JP7773364B2 - Method for forming a laminate - Google Patents
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Description
本発明は積層体の形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a laminate.
従来より、水棲生物が船底に付着することを防止するために、塗膜消耗度を有し、かつ長期間にわたって優れた防汚性を発揮する防汚塗膜が形成されてなる防汚塗料組成物が知られている(特許文献1)。 Anti-fouling paint compositions have been known for some time that form anti-fouling coating films that have a certain degree of wear and exhibit excellent anti-fouling properties over a long period of time in order to prevent aquatic organisms from attaching to the bottom of ships (Patent Document 1).
かかる防汚塗料組成物が塗布された積層体は、多少の付着物が付着した程度であれば、塗膜自体が溶解することで、付着物がないきれいな表面を維持することができる。
しかしながら、フジツボ等の接着力が強い生物が付着すると、それらを除去することは難しく、最終的には工具を用いて除去する必要がある。工具によるフジツボの除去には多大な労力を要し、さらには積層体の基材が露出して性能の低下や外観の悪化が生じるという課題があった。
A laminate coated with such an antifouling coating composition can maintain a clean surface free of deposits by dissolving the coating film itself, even if only a small amount of deposits are attached.
However, once organisms with strong adhesive power, such as barnacles, attach to the surface, they are difficult to remove and ultimately must be removed using tools. Removing barnacles using tools requires a great deal of effort, and there are also issues with exposing the base material of the laminate, resulting in a decrease in performance and a deterioration in appearance.
従って、本発明の目的は、フジツボ等の接着力が強い生物が付着した場合でも付着物を容易に除去することが可能な積層体の形成方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a method for forming a laminate that allows for easy removal of adhesions even when organisms with strong adhesive properties, such as barnacles, are attached.
本発明は、下記〔1〕~〔2〕に関する。
〔1〕 以下の工程1及び工程2を含む積層体の形成方法。
工程1:樹脂表面上に、以下の成分(A)~(C)を含有する乳化組成物を塗布する工程
(A)修飾基を有するセルロース繊維
(B)水
(C)25℃1気圧で不揮発性の有機化合物
工程2:工程1の後、前記乳化組成物を乾燥させる工程
〔2〕 前記樹脂が溶解型樹脂である、前記〔1〕に記載の積層体の形成方法。
The present invention relates to the following [1] and [2].
[1] A method for forming a laminate, comprising the following steps 1 and 2:
Step 1: A step of applying an emulsion composition containing the following components (A) to (C) onto a resin surface: (A) cellulose fibers having a modified group; (B) water; and (C) an organic compound that is non-volatile at 25°C and 1 atmosphere. Step 2: A step of drying the emulsion composition after Step 1. [2] The method for forming a laminate according to [1] above, wherein the resin is a soluble resin.
本発明によれば、フジツボ等の接着力が強い生物が付着した場合でも付着物を容易に除去することが可能な積層体の形成方法を提供することができる。 The present invention provides a method for forming a laminate that allows for easy removal of adhesions, even when organisms with strong adhesive properties, such as barnacles, are attached.
1.積層体
本明細書における積層体は、樹脂表面上に、乳化組成物が乾燥してなる膜が積層した構造体である。本明細書における積層体は、更に基材上に形成されていてもよい。例えば、図1のように、「基材1-樹脂層2-膜3」が積層した構造体が挙げられる。
さらに、本明細書における積層体は、乳化組成物が乾燥してなる膜の表面に任意の膜が形成されていてもよい。さらに、該膜と樹脂層との間や、基材と樹脂層の間に任意の膜が形成されていてもよい。
1. Laminate The laminate in this specification is a structure in which a film formed by drying an emulsion composition is laminated on a resin surface. The laminate in this specification may further be formed on a substrate. For example, as shown in Figure 1, a structure in which "substrate 1 - resin layer 2 - film 3" are laminated can be mentioned.
Furthermore, in the laminate herein, any film may be formed on the surface of the film formed by drying the emulsion composition, or any film may be formed between the film and the resin layer, or between the substrate and the resin layer.
本発明における積層体は、表面に滑液性を有する膜を有するので、船舶の船体やプロペラ、橋梁の骨格、配管、岸壁、冷却塔、タンク内面、洋上設備・観測機、漁網といった、海水又は淡水に接した部材として用いることができる。 The laminate of the present invention has a film with synovial properties on its surface, and can therefore be used as components that come into contact with seawater or freshwater, such as ship hulls and propellers, bridge frameworks, piping, quays, cooling towers, tank interior surfaces, offshore facilities and observation equipment, and fishing nets.
<樹脂層>
樹脂層は樹脂から形成される層であり、溶解型樹脂を含むことが好ましい。
樹脂層の厚みとしては、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは50μm以上であり、生産性向上の観点から、好ましくは1mm以下、より好ましくは500μm以下、更に好ましくは200μm以下である。
<Resin layer>
The resin layer is a layer formed from a resin, and preferably contains a soluble resin.
The thickness of the resin layer is preferably 1 μm or more, more preferably 10 μm or more, and even more preferably 50 μm or more from the viewpoint of easily removing deposits from the film, and is preferably 1 mm or less, more preferably 500 μm or less, and even more preferably 200 μm or less from the viewpoint of improving productivity.
樹脂層には、本発明の効果を損なわない任意成分が含まれていてもよい。 The resin layer may contain optional components that do not impair the effects of the present invention.
〔溶解型樹脂〕
溶解型樹脂は樹脂層の材料である。溶解型樹脂を用いることで、基材から樹脂層や膜の剥離作業や更新作業を簡便に行うことができるため、好ましい。
[Dissolved resin]
The soluble resin is a material for the resin layer, and is preferred because the use of the soluble resin allows for easy peeling and renewal of the resin layer or film from the substrate.
「流水に接する」という条件下で溶解性を示す樹脂を、本明細書における「溶解型樹脂」と規定する。溶解型樹脂は、本発明の乳化組成物において、膜の滑液性能の持続性向上及び溶解することによる膜表面の更新という役割を有する。 Resins that are soluble when in contact with flowing water are defined as "soluble resins" in this specification. In the emulsion composition of the present invention, soluble resins play a role in improving the durability of the synovial fluid properties of the membrane and renewing the membrane surface by dissolving.
本発明において、溶解型樹脂を用いることにより、船舶・水中構造物等で安定した塗膜消耗性を発現させることができるため、好ましい。 In the present invention, the use of a soluble resin is preferred because it allows for stable coating wear resistance on ships, underwater structures, etc.
溶解型樹脂は、以下に述べる
・金属塩結合含有共重合体(d1)(以下「共重合体(d1)」ともいう。)、
・金属塩結合含有共重合体(d2)(以下「共重合体(d2)」ともいう。)、及び
・シリルエステル共重合体(d3)(以下「共重合体(d3)」ともいう。)
からなる群より選択される1種又は2種以上の溶解型樹脂を含むものが好ましい。
溶解型樹脂は、共重合体(d1)にみられる側鎖末端型金属塩結合と、共重合体(d2)にみられる架橋型金属塩結合の両方の構造を含有する、共重合体(d1)及び(d2)のいずれの要件をも満たす共重合体であってもよい。
溶解型樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The soluble resin is a metal salt bond-containing copolymer (d1) (hereinafter also referred to as "copolymer (d1)") described below.
Metal salt bond-containing copolymer (d2) (hereinafter also referred to as "copolymer (d2)"), and Silyl ester copolymer (d3) (hereinafter also referred to as "copolymer (d3)")
Preferably, the resin contains one or more soluble resins selected from the group consisting of:
The soluble resin may be a copolymer that satisfies the requirements of both copolymers (d1) and (d2), containing both the side chain terminal type metal salt bond structure found in copolymer (d1) and the cross-linked type metal salt bond structure found in copolymer (d2).
The soluble resins may be used alone or in combination of two or more.
〔金属塩結合含有共重合体(d1)〕
金属塩結合含有共重合体(d1)は、アクリル樹脂又はポリエステル樹脂であって、一般式(D-I)で示される側鎖末端基を有する金属塩結合含有共重合体である。本明細書において、前記構造を「側鎖末端型金属塩結合」と称することがある。
-COO-M-O-COR1 (D-I)
(式(D-I)中、Mは亜鉛又は銅であり、R1は有機基である。共重合体(d1)が、式(D-I)で示される側鎖末端基を複数有する場合、各R1及びMは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
[Metal Salt Bond-Containing Copolymer (d1)]
The metal salt bond-containing copolymer (d1) is an acrylic resin or polyester resin, and is a metal salt bond-containing copolymer having a side chain terminal group represented by general formula (DI). In this specification, the structure may be referred to as a "side chain terminal type metal salt bond."
-COO-M-O-COR 1 (DI)
(In formula (DI), M represents zinc or copper, and R1 represents an organic group. When copolymer (d1) has a plurality of side chain terminal groups represented by formula (DI), each R1 and M may be the same or different.)
共重合体(d1)における有機基R1(及び後述する式(D-IV)中の有機基R1)としては、一塩基酸から形成される有機酸残基であって、炭素数2以上30以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基、炭素数3以上20以下の飽和若しくは不飽和の脂環式炭化水素基、又は炭素数6以上18以下の芳香族炭化水素基、あるいはこれらの置換体が好ましい。前記置換体としては、例えば、ヒドロキシル基置換体が挙げられる。 The organic group R 1 in the copolymer (d1) (and the organic group R 1 in the formula (D-IV) described later) is an organic acid residue formed from a monobasic acid, and is preferably a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having from 2 to 30 carbon atoms, a saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having from 6 to 18 carbon atoms, or a substituted product thereof. Examples of the substituted product include a hydroxyl group-substituted product.
共重合体(d1)のうち、アクリル樹脂型の重合体が好ましい。かかるアクリル樹脂型の重合体は、例えば一般式(D-IV)で示される金属塩結合を有する単量体、すなわち一塩基酸金属(メタ)アクリレート(以下「単量体(d11)」ともいう。)を用いた重合反応により調製することができる。
CH2=C(R2)-COO-M-O-COR1 (D-IV)
(式(D-IV)中、Mは亜鉛又は銅であり、R1は有機基であり、R2は水素原子又はメチル基である。式(D-IV)中のR1及びその好ましい種類は、式(D-I)中の有機基R1と同様である。ただし、後述する架橋型金属塩結合を形成し得る式(D-II)で示される単量体(d21)と区別するため、式(D-IV)におけるR1からは、ビニル基[-CH=CH2]及びイソプロペニル基[-C(CH3)=CH2]が除外される。)
Among the copolymers (d1), acrylic resin-type polymers are preferred. Such acrylic resin-type polymers can be prepared, for example, by polymerization using a monomer having a metal salt bond represented by general formula (D-IV), i.e., a monobasic acid metal (meth)acrylate (hereinafter also referred to as "monomer (d11)").
CH 2 =C(R 2 )-COO-MO-COR 1 (D-IV)
(In formula (D-IV), M is zinc or copper, R1 is an organic group, and R2 is a hydrogen atom or a methyl group. R1 in formula (D-IV) and its preferred types are the same as the organic group R1 in formula (DI). However, in order to distinguish it from the monomer (d21) represented by formula (D-II) which can form a cross-linked metal salt bond described later, a vinyl group [—CH═CH 2 ] and an isopropenyl group [—C(CH 3 )═CH 2 ] are excluded from R1 in formula (D-IV).)
共重合体(d1)は、2種以上の単量体(d11)の共重合反応により得られた重合体であってもよい。また、1種又は2種以上の単量体(d11)と、単量体(d11)と共重合し得る1種又は2種以上の他の不飽和単量体(以下「単量体(d12)」ともいう。)とを用いた共重合反応によって得られた重合体、すなわち、単量体(d11)から誘導される成分単位と、単量体(d12)から誘導される成分単位とを有する共重合体であってもよい。 Copolymer (d1) may be a polymer obtained by a copolymerization reaction of two or more types of monomer (d11). It may also be a polymer obtained by a copolymerization reaction of one or more types of monomer (d11) and one or more other unsaturated monomers copolymerizable with monomer (d11) (hereinafter also referred to as "monomer (d12)"), i.e., a copolymer having component units derived from monomer (d11) and component units derived from monomer (d12).
単量体(d12)としては、アクリル樹脂用の重合性不飽和単量体として用いられている各種の化合物から適宜選択することができる。例えば、アルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の金属塩結合を含有しない単量体等が好ましい。これらの中でも、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が更に好ましい。 Monomer (d12) can be appropriately selected from various compounds used as polymerizable unsaturated monomers for acrylic resins. For example, monomers that do not contain a metal salt bond, such as alkyl (meth)acrylate, alkoxyalkyl (meth)acrylate, and hydroxyalkyl (meth)acrylate, are preferred. Among these, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-methoxyethyl (meth)acrylate, 3-methoxybutyl (meth)acrylate, and 2-hydroxyethyl (meth)acrylate are more preferred.
アクリル樹脂型の共重合体(d1)は、例えば、(メタ)アクリル酸、アルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等を用いてアクリル樹脂を調製した後、前記アクリル樹脂の側鎖にある、未だ金属塩結合を形成していないカルボキシ基に、亜鉛又は銅(M)を介して有機基(R1)が結合した構造を導入する反応を行い、前記式(D-I)で示される側鎖末端基を形成するような方法によって調製することもできる。 The acrylic resin type copolymer (d1) can also be prepared by a method in which, for example, an acrylic resin is prepared using (meth)acrylic acid, an alkyl (meth)acrylate, an alkoxyalkyl (meth)acrylate, a hydroxyalkyl (meth)acrylate, or the like, and then a reaction is carried out to introduce a structure in which an organic group (R 1 ) is bonded via zinc or copper (M) to a carboxy group in the side chain of the acrylic resin that has not yet formed a metal salt bond, thereby forming a side chain terminal group represented by the formula (DI).
なお、前記の調製方法によりアクリル樹脂に所定の側鎖末端基が導入される場合であっても、前記式(D-I)におけるR1の好ましい種類は前述したものと同様である。前記の調製方法では、前記の一塩基酸を、有機基R1を導入するための反応に用いることができる。 Even when a predetermined side chain terminal group is introduced into the acrylic resin by the above-mentioned preparation method, the preferred types of R 1 in the above-mentioned formula (DI) are the same as those described above. In the above-mentioned preparation method, the above-mentioned monobasic acid can be used in the reaction for introducing the organic group R 1 .
共重合体(d1)において、前記式(D-I)の構造に起因する亜鉛及び/又は銅の含有量は、当該共重合体の0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。このような条件を満たす共重合体(d1)を用いることにより、防汚性及び消耗性の両面に更に優れた防汚塗膜を形成できるようになる。ここで「亜鉛及び/又は銅の含有量」とは、亜鉛及び銅が双方とも含まれる場合は亜鉛及び銅の合計含有量を意味する。 In copolymer (d1), the content of zinc and/or copper resulting from the structure of formula (D-I) is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less of the copolymer. By using copolymer (d1) that satisfies these conditions, it becomes possible to form an antifouling coating film that is even better in both antifouling properties and wear resistance. Here, "content of zinc and/or copper" means the total content of zinc and copper when both zinc and copper are present.
亜鉛及び/又は銅の含有量は、共重合体(d1)の調製に用いられる、これらの金属を含有する単量体(d11)とそれ以外の単量体(d12)との配合割合、あるいは、アクリル樹脂に後から反応させる亜鉛及び/又は銅を含有する化合物(例:前記一塩基酸)の添加量を調節すること等により、前記範囲内のものとすることが可能である。 The zinc and/or copper content can be adjusted to fall within the above range by adjusting the blending ratio of the monomer (d11) containing these metals and the other monomer (d12) used in preparing the copolymer (d1), or by adjusting the amount of the zinc and/or copper-containing compound (e.g., the monobasic acid) added to the acrylic resin afterwards to react with it.
〔金属塩結合含有共重合体(d2)〕
金属塩結合含有共重合体(d2)は、一般式(D-II)で示される単量体(d21)から誘導される成分単位と、前記単量体(d21)と共重合し得る他の不飽和単量体(d22)から誘導される成分単位とを有する共重合体である。
[Metal Salt Bond-Containing Copolymer (d2)]
The metal salt bond-containing copolymer (d2) is a copolymer having a component unit derived from a monomer (d21) represented by general formula (D-II) and a component unit derived from another unsaturated monomer (d22) copolymerizable with the monomer (d21).
CH2=C(R2)-COO-M-O-CO-C(R2)=CH2 (D-II)
(式(D-II)中、Mは亜鉛又は銅であり、R2は水素原子又はメチル基である。共重合体(d2)に、式(D-II)で示される単量体(d21)から誘導される成分単位が複数存在する場合、それぞれのR2及びM同士は互いに同一であっても異なっていてもよい。)
CH 2 =C(R 2 )-COO-M-O-CO-C(R 2 )=CH 2 (D-II)
(In formula (D-II), M represents zinc or copper, and R2 represents a hydrogen atom or a methyl group. When copolymer (d2) contains a plurality of component units derived from monomer (d21) represented by formula (D-II), each R2 and M may be the same or different.)
単量体(d21)としては、例えば、亜鉛ジアクリレート、亜鉛ジメタクリレート、銅ジアクリレート、銅ジメタクリレートが挙げられる。単量体(d21)は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of monomer (d21) include zinc diacrylate, zinc dimethacrylate, copper diacrylate, and copper dimethacrylate. Monomer (d21) may be used alone or in combination of two or more types.
