition, and does not have an acid-decomposable group or a radical-polymerizable group whose solubility in a solvent changes significantly due to an acid or radical generated by irradiating the radiation-sensitive compound with radiation.

親水性高分子は、親水性の含酸素有機化合物(ただし、上記セルロース繊維は除く)であることが好ましい。親水性の含酸素有機化合物は、たとえばSP値が9.0以上であることが好ましい。
本発明で用いる親水性高分子としては、たとえば、ポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース,メチルセルロース、カルボキシエチルセルロース,カルボキシメチルセルロース等)、カゼインなどのタンパク質類等、デンプン類(デキストリン、カチオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、およびアミロースなど)、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、エチレンオキシド化ポリビニルアルコール等)、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシド等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類(ポリアクリル酸ナトリウム等)、ポリカチオン(ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン等)、ポリアニオン、両性イオン型のポリマー、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体、増粘性多糖類(キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、アルギン酸の金属塩、プルラン、カラギーナン、サクラン、ペクチン等)、ポリエステル、変性ポリエステル、変性ポリイミド、ポリグリセリンなどのグリセリン類、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩、カルボキシビニルポリマー、メタクリル酸アルキル、アクリル酸コポリマー、ポリアクリル酸塩(ポリアクリル酸ナトリウム等)などを挙げることができる。上記の中でもポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、および変性ポリビニルアルコールを用いることがとくに好ましい。
The hydrophilic polymer is preferably a hydrophilic oxygen-containing organic compound (excluding the above-mentioned cellulose fiber). The hydrophilic oxygen-containing organic compound preferably has an SP value of 9.0 or more, for example.
Examples of hydrophilic polymers used in the present invention include polyalkylene glycols (polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), cellulose derivatives (hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, methylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc.), proteins such as casein, starches (dextrin, cationized starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, amylose, etc.), polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene oxidized polyvinyl alcohol, etc.), polyalkylene oxides (polyethylene oxy Examples of suitable polyols include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylates (sodium polyacrylate, etc.), polycations (polyacrylamide, polyethyleneimine, etc.), polyanions, amphoteric polymers, alkyl acrylate copolymers, urethane copolymers, thickening polysaccharides (xanthan gum, guar gum, tamarind gum, locust bean gum, quince seed, alginic acid, metal salts of alginic acid, pullulan, carrageenan, saccharin, pectin, etc.), polyesters, modified polyesters, modified polyimides, glycerins such as polyglycerin, hyaluronic acid, metal salts of hyaluronic acid, carboxyvinyl polymers, alkyl methacrylates, acrylic acid copolymers, and polyacrylates (sodium polyacrylate, etc.). Among the above, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and modified polyvinyl alcohol are particularly preferred.

親水性高分子の重量平均分子量は5,000以上であればとくに限定されないが、感放射線性シートの形状安定性の観点および微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上、さらに好ましくは20,000以上である。また、親水性高分子の重量平均分子量は、好ましくは800万以下、より好ましくは500万以下、さらに好ましくは100万以下、よりさらに好ましくは10万以下である。
なお、重量平均分子量は、たとえば、GPCを用いて測定することができる。
The weight-average molecular weight of the hydrophilic polymer is not particularly limited as long as it is 5,000 or more, but from the viewpoint of the shape stability of the radiation-sensitive sheet and enabling fine patterning, it is preferably 10,000 or more, more preferably 15,000 or more, and even more preferably 20,000 or more. The weight-average molecular weight of the hydrophilic polymer is preferably 8 million or less, more preferably 5 million or less, even more preferably 1 million or less, and still more preferably 100,000 or less.
The weight average molecular weight can be measured, for example, by using GPC.

感放射線性シートの固形分中の親水性高分子の含有量は、感放射線性シートの形状安定性および微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは13質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下であり、そして、0質量%以上である。
本実施形態の一態様として、感放射線性シートが、親水性高分子を含有しないことも好ましい。
The content of the hydrophilic polymer in the solid content of the radiation-sensitive sheet is preferably 15% by mass or less, more preferably 13% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less, and 0% by mass or more, from the viewpoint of enabling shape stability of the radiation-sensitive sheet and fine patterning.
In one aspect of this embodiment, it is also preferable that the radiation-sensitive sheet does not contain a hydrophilic polymer.

(単官能重合性不飽和化合物)
上記単官能重合性不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、たとえば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート等を挙げることができる。これらの市販品としては、商品名で、たとえば、アロニックス(登録商標)M-101A、同M-111、同M-113、同M-5300(以上、東亞合成株式会社製)等を挙げることができる。
(Monofunctional polymerizable unsaturated compound)
Examples of the monofunctional polymerizable unsaturated compound include (meth)acrylic acid esters, such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, diethylene glycol monoethyl ether (meth)acrylate, ω-carboxypolycaprolactone monoacrylate, etc. Commercially available products of these compounds include, by trade name, Aronix (registered trademark) M-101A, M-111, M-113, and M-5300 (all manufactured by Toagosei Co., Ltd.).

(湿潤紙力増強剤)
湿潤紙力増強剤は、紙が水に濡れたときに紙力の低下を抑えるための薬剤であり、水に対してほぐれやすいパルプ繊維に添加することにより、水に濡れてもパルプ繊維の結合を保持してほぐれにくくし、強度を高める効果を有する。
湿潤紙力増強剤としては、ポリアミンポリアミドエピハロヒドリン、メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等が例示される。
ポリアミンポリアミドエピクロヒドリンは、たとえば、多価酸とポリエチレンポリアミンとを縮合した主鎖に、エピクロロヒドリンを付加して合成される。ポリアミンポリアミドエピクロヒドリンは、幅広いpH範囲で使用可能であり、また、低添加量で高い湿潤紙力増強効果を得られる。
メラミンホルムアルデヒド樹脂は、メラミンにホルムアルデヒドを付加後、酸縮合して合成される。
また、尿素ホルムアルデヒド樹脂は、尿素にホルムアルデヒドを付加した後、一部を架橋して合成される。
これらの中でも、ポリアミンポリアミドエピハロヒドリンを使用することが、吸水率および線熱膨張率が低く、透明性に優れるシートを得る観点から好ましい。ポリアミンポリアミドエピハロヒドリンの中でも、ポリアミンポリアミドエピクロロヒドリンがより好ましい。
(Wet strength agent)
Wet strength agents are chemicals that prevent the paper from losing strength when it gets wet. When added to pulp fibers that tend to loosen in water, they help maintain the bonds between the pulp fibers even when wet, making them less likely to loosen, thereby increasing the paper's strength.
Examples of wet strength agents include polyamine polyamide epihalohydrin, melamine formaldehyde resin, and urea formaldehyde resin.
Polyamine polyamide epichlorohydrin is synthesized by adding epichlorohydrin to a main chain formed by condensing a polyvalent acid and a polyethylene polyamine. Polyamine polyamide epichlorohydrin can be used over a wide pH range and can achieve high wet strength at low addition amounts.
Melamine formaldehyde resin is synthesized by adding formaldehyde to melamine and then acid condensing the mixture.
Urea-formaldehyde resin is synthesized by adding formaldehyde to urea and then partially crosslinking the resulting mixture.
Among these, polyamine polyamide epihalohydrin is preferred from the viewpoint of obtaining a sheet having low water absorption and linear thermal expansion coefficient and excellent transparency. Among polyamine polyamide epihalohydrins, polyamine polyamide epichlorohydrin is more preferred.

(有機イオン)
有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、たとえば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、たとえばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn-プロピルオニウムイオン、テトラn-ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。
(organic ions)
Examples of organic ions include tetraalkylammonium ions and tetraalkylphosphonium ions. Examples of tetraalkylammonium ions include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion, lauryltrimethylammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion, and tributylbenzylammonium ion. Examples of tetraalkylphosphonium ions include tetramethylphosphonium ion, tetraethylphosphonium ion, tetrapropylphosphonium ion, tetrabutylphosphonium ion, and lauryltrimethylphosphonium ion. Examples of tetrapropylonium ions and tetrabutylonium ions include tetra-n-propylonium ion and tetra-n-butylonium ion, respectively.

