(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細繊維状セルロースを用いたコンポジットシートの製造方法であって、微細繊維状セルロースを含む水系懸濁液に高分子エマルションを混合して混合液を製造する調製工程、前記混合液を多孔性の基材上でろ過により脱水して水分を含んだシートを形成する抄紙工程、及び前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を有する微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法であって、
前記高分子エマルションが、カチオン性ポリウレタン、アニオン性ポリエチレン、アニオン性アクリル樹脂、酸変性スチレン−ブタジエン共重合体、またはアニオン性ポリプロピレンから選択される少なくとも１種の高分子のエマルションであり、
前記調製工程では、微細繊維状セルロース１００質量部に対して前記高分子の配合量が２５質量部以上になるように、微細繊維状セルロースを含む水系懸濁液に高分子エマルションを混合する、微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
【請求項２】
前記混合液の固形分濃度が３質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
【請求項３】
前記調製工程において、微細繊維状セルロースを含む混合液にセルロース凝結剤を配合することを特徴とする請求項１又は２に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
【請求項４】
前記調製工程において、混合する微細繊維状セルロースの繊維幅が２〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
【請求項５】
微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法であって、請求項１〜４のいずれか一項に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法により得た微細繊維状セルロースコンポジットシートを２枚以上重ね合わせる工程、及び前記重ね合わせた微細繊維状セルロースコンポジットシートを熱圧着する工程を有する微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
【請求項６】
更に前記微細繊維状セルロースコンポジットシートの少なくとも１枚の少なくとも片面に高分子層を設ける工程を有する請求項５に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
【請求項７】
前記微細繊維状セルロースコンポジットシートの少なくとも１枚が、少なくとも片面に高分子層が設けられた微細繊維状セルロースコンポジットシートである請求項５に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
【請求項８】
前記高分子層が前記微細繊維状セルロースコンポジットシートに含有させた高分子と同じ組成であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
【請求項９】
前記高分子層が高分子エマルションを塗布、及び加熱乾燥して得られる請求項６〜８のいずれか一項に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細繊維状セルロースを効率よく高分子とコンポジット化する微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、微細繊維状セルロースと高分子のコンポジットシートを効率よく積層体とする方法を提供することを目的とする。
本願は、２００９年７月３１日に日本に出願された特願２００９−１７９１１４号、および２０１０年４月２２日に日本に出願された特願２０１０−０９８３５２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物質をナノメートルサイズの大きさにすることによりバルクや分子レベルとは異なる物性を得ることを目的としたナノテクノロジーが注目されている。一方で、石油資源の代替および環境意識の高まりから再生産可能な天然繊維の応用にも注目が集まっている。
天然繊維の中でもセルロース繊維、とりわけ木材由来のセルロース繊維（パルプ）は主に紙製品として幅広く使用されている。紙に使用されるセルロース繊維の幅は１０〜５０μｍのものがほとんどである。このようなセルロース繊維から得られる紙（シート）は不透明であり、不透明であるが故に印刷用紙として幅広く利用されている。一方、セルロース繊維をレファイナーやニーダー、サンドグラインダーなどで処理（叩解、粉砕）し、セルロース繊維を微細化（ミクロフィブリル化）すると透明紙（グラシン紙等）が得られる。しかし、この透明紙の透明性は半透明レベルであり、光の透過性は高分子フィルムに比べると低く、曇り度合い（ヘーズ値）も大きい。
【０００３】
また、セルロース繊維は弾性率が高く、熱膨張率の低いセルロース結晶の集合体であり、セルロース繊維を高分子とコンポジット化することによって耐熱寸法安定性が向上するため、積層板などに利用されている。ただし、通常のセルロース繊維は結晶の集合体であり、筒状の空隙を有する繊維であるため寸法安定性には限界がある。