単量体(d21)は、例えば、無機金属化合物(亜鉛又は銅の酸化物、水酸化物、塩化物等)と(メタ)アクリル酸又はそのエステル化合物とを、アルコール系有機溶剤及び水の存在下で、金属塩の分解温度以下で加熱・撹拌する等、公知の方法により調製することができる。 Monomer (d21) can be prepared by a known method, for example, by heating and stirring an inorganic metal compound (e.g., zinc or copper oxide, hydroxide, or chloride) and (meth)acrylic acid or an ester compound thereof in the presence of an alcohol-based organic solvent and water at a temperature below the decomposition temperature of the metal salt.
単量体(d21)から誘導される成分単位は、下記一般式で示される構造を有するが、本明細書では前記構造を「架橋型金属塩結合」とよぶことがある。 The component unit derived from monomer (d21) has a structure represented by the following general formula, and in this specification, this structure is sometimes referred to as a "bridged metal salt bond."
単量体(d21)と共重合し得る他の不飽和単量体(d22)としては、前述の共重合体(d1)についての単量体(d12)と同様、アクリル樹脂用の重合性不飽和単量体として用いられている各種の化合物から適切なものを選択することができる。すなわち、不飽和単量体(d22)としては、アルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が好ましく、これらの中でも、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等がより好ましい。 As with monomer (d12) for copolymer (d1) described above, the other unsaturated monomer (d22) copolymerizable with monomer (d21) can be appropriately selected from the various compounds used as polymerizable unsaturated monomers for acrylic resins. That is, preferred unsaturated monomers (d22) include alkyl (meth)acrylates, alkoxyalkyl (meth)acrylates, and hydroxyalkyl (meth)acrylates. Among these, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-methoxyethyl (meth)acrylate, 3-methoxybutyl (meth)acrylate, and 2-hydroxyethyl (meth)acrylate are more preferred.
また、前述の共重合体(d1)についての単量体(d11)、すなわち前記式(D-IV)で示される一塩基酸金属(メタ)アクリレートも、単量体(d21)と共重合し得る単量体であり、金属塩結合含有共重合体(d2)の調製に用いることのできる不飽和単量体(d22)に該当する。不飽和単量体(d22)としての前記式(D-IV)で示される一塩基酸金属(メタ)アクリレートおけるR1及びその好ましい態様は、式(D-I)中の有機基R1と同様である。
不飽和単量体(d22)は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The monomer (d11) for the copolymer (d1), i.e., the monobasic metal (meth)acrylate represented by the formula (D-IV), is also a monomer copolymerizable with the monomer (d21) and corresponds to the unsaturated monomer (d22) that can be used to prepare the metal salt bond-containing copolymer (d2). R1 and its preferred embodiments in the monobasic metal (meth)acrylate represented by the formula (D-IV) as the unsaturated monomer (d22) are the same as the organic group R1 in formula (DI).
The unsaturated monomer (d22) may be used alone or in combination of two or more kinds.
不飽和単量体(d22)は、前記式(D-IV)で示される一塩基酸金属(メタ)アクリレートと、アルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートからなる群より選択される1種又は2種以上の不飽和単量体とを含むものであることも好ましい。 It is also preferable that the unsaturated monomer (d22) contains a monobasic metal (meth)acrylate represented by the formula (D-IV) and one or more unsaturated monomers selected from the group consisting of alkyl (meth)acrylates, alkoxyalkyl (meth)acrylates, and hydroxyalkyl (meth)acrylates.
その他、スチレン及びスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;(メタ)アクリルアミド及びその誘導体;(メタ)アクリロニトリル等も、不飽和単量体(d22)として挙げられる。 Other examples of the unsaturated monomer (d22) include styrene and styrene derivatives; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; (meth)acrylamide and its derivatives; and (meth)acrylonitrile.
共重合体(d2)においても、前述した共重合体(d1)と同様の観点から、前記式(D-II)の構造に起因する亜鉛及び/又は銅の含有量は、当該共重合体の0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上19質量%以下がより好ましい。ここで「亜鉛及び/又は銅の含有量」とは、亜鉛及び銅が双方とも含まれる場合は亜鉛及び銅の合計含有量を意味する。 For copolymer (d2), from the same viewpoint as for copolymer (d1), the content of zinc and/or copper resulting from the structure of formula (D-II) is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 19% by mass or less, of the copolymer. Here, "content of zinc and/or copper" means the total content of zinc and copper when both zinc and copper are present.
亜鉛及び/又は銅の含有量は、共重合体(d2)の調製に用いられる単量体の配合割合により調整することが可能である。なお、共重合体(d2)が架橋型金属塩結合及び側鎖末端型金属塩結合の両方の構造を有する場合は、それぞれの構造に起因する亜鉛及び/又は銅の含有量の合計が前記範囲内にあるようにすることが好ましい。 The zinc and/or copper content can be adjusted by the blending ratio of the monomers used in preparing copolymer (d2). When copolymer (d2) has both a cross-linked metal salt bond structure and a side chain terminal metal salt bond structure, it is preferable that the total zinc and/or copper content attributable to each structure be within the above range.
共重合体(d1)及び共重合体(d2)の数平均分子量及び重量平均分子量は、防汚塗料組成物の粘度や貯蔵安定性、防汚塗膜の溶出速度等を考慮し、適宜調整することができるが、数平均分子量は、好ましくは1,000以上100,000以下、より好ましくは1,000以上50,000以下であり、重量平均分子量は、好ましくは1,000以上200,000以下、より好ましくは1,000以上100,000以下である。
なお、本明細書における数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーでポリスチレンを標準物質として求めた値である。
The number-average molecular weight and weight-average molecular weight of copolymer (d1) and copolymer (d2) can be appropriately adjusted taking into consideration the viscosity and storage stability of the antifouling coating composition, the dissolution rate of the antifouling coating film, etc., but the number-average molecular weight is preferably from 1,000 to 100,000, more preferably from 1,000 to 50,000, and the weight-average molecular weight is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 1,000 to 100,000.
The number average molecular weight and weight average molecular weight in this specification are values determined by gel permeation chromatography using polystyrene as a standard substance.
〔シリルエステル共重合体(d3)〕
シリルエステル共重合体(d3)は、一般式(D-III)で示される単量体(d31)(以下「シリルエステル単量体」ともいう。)から誘導される成分単位(以下「シリルエステル成分単位」ともいう。)を有する共重合体であり、前記単量体(d31)と共重合し得る他の不飽和単量体(d32)から誘導される成分単位を必要に応じて有する共重合体である。
[Silyl ester copolymer (d3)]
The silyl ester copolymer (d3) is a copolymer having a component unit (hereinafter also referred to as a "silyl ester component unit") derived from a monomer (d31) represented by general formula (D-III) (hereinafter also referred to as a "silyl ester monomer"), and optionally having a component unit derived from another unsaturated monomer (d32) copolymerizable with the monomer (d31).
R7-CH=C(R3)-COO-SiR4R5R6 (D-III)
(式(D-III)中、R3は水素原子又はメチル基であり、R4、R5及びR6はそれぞれ独立して炭化水素基であり、R7は水素原子又はR8-O-CO-(ただし、R8は有機基又はSiR9R10R11で示されるシリル基であり、R9、R10及びよびR11はそれぞれ独立に炭化水素基である。)
R 7 -CH=C(R 3 )-COO-SiR 4 R 5 R 6 (D-III)
(In formula (D-III), R3 is a hydrogen atom or a methyl group, R4 , R5 , and R6 are each independently a hydrocarbon group, R7 is a hydrogen atom or R8 -O-CO- (wherein R8 is an organic group or a silyl group represented by SiR9R10R11 , and R9 , R10 , and R11 are each independently a hydrocarbon group).
シリルエステル単量体(d31)のうちで、R7が水素原子である場合には、当該単量体は一般式(D-IIIa)で示される。
CH2=C(R3)-COO-SiR4R5R6 (D-IIIa)
(式(D-IIIa)中、R3、R4、R5及びR6は、それぞれ式(D-III)中のR3、R4、R5及びR6と同様である。)前記R4、R5及びR6における炭化水素基としては、好ましくは炭素数が1以上10以下のアルキル基であり、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル等のアルキル基が更に好ましい。
When R 7 in the silyl ester monomer (d31) is a hydrogen atom, the monomer is represented by the general formula (D-IIIa).
CH 2 =C(R 3 )-COO-SiR 4 R 5 R 6 (D-IIIa)
(In formula (D-IIIa), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same as R 3 , R 4 , R 5 and R 6 in formula (D-III), respectively.) The hydrocarbon groups in R 4 , R 5 and R 6 are preferably alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl and isopropyl.
シリルエステル単量体(d31)のうちで、R7が「R8-O-CO-」である場合、当該単量体は一般式(D-IIIb)で示される。
R8-O-CO-CH=C(R3)-COO-SiR4R5R6 (D-IIIb)
(式(D-IIIb)中の、R3、R4、R5、R6及びR8は、それぞれ式(D-III)又は式(D-IIIa)中のR3、R4、R5、R6及びR8と同様である。前記R8における有機基としては、炭素数が1以上10以下のアルキル基が好ましく、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル等のアルキル基がより好ましい。前記R9、R10及びR11における炭化水素基としては、炭素数が1以上10以下のアルキル基が好ましく、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル等のアルキル基がより好ましい。
When R 7 of the silyl ester monomer (d31) is “R 8 —O—CO—”, the monomer is represented by the general formula (D-IIIb).
R 8 -O-CO-CH=C(R 3 )-COO-SiR 4 R 5 R 6 (D-IIIb)
(R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 8 in formula (D-IIIb) are the same as R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 8 in formula (D-III) or formula (D-IIIa), respectively. The organic group for R 8 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl or isopropyl. The hydrocarbon group for R 9 , R 10 and R 11 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl or isopropyl.)
前記式(D-IIIb)で示されるシリルエステル単量体(d34)としては、例えば、マレイン酸エステル(式(D-IIIb)中でR3=水素原子のもの)が挙げられる。 The silyl ester monomer (d34) represented by the formula (D-IIIb) includes, for example, maleic acid ester (in the formula (D-IIIb), R 3 =hydrogen atom).
単量体(d31)(あるいは単量体(d33)及び/又は(d34))と共重合し得る他の不飽和単量体(d32)としては、前記共重合体(d1)及び(d2)の原料化合物として例示した「他の不飽和単量体(d12)、(d22)」が挙げられる。 Other unsaturated monomers (d32) that can be copolymerized with monomer (d31) (or monomers (d33) and/or (d34)) include the "other unsaturated monomers (d12) and (d22)" exemplified as raw material compounds for the copolymers (d1) and (d2).
シリルエステル単量体(d31)は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、他の不飽和単量体(d32)は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The silyl ester monomer (d31) may be used alone or in combination of two or more types. Furthermore, the other unsaturated monomer (d32) may be used alone or in combination of two or more types.
シリルエステル共重合体(d3)では、シリルエステル単量体(d31)から誘導される成分単位は、前記共重合体(全構成単位100モル%)中に、好ましくは10モル%以上100モル%以下となる量で、他の不飽和単量体(d32)から誘導される成分単位は、残部量、すなわち好ましくは0モル%以上90モル%以下となる量で含まれる。成分単位の含有量が前記範囲にあると、塗膜中の樹脂粘度(例えば、耐クラック性)、塗料の貯蔵安定性、塗膜中の樹脂の溶出性などに優れる点で好ましい。 In the silyl ester copolymer (d3), the component units derived from the silyl ester monomer (d31) are preferably contained in an amount of 10 mol % to 100 mol % in the copolymer (total constituent units 100 mol %), and the component units derived from other unsaturated monomers (d32) are contained in the remaining amount, i.e., preferably 0 mol % to 90 mol %. A component unit content within this range is preferable in terms of excellent resin viscosity in the coating film (e.g., crack resistance), storage stability of the paint, and resin elution in the coating film.
シリルエステル共重合体(d3)の数平均分子量は、好ましくは1,000以上200,000(20万)以下である。数平均分子量が前記範囲にあると、塗膜中の樹脂粘度(例えば、耐クラック性)、塗料の貯蔵安定性、塗膜中の樹脂の溶出性などに優れる点で好ましい。 The number average molecular weight of the silyl ester copolymer (d3) is preferably 1,000 or more and 200,000 or less (two hundred thousand). A number average molecular weight within this range is preferable in that it provides excellent resin viscosity in the coating film (e.g., crack resistance), storage stability of the paint, and elution of the resin in the coating film.
<乳化組成物が乾燥してなる膜>
成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含有する乳化組成物が乾燥してなる膜は滑液性を有するため、積層体に滑液性を付与することができる。かかる膜は、後述の乳化組成物を乾燥させて形成する。
<Film formed by drying emulsion composition>
The film formed by drying the emulsion composition containing components (A), (B), and (C) has synovial properties, and therefore can impart synovial properties to the laminate. Such a film is formed by drying the emulsion composition described below.
前記膜の厚みとしては、付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは10μm以上であり、生産性向上の観点から、好ましくは10mm以下、より好ましくは1mm以下、更に好ましくは100μm以下である。なお、膜の厚みは、噴霧時の塗膜厚の設定や、媒体の割合を調整することにより、所望の値とすることができる。なお、膜の厚みは後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。 From the viewpoint of easy removal of deposits, the thickness of the film is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, and even more preferably 10 μm or more. From the viewpoint of improving productivity, the thickness is preferably 10 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 100 μm or less. The desired film thickness can be achieved by adjusting the coating thickness during spraying and the proportion of the medium. The film thickness can be measured according to the method described in the Examples below.
〔成分(A)〕
成分(A)は修飾基を有するセルロース繊維である。
修飾基を有するセルロース繊維の好ましい一例としては、I型結晶構造を有するアニオン変性セルロース繊維のアニオン性基及びヒドロキシ基からなる群より選択される一種以上の基に修飾基が結合されてなる改質セルロース繊維が挙げられる。
[Component (A)]
Component (A) is a cellulose fiber having a modified group.
A preferred example of a cellulose fiber having a modifying group is a modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to one or more groups selected from the group consisting of anionic groups and hydroxy groups of an anion-modified cellulose fiber having a type I crystal structure.
[アニオン変性セルロース繊維]
アニオン変性セルロース繊維とは、セルロース繊維中にアニオン性基を含むように変性されたセルロース繊維である。アニオン変性セルロース繊維は、原料のセルロース繊維に由来するセルロースI型結晶構造を有するものである。アニオン変性セルロース繊維の結晶化度は、成膜時の強度発現の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、更に好ましくは20%以上である。また、原料入手性の観点から、好ましくは90%以下、より好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下、更に好ましくは75%以下である。
[Anion-modified cellulose fiber]
Anion-modified cellulose fibers are cellulose fibers modified to contain anionic groups. Anion-modified cellulose fibers have a cellulose type I crystal structure derived from the raw cellulose fibers. From the viewpoint of strength development during film formation, the crystallinity of the anion-modified cellulose fibers is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more. Furthermore, from the viewpoint of raw material availability, the crystallinity is preferably 90% or less, more preferably 85% or less, even more preferably 80% or less, and even more preferably 75% or less.
本明細書において、各種セルロース繊維の結晶化度は、X線回折法による回折強度値から算出したセルロースI型結晶化度であり、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度とは、セルロース繊維全体のうち結晶領域量の占める割合のことを意味する。セルロースI型結晶構造の有無は、X線回折測定において、2θ=22.6°にピークがあることで判定することができる。 In this specification, the degree of crystallinity of various cellulose fibers refers to the degree of cellulose type I crystallinity calculated from the diffraction intensity value obtained by X-ray diffraction, and can be measured according to the method described in the Examples below. Cellulose type I refers to the crystalline form of natural cellulose, and cellulose type I crystallinity refers to the proportion of crystalline regions in the entire cellulose fiber. The presence or absence of cellulose type I crystalline structure can be determined by the presence of a peak at 2θ = 22.6° in X-ray diffraction measurement.
アニオン変性セルロース繊維中に含まれるアニオン性基は、例えばカルボキシ基、スルホン酸基及びリン酸基等が挙げられる。前記アニオン性基は、セルロース繊維への修飾基の導入効率の観点から、カルボキシ基であることが好ましい。アニオン変性セルロース繊維におけるアニオン性基の対となるイオン(カウンターイオン)としては、例えば、製造時のアルカリ存在下で生じるナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン及びアルミニウムイオン等の金属イオンや、これらの金属イオンを酸で置換して生じるプロトン等が挙げられる。
アニオン変性セルロース繊維としては、調製が容易である観点及び反応条件が穏やかである観点から、アニオン性基がカルボキシ基であるカルボキシ基含有セルロース繊維がより好ましい。
Examples of the anionic group contained in the anion-modified cellulose fiber include a carboxy group, a sulfonic acid group, and a phosphate group. From the viewpoint of the efficiency of introducing the modifying group into the cellulose fiber, the anionic group is preferably a carboxy group. Examples of the ion (counter ion) that is paired with the anionic group in the anion-modified cellulose fiber include metal ions such as sodium ions, potassium ions, calcium ions, and aluminum ions that are generated in the presence of alkali during production, and protons that are generated by substituting these metal ions with an acid.
As the anion-modified cellulose fiber, a carboxy group-containing cellulose fiber in which the anionic group is a carboxy group is more preferred from the viewpoints of ease of preparation and mild reaction conditions.
