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JP7828140B2 - Granulating agent for powder, granulated product using the same, and method for producing the same - Google Patents
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JP7828140B2 - Granulating agent for powder, granulated product using the same, and method for producing the same - Google Patents

Granulating agent for powder, granulated product using the same, and method for producing the same

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JP7828140B2 JP2021055878A JP2021055878A JP7828140B2 JP 7828140 B2 JP7828140 B2 JP 7828140B2 JP 2021055878 A JP2021055878 A JP 2021055878A JP 2021055878 A JP2021055878 A JP 2021055878A JP 7828140 B2 JP7828140 B2 JP 7828140B2
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Description

本発明は、粉末用造粒剤、並びにこれを用いた造粒物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a granulating agent for powders, a granulated product using the same, and a method for producing the same.

水溶性高分子は、種々の粉末を造粒する際のバインダーや、医薬品の製剤時の結合剤として広く使用されている。
特許文献1には、製鉄業のみならず、広く金属材料製造業全般において適用することができる、粉末金属原料用造粒剤およびそれを用いた粉末金属原料の湿式造粒法を提供することを目的として、カルボキシメチルセルロース塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、グアーガム、タマリンドガムおよびデンプンから選ばれる1種以上のバインダー成分を含有することを特徴とする粉末金属原料用造粒剤が記載されている。
Water-soluble polymers are widely used as binders when granulating various powders and as binding agents when formulating pharmaceuticals.
Patent Document 1 describes a granulating agent for powdered metal raw materials, which is characterized by containing one or more binder components selected from carboxymethylcellulose salts, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyacrylates, guar gum, tamarind gum, and starch, with the aim of providing a granulating agent for powdered metal raw materials and a wet granulation method for powdered metal raw materials using the same, which can be applied not only to the steel manufacturing industry but also to the metal material manufacturing industry in general.

特許文献2には、鉄鉱石等の焼結原料を造粒して、焼結機における通気性の改善、生産性の向上に有効な擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得る方法を提供することを目的として、鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を配合し、散水を行って一次造粒を行った後、さらに粘度が5~100mPa・sの液状バインダーを添加して二次造粒を行って、含水率6~9質量%の造粒物を得ることを特徴とする焼結原料の造粒方法が記載され、前記液状バインダーが、ベントナイト、グアーガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、でんぷん、リグニン、および水ガラスよりなる群から選ばれる1種または2種以上を含むことが好ましい旨が記載されている。 Patent Document 2 describes a method for granulating sinter raw materials, such as iron ore, to obtain granulated particles with excellent pseudo-particle forming properties, which are effective in improving air permeability and productivity in sintering machines. The method involves blending quicklime with the sinter raw materials, such as iron ore, and performing primary granulation by sprinkling water. Then, a liquid binder with a viscosity of 5 to 100 mPa·s is added to perform secondary granulation, resulting in granulated material with a moisture content of 6 to 9% by mass. It also describes that the liquid binder preferably contains one or more selected from the group consisting of bentonite, guar gum, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl ethyl cellulose, starch, lignin, and water glass.

特許文献3には、(R)-(-)-3’-(2-アミノ-1-ヒドロキシエチル)-4’-フロロメタンスルホンアニリド塩酸塩の安定化固形製剤に関し、糖アルコールおよびデンプン類を賦形剤とすることにより、安定性に優れた固形製剤が得られることが記載されている。 Patent Document 3 describes a stabilized solid formulation of (R)-(-)-3'-(2-amino-1-hydroxyethyl)-4'-fluoromethanesulfonanilide hydrochloride, and describes how the use of sugar alcohols and starches as excipients results in a solid formulation with excellent stability.

特開2000-178662号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-178662 特開2007-113086号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-113086 国際公開第00/10557号WO 00/10557

特許文献1および2には、水溶性高分子の溶液をバインダーとして、製鉄所のダストや鉄鉱石を造粒する技術が記載されているが、得られた造粒物の強度は十分ではなかった。
また、特許文献3には、水溶性高分子を賦形剤として医薬品を製剤する技術が開示されているが、製剤の強度については検討されていない。
Patent Documents 1 and 2 describe a technique for granulating dust or iron ore from steel mills using a solution of a water-soluble polymer as a binder, but the strength of the granules obtained is insufficient.
Furthermore, Patent Document 3 discloses a technique for formulating pharmaceuticals using water-soluble polymers as excipients, but does not consider the strength of the formulation.

本発明は、低粘度であり、粉末と均一に混合可能であり、さらに、得られる造粒物の粒硬度が高い粉末用造粒剤、並びに、該粉末造粒剤を用いた造粒物、およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a granulating agent for powders that has low viscosity, can be mixed uniformly with powders, and produces granulated products with high particle hardness, as well as a granulated product using the powder granulating agent and a method for producing the same.

本発明者は、微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含む粉末用造粒剤が、粉末を造粒する際のバインダーとして有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors discovered that a powder granulating agent containing fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose and a water-soluble polymer is effective as a binder when granulating powder, leading to the completion of the present invention.

すなわち、本発明は、以下の<1>~<14>に関する。
<1> 繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有するバインダー成分により、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末を造粒してなる、造粒物。
<2> 前記繊維状セルロースが、繊維幅が1,000nmを超えるパルプ繊維を含有する、<1>に記載の造粒物。
<3> 前記繊維状セルロース中の前記微細繊維状セルロースの含有量が5質量%以上100質量%以下である、<1>または<2>に記載の造粒物。
<4> 前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有する、<1>~<3>のいずれかに記載の造粒物。
<5> 前記粉末100質量部に対する前記繊維状セルロースおよび水溶性高分子の合計固形分量が0.001質量部以上10質量部以下である、<1>~<4>のいずれかに記載の造粒物。
<6> 水溶性高分子と、繊維状セルロースとの配合比率(水溶性高分子/繊維状セルロース)が1/10以上1000/1以下である、<1>~<5>のいずれかに記載の造粒物。
<7> 水溶性高分子が、23℃における1質量%水溶液の粘度が1,000mPa・s以上である高粘度水溶性高分子と、23℃における1質量%水溶液の粘度が100mPa・s以下である低粘度水溶性高分子とを含有する、<1>~<6>のいずれかに記載の造粒物。
<8> 前記高粘度水溶性高分子と、前記低粘度水溶性高分子との配合比率(高粘度水溶性高分子/低粘度水溶性高分子、質量比)が、1/1以上20/1以下である、<7>に記載の造粒物。
<9> 前記高粘度水溶性高分子が、カルボキシメチルセルロース、酸化デンプン、ポリアクリルアミド、グアーガム、およびポリアクリル酸よりなる群から選択される、<7>または<8>に記載の造粒物。
<10> 前記低粘度水溶性高分子が、ポリアクリル酸塩およびアルギン酸塩よりなる群から選択される、<7>~<9>のいずれかに記載の造粒物。
<11> 前記粉末の粒度が12メッシュ以上である、<1>~<10>のいずれかに記載の造粒物。
<12> 繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含む、粉末用造粒剤。
<13> 水溶性高分子が、23℃における1質量%水溶液の粘度が1,000mPa・s以上である高粘度水溶性高分子と、23℃における1質量%水溶液の粘度が100mPa・s以下である低粘度水溶性高分子とを含有する、<12>に記載の粉末用造粒剤。
<14> 無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末に、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有する水系分散液を混合して造粒する工程を有する、造粒物の製造方法。
That is, the present invention relates to the following items <1> to <14>.
<1> A granulated product obtained by granulating at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and a binder component containing a water-soluble polymer.
<2> The granules according to <1>, wherein the fibrous cellulose contains pulp fibers having a fiber width of more than 1,000 nm.
<3> The granule according to <1> or <2>, wherein the content of the fine fibrous cellulose in the fibrous cellulose is 5% by mass or more and 100% by mass or less.
<4> The granule according to any one of <1> to <3>, wherein the fine fibrous cellulose has an anionic group.
<5> The granule according to any one of <1> to <4>, wherein the total solid content of the fibrous cellulose and the water-soluble polymer is 0.001 parts by mass or more and 10 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the powder.
<6> The granule according to any one of <1> to <5>, wherein the blending ratio of the water-soluble polymer to the fibrous cellulose (water-soluble polymer/fibrous cellulose) is 1/10 or more and 1000/1 or less.
<7> The granulated product according to any one of <1> to <6>, wherein the water-soluble polymer contains a high-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa·s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23°C, and a low-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa·s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23°C.
<8> The granulated product according to <7>, wherein the blending ratio of the high-viscosity water-soluble polymer to the low-viscosity water-soluble polymer (high-viscosity water-soluble polymer/low-viscosity water-soluble polymer, mass ratio) is 1/1 or more and 20/1 or less.
<9> The granule according to <7> or <8>, wherein the high-viscosity water-soluble polymer is selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, oxidized starch, polyacrylamide, guar gum, and polyacrylic acid.
<10> The granulated product according to any one of <7> to <9>, wherein the low-viscosity water-soluble polymer is selected from the group consisting of polyacrylates and alginates.
<11> The granulated product according to any one of <1> to <10>, wherein the particle size of the powder is 12 mesh or more.
<12> A granulating agent for powder, comprising fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, and a water-soluble polymer.
<13> The granulating agent for powder according to <12>, wherein the water-soluble polymer contains a high-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa·s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23°C, and a low-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa·s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23°C.
<14> A method for producing a granulated product, comprising a step of mixing at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with an aqueous dispersion containing fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and a water-soluble polymer, and granulating the mixture.

本発明によれば、低粘度であり、粉末と均一に混合可能であり、さらに、得られる造粒物の粒硬度が高い粉末用造粒剤、並びに、該粉末造粒剤を用いた造粒物、およびその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a granulating agent for powders that has low viscosity, can be mixed uniformly with powders, and produces granulated products with high particle hardness, as well as a granulated product using the powder granulating agent and a method for producing the same.

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

[造粒物およびその製造方法]
本発明の造粒物は、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有するバインダー成分により、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末を造粒してなる。なお、本発明の造粒物は、繊維状セルロースおよび水溶性高分子がバインダー成分として機能し、粉末を結合することで造粒されている。以下の説明において、繊維状セルロースおよび水溶性高分子を含む結合剤成分(造粒剤)を、「バインダー成分」または「バインダー」ともいう。また、造粒の際に使用する繊維状セルロースおよび水溶性高分子を含有する水系分散液を、「バインダー溶液」ともいう。なお、バインダー溶液は、繊維状セルロースおよび水溶性高分子が溶解していることを意味するものではなく、繊維状セルロースおよび水溶性高分子の少なくとも1つが分散状態であるものを含むものである。
本発明によれば、造粒物の粒硬度が高い造粒物およびその製造方法を提供することができる。また、本発明の造粒物は高い粒硬度を有するとともに、水中での崩壊性を有し、食品、化粧品、医薬品、肥料、土壌改良剤、融雪剤等の各種の用途に好適に使用可能である。
上述した効果が得られる詳細な理由は不明であるが、一部は以下のように考えられる。従来、水溶性高分子の溶液は、種々の粉末を造粒する際のバインダーや、医薬品の製剤時の結合剤として広く使用されてきたが、得られる造粒物の硬度に改善の余地があった。一方、微細繊維状セルロースは、それ自体が、造粒物に適度な粒硬度を付与するとともに、過度な造粒剤の粘度上昇を伴わないため、造粒剤が粉末に均一に混合されるため、より粒硬度に優れる造粒物が得られたと考えられる。また、微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースは、親水性であることから、造粒物は水中での崩壊性を有するものと考えられる。さらに、繊維状セルロースは、生分解性であることから、肥料、土壌改良剤、融雪剤等に使用した場合でも、バインダーによる環境負荷の低減が期待される。また、繊維状セルロースは天然由来成分であることから、食品、医薬品、化粧品への展開が期待される。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
[Granulated product and its manufacturing method]
The granulated product of the present invention is prepared by granulating at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and a binder component containing a water-soluble polymer. The granulated product of the present invention is granulated by the fibrous cellulose and water-soluble polymer functioning as binder components to bind the powders together. In the following description, the binder component (granulating agent) containing fibrous cellulose and water-soluble polymer is also referred to as the "binder component" or "binder." The aqueous dispersion containing fibrous cellulose and water-soluble polymer used during granulation is also referred to as the "binder solution." The term "binder solution" does not mean that the fibrous cellulose and water-soluble polymer are dissolved, but rather that at least one of the fibrous cellulose and the water-soluble polymer is dispersed.
According to the present invention, it is possible to provide a granulated product having high particle hardness and a method for producing the same. In addition, the granulated product of the present invention has high particle hardness and disintegrability in water, and is suitable for various applications such as food, cosmetics, pharmaceuticals, fertilizers, soil conditioners, and snow-melting agents.
While the exact reasons for the above-mentioned effects are unclear, some of the following may be considered. Conventionally, solutions of water-soluble polymers have been widely used as binders for granulating various powders and as binding agents for pharmaceutical formulations, but the hardness of the resulting granules remains to be improved. On the other hand, fine fibrous cellulose itself imparts appropriate granule hardness to the granules without excessively increasing the viscosity of the granulating agent. This allows the granulating agent to be uniformly mixed with the powder, resulting in granules with superior granule hardness. Furthermore, since fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose is hydrophilic, the granules are likely to disintegrate in water. Furthermore, since fibrous cellulose is biodegradable, its use in fertilizers, soil conditioners, snow-melting agents, etc. is expected to reduce the environmental impact of binders. Furthermore, since fibrous cellulose is a naturally derived ingredient, its application in food, pharmaceuticals, and cosmetics is expected.
The present invention will be described in further detail below.

<繊維状セルロース>
本発明の繊維状セルロースは、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース(以下、単に「微細繊維状セルロース」または「CNF」ともいう)を含有する。また、繊維状セルロースは、前記微細繊維状セルロースに加えて、繊維幅が1,000nmを超える繊維状セルロース(以下、「パルプ繊維」ともいう)を含有していてもよい。
<Fibrous cellulose>
The fibrous cellulose of the present invention contains fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less (hereinafter simply referred to as "fine fibrous cellulose" or "CNF"). In addition to the fine fibrous cellulose, the fibrous cellulose may also contain fibrous cellulose having a fiber width of more than 1,000 nm (hereinafter also referred to as "pulp fiber").

〔微細繊維状セルロース〕
微細繊維状セルロースは、繊維幅が1,000nm以下である繊維状セルロースである。なお、繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。
繊維状セルロース中の微細繊維状セルロースの含有量は、バインダー溶液の粘度、および経済性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%であり、100質量%であってもよく、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下である。
微細繊維状セルロースとして、後述するイオン性基を含有する微細繊維状セルロースと、未変性微細繊維状セルロースとを併用してもよい。
[Fine fibrous cellulose]
The fine fibrous cellulose is a fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less. The fiber width of the fibrous cellulose can be measured, for example, by observation using an electron microscope.
From the viewpoints of the viscosity of the binder solution and economic efficiency, the content of fine fibrous cellulose in the fibrous cellulose is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 15% by mass, and may be 100% by mass, but is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less.
As the fine fibrous cellulose, a fine fibrous cellulose containing an ionic group, which will be described later, and an unmodified fine fibrous cellulose may be used in combination.

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

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

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

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

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

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

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

本実施形態における微細繊維状セルロースは、たとえばイオン性基および非イオン性基のうちの少なくとも1種を有する。分散媒中における繊維の分散性を向上させ、解繊処理における解繊効率を高める観点からは、微細繊維状セルロースがイオン性基を有することがより好ましい。イオン性基としては、たとえばアニオン性基およびカチオン性基のいずれか一方または双方を含むことができる。また、非イオン性基としては、たとえばアルキル基およびアシル基などを含むことができる。本実施形態においては、イオン性基としてアニオン性基を有することがとくに好ましい。また、イオン性基は、エステル結合またはエーテル結合を介して繊維状セルロースに導入される基であることが好ましく、エステル結合を介して繊維状セルロースに導入される基であることがより好ましい。この場合、エステル結合は、繊維状セルロースとイオン性置換基となる化合物の脱水縮合で形成されることが好ましい。
なお、微細繊維状セルロースには、イオン性基を導入する処理が行われていなくてもよい。
The fine fibrous cellulose in this embodiment has, for example, at least one of an ionic group and a nonionic group. From the viewpoint of improving the dispersibility of the fibers in the dispersion medium and increasing the defibration efficiency in the defibration treatment, it is more preferable that the fine fibrous cellulose has an ionic group. The ionic group may include, for example, either one or both of an anionic group and a cationic group. Furthermore, the nonionic group may include, for example, an alkyl group and an acyl group. In this embodiment, it is particularly preferable that the ionic group has an anionic group. Furthermore, the ionic group is preferably a group that is introduced into the fibrous cellulose via an ester bond or an ether bond, and more preferably a group that is introduced into the fibrous cellulose via an ester bond. In this case, the ester bond is preferably formed by dehydration condensation of the fibrous cellulose and a compound that becomes an ionic substituent.
The fine fibrous cellulose does not need to be subjected to a treatment for introducing ionic groups.