<感放射線性シートの製造方法>
本発明の感放射線性シートは、微細繊維状セルロース、および感放射線性組成物、ならびにその他の成分を含有する水系分散液(スラリー)を調製し、これをシート化することで得られる。
シート化する方法はとくに限定されないが、前記スラリーを、基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離する塗工工程、または前記スラリーを抄紙する抄紙工程により得ることが好ましい。また、塗工装置とベルト状の基材を用いることで、連続的に感放射線性シートを生産してもよい。これらの中でも、塗工工程により得ることがより好ましい。
<Method for producing radiation-sensitive sheet>
The radiation-sensitive sheet of the present invention can be obtained by preparing an aqueous dispersion (slurry) containing fine fibrous cellulose, a radiation-sensitive composition, and other components, and forming the dispersion into a sheet.
The method for forming the sheet is not particularly limited, but it is preferably obtained by a coating process in which the slurry is coated on a substrate, dried, and the formed sheet is peeled off from the substrate, or a papermaking process in which the slurry is made into paper. Alternatively, a radiation-sensitive sheet may be continuously produced by using a coating device and a belt-shaped substrate. Among these, it is more preferable to obtain the sheet by a coating process.

塗工工程の基材の材質としてはとくに限定されないが、前記スラリーに対する濡れ性が高いものの方が、乾燥時のシートの収縮等を抑制する観点から好ましいが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離可能であるものであることが好ましい。樹脂製のフィルムや板、金属製のフィルムや板が好ましく例示されるが、とくに限定されるものではない。具体的には、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミニウム、亜鉛、銅、鉄板等の金属のフィルムや板、およびそれらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真鍮のフィルムや板等が例示される。While there are no particular limitations on the material of the substrate used in the coating process, those with high wettability to the slurry are preferred in terms of preventing sheet shrinkage during drying, and those that allow the sheet formed after drying to be easily peeled off are also preferred. Resin films and plates and metal films and plates are preferred, but are not particularly limited. Specific examples include resin films and plates made of acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, polyvinylidene chloride, etc.; metal films and plates made of aluminum, zinc, copper, iron, etc.; and those with oxidized surfaces; stainless steel films and plates; and brass films and plates.

塗工工程において、スラリーの粘度が低く、基材上で展開してしまう場合には、所定の厚みおよび坪量の感放射線性シートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠としては、とくに限定されないが、たとえば乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。このような観点から、樹脂板または金属板を成形したものがより好ましい。本実施形態においては、たとえばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリプロピレン板、ポリカーボネート板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミニウム板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板、およびこれらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。If the viscosity of the slurry is low during the coating process and it spreads on the substrate, a frame for blocking can be fixed to the substrate to obtain a radiation-sensitive sheet of the desired thickness and basis weight. The type of frame for blocking is not particularly limited, but it is preferable to select one that allows the edge of the sheet to be easily peeled off after drying. From this perspective, molded resin or metal plates are more preferable. In this embodiment, resin plates such as acrylic plates, polyethylene terephthalate plates, vinyl chloride plates, polystyrene plates, polypropylene plates, polycarbonate plates, and polyvinylidene chloride plates, metal plates such as aluminum plates, zinc plates, copper plates, and iron plates, and plates with their surfaces oxidized, as well as molded stainless steel plates and brass plates, can be used.

スラリーを基材に塗工する塗工機としては、とくに限定されないが、たとえばロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。シートの厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターがとくに好ましい。 The coating machine used to apply the slurry to the substrate is not particularly limited, but examples that can be used include roll coaters, gravure coaters, die coaters, curtain coaters, and air doctor coaters. Die coaters, curtain coaters, and spray coaters are particularly preferred because they can produce a more uniform sheet thickness.

スラリーを基材へ塗工する際のスラリー温度および雰囲気温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましく、15℃以上50℃以下であることがさらに好ましく、20℃以上40℃以下であることがとくに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、スラリーをより容易に塗工できる。塗工温度が上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発や、熱による副反応を抑制できる。 The slurry temperature and ambient temperature when applying the slurry to the substrate are not particularly limited, but are preferably between 5°C and 80°C, more preferably between 10°C and 60°C, even more preferably between 15°C and 50°C, and particularly preferably between 20°C and 40°C. If the application temperature is above the lower limit, the slurry can be applied more easily. If the application temperature is below the upper limit, evaporation of the dispersion medium during application and side reactions due to heat can be suppressed.

基材上に塗工したスラリーを乾燥する方法はとくに限定されないが、たとえば、非接触の乾燥方法、もしくはシートを拘束しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
非接触の乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば熱風、赤外線、遠赤外線もしくは近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、または真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、とくに限定されないが、たとえば赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができる。
加熱乾燥法における加熱温度は、とくに限定されないが、好ましくは20℃以上、より好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができる。また、加熱温度を上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制および繊維状セルロースの熱による変色や副反応の抑制を実現できる。
The method for drying the slurry coated on the substrate is not particularly limited, but examples include a non-contact drying method, a method in which the sheet is dried while being restrained, or a combination of these.
The non-contact drying method is not particularly limited, but for example, a method of drying by heating with hot air, infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays (heat drying method), or a method of drying by vacuum (vacuum drying method) can be applied. Although the heat drying method and the vacuum drying method can be combined, the heat drying method is usually applied. Drying by infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays can be carried out using, for example, an infrared device, a far infrared device, or a near infrared device, but is not particularly limited.
The heating temperature in the heat drying method is not particularly limited, but is preferably 20° C. or higher, more preferably 40° C. or higher, and preferably 150° C. or lower, more preferably 120° C. or lower, and even more preferably 100° C. or lower. If the heating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the dispersion medium can be quickly volatilized. Furthermore, if the heating temperature is equal to or lower than the above upper limit, it is possible to reduce the cost required for heating and to suppress discoloration and side reactions of the fibrous cellulose due to heat.

抄紙工程は、抄紙機により前記スラリーを抄紙することにより行われる。抄紙工程で用いられる抄紙機としては、とくに限定されないが、たとえば長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、またはこれらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等の公知の抄紙方法を採用してもよい。
抄紙工程は、前記スラリーをワイヤーにより濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、このシートをプレス、乾燥することにより行われる。前記スラリーを濾過、脱水する際に用いられる濾布としては、とくに限定されないが、たとえば繊維状セルロースおよび親水性樹脂、感放射線性組成物は通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないものであることがより好ましい。このような濾布としては、とくに限定されないが、たとえば有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしてはとくに限定されないが、たとえばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。本実施形態においては、たとえば孔径0.1μm以上20μm以下であるポリテトラフルオロエチレンの多孔膜や、孔径0.1μm以上20μm以下であるポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられる。
The papermaking process is carried out by making paper from the slurry using a papermaking machine. The papermaking machine used in the papermaking process is not particularly limited, but examples include continuous papermaking machines such as Fourdrinier, cylinder, and tilting types, and multi-layer papermaking machines that combine these. In the papermaking process, known papermaking methods such as handmaking may also be used.
The papermaking process is carried out by filtering and dehydrating the slurry with a wire to obtain a wet sheet, and then pressing and drying the sheet. The filter cloth used to filter and dehydrate the slurry is not particularly limited, but it is more preferable that it does not allow fibrous cellulose, hydrophilic resin, and radiation-sensitive composition to pass through and does not slow the filtration rate too much. Such filter cloth is not particularly limited, but is preferably a sheet, woven fabric, or porous membrane made of an organic polymer. The organic polymer is not particularly limited, but is preferably a non-cellulose organic polymer such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. In this embodiment, for example, a porous membrane made of polytetrafluoroethylene with a pore size of 0.1 μm to 20 μm, or a woven fabric made of polyethylene terephthalate or polyethylene with a pore size of 0.1 μm to 20 μm, etc.