アニオン変性セルロース繊維におけるアニオン性基含有量は、修飾基導入の観点から、好ましくは0.1mmol/g以上であり、より好ましくは0.4mmol/g以上であり、更に好ましくは0.6mmol/g以上であり、更に好ましくは0.8mmol/g以上である。また、取り扱い性を向上させる観点から、好ましくは3mmol/g以下であり、より好ましくは2mmol/g以下であり、更に好ましくは1.8mmol/g以下である。なお、「アニオン性基含有量」とは、セルロース繊維を構成するセルロース中のアニオン性基の総量を意味し、具体的には後述の実施例に記載の方法により測定される。 From the viewpoint of introducing modifying groups, the anionic group content in anion-modified cellulose fibers is preferably 0.1 mmol/g or more, more preferably 0.4 mmol/g or more, even more preferably 0.6 mmol/g or more, and even more preferably 0.8 mmol/g or more. Furthermore, from the viewpoint of improving handleability, the anionic group content is preferably 3 mmol/g or less, more preferably 2 mmol/g or less, and even more preferably 1.8 mmol/g or less. The term "anionic group content" refers to the total amount of anionic groups in the cellulose that constitutes the cellulose fibers, and is specifically measured by the method described in the Examples below.
アニオン変性セルロース繊維の平均繊維径としては、取扱い性の観点から、好ましくは0.1nm以上、より好ましくは1.0nm以上、更に好ましくは2.0nm以上であり、成膜した時の強度の観点から、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは50nm以下である。アニオン変性セルロース繊維の平均繊維径は、後述の実施例に記載の方法によって測定される。 From the viewpoint of ease of handling, the average fiber diameter of the anion-modified cellulose fiber is preferably 0.1 nm or more, more preferably 1.0 nm or more, and even more preferably 2.0 nm or more. From the viewpoint of strength when formed into a film, the average fiber diameter is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably 50 nm or less. The average fiber diameter of the anion-modified cellulose fiber is measured by the method described in the Examples below.
[改質セルロース繊維]
修飾基を有するセルロース繊維は、本明細書中において、改質セルロース繊維とも記載する。改質セルロース繊維は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくはアニオン変性セルロース繊維のアニオン性基又はヒドロキシ基に修飾基が結合したものである。修飾基は、修飾基を導入するための化合物(本明細書において「修飾用化合物」と記載する。)とアニオン変性セルロース繊維との反応によって導入される。即ち、修飾基の構造は、使用される修飾用化合物の構造に依存する。
[Modified cellulose fiber]
Cellulose fibers having a modifying group are also referred to herein as modified cellulose fibers. From the viewpoint of easily removing deposits from the membrane, the modified cellulose fibers are preferably anion-modified cellulose fibers in which the modifying group is bonded to an anionic group or a hydroxyl group. The modifying group is introduced by reacting the anion-modified cellulose fiber with a compound for introducing the modifying group (referred to herein as a "modifying compound"). That is, the structure of the modifying group depends on the structure of the modifying compound used.
結合箇所がヒドロキシ基の場合、修飾基とアニオン変性セルロース繊維との結合様式は共有結合であり、例えば、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合等が挙げられる。 When the bonding site is a hydroxy group, the bonding mode between the modifying group and the anion-modified cellulose fiber is a covalent bond, such as an ether bond, ester bond, or carbonate bond.
結合箇所がアニオン性基の場合、修飾基とアニオン変性セルロース繊維との結合様式はイオン結合又は共有結合である。ここで、結合様式がイオン結合の場合には、カチオン性基を有する修飾用化合物が、静電相互作用を介してアニオン性基と結合する。ここで、結合様式が共有結合の場合には、エステル結合、アミド結合などを介して両者が結合する。特にアニオン性基がカルボキシ基の場合、エステル結合、アミド結合、カーボネート結合、ウレタン結合等を介して結合する。 When the bonding site is an anionic group, the bonding mode between the modifying group and the anion-modified cellulose fiber is an ionic bond or a covalent bond. Here, when the bonding mode is an ionic bond, the modifying compound having a cationic group bonds with the anionic group via electrostatic interaction. Here, when the bonding mode is a covalent bond, the two are bonded via an ester bond, amide bond, etc. In particular, when the anionic group is a carboxy group, bonding is via an ester bond, amide bond, carbonate bond, urethane bond, etc.
[修飾基]
修飾基としては、膜から付着物を容易に除去できる観点から、(a)ポリマー基、及び(b)炭化水素基が挙げられる。これらの修飾基は1種類が単独で又は2種以上が組み合わさって、アニオン変性セルロース繊維に結合してもよい。
[Modifying group]
The modifying group may be (a) a polymer group or (b) a hydrocarbon group, from the viewpoint of facilitating removal of deposits from the membrane. One type of these modifying groups may be bonded to the anion-modified cellulose fiber alone, or two or more types may be bonded in combination.
(a)ポリマー基
ポリマー基とは、ポリマー構造を含有する官能基である。ポリマー基の官能基当量は、膜から付着物を容易に除去できる観点から好ましくは100g/mol以上、より好ましくは200g/mol以上、より好ましくは300g/mol以上、より好ましくは400g/mol以上、更に好ましくは600g/mol以上、更に好ましくは800g/mol以上、更に好ましくは1,500g/mol以上である。同様の観点から、好ましくは16,000g/mol以下、より好ましくは14,000g/mol以下、更に好ましくは12,000g/mol以下、更に好ましくは10,000g/mol以下、更に好ましくは7,000g/mol以下、更に好ましくは5,000g/mol以下、更に好ましくは4,000g/mol以下、更に好ましくは3,500g/mol以下、更に好ましくは2,500g/mol以下である。
なお、官能基当量は、官能基1個当りの分子量であり、官能基当量(g/mol)=重量平均分子量/1分子あたりの官能基数で求められる。
(a) Polymer group The polymer group is a functional group containing a polymer structure. From the viewpoint of easily removing deposits from the film, the functional group equivalent of the polymer group is preferably 100 g/mol or more, more preferably 200 g/mol or more, more preferably 300 g/mol or more, more preferably 400 g/mol or more, even more preferably 600 g/mol or more, even more preferably 800 g/mol or more, and even more preferably 1,500 g/mol or more. From the same viewpoint, it is preferably 16,000 g/mol or less, more preferably 14,000 g/mol or less, even more preferably 12,000 g/mol or less, even more preferably 10,000 g/mol or less, even more preferably 7,000 g/mol or less, even more preferably 5,000 g/mol or less, even more preferably 4,000 g/mol or less, even more preferably 3,500 g/mol or less, and even more preferably 2,500 g/mol or less.
The functional group equivalent is the molecular weight per functional group, and is calculated by functional group equivalent (g/mol)=weight average molecular weight/number of functional groups per molecule.
ポリマー基の重量平均分子量は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは2,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、同様の観点から、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは50,000以下である。 From the viewpoint of facilitating removal of deposits from the membrane, the weight-average molecular weight of the polymer group is preferably 2,000 or more, more preferably 5,000 or more, and even more preferably 8,000 or more. From the same viewpoint, it is preferably 1,000,000 or less, more preferably 100,000 or less, and even more preferably 50,000 or less.
ポリマー基は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは、酸素原子を有する構造によって連結される繰り返し構造を有する官能基、より好ましくは、ポリオキシアルキレン構造、ポリシロキサン構造等の、酸素原子によって連結される繰り返し構造を有する官能基であり、より好ましくは、ポリシロキサン構造を有する官能基である。 From the viewpoint of easily removing deposits from the film, the polymer group is preferably a functional group having a repeating structure linked by a structure containing oxygen atoms, more preferably a functional group having a repeating structure linked by oxygen atoms, such as a polyoxyalkylene structure or a polysiloxane structure, and more preferably a functional group having a polysiloxane structure.
ポリシロキサン構造とはシロキサン結合を主鎖とする構造であり、更にアルキレン基が伴っていてもよい。ポリシロキサン構造は、後述する置換基を有していてもよい。 A polysiloxane structure is a structure with siloxane bonds as the main chain, which may further include alkylene groups. The polysiloxane structure may have a substituent, as described below.
(b)炭化水素基
炭化水素基としては、一価の炭化水素基、例えば、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基、及び(複素環式)芳香族炭化水素基が挙げられる。
(b) Hydrocarbon Group Examples of the hydrocarbon group include monovalent hydrocarbon groups, such as chain saturated hydrocarbon groups, chain unsaturated hydrocarbon groups, cyclic saturated hydrocarbon groups, and (heterocyclic) aromatic hydrocarbon groups.
炭化水素基の炭素数は、膜の滑液性能の持続性向上の観点から、好ましくは1以上であり、より好ましくは2以上、更に好ましくは3以上、更に好ましくは4以上、更に好ましくは8以上、更に好ましくは12以上であり、更に好ましくは16以上、更に好ましくは18以上であり、同様の観点から、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは24以下、更に好ましくは22以下である。炭化水素基は、後述する置換基を有していてもよく、炭化水素基の一部が窒化水素基に置換されていてもよい。
芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基及びアラルキル基からなる群より選ばれる。
From the viewpoint of improving the durability of the synovial fluid performance of the membrane, the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, even more preferably 3 or more, even more preferably 4 or more, even more preferably 8 or more, even more preferably 12 or more, even more preferably 16 or more, even more preferably 18 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 24 or less, even more preferably 22 or less. The hydrocarbon group may have a substituent as described below, and a part of the hydrocarbon group may be substituted with a hydrogen nitride group.
The aromatic hydrocarbon group is, for example, selected from the group consisting of an aryl group and an aralkyl group.
(c)更なる置換基
なお、上記(a)ポリマー基や(b)炭化水素基等の修飾基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等の炭素数1~6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、イソペンチルオキシカルボニル基等のアルコキシ基の炭素数が1~6のアルコキシ-カルボニル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;アセチル基、プロピオニル基等の炭素数1~6のアシル基;アラルキル基;アラルキルオキシ基;炭素数1~6のアルキルアミノ基;アルキル基の炭素数が1~6のジアルキルアミノ基;ヒドロキシ基が挙げられる。
(c) Further Substituents The modifying groups such as (a) polymer groups and (b) hydrocarbon groups may further have a substituent. Examples of the substituent include alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, isopentyloxy, and hexyloxy; methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, and sec-butoxycarbonyl. alkoxycarbonyl groups having 1 to 6 carbon atoms in the alkoxy group, such as a tert-butoxycarbonyl group, a pentyloxycarbonyl group, or an isopentyloxycarbonyl group; halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom; acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, such as an acetyl group or a propionyl group; aralkyl groups; aralkyloxy groups; alkylamino groups having 1 to 6 carbon atoms; dialkylamino groups having an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms; and a hydroxy group.
改質セルロース繊維における修飾基の結合量(mmol/g)及び導入率(モル%)とは、改質セルロース繊維に導入された修飾基の量及び割合のことである。修飾基の結合量及び導入率は、修飾用化合物の添加量、種類、反応温度、反応時間、溶媒などによって調整することができる。 The bond amount (mmol/g) and introduction rate (mol%) of modifying groups in modified cellulose fibers refer to the amount and proportion of modifying groups introduced into the modified cellulose fibers. The bond amount and introduction rate of modifying groups can be adjusted by the amount and type of modifying compound added, reaction temperature, reaction time, solvent, etc.
改質セルロース繊維における修飾基の結合量は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは0.1mmol/g以上、より好ましくは0.2mmol/g以上、更に好ましくは0.5mmol/g以上、である。また、反応性の観点から、好ましくは3mmol/g以下、より好ましくは2.5mmol/g以下、更に好ましくは2mmol/g以下である。 The amount of modifying groups bonded to the modified cellulose fiber is preferably 0.1 mmol/g or more, more preferably 0.2 mmol/g or more, and even more preferably 0.5 mmol/g or more, from the viewpoint of easy removal of deposits from the membrane. Furthermore, from the viewpoint of reactivity, it is preferably 3 mmol/g or less, more preferably 2.5 mmol/g or less, and even more preferably 2 mmol/g or less.
また、改質セルロース繊維における修飾基の導入率は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上であり、反応性の観点から、好ましくは99モル%以下、より好ましくは97モル%以下、更に好ましくは95モル%以下、更に好ましくは90モル%以下である。 In addition, from the viewpoint of easily removing deposits from the membrane, the introduction rate of the modifying group in the modified cellulose fiber is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, even more preferably 40 mol% or more, and even more preferably 50 mol% or more. From the viewpoint of reactivity, it is preferably 99 mol% or less, more preferably 97 mol% or less, even more preferably 95 mol% or less, and even more preferably 90 mol% or less.
[改質セルロース繊維の製造方法]
改質セルロース繊維は、例えば、(1)原料のセルロース繊維にアニオン性基を導入してアニオン変性セルロース繊維を得る工程、及び(2)前記(1)の工程を含む方法によって得られたアニオン変性セルロース繊維に修飾用化合物を結合させて、改質セルロース繊維を得る工程、を含む方法によって製造することができる。
[Method for manufacturing modified cellulose fibers]
The modified cellulose fiber can be produced, for example, by a method comprising the steps of: (1) introducing anionic groups into raw cellulose fiber to obtain anionically modified cellulose fiber; and (2) binding a modifying compound to the anionically modified cellulose fiber obtained by the method comprising step (1) to obtain the modified cellulose fiber.
(1)アニオン変性セルロース繊維を得る工程
本発明で用いられるアニオン変性セルロース繊維は、原料のセルロース繊維に酸化処理又はアニオン性基の付加処理を施して、1つ又は2つ以上のアニオン性基を導入してアニオン変性させることによって得ることができる。
(1) Step of Obtaining Anion-Modified Cellulose Fiber The anion-modified cellulose fiber used in the present invention can be obtained by subjecting raw cellulose fiber to an oxidation treatment or an anionic group addition treatment to introduce one or more anionic groups to thereby anion-modify the fiber.
アニオン変性の対象となるセルロース繊維、即ち、改質セルロース繊維やアニオン変性セルロース繊維の原料のセルロース繊維としては、環境面から好ましくは天然セルロース繊維であり、例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等の木材パルプ;コットンリンター、コットンリントのような綿系パルプ;麦わらパルプ、バガスパルプ等の非木材系パルプ;バクテリアセルロース等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Cellulose fibers to be anionically modified, i.e., cellulose fibers used as raw materials for modified cellulose fibers and anionically modified cellulose fibers, are preferably natural cellulose fibers from an environmental perspective. Examples include wood pulp such as softwood pulp and hardwood pulp; cotton pulp such as cotton linter and cotton lint; non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp; and bacterial cellulose. These can be used alone or in combination of two or more.
原料のセルロース繊維の平均繊維径は、取扱い性及びコストの観点から、好ましくは1μm以上であり、一方、好ましくは300μm以下である。 From the standpoint of ease of handling and cost, the average fiber diameter of the raw cellulose fibers is preferably 1 μm or more, and preferably 300 μm or less.
また、原料のセルロース繊維の平均繊維長は、入手性及びコストの観点から、好ましくは100μm以上であり、好ましくは5,000μm以下である。原料のセルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。分散性の観点から、原料のセルロース繊維を、アルカリ加水分解処理や酸加水分解処理等で短繊維化処理した平均繊維長が1μm以上であり、1,000μm以下であるセルロース繊維を用いることが好ましい。 In addition, from the standpoint of availability and cost, the average fiber length of the raw cellulose fibers is preferably 100 μm or more and preferably 5,000 μm or less. The average fiber diameter and average fiber length of the raw cellulose fibers can be measured according to the method described in the Examples below. From the standpoint of dispersibility, it is preferable to use raw cellulose fibers that have been subjected to a fiber shortening treatment such as alkaline hydrolysis or acid hydrolysis, and have an average fiber length of 1 μm or more and 1,000 μm or less.
導入されるアニオン性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基又はリン酸基が挙げられる。 Examples of the anionic group that can be introduced include a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a phosphate group.
(i)セルロース繊維にアニオン性基としてカルボキシ基を導入する場合
セルロース繊維にカルボキシ基を導入する方法としては、例えばセルロースのヒドロキシ基を酸化してカルボキシ基に変換する方法や、セルロースのヒドロキシ基にカルボキシ基を有する化合物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる1種又は2種以上を反応させる方法が挙げられる。
(i) Introducing carboxy groups as anionic groups into cellulose fibers Examples of methods for introducing carboxy groups into cellulose fibers include a method of converting hydroxy groups of cellulose into carboxy groups by oxidizing them, and a method of reacting the hydroxy groups of cellulose with one or more compounds selected from the group consisting of compounds having carboxy groups, acid anhydrides of compounds having carboxy groups, and derivatives thereof.
前記セルロースのヒドロキシ基を酸化処理する方法としては、例えば、2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジン-N-オキシル(TEMPO)を触媒として、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤及び臭化ナトリウム等の臭化物を反応させて酸化処理する方法が適用できる。より詳細には、公知の方法、例えば特開2011-140632号公報に記載の方法を参照することができる。 As a method for oxidizing the hydroxyl groups of the cellulose, for example, a method can be applied in which 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) is used as a catalyst to react with an oxidizing agent such as sodium hypochlorite and a bromide such as sodium bromide. For more details, see known methods, such as the method described in JP 2011-140632 A.