イオン性基としてのアニオン性基としては、たとえばリンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基(単にリンオキソ酸基ということもある)、カルボキシ基またはカルボキシ基に由来する置換基(単にカルボキシ基ということもある)、スルホン基またはスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)、ザンテート基、ホスホン基、ホスフィン基、カルボキシアルキル基(カルボキシメチル基を含む)等を挙げることができる。スルホン基またはスルホン基に由来する置換基が、エステル結合を介して導入されている場合、同置換基を、硫黄オキソ酸基または硫黄オキソ酸基に由来する置換基(単に硫黄オキソ酸基ということもある)ということもある。中でも、アニオン性基は、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、カルボキシ基、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、硫黄オキソ酸基および硫黄オキソ酸基に由来する置換基よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、カルボキシ基、硫黄オキソ酸基および硫黄オキソ酸基に由来する置換基よりなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リンオキソ酸基であることがとくに好ましい。イオン性置換基としてのカチオン性基としては、たとえばアンモニウム基、ホスホニウム基、スルホニウム基等を挙げることができる。中でもカチオン性基はアンモニウム基であることが好ましい。 Examples of anionic groups as ionic groups include phosphorus oxo acid groups or substituents derived from phosphorus oxo acid groups (sometimes simply referred to as phosphorus oxo acid groups), carboxy groups or substituents derived from carboxy groups (sometimes simply referred to as carboxy groups), sulfone groups or substituents derived from sulfone groups (sometimes simply referred to as sulfone groups), xanthate groups, phosphonic groups, phosphine groups, and carboxyalkyl groups (including carboxymethyl groups). When a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group is introduced via an ester bond, the substituent is sometimes referred to as a sulfur oxo acid group or a substituent derived from a sulfur oxo acid group (sometimes simply referred to as a sulfur oxo acid group). Among these, the anionic group is preferably at least one selected from the group consisting of a phosphorus oxoacid group, a substituent derived from a phosphorus oxoacid group, a carboxy group, a carboxymethyl group, a carboxyethyl group, a sulfur oxoacid group, and a substituent derived from a sulfur oxoacid group; more preferably at least one selected from the group consisting of a phosphorus oxoacid group, a substituent derived from a phosphorus oxoacid group, a carboxy group, a sulfur oxoacid group, and a substituent derived from a sulfur oxoacid group; and particularly preferably a phosphorus oxoacid group. Examples of cationic groups as ionic substituents include ammonium groups, phosphonium groups, and sulfonium groups. Among these, the cationic group is preferably an ammonium group.

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

式(1)中、a、bおよびnは自然数であり、mは任意の数である(ただし、a=b×mである)。n個あるαおよびα’のうち少なくとも1つはOであり、残りはRまたはORである。なお、各αおよびα’の全てがOであっても構わない。n個あるαは全て同じでも、それぞれ異なっていてもよい。βb+は有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。
Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、不飽和-環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。なお、式(1)におけるαは、セルロース分子鎖に由来する基であってもよい。また、式(1)においては、nは1であることが好ましい。
In formula (1), a, b, and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (where a = b × m). At least one of the n α and α' is O- , and the rest are R or OR. All of the α and α' may be O- . The n α may all be the same or different. β b+ is a monovalent or higher cation made of an organic or inorganic substance.
Each R is a hydrogen atom, a saturated linear hydrocarbon group, a saturated branched hydrocarbon group, a saturated cyclic hydrocarbon group, an unsaturated linear hydrocarbon group, an unsaturated branched hydrocarbon group, an unsaturated cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a group derived from any of these. α in formula (1) may be a group derived from a cellulose molecular chain. Furthermore, in formula (1), n is preferably 1.

飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、またはn-ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロピル基、またはt-ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、またはシクロヘキシル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、またはアリル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロペニル基、または3-ブテニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。芳香族基としては、フェニル基、またはナフチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。
また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖または側鎖に対し、カルボキシ基、カルボキシレート基(-COO)、ヒドロキシ基、およびアミノ基などの官能基から選択される少なくとも1種類が付加または置換した状態の官能基が挙げられるが、とくに限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数はとくに限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細繊維状セルロースの収率を高めることもできる。なお、式(1)中にRが複数個存在する場合や繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Examples of saturated linear hydrocarbon groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, or n-butyl groups. Examples of saturated branched hydrocarbon groups include, but are not limited to, i-propyl or t-butyl groups. Examples of saturated cyclic hydrocarbon groups include, but are not limited to, cyclopentyl or cyclohexyl groups. Examples of unsaturated linear hydrocarbon groups include, but are not limited to, vinyl or allyl groups. Examples of unsaturated branched hydrocarbon groups include, but are not limited to, i-propenyl or 3-butenyl groups. Examples of unsaturated cyclic hydrocarbon groups include, but are not limited to, cyclopentenyl or cyclohexenyl groups. Examples of aromatic groups include, but are not limited to, phenyl or naphthyl groups.
Furthermore, examples of the derivative group in R include, but are not limited to, functional groups in which at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group (—COO ), a hydroxy group, and an amino group is added to or substituted on the main chain or side chain of the above-mentioned hydrocarbon groups. The number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R within the above range, the molecular weight of the phosphorus oxoacid group can be set within an appropriate range, facilitating penetration into the fiber raw material and increasing the yield of fine fibrous cellulose. When multiple R groups are present in formula (1) or when multiple types of substituents represented by formula (1) are introduced into the fibrous cellulose, the multiple R groups may be the same or different.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、滴定法によるリンオキソ酸基量やカルボキシ基量等の置換基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低い置換基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、たとえば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5~30秒に10~50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、たとえば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。 When measuring the amount of substituents such as phosphorus oxoacid groups or carboxyl groups using titration, adding too much sodium hydroxide solution or titrating too quickly can result in lower than expected amounts of substituents and inaccurate values. An appropriate amount and titration interval is, for example, titrating 10 to 50 μL of 0.1 N sodium hydroxide solution every 5 to 30 seconds. To eliminate the effects of carbon dioxide dissolved in the fibrous cellulose-containing slurry, it is also recommended to measure while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the slurry, for example, from 15 minutes before the start of titration until the end of titration.

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

上述の方法によるイオン性基量の測定は、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースに適用され、繊維幅が1,000nmを超えるパルプ繊維のイオン性基の量を測定する場合には、パルプ繊維を微細化してから測定する。 The above-mentioned method for measuring the amount of ionic groups applies to fine fibrous cellulose with a fiber width of 1,000 nm or less. When measuring the amount of ionic groups in pulp fibers with a fiber width of more than 1,000 nm, the pulp fibers must be refined before measurement.

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

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

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

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

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

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

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

本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練または撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリン酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分および化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、たとえば送風方式のオーブン等の熱風乾燥装置が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。
加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。
In the heat treatment according to this embodiment, for example, a method of adding compound A to a thin sheet-like fiber raw material by a method such as impregnation and then heating the material, or a method of heating the fiber raw material while kneading or stirring the fiber raw material and compound A in a kneader or the like, can be employed. This makes it possible to suppress unevenness in the concentration of compound A in the fiber raw material and to more uniformly introduce phosphate groups onto the surface of the cellulose fibers contained in the fiber raw material. This is thought to be because, when water molecules move to the surface of the fiber raw material as it is dried, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by surface tension and is prevented from migrating to the surface of the fiber raw material in the same way (i.e., causing unevenness in the concentration of compound A).
Furthermore, the heating device used for the heat treatment is preferably one that can constantly discharge, to the outside of the system, moisture contained in the slurry and moisture generated in the dehydration condensation (phosphorylation) reaction between compound A and hydroxyl groups contained in cellulose or the like in the fiber raw material. Examples of such a heating device include a hot air dryer such as a blower oven. Constantly discharging moisture from the system can suppress the hydrolysis reaction of phosphate ester bonds, which is the reverse reaction of phosphate esterification, and also suppress acid hydrolysis of sugar chains in the fiber. This makes it possible to obtain fine fibrous cellulose with a high axial ratio.
The heat treatment time is preferably from 1 second to 300 minutes after the water content has been substantially removed from the fiber raw material, more preferably from 1 second to 1,000 seconds, and even more preferably from 10 seconds to 800 seconds. In this embodiment, the amount of phosphorus oxo acid groups introduced can be kept within a preferred range by setting the heating temperature and heating time within appropriate ranges.

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

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

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

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

カルボキシ基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合には、たとえばその処理をpHが6以上8以下の条件で行うことが好ましい。このような処理は、中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、たとえばリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、繊維原料としてパルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシ基まで酸化することができる。
また、TEMPO酸化処理は、その処理をpHが10以上11以下の条件で行ってもよい。このような処理は、アルカリTEMPO酸化処理ともいう。アルカリTEMPO酸化処理は、たとえば繊維原料としてのパルプに対し、触媒としてTEMPO等のニトロキシラジカルと、共触媒として臭化ナトリウムと、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより行うことができる。
繊維原料に対するカルボキシ基の導入量は、置換基の種類によっても変わるが、たとえばTEMPO酸化によりカルボキシ基を導入する場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましく、2.5mmol/g以下であることがさらに好ましく、2.20mmol/g以下であることがよりさらに好ましく、2.00mmol/g以下であることがとくに好ましい。その他、置換基がカルボキシメチル基である場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.8mmol/g以下であってもよい。
When TEMPO oxidation treatment is performed in the carboxyl group introduction step, it is preferable to perform the treatment under conditions of a pH of 6 or higher and 8 or lower. This type of treatment is also called a neutral TEMPO oxidation treatment. The neutral TEMPO oxidation treatment can be performed, for example, by adding pulp as the fiber raw material, a nitroxy radical such as TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) as a catalyst, and sodium hypochlorite as a sacrificial reagent to a sodium phosphate buffer solution (pH = 6.8). Furthermore, by adding sodium chlorite, aldehydes generated during the oxidation process can be efficiently oxidized to carboxyl groups.
The TEMPO oxidation treatment may be carried out under conditions of a pH of 10 to 11. Such a treatment is also called alkaline TEMPO oxidation treatment. The alkaline TEMPO oxidation treatment can be carried out, for example, by adding a nitroxy radical such as TEMPO as a catalyst, sodium bromide as a co-catalyst, and sodium hypochlorite as an oxidizing agent to pulp as a fiber raw material.
The amount of carboxyl groups introduced into the fiber raw material varies depending on the type of substituent, but for example, when carboxyl groups are introduced by TEMPO oxidation, it is preferably 0.10 mmol/g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.50 mmol/g or more, and particularly preferably 0.90 mmol/g or more. It is also preferably 3.65 mmol/g or less, more preferably 3.00 mmol/g or less, even more preferably 2.5 mmol/g or less, even more preferably 2.20 mmol/g or less, and particularly preferably 2.00 mmol/g or less. Alternatively, when the substituent is a carboxymethyl group, it may be 5.8 mmol/g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose.

-スルホン基導入工程-
イオン性置換基導入工程としては、スルホン基導入工程を含んでもよい。スルホン基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と硫黄オキソ酸が反応することで、スルホン基を有するセルロース繊維(スルホン基導入繊維)を得ることができる。
- Sulfonic group introduction step -
The ionic substituent introduction step may include a sulfonic acid introduction step, in which a hydroxyl group in a fiber raw material containing cellulose reacts with a sulfur oxoacid to obtain a cellulose fiber having a sulfonic acid group (a sulfonic acid-introduced fiber).

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

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

加熱処理工程では、実質的に水分がなくなるまで加熱をすることが好ましい。このため、加熱処理時間は、セルロース原料に含まれる水分量や、硫黄オキソ酸、並びに、尿素および/または尿素誘導体を含む水溶液の添加量によって、変動するが、たとえば、10秒以上10000秒以下とすることが好ましい。加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば熱風乾燥装置、撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。 In the heat treatment step, it is preferable to heat until substantially all moisture is removed. Therefore, the heat treatment time varies depending on the amount of moisture contained in the cellulose raw material and the amount of aqueous solution containing sulfur oxoacid and urea and/or a urea derivative added, but is preferably 10 seconds or more and 10,000 seconds or less. Heat treatment can be performed using equipment with a variety of heat media, including hot air dryers, agitator dryers, rotary dryers, disk dryers, roll-type heaters, plate-type heaters, fluidized bed dryers, band dryers, filtration dryers, vibration fluidized dryers, pneumatic dryers, reduced pressure dryers, infrared heaters, far-infrared heaters, microwave heaters, and high-frequency dryers.

セルロース原料に対するスルホン基の導入量は、0.05mmol/g以上であることが好ましく、0.10mmol/g以上であることがより好ましく、0.20mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.40mmol/g以上であることが一層好ましく、0.50mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、セルロース原料に対するスルホン基の導入量は、5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。スルホン基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細化処理工程におけるセルロース繊維の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。 The amount of sulfonic groups introduced into the cellulose raw material is preferably 0.05 mmol/g or more, more preferably 0.10 mmol/g or more, even more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.40 mmol/g or more, and particularly preferably 0.50 mmol/g or more. Furthermore, the amount of sulfonic groups introduced into the cellulose raw material is preferably 5.00 mmol/g or less, more preferably 3.00 mmol/g or less. By keeping the amount of sulfonic groups introduced within the above range, it is possible to facilitate the micronization of cellulose fibers in the micronization treatment process and increase the stability of the fine fibrous cellulose.

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

塩素系酸化剤としては、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、亜塩素酸、亜塩素酸塩、塩素酸、塩素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、二酸化塩素などが挙げられる。置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点から、塩素系酸化剤は、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素であることが好ましい。塩素系酸化剤を添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。 Examples of chlorine-based oxidizing agents include hypochlorous acid, hypochlorites, chlorous acid, chlorites, chloric acid, chlorates, perchloric acid, perchlorates, and chlorine dioxide. From the standpoints of substituent introduction efficiency, defibration efficiency, cost, and ease of handling, sodium hypochlorite, sodium chlorite, and chlorine dioxide are preferred chlorine-based oxidizing agents. When adding a chlorine-based oxidizing agent, it may be added directly to the fiber raw material as a reagent (solid or liquid), or it may be dissolved in an appropriate solvent and added.

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

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

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

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

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

アルカリ溶液中のアルカリ濃度としては、モル濃度として0.01mol/L以上4mol/L以下であることが好ましく、0.1mol/L以上3mol/L以下であることがより好ましく、1mol/L以上2.5mol/L以下であることがさらに好ましい。とくに、アルカリセルロース化における処理温度が10℃未満である場合は、アルカリ濃度は1mol/L以上2mol/L以下であることが好ましい。 The alkali concentration in the alkaline solution is preferably 0.01 mol/L or more and 4 mol/L or less, more preferably 0.1 mol/L or more and 3 mol/L or less, and even more preferably 1 mol/L or more and 2.5 mol/L or less. In particular, when the treatment temperature for alkali cellulose formation is less than 10°C, the alkali concentration is preferably 1 mol/L or more and 2 mol/L or less.

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

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

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

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

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

化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述の通りである。 When compound EA is added, it may be added to the fiber raw material as a reagent (solid or liquid) as it is, or may be dissolved in an appropriate solvent and added. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

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

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

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

-スルホン基導入工程(スルホアルキル化工程)(第二のスルホン基導入工程)-
イオン性置換基導入工程としては、スルホン基導入工程(スルホアルキル化工程)を含んでもよい。スルホアルキル化では、必須成分として、反応性基とスルホン基とを有する化合物(化合物E)と、任意成分としてアルカリ化合物、前述した尿素およびその誘導体から選択される化合物Bを、湿潤あるいは乾燥状態の、水酸基を有する繊維原料に加えて反応を行うことで、繊維原料にスルホン基が導入される。
-Sulfonic acid group introduction step (sulfoalkylation step) (second sulfonic acid group introduction step)-
The ionic substituent introduction step may include a sulfonic group introduction step (sulfoalkylation step). In the sulfoalkylation, a compound (compound E B ) having a reactive group and a sulfonic group as an essential component, and an optional component, an alkali compound and a compound B selected from the above-mentioned urea and its derivatives, are added to a wet or dry fiber raw material having a hydroxyl group and reacted to introduce a sulfonic group into the fiber raw material.

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

化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述の通りである。 When compound E B is added, it may be added to the fiber raw material as a reagent (solid or liquid) as it is, or may be dissolved in an appropriate solvent and added. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

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

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

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

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

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

化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述の通りである。 When compound E C is added, it may be added to the fiber raw material as a reagent (solid or liquid) as it is, or may be dissolved in an appropriate solvent and added. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

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

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

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

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

反応性基としては、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、エポキシ基(グリシジル基)などが挙げられる。
カチオン性基としては、アンモニウム基、ホスホニウム基、スルホニウム基等を挙げることができる。中でもカチオン性基はアンモニウム基であることが好ましい。
化合物Eとしては、置換基の導入効率、ひいては解繊効率、コスト、取り扱いやすさの点からグリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド等が好ましい。
さらに任意成分として、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることも好ましい。添加量も前述のようにすることが好ましい。
Examples of the reactive group include a halogenated alkyl group, a vinyl group, and an epoxy group (glycidyl group).
Examples of the cationic group include an ammonium group, a phosphonium group, a sulfonium group, etc. Among these, the cationic group is preferably an ammonium group.
As the compound E D , glycidyl trimethyl ammonium chloride, 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride, etc. are preferred from the viewpoints of the efficiency of introducing substituents, and hence the defibration efficiency, cost, and ease of handling.
Furthermore, it is also preferable to use the compound B in the above-mentioned <Phosphorus Oxo Acid Group Introduction Step> as an optional component in the same manner. The amount added is also preferably as described above.

