JP5545797B2 - Antistatic agent - Google Patents
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Description
本発明は、帯電防止性を有する透明な層を形成できる帯電防止剤と、前記帯電防止剤からなる層を有する帯電防止性成形体に関する。 The present invention relates to an antistatic agent capable of forming a transparent layer having antistatic properties and an antistatic molded article having a layer comprising the antistatic agent.
セルロースは帯電防止剤として有用な成分であり、成型体上に塗布あるいは噴霧する等の手段で、帯電防止効果を持つ層を有する成形体を得ることができる。 Cellulose is a useful component as an antistatic agent, and a molded body having a layer having an antistatic effect can be obtained by means such as coating or spraying on the molded body.
特許文献1は、セルロースを帯電防止剤として含む組成物に関する発明であるが、セルロースの平均粒径は、1〜10μmのものが使用されているため、光の散乱により、コーティングにより得られるフィルムは白濁している。このような白濁したフィルムは、透明性が低いという問題があった。 Patent Document 1 is an invention relating to a composition containing cellulose as an antistatic agent. However, since the average particle diameter of cellulose is 1 to 10 μm, the film obtained by coating by scattering of light is used. It is cloudy. Such a cloudy film has a problem of low transparency.
特許文献2は、微結晶セルロースを含有するコーティング剤と、それを基材に塗布した積層材料に関する発明である。原料となる微結晶セルロース粉末は、平均粒径が100μm以下のものが好ましいことが記載され、実施例では、平均粒径が3μmと100μmのものが使用されているだけであり、後述の繊維の微細化処理についての記載は一切なく、塗布したコーティング剤層の透明性は不十分であった。 Patent Document 2 is an invention relating to a coating agent containing microcrystalline cellulose and a laminated material in which the coating agent is applied to a substrate. It is described that the microcrystalline cellulose powder as a raw material preferably has an average particle size of 100 μm or less, and in the examples, only those having an average particle size of 3 μm and 100 μm are used. There was no description about the refinement treatment, and the transparency of the applied coating agent layer was insufficient.
特許文献3には微細セルロース繊維に関する発明が開示されており、コーティング材として使用できる可能性が記載されているが、具体的な効果が示された用途については記載されていない。 Patent Document 3 discloses an invention relating to fine cellulose fibers and describes the possibility of being used as a coating material, but does not describe the use for which a specific effect is shown.
本発明は、帯電防止性を有する透明な層を形成できる帯電防止剤と、前記帯電防止剤を用いた帯電防止性成形体を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an antistatic agent capable of forming a transparent layer having antistatic properties, and an antistatic molded article using the antistatic agent.
本発明は、課題の解決手段として、平均繊維径が200nm以下のセルロース繊維であり、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gであるセルロース繊維を含む帯電防止剤であって、前記帯電防止剤からなる層のヘイズ値(JIS K7105)が3.8%以下である帯電防止剤を提供する。 The present invention provides an antistatic material comprising a cellulose fiber having an average fiber diameter of 200 nm or less and a cellulose carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g as a means for solving the problem. An antistatic agent having a haze value (JIS K7105) of a layer made of the antistatic agent of 3.8% or less is provided.
本発明は、他の課題の解決手段として、基材となる成形体に、上記の帯電防止剤からなる層を有している、帯電防止性成形体を提供する。 As a means for solving another problem, the present invention provides an antistatic molded article having a layer made of the above-mentioned antistatic agent on a molded article serving as a base material.
本発明の帯電防止剤を用いることにより、基材となる成形体上に透明な帯電防止性を有する層を形成することができる。このため、基材となる成形体を選択することにより、透明な帯電防止性成形体が得られるほか、前記成形体表面の色や模様等を生かしたままで、即ち前記色や模様等が肉眼で確認できる状態で帯電防止性を有する成形体を得ることができる。 By using the antistatic agent of the present invention, a transparent layer having antistatic properties can be formed on the molded body serving as the substrate. For this reason, by selecting a molded body to be a base material, a transparent antistatic molded body can be obtained, and the color, pattern, etc. of the molded body surface can be utilized with the naked eye. A molded body having antistatic properties can be obtained in a state where it can be confirmed.
<帯電防止剤>
本発明の帯電防止剤は、以下において説明する特定のセルロース繊維を含むものである。
<Antistatic agent>
The antistatic agent of this invention contains the specific cellulose fiber demonstrated below.