抄紙工程において、前記スラリーからシートを製造する方法は、たとえば前記スラリーを無端ベルトの上面に吐出し、吐出された前記スラリーから分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させてシートを生成する乾燥セクションとを備える製造装置を用いて行うことができる。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。 In the papermaking process, a sheet can be produced from the slurry using a manufacturing device equipped with a water squeezing section in which the slurry is discharged onto the top surface of an endless belt and the dispersion medium is squeezed out of the discharged slurry to produce a web, and a drying section in which the web is dried to produce a sheet. An endless belt is disposed between the water squeezing section and the drying section, and the web produced in the water squeezing section is transported to the drying section while still on the endless belt.

抄紙工程において用いられる脱水方法としては、とくに限定されないが、たとえば紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられる。これらの中でも、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、さらにロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、抄紙工程において用いられる乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば紙の製造で用いられている方法が挙げられる。これらの中でも、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどを用いた乾燥方法がより好ましい。 The dehydration method used in the papermaking process is not particularly limited, but examples include dehydration methods commonly used in paper manufacturing. Among these, methods that involve dehydration using a Fourdrinier, cylinder, or inclined wire, followed by further dehydration using a roll press, are preferred. Furthermore, the drying method used in the papermaking process is not particularly limited, but examples include methods used in paper manufacturing. Among these, drying methods using a cylinder dryer, Yankee dryer, hot air dryer, near-infrared heater, infrared heater, etc. are more preferred.

<感放射線性シートの特性>
感放射線性シートの厚みは、形状安定性および微細なパターニングを可能とする観点から、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上、さらに好ましくは25μm以上であり、そして、好ましくは1,000μm以下、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。
感放射線性シートの厚みが上記範囲内となるように、適宜塗工量および抄紙量を調整すればよい。
<Characteristics of radiation-sensitive sheet>
From the viewpoint of shape stability and enabling fine patterning, the thickness of the radiation-sensitive sheet is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, even more preferably 25 μm or more, and is preferably 1,000 μm or less, more preferably 500 μm or less, even more preferably 100 μm or less.
The coating amount and paper making amount may be adjusted appropriately so that the thickness of the radiation-sensitive sheet falls within the above range.

本発明の感放射線性シートは、光透過性に優れることが好ましく、全光透過率が、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上であり、そして、100%以下であり、製造容易性の観点から、好ましくは99.5%以下である。
全光透過率は、JIS K 7361-1:1997に準拠して、ヘーズメータにて測定される。
The radiation-sensitive sheet of the present invention preferably has excellent light transmittance, and the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more, and is 100% or less, and from the viewpoint of ease of production, is preferably 99.5% or less.
The total light transmittance is measured using a haze meter in accordance with JIS K 7361-1:1997.

また、本発明の感放射線性シートは透明性に優れることが好ましく、ヘーズが、好ましくは10%以下、より好ましくは3%以下、さらに好ましくは2%以下であり、そして、0%以上であり、製造容易性の観点から、好ましくは0.1%以上である。
ヘーズは、JIS K 7136:2000に準拠して、ヘーズメータにて測定される。
Furthermore, the radiation-sensitive sheet of the present invention preferably has excellent transparency, and the haze is preferably 10% or less, more preferably 3% or less, and even more preferably 2% or less, and is 0% or more, and from the viewpoint of ease of production, is preferably 0.1% or more.
The haze is measured using a haze meter in accordance with JIS K 7136:2000.

<パターン化されたシート>
本発明のパターン化された感放射線性シートは、上述した本発明の感放射線性シートを露光し、未露光部を除去(現像)することによりパターンを形成したものである。
放射線の照射は、通常、フォトマスク等を介して、たとえばコンタクトアライナー、ステッパーまたはスキャナーを用いて、上記感放射線性シートの少なくとも一部分を選択的に露光する。
露光の光源はとくに限定されないが、たとえば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV照射装置、軟X線照射装置、電子描画装置等の既知の露光技術が例示される。露光後ベーク(PEB)工程を有していてもよい。
感放射線性シートに照射する放射線の中でも、波長が313nm以上の放射線が好ましく、とくに365nmの紫外線を含む放射線が好ましいため、露光光源としては、365nmの紫外線を含む313nm以上の波長の放射線を照射させることができる高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプがより好ましい。これらの露光光源を使用することにより、313nm以上の波長領域において、10μm以上の厚みのシートであっても比較的高い透過率が得られ、光量を落とさずに感放射線性シート裏面まで十分感光させることができる。また、露光量は、放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model356、OAI Optical Associates Inc.製)により測定した値として、好ましくは10mJ/cm以上1,000mJ/cm以下、より好ましくは100mJ/cm以上800mJ/cm以下である。
<Patterned Sheet>
The patterned radiation-sensitive sheet of the present invention is obtained by exposing the radiation-sensitive sheet of the present invention described above and removing (developing) the unexposed areas to form a pattern.
The radiation is usually irradiated by selectively exposing at least a portion of the radiation-sensitive sheet through a photomask or the like using, for example, a contact aligner, a stepper, or a scanner.
The light source for exposure is not particularly limited, and examples thereof include known exposure techniques such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an EUV irradiation device, a soft X-ray irradiation device, an electron lithography device, etc. A post-exposure bake (PEB) step may be included.
Among the radiations to be irradiated to the radiation-sensitive sheet, radiation with a wavelength of 313 nm or more is preferred, and radiation containing 365 nm ultraviolet rays is particularly preferred. Therefore, as the exposure light source, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, and ultra-high-pressure mercury lamps, which can irradiate radiation with a wavelength of 313 nm or more including 365 nm ultraviolet rays, are more preferred. By using these exposure light sources, even sheets with a thickness of 10 μm or more can achieve relatively high transmittance in the wavelength range of 313 nm or more, and can fully expose the back side of the radiation-sensitive sheet without reducing the amount of light. In addition, the exposure dose is preferably 10 mJ/cm 2 or more to 1,000 mJ/cm 2 or less, more preferably 100 mJ/cm 2 or more to 800 mJ/cm 2 or less , as measured by an illuminometer (OAI model 356, manufactured by OAI Optical Associates Inc.) at a wavelength of 365 nm.

現像方法としては、たとえば、シャワー現像法、スプレー現像法、浸漬現像法、パドル現像法等を採用してもよい。
現像液としては、アルカリ性現像液、水、水混和性の有機溶媒を用いることができる。
アルカリ現像液としては、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ-[4.3.0]-5-ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が例示される。
アルカリ現像液としては、TMAH水溶液が好ましい。アルカリ現像液の濃度としては、好ましくは0.1質量%以上2.38質量%以下、より好ましくは0.4質量%2.38質量%以下である。
水混和性の有機溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロピルアルコール(IPA)、t-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール(PGME)などのアルコール類;エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類;アセトンなどのケトン類;テトラヒドロフランなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどのアミド類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類などが挙げられる。これらはいずれか1種を用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
水混和性の有機溶媒としては、エタノール、IPA、PGMEなどのアルコール類が好ましい。
有機溶媒現像液中の有機溶媒の含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましい。有機溶媒現像液中の有機溶媒以外の成分としては、たとえば、水、シリコーンオイル等が挙げられる。
これらの中でも、現像液としては、水が好ましく、純水であることがより好ましい。
また、現像後、形成されたパターンは、さらにリンス液でリンス(洗浄)してもよい。
As the developing method, for example, shower developing method, spray developing method, immersion developing method, puddle developing method, etc. may be adopted.
As the developer, an alkaline developer, water, or a water-miscible organic solvent can be used.
Examples of alkaline developers include aqueous alkaline solutions in which at least one alkaline compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene, and 1,5-diazabicyclo-[4.3.0]-5-nonene is dissolved.
The alkaline developer is preferably a TMAH aqueous solution. The concentration of the alkaline developer is preferably 0.1% by mass or more and 2.38% by mass or less, and more preferably 0.4% by mass or less and 2.38% by mass or less.
Examples of water-miscible organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol (IPA), t-butanol, and 1-methoxy-2-propanol (PGME); polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin; ketones such as acetone; ethers such as tetrahydrofuran; esters such as ethyl acetate and methyl acetate; amides such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
As the water-miscible organic solvent, alcohols such as ethanol, IPA, and PGME are preferred.
The content of the organic solvent in the organic solvent developer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more. Examples of components other than the organic solvent in the organic solvent developer include water and silicone oil.
Of these, water is preferred as the developer, and pure water is more preferred.
After development, the formed pattern may be further rinsed (washed) with a rinse solution.