化合物Eを添加する際には、試薬(固形状もしくは液状)としてそのまま繊維原料に加えてもよいし、適当な溶媒に溶かして加えてもよい。繊維原料は事前にアルカリセルロース化するか、反応と同時にアルカリセルロース化されることが好ましい。アルカリセルロース化の方法は、前述の通りである。 When compound E or D is added, it may be added to the fiber raw material as a reagent (solid or liquid) as is, or may be dissolved in an appropriate solvent and added. The fiber raw material is preferably converted into alkali cellulose in advance or simultaneously with the reaction. The method for converting into alkali cellulose is as described above.

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

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

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

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

(アルカリ処理工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえばアルカリ溶液中に、イオン性基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、とくに限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるイオン性基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえばイオン性基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100,000質量%以下であることが好ましく、1,000質量%以上25,000質量%以下であることがより好ましい。
(Alkali treatment step)
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to an alkali treatment between the ionic group introduction step and the defibration step described below. The alkali treatment method is not particularly limited, but an example thereof is a method of immersing the ionic group-introduced fiber in an alkali solution.
The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. In this embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkaline compound because of their high versatility. The solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among these, the solvent contained in the alkaline solution is preferably water or a polar solvent including a polar organic solvent such as an alcohol, and more preferably an aqueous solvent including at least water. As the alkaline solution, for example, an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution is preferable because of their high versatility.
The temperature of the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, from 5° C. to 80° C., and more preferably from 10° C. to 60° C. The immersion time of the ionic group-introduced fiber in the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is, for example, preferably from 5 minutes to 30 minutes, and more preferably from 10 minutes to 20 minutes. The amount of alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is, for example, preferably from 100% by mass to 100,000% by mass, and more preferably from 1,000% by mass to 25,000% by mass, based on the absolute dry mass of the ionic group-introduced fiber.

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

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

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

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

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

〔パルプ繊維〕
本発明において、繊維状セルロースは、上述した微細繊維状セルロースに加えて、繊維幅が1,000nmを超えるパルプ繊維を含有していてもよい。
パルプ繊維は、たとえばイオン性基および非イオン性基のうちの少なくとも1種を有していてもよい。分散媒中におけるパルプ繊維の分散性を向上させる観点からは、パルプ繊維がイオン性基を有することがより好ましい。イオン性基としては、たとえばアニオン性基およびカチオン性基のいずれか一方または双方を含むことができる。また、非イオン性基としては、たとえばアルキル基およびアシル基などを含むことができる。本実施形態においては、イオン性基としてアニオン性基を有することがとくに好ましい。
パルプ繊維にアニオン性基を導入する方法は、微細繊維状セルロースの製造方法における、イオン性基導入工程を実施することで得られ、解繊処理工程を有しない以外は、同様の方法により製造することができる。
[Pulp fiber]
In the present invention, the fibrous cellulose may contain, in addition to the above-mentioned fine fibrous cellulose, pulp fibers having a fiber width of more than 1,000 nm.
The pulp fibers may have, for example, at least one of an ionic group and a nonionic group. From the viewpoint of improving the dispersibility of the pulp fibers in the dispersion medium, it is more preferable that the pulp fibers have an ionic group. The ionic group may include, for example, either one or both of an anionic group and a cationic group. Furthermore, the nonionic group may include, for example, an alkyl group and an acyl group. In this embodiment, it is particularly preferable that the ionic group include an anionic group.
The method for introducing anionic groups into pulp fibers is to carry out an ionic group introduction step in the method for producing fine fibrous cellulose, and the pulp fibers can be produced in the same manner except that the defibration treatment step is not included.

パルプ繊維の繊維幅および平均繊維幅は、良好な造粒性を得る観点から、好ましくは3μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは25μm以上であり、そして、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは35μm以下である。
パルプ繊維の繊維幅および平均繊維幅は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of obtaining good granulation properties, the fiber width and average fiber width of the pulp fibers are preferably 3 μm or more, more preferably 10 μm or more, even more preferably 25 μm or more, and are preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, even more preferably 35 μm or less.
The fiber width and average fiber width of the pulp fibers are measured by the method described in the Examples.

繊維状セルロース中のパルプ繊維の含有量は、バインダー溶液の粘度、および経済性の観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下であり、0質量%であってもよく、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上である。 From the standpoint of viscosity of the binder solution and economic efficiency, the pulp fiber content in the fibrous cellulose is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 85% by mass or less; it may be 0% by mass, but is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 30% by mass or more.

<水溶性高分子>
本発明の造粒物は、水溶性高分子を含有する。なお、本発明において、水溶性高分子とは、上述した繊維状セルロースを除く水溶性高分子である。
水溶性高分子とは、0~100℃の任意の液温の水100gに対して、1g以上の溶解性を有する高分子化合物を意味する。また、高分子化合物とは、重量平均分子量が1,000以上の化合物を意味し、5,000以上であることが好ましい。
<Water-soluble polymer>
The granulated product of the present invention contains a water-soluble polymer. In the present invention, the water-soluble polymer refers to a water-soluble polymer other than the above-mentioned fibrous cellulose.
The water-soluble polymer refers to a polymer compound having a solubility of 1 g or more in 100 g of water at any liquid temperature between 0 and 100° C. The polymer compound refers to a compound having a weight-average molecular weight of 1,000 or more, preferably 5,000 or more.

水溶性高分子としてはとくに限定されないが、多糖類およびその誘導体、水溶性タンパク質、水溶性合成高分子が例示される。
多糖類およびその誘導体としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体;アラビアガム,トララントガム,カラヤガム等の樹脂多糖類、タマリンドガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム等の種子多糖類;アルギン酸塩、アルギン酸プロピレングリコールエステル、カラギーナン、ファーセルラン、寒天等の海藻多糖類;ハイメトキシペクチン、ローメトキシペクチン等の植物多糖類;生デンプン、デキストリンブリティッシュガム、酸化デンプンおよびエーテル化またはエステル化デンプン等のデンプン類;キサンタンガム、プルラン、グルカン等の微生物生産多糖類;キチン、キトサン等のアミノ多糖類;コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸等のムコ多糖類が例示される。
水溶性タンパク質としては、カゼイン、ゼラチン、アルブミン等が例示される。
水溶性合成高分子としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールが例示される。
The water-soluble polymer is not particularly limited, but examples thereof include polysaccharides and derivatives thereof, water-soluble proteins, and water-soluble synthetic polymers.
Examples of polysaccharides and derivatives thereof include cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and hydroxypropylmethyl cellulose; resin polysaccharides such as gum arabic, torrant gum, and karaya gum; seed polysaccharides such as tamarind gum, guar gum, tara gum, and locust bean gum; seaweed polysaccharides such as alginates, propylene glycol alginate, carrageenan, furcellanus, and agar; plant polysaccharides such as high methoxy pectin and low methoxy pectin; starches such as raw starch, dextrin British gum, oxidized starch, and etherified or esterified starch; microbially produced polysaccharides such as xanthan gum, pullulan, and glucan; aminopolysaccharides such as chitin and chitosan; and mucopolysaccharides such as chondroitin sulfate and hyaluronic acid.
Examples of water-soluble proteins include casein, gelatin, and albumin.
Examples of water-soluble synthetic polymers include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, alkylene oxides such as polyethylene oxide, and polyalkylene glycols such as polyethylene glycol.

これらの中でも、好ましくは、デンプン類、セルロース誘導体、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸およびその塩、ポリアクリル酸共重合体、ポリビニルピロリドン、並びにポリエチレングリコールよりなる群から選択される少なくとも1つ、より好ましくはデンプン類、セルロース誘導体、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、ポリアクリルアミド、ポアリアクリル酸およびその塩である。
水溶性高分子は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Among these, at least one selected from the group consisting of starches, cellulose derivatives, gelatin, polyvinyl alcohol and its derivatives, polyacrylamide, polyacrylic acid and its salts, polyacrylic acid copolymers, polyvinylpyrrolidone, and polyethylene glycol is preferred, and starches, cellulose derivatives, polyvinyl alcohol and its derivatives, polyacrylamide, polyacrylic acid and its salts are more preferred.
The water-soluble polymer may be used alone or in combination of two or more kinds.

水溶性高分子として、1質量%水溶液の23℃における粘度が1,000mPa・s以上である水溶性高分子(以下、1質量%水溶液の23℃における粘度が1,000mPa・s以上である水溶性高分子を、「高粘度水溶性高分子」ともいう)を使用する場合には、バインダー溶液の粘度を低下させる観点から、1質量%水溶液の23℃における粘度が100mPa・s以下である水溶性高分子(以下、1質量%水溶液の23℃における粘度が100mPa・s以下である水溶性高分子を、「低粘度水溶性高分子」ともいう)を併用することが好ましい。
高粘度水溶性高分子の1質量%水溶液の23℃における粘度は、1,000mPa・s以上であり、造粒物の粒硬度を向上させる観点から、好ましくは1,300mPa・s以上、より好ましくは1,700mPa・s以上、さらに好ましくは2,000mPa・s以上であり、そして、取扱い性の観点から、好ましくは100,000mPa・s以下、より好ましくは60,000mPa・s以下、さらに好ましくは10,000mPa・s以下である。
また、低粘度水溶性高分子の1質量%水溶液の23℃における粘度は、100mPa・s以下であり、好ましくは70mPa・s以下、より好ましくは40mPa・s以下、さらに好ましくは20mPa・s以下である。下限はとくに限定されないが、入手容易性の観点から、好ましくは0.01mPa・s以上である。
上記の粘度は、固形分濃度を1質量%に調整した水溶液を1,500rpmで5分間、ディスパーサーにて撹拌した後、測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置した後、B型粘度計を用いて23℃、回転数3rpmの条件で測定する。より具体的には、たとえばB型粘度計であるBLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T-LVTを用いることができる。測定条件は、たとえば液温23℃にて、粘度計の回転数は3rpmにて測定を行い、測定開始から3分のときの粘度値を当該分散液の粘度とする。なお、上記水溶液は、水溶性高分子が完全に溶解していてもよく、分散状態であってもよい。
When using a water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa·s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23°C (hereinafter, a water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa·s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23°C will also be referred to as a "high-viscosity water-soluble polymer") as the water-soluble polymer, it is preferable to use in combination a water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa·s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23°C (hereinafter, a water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa·s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23°C will also be referred to as a "low-viscosity water-soluble polymer"), from the viewpoint of reducing the viscosity of the binder solution.
The viscosity of a 1% by mass aqueous solution of the high-viscosity water-soluble polymer at 23°C is 1,000 mPa·s or more, and from the viewpoint of improving the particle hardness of the granules, it is preferably 1,300 mPa·s or more, more preferably 1,700 mPa·s or more, and even more preferably 2,000 mPa·s or more, and from the viewpoint of handleability, it is preferably 100,000 mPa·s or less, more preferably 60,000 mPa·s or less, and even more preferably 10,000 mPa·s or less.
The viscosity of a 1% by mass aqueous solution of the low-viscosity water-soluble polymer at 23° C. is 100 mPa s or less, preferably 70 mPa s or less, more preferably 40 mPa s or less, and even more preferably 20 mPa s or less. The lower limit is not particularly limited, but from the viewpoint of availability, it is preferably 0.01 mPa s or more.
The viscosity is measured using a Brookfield viscometer at 23°C and a rotation speed of 3 rpm after stirring an aqueous solution adjusted to a solids concentration of 1% by mass with a disperser for 5 minutes at 1,500 rpm and then allowing the solution to stand for 24 hours in an environment of 23°C and a relative humidity of 50% before measurement. More specifically, a Brookfield analog viscometer, such as the T-LVT, can be used. Measurement is performed under conditions such as a liquid temperature of 23°C and a rotation speed of 3 rpm, and the viscosity value 3 minutes after the start of measurement is taken as the viscosity of the dispersion. The aqueous solution may contain the water-soluble polymer completely dissolved or dispersed.

高粘度水溶性高分子としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、酸化デンプン、ポリアクリルアミド、グアーガム、ポリアクリル酸が例示され、これらの中でも、造粒物の粒硬度の観点から、カルボキシメチルセルロース、酸化デンプン、ポリアクリルアミドが好ましく、カルボキシメチルセルロースがより好ましい。
また、低粘度水溶性高分子としては、ポリアクリル酸塩、アルギン酸塩が例示され、これらの中でも、バインダー溶液の粘度低減の観点、および造粒物の粒硬度の観点から、ポリアクリル酸塩が好ましく、ポリアクリル酸ナトリウムがより好ましい。
ここで、ポリアクリル酸塩としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム等のポリアクリル酸のアルカリ金属塩が例示され、ポリアクリル酸ナトリウムが好ましい。
また、アルギン酸塩としては、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウムが例示され、アルギン酸ナトリウムが好ましい。
Examples of high-viscosity water-soluble polymers include carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, oxidized starch, polyacrylamide, guar gum, and polyacrylic acid. Among these, from the viewpoint of particle hardness of the granulated product, carboxymethyl cellulose, oxidized starch, and polyacrylamide are preferred, and carboxymethyl cellulose is more preferred.
Examples of low-viscosity water-soluble polymers include polyacrylates and alginates. Among these, polyacrylates are preferred, and sodium polyacrylate is more preferred, from the viewpoint of reducing the viscosity of the binder solution and the particle hardness of the granulated product.
Examples of polyacrylates include alkali metal salts of polyacrylic acid such as sodium polyacrylate and potassium polyacrylate, with sodium polyacrylate being preferred.
Examples of alginates include sodium alginate, potassium alginate, and ammonium alginate, with sodium alginate being preferred.

高粘度水溶性高分子と、低粘度水溶性高分子とを併用する場合、高粘度水溶性高分子と低粘度水溶性高分子との配合比(高粘度水溶性高分子/低粘度水溶性高分子、質量比)は、バインダー溶液の粘度低減の観点および造粒物の粒硬度の観点から、好ましくは1/2以上、より好ましくは1/1以上、さらに好ましくは1.5/1以上であり、そして、好ましくは20/1以下、より好ましくは10/1以下、さらに好ましくは5/1以下である。 When a high-viscosity water-soluble polymer and a low-viscosity water-soluble polymer are used in combination, the blending ratio of the high-viscosity water-soluble polymer to the low-viscosity water-soluble polymer (high-viscosity water-soluble polymer/low-viscosity water-soluble polymer, mass ratio) is preferably 1/2 or more, more preferably 1/1 or more, even more preferably 1.5/1 or more, from the viewpoint of reducing the viscosity of the binder solution and the particle hardness of the granulated product, and is preferably 20/1 or less, more preferably 10/1 or less, even more preferably 5/1 or less.

<バインダー成分およびそのバインダー溶液>
本発明において、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される粉末のバインダー成分(造粒剤)として、繊維状セルロースおよび水溶性高分子を使用して、粉末を造粒するものである。
粉末100質量部に対する繊維状セルロースおよび水溶性高分子の合計固形分量は、造粒性および造粒物の粒硬度の観点から、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、さらに好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは1質量部以下である。
<Binder component and binder solution>
In the present invention, fibrous cellulose and a water-soluble polymer are used as binder components (granulating agents) for a powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders, and the powder is granulated.
The total solid content of the fibrous cellulose and the water-soluble polymer per 100 parts by mass of the powder is, from the viewpoints of granulation ability and particle hardness of the granulated product, preferably 0.001 parts by mass or more, more preferably 0.005 parts by mass or more, even more preferably 0.01 parts by mass or more, and is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, even more preferably 1 part by mass or less.

水溶性高分子と繊維状セルロースとの配合比率(水溶性高分子/繊維状セルロース)は、バインダー溶液の粘度および造粒物の粒硬度の観点から、好ましくは1/10以上、より好ましくは1/3以上、さらに好ましくは1/1以上であり、そして、好ましくは1,000/1以下、より好ましくは100/1以下、さらに好ましくは10/1以下、より好ましくは5/1以下である。 The blending ratio of the water-soluble polymer to the fibrous cellulose (water-soluble polymer/fibrous cellulose) is preferably 1/10 or more, more preferably 1/3 or more, and even more preferably 1/1 or more, from the viewpoints of the viscosity of the binder solution and the particle hardness of the granulated product, and is preferably 1,000/1 or less, more preferably 100/1 or less, even more preferably 10/1 or less, and even more preferably 5/1 or less.