本発明で用いるセルロース繊維は、平均繊維径が200nm以下のものであり、好ましくは1〜200nm、より好ましくは1〜100nm、更に好ましくは1〜50nm、特に好ましくは1〜20nmのものである。平均繊維径は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。 The cellulose fiber used in the present invention has an average fiber diameter of 200 nm or less, preferably 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm, still more preferably 1 to 50 nm, and particularly preferably 1 to 20 nm. An average fiber diameter is calculated | required by the measuring method as described in an Example.
本発明で用いるセルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量は、高い帯電防止性を得ることができる観点で、0.1〜2mmol/gであり、好ましくは0.4〜2mmol/g、より好ましくは0.4〜1.8mmol/gである。カルボキシル基含有量は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。カルボキシル基含有量を0.1mmol/g以上とすることで、後述の繊維の微細化処理により、セルロース繊維の平均繊維径を200nm以下に微細化することができる。 The carboxyl group content of the cellulose constituting the cellulose fiber used in the present invention is 0.1 to 2 mmol / g, preferably 0.4 to 2 mmol / g, from the viewpoint of obtaining high antistatic properties. Preferably it is 0.4-1.8 mmol / g. Carboxyl group content is calculated | required by the measuring method as described in an Example. By setting the carboxyl group content to 0.1 mmol / g or more, the average fiber diameter of the cellulose fibers can be refined to 200 nm or less by the fiber refinement process described below.
なお、本発明で用いるセルロース繊維は、セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が上記範囲のものであるが、実際の製造過程における酸化処理等の制御状態によっては、酸化処理後のセルロース繊維中に前記範囲を超えるものが不純物として含まれることもあり得る。 The cellulose fiber used in the present invention has a content of carboxyl group of cellulose constituting the cellulose fiber in the above range, but depending on the control state such as oxidation treatment in the actual production process, the cellulose fiber after oxidation treatment What exceeds the said range may be contained in it as an impurity.
本発明で用いるセルロース繊維は、平均アスペクト比が10〜1,000、より好ましくは10〜500、さらに好ましくは100〜350のものである。平均アスペクト比は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。 The cellulose fibers used in the present invention have an average aspect ratio of 10 to 1,000, more preferably 10 to 500, and still more preferably 100 to 350. An average aspect ratio is calculated | required by the measuring method as described in an Example.
本発明で用いるセルロース繊維は、例えば、次の方法により製造することができる。まず、原料となる天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約10〜1000倍量(質量基準)の水を加え、ミキサー等で処理して、スラリーにする。 The cellulose fiber used by this invention can be manufactured by the following method, for example. First, about 10 to 1000 times the amount (mass basis) of water is added to the raw natural fiber (absolute dry basis), and processed with a mixer or the like to form a slurry.
原料となる天然繊維としては、例えば、木材、パルプ、リンターパルプ、竹パルプ、バガスパルプのような脱リグニン処理を施した精製パルプ、コットン繊維、コットンリンター、麻繊維のようなセルロース系天然繊維、穀物又は果実由来の食物繊維(例えば、小麦フスマ、えん麦フスマ、とうもろこし外皮、米ぬか、ビール粕、大豆粕、えんどう豆繊維、おから、リンゴ繊維等)、木材や稲ワラに代表されるようなリグノセルロース材料等を用いることができる。 Examples of the natural fiber used as a raw material include refined pulp subjected to delignification treatment such as wood, pulp, linter pulp, bamboo pulp, bagasse pulp, cellulosic natural fiber such as cotton fiber, cotton linter, hemp fiber, and grain. Or dietary fiber derived from fruits (eg wheat bran, oat bran, corn hulls, rice bran, beer lees, soybean meal, pea fiber, okara, apple fiber, etc.), ligno such as wood and rice straw Cellulose materials and the like can be used.
次に、触媒として2,2,6,6,−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)を使用して、前記天然繊維を酸化処理する。触媒としては他に、TEMPOの誘導体である4−アセトアミド−TEMPO、4−カルボキシ−TEMPO、及び4−フォスフォノオキシ−TEMPO等を用いることができる。 Next, the natural fiber is oxidized using 2,2,6,6, -tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) as a catalyst. In addition, 4-acetamido-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, 4-phosphonooxy-TEMPO and the like, which are derivatives of TEMPO, can be used as the catalyst.
TEMPOの使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、0.1〜10質量%となる範囲である。 The amount of TEMPO used is in a range of 0.1 to 10% by mass with respect to natural fibers (absolute dry standard) used as a raw material.
酸化処理時には、TEMPOと共に、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤、臭化ナトリウム等の臭化物を共酸化剤として併用する。 During the oxidation treatment, an oxidant such as sodium hypochlorite and a bromide such as sodium bromide are used in combination with TEMPO as a co-oxidant.