セルロース繊維を機械的に粉砕し、その繊維幅を５０ｎｍ以下とした微細繊維状セルロースの水分散液は透明である。他方、微細繊維状セルロースシートは空隙を含むため白く乱反射し、不透明性が高くなるが、微細繊維状セルロースシートに樹脂を含浸すると前記空隙が埋まるため、透明なシートが得られる。さらに、微細繊維状セルロースシートの繊維はセルロース結晶の集合体で、非常に剛直であり、また、繊維幅が小さいため、通常のセルロースシート（紙）に比べると同質量において繊維の本数が飛躍的に多くなる。そのため、高分子とコンポジット化すると高分子中で細い繊維がより均一かつ緻密に分散し、耐熱寸法安定性が飛躍的に向上する。また、繊維が細いため透明性が高い。このような特性を有する微細繊維状セルロースのコンポジットは、有機ＥＬや液晶ディスプレイ用のフレキシブル透明基板（曲げたり折ったりすることのできる透明基板）として非常に大きな期待が寄せられている。
【０００４】
微細繊維状セルロースに関する微細化技術、高分子とのコンポジット化技術については数多く開示されているが、工業的な生産性を維持しつつ、微細繊維状セルロースをコンポジットシートにする技術についてはほとんど開示されていないのが現状である。
【０００５】
具体的には特許文献１〜３に、セルロース繊維を微細繊維化する技術が開示されているが、微細繊維化されたセルロースをシート化すると同時に高分子とコンポジット化する技術については開示も示唆もない。
【０００６】
特許文献４〜１０には、高分子樹脂に微細繊維状セルロースをコンポジット化させることによって力学強度等の物性を向上させる技術等が開示されているが、コンポジット化を易化させる技術についてはほとんど開示されていない。
【０００７】
また、特許文献１１〜２０には、微細繊維状セルロースをシート化する技術が開示されているが、工業的なレベルの生産性を確保するまでには至っておらず、微細繊維状セルロースを高分子と複合したコンポジットシートにする簡便な方法および前記コンポジットシートを積層体化する簡便な方法の提供が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−１００８０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９４９７号公報
【特許文献３】特許第３０３６３５４号公報
【特許文献４】特許第３６４１６９０号公報
【特許文献５】特表平９−５０９６９４号公報
【特許文献６】特開２００６−３１６２５３号公報
【特許文献７】特開平９−２１６９５２号公報
【特許文献８】特開平１１−２０９４０１号公報
【特許文献９】特開２００８−１０６１５２号公報
【特許文献１０】特開２００５−０６０６８０号公報
【特許文献１１】特開平８−１８８９８１号公報
【特許文献１２】特開２００６−１９３８５８号公報
【特許文献１３】特開２００８−１２７６９３号公報
【特許文献１４】特開平５−１４８３８７号公報
【特許文献１５】特開２００１−２７９０１６号公報
【特許文献１６】特開２００４−２７００６４号公報
【特許文献１７】特開平８−１８８９８０号公報
【特許文献１８】特開２００７−０２３２１８号公報
【特許文献１９】特開２００７−０２３２１９号公報
【特許文献２０】特開平１０−２４８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、微細繊維状セルロースを含む水系懸濁液に高分子エマルションを混合し、この混合液を多孔性の基材上でろ過により脱水した後、乾燥する工程を有する微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法を提供するものである。
また、前記微細繊維状セルロースコンポジットシートを２枚以上重ね合わせる、あるいは前記微細繊維状セルロースコンポジットシートの少なくとも片面に高分子層を形成し、熱圧着して積層体を製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、微細繊維状セルロースを含む水系懸濁液に高分子エマルションを混合し、この混合液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、乾燥する方法によって水を多く含む多糖類材料を効率的にコンポジットシート化できるか種々検討し、かかる知見に基づき本発明を完成させた。
また、本発明者らは前記コンポジットシートをそのまま、あるいは前記コンポジットシートの少なくとも片面にさらに高分子層を形成し、それらシートを２枚以上積層し、熱圧着によって積層体ができるか否か種々検討し、かかる知見に基づき本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は、以下の各発明を包含する。
（１）微細繊維状セルロースを用いたコンポジットシートの製造方法であって、微細繊維状セルロースを含む水系懸濁液に高分子エマルションを混合して混合液を製造する調製工程、前記混合液を多孔性の基材上でろ過により脱水して水分を含んだシートを形成する抄紙工程、及び前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を有する微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法であって、前記高分子エマルションがカチオン性ポリウレタン、アニオン性ポリエチレン、アニオン性アクリル樹脂、酸変性スチレン−ブタジエン共重合体、またはアニオン性ポリプロピレンから選択される少なくとも１種の高分子のエマルションであり、前記調製工程では、微細繊維状セルロース１００質量部に対して前記高分子の配合量が２５質量部以上になるように、微細繊維状セルロースを含む水系懸濁液に高分子エマルションを混合する、微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
（２）前記混合液の固形分濃度が３質量％以下であることを特徴とする（１）に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
（３）前記調製工程において、微細繊維状セルロースを含む混合液にセルロース凝結剤を配合することを特徴とする（１）又は（２）に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