バインダー成分は、液体の状態で付与することが好ましく、水系分散液の状態で付与することがより好ましい。バインダー成分を含有するバインダー溶液は、バインダー成分である繊維状セルロースおよび水溶性高分子の少なくとも一部が溶解していることが好ましく、一部は分散状態であってもよい。
バインダー溶液の使用時の粘度は、均一に粉末と混合する観点、および製造時の取扱い性の観点から、好ましくは0.1mPa・s以上、より好ましくは1mPa・s以上、さらに好ましくは5mPa・s以上であり、そして、好ましくは4,000mPa以下、より好ましくは2,000mPa・s以下、さらに好ましくは1,500mPa・s以下、よりさらに好ましくは1,000mPa・s以下、とくに好ましくは950mPa・s以下である。
なお、使用時のバインダー溶液の濃度は、乾燥を容易にする観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上、よりさらに好ましくは0.2質量%以上であり、均一に付与する観点、および取扱い性の観点から、好ましくは5.0質量%以下、より好ましくは4.0質量%以下、さらに好ましくは3.0質量%以下である。
The binder component is preferably applied in a liquid state, more preferably in an aqueous dispersion state. In the binder solution containing the binder component, the fibrous cellulose and the water-soluble polymer, which are the binder components, are preferably at least partially dissolved, and may be partially dispersed.
From the viewpoints of uniform mixing with the powder and ease of handling during production, the viscosity of the binder solution during use is preferably 0.1 mPa s or more, more preferably 1 mPa s or more, even more preferably 5 mPa s or more, and is preferably 4,000 mPa or less, more preferably 2,000 mPa s or less, even more preferably 1,500 mPa s or less, still more preferably 1,000 mPa s or less, and particularly preferably 950 mPa s or less.
The concentration of the binder solution during use is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, even more preferably 0.1% by mass or more, and even more preferably 0.2% by mass or more, from the viewpoint of facilitating drying, and is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 4.0% by mass or less, and even more preferably 3.0% by mass or less, from the viewpoint of uniform application and ease of handling.

バインダー溶液の溶媒としては、水を主成分とするものであることが好ましく、水に加えて有機溶媒を含有していてもよい。前記有機溶媒としては、解繊工程において挙げた極性有機溶媒が例示される。水系分散液の溶媒中の水の含有量は、50質量%以上であり、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であり、100質量%であってもよい。 The solvent for the binder solution is preferably one whose main component is water, and may contain an organic solvent in addition to water. Examples of the organic solvent include the polar organic solvents listed in the defibration process. The water content in the solvent for the aqueous dispersion is 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, and may be 100% by mass.

<粉末>
本発明の造粒物は、上述したバインダー成分により、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末を造粒してなる。
〔無機粉末〕
本発明において使用される無機粉末としては、とくに限定されず、造粒物の使用目的に応じて、適宜選択すればよい。
造粒物を肥料用に使用する場合、無機粉末としては、窒素、リン酸、カリウム、石灰、ケイ酸、マグネシウム、マンガン、酸化ホウ素(B)よりなる群から選択される少なくとも1つを主成分とする無機粉末であることが好ましい。
また、造粒物を植物の栄養成分に使用する場合、酸化硫黄(SO)、鉄、銅、亜鉛、モリブデンなどが例示される。
その他、無機粉末としては、ドロマイト(主成分は炭酸マグネシウムと炭酸カルシウム)、硫黄が例示される。
<Powder>
The granulated product of the present invention is obtained by granulating at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with the binder component described above.
[Inorganic powder]
The inorganic powder used in the present invention is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the intended use of the granulated product.
When the granulated material is used as a fertilizer, the inorganic powder is preferably an inorganic powder containing at least one element selected from the group consisting of nitrogen, phosphoric acid, potassium, lime, silicic acid, magnesium, manganese, and boron oxide (B 2 O 3 ) as a main component.
When the granulated material is used as a nutritional component for plants, examples of suitable additives include sulfur oxide (SO 2 ), iron, copper, zinc, and molybdenum.
Other examples of inorganic powders include dolomite (main components of which are magnesium carbonate and calcium carbonate) and sulfur.

窒素を主成分とする無機粉末としては、硫酸アンモニウム((NHSO)、塩化アンモニウム(NHCl)、硝酸アンモニウム、(NHNO)硝酸ナトリウム(NaNO)、石灰窒素(CaCN、CaO)が例示される。ここで、石灰窒素は、たとえば、石炭から得られるコークスと生石灰とを原料としており、硝酸ナトリウムは、たとえばチリ硝石を原料としている。
リン酸を主成分とする無機粉末としては、過リン酸石灰(Ca(HPO・HOとCaSOとの混合物)、重過リン酸石灰(Ca(HPO・HO)、熔成リン肥、焼成リン肥(CaNa(PO)、リン酸アンモニウムが例示される。ここで、過リン酸石灰は、リン鉱石を硫酸と反応させ生成するリン酸一カルシウムと、硫酸カルシウム(石膏)との混合物であり、重過リン酸石灰は、リン鉱石とリン酸とを反応させ、リン酸一カルシウムを製造する。また、リン酸アンモニウムはリン鉱石と硫酸とを反応させて得られたリン酸とアンモニウムとを反応させて得られる。熔成リン肥は、リン鉱石と蛇紋岩を電気炉で加熱溶解して得られ、リン鉱石中のフッ素アパタイトを加熱により分解し、フッ素を除去することで、有機リン酸肥料としたものである。さらに、焼成リン肥は、リン鉱石を炭酸ナトリウム、リン酸と溶融しない程度の高温で焼成し、アパタイト構造を破壊し、フッ素を除去し、リン酸肥料とするものである。
カリウムを主成分とする無機粉末としては、塩化カリウム(KCl)、硫酸カリウム(KSO)、ケイ酸カリウム等が例示される。塩化カリウムは、鉱石(シルビナイト、カーナリタイトなど)を選鉱または再結晶などを行って得る方法、天然かん水を濃縮、分別結晶などを行って得る方法、などによって得られる。また、硫酸カリウムは、塩化カリウムに硫酸を反応させることによって得られる。ケイ酸カリウムは、フライアッシュ、水酸化カリウムおよび水酸化マグネシウムを混合、造粒し、さらに焼成することによって得られる。
Examples of inorganic powders containing nitrogen as a main component include ammonium sulfate (( NH4 ) 2SO4 ), ammonium chloride ( NH4Cl ), ammonium nitrate ( NH4NO3 ), sodium nitrate ( NaNO3 ), and calcium carbonate ( CaCN2 , CaO). Here, calcium carbonate is made from, for example, coke obtained from coal and quicklime, and sodium nitrate is made from, for example, Chilean saltpeter.
Examples of inorganic powders containing phosphoric acid as a main component include superphosphate ( a mixture of Ca(H2PO4)2.H2O and CaSO4 ), triple superphosphate ( Ca(H2PO4)2.H2O), fused phosphate fertilizer, calcined phosphate fertilizer (Ca5Na2(PO4)4 ) , and ammonium phosphate . Here , superphosphate is a mixture of monocalcium phosphate produced by reacting rock phosphate with sulfuric acid and calcium sulfate (gypsum) . Triple superphosphate is produced by reacting rock phosphate with phosphoric acid to produce monocalcium phosphate. Ammonium phosphate is produced by reacting ammonium with phosphoric acid, which is produced by reacting rock phosphate with sulfuric acid. Fused phosphate fertilizer is produced by heating and melting rock phosphate and serpentine in an electric furnace. Fluorapatite in the rock phosphate is decomposed by heating and removing fluorine to produce an organic phosphate fertilizer. Furthermore, calcined phosphate fertilizer is produced by calcining phosphate rock with sodium carbonate and phosphoric acid at a high temperature that does not melt the rock, destroying the apatite structure and removing fluorine, resulting in phosphate fertilizer.
Examples of inorganic powders containing potassium as a main component include potassium chloride (KCl), potassium sulfate ( K2SO4 ), and potassium silicate . Potassium chloride can be obtained by methods such as beneficiating or recrystallizing ores (such as sylvinite or carnallitite), or by concentrating and fractionally crystallizing natural brine. Potassium sulfate can be obtained by reacting potassium chloride with sulfuric acid. Potassium silicate can be obtained by mixing fly ash, potassium hydroxide, and magnesium hydroxide, granulating the mixture, and then firing the mixture.

石灰を主成分とする無機粉末は、カルシウム分を主成分とする無機粉末であり、たとえば、生石灰、消石灰、炭酸石灰、石灰窒素などが例示される。
また、ケイ酸を主成分とする無機粉末は、鉱さいが挙げられ、具体的には、製銑鉱さい、普通鋼鉱さい、ステンレス鉱さい、シリコマンガン鉱さい等が例示される。
マグネシウムを主成分とする無機粉末としては、ドロマイト(苦土石灰)、キーゼライト等が例示される。また、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等を使用してもよい。
マンガンを主成分とする無機粉末としては、硫酸マンガン、炭酸マンガン等が例示される。また、マンガン鉱さいを使用してもよい。
ホウ素を主成分とする無機粉末としては、ホウ砂が例示される。
なお、無機粉末は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、造粒物が肥料用である場合、造粒物は、窒素(N)、リン酸(P)、カリウム(K)の三要素のうち、2以上を含む複合肥料であってもよく、マンガン、ホウ素の両方を含む微量要素複合肥料であってもよい。
造粒物が肥料用である場合、上述した無機粉末に加え、さらに、尿素等の有機粉末を含有していてもよいが、造粒性の観点から、無機粉末と有機粉末の合計に対する無機粉末の量が、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であり、そして、100質量%であってもよい。
The inorganic powder containing lime as a main component is an inorganic powder containing calcium as a main component, and examples thereof include quicklime, slaked lime, lime carbonate, and lime nitrogen.
Furthermore, examples of inorganic powders containing silicic acid as a main component include slag, and specific examples include pig iron slag, ordinary steel slag, stainless steel slag, and silico-manganese slag.
Examples of inorganic powders containing magnesium as a main component include dolomite (magnesium lime), kieserite, etc. Magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium nitrate, etc. may also be used.
Examples of inorganic powders containing manganese as a main component include manganese sulfate, manganese carbonate, etc. Manganese slag may also be used.
An example of an inorganic powder containing boron as a main component is borax.
The inorganic powder may be used alone or in combination of two or more. When the granules are used as a fertilizer, the granules may be a compound fertilizer containing two or more of the three elements nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K), or may be a trace element compound fertilizer containing both manganese and boron.
When the granulated material is used as a fertilizer, it may contain an organic powder such as urea in addition to the inorganic powder described above. From the viewpoint of granulation properties, the amount of the inorganic powder relative to the total of the inorganic powder and the organic powder is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and may even be 100% by mass.

造粒物を土壌改良剤用に使用する場合、無機粉末としては、パーライト、バーミキュライト、ゼオライト、ベントナイト、珪藻土焼成物等が例示される。 When the granulated material is used as a soil conditioner, examples of inorganic powders include perlite, vermiculite, zeolite, bentonite, and calcined diatomaceous earth.

また、造粒物を融雪剤用に使用する場合には、無機粉末としては、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、カーボンブラック等が例示される。
なお、造粒物を融雪剤用に使用する場合、上記の無機粉末に加えて、さらに、尿素や、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カリウム等の酢酸金属塩を使用してもよい。
When the granulated material is used as a snow-melting agent, examples of the inorganic powder include calcium chloride, sodium chloride, magnesium chloride, and carbon black.
When the granulated material is used as a snow-melting agent, urea or a metal acetate such as calcium acetate, magnesium acetate or potassium acetate may be used in addition to the inorganic powders mentioned above.

造粒物を錠剤等の食品、化粧品、医薬品の用途に使用する場合には、無機粉末としては、炭酸カルシウム、第二リン酸カルシウム(リン酸水素カルシウムおよびその二水和物、CaHPO・2HO)、第三リン酸カルシウム(リン酸カルシウム、Ca(PO)、硫酸カルシウム、カオリン等が例示される。 When the granulated material is used for applications such as tablets in foods, cosmetics, and pharmaceuticals, examples of inorganic powders include calcium carbonate, dibasic calcium phosphate (calcium hydrogen phosphate and its dihydrate, CaHPO4.2H2O ), tribasic calcium phosphate (calcium phosphate, Ca3 ( PO4 ) 2 ), calcium sulfate, and kaolin.

〔有機粉末〕
有機粉末としては、食品、化粧品、医薬品、肥料に使用される有機粉末の中から、適宜選択すればよい。
たとえば、医薬品の賦形剤として使用される有機粉末としては、微結晶セルロース、粉末セルロース、デキストレート類、デキストリン、ブドウ糖添加物、果糖、ラクチトール、無水乳糖、乳糖、マルチトール、マルトデキストリン、マルトース、マンニトール、ソルビトール、デンプン、トウモロコシデンプン、バレイショデンプン、アルファー化デンプン、変性アルファー化デンプン、タピオカデンプン、コムギデンプン、精製白糖、圧縮糖が例示される。
[Organic powder]
The organic powder may be appropriately selected from organic powders used in foods, cosmetics, medicines, and fertilizers.
For example, examples of organic powders used as excipients for pharmaceuticals include microcrystalline cellulose, powdered cellulose, dextrates, dextrin, glucose additives, fructose, lactitol, anhydrous lactose, lactose, maltitol, maltodextrin, maltose, mannitol, sorbitol, starch, corn starch, potato starch, pregelatinized starch, modified pregelatinized starch, tapioca starch, wheat starch, refined sucrose, and compressible sugar.

無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、用途に応じて、粒径(粒度)の異なる粉末を混合して使用してもよい。
粉末としては、粒硬度等の観点から、無機粉末が好ましく、水不溶性または水難溶性の無機粉末であることがより好ましい。なお、水不溶性とは、25℃の水100gに対する溶解性が0.1g以下であることを意味し、水難溶性であるとは、25℃の水100gに対する溶解性が0.1g超0.5g以下であることを意味する。
The at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders may be used alone or in combination of two or more. Further, powders having different particle sizes may be mixed and used depending on the application.
The powder is preferably an inorganic powder, more preferably a water-insoluble or poorly water-soluble inorganic powder, from the viewpoint of particle hardness, etc. Here, water-insoluble means that the solubility in 100 g of water at 25° C. is 0.1 g or less, and poorly water-soluble means that the solubility in 100 g of water at 25° C. is more than 0.1 g but 0.5 g or less.

粉末の粒度はとくに限定されないが、12メッシュ以上であることが好ましい。ここで、粒度とは、50質量%以上の粒子が通過したふるいの最大メッシュを意味する。無機粉末の粒度は、より好ましくは16メッシュ以上、さらに好ましくは30メッシュ以上、よりさらに好ましくは50メッシュ以上、とくに好ましくは83メッシュ以上である。また、好ましくは500メッシュ以下、より好ましくは330メッシュ以下、さらに好ましくは200メッシュ以下、よりさらに好ましくは149メッシュ以下である。
なお、メッシュと目開きとの関係は、JIS Z 8801-1:2006に準拠して求められ、12メッシュは目開き1.40mm、16メッシュは目開き1mm、30メッシュは目開き550μm、50メッシュは目開き300μm、83メッシュは目開き180μmに相当する。また、500メッシュは目開き25μm、330メッシュは目開き45μm、200メッシュは目開き75μm、149メッシュは目開き100μmに相当する。
The particle size of the powder is not particularly limited, but is preferably 12 mesh or larger. Here, particle size refers to the largest mesh of a sieve through which 50% or more by mass of the particles pass. The particle size of the inorganic powder is more preferably 16 mesh or larger, even more preferably 30 mesh or larger, even more preferably 50 mesh or larger, and particularly preferably 83 mesh or larger. It is also preferably 500 mesh or smaller, more preferably 330 mesh or smaller, even more preferably 200 mesh or smaller, and even more preferably 149 mesh or smaller.
The relationship between mesh and opening size is determined in accordance with JIS Z 8801-1:2006, with 12 mesh corresponding to an opening size of 1.40 mm, 16 mesh corresponding to an opening size of 1 mm, 30 mesh corresponding to an opening size of 550 μm, 50 mesh corresponding to an opening size of 300 μm, 83 mesh corresponding to an opening size of 180 μm, 500 mesh corresponding to an opening size of 25 μm, 330 mesh corresponding to an opening size of 45 μm, 200 mesh corresponding to an opening size of 75 μm, and 149 mesh corresponding to an opening size of 100 μm.

<造粒物の特性>
本発明の造粒物は、微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有するバインダー成分により、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末を造粒してなる。
なお、本発明において、造粒物は、繊維状セルロース、水溶性高分子、および粉末に加え、他の成分を含有していてもよい。
<Characteristics of granules>
The granulated product of the present invention is obtained by granulating at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose and a binder component containing a water-soluble polymer.
In the present invention, the granules may contain other components in addition to the fibrous cellulose, the water-soluble polymer, and the powder.