パターン化されたシートは、透明性に優れ、さらに、シートの厚み方向の全域に亘って感放射線性組成物が除去されており、除去された部分が表裏貫通型のパターンとなることにより、除去部を通過するガスや液体を効果的に検知するセンサーや、感放射線性組成物の除去部を染色することによって、カラーフィルタの色素や、タッチパネルの導電部としても応用が期待される。 The patterned sheet has excellent transparency, and the radiation-sensitive composition has been removed throughout the entire thickness of the sheet. The removed areas form a front-to-back through-pattern, which is expected to enable applications as sensors that effectively detect gases or liquids passing through the removed areas, and by dyeing the removed areas of the radiation-sensitive composition, it can also be used as a dye for color filters or as the conductive parts of touch panels.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。The features of the present invention are explained in more detail below with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

<製造例1>
[微細繊維状セルロース分散液(1)の製造]
原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m、シート状、離解してJIS P 8121-2:2012に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700mL)を使用した。
この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。
まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で250秒加熱し、パルプ中のセルロースにリンオキソ酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプ1を得た。
<Production Example 1>
[Production of Fine Fibrous Cellulose Dispersion (1)]
The raw material pulp used was softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper Co., Ltd. (solid content 93% by mass, basis weight 245 g/m 2 , sheet form, Canadian Standard Freeness (CSF) measured after disintegration in accordance with JIS P 8121-2:2012 of 700 mL).
This raw pulp was subjected to phosphorus oxo-oxidation treatment as follows.
First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea was added to 100 parts by mass (bone dry mass) of the raw pulp to adjust the composition to 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water, to obtain a chemical-impregnated pulp. The obtained chemical-impregnated pulp was then heated in a hot air dryer at 165°C for 250 seconds to introduce phosphorus oxo acid groups into the cellulose in the pulp, thereby obtaining phosphorus oxo-oxidized pulp 1.

次いで、得られたリンオキソ酸化パルプ1に対して洗浄処理を行った。
洗浄処理は、リンオキソ酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
Next, the resulting phosphorus oxo-oxidized pulp 1 was subjected to a washing treatment.
The washing treatment was carried out by repeatedly adding 10 L of ion-exchanged water to 100 g (bone dry weight) of phosphorus oxidized pulp to obtain a pulp dispersion, stirring the resulting solution to uniformly disperse the pulp, and then filtering and dehydrating the pulp. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.

次いで、洗浄後のリンオキソ酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。
まず、洗浄後のリンオキソ酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリンオキソ酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リンオキソ酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリンオキソ酸化パルプを得た。次いで、中和処理後のリンオキソ酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行い、リンオキソ酸化パルプAを得た。
Next, the washed phosphorus oxy-oxidized pulp was neutralized as follows.
First, the washed phosphorus oxidized pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1 N aqueous solution of sodium hydroxide was added little by little while stirring to obtain a phosphorus oxidized pulp slurry having a pH of 12 to 13. Next, the phosphorus oxidized pulp slurry was dehydrated to obtain a neutralized phosphorus oxidized pulp. Next, the neutralized phosphorus oxidized pulp was subjected to the above-mentioned washing treatment to obtain phosphorus oxidized pulp A.

これにより得られたリンオキソ酸化パルプAに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1230cm-1付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。
また、得られたリンオキソ酸化パルプAを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶構造を有していることが確認された。
The infrared absorption spectrum of the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp A was measured using FT-IR, and the absorption due to P=O of the phosphate group was observed around 1230 cm −1 , confirming that the phosphate group had been added to the pulp.
Furthermore, when the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp A was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were confirmed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming that it had a cellulose type I crystal structure.

得られたリンオキソ酸化パルプAにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液(1)を得た。
X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶構造を維持していることが確認された。
また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、2~5nmであった。リンオキソ酸基量(第1解離酸量)は、1.45mmol/gであった。なお、総解離酸量は2.45mmol/gであった。
Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp A to prepare a slurry with a solids concentration of 2% by mass. This slurry was treated twice at a pressure of 200 MPa in a wet pulverization apparatus (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (1) containing fine fibrous cellulose.
X-ray diffraction confirmed that this fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal structure.
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 2 to 5 nm. The amount of phosphorus oxoacid groups (amount of first dissociated acid) was 1.45 mmol/g. The total amount of dissociated acid was 2.45 mmol/g.

<製造例2>
[微細繊維状セルロース分散液(2)の製造]
リン酸二水素アンモニウムの代わりに亜リン酸(ホスホン酸)33質量部を用いた以外は、製造例1と同様に操作を行い、リンオキソ酸化パルプBおよび微細繊維状セルロース分散液(2)を得た。
<Production Example 2>
[Production of fine fibrous cellulose dispersion (2)]
The same procedure as in Production Example 1 was carried out except that 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid) was used instead of ammonium dihydrogen phosphate, to obtain phosphorus oxo-oxidized pulp B and fine fibrous cellulose dispersion (2).

得られたリンオキソ酸化パルプBに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに(亜)リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。 The infrared absorption spectrum of the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp B was measured using FT-IR. As a result, absorption due to P=O of the phosphonic acid group, which is a tautomer of the phosphorous acid group, was observed around 1210 cm −1 , confirming that a phosphorous acid group (phosphonic acid group) had been added to the pulp.

また、得られたリンオキソ酸化パルプBを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶構造を有していることが確認された。 Furthermore, when the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp B was tested and analyzed using an X-ray diffraction device, typical peaks were confirmed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming that it has a cellulose type I crystalline structure.

X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶構造を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、2~5nmであった。また、微細繊維状セルロース分散液(2)について、セルロースに導入された亜リン酸基量(第1解離酸量)および総解離酸量はそれぞれ、1.51mmol/g、1.54mmol/gであった。X-ray diffraction confirmed that the resulting fine fibrous cellulose maintained a cellulose type I crystal structure. Furthermore, the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 2 to 5 nm. Furthermore, for fine fibrous cellulose dispersion (2), the amount of phosphorous acid groups introduced into the cellulose (amount of first dissociated acid) and the total amount of dissociated acid were 1.51 mmol/g and 1.54 mmol/g, respectively.

<製造例3>
[微細繊維状セルロース分散液(3)の製造]
リン酸二水素アンモニウムの代わりにアミド硫酸38質量部を用い、熱風乾燥機での加熱時間を、19分間とした以外は、製造例1と同様に操作を行い、硫酸化パルプおよび微細繊維状セルロース分散液(3)を得た。
<Production Example 3>
[Production of fine fibrous cellulose dispersion (3)]
The same operation as in Production Example 1 was carried out, except that 38 parts by mass of amidosulfuric acid was used instead of ammonium dihydrogen phosphate and the heating time in the hot air dryer was set to 19 minutes, to obtain a sulfated pulp and fine fibrous cellulose dispersion (3).

得られた硫酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1220-1260cm-1付近に硫酸基に基づく吸収が観察され、パルプに硫酸基が付加されていることが確認された。 The infrared absorption spectrum of the obtained sulfated pulp was measured using FT-IR, and as a result, absorption due to sulfate groups was observed around 1220-1260 cm −1 , confirming that sulfate groups had been added to the pulp.

また、得られた硫酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶構造を有していることが確認された。 Furthermore, when the obtained sulfated pulp was tested and analyzed using an X-ray diffraction device, typical peaks were confirmed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming that it has a cellulose type I crystalline structure.

X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶構造を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、2~5nmであった。また、微細繊維状セルロース分散液(3)について、セルロースに導入された硫酸基量は1.12mmol/gだった。X-ray diffraction confirmed that the resulting fine fibrous cellulose maintained a cellulose type I crystal structure. Furthermore, the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 2 to 5 nm. Furthermore, the amount of sulfate groups introduced into the cellulose in fine fibrous cellulose dispersion (3) was 1.12 mmol/g.