酸化剤は次亜ハロゲン酸又はその塩、亜ハロゲン酸又はその塩、過ハロゲン酸又はその塩、過酸化水素、及び過有機酸などが使用可能であるが、好ましくは次亜塩素酸ナトリウムや次亜臭素酸ナトリウムなどのアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩である。酸化剤の使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約1〜100質量%となる範囲である。 As the oxidizing agent, hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogenic acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, or the like can be used. Alkali metal hypohalites such as sodium bromite. The amount of the oxidizing agent used is in a range of about 1 to 100% by mass with respect to the natural fiber (absolute dry standard) used as a raw material.
共酸化剤としては、臭化アルカリ金属、例えば臭化ナトリウムを使用することが好ましい。共酸化剤の使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約1〜30質量%となる範囲である。 As a co-oxidant, it is preferable to use an alkali metal bromide such as sodium bromide. The usage-amount of a co-oxidant is the range used as about 1-30 mass% with respect to the natural fiber (absolute dry standard) used as a raw material.
スラリーのpHは、酸化反応を効率良く進行させる点から9〜12の範囲で維持されることが望ましい。 The pH of the slurry is desirably maintained in the range of 9 to 12 from the viewpoint of allowing the oxidation reaction to proceed efficiently.
酸化処理の温度(前記スラリーの温度)は、1〜50℃において任意であるが、室温で反応可能であり、特に温度制御は必要としない。また反応時間は1〜240分間が望ましい。 The temperature of the oxidation treatment (temperature of the slurry) is arbitrary at 1 to 50 ° C., but the reaction is possible at room temperature, and temperature control is not particularly required. The reaction time is preferably 1 to 240 minutes.
酸化処理後に、使用した触媒等を水洗等により除去する。この段階では反応物繊維は微細化されていないので、水洗とろ過を繰り返す精製法で行うことができる。必要に応じて乾燥処理した繊維状や粉末状の帯電防止剤の中間体(後述の微細化処理前の帯電防止剤)を得ることができる。 After the oxidation treatment, the used catalyst or the like is removed by washing with water or the like. At this stage, since the reaction fiber is not refined, it can be performed by a purification method in which washing and filtration are repeated. An intermediate of an antistatic agent in the form of a fiber or powder that has been subjected to a drying treatment as necessary (an antistatic agent before the miniaturization treatment described later) can be obtained.
その後、該中間体を水等の溶媒中に分散し、微細化処理をする。微細化処理は、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサーで所望の繊維幅や長さに調整することができる。この工程での固形分濃度は50質量%以下が好ましい。その範囲とすることで、分散時に必要とされるエネルギーを抑えることができる点で好ましい。 Thereafter, the intermediate is dispersed in a solvent such as water and refined. Refinement treatment is performed by a disaggregator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short-axis extruder, a twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, and a domestic juicer mixer. And can be adjusted to length. The solid concentration in this step is preferably 50% by mass or less. By setting it as the range, it is preferable at the point which can suppress the energy required at the time of dispersion | distribution.
このような微細化処理により、平均繊維径が200nm以下のセルロース繊維を得ることができ、更に平均アスペクト比が10〜1,000、より好ましくは10〜500、さらに好ましくは100〜350のものであるセルロース繊維を得ることができる。 By such refinement treatment, cellulose fibers having an average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained, and the average aspect ratio is 10 to 1,000, more preferably 10 to 500, and still more preferably 100 to 350. A certain cellulose fiber can be obtained.
その後、必要に応じて固形分濃度を調整した懸濁液状又は必要に応じて乾燥処理した粉末状(但し、セルロース繊維が凝集した粉末状物であり、セルロース粒子を意味するものではない)にすることができる。なお、懸濁液にするときは、水のみを使用したものでもよいし、水と他の有機溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)や界面活性剤、酸、塩基等との混合溶媒を使用したものでもよい。 Thereafter, the suspension is adjusted to a solid content concentration as necessary, or is dried as necessary. However, it is a powdered material in which cellulose fibers are aggregated, and does not mean cellulose particles. be able to. In addition, when making into suspension, what used only water may be used, and the mixed solvent of water, other organic solvents (for example, alcohol, such as ethanol), surfactant, an acid, a base, etc. was used. It may be a thing.