造粒物の粒硬度は、造粒物の用途によって異なる、用途に応じて適宜選択すればよい。
造粒物を肥料用に使用する場合には、保存および機械散布に耐えうる観点から、好ましくは450g以上、より好ましくは500g以上、さらに好ましくは550g以上、よりさらに好ましくは700g以上、よりさらに好ましくは800g以上、よりさらに好ましくは900g以上であり、そして、適度な水への崩壊性を付与する観点から、好ましくは5,000g以下、より好ましくは3,000g以下、さらに好ましくは2,000g以下、よりさらに好ましくは1,500g以下、よりさらに好ましくは1,200g以下である。
また、造粒物を医薬用途に使用する場合には、保存性、口腔内での崩壊を抑制する観点、および適度な水への崩壊性を付与する観点から、好ましくは1,000g以上、より好ましくは3,000g以上、さらに好ましくは5,000g以上であり、そして、好ましくは30,000g以下、より好ましくは20,000g以下、さらに好ましくは16,000g以下である。
造粒物の粒硬度は、実施例に記載の方法により測定される。
The particle hardness of the granulated material varies depending on the intended use of the granulated material, and may be appropriately selected depending on the intended use.
When the granules are used as a fertilizer, from the viewpoint of durability in storage and mechanical spraying, the weight is preferably 450 g or more, more preferably 500 g or more, even more preferably 550 g or more, still more preferably 700 g or more, still more preferably 800 g or more, and still more preferably 900 g or more, and from the viewpoint of imparting appropriate disintegrability in water, the weight is preferably 5,000 g or less, more preferably 3,000 g or less, even more preferably 2,000 g or less, still more preferably 1,500 g or less, and still more preferably 1,200 g or less.
When the granulated product is used for pharmaceutical purposes, from the viewpoints of storage stability, suppressing disintegration in the oral cavity, and imparting appropriate disintegrability in water, the weight is preferably 1,000 g or more, more preferably 3,000 g or more, and even more preferably 5,000 g or more, and is preferably 30,000 g or less, more preferably 20,000 g or less, and even more preferably 16,000 g or less.
The particle hardness of the granulated product is measured by the method described in the Examples.

造粒物の平均粒径はとくに限定されず、用途により適宜選択すればよいが、造粒が容易である観点から、好ましくは1mm以上であり、そして、好ましくは10mm以下、より好ましくは8mm以下、さらに好ましくは6mm以下、よりさらに好ましくは4mm以下である。
平均粒径は、ふるい分け法により測定され、JIS Z 8801:2006に準拠した基準ふるいを使用したロータップ式自動ふるい器を使用し、目開きの小さなものから順に重ね合わせて、それぞれのふるい上に残った試料を秤量し、累積50%となる粒径を平均粒径とする。
なお、本発明により得られた造粒物に対して、ふるい分けを行うことで、微粒子や粗大粒子を除去してもよい。
The average particle size of the granulated product is not particularly limited and may be selected appropriately depending on the application. From the viewpoint of ease of granulation, however, it is preferably 1 mm or more, and preferably 10 mm or less, more preferably 8 mm or less, even more preferably 6 mm or less, and even more preferably 4 mm or less.
The average particle size is measured by a sieving method, using a Rotap type automatic sieve using a standard sieve conforming to JIS Z 8801:2006, stacking the samples in order of smallest mesh size, and weighing the samples remaining on each sieve. The particle size at which the cumulative 50% of the samples are removed is taken as the average particle size.
The granulated product obtained by the present invention may be sieved to remove fine particles and coarse particles.

本発明において、造粒物は種々の用途に適用でき、たとえば、肥料、土壌改良剤、融雪剤、防滑剤、舗装材、食品、医薬品、化粧品等の種々の用途に適用できる。
これらの中でも、造粒物の粒硬度および造粒物が水中での崩壊性を有する観点から、本発明の造粒物は、肥料用、土壌改良用および融雪剤用として好適に使用される。
In the present invention, the granulated product can be used in a variety of applications, such as fertilizers, soil conditioners, snow-melting agents, anti-skid agents, paving materials, foods, medicines, cosmetics, and the like.
Among these, the granules of the present invention are suitably used as fertilizers, soil improvers and snow melting agents, from the viewpoint of the particle hardness of the granules and their disintegratability in water.

[造粒物の製造方法]
本発明の造粒物の製造方法(造粒方法)はとくに限定されないが、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末に、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有する水系分散液を混合して造粒する工程を有することが好ましい。
たとえば、撹拌造粒、転動造粒、押出造粒等の造粒方法から適宜選択すればよい。これらの中でも、使用時に水中での崩壊性を有する造粒物とする観点、および製造コストの観点から、転動造粒が好ましい。
本発明の造粒物の製造方法は、粉末に、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと水溶性高分子とを含有する水系分散液(バインダー溶液)を混合して造粒する工程を有するものであることが好ましく、粉末を、繊維状セルロースおよび水溶性高分子を含有するバインダー溶液を用いて転動造粒する工程を有することがより好ましい。
ここで、使用する粉末およびバインダー成分については上述した通りであり、好ましい態様も同様である。
[Method of manufacturing granulated product]
The method for producing the granulated product (granulation method) of the present invention is not particularly limited, but preferably includes a step of mixing at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with an aqueous dispersion containing fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and a water-soluble polymer, and granulating the mixture.
For example, a granulation method may be appropriately selected from stirring granulation, rolling granulation, extrusion granulation, etc. Among these, rolling granulation is preferred from the viewpoint of obtaining granules that have disintegratability in water when used and from the viewpoint of production costs.
The method for producing a granulated product of the present invention preferably includes a step of mixing a powder with an aqueous dispersion (binder solution) containing fibrous cellulose, including fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, and a water-soluble polymer, to perform granulation, and more preferably includes a step of tumbling and granulating the powder using a binder solution containing fibrous cellulose and a water-soluble polymer.
The powder and binder components used here are as described above, and the preferred embodiments are also the same.

粉末に付与するバインダー溶液の量は、粉末に均一にバインダー溶液を付与して、造粒を均一に進行させる観点、および短時間での造粒を可能とする観点から、粉末100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは7質量部以上であり、そして、好ましくは100質量部以下、より好ましくは60質量部以下、さらに好ましくは20質量部以下である。
従って、粉末に付与するバインダー溶液の量が所望の範囲となるように、バインダー溶液の濃度を適宜調整して、粉末に付与することが好ましい。
The amount of binder solution applied to the powder is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and even more preferably 7 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of powder, from the viewpoint of applying the binder solution uniformly to the powder to allow granulation to proceed uniformly, and from the viewpoint of enabling granulation in a short time, and is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, and even more preferably 20 parts by mass or less.
Therefore, it is preferable to apply the binder solution to the powder by appropriately adjusting the concentration of the binder solution so that the amount of the binder solution applied to the powder falls within the desired range.

造粒物は、粉末を、繊維状セルロースおよび水溶性高分子をバインダー成分として使用して造粒することにより得られ、繊維状セルロースおよび水溶性高分子を水分散液(バインダー溶液)として、粉末に付与することが好ましい。造粒方法としては転動造粒、流動層造粒、撹拌造粒、圧縮造粒、押出造粒、破砕造粒等の方法が使用可能であり、中でも転動造粒が好ましい。肥料用造粒物などは、一般に球状のものが、不規則形状や鋭い角をもったものよりも好まれる観点から、転動造粒法がとくに好適である。
転動造粒法としては、公知の方法から適宜選択すればよく、ロッシェ法、ドラム法などが利用できる。また、転動造粒器としては、セメントミキサー、ドラムミキサー、パン型造粒器などが使用される。
バインダー溶液の付与方法はとくに限定されず、予め粉末とバインダー溶液をミキサーやニーダーによって混練してから造粒器に入れてもよいが、バインダー溶液を粉末全体に均一に付与して、造粒を均一に進行させる観点から、噴霧付与など、小さな液滴で付与することが好ましい。
造粒時間はとくに限定されないが、所望の粒硬度を有する造粒物を得る観点、短時間で造粒物を製造し、製造効率を向上させる観点から、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは4分以上であり、そして、好ましくは60分以下、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは10分以下である。
また、造粒物から余分な水分を除去する観点から、造粒中に加熱してもよく、また、造粒中に気体を送気してもよい。
Granules are obtained by granulating powder using fibrous cellulose and a water-soluble polymer as binder components, and it is preferable to apply the fibrous cellulose and the water-soluble polymer as an aqueous dispersion (binder solution) to the powder. Granulation methods that can be used include tumbling granulation, fluidized bed granulation, agitation granulation, compression granulation, extrusion granulation, and crushing granulation, with tumbling granulation being preferred. For fertilizer granules, spherical shapes are generally preferred over irregular shapes or those with sharp corners, so tumbling granulation is particularly suitable.
The tumbling granulation method may be appropriately selected from known methods, such as the Roche method, the drum method, etc. The tumbling granulator may be a cement mixer, a drum mixer, a pan-type granulator, etc.
The method for applying the binder solution is not particularly limited, and the powder and binder solution may be kneaded in advance using a mixer or kneader and then placed in a granulator. However, from the viewpoint of applying the binder solution uniformly to the entire powder and allowing granulation to proceed uniformly, it is preferable to apply the binder solution in the form of small droplets, such as by spraying.
The granulation time is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining a granulated product having the desired particle hardness, producing a granulated product in a short time, and improving production efficiency, it is preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, even more preferably 4 minutes or more, and is preferably 60 minutes or less, more preferably 30 minutes or less, even more preferably 10 minutes or less.
In order to remove excess moisture from the granulated material, the granulated material may be heated during granulation, or a gas may be blown into the granulated material during granulation.

本発明において、転動造粒により得られた造粒物に対して、適宜ふるい分け等の分級を行ってもよい。これにより、微小な粒子や粗大な粒子を除去して、所望の粒径を有する造粒物が得られる。 In the present invention, the granules obtained by tumbling granulation may be classified by sieving or other suitable means. This allows for the removal of small particles and coarse particles, resulting in granules having the desired particle size.

[粉末用造粒剤]
本発明の粉末用造粒剤(単に「造粒剤」ともいう)は、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有する。
上記繊維状セルロース、微細繊維状セルロースおよび水溶性高分子としては、上述した繊維状セルロース、微細繊維状セルロースおよび水溶性が例示され、好ましい範囲も同様である。
また、上述したように、水溶性高分子として、23℃における1質量%水溶液の粘度が1,000mPa・s以上である高粘度水溶性高分子を使用する場合には、23℃における1質量%水溶液の粘度が100mPa・s以下である低粘度水溶性高分子を併用することが好ましい。高粘度水溶性高分子および低粘度水溶性高分子の好ましい態様および併用に関する好ましい態様は、上述した通りである。
また、粉末用造粒剤中の繊維状セルロースと水溶性高分子との好ましい配合比率に関しても、上述した通りである。
なお、粉末用造粒剤は、粉末状、ウェットパウダー状、液状等のいずれの性状であってもよく、使用に際にしては、水に溶解または分散させたスラリー状に調製して、バインダー溶液とした後、使用することが好ましい。
[Granulating agent for powder]
The granulating agent for powders of the present invention (also simply referred to as "granulating agent") contains fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, and a water-soluble polymer.
Examples of the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose and water-soluble polymer include the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose and water-soluble polymers mentioned above, and the preferred ranges are also the same.
Furthermore, as described above, when a high-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23° C. is used as the water-soluble polymer, it is preferable to use it in combination with a low-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23° C. The preferred embodiments of the high-viscosity water-soluble polymer and the low-viscosity water-soluble polymer, and the preferred embodiments regarding their combined use, are as described above.
The preferred blend ratio of the fibrous cellulose and the water-soluble polymer in the granulating agent for powder is also as described above.
The granulating agent for powders may be in any form, such as powder, wet powder, or liquid, and when used, it is preferable to prepare it into a slurry by dissolving or dispersing it in water to form a binder solution before use.

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

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

次いで、得られたリン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、100g(絶乾質量)のリン酸化パルプ1に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリン酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リン酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリン酸化パルプを得た。
The resulting phosphorylated pulp was then washed. The washing process consisted of pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (bone dry mass) of phosphorylated pulp to obtain a pulp dispersion. The pulp was stirred to uniformly disperse the pulp, and then repeatedly filtered and dehydrated. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.
Next, the washed phosphorylated pulp was neutralized as follows: First, the washed phosphorylated pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1 N aqueous solution of sodium hydroxide was added little by little while stirring to obtain a phosphorylated pulp slurry having a pH of 12 to 13. Next, the phosphorylated pulp slurry was dehydrated to obtain a neutralized phosphorylated pulp.

次いで、中和処理後のリン酸化パルプに対して上記洗浄処理を行い、イオン交換水を添加して固形分濃度が2質量%のリン酸化パルプ分散液(分散液(1))を得た。
リン酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った結果、1,230cm-1付近にリン酸基に基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。リン酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。また、後述する測定方法で測定されるリン酸基量(第1解離酸量)は、1.45mmol/gであった。なお、総解離酸量は、2.45mmol/gであった。後述する測定方法で測定される繊維幅は30μm程度であった。
Next, the neutralized phosphorylated pulp was subjected to the above-mentioned washing treatment, and ion-exchanged water was added to obtain a phosphorylated pulp dispersion (dispersion (1)) having a solid content concentration of 2% by mass.
Infrared absorption spectroscopy of the phosphorylated pulp using FT-IR revealed absorption at around 1,230 cm −1 due to phosphate groups, confirming the addition of phosphate groups to the pulp. The phosphorylated pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, revealing typical peaks at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals. The amount of phosphate groups (amount of first dissociated acid) measured by the measurement method described below was 1.45 mmol/g. The total amount of dissociated acid was 2.45 mmol/g. The fiber width measured by the measurement method described below was approximately 30 μm.

[製造例2]
[リン酸基導入微細繊維状セルロース(リン酸化CNF)の作製]
上記製造例1にて得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、リン酸基導入微細繊維状セルロース(リン酸化CNF)分散液(分散液(2))を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、後述する測定方法で測定されるリン酸基量(第1解離酸量)は、1.45mmol/gであった。後述する測定方法で測定される繊維幅は3~5nmであった。
[Production Example 2]
[Preparation of phosphate group-introduced fine fibrous cellulose (phosphorylated CNF)]
Ion-exchanged water was added to the phosphorylated pulp obtained in Production Example 1 to prepare a slurry with a solids concentration of 2% by mass. This slurry was treated twice at a pressure of 200 MPa using a wet pulverizer (Starburst, manufactured by Sugino Machine Corporation) to obtain a dispersion of phosphorylated fine fibrous cellulose (phosphorylated CNF) (Dispersion (2)). X-ray diffraction confirmed that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. The amount of phosphoric acid groups (amount of first dissociated acid) measured by the measurement method described below was 1.45 mmol/g. The fiber width measured by the measurement method described below was 3 to 5 nm.

[製造例3]
[亜リン酸基導入微細繊維状セルロース(亜リン酸化CNF)の作製]
リン酸二水素アンモニウムの代わりに亜リン酸(ホスホン酸)33質量部を用いた以外は、[製造例1]と同様に操作を行い、亜リン酸基が導入されたパルプ繊維(亜リン酸化パルプ)を得た。
得られた亜リン酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1,210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。また、得られたリン酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
[Production Example 3]
[Preparation of Phosphite Group-Introduced Fine Fibrous Cellulose (Phosphite-Containing CNF)]
Pulp fibers having phosphorous acid groups introduced therein (phosphited pulp) were obtained by the same procedure as in [Production Example 1], except that 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid) was used instead of ammonium dihydrogen phosphate.
The infrared absorption spectrum of the obtained phosphorous-containing pulp was measured using FT-IR. As a result, absorption due to P=O of the phosphonic acid group, which is a tautomer of the phosphorous acid group, was observed around 1,210 cm -1 , confirming that the phosphorous acid group (phosphonic acid group) had been added to the pulp. Furthermore, when the obtained phosphorous-containing pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were observed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られた亜リン酸化パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、亜リン酸基導入微細繊維状セルロース(亜リン酸化CNF)分散液(分散液(3))を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、後述する測定方法で測定される(亜)リン酸基量(第1解離酸量)は1.51mmol/gだった。なお、総解離酸量は、1.54mmol/gであった。後述する測定方法で測定される繊維幅は3~5nmであった。 The resulting phosphite-modified pulp was subjected to a micronization process in the same manner as in Production Example 2 to obtain a dispersion of phosphite-modified fine fibrous cellulose (phosphite-modified CNF) (Dispersion (3)). X-ray diffraction confirmed that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. Furthermore, the amount of (phosphite) groups (amount of first dissociated acid) measured using the measurement method described below was 1.51 mmol/g. The total amount of dissociated acid was 1.54 mmol/g. The fiber width measured using the measurement method described below was 3 to 5 nm.

[製造例4]
[カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(TEMPO酸化CNF)の作製]
原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(未乾燥)を使用した。この原料パルプに対してアルカリTEMPO酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)と、TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)1.6質量部と、臭化ナトリウム10質量部を、水10,000質量部に分散させた。次いで、13質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して3.8mmolになるように加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10以上10.5以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。上記TEMPO酸化処理により、パルプ繊維にカルボキシ基が導入された。
[Production Example 4]
[Preparation of carboxyl group-introduced fine fibrous cellulose (TEMPO-oxidized CNF)]
Softwood kraft pulp (undried) manufactured by Oji Paper Co., Ltd. was used as the raw material pulp. This raw material pulp was subjected to an alkaline TEMPO oxidation treatment as follows. First, 100 parts by mass (bone dry mass) of the raw material pulp, 1.6 parts by mass of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), and 10 parts by mass of sodium bromide were dispersed in 10,000 parts by mass of water. Next, a 13% by mass aqueous solution of sodium hypochlorite was added to 1.0 g of pulp to give a concentration of 3.8 mmol to initiate the reaction. During the reaction, a 0.5 M aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise to maintain the pH at 10 to 10.5, and the reaction was considered complete when no further change in pH was observed. Carboxy groups were introduced into the pulp fibers by the TEMPO oxidation treatment.