（４）前記調製工程において、混合する微細繊維状セルロースの繊維幅が２〜１０００ｎｍであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法。
（５）微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法であって、（１）〜（４）のいずれかに記載の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法により得た微細繊維状セルロースコンポジットシートを２枚以上重ね合わせる工程、及び前記重ね合わせた微細繊維状セルロースコンポジットシートを熱圧着する工程を有する微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
（６）更に前記微細繊維状セルロースコンポジットシートの少なくとも１枚の少なくとも片面に高分子層を設ける工程を有する（５）に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
（７）前記微細繊維状セルロースコンポジットシートの少なくとも１枚が、少なくとも片面に高分子層が設けられた微細繊維状セルロースコンポジットシートである（５）に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
（８）前記高分子層が前記微細繊維状セルロースコンポジットシートに含有させた高分子と同じ組成であることを特徴とする（６）又は（７）に記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
（９）前記高分子層が高分子エマルションを塗布、及び加熱乾燥して得られる（６）〜（８）のいずれかに記載の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によって、微細繊維状セルロースコンポジットシートを非常に効率よく生産できる製造方法を提供することができる。
また、本発明によって、微細繊維状セルロースコンポジットシートの積層体を非常に効率よく生産できる製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明における微細繊維状セルロースは通常製紙用途で用いるパルプ繊維よりもはるかに幅の狭いセルロース繊維あるいは棒状粒子である。微細繊維状セルロースは結晶状態のセルロース分子の集合体であり、その結晶構造はＩ型（平行鎖）である。微細繊維状セルロースの幅は電子顕微鏡で観察して２ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、より好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍ、さらに好ましくは４ｎｍ〜１００ｎｍである。繊維の幅が２ｎｍ未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維としての物性（強度や剛性、寸法安定性）が発現しなくなる。１０００ｎｍを超えると微細繊維とは言えず、通常のパルプに含まれる繊維にすぎないため、微細繊維としての物性（強度や剛性、寸法安定性）が得られない。また、微細繊維状セルロースのコンポジットに透明性が求められる用途であると、微細繊維の幅は５０ｎｍ以下が好ましい。
【００１４】
ここで、微細繊維状セルロースがＩ型結晶構造をとっていることは、グラファイトで単色化したＣｕＫα（λ＝０．１５４１８ｎｍ）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、２θ＝１４〜１７°付近と２θ＝２２〜２３°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。また、微細繊維状セルロースの繊維幅の測定は電子顕微鏡観察により以下のようにして行う。濃度０．０５〜０．１質量％の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、前記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。構成する繊維の幅に応じて５０００倍、１００００倍あるいは５００００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。この際、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定した場合に少なくとも軸に対し、２０本以上の繊維が軸と交差するような試料および観察条件（倍率等）とする。この条件を満足する観察画像に対し、１枚の画像当たり縦横２本ずつの無作為な軸を引き、軸に交錯する繊維の繊維幅を目視で読み取っていく。こうして最低３枚の重なっていない表面部分の画像を電子顕微鏡で観察し、各々２つの軸の交錯する繊維の繊維幅の値を読み取る（最低２０本×２×３＝１２０本の繊維幅）。
【００１５】
微細繊維状セルロースの製造方法には特に制限はないが、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、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナーなどの機械的作用を利用する湿式粉砕でセルロース系繊維を細くする方法が好ましい。また、ＴＥＭＰＯ酸化、オゾン処理、酵素処理などの化学処理を施してから微細化してもかまわない。微細化するセルロース系繊維としては、植物由来のセルロース、動物由来のセルロース、バクテリア由来のセルロースなどが挙げられる。より具体的には、針葉樹パルプや広葉樹パルプ等の木材系製紙用パルプ、コットンリンターやコットンリントなどの綿系パルプ、麻や麦わら、バガスなどの非木材系パルプ、ホヤや海草などから単離されるセルロースなどが挙げられる。これらの中でも木材系製紙用パルプや非木材系パルプが入手のし易さという点で好ましい。