<製造例4>
[微細繊維状セルロース分散液(4)の製造]
原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(未乾燥)を使用した。この原料パルプに対してアルカリTEMPO酸化処理を次のようにして行った。
まず、乾燥質量100質量部相当の上記原料パルプと、TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)1.6質量部と、臭化ナトリウム10質量部とを、水10,000質量部に分散させた。次いで、13質量部の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して3.8mmolになるように加えて反応を開始した。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以上10.5以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。
<Production Example 4>
[Production of fine fibrous cellulose dispersion (4)]
The raw material pulp used was softwood kraft pulp (undried) manufactured by Oji Paper Co., Ltd. This raw material pulp was subjected to an alkaline TEMPO oxidation treatment as follows.
First, 100 parts by mass of the raw material pulp (dry mass equivalent), 1.6 parts by mass of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), and 10 parts by mass of sodium bromide were dispersed in 10,000 parts by mass of water. Next, 13 parts by mass of an aqueous sodium hypochlorite solution was added to 1.0 g of pulp to give a concentration of 3.8 mmol, to initiate the reaction. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to maintain the pH at 10 to 10.5, and the reaction was considered complete when no further change in pH was observed.

次いで、得られたTEMPO酸化パルプに対して洗浄処理を行った。
洗浄処理は、TEMPO酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、5,000質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
The resulting TEMPO oxidized pulp was then subjected to a washing treatment.
The washing treatment was carried out by dehydrating the pulp slurry after TEMPO oxidation to obtain a dehydrated sheet, pouring 5,000 parts by mass of ion-exchanged water into the sheet, stirring to uniformly disperse the pulp, and then filtering and dehydrating the sheet. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.

また、得られたTEMPO酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶構造を有していることが確認された。 Furthermore, when the obtained TEMPO oxidized pulp was tested and analyzed using an X-ray diffraction device, typical peaks were confirmed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming that it has a cellulose type I crystalline structure.

得られたTEMPO酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液(4)を得た。Ion-exchanged water was added to the resulting TEMPO-oxidized pulp to prepare a slurry with a solids concentration of 2% by mass. This slurry was processed twice at a pressure of 200 MPa in a wet pulverization device (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (4) containing fine fibrous cellulose.

微細繊維状セルロース分散液(4)について、セルロースに導入されたカルボキシ基量は、1.30mmol/gであった。 For fine fibrous cellulose dispersion (4), the amount of carboxyl groups introduced into the cellulose was 1.30 mmol/g.

<微細繊維状セルロースの繊維幅およびイオン性基量の測定方法>
[繊維幅の測定]
微細繊維状セルロースの繊維幅は、下記の方法で測定した。微細繊維状セルロース分散液の上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。これを乾燥した後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEOL-2000EX)により観察した。
<Method for measuring fiber width and ionic group content of fine fibrous cellulose>
[Measurement of fiber width]
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method. The supernatant of the fine fibrous cellulose dispersion was diluted with water so that the concentration of the fine fibrous cellulose was 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and the diluted solution was dropped onto a hydrophilized carbon grid membrane. After drying, the diluted solution was stained with uranyl acetate and observed under a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.).

[リンオキソ酸基量の測定]
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した微細繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記微細繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショニング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図1)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第1解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値をリン酸基量(mmol/g)とした。
[Measurement of phosphorus oxoacid group content]
The amount of phosphorus oxoacid groups in the fine fibrous cellulose was measured by treating a fine fibrous cellulose-containing slurry with an ion exchange resin after diluting the dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion exchange water to a content of 0.2 mass % and then titrating the slurry with an alkali.
The treatment with ion exchange resin was carried out by adding 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) to the above-mentioned fine fibrous cellulose-containing slurry, shaking the mixture for 1 hour, and then pouring the mixture onto a mesh with 90 μm openings to separate the resin from the slurry.
In addition, the alkali titration was performed by adding 10 μL of 0.1 N aqueous sodium hydroxide solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin at 5-second intervals, while measuring the change in the pH value of the slurry. Nitrogen gas was introduced into the slurry 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, two maximum points of increment (the differential value of pH with respect to the amount of alkali added) were observed on the curve plotting the measured pH against the amount of alkali added. Of these, the maximum point of increment obtained first after starting the addition of alkali is called the first endpoint, and the maximum point of increment obtained next is called the second endpoint (FIG. 1). The amount of alkali required from the start of the titration to the first endpoint is equal to the amount of first dissociated acid in the slurry used in the titration. Furthermore, the amount of alkali required from the start of the titration to the second endpoint is equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used in the titration. The amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the first endpoint was divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated, and the value was taken as the amount of phosphate groups (mmol/g).

[硫黄オキソ酸基量の測定]
硫黄オキソ酸基量は、得られた繊維状セルロースを過塩素酸と濃硝酸を用いて湿式灰化した後に、適当な倍率で希釈してICP発光分析により硫黄量を測定した。
この硫黄量を、供試した繊維状セルロースの絶乾質量で除した値を硫黄オキソ酸基量(単位:mmol/g)とした。
[Measurement of sulfur oxoacid group content]
The amount of sulfur oxoacid groups was determined by wet ashing the obtained fibrous cellulose with perchloric acid and concentrated nitric acid, diluting it at an appropriate ratio, and then measuring the amount of sulfur by ICP emission spectrometry.
The amount of sulfur divided by the bone dry mass of the fibrous cellulose sample was taken as the amount of sulfur oxoacid groups (unit: mmol/g).

[カルボキシ基量の測定]
微細繊維状セルロースのカルボキシ基量は、イオン交換樹脂による処理後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を30秒に1回、50μLずつ加えた以外は[リンオキソ酸基量の測定]と同様に測定した。カルボキシ基量(mmol/g)は、計測結果のうち図2に示す第1領域に相当する領域において必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して算出した。
[Measurement of Carboxy Group Amount]
The amount of carboxyl groups in the fine fibrous cellulose was measured in the same manner as in [Measurement of the amount of phosphorus oxoacid groups], except that 50 μL of 0.1 N aqueous sodium hydroxide solution was added once every 30 seconds to the fine fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin. The amount of carboxyl groups (mmol/g) was calculated by dividing the amount of alkali (mmol) required in the region corresponding to the first region shown in Figure 2 by the solid content (g) in the slurry to be titrated.

<製造例5>
[感放射線性組成物(1)の製造]
N,N’-{[(2-アクリルアミド-2-[(3-アクリルアミドプロポキシ)メチル]プロパン-1,3-ジイル)ビス(オキシ)]ビス(プロパン-1,3-ジイル)}ジアクリルアミド(富士フイルム和光純薬株式会社製、FOM-03006、ハンセンの溶解度パラメータの極性項dP15.9MPa0.5、水とのHSP距離31.6MPa0.5)1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部との混合物が0.5質量%となるよう、純水を加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(1)を調製した。
<Production Example 5>
[Production of Radiation-Sensitive Composition (1)]
A mixture of 1.0 part by mass of N,N'-{[(2-acrylamido-2-[(3-acrylamidopropoxy)methyl]propane-1,3-diyl)bis(oxy)]bis(propane-1,3-diyl)}diacrylamide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., FOM-03006, Hansen solubility parameter polarity term dP 15.9 MPa 0.5 , HSP distance to water 31.6 MPa 0.5 ) and 0.1 part by mass of 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in purified water to a concentration of 0.5% by mass. The mixture was then filtered through a Millipore filter with a pore size of 0.5 μm to prepare radiation-sensitive composition (1).

<製造例6>
[感放射線性組成物(2)の製造]
N,N’,N”-トリアクリロイルジエチレントリアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製、FOM-03007、ハンセンの溶解度パラメータの極性項dP16.8MPa0.5、水とのHSP距離34.9MPa0.5)1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部との混合物が0.5質量%となるよう、純水を加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(2)を調製した。
<Production Example 6>
[Production of Radiation-Sensitive Composition (2)]
A mixture of 1.0 part by mass of N,N',N"-triacryloyldiethylenetriamine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., FOM-03007, Hansen solubility parameter polarity term dP 16.8 MPa 0.5 , HSP distance to water 34.9 MPa 0.5 ) and 0.1 part by mass of 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in pure water to a concentration of 0.5% by mass. The mixture was then filtered through a Millipore filter with a pore size of 0.5 μm to prepare radiation-sensitive composition (2).