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

得られたTEMPO酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The resulting TEMPO-oxidized pulp was analyzed using an X-ray diffractometer. Typical peaks were observed at two positions, near 2θ = 14° to 17° and near 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られたTEMPO酸化パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(TEMPO酸化CNF)分散液(分散液(4))を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、後述する測定方法で測定されるカルボキシ基量は、1.30mmol/gであった。後述する測定方法で測定される繊維幅は3~5nmであった。 The resulting TEMPO-oxidized pulp was subjected to a micronization process in the same manner as in Production Example 2 to obtain a dispersion of carboxy-introduced fine fibrous cellulose (TEMPO-oxidized CNF) (Dispersion (4)). X-ray diffraction confirmed that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. Furthermore, the amount of carboxy groups measured by the measurement method described below was 1.30 mmol/g. The fiber width measured by the measurement method described below was 3 to 5 nm.

[製造例5]
[未変性パルプ繊維の作製]
針葉樹クラフトパルプを離解して、未変性パルプ繊維を得た。未変性パルプ繊維にイオン交換水を加え、濃度が2質量%となるように希釈し、分散液(5)とした。後述する測定方法で測定される繊維幅は30μm程度であった。
[Production Example 5]
[Preparation of unmodified pulp fibers]
Softwood kraft pulp was disintegrated to obtain unmodified pulp fibers. The unmodified pulp fibers were diluted with ion-exchanged water to a concentration of 2% by mass to obtain dispersion (5). The fiber width measured by the method described below was approximately 30 μm.

[製造例6]
[未変性微細繊維状セルロース(未変性CNF)の作製]
上記[製造例5]で得られた未変性パルプ繊維にイオン交換水を加え、濃度が2質量%となるように希釈した後、リファイナー処理に供してCSFが50mL以下になるまで叩解(プレ解繊)した。
[Production Example 6]
[Preparation of unmodified fine fibrous cellulose (unmodified CNF)]
The unmodified pulp fiber obtained in the above [Manufacturing Example 5] was diluted with ion-exchanged water to a concentration of 2% by mass, and then subjected to a refiner treatment to beat (pre-defibrate) until the CSF was 50 mL or less.

プレ叩解した未変性パルプ繊維に対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、未変性微細繊維状セルロース(未変性CNF)分散液(分散液(6))を得た。後述する方法で繊維幅を測定したところ、1000nm以下の微細繊維状セルロースが観察された。 The pre-beaten unmodified pulp fibers were subjected to a micronization process in the same manner as in [Production Example 2] to obtain an unmodified fine fibrous cellulose (unmodified CNF) dispersion (Dispersion (6)). When the fiber width was measured using the method described below, fine fibrous cellulose of 1000 nm or less was observed.

[製造例7]
[カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(次亜塩素酸酸化CNF)の作製]
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)を抄き上げたシート(固形分濃度90質量%)を、ハンドミキサー(大阪ケミカル株式会社製、ラボミルサーPLUS)を用い、回転数20000rpmで15秒処理して綿状のフラッフィングパルプ(固形分濃度90質量%)にした。次いで、次亜塩素酸ナトリウム・5水和物をイオン交換水に加え、次亜塩素酸ナトリウムの固形分濃度を22質量%とした水溶液を準備した。綿状のフラッフィングパルプ100質量部に、22質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を9000質量部加え、温浴で30℃に調整しながら2時間反応させ、カルボキシ基導入パルプを得た。反応中は1N水酸化ナトリウム水溶液を適宜加え、pHを11に維持した。
[Production Example 7]
[Preparation of carboxyl group-introduced fine fibrous cellulose (hypochlorous acid oxidized CNF)]
A sheet (solids concentration 90% by mass) made from softwood bleached kraft pulp (NBKP) was mixed with a hand mixer (Osaka Chemical Co., Ltd., Labo Millser PLUS) at 20,000 rpm for 15 seconds to produce a fluffy fluffed pulp (solids concentration 90% by mass). Sodium hypochlorite pentahydrate was then added to ion-exchanged water to prepare an aqueous solution with a sodium hypochlorite solids concentration of 22% by mass. 9,000 parts by mass of a 22% by mass aqueous sodium hypochlorite solution was added to 100 parts by mass of the fluffy fluffed pulp, and the mixture was allowed to react for 2 hours while adjusting the temperature in a warm bath to 30°C, yielding a carboxyl-introduced pulp. During the reaction, a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added as needed to maintain the pH at 11.

次いで、得られたカルボキシ基導入パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、得られたカルボキシ基導入パルプにイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 The resulting carboxylated pulp was then washed. The washing process involved pouring ion-exchanged water over the resulting carboxylated pulp to obtain a pulp dispersion. The pulp was then stirred to uniformly disperse the pulp, followed by repeated filtration and dehydration. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.

得られたカルボキシ基導入パルプについて、後述する測定方法で測定されるカルボキシ基量は、0.70mmol/gだった。また、得られたカルボキシ基導入パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The amount of carboxy groups in the resulting carboxylated pulp, as measured using the method described below, was 0.70 mmol/g. Furthermore, when the resulting carboxylated pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were confirmed at two positions, near 2θ = 14° to 17° and near 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られたカルボキシ基導入パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(次亜塩素酸酸化CNF)分散液(分散液(7))を得た。X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。 The resulting carboxyl-introduced pulp was subjected to a micronization process in the same manner as in Production Example 2 to obtain a dispersion of carboxyl-introduced fine fibrous cellulose (hypochlorite-oxidized CNF) (Dispersion (7)). X-ray diffraction confirmed that the resulting fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. Furthermore, the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 3 to 5 nm.

[製造例8]
[カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(マレイン酸エステル化CNF)の作製]
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)を抄き上げたシート(固形分濃度90質量%)を、ハンドミキサー(大阪ケミカル株式会社製、ラボミルサーPLUS)を用い、回転数20000rpmで15秒処理して綿状のフラッフィングパルプ(固形分濃度90質量%)にした。オートクレーブに、綿状のフラッフィングパルプ100質量部と無水マレイン酸50質量部とを充填し、150℃で2時間処理して、カルボキシ基導入パルプを得た。
[Production Example 8]
[Preparation of carboxyl group-introduced fine fibrous cellulose (maleic acid esterified CNF)]
A sheet (solids concentration 90% by mass) made from bleached softwood kraft pulp (NBKP) was mixed with a hand mixer (Labo Millser PLUS, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.) at 20,000 rpm for 15 seconds to produce a fluffy fluffing pulp (solids concentration 90% by mass). 100 parts by mass of the fluffy fluffing pulp and 50 parts by mass of maleic anhydride were placed in an autoclave and mixed at 150°C for 2 hours to obtain a carboxyl-introduced pulp.

次いで、得られたカルボキシ基導入パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、得られたカルボキシ基導入パルプにイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 The resulting carboxylated pulp was then washed. The washing process involved pouring ion-exchanged water over the resulting carboxylated pulp to obtain a pulp dispersion. The pulp was then stirred to uniformly disperse the pulp, followed by repeated filtration and dehydration. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.

得られたカルボキシ基導入パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1580および1720cm-1付近にカルボキシ基に基づく吸収が観察され、マレイン酸エステル化されていることを確認した。得られたカルボキシ基導入パルプについて、後述する測定方法で測定されるカルボキシ基量は、1.22mmol/gだった。また、カルボキシ基導入パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The infrared absorption spectrum of the obtained carboxylated pulp was measured using FT-IR. As a result, absorption due to carboxyl groups was observed near 1580 and 1720 cm -1 , confirming that maleic acid esterification had occurred. The amount of carboxyl groups in the obtained carboxylated pulp, measured using the measurement method described below, was 1.22 mmol/g. Furthermore, when the carboxylated pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were confirmed at two positions, near 2θ = 14° to 17° and near 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られたカルボキシ基導入パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(マレイン酸エステル化CNF)分散液(分散液(8))を得た。X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。 The resulting carboxy-introduced pulp was subjected to a micronization treatment in the same manner as in Production Example 2 to obtain a dispersion of carboxy-introduced fine fibrous cellulose (maleic acid esterified CNF) (Dispersion (8)). X-ray diffraction confirmed that the resulting fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. Furthermore, the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 3 to 5 nm.

[製造例9]
[カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(カルボキシエチル化CNF)の作製]
原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/mシート状、離解してJIS P 8121-2:2012に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700mL)を使用した。この原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、12N NaOH水溶液を250質量部と、2-クロロプロピオン酸163質量部、イオン交換水140質量部からなる薬液(合計553質量部)を加え、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で10分加熱し、パルプ中のセルロースにカルボキシエチル基(カルボキシ基)を導入し、カルボキシ基導入パルプを得た。
[Production Example 9]
[Preparation of carboxyl group-introduced fine fibrous cellulose (carboxyethylated CNF)]
The raw pulp used was softwood kraft pulp (solids content 93% by mass, basis weight 245 g/ sheet, disintegrated, Canadian Standard Freeness (CSF) of 700 mL as measured in accordance with JIS P 8121-2:2012) manufactured by Oji Paper Co., Ltd. A chemical solution consisting of 250 parts by mass of 12N NaOH aqueous solution, 163 parts by mass of 2-chloropropionic acid, and 140 parts by mass of ion-exchanged water (total 553 parts by mass) was added to 100 parts by mass (bone dry mass) of this raw pulp to obtain a chemical-impregnated pulp. The resulting chemical-impregnated pulp was then heated in a hot air dryer at 165°C for 10 minutes to introduce carboxyethyl groups (carboxy groups) into the cellulose in the pulp, yielding a carboxy-introduced pulp.

次いで、得られたカルボキシ基導入パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、得られたカルボキシ基導入パルプにイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 The resulting carboxylated pulp was then washed. The washing process involved pouring ion-exchanged water over the resulting carboxylated pulp to obtain a pulp dispersion. The pulp was then stirred to uniformly disperse the pulp, followed by repeated filtration and dehydration. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.

次いで、洗浄後のカルボキシ基導入パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のカルボキシ基導入パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のカルボキシ基導入パルプスラリーを得た。次いで、当該カルボキシ基導入パルプスラリーを脱水および洗浄をして、中和処理が施されたカルボキシ基導入パルプを得た。 Next, the washed carboxylated pulp was neutralized as follows: First, the washed carboxylated pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1N aqueous solution of sodium hydroxide was added little by little while stirring to obtain a carboxylated pulp slurry with a pH of 12 to 13. Next, the carboxylated pulp slurry was dehydrated and washed to obtain neutralized carboxylated pulp.

得られたカルボキシ基導入パルプについて、後述する測定方法で測定されるカルボキシ基量は、1.41mmol/gだった。また、カルボキシ基導入パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The amount of carboxy groups in the resulting carboxylated pulp, measured using the method described below, was 1.41 mmol/g. Furthermore, when the carboxylated pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were confirmed at two positions, near 2θ = 14° to 17° and near 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られたカルボキシ基導入パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、カルボキシ基導入微細繊維状セルロース(カルボキシエチル化CNF)分散液(分散液(9))を得た。X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。 The resulting carboxy-introduced pulp was subjected to a micronization process in the same manner as in Production Example 2 to obtain a dispersion of carboxy-introduced fine fibrous cellulose (carboxyethylated CNF) (Dispersion (9)). X-ray diffraction confirmed that the resulting fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. Furthermore, the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 3 to 5 nm.

[製造例10]
[硫酸基導入微細繊維状セルロース(硫酸化CNF)の作製]
リン酸二水素アンモニウムの代わりにアミド硫酸38質量部を用いた以外は、[製造例2]と同様に操作を行い、硫酸化パルプを得た。ただし、熱風乾燥機での加熱時間は、20分間とした。
[Production Example 10]
[Preparation of sulfate group-introduced fine fibrous cellulose (sulfated CNF)]
A sulfated pulp was obtained by the same procedure as in [Production Example 2], except that 38 parts by mass of amidosulfuric acid was used instead of ammonium dihydrogen phosphate, except that the heating time in the hot air dryer was 20 minutes.

得られた硫酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1220-1260cm-1付近に硫酸基に基づく吸収が観察され、パルプに硫酸基が付加されていることが確認された。また、得られた硫酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The obtained sulfated pulp was subjected to infrared absorption spectroscopy using FT-IR. As a result, absorption due to sulfate groups was observed around 1220-1260 cm -1 , confirming that sulfate groups had been added to the pulp. Furthermore, when the obtained sulfated pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were observed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られた硫酸化パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、硫酸基導入微細繊維状セルロース(硫酸化CNF)分散液(分散液(10))を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、後述する測定方法で測定される硫酸基量は、1.47mmol/gであった。後述する測定方法で測定される繊維幅は3~5nmであった。 The obtained sulfated pulp was subjected to a micronization treatment in the same manner as in [Production Example 2] to obtain a dispersion of sulfated CNF (dispersion (10)). X-ray diffraction confirmed that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. The amount of sulfated groups measured by the measurement method described below was 1.47 mmol/g. The fiber width measured by the measurement method described below was 3 to 5 nm.

[製造例11]
[スルホエチル基導入微細繊維状セルロース(スルホエチル化CNF)の作製]
原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/mシート状、離解してJIS P 8121-2:2012に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700mL)を使用した。この原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、2N NaOH水溶液を180質量部と25質量%濃度のビニルスルホン酸ナトリウム水溶液780質量部からなる薬液(合計960質量部)を加え、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で16分加熱し、パルプ中のセルロースにスルホエチル基(スルホン基)を導入し、スルホエチル基導入パルプ(スルホン基導入パルプ)を得た。
[Production Example 11]
[Preparation of sulfoethyl group-introduced fine fibrous cellulose (sulfoethylated CNF)]
The raw pulp used was softwood kraft pulp (solids content 93% by mass, basis weight 245 g/ sheet, disintegrated, Canadian Standard Freeness (CSF) of 700 mL as measured in accordance with JIS P 8121-2:2012) manufactured by Oji Paper Co., Ltd. A chemical solution consisting of 180 parts by mass of a 2N NaOH aqueous solution and 780 parts by mass of a 25% by mass sodium vinyl sulfonate aqueous solution (total 960 parts by mass) was added to 100 parts by mass (bone dry mass) of this raw pulp to obtain a chemical solution-impregnated pulp. The resulting chemical solution-impregnated pulp was then heated in a hot air dryer at 165°C for 16 minutes to introduce sulfoethyl groups (sulfonic groups) into the cellulose in the pulp, yielding a sulfoethyl group-introduced pulp (sulfonic group-introduced pulp).

次いで、得られたスルホエチル基導入パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、得られたスルホエチル基導入パルプにイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 The resulting sulfoethyl group-introduced pulp was then washed. The washing process involved pouring ion-exchanged water over the resulting sulfoethyl group-introduced pulp to obtain a pulp dispersion. The pulp was then stirred to uniformly disperse the pulp, and the pulp was then filtered and dehydrated. This process was repeated until the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less, marking the end point of the washing process.

得られたスルホエチル基導入パルプについて、後述する測定方法で測定されるスルホエチル基量(スルホン基量)は、1.48mmol/gだった。また、スルホエチル基導入パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The sulfoethyl group content (sulfonic acid content) of the resulting sulfoethyl group-introduced pulp, measured using the method described below, was 1.48 mmol/g. Furthermore, when the sulfoethyl group-introduced pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were confirmed at two positions, near 2θ = 14° to 17° and near 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.

得られたスルホエチル基導入パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、スルホエチル基導入微細繊維状セルロース(スルホエチル化CNF)分散液(分散液(11))を得た。X線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。 The resulting sulfoethyl group-introduced pulp was subjected to a micronization treatment in the same manner as in Production Example 2 to obtain a dispersion of sulfoethyl group-introduced fine fibrous cellulose (sulfoethylated CNF) (Dispersion (11)). X-ray diffraction confirmed that the resulting fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystal structure. Furthermore, the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 3 to 5 nm.

[製造例12]
[カチオン基導入微細繊維状セルロース(カチオン化CNF)の作製]
原料パルプとして、王子製紙株式会社製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/mシート状、離解してJIS P 8121-2:2012に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700mL)を使用した。
[Production Example 12]
[Preparation of cationic group-introduced fine fibrous cellulose (cationized CNF)]
As the raw material pulp, softwood kraft pulp (solid content 93% by mass, basis weight 245 g/ m2 sheet form, Canadian Standard Freeness (CSF) measured after disintegration in accordance with JIS P 8121-2:2012 of 700 mL) manufactured by Oji Paper Co., Ltd. was used.