このような酸化処理及び微細化処理により、セルロース構成単位のC6位の水酸基がアルデヒド基を経由してカルボキシル基へと選択的に酸化され、前記カルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのセルロースからなる、平均繊維径が200nm以下の微細化された高結晶性セルロース繊維を得ることができる。この高結晶性セルロース繊維はセルロースI型結晶構造を有している。これは、このセルロース繊維は、I型結晶構造を有する天然由来のセルロース固体原料が表面酸化されて、微細化された繊維であることを意味する。すなわち、天然セルロース繊維はその生合成の過程において生産されるミクロフィブリルと呼ばれる微細な繊維が多束化して高次な固体構造が構築されているが、そのミクロフィブリル間の強い凝集力(表面間の水素結合)を、アルデヒド基あるいはカルボキシル基の導入によって弱め、さらに微細化処理を経ることで微細セルロース繊維が得られる。 By such oxidation treatment and refinement treatment, the hydroxyl group at the C6 position of the cellulose structural unit is selectively oxidized to a carboxyl group via an aldehyde group, and the carboxyl group content is 0.1 to 2 mmol / g. Highly crystalline cellulose fibers that are made of cellulose and have an average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained. This highly crystalline cellulose fiber has a cellulose I-type crystal structure. This means that the cellulose fiber is a fiber that is refined by surface oxidation of a naturally-derived cellulose solid raw material having an I-type crystal structure. In other words, natural cellulose fibers have a high-order solid structure built up by bundling fine fibers called microfibrils produced in the process of biosynthesis. The fine cellulose fiber is obtained by weakening the hydrogen bond) by introducing an aldehyde group or a carboxyl group, and further through a refinement treatment.
そして、酸化処理条件を調整することにより、前記のカルボキシル基含有量を所定範囲内にて増減させ、極性を変化させたり、該カルボキシル基の静電反発や前述の微細化処理をしたりすることにより、セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比等を制御することができる。 Then, by adjusting the oxidation treatment conditions, the carboxyl group content is increased or decreased within a predetermined range, the polarity is changed, the electrostatic repulsion of the carboxyl group or the above-mentioned fine processing is performed. Thus, the average fiber diameter, average fiber length, average aspect ratio and the like of the cellulose fiber can be controlled.
本発明の帯電防止剤は、上記した特定のセルロース繊維を含む懸濁液状や乾燥物等にすることができる。本発明の帯電防止剤を懸濁液状にするとき、目的に応じた成形ができるように固形分濃度を調整すればよく、例えば、固形分濃度は0.05〜30質量%の範囲にすることができる。 The antistatic agent of the present invention can be made into a suspension or a dried product containing the specific cellulose fiber described above. When the antistatic agent of the present invention is made into a suspension, the solid content concentration may be adjusted so that it can be molded according to the purpose. For example, the solid content concentration is in the range of 0.05 to 30% by mass. Can do.
なお、本発明の帯電防止剤には、本発明の課題を解決できる種類及び量の範囲内において、公知の充填剤、顔料等の着色剤、紫外線吸収剤、耐水化剤(シランカップリング剤等)、粘土鉱物(モンモリロナイト等)、架橋剤(エポキシ基、イソシアネート基等の反応性官能基を有する添加剤)、金属塩、コロイダルシリカ、アルミナゾル、酸化チタン等を配合することができる。 The antistatic agent of the present invention includes known fillers, colorants such as pigments, ultraviolet absorbers, water-resistant agents (silane coupling agents, etc.) within the range of types and amounts that can solve the problems of the present invention. ), Clay minerals (such as montmorillonite), crosslinking agents (additives having reactive functional groups such as epoxy groups and isocyanate groups), metal salts, colloidal silica, alumina sol, titanium oxide, and the like.
本発明の帯電防止剤は、それから得られた層のヘイズ値が3.8%以下のものが好ましく、より好ましくは3%、さらに好ましくは2%以下のものである。なお、前記ヘイズ値は、実施例に記載の測定方法により求める。 The antistatic agent of the present invention preferably has a haze value of 3.8% or less, more preferably 3%, still more preferably 2% or less. In addition, the said haze value is calculated | required by the measuring method as described in an Example.
<帯電防止性成形体>
本発明の帯電防止性成形体は、基材となる成形体に、上記した帯電防止剤からなる層(帯電防止層)を有しているものである。
<Antistatic molding>
The antistatic molded article of the present invention has a layer (antistatic layer) made of the above-described antistatic agent on a molded article serving as a base material.
本発明の帯電防止性成形体は、懸濁液状の帯電防止剤を使用するとき、次の製造方法により、製造することができる。
まず、基材となる成形体の一面又は両面に対して、塗布法、噴霧法、浸漬法等の公知の方法により、好ましくは塗布法又は噴霧法により、帯電防止剤を付着させ、帯電防止層を形成する。その後、自然乾燥、送風乾燥等の方法により乾燥する。
The antistatic molded article of the present invention can be produced by the following production method when a suspension-like antistatic agent is used.