【００１６】
本発明においては、上記微細繊維状セルロースを水に懸濁させた水系懸濁液に高分子エマルションを混合して使用される。
ここで、高分子エマルションとは、天然あるいは合成高分子を分散質とするエマルションであり、粒子径が０．００１〜１０μｍ程度の微細な高分子粒子を水中に分散した乳白色の液体である。これらの高分子エマルションは、通常乳化重合により製造されるが、高分子ラテックスと称されることもある。乳化重合は、ラジカル重合の一種で、基本的には水系媒体中で媒体に難溶な単量体と乳化剤を混合し、媒体に溶解可能な重合開始剤を加えて行う重合法である。
【００１７】
このような高分子エマルションとしては特に限定されないが、エマルションの分散質としてポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリエステル、ポリウレタン等の樹脂エマルション；天然ゴム；スチレン−ブタジエン共重合体；分子鎖末端が−ＳＨ、−ＣＳＳＨ、−ＳＯ３Ｈ、−（ＣＯＯ）ｘ Ｍ、−（ＳＯ３）ｘ Ｍおよび−ＣＯ−Ｒ（なお、前記官能基において、Ｍはカチオン、ｘはＭの価数に依存する１〜３の整数であり、Ｒはアルキル基である）の群から選ばれる少なくとも１つの官能基で変性されたスチレン−ブタジエン共重合体；酸変性、アミン変性、アミド変性、アクリル変性等の変性スチレン−ブタジエン共重合体；（メタ）アクリロニトリル−ブタジエン共重合体；ポリイソプレン；ポリクロロプレン；スチレン−ブタジエン−メチルメタクリレート共重合体；スチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体等が挙げられる。
また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のような高分子樹脂の分散質は後乳化法によってエマルション化し、本発明の高分子エマルションとしてもよい。
本発明の高分子エマルションを形成する分散質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体、酸変性スチレン−ブタジエン共重合体、およびポリプロピレンが好ましい。
【００１８】
上記高分子エマルションの製造方法について説明する。
まず、本発明において使用する高分子エマルションは、ラジカル重合性単量体を乳化剤の使用により水中に乳化させ、かつこれらの単量体が重合して生成するエマルション粒子を水中で安定化させる能力を十分に有する高分子を分散質とする。
前記高分子エマルションの製造方法は、従来の伝統的な乳化重合法によるものである。すなわち、適当な水性媒体中で、過酸化物、アゾ化合物等の重合開始剤、チオール化合物、ジスルフィド化合物等の連鎖移動剤の存在下で、ラジカル重合性単量体（乳化物）をラジカル重合するものである。
【００１９】
上記の高分子エマルションには、乳化剤は全単量体に対して０．１〜６質量％の範囲で配合させる。配合量が０．１質量％未満であると重合安定性が不十分となり、反応中に凝集物が発生してしまうおそれがある。また、６質量％を越えると、高分子エマルションの粒子径が小さくなり過ぎ、粘度が高くなるため好ましくない。
【００２０】
本発明に用いる乳化剤としては、例えば、オレイン酸カリウム、ラウリル酸ナトリウム、トデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンジアルキル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルリン酸エステル等のアニオン系乳化剤、さらに、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）ブロックコポリマー、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系乳化剤を例示できる。また、例えばアルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、アシルアミノエチルジエチルアンモニウム塩、アシルアミノエチルジエチルアミン塩、アルキルアミドプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルピリジニウム硫酸塩、ステアラミドメチルピリジニウム塩、アルキルキノリニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、脂肪酸ポリエチレンポリアミド、アシルアミノエチルピリジニウム塩、アシルコラミノホルミルメチルピリジニウム塩などの第４級アンモニウム塩、ステアロオキシメチルピリジニウム塩、脂肪酸トリエタノールアミン、脂肪酸トリエタノールアミンギ酸塩、トリオキシエチレン脂肪酸トリエタノールアミン、セチルオキシメチルピリジニウム塩、ｐ−イソオクチルフェノキシエトキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩などのエステル結合アミンやエーテル結合第４級アンモニウム塩、アルキルイミダゾリン、１−ヒドロキシエチル−２−アルキルイミダゾリン、１−アセチルアミノエチル−２−アルキルイミダゾリン、２−アルキル−４−メチル−４−ヒドロキシメチルオキサゾリンなどの複素環アミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、Ｎ−アルキルプロピレンジアミン、Ｎ−アルキルポリエチレンポリアミン、Ｎ−アルキルポリエチレンポリアミンジメチル硫酸塩、アルキルビグアニド、長鎖アミンオキシドなどのアミン誘導体等のカチオン系乳化剤を例示できる。
【００２１】