この原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、1N NaOH水溶液を180質量部とカチオン化剤(カチオマスターG、四日市合成株式会社製、グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、純分73.1質量%、含水率20.2質量%)325質量部からなる薬液(合計505質量部)を加え、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で12分加熱し、パルプ中のセルロースにカチオン基を導入し、カチオン基導入パルプを得た。 To 100 parts by mass (bone dry mass) of this raw pulp, a chemical solution consisting of 180 parts by mass of 1N NaOH aqueous solution and 325 parts by mass of a cationizing agent (Catiomaster G, manufactured by Yokkaichi Synthetic Co., Ltd., glycidyl trimethylammonium chloride, purity 73.1% by mass, moisture content 20.2% by mass) (total 505 parts by mass) was added to obtain chemical-impregnated pulp. The resulting chemical-impregnated pulp was then heated in a hot air dryer at 165°C for 12 minutes to introduce cationic groups into the cellulose in the pulp, yielding cationic group-introduced pulp.

次いで、得られたカチオン基導入パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、得られたカチオン基導入パルプにイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 The resulting cation-group-introduced pulp was then washed. The washing process involved pouring ion-exchanged water over the resulting cation-group-introduced pulp to obtain a pulp dispersion. The pulp was then stirred to uniformly disperse the pulp, and the pulp was then filtered and dehydrated. The washing was completed when the electrical conductivity of the filtrate reached 100 μS/cm or less.

次いで、洗浄後のカチオン基導入パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のカチオン基導入パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの塩酸を少しずつ添加することにより、pHが1以上2以下のカチオン基導入パルプスラリーを得た。次いで、当該カチオン基導入パルプスラリーを脱水および洗浄をして、中和処理が施されたカチオン基導入パルプを得た。 The washed cation group-introduced pulp was then neutralized as follows: First, the washed cation group-introduced pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then 1 N hydrochloric acid was added little by little while stirring to obtain a cation group-introduced pulp slurry with a pH of 1 to 2. The cation group-introduced pulp slurry was then dehydrated and washed to obtain neutralized cation group-introduced pulp.

得られたカチオン基導入パルプについて、微量窒素分析を行い、下記式でカチオン基量を計算したところ、1.45mmol/gだった。また、カチオン基導入パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
(カチオン基量)[mmol/g]=(窒素量)/14×1000/(供試したカチオン基導入パルプ量)
The resulting cationic group-introduced pulp was subjected to trace nitrogen analysis, and the amount of cationic groups calculated using the following formula was 1.45 mmol/g. Furthermore, when the cationic group-introduced pulp was analyzed using an X-ray diffractometer, typical peaks were confirmed at two positions, around 2θ = 14° to 17° and around 2θ = 22° to 23°, confirming the presence of cellulose type I crystals.
(Amount of cationic groups) [mmol/g] = (amount of nitrogen) / 14 × 1000 / (amount of cationic group-introduced pulp tested)

得られたカチオン基導入パルプに対し[製造例2]と同様に微細化処理を行い、カチオン基導入微細繊維状セルロース(カチオン化CNF)分散液(分散液(12))を得た。 The resulting cationic group-introduced pulp was subjected to a micronization treatment in the same manner as in [Production Example 2] to obtain a dispersion of cationic group-introduced fine fibrous cellulose (cationized CNF) (dispersion (12)).

[繊維幅の測定]
イオン性基導入パルプおよび未変性パルプ繊維の繊維幅は、カヤーニ繊維長測定器(カヤーニオートメーション株式会社製、FS-200形)を用いて測定した。
微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。微細繊維状セルロース分散液の上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。これを乾燥した後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEOL-2000EX)により観察した。
[Measurement of fiber width]
The fiber widths of the ionic group-introduced pulp and unmodified pulp fibers were measured using a Kajaani fiber length measuring instrument (FS-200 model, manufactured by Kajaani Automation Co., Ltd.).
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method. The supernatant of the fine fibrous cellulose dispersion was diluted with water to a fine fibrous cellulose concentration of 0.01% by mass to 0.1% by mass, and the diluted solution was dropped onto a hydrophilized carbon grid membrane. After drying, the membrane was stained with uranyl acetate and observed under a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.).

[リンオキソ酸基量の測定]
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショニング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図1)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第1解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値をリン酸基量(mmol/g)とした。
リンオキソ酸化パルプについては、リンオキソ酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製し、このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理して得られた分散液に対して、上述した方法と同様にアルカリを用いた滴定を行った。
[Measurement of phosphorus oxoacid group content]
The amount of phosphorus oxoacid groups in the fine fibrous cellulose was measured by treating a fibrous cellulose-containing slurry with an ion exchange resin after diluting a dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion exchange water to a content of 0.2 mass% and then titrating the slurry with an alkali.
Treatment with ion exchange resin was carried out by adding 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) to the above fibrous cellulose-containing slurry, shaking for 1 hour, and then pouring the mixture onto a mesh with 90 μm openings to separate the resin from the slurry.
In addition, the alkali titration was performed by adding 10 μL of 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution every 5 seconds to the fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin, while measuring the change in the pH value of the slurry. Nitrogen gas was blown into the slurry 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, two maximum points of increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali added) were observed on the curve plotting the measured pH against the amount of alkali added. Of these, the maximum point of increment obtained first after starting the addition of alkali is called the first endpoint, and the maximum point of increment obtained next is called the second endpoint (Figure 1). The amount of alkali required from the start of the titration to the first endpoint is equal to the amount of first dissociated acid in the slurry used in the titration. Furthermore, the amount of alkali required from the start of the titration to the second endpoint is equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used in the titration. The amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the first endpoint was divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated, and the value was taken as the amount of phosphate groups (mmol/g).
For the phosphorus oxo-oxidized pulp, ion-exchanged water was added to the phosphorus oxo-oxidized pulp to prepare a slurry with a solids concentration of 2% by mass. This slurry was then treated twice in a wet atomization apparatus (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) at a pressure of 200 MPa, and the resulting dispersion was subjected to alkali titration in the same manner as described above.

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

[スルホン基量および硫酸基量の測定]
スルホン基量および硫酸基量は、試料の湿式灰化とICP発光分析を用いて測定した。具体的には、製造例10または製造例11で得た繊維状セルロース含有スラリーを絶乾させた後に秤量し、過塩素酸を加え、炭化させ、さらに濃硝酸を加えて炭素を二酸化炭素に酸化し、無機物のみからなる試料液を得た。この試料液を適当な倍率で希釈し、ICP発光分析にてスルホン酸イオンまたは硫酸イオン濃度を測定した。試料液中に含まれていた硫黄原子の量を秤量した繊維状セルロースの質量で除して、スルホン基量または硫酸基量とした。
[Measurement of sulfonic acid group content and sulfate group content]
The amount of sulfonic acid groups and sulfate groups was measured by wet ashing and ICP emission spectrometry of the sample. Specifically, the fibrous cellulose-containing slurry obtained in Production Example 10 or Production Example 11 was completely dried and then weighed, perchloric acid was added to carbonize it, and concentrated nitric acid was added to oxidize the carbon to carbon dioxide, thereby obtaining a sample solution consisting only of inorganic substances. This sample solution was diluted to an appropriate ratio, and the sulfonate ion or sulfate ion concentration was measured by ICP emission spectrometry. The amount of sulfur atoms contained in the sample solution was divided by the mass of the weighed fibrous cellulose to obtain the amount of sulfonic acid groups or sulfate groups.

[微量窒素分析]
微細繊維状セルロースのカチオン基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を、真空乾燥機にて、40℃24時間乾燥し、絶乾状態とした後に、三菱化学アナリック株式会社製の微量全窒素分析装置TN-110を用いて測定した。なお、イオン性窒素は、カチオン化パルプの中和処理、洗浄処理の過程で除かれていた。微細繊維状セルロース単位質量あたりのカチオン基の導入量(mmol/g)は、微量窒素分析で得られた微細繊維状セルロース単位質量あたりの窒素含有量(g/g)を窒素の原子量で除することで算出した。
[Trace nitrogen analysis]
The amount of cationic groups in the fine fibrous cellulose was measured by drying a fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose in a vacuum dryer at 40°C for 24 hours to an absolutely dry state, and then using a TN-110 trace total nitrogen analyzer manufactured by Mitsubishi Chemical Analic Corporation. Note that ionic nitrogen was removed during the neutralization and washing processes of the cationized pulp. The amount of cationic groups introduced per unit mass of the fine fibrous cellulose (mmol/g) was calculated by dividing the nitrogen content (g/g) per unit mass of the fine fibrous cellulose obtained by trace nitrogen analysis by the atomic weight of nitrogen.

[実施例1]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(2)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(1)を作製した。
原料無機粉末として、王子木材緑化株式会社製の石灰粉末(以下、単に「石灰粉末」ともいう。)を使用した。石灰粉末100質量部に対して、バインダー溶液(1)を10質量部添加し、セメントミキサーで2分間回転して造粒した。造粒物を熱風乾燥機で100℃30分間乾燥した。得られた造粒物を篩い分けし、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 1]
Dispersion liquid (2), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Corporation), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (1).
Lime powder manufactured by Oji Wood & Green Co., Ltd. (hereinafter simply referred to as "lime powder") was used as the raw inorganic powder. 10 parts by mass of binder solution (1) was added to 100 parts by mass of lime powder, and the mixture was rotated in a cement mixer for 2 minutes to granulate. The granules were dried in a hot air dryer at 100°C for 30 minutes. The resulting granules were sieved to obtain granules with a particle size of 1 to 4 mm.

[実施例2]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(2)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(2)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(2)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 2]
Dispersion liquid (2), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (2). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (2).

[実施例3]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(2)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(3)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(3)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 3]
Dispersion liquid (2), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (3). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (3).

[実施例4]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(2)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(4)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(4)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 4]
Dispersion liquid (2), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (4). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (4).

[実施例5]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(2)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(5)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(5)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 5]
Dispersion liquid (2), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (5). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (5).

[実施例6]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(3)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(6)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(6)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 6]
Dispersion liquid (3), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (6). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (6).

[実施例7]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(3)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(7)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(7)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 7]
Dispersion liquid (3), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (7). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (7).

[実施例8]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(3)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(8)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(8)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 8]
Dispersion liquid (3), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (8). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (8).

[実施例9]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(3)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(9)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(9)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 9]
Dispersion liquid (3), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (9). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (9).

[実施例10]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(3)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(10)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(10)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 10]
Dispersion liquid (3), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (10). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (10).

[実施例11]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(4)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(11)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(11)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 11]
Dispersion liquid (4), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (11). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (11).

[実施例12]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(4)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(12)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(12)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 12]
Dispersion liquid (4), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (12). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (12).

[実施例13]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(4)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(13)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(13)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 13]
Dispersion liquid (4), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (13). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (13).

[実施例14]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(4)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(14)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(14)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 14]
Dispersion liquid (4), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (14). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (14).

[実施例15]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(4)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(15)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(15)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 15]
A binder solution (15) was prepared by mixing dispersion (4), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (15).

[実施例16]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(6)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(16)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(16)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 16]
A binder solution (16) was prepared by mixing dispersion (6), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (16).

[実施例17]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(6)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(17)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(17)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 17]
A binder solution (17) was prepared by mixing dispersion (6), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (17).

[実施例18]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(6)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(18)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(18)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 18]
Dispersion liquid (6), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (18). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (18).

[実施例19]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(6)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(19)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(19)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 19]
Dispersion liquid (6), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (19). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (19).

[実施例20]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(6)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(20)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(20)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 20]
A binder solution (20) was prepared by mixing dispersion (6), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (20).

[実施例21]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.32質量%となるように、分散液(1)を、固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.08質量%となるように分散液(2)を、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるようにカルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液を混合し、イオン交換水を適宜加えて、バインダー溶液(21)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(21)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 21]
Dispersion (1) was mixed so that the fibrous cellulose content as a solid content was 0.32% by mass, dispersion (2) was mixed so that the fibrous cellulose content as a solid content was 0.08% by mass, and an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.) was mixed so that the carboxymethyl cellulose (CMC) content as a solid content was 0.4% by mass, and ion-exchanged water was added appropriately to prepare binder solution (21). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (21).

[実施例22]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.32質量%となるように、分散液(5)を、固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.08質量%となるように分散液(6)を、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるようにカルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液を混合し、イオン交換水を適宜加えて、バインダー溶液(22)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(22)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 22]
Dispersion (5) was mixed so that the fibrous cellulose content as a solid content was 0.32% by mass, dispersion (6) was mixed so that the fibrous cellulose content as a solid content was 0.08% by mass, and an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.) was mixed so that the carboxymethyl cellulose (CMC) content as a solid content was 0.4% by mass, and ion-exchanged water was added appropriately to prepare binder solution (22). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (22).

[実施例23]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(2)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(1)を作製した。
原料有機粉末として、関東化学株式会社製のD-ソルビトール粉末(以下、単に「ソルビトール粉末」ともいう。)を使用した。ソルビトール粉末100質量部に対して、バインダー溶液(1)を10質量部添加し、セメントミキサーで2分間回転して造粒した。造粒物を熱風乾燥機で100℃30分間乾燥した。得られた造粒物を篩い分けし、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 23]
Dispersion liquid (2), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Corporation), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (1).
D-sorbitol powder (hereinafter simply referred to as "sorbitol powder") manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. was used as the raw organic powder. 10 parts by mass of binder solution (1) was added to 100 parts by mass of the sorbitol powder, and the mixture was rotated in a cement mixer for 2 minutes to granulate. The granulated product was dried in a hot air dryer at 100°C for 30 minutes. The resulting granulated product was sieved to obtain granules with a particle size of 1 to 4 mm.

[実施例24]
バインダー溶液(1)をバインダー溶液(2)に変更した以外は[実施例23]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 24]
Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in Example 23, except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (2).

[実施例25]
バインダー溶液(1)をバインダー溶液(3)に変更した以外は[実施例23]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 25]
Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in Example 23, except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (3).

[実施例26]
バインダー溶液(1)をバインダー溶液(4)に変更した以外は[実施例23]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 26]
Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in Example 23, except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (4).

[実施例27]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%、固形分としてのポリアクリル酸ナトリウム(SPA)が0.1質量%となるように、分散液(2)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(アロン A-20UN、東亞合成株式会社製)、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(23)を作製した。
バインダー溶液(1)をバインダー溶液(23)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 27]
A binder solution (23) was prepared by mixing dispersion (2), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Corporation), an aqueous solution of sodium polyacrylate (Aron A-20UN, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass, the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, and the content of sodium polyacrylate (SPA) as a solid content was 0.1% by mass.
Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in Example 1, except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (23).

[実施例28]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.33質量%、固形分としてのポリアクリル酸ナトリウム(SPA)が0.17質量%となるように、分散液(2)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(アロン A-20UN、東亞合成株式会社製)、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(24)を作製した。
バインダー溶液(1)をバインダー溶液(24)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 28]
A binder solution (24) was prepared by mixing dispersion (2), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Corporation), an aqueous solution of sodium polyacrylate (Aron A-20UN, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass, the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.33% by mass, and the content of sodium polyacrylate (SPA) as a solid content was 0.17% by mass.
Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in Example 1, except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (24).

[実施例101]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(7)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(101)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(101)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 101]
A binder solution (101) was prepared by mixing dispersion (7), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (101).

[実施例102]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(7)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(102)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(102)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 102]
A binder solution (102) was prepared by mixing dispersion (7), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (102).

[実施例103]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(7)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(103)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(103)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 103]
Dispersion liquid (7), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (103). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (103).

[実施例104]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(7)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(104)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(104)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 104]
A binder solution (104) was prepared by mixing dispersion (7), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (104).

[実施例105]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(7)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(105)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(105)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 105]
A binder solution (105) was prepared by mixing dispersion (7), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (105).

[実施例106]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(8)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(106)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(106)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 106]
A binder solution (106) was prepared by mixing dispersion (8), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (106).

[実施例107]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(8)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(107)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(107)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 107]
A binder solution (107) was prepared by mixing dispersion (8), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (107).

[実施例108]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(8)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(108)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(108)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 108]
Dispersion liquid (8), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (108). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (108).

[実施例109]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(8)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(109)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(109)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 109]
A binder solution (109) was prepared by mixing dispersion (8), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (109).

[実施例110]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(8)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(110)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(110)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 110]
A binder solution (110) was prepared by mixing dispersion (8), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (110).

[実施例111]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(9)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(111)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(111)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 111]
Dispersion liquid (9), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (111). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (111).

[実施例112]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(9)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(112)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(112)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 112]
A binder solution (112) was prepared by mixing dispersion (9), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (112).

[実施例113]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(9)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(113)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(113)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 113]
Dispersion liquid (9), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (113). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (113).

[実施例114]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(9)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(114)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(114)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 114]
Dispersion liquid (9), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (114). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (114).

[実施例115]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(9)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(115)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(115)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 115]
A binder solution (115) was prepared by mixing dispersion (9), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (115).

[実施例116]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(10)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(116)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(116)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 116]
A binder solution (116) was prepared by mixing the dispersion (10), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (116).

[実施例117]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(10)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(117)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(117)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 117]
A binder solution (117) was prepared by mixing dispersion (10), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (117).

[実施例118]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(10)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(118)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(118)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 118]
Dispersion liquid (10), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (118). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (118).

[実施例119]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(10)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(119)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(119)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 119]
Dispersion liquid (10), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (119). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (119).