First, an antistatic agent is attached to one surface or both surfaces of a molded body as a base material by a known method such as a coating method, a spraying method, or a dipping method, preferably by a coating method or a spraying method. Form. Then, it dries by methods, such as natural drying and ventilation drying.
帯電防止層の厚みは、20〜5000nmが好ましく、より好ましくは50〜2000nm、更に好ましくは100〜1500nmである。 The thickness of the antistatic layer is preferably 20 to 5000 nm, more preferably 50 to 2000 nm, and still more preferably 100 to 1500 nm.
基材となる成形体は、所望形状及び大きさのフィルム、シート、織布、不織布等の薄状物、各種形状及び大きさの箱やボトル等の立体容器等を用いることができる。これらの成形体は、紙、板紙、プラスチック、金属(多数の穴の開いたものや金網状のもので、主として補強材として使用されるもの)又これらの複合体等からなるものを用いることができる。基材となる成形体は、同一又は異なる材料(例えば接着性やぬれ性向上剤)の組み合わせからなる多層構造にすることもできる。 As the molded body serving as the base material, a thin film such as a film, a sheet, a woven fabric, and a non-woven fabric having a desired shape and size, and a three-dimensional container such as a box or bottle having various shapes and sizes can be used. These molded products may be made of paper, paperboard, plastic, metal (a material having a large number of holes or a wire mesh, which is mainly used as a reinforcing material), or a composite of these. it can. The molded body serving as the base material can have a multilayer structure made of a combination of the same or different materials (for example, adhesiveness and wettability improver).
基材となる成形体は、透明であってもよいし、不透明であってもよいし、着色されているものや、模様、文字、図形等が表示されたものであってもよい。 The molded body serving as the substrate may be transparent, opaque, or colored, or may be a pattern, character, figure or the like displayed.
基材となるプラスチックは、用途に応じて適宜選択することができるが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン6、66、6/10、6/12等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、脂肪族ポリエステル、ポリ乳酸(PLA)、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル、セロハン、三酢酸セルロース(TAC)等のセルロース、から選ばれる1又は2以上を用いることができる。 The plastic used as the base material can be appropriately selected according to the application, but polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides such as nylon 6, 66, 6/10, and 6/12, polyethylene terephthalate (PET), and polybutylene. One or more selected from polyesters such as terephthalate, aliphatic polyester, polylactic acid (PLA), polycaprolactone, and polybutylene succinate, and cellulose such as cellophane and cellulose triacetate (TAC) can be used.
基材となる成形体の厚みは特に制限されるものではなく、用途に応じた強度が得られるように適宜選択すればよく、例えば、1〜1000μmの範囲にすることができる。 The thickness of the molded body serving as the base material is not particularly limited, and may be appropriately selected so that strength according to the application can be obtained. For example, the thickness can be in the range of 1 to 1000 μm.
本発明の帯電防止性成形体は、実施例に記載の測定方法により求められる表面固有抵抗値は1.0×1010Ω/□以下が好ましく、より好ましくは1.0×105〜5.0×109Ω/□の範囲である。 The antistatic molded article of the present invention preferably has a surface resistivity of 1.0 × 10 10 Ω / □ or less, more preferably 1.0 × 10 5 to 5. The range is 0 × 10 9 Ω / □.
本発明の帯電防止剤を用いて、基材となる成形体上に透明な帯電防止層を形成することで、容易に帯電防止性を付与することができる。このため、本発明の帯電防止性成形体は、基材が透明なものの場合には透明性を損なうことがないし、基材が着色されていたり、模様が形成されていたり、文字や図形等が表示されていたりする場合であっても、それらの外観を損なうことなく、帯電防止性が付与されている。 By using the antistatic agent of the present invention to form a transparent antistatic layer on a molded body serving as a substrate, it is possible to easily impart antistatic properties. For this reason, the antistatic molded article of the present invention does not impair the transparency when the substrate is transparent, the substrate is colored, a pattern is formed, characters, figures, etc. Even when displayed, the antistatic property is imparted without impairing the external appearance.
表1に示す各項目の測定方法は、次のとおりである。 The measuring method of each item shown in Table 1 is as follows.
(1)セルロース繊維
(1-1)平均繊維径、平均繊維長及び平均アスペクト比
セルロース繊維の平均繊維径は、0.0001質量%に希釈した懸濁液をマイカ上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製,プローブはナノセンサーズ社製Point Probe(NCH)使用)で繊維高さを測定した。セルロース繊維が確認できる画像において、5本以上抽出し、その繊維高さから平均繊維径を求めた。
(1) Cellulose fiber (1-1) Average fiber diameter, average fiber length and average aspect ratio The average fiber diameter of the cellulose fiber was observed by dropping a suspension diluted to 0.0001% by mass onto mica and drying it. As a sample, the fiber height was measured with an atomic force microscope (Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital Instrument Co., Ltd., probe using Point Probe (NCH) manufactured by Nano Sensors). In an image in which cellulose fibers can be confirmed, five or more were extracted, and the average fiber diameter was determined from the fiber height.