TEMPOを触媒としてセルロース繊維の酸化処理を行うことによって、セルロース構成単位のC6位のヒドロキシメチル基(-CH2OH)が選択的にカルボキシ基に変換される。特にこの方法は、原料のセルロース繊維表面の酸化対象となるC6位のヒドロキシ基の選択性に優れており、且つ反応条件も穏やかである点で有利である。従って、本発明におけるアニオン変性セルロース繊維の好ましい態様として、セルロース構成単位のC6位がカルボキシ基であるセルロース繊維が挙げられる。本明細書において、セルロース構成単位中の水酸基の酸化により得られるセルロース繊維を「酸化セルロース繊維」、セルロース構成単位のC6位がカルボキシ基であるセルロース繊維を「TEMPO酸化セルロース繊維」という場合がある。酸化セルロース繊維は、それ以外のアニオン変性セルロース繊維と比べて調製が容易であることから好ましい。従って、本発明における改質セルロース繊維の好ましい態様の一つは、酸化セルロース繊維にアミノ変性シリコーンが結合してなる改質セルロース繊維であり、より好ましい態様の一つは、TEMPO酸化セルロース繊維にアミノ変性シリコーンが結合してなる改質セルロース繊維である。 By subjecting cellulose fibers to oxidation treatment using TEMPO as a catalyst, hydroxymethyl groups (—CH 2 OH) at the C6 position of cellulose structural units are selectively converted to carboxy groups. This method is particularly advantageous in that it exhibits excellent selectivity for the hydroxy group at the C6 position, which is the target of oxidation on the surface of the raw cellulose fibers, and the reaction conditions are mild. Therefore, a preferred embodiment of the anion-modified cellulose fiber of the present invention is a cellulose fiber in which the C6 position of the cellulose structural unit is a carboxy group. In this specification, cellulose fibers obtained by oxidizing hydroxyl groups in cellulose structural units are sometimes referred to as “oxidized cellulose fibers,” and cellulose fibers in which the C6 position of the cellulose structural unit is a carboxy group are sometimes referred to as “TEMPO-oxidized cellulose fibers.” Oxidized cellulose fibers are preferred because they are easier to prepare than other anion-modified cellulose fibers. Therefore, one preferred embodiment of the modified cellulose fiber of the present invention is a modified cellulose fiber in which an amino-modified silicone is bonded to an oxidized cellulose fiber, and one more preferred embodiment is a modified cellulose fiber in which an amino-modified silicone is bonded to a TEMPO-oxidized cellulose fiber.
酸化セルロース繊維に更に追酸化処理又は還元処理を行うことで、残存するアルデヒド基を除去した酸化セルロース繊維を調製することができる。 By further subjecting the oxidized cellulose fibers to a further oxidation treatment or reduction treatment, it is possible to prepare oxidized cellulose fibers from which any remaining aldehyde groups have been removed.
(ii)セルロース繊維にアニオン性基としてスルホン酸基又はリン酸基を導入する場合
セルロース繊維にアニオン性基としてスルホン酸基を導入する方法としては、セルロース繊維に硫酸を添加し加熱する方法等が挙げられる。
セルロース繊維にアニオン性基としてリン酸基を導入する方法としては、乾燥状態又は湿潤状態のセルロース繊維に、リン酸又はリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法や、セルロース繊維の分散液にリン酸又はリン酸誘導体の水溶液を添加する方法等が挙げられる。これらの方法を採用した場合、一般的に、リン酸又はリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合または添加した後に、脱水処理及び加熱処理等を行う。
(ii) Introducing sulfonic acid groups or phosphate groups as anionic groups into cellulose fibers Examples of a method for introducing sulfonic acid groups as anionic groups into cellulose fibers include a method in which sulfuric acid is added to cellulose fibers and the fibers are heated.
Methods for introducing phosphate groups as anionic groups into cellulose fibers include mixing a powder or aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative with dry or wet cellulose fibers, adding an aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative to a dispersion of cellulose fibers, etc. When these methods are employed, dehydration treatment, heat treatment, etc. are generally carried out after mixing or adding a powder or aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative.
(2)改質セルロース繊維を得る工程
改質セルロース繊維は、前記アニオン変性セルロース繊維に、修飾基を有する化合物、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは、アミノ変性シリコーン、及びカチオン性基を有する炭化水素系化合物からなる群より選択される1種又は2種以上の化合物を結合させることにより製造することができる。かかる製造方法としては、公知の方法、例えば特開2015-143336号公報に記載の方法を用いることができる。
(2) Step of Obtaining Modified Cellulose Fiber The modified cellulose fiber can be produced by bonding the anion-modified cellulose fiber with one or more compounds selected from the group consisting of a compound having a modifying group, and preferably an amino-modified silicone and a hydrocarbon compound having a cationic group, from the viewpoint of facilitating removal of deposits from the membrane. Such a production method can be a known method, such as the method described in JP 2015-143336 A.
(修飾用化合物)
修飾用化合物は、膜の滑液性能の持続性向上の観点から、修飾基を有し、且つ、アニオン変性セルロース繊維と結合し得る化合物、好ましくは、修飾基を有し、且つ、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基又はヒドロキシ基と結合し得る化合物、更に好ましくは、修飾基及びカチオン性基を有する化合物、更に好ましくは、修飾基及びアミノ基又は4級アンモニウム基を有する化合物、更に好ましくは、修飾基を有する1級アミン、2級アミン、3級アミン及び4級アンモニウム化合物である。
修飾用化合物の好ましい例としては、膜から付着物を容易に除去できる観点から、アミノ基を有する高分子化合物やカチオン性基を有する炭化水素系化合物が挙げられる。
(Modification compound)
From the viewpoint of improving the durability of the synovial fluid performance of the membrane, the modifying compound is a compound that has a modifying group and can bond with anion-modified cellulose fibers, preferably a compound that has a modifying group and can bond with anionic groups or hydroxy groups of anion-modified cellulose fibers, more preferably a compound that has a modifying group and a cationic group, even more preferably a compound that has a modifying group and an amino group or a quaternary ammonium group, and even more preferably a primary amine, secondary amine, tertiary amine or quaternary ammonium compound that has a modifying group.
Preferred examples of the modifying compound include polymer compounds having an amino group and hydrocarbon compounds having a cationic group, from the viewpoint of easily removing deposits from the membrane.
(i)アミノ基を有する高分子化合物
本発明に修飾用化合物として、好ましいアミノ基を有する高分子化合物は、市販品として入手することができ、あるいは公知の方法に従って調製することができる。アミノ基を有する高分子化合物は1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
(i) Amino group-containing polymer compounds The amino group-containing polymer compounds preferred as modifying compounds for the present invention are commercially available or can be prepared according to known methods. Only one type of amino group-containing polymer compound may be used, or two or more types may be used.
本発明におけるアミノ基を有する高分子化合物としては、アミノ変性シリコーン、ポリオキシアルキレンアミン、アミノ変性ポリ(メタ)アクリレート系ポリマー、アミノ変性ビニル系ポリマー、アミノ変性ポリエステル、アミノ変性ポリカーボネート、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン等の樹脂;鎖状脂肪族ポリアミン、環状脂肪族ポリアミン、脂芳香族ポリアミン等などが挙げられ、反応基の位置は高分子化合物の主鎖、側鎖、末端のいずれでもよい。これらの中では、膜の滑液性能の持続性向上の観点から、好ましくはアミノ変性シリコーンである。 Examples of polymeric compounds having amino groups in the present invention include resins such as amino-modified silicones, polyoxyalkyleneamines, amino-modified poly(meth)acrylate polymers, amino-modified vinyl polymers, amino-modified polyesters, amino-modified polycarbonates, polyallylamine, and polyethyleneimine; chain aliphatic polyamines, cyclic aliphatic polyamines, and alicyclic aromatic polyamines; and the reactive group may be located in the main chain, side chain, or terminal of the polymeric compound. Of these, amino-modified silicones are preferred from the viewpoint of improving the durability of the synovial fluid performance of the membrane.
アミノ変性シリコーンとは、アミノ基を有するシリコーン系化合物である。アミノ変性シリコーンとしては、25℃での動粘度が10mm2/s以上20,000mm2/s以下のものが好ましい。さらに、アミノ当量が400g/mol以上16,000g/mol以下のアミノ変性シリコーンが好ましいものとして挙げられる。 The amino-modified silicone is a silicone-based compound having an amino group. The amino-modified silicone preferably has a kinematic viscosity of 10 mm 2 /s or more and 20,000 mm 2 /s or less at 25° C. Furthermore, the amino-modified silicone preferably has an amino equivalent of 400 g/mol or more and 16,000 g/mol or less.
25℃での動粘度はオストワルト型粘度計で求めることができ、膜から付着物を容易に除去できる観点から、より好ましくは20mm2/s以上、更に好ましくは50mm2/s以上であり、ハンドリング性の観点からより好ましくは10,000mm2/s以下、更に好ましくは5,000mm2/s以下である。 The kinematic viscosity at 25°C can be determined using an Ostwald viscometer, and from the viewpoint of easily removing deposits from the film, it is more preferably 20 mm 2 /s or more, even more preferably 50 mm 2 /s or more, and from the viewpoint of handleability, it is more preferably 10,000 mm 2 /s or less, even more preferably 5,000 mm 2 /s or less.
また、アミノ当量は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは400g/mol以上、より好ましくは600g/mol以上、更に好ましくは800g/mol以上であり、アニオン変性セルロース繊維への結合のさせやすさの観点から、好ましくは16,000g/mol以下、より好ましくは14,000g/mol以下、更に好ましくは12,000g/mol以下である。なお、アミノ当量は、窒素原子1個当りの分子量であり、アミノ当量(g/mol)=重量平均分子量/1分子あたりの窒素原子数で求められる。ここで、窒素原子数は元素分析法により求めることができる。 The amino equivalent is preferably 400 g/mol or more, more preferably 600 g/mol or more, and even more preferably 800 g/mol or more, from the viewpoint of easy removal of deposits from the membrane. From the viewpoint of ease of bonding to anion-modified cellulose fibers, it is preferably 16,000 g/mol or less, more preferably 14,000 g/mol or less, and even more preferably 12,000 g/mol or less. The amino equivalent is the molecular weight per nitrogen atom and is calculated as amino equivalent (g/mol) = weight-average molecular weight / number of nitrogen atoms per molecule. Here, the number of nitrogen atoms can be determined by elemental analysis.
アミノ変性シリコーンの具体例として、一般式(a1)で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of amino-modified silicones include compounds represented by general formula (a1):
〔式中、R1aは炭素数1以上3以下のアルキル基、ヒドロキシ基、炭素数1以上3以下のアルコキシ基又は水素原子から選ばれる基を示し、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくはメチル基又はヒドロキシ基である。R2aは炭素数1以上3以下のアルキル基、ヒドロキシ基又は水素原子から選ばれる基であり、同様の観点から、好ましくはメチル基又はヒドロキシ基である。Bは少なくとも一つのアミノ基を有する側鎖を示し、R3aは炭素数1以上3以下のアルキル基又は水素原子を示す。x及びyはそれぞれ平均重合度を示し、該化合物の25℃の動粘度及びアミノ当量が上記範囲になるように選ばれる。尚、R1a、R2a、R3aはそれぞれ同一でも異なっていても良く、また複数個のR2aは同一でも異なっていても良い。〕 [Wherein, R 1a represents a group selected from an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydrogen atom, and is preferably a methyl group or a hydroxy group from the viewpoint of easily removing deposits from the film. R 2a represents a group selected from an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a hydroxy group, or a hydrogen atom, and is preferably a methyl group or a hydroxy group from the same viewpoint. B represents a side chain having at least one amino group, and R 3a represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom. x and y each represent the average degree of polymerization, and are selected so that the kinematic viscosity at 25°C and amino equivalent of the compound fall within the above-mentioned ranges. R 1a , R 2a , and R 3a may be the same or different, and multiple R 2a may be the same or different.]
一般式(a1)の化合物において、膜から付着物を容易に除去できる観点から、xは好ましくは10以上10,000以下の数、より好ましくは20以上5,000以下の数、更に好ましくは30以上3,000以下の数である。yは好ましくは1以上1,000以下の数、より好ましくは1以上500以下の数、更に好ましくは1以上200以下の数である。一般式(a1)の化合物の重量平均分子量は、膜の滑液性能の持続性向上の観点から、好ましくは2,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、同様の観点から、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは50,000以下である。 In the compound of general formula (a1), from the viewpoint of easily removing deposits from the membrane, x is preferably a number of 10 or more and 10,000 or less, more preferably a number of 20 or more and 5,000 or less, and even more preferably a number of 30 or more and 3,000 or less. y is preferably a number of 1 or more and 1,000 or less, more preferably a number of 1 or more and 500 or less, and even more preferably a number of 1 or more and 200 or less. From the viewpoint of improving the durability of the synovial fluid performance of the membrane, the weight-average molecular weight of the compound of general formula (a1) is preferably 2,000 or more, more preferably 5,000 or more, and even more preferably 8,000 or more. From the same viewpoint, it is preferably 1,000,000 or less, more preferably 100,000 or less, and even more preferably 50,000 or less.
一般式(a1)において、アミノ基を有する側鎖Bとしては、下記のものを挙げることができる。
-C3H6-NH2
-C3H6-NH-C2H4-NH2
-C3H6-NH-[C2H4-NH]e-C2H4-NH2
-C3H6-NH(CH3)
-C3H6-NH-C2H4-NH(CH3)
-C3H6-NH-[C2H4-NH]f-C2H4-NH(CH3)
-C3H6-N(CH3)2
-C3H6-N(CH3)-C2H4-N(CH3)2
-C3H6-N(CH3)-[C2H4-N(CH3)]g-C2H4-N(CH3)2
-C3H6-NH-cyclo-C5H11
(ここで、e、f、gは、それぞれ1~30の数である。)
In the general formula (a1), examples of the side chain B having an amino group include the following.
-C 3 H 6 -NH 2
-C 3 H 6 -NH-C 2 H 4 -NH 2
-C 3 H 6 -NH- [C 2 H 4 -NH] e -C 2 H 4 -NH 2
-C 3 H 6 -NH(CH 3 )
-C 3 H 6 -NH-C 2 H 4 -NH(CH 3 )
-C 3 H 6 -NH-[C 2 H 4 -NH] f -C 2 H 4 -NH(CH 3 )
-C 3 H 6 -N(CH 3 ) 2
-C 3 H 6 -N(CH 3 )-C 2 H 4 -N(CH 3 ) 2
-C 3 H 6 -N(CH 3 )-[C 2 H 4 -N(CH 3 )] g -C 2 H 4 -N(CH 3 ) 2
-C 3 H 6 -NH-cyclo-C 5 H 11
(where e, f, and g are numbers from 1 to 30.)
本発明で用いるアミノ変性シリコーンは、例えば、一般式(a2)で表されるオルガノアルコキシシランを過剰の水で加水分解して得られた加水分解物と、ジメチルシクロポリシロキサンとを水酸化ナトリウムのような塩基性触媒を用いて、80~110℃に加熱して平衡反応させ、反応混合物が所望の粘度に達した時点で酸を用いて塩基性触媒を中和することにより製造することができる(特開昭53-98499号参照)。
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2 (a2)
The amino-modified silicone used in the present invention can be produced, for example, by hydrolyzing an organoalkoxysilane represented by general formula (a2) with an excess of water to obtain a hydrolyzate, and then heating the resulting hydrolyzate with dimethylcyclopolysiloxane in the presence of a basic catalyst such as sodium hydroxide to 80 to 110°C to cause an equilibrium reaction, and then neutralizing the basic catalyst with an acid when the reaction mixture reaches the desired viscosity (see JP 53-98499 A).
H2N ( CH2 ) 2NH ( CH2 ) 3Si ( CH3 )( OCH3 ) 2 (a2)
また、アミノ変性シリコーンとしては、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは側鎖Bの1個の中にアミノ基が1個有するモノアミノ変性シリコーン及び側鎖Bの1個の中にアミノ基が2個有するジアミノ変性シリコーンからなる群から選ばれる1種以上であり、より好ましくはアミノ基を有する側鎖Bが-C3H6-NH2で表される化合物〔以下、(a1-1)成分という〕及びアミノ基を有する側鎖Bが-C3H6-NH-C2H4-NH2で表される化合物〔以下、(a1-2)成分という〕からなる群から選ばれる1種以上である。 Furthermore, from the viewpoint of easily removing deposits from the film, the amino-modified silicone is preferably at least one selected from the group consisting of monoamino-modified silicones having one amino group in one side chain B and diamino-modified silicones having two amino groups in one side chain B, and more preferably at least one selected from the group consisting of compounds in which the side chain B having an amino group is represented by -C 3 H 6 -NH 2 [hereinafter referred to as component (a1-1)] and compounds in which the side chain B having an amino group is represented by -C 3 H 6 -NH-C 2 H 4 -NH 2 [hereinafter referred to as component (a1-2)].
本発明におけるアミノ変性シリコーンとしては、性能の点から、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のTSF4703(動粘度:1000、アミノ当量:1600)、TSF4708(動粘度:1000、アミノ当量:2800)、ダウ・東レ社製のSS-3551(動粘度:1000、アミノ当量:1700)、SF8457C(動粘度:1200、アミノ当量:1800)、SF8417(動粘度:1200、アミノ当量:1700)、SF8452C(動粘度:600、アミノ当量:6400)、BY16-209(動粘度:500、アミノ当量:1800)、BY16-892(動粘度:1500、アミノ当量:2000)、BY16-898(動粘度:2000、アミノ当量:2900)、FZ-3760(動粘度:220、アミノ当量:1600)、BY16-213(動粘度:55、アミノ当量:2700)、信越化学工業社製のKF-8002(動粘度:1100、アミノ当量:1700)、KF-8004(動粘度:800、アミノ当量:1500)、KF-8005(動粘度:1200、アミノ当量:11000)、KF-867(動粘度:1300、アミノ当量:1700)、KF-864(動粘度:1700、アミノ当量:3800)、KF-859(動粘度:60、アミノ当量:6000)、が好ましい。( )内において、動粘度は25℃での測定値(単位:mm2/s)を示し、アミノ当量の単位はg/molである。 In terms of performance, the amino-modified silicones used in the present invention include TSF4703 (kinematic viscosity: 1000, amino equivalent: 1600) and TSF4708 (kinematic viscosity: 1000, amino equivalent: 2800) manufactured by Momentive Performance Materials, Inc., and SS-3551 (kinematic viscosity: 1000, amino equivalent: 1700), SF8457C (kinematic viscosity: 1200, amino equivalent: 1800), SF8417 (kinematic viscosity: 1200, amino equivalent: 1700), SF8452C (kinematic viscosity: 600, amino equivalent: 6400), BY16-209 (kinematic viscosity: 500, amino equivalent: 1800), and BY16-892 (kinematic viscosity: 1500, amino equivalent: 1800) manufactured by Dow-Toray. amino equivalent: 2000), BY16-898 (kinematic viscosity: 2000, amino equivalent: 2900), FZ-3760 (kinematic viscosity: 220, amino equivalent: 1600), BY16-213 (kinematic viscosity: 55, amino equivalent: 2700), Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.'s KF-8002 (kinematic viscosity: 1100, amino equivalent: 1700), KF-8004 (kinematic viscosity: 800, amino equivalent: 1500), KF-8005 (kinematic viscosity: 1200, amino equivalent: 11000), KF-867 (kinematic viscosity: 1300, amino equivalent: 1700), KF-864 (kinematic viscosity: 1700, amino equivalent: 3800), KF-859 (kinematic viscosity: 60, amino equivalent: 6000), are preferred. In parentheses, the kinematic viscosity is the value measured at 25° C. (unit: mm 2 /s), and the unit of amino equivalent is g/mol.