[実施例120]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(10)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(120)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(120)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 120]
A binder solution (120) was prepared by mixing the dispersion (10), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (120).

[実施例121]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(11)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(121)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(121)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 121]
Dispersion liquid (11), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (121). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (121).

[実施例122]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(11)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(122)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(122)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 122]
A binder solution (122) was prepared by mixing dispersion (11), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (122).

[実施例123]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(11)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(123)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(123)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 123]
Dispersion liquid (11), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass, to prepare binder solution (123). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to binder solution (123).

[実施例124]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(11)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(124)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(124)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 124]
Dispersion liquid (11), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water were mixed so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass, to prepare binder solution (124). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (124).

[実施例125]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(11)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(125)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(125)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 125]
A binder solution (125) was prepared by mixing dispersion (11), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (125).

[実施例126]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(12)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(126)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(126)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 126]
A binder solution (126) was prepared by mixing dispersion (12), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (126).

[実施例127]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリビニルアルコール(PVA)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(12)、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)、イオン交換水を混合し、バインダー溶液(127)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(127)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 127]
A binder solution (127) was prepared by mixing dispersion (12), a polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyvinyl alcohol (PVA) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (127).

[実施例128]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、分散液(12)、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(128)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(128)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 128]
A binder solution (128) was prepared by mixing the dispersion liquid (12), an aqueous solution of starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of starch as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (128).

[実施例129]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.1質量%、固形分としてのポリアクリルアミド(PAM)の含有量が0.2質量%となるように、分散液(12)、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(129)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(129)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 129]
A binder solution (129) was prepared by mixing dispersion (12), an aqueous solution of polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.1% by mass and the content of polyacrylamide (PAM) as a solid content was 0.2% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (129).

[実施例130]
固形分としての繊維状セルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)の含有量が0.4質量%となるように、分散液(12)、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、およびイオン交換水を混合し、バインダー溶液(130)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(130)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Example 130]
A binder solution (130) was prepared by mixing dispersion (12), an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), and ion-exchanged water so that the content of fibrous cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of carboxymethyl cellulose (CMC) as a solid content was 0.4% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that binder solution (1) was changed to the binder solution (130).

[比較例1]
固形分としてのカルボキシメチルセルロースの含有量が0.4質量%となるように、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)をイオン交換水で調整し、バインダー溶液(25)を作製した。
バインダー溶液(1)をバインダー溶液(25)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Comparative Example 1]
Carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.) was adjusted with ion-exchanged water so that the content of carboxymethyl cellulose as a solid content was 0.4 mass %, to prepare a binder solution (25).
Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in Example 1, except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (25).

[比較例2]
固形分としてのポリビニルアルコールの含有量が0.4質量%となるように、ポリビニルアルコール溶液(PVA-117、株式会社クラレ製)をイオン交換水で調整し、バインダー溶液(26)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(26)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Comparative Example 2]
A polyvinyl alcohol solution (PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was adjusted with ion-exchanged water so that the polyvinyl alcohol content as a solid content was 0.4 mass%, to prepare a binder solution (26). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (26).

[比較例3]
固形分としてのデンプンの含有量が0.4質量%となるように、デンプン(馬鈴薯澱粉 網走、オホーツク網走農業協同組合製)をイオン交換水で調整し、バインダー溶液(27)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(27)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Comparative Example 3]
Starch (potato starch, Abashiri, manufactured by Okhotsk Abashiri Agricultural Cooperative) was adjusted with ion-exchanged water so that the starch content as a solid content was 0.4 mass%, to prepare a binder solution (27). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (27).

[比較例4]
固形分としてのポリアクリルアミドの含有量が0.2質量%となるように、ポリアクリルアミド(王子フロックA-30791VR、王子エンジニアリング株式会社製)をイオン交換水で調整し、バインダー溶液(28)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(28)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Comparative Example 4]
Polyacrylamide (Oji Floc A-30791VR, manufactured by Oji Engineering Co., Ltd.) was adjusted with ion-exchanged water so that the polyacrylamide content as a solid content was 0.2 mass%, to prepare a binder solution (28). Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (28).

[比較例5]
固形分としてのカルボキシメチルセルロースの含有量が0.4質量%、固形分としてのポリアクリル酸ナトリウムの含有量が0.1質量%となるように、カルボキシメチルセルロース(テルポリマーH、株式会社テルナイト製)の水溶液、アロン A-20UN、およびイオン交換水を調整し、バインダー溶液(29)を作製した。バインダー溶液(1)を前記バインダー溶液(29)に変更した以外は[実施例1]と同様にして、粒径1~4mmの造粒物を得た。
[Comparative Example 5]
A binder solution (29) was prepared by adjusting an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (Terpolymer H, manufactured by Ternite Co., Ltd.), Aron A-20UN, and ion-exchanged water so that the content of carboxymethyl cellulose as a solid content was 0.4% by mass and the content of sodium polyacrylate as a solid content was 0.1% by mass. Granules having a particle size of 1 to 4 mm were obtained in the same manner as in [Example 1], except that the binder solution (1) was changed to the binder solution (29).

[石灰粉末の粒度の測定]
JIS Z8801-1:2006に準拠したメッシュを用いて篩い分けしたところ、50質量%以上の粒子が通過した篩の最大メッシュは100メッシュであった。
[Measurement of particle size of lime powder]
When the particles were sieved using meshes conforming to JIS Z8801-1:2006, the maximum mesh size through which 50% by mass or more of the particles passed was 100 mesh.

[D-ソルビトール粉末の粒度の測定]
JIS Z8801-1:2006に準拠したメッシュを用いて篩い分けしたところ、50質量%以上の粒子が通過した篩の最大メッシュは30メッシュであった。
[Measurement of particle size of D-sorbitol powder]
When the particles were sieved using meshes conforming to JIS Z8801-1:2006, the maximum mesh size through which 50% by mass or more of the particles passed was 30 mesh.

[バインダー溶液の粘度の測定]
各バインダー液の粘度をB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T-LVT)を用いて測定した。測定条件は、回転速度3rpmとし、測定開始から3分後の粘度値を当該分散液の粘度とした。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置した。測定時の分散液の液温は23℃であった。
[Measurement of viscosity of binder solution]
The viscosity of each binder liquid was measured using a Brookfield type viscometer (analog viscometer T-LVT, manufactured by BLOOKFIELD). The measurement conditions were a rotation speed of 3 rpm, and the viscosity value 3 minutes after the start of measurement was taken as the viscosity of the dispersion. The dispersion to be measured was allowed to stand for 24 hours in an environment of 23°C and relative humidity 50% before measurement. The liquid temperature of the dispersion during measurement was 23°C.

[粒硬度の測定]
粒径1~4mmの造粒物10粒の硬度を木屋式硬度計にて測定し、その平均値を粒硬度とした。測定結果から、以下の基準に基づいて、粒硬度を評価した。
A:60g以上
B:40g以上60g未満
C:20g以上40g未満
D:20g未満
[Measurement of particle hardness]
The hardness of 10 granules having a particle size of 1 to 4 mm was measured using a Kiya hardness tester, and the average value was taken as the particle hardness. From the measurement results, the particle hardness was evaluated based on the following criteria.
A: 60g or more B: 40g or more but less than 60g C: 20g or more but less than 40g D: Less than 20g

[水中崩壊性の評価]
3mm以上の造粒物を選択し、造粒物20粒を目開き2000μmのふるい上に並べて、適当な大きさの容器中に置き、造粒物が水に十分浸るまで水を注いだ。1夜静置後、ふるいを取り出してふるい上に残存する未崩壊粒を数え、崩壊率が8割以上となった場合を崩壊性ありとした。
[Evaluation of underwater disintegration]
Granules of 3 mm or more were selected, 20 granules were arranged on a sieve with 2000 μm openings, and placed in a container of appropriate size. Water was poured into the container until the granules were fully submerged. After standing overnight, the sieve was removed and the number of undisintegrated granules remaining on the sieve was counted. A disintegration rate of 80% or more was judged to be disintegrable.

[結果]
実施例に示すように、微細繊維状セルロースを含む繊維状セルロースおよび水溶性高分子を含有するバインダー成分を用いて、無機粒子(石灰)および有機粉末(ソルビトール)を造立した実施例1~130では、いずれも、水中での崩壊性を有し、かつ、粒硬度に優れた造粒物が得られた。
また、高粘度水溶性高分子および低粘度水溶性高分子を併用することにより、粒硬度を低下させることなく、バインダー溶液の低粘度化を達成することができた。
比較例1~5に示すように、微細繊維状セルロースを含む繊維状セルロースを含有しない場合には、いずれも十分な粒硬度を得ることができなかった。
[result]
As shown in the examples, in Examples 1 to 130, in which inorganic particles (lime) and organic powder (sorbitol) were prepared using fibrous cellulose including fine fibrous cellulose and a binder component containing a water-soluble polymer, granules having disintegratability in water and excellent particle hardness were obtained.
Furthermore, by using both a high-viscosity water-soluble polymer and a low-viscosity water-soluble polymer in combination, it was possible to achieve a low viscosity of the binder solution without reducing the particle hardness.
As shown in Comparative Examples 1 to 5, when no fibrous cellulose including fine fibrous cellulose was contained, sufficient particle hardness could not be obtained in any of the samples.

本発明により、粒硬度と水中での崩壊性に優れた造粒物を提供でき、肥料、土壌改良剤、融雪剤、防滑剤、舗装材、食品、医薬品、化粧品等の種々の用途に適用が期待される。 The present invention provides granulated materials with excellent particle hardness and disintegration properties in water, and is expected to be used in a variety of applications, including fertilizers, soil conditioners, snow-melting agents, anti-slip agents, paving materials, food, pharmaceuticals, and cosmetics.

Claims (12)

繊維幅が2nm以上1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有するバインダー成分により、無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末を造粒してなり、
前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有し、
前記アニオン性基が、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、硫黄オキソ酸基および硫黄オキソ酸基に由来する置換基からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記粉末100質量部に対する前記繊維状セルロースおよび水溶性高分子の合計固形分量が0.001質量部以上10質量部以下であり、
前記水溶性高分子と、前記繊維状セルロースとの配合比率(水溶性高分子/繊維状セルロース)が1/10以上であり、
前記繊維状セルロース中の前記微細繊維状セルロースの含有量が5質量%以上である、造粒物。
The powder is obtained by granulating at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with a binder component containing fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 2 nm or more and 1,000 nm or less and a water-soluble polymer,
The fine fibrous cellulose has anionic groups,
the anionic group is at least one selected from the group consisting of a phosphorus oxoacid group, a substituent derived from a phosphorus oxoacid group, a sulfur oxoacid group, and a substituent derived from a sulfur oxoacid group;
a total solid content of the fibrous cellulose and the water-soluble polymer relative to 100 parts by mass of the powder is 0.001 parts by mass or more and 10 parts by mass or less;
a blending ratio of the water-soluble polymer to the fibrous cellulose (water-soluble polymer/fibrous cellulose) of 1/10 or more;
A granulated product , wherein the content of the fine fibrous cellulose in the fibrous cellulose is 5% by mass or more .
前記繊維状セルロースが、繊維幅が1,000nmを超えるパルプ繊維を含有する、請求項1に記載の造粒物。 The granules according to claim 1, wherein the fibrous cellulose contains pulp fibers having a fiber width of more than 1,000 nm. 前記微細繊維状セルロースにおけるアニオン性基の導入量が0.50mmol/g以上3.00mmol/g以下である、請求項1または2に記載の造粒物。 3. The granule according to claim 1 , wherein the amount of anionic groups introduced into the fine fibrous cellulose is 0.50 mmol/g or more and 3.00 mmol/g or less. 前記水溶性高分子と、前記繊維状セルロースとの配合比率(水溶性高分子/繊維状セルロース)が1/10以上1000/1以下である、請求項1~のいずれかに記載の造粒物。 4. The granule according to claim 1 , wherein the blending ratio of the water-soluble polymer to the fibrous cellulose (water-soluble polymer/fibrous cellulose) is 1/10 or more and 1000/1 or less. 前記水溶性高分子が、23℃における1質量%水溶液の粘度が1,000mPa・s以上である高粘度水溶性高分子と、23℃における1質量%水溶液の粘度が100mPa・s以下である低粘度水溶性高分子とを含有する、請求項1~のいずれかに記載の造粒物。 5. The granule according to claim 1, wherein the water-soluble polymer comprises a high-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa·s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23°C, and a low-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa· s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23°C. 前記高粘度水溶性高分子と、前記低粘度水溶性高分子との配合比率(高粘度水溶性高分子/低粘度水溶性高分子、質量比)が、1/1以上20/1以下である、請求項に記載の造粒物。 6. The granulated product according to claim 5 , wherein the blending ratio of the high-viscosity water-soluble polymer to the low-viscosity water-soluble polymer (high-viscosity water-soluble polymer/low-viscosity water-soluble polymer, mass ratio) is 1/1 or more and 20/1 or less. 前記高粘度水溶性高分子が、カルボキシメチルセルロース、酸化デンプン、ポリアクリルアミド、グアーガム、およびポリアクリル酸よりなる群から選択される、請求項またはに記載の造粒物。 7. The granule according to claim 5 or 6 , wherein the high-viscosity water-soluble polymer is selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, oxidized starch, polyacrylamide, guar gum, and polyacrylic acid. 前記低粘度水溶性高分子が、ポリアクリル酸塩およびアルギン酸塩よりなる群から選択される、請求項のいずれかに記載の造粒物。 The granule according to any one of claims 5 to 7 , wherein the low-viscosity water-soluble polymer is selected from the group consisting of polyacrylates and alginates. 前記粉末の粒度が12メッシュ以上である、請求項1~のいずれかに記載の造粒物。 The granulated product according to any one of claims 1 to 8 , wherein the particle size of the powder is 12 mesh or more. 繊維幅が2nm以上1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含み、
前記水溶性高分子と、前記繊維状セルロースとの配合比率(水溶性高分子/繊維状セルロース)が1/10以上であり、
前記繊維状セルロース中の前記微細繊維状セルロースの含有量が5質量%以上であり、
前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有し、
前記アニオン性基が、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、硫黄オキソ酸基および硫黄オキソ酸基に由来する置換基からなる群より選択される少なくとも1種である、
粉末用造粒剤。
The present invention comprises fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 2 nm or more and 1,000 nm or less, and a water-soluble polymer,
a blending ratio of the water-soluble polymer to the fibrous cellulose (water-soluble polymer/fibrous cellulose) of 1/10 or more;
The content of the fine fibrous cellulose in the fibrous cellulose is 5% by mass or more,
The fine fibrous cellulose has anionic groups,
the anionic group is at least one selected from the group consisting of a phosphorus oxoacid group, a substituent derived from a phosphorus oxoacid group, a sulfur oxoacid group, and a substituent derived from a sulfur oxoacid group;
Granulating agent for powders.
水溶性高分子が、2℃における1質量%水溶液の粘度が1,000mPa・s以上である高粘度水溶性高分子と、2℃における1質量%水溶液の粘度が100mPa・s以下である低粘度水溶性高分子とを含有する、請求項10に記載の粉末用造粒剤。 11. The granulating agent for powders according to claim 10 , wherein the water-soluble polymer comprises a high-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 1,000 mPa·s or more in a 1% by mass aqueous solution at 23 °C, and a low-viscosity water-soluble polymer having a viscosity of 100 mPa·s or less in a 1% by mass aqueous solution at 23°C. 無機粉末および有機粉末よりなる群から選択される少なくとも1つの粉末に、繊維幅が2nm以上1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する繊維状セルロースと、水溶性高分子とを含有する水系分散液を混合して造粒する工程を有し、
前記微細繊維状セルロースが、アニオン性基を有し、
前記アニオン性基が、リンオキソ酸基、リンオキソ酸基に由来する置換基、硫黄オキソ酸基および硫黄オキソ酸基に由来する置換基からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記粉末100質量部に対する前記繊維状セルロースおよび水溶性高分子の合計固形分量が0.001質量部以上10質量部以下であり、
前記水溶性高分子と、前記繊維状セルロースとの配合比率(水溶性高分子/繊維状セルロース)が1/10以上であり、
前記繊維状セルロース中の前記微細繊維状セルロースの含有量が5質量%以上である、
造粒物の製造方法。
The method includes a step of mixing at least one powder selected from the group consisting of inorganic powders and organic powders with an aqueous dispersion containing fibrous cellulose containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 2 nm to 1,000 nm and a water-soluble polymer, and granulating the mixture;
The fine fibrous cellulose has anionic groups,
the anionic group is at least one selected from the group consisting of a phosphorus oxoacid group, a substituent derived from a phosphorus oxoacid group, a sulfur oxoacid group, and a substituent derived from a sulfur oxoacid group;
a total solid content of the fibrous cellulose and the water-soluble polymer relative to 100 parts by mass of the powder is 0.001 parts by mass or more and 10 parts by mass or less;
a blending ratio of the water-soluble polymer to the fibrous cellulose (water-soluble polymer/fibrous cellulose) of 1/10 or more;
The content of the fine fibrous cellulose in the fibrous cellulose is 5% by mass or more .
A method for producing granulated material.
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