平均アスペクト比は、セルロース繊維を水で希釈した希薄懸濁液(0.005〜0.04質量%)の粘度から算出した。粘度の測定には、レオメーター(MCR300、DG42(二重円筒)、PHYSICA社製)を用いて、20℃で測定した。セルロース繊維の質量濃度とセルロース繊維懸濁液の水に対する比粘度の関係から、次式でセルロース繊維のアスペクト比を逆算し、セルロース繊維の平均アスペクト比とした。
平均繊維長は、上記の方法より測定された繊維径とアスペクト比より算出した。 The average fiber length was calculated from the fiber diameter and aspect ratio measured by the above method.
(1-2)カルボキシル基含有量(mmol/g)
酸化したパルプの絶乾重量約0.5gを100mlビーカーにとり、イオン交換水を加えて全体で55mlとし、そこに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mlを加えてパルプ懸濁液を調製し、パルプが十分に分散するまでスタラーにて攪拌した。そして、0.1M塩酸を加えてpH2.5〜3.0としてから、自動滴定装置(AUT−501、東亜デイーケーケー(株)製)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を待ち時間60秒の条件で注入し、パルプ懸濁液の1分ごとの電導度とpHの値を測定し、pH11程度になるまで測定を続けた。そして、得られた電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、カルボキシル基含有量を算出した。
天然セルロース繊維はセルロース分子約20〜1500本が集まって形成される高結晶性ミクロフィブリルの集合体として存在する。本発明で採用しているTEMPO酸化反応では、この結晶性ミクロフィブリル表面に選択的にカルボキシル基を導入することができる。したがって、現実には結晶表面にのみカルボキシル基が導入されているが、上記測定方法によって定義されるカルボキシル基含有量はセルロース重量あたりの平均値である。
(1-2) Carboxyl group content (mmol / g)
About 0.5 g of the dry weight of oxidized pulp is put in a 100 ml beaker, and ion exchange water is added to make a total of 55 ml. Then, 5 ml of 0.01 M sodium chloride aqueous solution is added to prepare a pulp suspension. Stir with a stirrer until dispersed. Then, 0.1M hydrochloric acid is added to adjust the pH to 2.5 to 3.0, and then 0.05M sodium hydroxide aqueous solution is injected under the condition of a waiting time of 60 seconds using an automatic titrator (AUT-501, manufactured by Toa DK Corporation). Then, the electric conductivity and the pH value of the pulp suspension every minute were measured, and the measurement was continued until the pH became about pH11. And the sodium hydroxide titration amount was calculated | required from the obtained electrical conductivity curve, and carboxyl group content was computed.
Natural cellulose fibers exist as aggregates of highly crystalline microfibrils formed by collecting about 20 to 1500 cellulose molecules. In the TEMPO oxidation reaction employed in the present invention, a carboxyl group can be selectively introduced onto the surface of the crystalline microfibril. Therefore, in reality, carboxyl groups are introduced only on the crystal surface, but the carboxyl group content defined by the measurement method is an average value per cellulose weight.
(2)帯電防止性成形体
(2-1)表面固有抵抗値(Ω/□)
帯電防止フィルムを25℃、50%RHの恒温恒湿室内に保管し、1日後に、横河ヒューレットパッカード社製、型番4329Aのハイレジスタンスメータにより、ASTM D 257の試験法に従って、表面固有抵抗値を測定した(測定電圧100V)。結果を表1に示す。
(2) Antistatic molding (2-1) Surface resistivity (Ω / □)
The antistatic film is stored in a constant temperature and humidity room at 25 ° C. and 50% RH, and after one day, the surface resistivity is measured according to the test method of ASTM D 257 using Yokogawa Hewlett Packard's model 4329A high resistance meter. Was measured (measurement voltage 100 V). The results are shown in Table 1.