また、例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、レシチン等の両性乳化剤を例示できる。さらに、乳化分散能力を有する比較的低分子量の高分子化合物、例えばポリビニルアルコール、およびその変性物、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール誘導体、ポリカルボン酸共重合体の中和物、カゼイン等を単独あるいは上記の乳化剤と併用して使用できる。
【００２２】
重合時の単量体の濃度は、通常３０〜７０質量％程度、好ましくは４０〜６０質量％程度が適当である。また、重合の際に用いる重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、シクロヘキサンパーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素などのパーオキサイド化合物、２，２´−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２´−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２´−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１´−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、１−［（１−シアノ−１−メチルエチル）アゾ］ホルムアミド、ジメチル２，２´−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、４，４´−アゾビス（４−シアノバレリックアシッド）、２，２´−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、２，２´−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１´−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２´−アゾビス｛２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２´−アゾビス｛２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジサルフェートジハイドレート、２，２´−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］｝ジハイドロクロライド、２，２´−アゾビス（１−イミノ−１−ピロリジノ−２−メチルプロパン）ジハイドロクロライド、２，２´−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジハイドロクロライド、２，２´−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチルプロピオンアミジン］テトラハイドレート等のアゾ化合物を用いることができる。
【００２３】
前記高分子を重合する際の水性媒体としては、水または水にテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等のケトン類、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン等の芳香族類、ジクロロメタン、１，１，２−トリクロロエタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、イソプロパノール、エタノール、メタノール、メトキシエタノール等のアルコール類、酢酸エチル等のエステル類を配合したものを適宜選択できる。
【００２４】
本発明に用いられる、前記高分子エマルションを構成する単量体として具体的に挙げると、例えば（メタ）アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、モノアルキルマレイン酸、モノアルキルフマル酸等のエチレン性不飽和カルボン酸含有単量体、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、（メタ）アクリロニトリル、スチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、メチルグリシジル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド等が挙げられ、これらの少なくとも一種を使用することができる。
【００２５】
連鎖移動剤としては、ｎ−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、チオサリチル酸等のメルカプタン類、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルチウラムジスルフィド等のスルフィド類、ヨードホルム等のハロゲン化炭化水素、ジフェニルエチレン、ｐ−クロロジフェニルエチレン、ｐ−シアノジフェニルエチレン、α−メチルスチレンダイマー、イオウ等を用いることができる。
【００２６】
重合禁止剤としては、フェノチアジン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，２´−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、トリス（ノニルフェニル）フォスファイト、４，４´−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミン、２，２´−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２−メルカプトベンズイミダゾール、ハイドロキノン、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン等を用いることができる。