(a1-1)成分としては、BY16-213(動粘度:55、アミノ当量:2700)、BY16-853U(動粘度:14、アミノ当量:450)がより好ましい。 More preferred examples of component (a1-1) are BY16-213 (kinematic viscosity: 55, amino equivalent: 2700) and BY16-853U (kinematic viscosity: 14, amino equivalent: 450).
(a1-2)成分としては、SF8417(動粘度:1200、アミノ当量:1700)、BY16-209(動粘度:500、アミノ当量:1800)、FZ-3760(動粘度:220、アミノ当量:1600)、SF8452C(動粘度:600、アミノ当量:6400)、KF-8002(動粘度:1100、アミノ当量:1700)、SS-3551(動粘度:1000、アミノ当量:1700)がより好ましい。 More preferred examples of component (a1-2) include SF8417 (kinematic viscosity: 1200, amino equivalent: 1700), BY16-209 (kinematic viscosity: 500, amino equivalent: 1800), FZ-3760 (kinematic viscosity: 220, amino equivalent: 1600), SF8452C (kinematic viscosity: 600, amino equivalent: 6400), KF-8002 (kinematic viscosity: 1100, amino equivalent: 1700), and SS-3551 (kinematic viscosity: 1000, amino equivalent: 1700).
なお、シリコーン系化合物は置換基を有するものであってもよい。置換基の具体例としては、上述の「(c)更なる置換基」で記載したものが挙げられる。 The silicone-based compound may have a substituent. Specific examples of the substituent include those described above under "(c) Additional Substituents."
(ii)カチオン性基を有する炭化水素系化合物
本発明における、カチオン性基を有する炭化水素系化合物とは、一つのカチオン性基に対して一つ以上の炭化水素基が結合したものである。カチオン性基を有する炭化水素系化合物の合計炭素数は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは4以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは12以上、更に好ましくは16以上であり、更に好ましくは18以上であり、ハンドリング性の観点から、好ましくは40以下であり、より好ましくは30以下であり、更に好ましくは26以下、更に好ましくは22以下である。
(ii) Hydrocarbon compound having cationic group In the present invention, the hydrocarbon compound having cationic group is a compound in which one or more hydrocarbon groups are bonded to one cationic group.The total carbon number of the hydrocarbon compound having cationic group is preferably 4 or more, more preferably 8 or more, even more preferably 12 or more, even more preferably 16 or more, and even more preferably 18 or more, from the viewpoint of easy removal of deposits from the membrane, and is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 26 or less, and even more preferably 22 or less, from the viewpoint of handleability.
カチオン性基を有する炭化水素系化合物は、カチオン性基が1級アミン、2級アミン、3級アミン、4級アンモニウム、ホスホニウム等の場合には、炭化水素基は窒素原子あるいはリン原子に共有結合を介して直接結合した化合物である。カチオン性基がアミジン、グアニジン等の場合は、その官能基の窒素原子あるいは炭素原子の少なくとも片方に共有結合を介して結合した化合物である。カチオン性基がイミダゾリウム、ピリジニウム、イミダゾリン等の場合は、環構造のいずれかの位置に少なくとも一つ以上の炭化水素基が共有結合を介して結合した化合物である。
カチオン性基を有する炭化水素系化合物は、オキシアルキレン基を含まないものがより好ましい。
The hydrocarbon compound having a cationic group is a compound in which the hydrocarbon group is directly bonded to a nitrogen atom or a phosphorus atom via a covalent bond when the cationic group is a primary amine, secondary amine, tertiary amine, quaternary ammonium, phosphonium, etc.; when the cationic group is an amidine, guanidine, etc., the hydrocarbon compound is a compound in which the hydrocarbon group is bonded to at least one of the nitrogen atom or carbon atom of the functional group via a covalent bond; and when the cationic group is an imidazolium, pyridinium, imidazoline, etc., the hydrocarbon compound is a compound in which at least one hydrocarbon group is bonded to any position of the ring structure via a covalent bond.
The hydrocarbon compound having a cationic group is more preferably one that does not contain an oxyalkylene group.
上記炭化水素系化合物は、一部の水素原子が更に置換されていてもよい。置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基、ケトン基、チオール基等が挙げられる。 The above hydrocarbon compounds may further have some hydrogen atoms substituted. Examples of the substituent include fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms, hydroxy groups, methoxy groups, ethoxy groups, carboxy groups, aldehyde groups, ketone groups, and thiol groups.
上記カチオン性基を有する炭化水素系化合物は、好ましくは1級アミン、2級アミン、3級アミン、4級アンモニウム等の、アミノ基を有する炭化水素系化合物(本明細書において、「炭化水素系アミン」と称する。)である。かかる炭化水素系アミンの具体例としては、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ジオクチルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、テトラブチルアンモニウム塩、テトラヘキシルアンモニウム塩、ジメチルジオクチルアンモニウム塩、ジメチルジデシルアンモニウム塩、トリメチルヘキサデシルアンモニウム塩等が好ましい。 The hydrocarbon compound having a cationic group is preferably a hydrocarbon compound having an amino group, such as a primary amine, secondary amine, tertiary amine, or quaternary ammonium (referred to herein as a "hydrocarbon amine"). Specific examples of such hydrocarbon amines include hexadecylamine, stearylamine, oleylamine, dioctylamine, didecylamine, didodecylamine, trihexylamine, trioctylamine, tetrabutylammonium salt, tetrahexylammonium salt, dimethyldioctylammonium salt, dimethyldidecylammonium salt, and trimethylhexadecylammonium salt.
なお、カチオン性基を有する炭化水素系化合物は置換基を有するものであってもよい。置換基の具体例としては、上述の「(c)更なる置換基」で記載したものが挙げられる。 The hydrocarbon compound having a cationic group may have a substituent. Specific examples of the substituent include those described above under "(c) Additional Substituents."
(修飾用化合物の使用量)
改質セルロース繊維を得る工程における、前記アニオン変性セルロース繊維中のアニオン性基に対する、使用する修飾用化合物のアニオン性基と反応し得る官能基の当量は、膜の滑液性能の持続性向上の観点から、好ましくは0.1当量以上、より好ましくは0.5当量以上、更に好ましくは1当量以上、更に好ましくは1.5当量以上である。また、成膜性の観点から、好ましくは20当量以下、より好ましくは10当量以下、更に好ましくは2当量以下である。
(Amount of modifying compound used)
In the step of obtaining modified cellulose fibers, the equivalent of the functional group capable of reacting with the anionic group of the modifying compound used relative to the anionic group in the anion-modified cellulose fibers is preferably 0.1 equivalents or more, more preferably 0.5 equivalents or more, even more preferably 1 equivalent or more, and even more preferably 1.5 equivalents or more, from the viewpoint of improving the durability of the synovial fluid performance of the film. Also, from the viewpoint of film formability, it is preferably 20 equivalents or less, more preferably 10 equivalents or less, and even more preferably 2 equivalents or less.
(3)微細化処理工程
改質セルロース繊維の製造過程のいずれかの段階においてセルロースを微細化することにより、マイクロメータースケールのセルロースをナノメータースケールに微細化することができる。平均繊維径をナノメートルサイズにまで小さくすることによって、成膜時の強度が向上するため、微細化処理工程をさらに実施することが好ましい。
(3) Micronization process: Micronization of cellulose at any stage of the modified cellulose fiber production process can reduce the micrometer-scale cellulose to the nanometer-scale. Reducing the average fiber diameter to nanometer size improves the strength of the film when it is formed, so it is preferable to further carry out a micronization process.
微細化処理で使用する装置としては公知の分散機が好適に使用される。例えば、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等を用いることができる。また、微細化処理における反応物繊維の固形分含有量は50質量%以下が好ましい。 A known disperser is preferably used for the micronization process. For example, a disintegrator, beater, low-pressure homogenizer, high-pressure homogenizer, grinder, cutter mill, ball mill, jet mill, single-screw extruder, twin-screw extruder, ultrasonic agitator, household juicer mixer, etc. can be used. Furthermore, the solids content of the reaction product fiber in the micronization process is preferably 50% by mass or less.
〔成分(B)〕
本発明における成分(B)は水である。成分(B)は、成分(A)の調製の際の溶媒として、及び本発明における乳化組成物の構成成分の一つとしての役割を有する。
[Component (B)]
Component (B) in the present invention is water. Component (B) serves as a solvent when preparing component (A) and as one of the constituent components of the emulsion composition in the present invention.
〔成分(C)〕
本発明における成分(C)は、25℃1気圧で不揮発性の有機化合物である。成分(C)は、成分(A)の調製の際に使用される溶媒であってもよい。本明細書において、25℃1気圧で不揮発性の有機化合物とは、かかる条件での蒸気圧が10Pa未満の有機化合物を意味する。
[Component (C)]
Component (C) in the present invention is an organic compound that is non-volatile at 25°C and 1 atmosphere. Component (C) may be a solvent used in preparing component (A). In this specification, an organic compound that is non-volatile at 25°C and 1 atmosphere means an organic compound that has a vapor pressure of less than 10 Pa under such conditions.
成分(C)の水への溶解度は、25℃の水100gあたり、10g以下が好ましく、1g以下が更に好ましい。
成分(C)の分子量は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは10,000以下であり、同上の観点から、好ましくは100以上、より好ましくは200以上である。
The solubility of component (C) in water is preferably 10 g or less, more preferably 1 g or less, per 100 g of water at 25°C.
The molecular weight of component (C) is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and even more preferably 10,000 or less, from the viewpoint of facilitating removal of deposits from the membrane, and from the same viewpoint, it is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more.
本発明における成分(C)は、具体的には、油剤、有機溶剤、重合性モノマー、プレポリマー等が挙げられる。本発明における成分(C)は、好ましくは油剤であり、油剤としては、膜から付着物を容易に除去できる観点から、例えば、アルコール、エステル油、炭化水素油、シリコーン油、エーテル油、油脂、フッ素系不活性液体及び脂肪酸からなる群より選択される一種以上が挙げられ、エステル油、シリコーン油、エーテル油、油脂、及びフッ素系不活性液体からなる群より選択される一種以上が好ましく、シリコーン油、エステル油、及びエーテル油からなる群より選択される一種以上がより好ましく、シリコーン油及び/又はエステル油が更に好ましい。 Specific examples of component (C) in the present invention include oils, organic solvents, polymerizable monomers, prepolymers, etc. Component (C) in the present invention is preferably an oil. From the viewpoint of easily removing deposits from the film, examples of the oil include one or more selected from the group consisting of alcohols, ester oils, hydrocarbon oils, silicone oils, ether oils, oils, fluorine-based inert liquids, and fatty acids. One or more selected from the group consisting of ester oils, silicone oils, ether oils, oils, and fluorine-based inert liquids are preferred, one or more selected from the group consisting of silicone oils, ester oils, and ether oils are more preferred, and silicone oils and/or ester oils are even more preferred.
エステル油としては、モノエステル油、ジエステル油、トリエステル油が挙げられ、具体例としては、ミリスチン酸イソプロピル、ミリスチン酸オクチルドデシル、ミリスチン酸ミリスチル、ミリスチン酸2-ヘキシルデシル、パルミチン酸イソプロピル、トリ2-エチルヘキサン酸グリセリン、トリイソステアリン酸グリセリン等の炭素数2以上18以下の脂肪族又は芳香族のモノカルボン酸又はジカルボン酸エステルが挙げられる。 Ester oils include monoester oils, diester oils, and triester oils. Specific examples include aliphatic or aromatic monocarboxylic or dicarboxylic acid esters having 2 to 18 carbon atoms, such as isopropyl myristate, octyldodecyl myristate, myristyl myristate, 2-hexyldecyl myristate, isopropyl palmitate, glyceryl tri-2-ethylhexanoate, and glyceryl triisostearate.
シリコーン油としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等が挙げられる。 Examples of silicone oils include dimethylpolysiloxane, methylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, and decamethylcyclopentasiloxane.
油脂としては、例えば、大豆油、ヤシ油、アマニ油、綿実油、ナタネ油、ヒマシ油などの植物油や動物油等が挙げられる。 Examples of fats and oils include vegetable oils such as soybean oil, palm oil, linseed oil, cottonseed oil, rapeseed oil, and castor oil, as well as animal oils.
成分(C)は、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくはSP値が10以下、より好ましくは9.5以下、更に好ましくは9.0以下、より更に好ましくは8.5以下であり、同上の観点から、好ましくは6.0以上、より好ましくは6.5以上である。例えば、後述のSP値が10以下の油剤が好ましいものとして例示できる。 From the viewpoint of easily removing deposits from the film, component (C) preferably has an SP value of 10 or less, more preferably 9.5 or less, even more preferably 9.0 or less, and even more preferably 8.5 or less. From the same viewpoint, it is preferably 6.0 or more, more preferably 6.5 or more. For example, oils with an SP value of 10 or less, as described below, are preferred.
本明細書におけるSP値とは、Fedors法で計算される溶解度パラメーター(単位:(cal/cm3)1/2)を示し、例えば、参考文献「SP値基礎・応用と計算方法」(情報機構社、2005年)、Polymer handbook Third edition (A Wiley-Interscience publication, 1989)等に記載されている。 The SP value in this specification refers to the solubility parameter (unit: (cal/ cm3 ) 1/2 ) calculated by the Fedors method, and is described, for example, in references such as "SP Value Basics, Applications and Calculation Methods" (Johokkisha, 2005) and Polymer Handbook Third Edition (A Wiley-Interscience publication, 1989).
本発明で好適に使用されるSP値が10以下の油剤としては、例えば、オレイン酸(SP値:9.2)、PEG400(SP値:9.4)、コハク酸ジメチル(SP値:9.9)、ジカプリン酸ネオペンチルグリコール(SP値:8.9)、ラウリン酸ヘキシル(SP値:8.6)、ラウリン酸イソプロピル(SP値8.5)、ミリスチン酸イソプロピル(SP値8.5)、パルミチン酸イソプロピル(SP値8.5)、オレイン酸イソプロピル(SP値:8.6)、ヘキサデカン(SP値:8.0)、オリーブ油(SP値:9.3)、ホホバ油(SP値:8.6)、スクアラン(SP値:7.9)、流動パラフィン(SP値:7.9)、フッ素系不活性液体(例えば、フロリナートFC-40(3M社製、SP値:6.1)、フロリナートFC-43(3M社製、SP値:6.1)、フロリナートFC-72(3M社製、SP値:6.1)、フロリナートFC-770(3M社製、SP値:6.1))、シリコーンオイル(例えば、KF96-1cs(信越化学社製、SP値:7.3)、KF-96-10cs(信越化学社製、SP値:7.3)、KF-96-50cs(信越化学社製、SP値:7.3)、KF-96-100cs(信越化学社製、SP値:7.3)、KF-96-1000cs(信越化学社製、SP値:7.3)、KF-96H-1万cs(信越化学社製、SP値:7.3)等)等が挙げられる。 Examples of oils with an SP value of 10 or less that are suitable for use in the present invention include oleic acid (SP value: 9.2), PEG 400 (SP value: 9.4), dimethyl succinate (SP value: 9.9), neopentyl glycol dicaprate (SP value: 8.9), hexyl laurate (SP value: 8.6), isopropyl laurate (SP value: 8.5), isopropyl myristate (SP value: 8.5), isopropyl palmitate (SP value: 8.5), isopropyl oleate (SP value: 8.6), hexadecane (SP value: 8.0), olive oil (SP value: 9.3), jojoba oil (SP value: 8.6), squalane (SP value: 7.9), liquid paraffin (SP value: 7.9), and fluorine-based inert liquids. (For example, Fluorinert FC-40 (manufactured by 3M, SP value: 6.1), Fluorinert FC-43 (manufactured by 3M, SP value: 6.1), Fluorinert FC-72 (manufactured by 3M, SP value: 6.1), Fluorinert FC-770 (manufactured by 3M, SP value: 6.1)), silicone oil (for example, KF96-1cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3) , KF-96-10cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3), KF-96-50cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3), KF-96-100cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3), KF-96-1000cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3), KF-96H-10,000cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3), etc.
〔成分(D)〕
本発明における乳化組成物は、25℃1気圧で揮発性の有機化合物を更に含んでいてもよい。かかる成分を乳化組成物に配合することによって、基材上に容易に成膜することができるため、好ましい。本明細書において、25℃1気圧で揮発性の有機化合物とは、かかる条件での蒸気圧が10Pa以上の有機化合物を意味する。
[Component (D)]
The emulsion composition of the present invention may further contain an organic compound that is volatile at 25°C and 1 atmosphere. By incorporating such a component into the emulsion composition, it is possible to easily form a film on a substrate, which is preferable. In this specification, an organic compound that is volatile at 25°C and 1 atmosphere means an organic compound whose vapor pressure under such conditions is 10 Pa or more.