(2-2)ヘイズ値(%)
ヘイズ値は、ヘイズメーター((株)村上色彩技術研究所製 HM-150型)を使用し、JIS K7105の試験方法に従って、測定した。結果を表1に示す。なお、表1に示すヘイズ値は、帯電防止層のヘイズ値であり、基剤シートとして用いたポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み7μm)のヘイズ値2.7%を測定値より減じた値である。数字の小さい方が、透明性が良好であることを示す。
(2-3)帯電防止層の厚み(nm)
帯電防止層の厚みは、セルロース繊維の比重を1.5として、湿潤膜厚と固形分から算出した値である。この値は原子間力顕微鏡で測定した膜厚とよく一致していた。
(2-2) Haze value (%)
The haze value was measured according to the test method of JIS K7105 using a haze meter (HM-150 model, manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.). The results are shown in Table 1. In addition, the haze value shown in Table 1 is the haze value of the antistatic layer, and the haze value of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness: 7 μm) used as the base sheet. This is a value obtained by subtracting 7% from the measured value. The smaller the number, the better the transparency.
(2-3) Antistatic layer thickness (nm)
The thickness of the antistatic layer is a value calculated from the wet film thickness and the solid content with the specific gravity of the cellulose fiber being 1.5. This value was in good agreement with the film thickness measured with an atomic force microscope.
製造例1〔帯電防止剤として使用する特定のセルロース繊維の製造〕
(1)原料、触媒、酸化剤、共酸化剤
天然繊維:針葉樹の漂白クラフトパルプ(製造会社:フレッチャー チャレンジ カナダ、商品名 「Machenzie」、CSF650ml)
TEMPO:市販品(製造会社:ALDRICH、Free radical、98%)
次亜塩素酸ナトリウム:市販品(製造会社:和光純薬工業(株) Cl:5%)
臭化ナトリウム:市販品(製造会社:和光純薬工業(株))。
Production Example 1 [Production of Specific Cellulose Fiber Used as Antistatic Agent]
(1) Raw material, catalyst, oxidizing agent, co-oxidizing agent Natural fiber: Bleached kraft pulp of conifers (Manufacturer: Fletcher Challenge Canada, trade name “Machenzie”, CSF 650 ml)
TEMPO: Commercial product (Manufacturer: ALDRICH, Free radical, 98%)
Sodium hypochlorite: Commercial product (Manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Cl: 5%)
Sodium bromide: Commercial product (manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
(2)製造手順
まず、上記の針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gのイオン交換水で十分攪拌後、パルプ質量100gに対し、TEMPO1.25質量%、臭化ナトリウム28.4質量%、次亜塩素酸ナトリウム14.2質量%をこの順で添加し、pHスタッドを用い、0.5M水酸化ナトリウムの滴下にてpHを10.5に保持し、酸化反応を行った。
(2) Production procedure First, 100 g of bleached kraft pulp fiber of the above-mentioned coniferous tree was sufficiently stirred with 9900 g of ion-exchanged water, and then TEMPO 1.25% by mass, sodium bromide 28.4% by mass, hypoxia with respect to 100 g of pulp mass. Sodium chlorate (14.2% by mass) was added in this order, and a pH stud was used to maintain the pH at 10.5 by dropwise addition of 0.5M sodium hydroxide to carry out an oxidation reaction.
次に、120分の酸化時間で滴下を停止し、酸化パルプを得た。該酸化パルプをイオン交換水にて十分洗浄し、脱水処理を行った。その後、酸化パルプ10gとイオン交換水990gをミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪ケミカル(株)製)にて10分間攪拌する(微細化処理時間が10分)ことにより、繊維の微細化処理を行い、帯電防止剤として使用する特定のセルロース繊維の懸濁液を得た。得られた懸濁液中の固形分濃度(即ち、特定のセルロース繊維濃度)は、1.5質量%であった。 Next, dripping was stopped at an oxidation time of 120 minutes to obtain oxidized pulp. The oxidized pulp was sufficiently washed with ion exchange water and dehydrated. Thereafter, 10 g of oxidized pulp and 990 g of ion-exchanged water are agitated for 10 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.) (refining time is 10 minutes), so that the fiber is refined. To obtain a suspension of specific cellulose fibers used as an antistatic agent. Solid content concentration (namely, specific cellulose fiber concentration) in the obtained suspension was 1.5 mass%.
実施例1
基材シートとしてポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み7μm、ヘイズ値2.7%)の片側面上に、製造例1で得たセルロース繊維からなる帯電防止剤(固形分1.5質量%の懸濁液)をバーコーター(#50)で塗布した後、23℃で120分間以上乾燥して、帯電防止性フィルムを得た。
Example 1
An antistatic agent comprising the cellulose fiber obtained in Production Example 1 on one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness 7 μm, haze value 2.7%) as a base sheet (Suspension with a solid content of 1.5% by mass) was applied with a bar coater (# 50) and then dried at 23 ° C. for 120 minutes or more to obtain an antistatic film.