【００２７】
重合反応は、通常４０〜９５℃、好ましくは６０〜９０℃程度の反応温度で、１〜１０時間、好ましくは４〜８時間程度行えばよい。単量体の添加方法としては、一括添加法、分割添加法、連続添加法等で、単量体タップ法、単量体プレ乳化タップ法等の方法で行うことができる。好ましくは連続添加法で単量体プレ乳化タップ法である。
このようにして得られた高分子エマルションの濃度は２０〜６５質量％が好ましく、より好ましくは３０〜６０質量％程度に調節される。
【００２８】
前記高分子エマルション（ラテックス）のうち、共重合体中にカルボキシル基、スルホ基等を含有する単量体が共重合されている場合、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、各種の第１級、第２級、第３級アミン等の適当なアルカリ性物質で中和することによって安定化してもよい。
【００２９】
次に、後乳化法によって高分子樹脂をエマルション化する方法について説明する。
ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂等の熱可塑性樹脂を乳化剤や保護コロイド剤等の分散剤を用いて水に分散させた分散液、いわゆるエマルションを製造する方法は、種々知られている。
【００３０】
例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体の場合は、特開昭５７−６１０３５号公報に記載のように、先ずエチレン−酢酸ビニル共重合体を加熱溶融し、次いで、前記のようなアニオン系やノニオン系の乳化剤を添加撹拌し、その後、熱水を添加して、ホモミキサー等の機械剪断力を用いて乳化することにより得られる。
【００３１】
また、水溶性又は水分散性のポリウレタンエマルションも多数知られている。その一つとしては、ブロック化イソシアネート基を利用した比較的低〜中分子量域の熱反応型ポリウレタンエマルションが挙げられる。もう一つとしては、直鎖状構造を主体とする比較的高分子量域の熱可塑性ポリウレタンエマルションが挙げられる。これらはポリウレタン骨格中にアニオン系、カチオン系、ノニオン系の親水基を導入して自己乳化若しくは分散するか、又は疎水性樹脂に上記のような乳化剤を添加して強制的に水中に分散するものである。
【００３２】
本発明において、微細繊維状セルロースの水系懸濁液と高分子エマルションとを混合し、シート化する際の歩留りや脱水性を考慮すると、高分子エマルションの粒子径は大きいほうがよく、また、大き過ぎるとシートの均一性、光学物性が低下するおそれがあるため、目的に合った適度な大きさである０．００１〜１０μｍが好ましい。なかでも、前記高分子エマルションは表面電荷がカチオン性であることが分散安定性、歩留りなどにおいて有利である。
前記高分子エマルションにカチオン性を付与する方法としてはカチオン性単量体を共重合する方法や、カチオン性乳化剤を用いてエマルションの分散質を重合する方法等が挙げられる。
【００３３】
エマルションの分散質としてポリウレタンを例にしてカチオン性を付与する方法を具体的に説明する。ウレタンプレポリマーにカチオン性を付与する一つの方法として、ウレタンプレポリマーに、３級アミノ基を有する活性水素化合物を反応させることによって、３級アミノ基を導入する方法が挙げられる。３級アミノ基を有する活性水素化合物としては、任意のものが使用できる。好ましい活性水素化合物としては、ヒドロキシル基または１級アミノ基のような活性水素含有基と３級アミノ基を有する脂肪族化合物、例えばＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンなどが挙げられる。また、３級アミンを有するＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチロールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエタノールアミンを使用することもできる。なかでも、３級アミノ基を有し、かつイソシアネート基と反応性のある活性水素を２個以上含有するポリヒドロキシ化合物が好ましい。
【００３４】
これら３級アミノ基を導入したウレタンプレポリマーのアミン当量値は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が好ましい。前記アミン当量値（１，２，３級アミンの総量を示すもので、サンプル１ｇを中和するのに要する塩酸と当量のＫＯＨのｍｇ数）が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であれば、ウレタンプレポリマーに十分な親水性を付与することができる。
前記３級アミノ基を有する活性水素化合物の活性水素含有基と、ウレタンプレポリマー中のイソシアネート基とを反応させることによって、３級アミノ基を有する活性水素化合物をウレタンプレポリマーに結合させる。その後、４級化剤によって、３級アミノ基を４級化すると、水溶性のカチオン性ウレタンプレポリマーを得ることができる。
【００３５】
４級化剤としては、非塩素系という観点から、硫酸ジメチルや硫酸ジエチルの使用が好ましい。
また４級化を行わず、３級アミノ基を酸で中和し、塩にすることによって水溶化することもできる。中和酸としては、酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸、グルタール酸、アジピン酸、マレイン酸などの有機酸かリン酸や硝酸など無機酸が好ましい。
【００３６】
ウレタンプレポリマーにカチオン性を付与する二つ目の方法として、ウレタンプレポリマーに、カチオン性化合物を配合し、ウレタンプレポリマーをカチオン性に帯電させる方法が挙げられる。この場合、ウレタンプレポリマーのアミン当量値は１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、０ｍｇＫＯＨ／ｇでも構わない。