かかる成分としては、例えば、N-メチルピロリドン、2-プロパノール、1-プロパノール、エタノール、メタノール、t-ブタノール、1-ブタノール、2-ブタノール、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、1,4-ジオキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジエチルエーテル及びこれらの混合物が挙げられる。 Such components include, for example, N-methylpyrrolidone, 2-propanol, 1-propanol, ethanol, methanol, t-butanol, 1-butanol, 2-butanol, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, acetone, ethyl acetate, dimethylformamide, methyl isobutyl ketone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, 1,4-dioxane, chloroform, dichloromethane, diethyl ether, and mixtures thereof.
〔成分(E)〕
本発明における乳化組成物は、成分(E)のポリエーテル変性シリコーン化合物を更に含んでいてもよい。かかる成分(E)を乳化組成物に配合することによって、膜の耐久性を向上することができるため、好ましい。
成分(E)の一例としては、メチルシリコーン鎖を主鎖とし、ポリオキシエチレン基からなる側鎖をもつ化合物が挙げられ、具体的には、下記一般式で示される化合物が挙げられる。
[Component (E)]
The emulsion composition of the present invention may further contain a polyether-modified silicone compound as component (E). By incorporating such component (E) into the emulsion composition, the durability of the film can be improved, which is preferable.
An example of component (E) is a compound having a methylsilicone chain as the main chain and a polyoxyethylene group as the side chain, and specifically, a compound represented by the following general formula:
式中、R1はメチレン基、エチレン基又はトリメチレン基であり、R2は炭素数1~4のアルキル基であり、mは0~50の整数、nは1~10の整数、pは1~50の整数、及びqは0~50の整数をそれぞれ示す。-R1(C2H4O)p(C3H6O)qR2で示される基において、(C2H4O)p及び(C3H6O)qはランダムでもブロックでもよい。 In the formula, R 1 is a methylene group, ethylene group, or trimethylene group, R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, m is an integer of 0 to 50, n is an integer of 1 to 10, p is an integer of 1 to 50, and q is an integer of 0 to 50. -R 1 (C 2 H 4 O) p (C 3 H 6 O) q In the group represented by R 2 , (C 2 H 4 O) p and (C 3 H 6 O) q may be random or block.
成分(E)のHLB値は、乳化組成物の乾燥によって得られる膜の耐久性の観点から、特定の範囲内のものが好ましく、具体的には、好ましくは1以上、より好ましくは5以上、さらに好ましくは10以上であって、好ましくは18以下、より好ましくは16以下である。 From the viewpoint of the durability of the film obtained by drying the emulsion composition, the HLB value of component (E) is preferably within a specific range; specifically, it is preferably 1 or more, more preferably 5 or more, and even more preferably 10 or more, and is preferably 18 or less, more preferably 16 or less.
HLB値が異なる2種以上のポリエーテル変性シリコーンを使用する場合は、成分(E)としてのHLB値としては、それらの加重平均で求めた値が上記範囲になればよい。なお、HLB値とは、親水性と親油性のバランスを表す指標であり、本発明においては、以下のグリフィン(Griffin)の式により求められるものを指す。
HLB値=20×親水基部の分子量の総和/分子量
When two or more polyether-modified silicones with different HLB values are used, the weighted average of the HLB values of the components (E) should fall within the above range. The HLB value is an index that represents the balance between hydrophilicity and lipophilicity, and in the present invention refers to the value calculated using the following Griffin formula:
HLB value = 20 x sum of molecular weights of hydrophilic groups / molecular weight
成分(E)の25℃における動粘度は、乳化組成物の乾燥によって得られる膜の耐久性の観点から、特定の範囲内のものが好ましく、具体的には、好ましくは1mm2/s以上、より好ましくは5mm2/s以上であり、好ましくは1000mm2/s以下、より好ましくは500mm2/s以下、更に好ましくは200mm2/s以下である。 The kinematic viscosity of component (E) at 25°C is preferably within a specific range from the viewpoint of the durability of the film obtained by drying the emulsion composition, specifically, preferably 1 mm 2 /s or more, more preferably 5 mm 2 /s or more, and preferably 1000 mm 2 /s or less, more preferably 500 mm 2 /s or less, and even more preferably 200 mm 2 /s or less.
成分(E)として好ましく使用できるポリエーテル変性シリコーン化合物は市販されており、市販品としては、信越化学工業社製の、KF-615A、KF-640、KF-642、KF-643、KF-644、KF-351A、KF-354L、KF-355A、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6016、KF-6017、KF-6020、KF-6043等が挙げられ、乳化組成物の乾燥によって得られる膜の耐久性の観点から、KF-640、KF-642、KF-643、KF-351A、KF-354L、KF-355A等が好適に用いることができる。前記一般式に該当しない構造の市販品(例えば、信越化学工業社製のKF-6028及びKF-6038等も、成分(E)として使用することができる。 Polyether-modified silicone compounds that can be preferably used as component (E) are commercially available. Commercially available products include KF-615A, KF-640, KF-642, KF-643, KF-644, KF-351A, KF-354L, KF-355A, KF-6011, KF-6012, KF-6015, KF-6016, KF-6017, KF-6020, and KF-6043 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. From the viewpoint of the durability of the film obtained by drying the emulsion composition, KF-640, KF-642, KF-643, KF-351A, KF-354L, and KF-355A are preferably used. Commercially available products with structures that do not conform to the above general formula (e.g., KF-6028 and KF-6038 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as component (E).
〔成分(F)〕
本発明における乳化組成物は、成分(F)として高分子化合物を更に含んでいてもよい。ここで、成分(F)としては、成分(A)、成分(C)、成分(D)又は成分(E)に該当するものは包含されない。かかる成分(F)を乳化組成物に配合することによって、膜の耐久性を向上することができるため、好ましい。
[Component (F)]
The emulsion composition of the present invention may further contain a polymer compound as component (F). Component (F) does not include components (A), (C), (D), or (E). Adding component (F) to the emulsion composition is preferred because it can improve the durability of the film.
成分(F)の重量平均分子量としては、膜の耐久性向上の観点から、好ましくは1,000以上であり、同様の観点から、好ましくは50万以下である。
成分(F)としては、下記の高分子化合物(X)及び高分子化合物(Y)からなる群より選択される1種以上が好ましい。
高分子化合物(X):主鎖にエステル基、アミド基、ウレタン基、アミノ基、エーテル基又はカーボネート基を有する高分子化合物
高分子化合物(Y):側鎖にエステル基若しくはアミド基を有するメタクリル系又はアクリル系高分子
The weight average molecular weight of component (F) is preferably 1,000 or more from the viewpoint of improving the durability of the film, and from the same viewpoint, is preferably 500,000 or less.
As the component (F), one or more compounds selected from the group consisting of the following polymer compounds (X) and (Y) are preferred.
Polymer compound (X): A polymer compound having an ester group, an amide group, a urethane group, an amino group, an ether group, or a carbonate group in the main chain. Polymer compound (Y): A methacrylic or acrylic polymer having an ester group or an amide group in the side chain.
成分(F)の好ましい具体例としては、例えば、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート等のポリアルキル(メタ)アクリレート、スチレンアクリル、ウレタンアクリル等アクリルとの共重合体、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリN-メチル(メタ)アクリルアミド、ポリN,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ポリN-フェニル(メタ)アクリルアミド等のポリ(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。 Specific preferred examples of component (F) include polyalkyl(meth)acrylates such as polymethyl(meth)acrylate, polyethyl(meth)acrylate, and polybutyl(meth)acrylate; copolymers with acrylics such as styrene-acrylics and urethane-acrylics; and poly(meth)acrylamides such as poly(meth)acrylamide, poly-N-methyl(meth)acrylamide, poly-N,N-dimethyl(meth)acrylamide, and poly-N-phenyl(meth)acrylamide.
〔その他の成分〕
本発明における乳化組成物は、前記成分以外に、可塑剤、結晶核剤、充填剤(無機充填剤、有機充填剤)、加水分解抑制剤、難燃剤、酸化防止剤、炭化水素系ワックス類やアニオン型界面活性剤である滑剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、光安定剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、発泡剤、界面活性剤;でんぷん類、アルギン酸等の多糖類;ゼラチン、ニカワ、カゼイン等の天然たんぱく質;タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末等の無機化合物;香料;流動調整剤;レべリング剤;導電剤;紫外線分散剤;消臭剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で他の高分子材料や他の組成物を添加することも可能である。
[Other ingredients]
In addition to the above components, the emulsion composition of the present invention may contain, within the scope of the present invention, plasticizers, crystal nucleating agents, fillers (inorganic fillers, organic fillers), hydrolysis inhibitors, flame retardants, antioxidants, lubricants such as hydrocarbon waxes and anionic surfactants, UV absorbers, antistatic agents, antifogging agents, light stabilizers, pigments, mildew inhibitors, antibacterial agents, foaming agents, surfactants; polysaccharides such as starches and alginic acid; natural proteins such as gelatin, glue, and casein; inorganic compounds such as tannin, zeolite, ceramics, and metal powder; fragrances; flow adjusters; leveling agents; conductive agents; UV dispersants; and deodorizers, within the scope of the present invention. Similarly, other polymeric materials and other compositions may also be added within the scope of the present invention.
2.基材
基材は、各種部材の機械的強度を担保するための材料であり、各種金属、例えば、鉄鋼、ステンレス鋼、銅合金、アルミニウムなどや、プラスチック、ガラス、コンクリートなどが挙げられる。
2. Substrate The substrate is a material that ensures the mechanical strength of various members, and examples thereof include various metals such as steel, stainless steel, copper alloys, and aluminum, as well as plastics, glass, and concrete.
基材の厚みとしては、機械的強度の観点から、好ましくは0.01mm以上、より好ましくは0.1mm以上、更に好ましくは1mm以上であり、生産性の観点から、好ましくは100mm以下、より好ましくは10mm以下、更に好ましくは5mm以下である。 From the viewpoint of mechanical strength, the thickness of the substrate is preferably 0.01 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, and even more preferably 1 mm or more; from the viewpoint of productivity, it is preferably 100 mm or less, more preferably 10 mm or less, and even more preferably 5 mm or less.
3.積層体の形成方法
本発明の積層体の形成方法は、以下の工程1及び工程2を含む。
工程1:樹脂表面上に、以下の成分(A)~(C)を含有する乳化組成物を塗布する工程
(A)修飾基を有するセルロース繊維
(B)水
(C)25℃1気圧で不揮発性の有機化合物
工程2:工程1の後、前記乳化組成物を乾燥させる工程
3. Method for Forming a Laminate The method for forming a laminate of the present invention includes the following steps 1 and 2.
Step 1: A step of applying an emulsion composition containing the following components (A) to (C) onto a resin surface: (A) cellulose fibers having a modified group; (B) water; and (C) an organic compound that is nonvolatile at 25°C and 1 atmosphere. Step 2: A step of drying the emulsion composition after Step 1.
<工程1>
工程1は樹脂表面上に乳化組成物を塗布する工程である。
塗布方法としては、乳化組成物のエアスプレー、エアレススプレー、トリガースプレーなどのスプレー、エアゾール缶を用いた噴霧、刷毛、ローラー、布などを用いた塗布、浸漬塗布等が挙げられる。これらの塗布方法は非常に簡便な方法であると言うことができる。
樹脂表面上の塗膜の厚みとしては、膜から付着物を容易に除去できる観点から、好ましくは0.001mm以上、より好ましくは0.01mm以上、更に好ましくは0.1mm以上であり、生産性の観点から、好ましくは10mm以下、より好ましくは1mm以下、更に好ましくは0.5mm以下である。
<Step 1>
Step 1 is a step of applying an emulsion composition onto a resin surface.
Examples of application methods include spraying the emulsion composition using an air spray, airless spray, trigger spray, or the like, spraying using an aerosol can, application using a brush, roller, cloth, or the like, dip application, etc. These application methods can be said to be very simple and convenient.
The thickness of the coating film on the resin surface is preferably 0.001 mm or more, more preferably 0.01 mm or more, and even more preferably 0.1 mm or more, from the viewpoint of easy removal of deposits from the film, and is preferably 10 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or less, from the viewpoint of productivity.
<工程2>
工程2は、工程1の後、前記乳化組成物を乾燥させる工程である。乳化組成物を乾燥させることで、膜を樹脂表面上に形成させる。
<Step 2>
Step 2 is a step of drying the emulsion composition after step 1. By drying the emulsion composition, a film is formed on the resin surface.
乳化組成物を乾燥させる方法としては、常温常圧下で風乾する方法でもよく、あるいは加温したり、減圧することで、乾燥を促進させてもよい。 The emulsion composition may be dried by air drying at room temperature and normal pressure, or the drying may be accelerated by heating or reducing the pressure.
<乳化組成物>
乳化組成物は、上記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含有する。必要に応じて、成分(D)、成分(E)及び/又は成分(F)を含有していてもよい。
<Emulsifying composition>
The emulsion composition contains the above-mentioned components (A), (B), and (C). If necessary, it may also contain components (D), (E), and/or (F).
乳化組成物中の成分(A)の含有量としては、乳化力の観点から、好ましくは0.02質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上であり、一方、ハンドリング性の観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。 From the viewpoint of emulsifying power, the content of component (A) in the emulsion composition is preferably 0.02% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and even more preferably 0.1% by mass or more. From the viewpoint of handleability, on the other hand, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less.
乳化組成物中の成分(B)の含有量としては、乳化状態を維持する観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、一方、粘度やハンドリング性の観点から、好ましくは98質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。 From the viewpoint of maintaining the emulsified state, the content of component (B) in the emulsion composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. On the other hand, from the viewpoints of viscosity and handleability, it is preferably 98% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less.
乳化組成物中の成分(C)の含有量としては、乳化状態を維持する観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、同様の観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。 From the viewpoint of maintaining the emulsified state, the content of component (C) in the emulsion composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and even more preferably 5% by mass or more; from the same viewpoint, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less.
乳化組成物中の成分(D)の含有量としては、基材上に容易に成膜できる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、同様の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。 From the viewpoint of facilitating film formation on a substrate, the content of component (D) in the emulsion composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and even more preferably 5% by mass or more; from the same viewpoint, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less.
乳化組成物中の成分(E)の含有量としては、膜の耐久性向上の観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上であり、同様の観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.3質量%以下である。 From the viewpoint of improving the durability of the film, the content of component (E) in the emulsion composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and even more preferably 0.1% by mass or more; from the same viewpoint, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and even more preferably 0.3% by mass or less.
乳化組成物中の成分(F)の含有量としては、膜の耐久性向上の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、同様の観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。 From the viewpoint of improving the durability of the film, the content of component (F) in the emulsion composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and even more preferably 5% by mass or more; from the same viewpoint, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less.
乳化組成物中の成分(C)と成分(A)の質量比((C)/(A))は、膜から付着物を容易に除去できるの観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上であり、同様の観点から、好ましくは10以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは2以下である。 The mass ratio of component (C) to component (A) in the emulsion composition ((C)/(A)) is preferably 0.1 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 1.5 or more, from the viewpoint of easily removing deposits from the film; and from the same viewpoint, it is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and even more preferably 2 or less.
乳化組成物の粘度は、ハンドリングの観点から、25℃における粘度が好ましくは0.5mPa・s以上、より好ましくは0.8mPa・s以上、更に好ましくは1mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・s以上であり、同様の観点から、好ましくは30Pa・s以下、より好ましくは10Pa・s以下、更に好ましくは1Pa・s以下、更に好ましくは100mPa・s以下、更に好ましくは20mPa・s以下である。ここで粘度は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。 From the viewpoint of ease of handling, the viscosity of the emulsion composition at 25°C is preferably 0.5 mPa·s or more, more preferably 0.8 mPa·s or more, even more preferably 1 mPa·s or more, and even more preferably 5 mPa·s or more; from the same viewpoint, it is preferably 30 Pa·s or less, more preferably 10 Pa·s or less, even more preferably 1 Pa·s or less, even more preferably 100 mPa·s or less, and even more preferably 20 mPa·s or less. Viscosity can be measured according to the method described in the Examples below.
乳化組成物における乳化滴の粒子径のメジアンは、後述するレーザー回折法による測定において、耐水性及び滑液性とその耐久性を向上させる観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、同様の観点から、好ましくは2000nm以下、より好ましくは1000nm以下、更に好ましくは700nm以下、更に好ましくは500nm以下である。 The median particle size of the emulsified droplets in the emulsion composition, as measured by the laser diffraction method described below, is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, and even more preferably 100 nm or more, from the viewpoint of improving water resistance, synovial fluid resistance, and durability thereof; and from the same viewpoint, it is preferably 2000 nm or less, more preferably 1000 nm or less, even more preferably 700 nm or less, and even more preferably 500 nm or less.
<乳化組成物の調製方法>
本発明における乳化組成物の調製方法は、前述の成分(A)、成分(B)及び成分C)等を混合する工程、又は、アニオン変性セルロース繊維、修飾用化合物、成分(B)及び成分(C)等を混合する工程を有するものである。
<Method for preparing emulsion composition>
The method for preparing the emulsion composition of the present invention includes a step of mixing the aforementioned components (A), (B), and (C), or a step of mixing anion-modified cellulose fiber, a modifying compound, components (B), and (C), etc.