実施例2
製造例1で得たセルロース繊維からなる帯電防止剤(但し、固形分を0.75質量%に調整した懸濁液)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で帯電防止性フィルムを得た。
Example 2
An antistatic film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the antistatic agent made of cellulose fiber obtained in Production Example 1 (however, the suspension having a solid content adjusted to 0.75% by mass) was used. .
実施例3
製造例1で得たセルロース繊維からなる帯電防止剤(但し、固形分を0.3質量%に調整した懸濁液)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で帯電防止性フィルムを得た。
Example 3
An antistatic film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the antistatic agent made of cellulose fiber obtained in Production Example 1 (however, a suspension whose solid content was adjusted to 0.3% by mass) was used. .
実施例4
製造例1において、微細化処理時間を300分として製造したセルロース繊維からなる帯電防止剤(但し、固形分を0.3質量%に調整した懸濁液)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で帯電防止性フィルムを得た。
Example 4
In Production Example 1, the same procedure as in Example 1 was used, except that an antistatic agent made of cellulose fibers produced with a micronization treatment time of 300 minutes (however, a suspension in which the solid content was adjusted to 0.3% by mass) was used. An antistatic film was obtained by this method.
実施例5
製造例1において、臭化ナトリウム12.5質量%とし、酸化時間10分、微細化処理時間を60分として製造したセルロース繊維からなる帯電防止剤(但し、固形分を0.3質量%に調整した懸濁液)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で懸濁液を調製し、帯電防止性フィルムを得た。
Example 5
In Production Example 1, an antistatic agent comprising cellulose fibers produced with sodium bromide at 12.5% by mass, oxidation time of 10 minutes, and refinement treatment time of 60 minutes (however, the solid content was adjusted to 0.3% by mass) A suspension was prepared in the same manner as in Example 1 except that the suspension was used to obtain an antistatic film.
比較例1
ポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み7μm)を用いた。
Comparative Example 1
A polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries Inc., sheet thickness: 7 μm) was used.
比較例2
原料にマイクロクリスタリンセルロース(MCC)(KC−フロック300G,日本製紙ケミカル(株)製)を用い、次亜塩素酸ナトリウム56.8質量%とし、微細化処理をしなかった以外は、製造例1と同様の方法で懸濁液を調製した。その後、この方法で得られたセルロース繊維からなる帯電防止剤(但し、固形分を0.3質量%に調整した懸濁液)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で帯電防止性フィルムを得た。
Comparative Example 2
Production Example 1 except that microcrystalline cellulose (MCC) (KC-Flock 300G, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) was used as a raw material, sodium hypochlorite was 56.8% by mass, and the refinement was not performed. A suspension was prepared in the same manner as described above. Thereafter, an antistatic film was prepared in the same manner as in Example 1, except that an antistatic agent comprising cellulose fibers obtained by this method (however, a suspension in which the solid content was adjusted to 0.3% by mass) was used. Obtained.
比較例3
製造例1で得たセルロース繊維からなる帯電防止剤に代えて、カルボキシメチルセルロースNa塩(置換度0.47、第一工業製薬(株)製)の水溶液(固形分濃度0.3質量%)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で帯電防止性フィルムを得た。
Comparative Example 3
Instead of the antistatic agent consisting of the cellulose fiber obtained in Production Example 1, an aqueous solution (solid content concentration 0.3 mass%) of carboxymethyl cellulose Na salt (substitution degree 0.47, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) An antistatic film was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was used.
比較例4
製造例1で得たセルロース繊維からなる帯電防止剤に代えて、ポリビニルアルコール(PVA103、クラレ(株)製)の水溶液(固形分濃度0.3質量%)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で帯電防止性フィルムを得た。
そして、実施例1〜5と比較例1〜4との対比から明らかなとおり、本発明の帯電防止剤を用いた成形体は表面抵抗値が小さく、高い帯電防止性を有していた。
Comparative Example 4
Instead of the antistatic agent made of cellulose fiber obtained in Production Example 1, Example 1 was used except that an aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA103, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) (solid content concentration: 0.3% by mass) was used. An antistatic film was obtained in the same manner.
As is clear from the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the molded body using the antistatic agent of the present invention had a small surface resistance and high antistatic properties.
Claims (4)
前記帯電防止剤からなる層のヘイズ値(JIS K7105)が3.8%以下である帯電防止剤。 Cellulose fiber having an average fiber diameter of 200 nm or less and an average aspect ratio of 10 to 1,000 , and a cellulose fiber having a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g of cellulose constituting the cellulose fiber An antistatic agent comprising:
The antistatic agent whose haze value (JIS K7105) of the layer which consists of said antistatic agent is 3.8% or less.
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