カチオン性化合物としては、例えば、第４級アンモニウム塩を有するカチオン性乳化剤が挙げられる。具体的には、アルキルトリメチルアンモニム塩やアルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、ジシアンジアミド・ジエチレントリアミン縮合物などのジシアンジアミド系化合物などが挙げられる。
カチオン性化合物を含む乳化剤を用いてウレタンプレポリマーを水に乳化することによって、ウレタンプレポリマーにカチオン性を付与することができる。
【００３７】
また、３級アミノ基を有しかつイソシアネート基と反応性のある活性水素を少なくとも２個以上含有するポリヒドロキシ化合物を、ウレタンプレポリマーと反応させ、さらにカチオン性化合物を含む乳化剤を用いて水に乳化することによってもウレタンプレポリマーにカチオン性を付与することができる。
【００３８】
このようにして、ウレタンプレポリマーにカチオン性を付与した後、前記ウレタンプレポリマーに水を添加して、ウレタンプレポリマーを水系化（水に溶解あるいは分散させること）しながら、イソシアネート基を架橋（ウレア結合を形成）させる。ウレタンプレポリマー中のイソシアネート基の含有量は、１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。イソシアネート基がこの範囲であれば、ウレタンプレポリマーの調製が容易でかつ、得られるポリウレタンの凝集力が高くなり過ぎることがなく、得られるコンポジットシートに優れた風合いを付与することができる。
【００３９】
水のかわりに、１分子中に二個以上の活性水素を持つ多価アミンを添加し、ウレタンプレポリマーを水に乳化しながらイソシアネート基をアミン架橋させても良い。
１分子中に二個以上の活性水素を持つ多価アミンとして、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヘキシレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、イソホロンジアミン、ピペラジン、ジフェニルメタンジアミン、ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。
【００４０】
このようにカチオン性ウレタンプレポリマーに水あるいは多価アミンを添加して、乳化しながらカチオン性ウレタンプレポリマーの鎖伸張反応を行い、ついで溶剤を除去すると、ポリウレタンのエマルションが得られる。
【００４１】
本発明において用いる高分子エマルションの濃度は２０〜６５質量％程度の範囲で任意に変えられるが、セルロースシートの坪量が低くなると繊維による捕捉がなくなり、歩留りが極端に低下するおそれがある。
【００４２】
本発明において使用する微細繊維状セルロースを含む混合液は、微細繊維状セルロース水系懸濁液に上記高分子エマルションを攪拌しながら投入して調製する。攪拌装置としてはアジテータ、ホモミキサ、パイプラインミキサなどの装置を用いて均一に混合攪拌する。
【００４３】
本発明においては、調製工程で混合液にセルロース凝結剤を配合することが好ましい。前記セルロース凝結剤としては、水溶性無機塩やカチオン性官能基を含む水溶性有機化合物が挙げられる。水溶性無機塩としては塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸アンモニウムなどが挙げられる。
【００４４】
カチオン性官能基を含む水溶性有機化合物としてはポリアクリルアミド、ポリビニルアミン、尿素樹脂、メラミン樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、第４級アンモニウム塩を含有する単量体を重合あるいは共重合した高分子などが挙げられる。
【００４５】
セルロース凝結剤の配合量は、水系懸濁液がゲル化する量以上である必要がある。具体的には、微細繊維状セルロース１００質量部に対して、セルロース凝結剤を０．５〜１０質量部添加するのが好ましい。セルロース凝結剤の配合量が０．５質量部未満であると、水系懸濁液のゲル化が不充分となり、濾水性向上効果が乏しくなるおそれがある。配合量が１０質量部を超えると、ゲル化が進み過ぎ、水系懸濁液の取扱が困難となるおそれがある。セルロース凝結剤の配合量は、より好ましくは１〜８質量部の範囲である。ここで、本発明によるゲル化とは水系懸濁液の粘度が急激かつ大幅に上昇し、流動性を失う状態変化である。ただし、ここで得られるゲルはゼリー状であり、攪拌によって容易に破壊される。ゲル化の判断は、水系懸濁液が急激に流動性を失う状態であるので、目視で判断可能であるが、本発明のセルロース凝結剤を含む微細繊維状セルロースの水系懸濁液については、濃度０．５質量％、温度２５℃でのＢ型粘度（ロータＮｏ．４、回転数６０ｒｐｍ）で判断する。前記粘度が１０００ｍＰａ・秒以上であることが好ましく、２０００ｍＰａ・秒以上であることがより好ましく、３０００ｍＰａ・秒以上であることが特に好ましい。Ｂ型粘度が１０００ｍＰａ・秒未満であると水系懸濁液のゲル化が不充分となり、濾水性向上効果が乏しくなるおそれがある。
【００４６】
また、透明性が求められる用途にはカチオン性が弱い化合物をセルロース凝結剤として使用することが好ましい。カチオン性が弱い化合物として炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどの炭酸アンモニウム系化合物やギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウムなどの有機カルボン酸アンモニウム系化合物が挙げられる。これらの中でも６０℃以上の加熱で、分解、気化してシート中から放出される炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウムが好ましい。