各成分を混合することで乳化が生じ、乳化組成物が得られる。かかる混合処理には、マグネチックスターラー、メカニカルスターラー、ホモミキサー、真空乳化装置、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等を用いることができる。混合処理は、2種類以上の操作を組み合わせて実施してもよい。 By mixing the components, emulsification occurs, resulting in an emulsion composition. For this mixing process, a magnetic stirrer, mechanical stirrer, homomixer, vacuum emulsifier, low-pressure homogenizer, high-pressure homogenizer, grinder, cutter mill, ball mill, jet mill, single-screw extruder, twin-screw extruder, ultrasonic agitator, household juicer mixer, etc. can be used. The mixing process may be performed by combining two or more operations.
各成分の混合時の温度や時間としては、例えば、好ましくは5~50℃の温度範囲とし、好ましくは1分間~3時間の範囲とする。 The temperature and time for mixing the components are preferably in the range of 5 to 50°C, and preferably in the range of 1 minute to 3 hours.
混合時の各成分の含有量の好ましい範囲は、前述の本発明における乳化組成物における各成分の含有量の好ましい範囲と同じである。 The preferred range of content of each component when mixed is the same as the preferred range of content of each component in the emulsion composition of the present invention described above.
以下、実施例等を示して本発明を具体的に説明する。なお、下記の実施例は、単なる本発明の例示であり、何ら限定を意味するものではない。 The present invention will be specifically explained below using examples. Please note that the following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to be limiting in any way.
〔アニオン変性セルロース繊維及び改質セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比〕
測定対象のセルロース繊維に水を加えて、その含有量が0.0001質量%の分散液を調製する。該分散液をマイカ(雲母)上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(AFM)(Digital instrument社製、Nanoscope II Tappingmode AFM;プローブはナノセンサーズ社製、Point Probe(NCH)を使用)を用いて、該観察試料中のセルロース繊維の繊維高さ(繊維のあるところとないところの高さの差)を測定する。その際、該セルロース繊維が確認できる顕微鏡画像において、セルロース繊維を100本以上抽出し、それらの繊維高さから平均繊維径を算出する。繊維方向の距離より、平均繊維長を算出する。平均アスペクト比は平均繊維長/平均繊維径より算出する。AFMによる画像で分析される高さを繊維径とみなすことができる。
[Average fiber diameter, average fiber length, and average aspect ratio of anion-modified cellulose fibers and modified cellulose fibers]
Water is added to the cellulose fibers to be measured to prepare a dispersion with a content of 0.0001% by mass. The dispersion is dropped onto mica and dried to serve as an observation sample. An atomic force microscope (AFM) (Digital Instruments, Nanoscope II Tapping mode AFM; Nanosensors, Point Probe (NCH) probe) is used to measure the fiber height (height difference between fiber-containing and fiber-free areas) of the cellulose fibers in the observation sample. At this time, 100 or more cellulose fibers are extracted from a microscopic image in which the cellulose fibers can be seen, and the average fiber diameter is calculated from their fiber height. The average fiber length is calculated from the distance in the fiber direction. The average aspect ratio is calculated by dividing the average fiber length by the average fiber diameter. The height analyzed in the AFM image can be considered the fiber diameter.
〔原料のセルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長〕
測定対象のセルロース繊維に脱イオン水を加えて、その含有量が0.01質量%の分散液を調製する。該分散液を湿式分散タイプ画像解析粒度分布計(ジャスコインターナショナル社製、IF-3200)を用いて、フロントレンズ:2倍、テレセントリックズームレンズ:1倍、画像分解能:0.835μm/ピクセル、シリンジ内径:6515μm、スペーサー厚み:500μm、画像認識モード:ゴースト、閾値:8、分析サンプル量:1mL、サンプリング:15%の条件で測定する。セルロース繊維を100本以上測定し、それらの平均ISO繊維径を平均繊維径をとして、平均ISO繊維長を平均繊維長として算出する。
[Average fiber diameter and average fiber length of raw cellulose fibers]
Deionized water is added to the cellulose fibers to be measured to prepare a dispersion containing 0.01% by mass of cellulose. The dispersion is measured using a wet dispersion type image analysis particle size distribution analyzer (IF-3200, manufactured by Jusco International Co., Ltd.) under the following conditions: front lens: 2x, telecentric zoom lens: 1x, image resolution: 0.835 μm/pixel, syringe inner diameter: 6515 μm, spacer thickness: 500 μm, image recognition mode: ghost, threshold: 8, analysis sample volume: 1 mL, and sampling: 15%. At least 100 cellulose fibers are measured, and the average ISO fiber diameter and average ISO fiber length are calculated as the average fiber diameter and average fiber length, respectively.
〔アニオン変性セルロース繊維及び改質セルロース繊維のアニオン性基含有量〕
乾燥質量0.5gの測定対象のセルロース繊維を100mLビーカーにとり、脱イオン水又はメタノール/水=2/1の混合溶媒を加えて全体で55mLとし、ここに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mLを加えて分散液を調製する。測定対象のセルロース繊維が十分に分散するまで該分散液を攪拌する。この分散液に0.1M塩酸を加えてpHを2.5~3に調整し、自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、AUT-701)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を、待ち時間60秒の条件で該分散液に滴下し、1分ごとの電導度及びpHの値を測定する。pH11程度になるまで測定を続け、電導度曲線を得る。この電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、次式により、測定対象のセルロース繊維のアニオン性基含有量を算出する。
アニオン性基含有量(mmol/g)=[水酸化ナトリウム滴定量×水酸化ナトリウム水溶液濃度(0.05M)]/[測定対象のセルロース繊維の質量(0.5g)]
[Anionic Group Content of Anion-Modified Cellulose Fibers and Modified Cellulose Fibers]
A dry mass of 0.5 g of the cellulose fiber to be measured is placed in a 100 mL beaker, and deionized water or a 2:1 methanol/water mixed solvent is added to make a total volume of 55 mL. 5 mL of 0.01 M aqueous sodium chloride solution is then added to prepare a dispersion. The dispersion is stirred until the cellulose fiber to be measured is sufficiently dispersed. 0.1 M hydrochloric acid is added to the dispersion to adjust the pH to 2.5-3. Using an automatic titrator (DKK-TOA Corporation, AUT-701), 0.05 M aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise to the dispersion with a waiting time of 60 seconds, and the conductivity and pH values are measured every minute. Measurements are continued until the pH reaches approximately 11, and a conductivity curve is obtained. The sodium hydroxide titration amount is determined from this conductivity curve, and the anionic group content of the cellulose fiber to be measured is calculated using the following formula:
Anionic group content (mmol/g) = [sodium hydroxide titration amount × sodium hydroxide aqueous solution concentration (0.05 M)] / [mass of cellulose fiber to be measured (0.5 g)]
〔酸化セルロース繊維のアルデヒド基含有量〕
測定対象の酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量を、上記アニオン性基含有量の測定方法によって測定する。
一方、これとは別に、ビーカーに、測定対象の酸化セルロース繊維の水分散液100g(固形分含有量1.0質量%)、酢酸緩衝液(pH4.8)100g、2-メチル-2-ブテン0.33g、亜塩素酸ナトリウム0.45gを加え25℃で16時間撹拌して、酸化セルロース繊維に残存するアルデヒド基の酸化処理を行う。反応終了後、脱イオン水にて洗浄を行い、アルデヒド基を酸化処理したセルロース繊維を得る。反応液を凍結乾燥処理し、得られた乾燥品のカルボキシ基含有量を上記アニオン性基含有量の測定方法で測定し、「酸化処理した酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量」を算出する。続いて、式1にて測定対象の酸化セルロース繊維のアルデヒド基含有量を算出する。
アルデヒド基含有量(mmol/g)=(酸化処理した酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量)-(測定対象の酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量)・・・式1
[Aldehyde group content of oxidized cellulose fiber]
The carboxy group content of the oxidized cellulose fiber to be measured is measured by the above-mentioned method for measuring the anionic group content.
Separately, 100 g of the aqueous dispersion of oxidized cellulose fiber to be measured (solids content: 1.0% by mass), 100 g of acetate buffer (pH 4.8), 0.33 g of 2-methyl-2-butene, and 0.45 g of sodium chlorite were added to a beaker and stirred at 25°C for 16 hours to oxidize any remaining aldehyde groups in the oxidized cellulose fiber. After completion of the reaction, the fiber was washed with deionized water to obtain cellulose fiber with the aldehyde groups oxidized. The reaction solution was freeze-dried, and the carboxy group content of the resulting dried product was measured using the above-mentioned method for measuring anionic group content, and the "carboxy group content of the oxidized oxidized cellulose fiber" was calculated. Next, the aldehyde group content of the oxidized cellulose fiber to be measured was calculated using Equation 1.
Aldehyde group content (mmol/g) = (carboxy group content of oxidized cellulose fiber after oxidation treatment) - (carboxy group content of oxidized cellulose fiber to be measured) Equation 1
〔分散液中の固形分含有量〕
ハロゲン水分計(島津製作所社製、MOC-120H)を用いて測定する。サンプル1gに対して150℃恒温で30秒ごとの測定を行い、質量減少がサンプルの初期量の0.1%以下となった値を固形分含有量とする。
[Solid content in dispersion]
The measurement is carried out using a halogen moisture meter (MOC-120H, manufactured by Shimadzu Corporation). Measurements are carried out every 30 seconds for 1 g of sample at a constant temperature of 150°C, and the value when the mass loss is 0.1% or less of the initial amount of the sample is taken as the solid content.
〔改質セルロース繊維における結晶構造の確認〕
改質セルロース繊維の結晶構造は、X線回折計(リガク社製、MiniFlexII)を用いて以下の条件で測定することにより確認する。
測定条件は、X線源:Cu/Kα-radiation、管電圧:30kv、管電流:15mA、測定範囲:回折角2θ=5~45°、X線のスキャンスピード:10°/minとする。測定用サンプルは面積320mm2×厚さ1mmのペレットに圧縮して作製する。また、セルロースI型結晶構造の結晶化度は得られたX線回折強度を、以下の式Aに基づいて算出する。
[Confirmation of crystalline structure in modified cellulose fibers]
The crystalline structure of the modified cellulose fiber is confirmed by measurement under the following conditions using an X-ray diffractometer (MiniFlex II, manufactured by Rigaku Corporation).
The measurement conditions are as follows: X-ray source: Cu/Kα-radiation, tube voltage: 30 kV, tube current: 15 mA, measurement range: diffraction angle 2θ = 5 to 45°, X-ray scan speed: 10°/min. The measurement sample is compressed into a pellet with an area of 320 mm 2 and a thickness of 1 mm. The crystallinity of the cellulose type I crystal structure is calculated from the obtained X-ray diffraction intensity according to the following formula A.
<式A>
セルロースI型結晶化度(%)=[(I22.6-I18.5)/I22.6]×100
〔式中、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す〕
<Formula A>
Cellulose I-type crystallinity (%) = [(I 22.6 - I 18.5 )/I 22.6 ] × 100
(wherein I 22.6 represents the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ=22.6°) in X-ray diffraction, and I 18.5 represents the diffraction intensity of the amorphous portion (diffraction angle 2θ=18.5°).)
一方、上記式Aで得られる結晶化度が35%以下の場合には、算出精度の向上の観点から、「木質科学実験マニュアル」(日本木材学会編;2000年4月発行)のP199-200の記載に則り、以下の式Bに基づいて算出することが好ましい。
したがって、上記式Aで得られる結晶化度が35%以下の場合には、以下の式Bに基づいて算出した値を結晶化度として用いることができる。
On the other hand, when the crystallinity obtained by the above formula A is 35% or less, it is preferable to calculate based on the following formula B in accordance with the description on pages 199-200 of the "Wood Science Experiment Manual" (edited by the Japan Wood Research Society; published in April 2000) in order to improve calculation accuracy.
Therefore, when the crystallinity obtained by the above formula A is 35% or less, the value calculated based on the following formula B can be used as the crystallinity.
<式B>
セルロースI型結晶化度(%)=[Ac/(Ac+Aa)]×100
〔式中、Acは、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)、(011面)(回折角2θ=15.1°)および(0-11面)(回折角2θ=16.2°)のピーク面積の総和、Aaは,アモルファス部(回折角2θ=18.5°)のピーク面積を示し、各ピーク面積は得られたX線回折チャートをガウス関数でフィッティングすることで求める〕
<Formula B>
Cellulose type I crystallinity (%) = [A c / (A c + A a )] × 100
(wherein A c represents the sum of the peak areas of the lattice planes (002 plane) (diffraction angle 2θ=22.6°), (011 plane) (diffraction angle 2θ=15.1°), and (0-11 plane) (diffraction angle 2θ=16.2°) in X-ray diffraction, and A a represents the peak area of the amorphous portion (diffraction angle 2θ=18.5°), and each peak area is determined by fitting the obtained X-ray diffraction chart with a Gaussian function.)
〔乳化組成物の粘度の測定〕
B型粘度計(東機産業TVB-10)No.1ローターを用いて、25℃、回転速度60RPM、1分後の粘度を測定する。
[Measurement of Viscosity of Emulsion Composition]
Using a Brookfield viscometer (Toki Sangyo TVB-10) with a No. 1 rotor, the viscosity is measured at 25°C, a rotation speed of 60 RPM, and after 1 minute.
〔レーザー回折法による乳化滴の粒子径の測定〕
レーザー回折法による乳化滴の粒子径の測定は、堀場製作所製LA-960を用いて行う。
測定条件:測定用セルに水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積粒度分布及びメジアン(体積累積中位粒径(D50))を測定する。なお、相対屈折率1.20、温度25℃、循環ポンプON、循環速度5、撹拌速度5とする。
[Measurement of particle size of emulsion droplets by laser diffraction method]
The particle size of the emulsified droplets is measured by laser diffraction using LA-960 manufactured by Horiba Ltd.
Measurement conditions: Water is added to a measurement cell, and the volume particle size distribution and median (volume cumulative median particle size (D50)) are measured at a concentration that brings the absorbance into an appropriate range. The relative refractive index is 1.20, the temperature is 25°C, the circulation pump is ON, the circulation speed is 5, and the stirring speed is 5.
〔膜の厚みの測定〕
乾燥後の膜の厚みは、レーザー顕微鏡(キーエンス社製、VK-9710)を用いて以下の測定条件で測定する。測定条件は、対物レンズ:10倍、光量:3%、明るさ:1548、Zピッチ:0.5μmとした。膜の一部を金属製のスパーテルで削り取り、下層体を露出させたサンプルを測定し、内蔵の画像処理ソフトを用いて下層体の高さと膜のある部分の高さを計測し、それらの差をとることで膜の厚みを求める。
[Measurement of film thickness]
The thickness of the dried film is measured using a laser microscope (Keyence Corporation, VK-9710) under the following measurement conditions. The measurement conditions were: objective lens: 10x, light intensity: 3%, brightness: 1548, Z pitch: 0.5 μm. A portion of the film was scraped off with a metal spatula, and the sample with the exposed lower layer was measured. The height of the lower layer and the height of the film were measured using the built-in image processing software, and the thickness of the film was determined by taking the difference between them.
〔アニオン変性セルロース繊維〕
原料として、表1に記載の物性値を有するアニオン変性セルロース繊維を用いた。
[Anion-modified cellulose fiber]
Anion-modified cellulose fibers having the physical properties shown in Table 1 were used as raw materials.
かかるアニオン変性セルロース繊維は、例えば下記のTEMPO酸化処理のようにして調製することができる。 Such anionically modified cellulose fibers can be prepared, for example, by the TEMPO oxidation treatment described below.
[TEMPO酸化処理]
メカニカルスターラー、撹拌翼を備えた2LのPP製ビーカーに、原料の天然セルロース繊維としての針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維10g、脱イオン水990gをはかり取り、25℃、100rpmで30分撹拌する。次いで、該パルプ繊維10gに対し、TEMPOを0.13g、臭化ナトリウム1.3g、10.5質量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液35.5gをこの順で添加する。次いで、自動滴定装置を用いてpHスタット滴定を行い、0.5M水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10.5に保持する。撹拌速度100rpmにて反応25℃で120分行う。
[TEMPO oxidation treatment]
10 g of bleached coniferous kraft pulp fiber (as the raw natural cellulose fiber) and 990 g of deionized water were weighed into a 2 L PP beaker equipped with a mechanical stirrer and stirring blades and stirred at 25°C and 100 rpm for 30 minutes. Next, 0.13 g of TEMPO, 1.3 g of sodium bromide, and 35.5 g of a 10.5 wt% aqueous solution of sodium hypochlorite were added to the 10 g of pulp fiber in this order. Next, pH stat titration was performed using an automatic titrator, and 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to maintain the pH at 10.5. The reaction was carried out at 25°C for 120 minutes with a stirring speed of 100 rpm.
次いで、撹拌しながら、それに0.01Mの塩酸を加えて、懸濁液のpHを2とする。次いで、吸引濾過で、固形分を濾別する。固形分を脱イオン水中に分散させ、吸引濾過で固形分を濾別する操作を、ろ液の伝導度が200μs/cm以下になるまで繰り返す。得られる固形分に対して脱水処理を行って、アニオン変性セルロース繊維を得ることができる。 Next, 0.01 M hydrochloric acid is added to the suspension while stirring to adjust the pH of the suspension to 2. The solids are then filtered off by suction filtration. The process of dispersing the solids in deionized water and filtering off the solids by suction filtration is repeated until the conductivity of the filtrate reaches 200 μs/cm or less. The resulting solids are then dehydrated to obtain anion-modified cellulose fibers.
〔還元処理された微細化アニオン変性セルロース繊維の調製〕
前記アニオン変性セルロース繊維に微細化処理、次いで、還元処理を行って、表2に記載の物性値を有する微細化アニオン変性セルロース繊維を調製した。
[Preparation of reduction-treated, finely divided anion-modified cellulose fibers]
The anion-modified cellulose fibers were subjected to a micronization treatment and then a reduction treatment to prepare micronized anion-modified cellulose fibers having the physical properties shown in Table 2.