<製造例7>
[感放射線性組成物(3)の製造]
N,N’-ジアクリロイル-4,7,10-トリオキサ-1,13-トリデカンジアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製、FOM-03008、ハンセンの溶解度パラメータの極性項dP12.7MPa0.5、水とのHSP距離34.0MPa0.5)1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部との混合物が0.5質量%となるよう、純水を加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(3)を調製した。
<Production Example 7>
[Production of Radiation-Sensitive Composition (3)]
A mixture of 1.0 part by mass of N,N'-diacryloyl-4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., FOM-03008, Hansen solubility parameter polarity term dP 12.7 MPa 0.5 , HSP distance to water 34.0 MPa 0.5 ) and 0.1 part by mass of 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in pure water to a concentration of 0.5% by mass. The mixture was then filtered through a Millipore filter with a pore size of 0.5 μm to prepare radiation-sensitive composition (3).

<製造例8>
[感放射線性組成物(4)の製造]
N,N’-ジアクリロイルエチレンジアミン(東京化成工業株式会社製、E1086、ハンセンの溶解度パラメータの極性項dP16.8MPa0.5、水とのHSP距離32.3MPa0.5)1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部との混合物が0.5質量%となるよう、純水を加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(4)を調製した。
<Production Example 8>
[Production of Radiation-Sensitive Composition (4)]
A mixture of 1.0 part by mass of N,N'-diacryloylethylenediamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., E1086, Hansen solubility parameter polarity term dP 16.8 MPa 0.5 , HSP distance to water 32.3 MPa 0.5 ) and 0.1 part by mass of 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in purified water to a concentration of 0.5% by mass. The mixture was then filtered through a Millipore filter with a pore size of 0.5 μm to prepare radiation-sensitive composition (4).

<製造例9>
[感放射線性組成物(5)の製造]
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)(新中村化学株式会社製、NKエステルA-DPH、ハンセンの溶解度パラメータの極性項dP1.3MPa0.5、水とのHSP距離36.6MPa0.5)1.0質量部と、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業株式会社製)0.1質量部との混合物が0.5質量%となるよう、1-メトキシ-2-プロパノールを加えて溶解した。その後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(5)を調製した。
<Production Example 9>
[Production of Radiation-Sensitive Composition (5)]
A mixture of 1.0 part by mass of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA) (NK Ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., having a Hansen solubility parameter polarity term dP of 1.3 MPa 0.5 and an HSP distance to water of 36.6 MPa 0.5 ) and 0.1 part by mass of 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 1-methoxy-2-propanol to a concentration of 0.5% by mass. The mixture was then filtered through a Millipore filter with a pore size of 0.5 μm to prepare radiation-sensitive composition (5).

<実施例1>
固形分濃度が2.0質量%の微細繊維状セルロース分散液(1)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量%の微細繊維状セルロース分散液(A)とした。
得られた微細繊維状セルロース分散液(A)30質量部に対し、感放射線性組成物(1)溶液70質量部を添加し、撹拌した。さらに、シートの仕上がり坪量が65g/mになるように混合後の液を計量して、市販のアクリル板上に展開し、50℃の乾燥機で24時間乾燥した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には150mm角の堰止用の板を配置した。以上の手順により、感放射線性シートを得た。
得られた感放射線性シートの厚みは、50μmであった。
Example 1
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (1) having a solid content concentration of 2.0% by mass to prepare a fine fibrous cellulose dispersion (A) having a solid content concentration of 0.5% by mass.
To 30 parts by mass of the obtained fine fibrous cellulose dispersion (A), 70 parts by mass of the radiation-sensitive composition (1) solution was added and stirred. The mixed solution was then weighed so that the finished sheet had a basis weight of 65 g/ , spread on a commercially available acrylic plate, and dried in a dryer at 50°C for 24 hours. A 150 mm square blocking plate was placed on the acrylic plate to achieve the desired basis weight. A radiation-sensitive sheet was obtained by the above procedure.
The thickness of the obtained radiation-sensitive sheet was 50 μm.

<実施例2>
微細繊維状セルロース分散液(A)20質量部に対し、感放射線性組成物(1)溶液を80質量部とした以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 2
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the radiation-sensitive composition (1) solution was 80 parts by mass per 20 parts by mass of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<実施例3>
微細繊維状セルロース分散液(A)40質量部に対し、感放射線性組成物(1)溶液を60質量部とした以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 3
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the radiation-sensitive composition (1) solution was 60 parts by mass relative to 40 parts by mass of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<実施例4>
イオン交換水に、ポリビニルアルコール(PVA)(株式会社クラレ製、ポバール105、重合度:500、ケン化度:98~99mol%)を0.5質量%になるように加え、95℃で1時間撹拌し、溶解してポリビニルアルコール水溶液を得た。
Example 4
Polyvinyl alcohol (PVA) (Poval 105, manufactured by Kuraray Co., Ltd., polymerization degree: 500, saponification degree: 98 to 99 mol%) was added to ion-exchanged water so as to have a concentration of 0.5 mass%, and the mixture was stirred at 95°C for 1 hour to dissolve, thereby obtaining an aqueous polyvinyl alcohol solution.

(感放射線性シートの製造)
微細繊維状セルロース分散液(A)22質量部に対し、ポリビニルアルコール水溶液を8質量部、感放射線性組成物(1)溶液を70質量部とした以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
(Production of radiation-sensitive sheet)
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the aqueous polyvinyl alcohol solution was 8 parts by mass, and the amount of the radiation-sensitive composition (1) solution was 70 parts by mass, relative to 22 parts by mass of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<実施例5>
感放射線性組成物(1)の代わりに感放射線性組成物(2)を用いた以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 5
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the radiation-sensitive composition (2) was used instead of the radiation-sensitive composition (1).

<実施例6>
感放射線性組成物(1)の代わりに感放射線性組成物(3)を用いた以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 6
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the radiation-sensitive composition (3) was used instead of the radiation-sensitive composition (1).

<実施例7>
感放射線性組成物(1)の代わりに感放射線性組成物(4)を用いた以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 7
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the radiation-sensitive composition (4) was used instead of the radiation-sensitive composition (1).

<実施例8>
固形分濃度が2.0質量%の微細繊維状セルロース分散液(2)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量%の微細繊維状セルロース分散液(B)とした。
微細繊維状セルロース分散液(A)の代わりに、微細繊維状セルロース分散液(B)を用いた以外は実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 8
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (2) having a solid content concentration of 2.0% by mass to prepare a fine fibrous cellulose dispersion (B) having a solid content concentration of 0.5% by mass.
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the fine fibrous cellulose dispersion (B) was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<実施例9>
固形分濃度が2.0質量%の微細繊維状セルロース分散液(3)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量%の微細繊維状セルロース分散液(C)とした。
微細繊維状セルロース分散液(A)の代わりに、微細繊維状セルロース分散液(C)を用いた以外は実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 9
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (3) having a solid content concentration of 2.0% by mass to prepare a fine fibrous cellulose dispersion (C) having a solid content concentration of 0.5% by mass.
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the fine fibrous cellulose dispersion (C) was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<実施例10>
固形分濃度が2.0質量%の微細繊維状セルロース分散液(4)にイオン交換水を加え、固形分濃度0.5質量%の微細繊維状セルロース分散液(D)とした。
微細繊維状セルロース分散液(A)の代わりに、微細繊維状セルロース分散液(D)を用いた以外は実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
Example 10
Ion-exchanged water was added to the fine fibrous cellulose dispersion (4) having a solid content concentration of 2.0% by mass to prepare a fine fibrous cellulose dispersion (D) having a solid content concentration of 0.5% by mass.
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the fine fibrous cellulose dispersion (D) was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<比較例1>
微細繊維状セルロース分散液(A)36質量部に対し、ポリビニルアルコール水溶液を14質量部、感放射線性組成物(5)溶液を50質量部とした以外は、実施例1と同様にして感放射線性シートを得た。
<Comparative Example 1>
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the aqueous polyvinyl alcohol solution was 14 parts by mass, and the amount of the radiation-sensitive composition (5) solution was 50 parts by mass, relative to 36 parts by mass of the fine fibrous cellulose dispersion (A).

<比較例2>
感放射線性組成物(1)の代わりに感放射線性組成物(5)を用いた以外は、実施例4と同様にして感放射線性シートを得た。
<Comparative Example 2>
A radiation-sensitive sheet was obtained in the same manner as in Example 4, except that the radiation-sensitive composition (5) was used instead of the radiation-sensitive composition (1).

<比較例3>
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、ルミラーU48、厚み38μm)上に感放射線性組成物(1)溶液をバーコーターで塗工し、50℃の乾燥機で24時間乾燥した。
得られたポリエチレンテレフタレートフィルムと感放射線性組成物(1)層の積層体の厚みは、50μmであった。
<Comparative Example 3>
The radiation-sensitive composition (1) solution was applied onto a polyethylene terephthalate film (Lumirror U48, manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 38 μm) using a bar coater, and dried in a dryer at 50° C. for 24 hours.
The thickness of the resulting laminate of the polyethylene terephthalate film and the radiation-sensitive composition (1) layer was 50 μm.

[測定方法]
<シートの全光線透過率>
露光前の感放射線性シートの全光線透過率を、JIS K 7361-1:1997に準拠し、ヘーズメータ(株式会社村上色彩技術研究所製、HM-150)を用いて測定した。結果を表1に示す。
[Measurement method]
<Total light transmittance of sheet>
The total light transmittance of the radiation-sensitive sheet before exposure was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7361-1: 1997. The results are shown in Table 1.

<シートのヘーズ>
露光前の感放射線性シートのヘーズを、JIS K 7136:2000に準拠し、ヘーズメータ(株式会社村上色彩技術研究所製、HM-150)を用いて測定した。結果を表1に示す。
<Sheet haze>
The haze of the radiation-sensitive sheet before exposure was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7136: 2000. The results are shown in Table 1.

<シートへのパターニング>
メタルハライドランプを備えた露光装置(アイグラフィックス株式会社製、型番アイグランデージECS-4011GX/N、波長200~450nm)に感放射線性シートまたはポリエチレンテレフタレートフィルムと感放射線性組成物(1)層の積層体を設置した。次いで、前記シート上にフォトマスク(凸版印刷株式会社製、合成石英製、L/S=400/400、1,100/1,100μm)を設置した。この際、シムテープ(株式会社ミスミグループ本社製、厚さ500μm、SUS製)を用い、パターン形成用基材とフォトマスクのギャップが500μmとなるようにした。
次いで、放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model356、OAI Optical Associates Inc.製)を用い、500mJ/cmとなるように設定した後に露光装置を用いて露光した。
<Patterning onto sheets>
A radiation-sensitive sheet or a laminate of a polyethylene terephthalate film and a radiation-sensitive composition (1) layer was placed in an exposure device equipped with a metal halide lamp (manufactured by iGraphics Co., Ltd., model number iGrandage ECS-4011GX/N, wavelength 200 to 450 nm). Next, a photomask (manufactured by Toppan Printing Co., Ltd., synthetic quartz, L/S = 400/400, 1,100/1,100 μm) was placed on the sheet. At this time, a shim tape (manufactured by Misumi Group Holdings Co., Ltd., thickness 500 μm, made of SUS) was used to ensure a gap of 500 μm between the substrate for pattern formation and the photomask.
Next, the intensity of the radiation at a wavelength of 365 nm was set to 500 mJ/cm 2 using an illuminance meter (OAI model 356, manufactured by OAI Optical Associates Inc.), and then exposure was performed using an exposure device.

次に、露光したシートを純水に3分間ディップして現像した。
以上により、シートの露光されなかった部分のみ感放射線性組成物用樹脂が除去されたパターン化されたシートを得た。
The exposed sheet was then developed by immersing it in pure water for 3 minutes.
As a result, a patterned sheet was obtained in which the resin for the radiation-sensitive composition had been removed only from the unexposed areas of the sheet.

次に、このシートの片面にスポイトでアシッドレッド92の純水溶液をまんべんなく垂らし、3分間後、純水に3分間ディップして洗浄した。
以上により、感放射線性組成物用樹脂が除去された部分にのみアシッドレッド92を含浸させたシートを得た。
Next, a pure solution of Acid Red 92 was dropped evenly onto one side of the sheet using a dropper, and after 3 minutes, the sheet was dipped in pure water for 3 minutes to wash.
As a result, a sheet was obtained in which Acid Red 92 was impregnated only in the area where the resin for the radiation-sensitive composition had been removed.

このシートを光学顕微鏡で観察し、L/S=400/400μmおよび1,100/1,100μmの両方とも、パターンが形成されていたら評価「A」とし、L/S=400/400μmのパターンは形成されなかったが、L/S=1,100/1,100μmのパターンは形成されていたら評価「B」とし、L/S=400/400μmおよび1,100/1,100μmの両方ともパターンが形成されなかったら評価「C」とした。結果を表1に示す。 The sheet was observed under an optical microscope, and if a pattern was formed at both L/S = 400/400 μm and 1,100/1,100 μm, it was rated "A." If a pattern was not formed at L/S = 400/400 μm but a pattern was formed at L/S = 1,100/1,100 μm, it was rated "B." If a pattern was not formed at L/S = 400/400 μm or 1,100/1,100 μm, it was rated "C." The results are shown in Table 1.

<シートの染色深さ>
このシートをエポキシ樹脂で包埋した後に、ミクロトームで断面切片を作製した。この断面切片を10片作製し、光学顕微鏡で倍率1,000倍にて染色されている深さを観察し、感放射線性シートまたはポリエチレンテレフタレートフィルムと感放射線性組成物(1)層の積層体の厚みに対して、平均90%以上染色されていたら評価「A」とし、平均50%以上90%未満染色されていたら評価「B」とし、平均50%未満染色されていたら評価「C」とした。結果を表1に示す。
また、実施例1~10は10片中、少なくとも1片は感放射線性シートの厚みに対して100%染色されており、感放射線性組成物が厚み方向の全域に亘って除去されていた。一方、比較例1~3は感放射線性シートまたはポリエチレンテレフタレートフィルムと感放射線性組成物(1)層の積層体の厚みに対して、100%染色されていたものは1片もなかった。
<Dyeing depth of sheet>
This sheet was embedded in epoxy resin, and then cross-sectional sections were prepared using a microtome. Ten of these cross-sectional sections were prepared, and the depth of staining was observed under an optical microscope at 1,000x magnification. If an average of 90% or more of the thickness of the radiation-sensitive sheet or the laminate of the polyethylene terephthalate film and the radiation-sensitive composition (1) layer was stained, it was evaluated as "A." If an average of 50% to less than 90% of the thickness was stained, it was evaluated as "B." If an average of less than 50% was stained, it was evaluated as "C." The results are shown in Table 1.
In addition, in Examples 1 to 10, at least one of the ten pieces was dyed 100% relative to the thickness of the radiation-sensitive sheet, and the radiation-sensitive composition was removed throughout the entire thickness direction, whereas in Comparative Examples 1 to 3, not a single piece was dyed 100% relative to the thickness of the radiation-sensitive sheet or the laminate of the polyethylene terephthalate film and the radiation-sensitive composition (1) layer.