かかる微細化アニオン変性セルロース繊維は、例えば下記の微細化処理及び還元処理により調製することができる。 Such finely divided anionically modified cellulose fibers can be prepared, for example, by the following fine division and reduction treatments.
[微細化処理]
アニオン変性セルロース繊維に脱イオン水を添加して懸濁液(固形分含有量2.0質量%)100gを調製し、これに0.5M水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH=8に調整する。次いで、脱イオン水を加えて合計200gとする。この懸濁液に、高圧ホモジナイザーを用いて150MPaで微細化処理を3回行い、微細化アニオン変性セルロース繊維分散液(固形分含有量1.0質量%)を得ることができる。
[Fine processing]
Deionized water was added to the anion-modified cellulose fibers to prepare 100 g of a suspension (solid content 2.0% by mass), to which 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added to adjust the pH to 8. Deionized water was then added to make a total of 200 g. This suspension was subjected to a micronization treatment three times at 150 MPa using a high-pressure homogenizer to obtain a micronized anion-modified cellulose fiber dispersion (solid content 1.0% by mass).
[還元処理]
微細化アニオン変性セルロース繊維分散液(固形分含有量1.0質量%)182gをはかり取り、脱イオン水を加えて合計400gとし、そこに0.1M水酸化ナトリウム水溶液1.2mL、水素化ホウ素ナトリウム120mgを加え、25℃で4時間撹拌する。次いで、1M塩酸9mLを加えて撹拌を続ける。撹拌終了後、吸引ろ過して得られた固形分を脱イオン水中に分散させ、吸引濾過で固形分を濾別する操作を6回繰り返す。このようにして、微細化アニオン変性セルロース繊維に存在するアルデヒド基が還元処理された、微細化アニオン変性セルロース繊維分散液(固形分含有量0.9質量%)を得ることができる。
[Reduction process]
182 g of a finely divided anion-modified cellulose fiber dispersion (solid content 1.0% by mass) was weighed out and added with deionized water to a total of 400 g. 1.2 mL of 0.1 M aqueous sodium hydroxide and 120 mg of sodium borohydride were added thereto and stirred at 25°C for 4 hours. 9 mL of 1 M hydrochloric acid was then added and stirring was continued. After stirring was completed, the solids obtained by suction filtration were dispersed in deionized water and the solids were separated by suction filtration. This operation was repeated six times. In this way, a finely divided anion-modified cellulose fiber dispersion (solid content 0.9% by mass) in which the aldehyde groups present in the finely divided anion-modified cellulose fibers had been reduced was obtained.
〔乳化混合物の調製〕
ビーカーに、表2に記載の物性値を有する前記微細化アニオン変性セルロース繊維の分散液66.7g(固形分含有量0.9質量%)、シリコーンオイルを6.0g、修飾用化合物としてのアミノ変性シリコーンを2.67g(アニオン変性セルロース繊維のカルボキシ基に対して1.75当量に相当)を混合し、そこに脱イオン水を加えて合計100gとした。この分散液をメカニカルスターラーで常温で5分間撹拌した後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、ナノヴェイタL-ES)にて150MPaで10パス処理させることで、アニオン変性セルロース繊維に、アミノ変性シリコーンがイオン結合を介して結合した改質セルロース繊維を含む乳化混合物を得た。得られた混合物は白濁液であって、光学顕微鏡によって水中に油滴が分散している様子が観察されたため、乳化系であると判断した。乳化滴の粒子径のメジアンは300nmであった。
[Preparation of emulsified mixture]
In a beaker, 66.7 g of the dispersion of the micronized anion-modified cellulose fiber (solids content 0.9% by mass) having the physical properties listed in Table 2, 6.0 g of silicone oil, and 2.67 g of amino-modified silicone as a modifying compound (corresponding to 1.75 equivalents relative to the carboxy groups of the anion-modified cellulose fiber) were mixed, and deionized water was added to make a total of 100 g. This dispersion was stirred with a mechanical stirrer at room temperature for 5 minutes and then subjected to 10 passes at 150 MPa in a high-pressure homogenizer (NanoVita L-ES, manufactured by Yoshida Kikai Co., Ltd.) to obtain an emulsified mixture containing modified cellulose fiber in which the amino-modified silicone was bonded to the anion-modified cellulose fiber via ionic bonds. The resulting mixture was a cloudy white liquid, and oil droplets dispersed in water were observed under an optical microscope, indicating that it was an emulsion. The median particle size of the emulsified droplets was 300 nm.
実施例1~2
表に記載の有効分濃度になるように、ビーカーに、乳化混合物及び表に記載の原料を測り取り、25℃で30分間撹拌し、積層体形成用の乳化組成物を得た。
Examples 1 and 2
The emulsified mixture and the raw materials shown in the table were weighed into a beaker so as to achieve the active ingredient concentrations shown in the table, and the mixture was stirred at 25° C. for 30 minutes to obtain an emulsified composition for forming a laminate.
実施例で使用した代表的な成分の詳細を以下にまとめた。
[修飾用化合物]
アミノ変性シリコーン:ダウ・東レ社製、DOWSILTM SS-3551」、動粘度:1,000、アミノ当量:1,700
[成分(C)]
シリコーンオイル:信越化学工業社製、KF-96-100cs」、SP値:7.3
[成分(D)]
N-メチルピロリドン:富士フィルム和光純薬社製
2-プロパノール:富士フィルム和光純薬社製
[成分(E)]
ポリエーテル変性シリコーン:信越化学工業社製、KF-642、HLB:14
[成分(F)]
スチレンアクリル:DSM社製、NeoCryl XK-188(固形分44.5質量%)
Details of representative components used in the examples are summarized below.
[Modification compound]
Amino-modified silicone: DOWSIL ™ SS-3551, manufactured by Dow Toray Industries, Inc., kinematic viscosity: 1,000, amino equivalent: 1,700
[Component (C)]
Silicone oil: KF-96-100cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SP value: 7.3
[Component (D)]
N-methylpyrrolidone: Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 2-propanol: Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
[Component (E)]
Polyether-modified silicone: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KF-642, HLB: 14
[Component (F)]
Styrene acrylic: NeoCryl XK-188 (solid content 44.5% by mass), manufactured by DSM
〔下層体の塗工〕
SUS329J4L製基材(100mm×300mm×厚み3mm)上に下層体を形成する塗料として、アクリル樹脂系塗料(中国塗料社製、SEAFLO NEO CF Z)をアプリケーター(テスター産業社製)を用いて厚みが200μmになるように塗工した。室温で12時間乾燥させることにより溶媒を揮発させ、下層体の膜厚が約100μmの基材と下層体との積層構造物を得た。なお、ここで用いたアクリル樹脂系塗料に含まれるアクリル樹脂は溶解型樹脂に該当する。
[Coating of lower layer body]
An acrylic resin-based paint (SEAFLO NEO CF Z, manufactured by Chugoku Paint Co., Ltd.) was applied to a SUS329J4L substrate (100 mm x 300 mm x 3 mm thick) to form a lower layer using an applicator (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) to a thickness of 200 μm. The solvent was evaporated by drying at room temperature for 12 hours, resulting in a laminated structure of the substrate and lower layer with a film thickness of approximately 100 μm. Note that the acrylic resin contained in the acrylic resin-based paint used here corresponds to a soluble resin.
〔下層体上への上層体の作製〕
実施例1及び実施例2で作成したそれぞれの乳化組成物を、表に記載の塗膜の厚みになるように、前記積層構造物の下層体の上の全域に塗り広げた。次いで、室温で24時間乾燥させることにより溶媒を揮発させ、下層体と上層体の積層体を備えた構造体を得た。
[Creating an upper layer on a lower layer]
Each of the emulsion compositions prepared in Examples 1 and 2 was spread over the entire surface of the lower layer of the laminated structure to a coating thickness shown in the table. The solvent was then evaporated by drying at room temperature for 24 hours, yielding a structure comprising a laminate of the lower layer and the upper layer.
比較例1
上層体を備えない、前記下層体のみを備えた構造体を比較例1として用いた。
Comparative Example 1
A structure having only the lower layer body without the upper layer body was used as Comparative Example 1.
〔滑液性の評価〕
試験例1
上記のようにして作製された実施例1~2、比較例1の構造体を、上層体が上を向くように水平の状態に設置し、各膜に対して、全自動接触角計(協和界面科学社製、FAMAS)を用い、23℃にて、8μLの水滴(23℃)を滴下し、1秒静置した。次いで、1°/sの速さで膜表面を85°まで傾け、水滴が滑り始める角度を測定した。水滴滑落角の値が小さいほど、その膜の滑液性が高いことを示す。各成分の組成(乾燥膜中の質量部数)及び評価結果を下記の表に示す。ただし、85°まで傾けても水滴が滑り落ちなかった場合には、水滴滑落角は、「85超」と記した。
[Evaluation of synovial fluid]
Test Example 1
The structures of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 prepared as described above were placed horizontally with the upper layer facing upward. An 8 μL water droplet (23°C) was dropped onto each film at 23°C using a fully automatic contact angle meter (FAMAS, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) and allowed to stand for 1 second. The film surface was then tilted to 85° at a rate of 1°/s, and the angle at which the water droplet began to slide was measured. The smaller the water droplet sliding angle, the higher the synovial properties of the film. The composition of each component (mass parts in the dry film) and the evaluation results are shown in the table below. However, if the water droplet did not slide even when tilted to 85°, the water droplet sliding angle was recorded as "greater than 85".
〔野外水生生物付着試験〕
試験例2
実施例1、2の上層体と下層体の積層体を備えた基板と比較例1の基板をそれぞれ鎖で繋ぎ、干潮時に水面から2mの深さになるように和歌山県下津港付近の海水中に設置し、7ヶ月間海水中での浸漬試験を行った。浸漬1ヶ月後、3ヶ月後、7ヶ月後に、基板への甲殻動物類と藻類の付着度合いを目視によって評価した。評価基準は次の通りである。数値が小さいほど、水生生物の付着抑制効果が高いことを示す。
[Field aquatic organism adhesion test]
Test Example 2
The substrates having the laminate of the upper and lower layers of Examples 1 and 2 and the substrate of Comparative Example 1 were connected with chains and placed in seawater near Shimotsu Port in Wakayama Prefecture so that they were 2 m deep from the water surface at low tide, and an immersion test in seawater was conducted for 7 months. After 1 month, 3 months, and 7 months of immersion, the degree of adhesion of crustaceans and algae to the substrates was visually evaluated. The evaluation criteria were as follows: The smaller the value, the greater the effect of inhibiting adhesion of aquatic organisms.
1:水生生物の付着が基板表面の2面積%以下である状態。
2:基板表面の2面積%超10面積%以下に水生生物が付着している状態。
3:基板表面の10面積%超20面積%以下に水生生物が付着している状態。
4:基板表面の20面積%超30面積%以下に水生生物が付着している状態。
5:基板表面の30面積%超50面積%以下に水生生物が付着している状態。
6:基板表面の50面積%超80面積%以下に水生生物が付着している状態。
7:基板表面の80面積%超に水生生物が付着している状態。
1: The adhesion of aquatic organisms is 2% or less of the area of the substrate surface.
2: Aquatic organisms are attached to more than 2% by area and less than 10% by area of the substrate surface.
3: Aquatic organisms are attached to more than 10% by area and up to 20% by area of the substrate surface.
4: Aquatic organisms are attached to more than 20% by area but not more than 30% by area of the substrate surface.
5: Aquatic organisms are attached to more than 30% by area and up to 50% by area of the substrate surface.
6: Aquatic organisms are attached to more than 50% but not more than 80% of the area of the substrate surface.
7: A state in which aquatic organisms are attached to more than 80% of the area of the substrate surface.
〔付着物の除去試験〕
試験例3
上記試験例1において、1ヶ月後、3ヶ月後、7ヶ月後に、基板上に付着した水生生物の除去性を以下の基準で評価した。なおここで水流とは13.3L/minの速さで、基板に対して水平方向に流して評価した。数値が小さいほど、付着物が容易に除去できることを示す。
なお、実施例2は、3か月で上層体が下層体から剥がれたため、そこで評価を終了した。
[Deposit removal test]
Test Example 3
In the above Test Example 1, the removability of aquatic organisms attached to the substrate was evaluated after 1 month, 3 months, and 7 months according to the following criteria. The water flow here was evaluated by flowing water at a speed of 13.3 L/min in a direction horizontal to the substrate. The smaller the value, the easier it was to remove the attached organisms.
In Example 2, the upper layer peeled off from the lower layer after three months, and the evaluation was terminated at that point.
1:水流で付着物のみ除去可能。
2:水流で付着物ごと上層体が剥離することで除去可能。
3:水流+こする作業で付着物のみ除去可能。
4:付着物の除去に工具の使用が必要。
1: Only the deposits can be removed with a water stream.
2: The upper layer can be removed by using a water flow to peel off the attached material.
3: Only the adhesions can be removed by using a water jet and scrubbing.
4: Tools are required to remove the deposits.
さらに、付着物除去後の表面状態を目視にて確認し、除去作業により表面に欠損のあり/なしを評価した。上記の除去性スコア2又は3(上層体も剥離)の場合は、上層体剥離後の下層体の表面状態を評価した。 Furthermore, the surface condition after removal of the deposits was visually inspected and evaluated for the presence or absence of surface damage due to the removal process. In cases where the removability score was 2 or 3 (the upper layer was also peeled off), the surface condition of the lower layer after the upper layer was peeled off was evaluated.
表1より、下層体に上層体を積層した実施例の構造体は、下層体単独と比べて水生生物の付着そのものを抑制できる効果を有し、かつ付着した水生生物の除去性にも優れることが分かった。特に甲殻動物類の付着抑制に優れることを確認した。
また、下層体に上層体を積層した実施例の構造体は、一定期間浸漬後、水流のみで付着物ごと上層体が簡便に剥離可能であり、欠損のないきれいな下層体を表出可能であるということが分かった。そのため、本発明における乳化組成物を用いて、下層体上に再度、簡便な作業で上層体を形成させることが可能である。
From Table 1, it can be seen that the structure of the example in which the upper layer body is laminated on the lower layer body has the effect of suppressing the adhesion of aquatic organisms itself compared to the lower layer body alone, and is also excellent in removing attached aquatic organisms. It was confirmed that it was particularly excellent in suppressing the adhesion of crustaceans.
Furthermore, it was found that the structure of the example in which the upper layer body was laminated on the lower layer body could be easily peeled off together with the attached matter using only a water flow after immersion for a certain period of time, and a clean lower layer body without any defects could be exposed. Therefore, it is possible to form an upper layer body again on the lower layer body with a simple operation using the emulsion composition of the present invention.
実施例1、実施例2の比較により、上層体が下層体から剥離するまでの耐久期間は、成分(D)としてN-メチルピロリドンを用いる方が2-プロパノールを用いるときと比べて長いことが分かった。これは、理由は定かではないが、類似のSP値を有する有機媒体であるが、N-メチルピロリドンの方が2-プロパノールに比べて沸点が高く、揮発に時間がかかるために下層体とゆっくり相互拡散することができたためではないかと考えている。一方、比較例1は甲殻動物類が付着すると付着物の除去に工具が必要であり、除去後は表面に欠損が生じてしまった。 A comparison of Examples 1 and 2 revealed that the durability period until the upper layer peeled off from the lower layer was longer when N-methylpyrrolidone was used as component (D) than when 2-propanol was used. The reason for this is unclear, but it is thought that although they are organic media with similar SP values, N-methylpyrrolidone has a higher boiling point than 2-propanol and takes longer to volatilize, allowing it to slowly interdiffuse with the lower layer. On the other hand, when crustaceans adhered to Comparative Example 1, tools were required to remove the adhesions, and defects were found on the surface after removal.
1 基材
2 樹脂層
3 膜
1 Base material 2 Resin layer 3 Film
Claims (3)
工程1:溶解型樹脂の表面上に、以下の成分(A)~(D)を含有する乳化組成物を塗布する工程
(A)修飾基を有するセルロース繊維
(B)水
(C)25℃1気圧で不揮発性の有機化合物であって、前記有機化合物が、アルコール、エステル油、炭化水素油、シリコーン油、エーテル油、油脂、フッ素系不活性液体及び脂肪酸からなる群より選択される一種以上の有機化合物
(D)25℃1気圧で揮発性の有機化合物
工程2:工程1の後、前記乳化組成物を乾燥させる工程 A method for forming a laminate, comprising the following steps 1 and 2:
Step 1: A step of applying an emulsion composition containing the following components (A) to (D) onto the surface of a dissolvable resin: (A) cellulose fibers having a modifying group; (B) water; and (C) an organic compound that is nonvolatile at 25°C and 1 atmosphere , wherein the organic compound is one or more organic compounds selected from the group consisting of alcohols, ester oils, hydrocarbon oils, silicone oils, ether oils, oils and fats, fluorine-based inert liquids, and fatty acids.
(D) Organic compounds that are volatile at 25°C and 1 atmosphere
Step 2: After Step 1, drying the emulsion composition
(E)ポリエーテル変性シリコーン The method for forming a laminate according to claim 1 , wherein the emulsion composition further contains the following component (E):
(E) Polyether-modified silicone
(F)高分子化合物(ただし、成分(A)、成分(C)、成分(D)又は成分(E)に該当するものを除く。) The method for forming a laminate according to claim 1 or 2 , wherein the emulsion composition further contains the following component (F):
(F) Polymer compounds (excluding those falling under component (A), component (C), component (D), or component (E))
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