<シートのカール>
このシートを縦100mm×横100mmにカットし、その四隅をそれぞれ「頂点A」「頂点B」「頂点C」「頂点D」とする。また、四辺をそれぞれ「辺AB」「辺BC」「辺CD」「辺DA」とする。
ガラス基板上にシートを設置し、辺BCおよび辺CDをテープで固定したときの、ガラス基板から頂点Aまでの距離を測定し、これをdとする。同様にして、辺CDおよび辺DAをテープで固定したときの、ガラス基板から頂点Bまでの距離を測定し、これをd、辺ABおよび辺DAをテープで固定したときの、ガラス基板から頂点Cまでの距離を測定し、これをd、辺ABおよび辺BCをテープで固定したときの、ガラス基板から頂点Dまでの距離を測定し、これをdとする。d~dの平均値が10mm未満の場合を評価「A」とし、10mm以上20mm未満の場合を評価「B」とし、20mm以上の場合を評価「C」とした。結果を表1に示す。
<Sheet curl>
This sheet is cut into a length of 100 mm and a width of 100 mm, and the four corners are designated "vertex A,""vertexB,""vertexC," and "vertex D." The four sides are designated "side AB,""sideBC,""sideCD," and "side DA."
When a sheet was placed on a glass substrate and sides BC and CD were fixed with tape, the distance from the glass substrate to vertex A was measured and designated d1 . Similarly, when sides CD and DA were fixed with tape, the distance from the glass substrate to vertex B was measured and designated d2 . When sides AB and DA were fixed with tape, the distance from the glass substrate to vertex C was measured and designated d3 . When sides AB and BC were fixed with tape, the distance from the glass substrate to vertex D was measured and designated d4 . When the average value of d1 to d4 was less than 10 mm, it was evaluated as "A." When it was 10 mm or more but less than 20 mm, it was evaluated as "B." When it was 20 mm or more, it was evaluated as "C." The results are shown in Table 1.

<アシッドレッド92の密着性>
JIS K 5600-5-6:1999に準拠し、クロスカット法にて密着性を評価した。クロスカット部分のはがれが15%未満なら評価「A」とし、15%以上65%未満なら評価「B」とし、はがれが65%以上、あるいは染色部を形成できず試験自体を実施できなかったなら評価「C」とした。
<Adhesion of Acid Red 92>
Adhesion was evaluated by the cross-cut method in accordance with JIS K 5600-5-6: 1999. If peeling of the cross-cut portion was less than 15%, it was rated "A", if it was 15% or more but less than 65%, it was rated "B", and if peeling was 65% or more or if the dyed portion could not be formed and the test itself could not be performed, it was rated "C".

実施例および比較例の結果によれば、実施例1~10で得られたパターン化されたシートは、全光線透過率が高く、ヘーズが低く、透明性に優れるものであった。また、パターニング性に優れるものであった。さらに、未露光部の感放射線性組成物が厚み方向に平均50%以上除去され、少なくとも一部は厚み方向の全域に亘って感放射線性組成物が除去された。
また、カールの発生が抑制され、密着性にも優れるものであった。
一方、比較例1および2に例示されるように、請求項1の規定から外れる感放射線性組成物を用いると、セルロースとの間に相分離が生じて高ヘーズとなるだけでなく、相分離に起因するシートの低均質性によって、パターン形成の再現性が低下した(比較例2)。この相分離は感放射線性組成物の使用量を減らすことで改善できるが、同時に現像できる成分(未露光の感放射線性組成物)が減少するため、シート底部までパターンを形成することができなくなり、したがって染色深さが低下する結果となった(比較例1)。また、比較例3に例示されるように、シート中にセルロース分散液が含まれていない場合には、未露光部が全て現像されて染色部を形成できない不具合が生じる結果となった。
According to the results of the Examples and Comparative Examples, the patterned sheets obtained in Examples 1 to 10 had high total light transmittance, low haze, and excellent transparency. They also had excellent patterning properties. Furthermore, an average of 50% or more of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas was removed in the thickness direction, and at least a portion of the radiation-sensitive composition was removed across the entire thickness direction.
Furthermore, curling was suppressed and adhesion was excellent.
On the other hand, as exemplified in Comparative Examples 1 and 2, when a radiation-sensitive composition not specified in claim 1 was used, phase separation occurred between the cellulose and the sheet, resulting in high haze, and the low homogeneity of the sheet caused by the phase separation reduced the reproducibility of pattern formation (Comparative Example 2). This phase separation could be improved by reducing the amount of radiation-sensitive composition used, but at the same time, the amount of developable components (unexposed radiation-sensitive composition) was reduced, making it impossible to form a pattern all the way to the bottom of the sheet, resulting in a reduced dyeing depth (Comparative Example 1). Furthermore, as exemplified in Comparative Example 3, when the sheet did not contain a cellulose dispersion, all of the unexposed areas were developed, resulting in the problem of not being able to form dyed areas.

本発明により、微細なパターニングが可能な感放射線性シートを提供でき、該感放射線性シートを露光、現像して得られたパターン化されたシートは、透明性に優れ、さらに、シートの厚み方向の全域に亘って感放射線性組成物が除去されており、除去された部分が表裏貫通型のパターンとなることにより、除去部を通過するガスや液体を効果的に検知するセンサーや、感放射線性組成物の除去部を染色することによって、カラーフィルタの色素や、タッチパネルの導電部としても応用が期待される。 The present invention provides a radiation-sensitive sheet that can be finely patterned. The patterned sheet obtained by exposing and developing the radiation-sensitive sheet has excellent transparency. Furthermore, the radiation-sensitive composition is removed throughout the entire thickness of the sheet, and the removed areas form a front-to-back through-type pattern, which is expected to find applications as a sensor that effectively detects gases or liquids passing through the removed areas, or as a dye for color filters or conductive parts for touch panels by dyeing the removed areas of the radiation-sensitive composition.

Claims (11)

少なくとも感放射線性組成物、および繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有するネガ型感放射線性シートであり、
感放射線性組成物が、重合性不飽和結合を含み、かつ水とのハンセンの溶解度パラメータ(HSP)距離が36MPa0.5以下かつ、極性項(dP)が12MPa0.5以上である化合物(X)を含む、
ネガ型感放射線性シート。
A negative-type radiation-sensitive sheet containing at least a radiation-sensitive composition and fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less,
The radiation-sensitive composition contains a compound (X) that contains a polymerizable unsaturated bond and has a Hansen solubility parameter (HSP) distance with water of 36 MPa 0.5 or less and a polarity term (dP) of 12 MPa 0.5 or more.
Negative radiation-sensitive sheet.
前記感放射線性組成物が、光重合開始剤を含む、請求項1に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-working radiation-sensitive sheet according to claim 1, wherein the radiation-sensitive composition contains a photopolymerization initiator. 前記ネガ型感放射線性シートの固形分中の感放射線性組成物の含有量が30質量%以上である、請求項1または2に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-working radiation-sensitive sheet according to claim 1 or 2, wherein the content of the radiation-sensitive composition in the solid content of the negative-working radiation-sensitive sheet is 30% by mass or more. 前記化合物(X)が、(メタ)アクリロイルオキシ基および(メタ)アクリルアミド基の少なくとも1つを有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound (X) has at least one of a (meth)acryloyloxy group and a (meth)acrylamide group. 前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine fibrous cellulose has anionic groups. 前記微細繊維状セルロースが、リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する基を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-type radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein the fine fibrous cellulose has a phosphorus oxoacid group or a group derived from a phosphorus oxoacid group. 前記感放射線性組成物が、水、アルコール、およびこれらの混合溶媒の少なくとも1つに溶解する、請求項1~6のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-type radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein the radiation-sensitive composition is soluble in at least one of water, alcohol, and a mixed solvent thereof. 前記ネガ型感放射線性シートの全光線透過率が70%以上である、請求項1~7のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-type radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the negative-type radiation-sensitive sheet has a total light transmittance of 70% or more. 前記ネガ型感放射線性シートのヘーズが10%以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シート。 The negative-working radiation-sensitive sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the haze of the negative-working radiation-sensitive sheet is 10% or less. 請求項1~9のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シートの未露光部の少なくとも一部が除去された、パターン化されたシート。 A patterned sheet in which at least a portion of the unexposed areas of the negative-working radiation-sensitive sheet described in any one of claims 1 to 9 have been removed. 請求項1~9のいずれか1項に記載のネガ型感放射線性シートの未露光部の感放射線性組成物の少なくとも一部が厚み方向の全域に亘って除去された、パターン化されたシート。 A patterned sheet in which at least a portion of the radiation-sensitive composition in the unexposed areas of the negative-working radiation-sensitive sheet described in any one of claims 1 to 9 has been removed across the entire thickness direction.
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