さらに、コロイド滴定法により測定されるカチオン化度が１．０〜３．０ｍｅｑ／ｇである微カチオン樹脂、例えばポリアミド化合物、ポリアミドポリ尿素化合物、ポリアミンポリ尿素化合物、ポリアミドアミンポリ尿素化合物及びポリアミドアミン化合物などの有機高分子も使用できる。市販品としては、ＳＰＩ−２０３（変性アミン系樹脂、田岡化学工業社製）、ＳＰＩ−１０６Ｎ（変性ポリアミド系樹脂、田岡化学工業社製）、ＳＰＩ−１０２Ａ（変性ポリアミド系樹脂、田岡化学工業社製）等が挙げられる。
【００４７】
（コロイド滴定法）
カチオン化度の測定に使用されるコロイド滴定法は寺山宏・東京大学理学部教授により提案された高分子電解質の滴定法であり、その原理はポリカチオンとポリアニオンがイオン会合し、瞬時に複合体を形成することに基づくものである。また、滴定の終点検出には色素のメタクロマジー現象が利用されている。コロイド滴定法を用いたカチオン化度の測定には「コロイド滴定セット」（株式会社同仁化学研究所製）を使用することができる。
【００４８】
前記カチオン性が弱い化合物については、セルロース凝結剤の配合量は、微細繊維状セルロース１００質量部に対して、セルロース凝結剤を１０〜２００質量部配合するのが好ましく、より好ましくは２０〜１５０質量部、さらに好ましくは３０〜１００質量部の範囲である。カチオン性の弱いセルロース凝結剤の配合量が１０質量部未満であると、濾水性が悪化するおそれがある。逆に、配合量が２００質量部を超えると透明性が悪化するおそれがある。
【００４９】
本発明の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法においては、例えば特願２００９−１７３１３６に記載の微細繊維を含む分散液を無端ベルトの上面に吐出し、吐出された前記分散液から分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、前記ウェブを乾燥させて繊維シートを生成する乾燥セクションとを備え、前記搾水セクションから前記乾燥セクションにかけて前記無端ベルトが配設され、前記搾水セクションで生成された前記ウェブが前記無端ベルトに載置されたまま前記乾燥セクションに搬送される製造装置を用いることも可能である。
【００５０】
本発明で使用できる脱水方法としては紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられ、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、ロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、乾燥方法としては紙の製造で用いられている方法が挙げられ、例えば、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、赤外線ヒーターなどの方法が好ましい。なお、乾燥温度としては７０〜１３０℃程度が好ましい。
【００５１】
なお、脱水時のワイヤーとして使用できる多孔性の基材としては、一般の抄紙に使用するワイヤーが挙げられる。例えば、ステンレス、ブロンズなどの金属ワイヤーやポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンなどのプラスチックワイヤーが好ましい。また、セルロースアセテート基材などのメンブレンフィルターをワイヤーとして使用してもかまわない。ワイヤーの目開きとしては０．２μｍ〜２００μｍが好ましく、０．４μｍ〜１００μｍがさらに好ましい。目開きが０．２μｍ未満であると脱水速度が極端に遅くなり好ましくない。２００μｍを超えて大きいと微細繊維状セルロースの歩留りが低下して好ましくない。
【００５２】
この場合の混合液の濃度としては３質量％以下であることが好ましく、０．１〜１質量％であることがより好ましく、０．２〜０．８質量％であることが特に好ましい。混合液の濃度が３質量％を超えると粘度が高過ぎて取り扱いが困難となるおそれがある。前記混合液の粘度は、Ｂ型の粘度で１００〜５０００ｍＰａ・秒程度が好適である。
【００５３】
本発明で得られる微細繊維状セルロースコンポジットシートの坪量は０．１〜１０００ｇ／ｍ２が好ましく、１〜５００ｇ／ｍ２がさらに好ましく、５〜１００ｇ／ｍ２が特に好ましい。坪量が０．１ｇ／ｍ２未満になるとシート強度が極端に弱くなり、連続生産が困難となる。１０００ｇ／ｍ２より超えると脱水に非常に時間がかかり、生産性が極端に低下して好ましくない。
【００５４】
本発明で得られる微細繊維状セルロースコンポジットシートの厚さは０．１〜１０００μｍが好ましく、１〜５００μｍがさらに好ましく、５〜１００μｍが特に好ましい。厚さが０．１μｍ未満になるとシート強度が極端に弱くなり、連続生産が困難となる。１０００μｍより超えると脱水速度に非常に時間がかかり、生産性が極端に低下して好ましくない。
【００５５】
本発明において、コンポジットシートの積層体を得るためにコンポジットシートどうしを熱圧着して積層することが考えられる。熱圧着により積層体を形成する場合、コンポジットシート中に配合されている高分子の割合が高く、微細繊維状セルロースの繊維幅が小さい方がシート間の接着力が強くなる。前記高分子の配合量は３０質量％以上が好ましく、３５質量％以上がより好ましく、４０質量％以上が特に好ましい。前記高分子の配合量が３０質量％未満であると高分子の融着による接着力が低下するおそれがある。また、微細繊維状セルロースの繊維幅は２００ｎｍ以下であることが好ましく、１５０ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。微細繊維状セルロースの繊維幅が２００ｎｍを超えると、微細繊維状セルロースのシートの表面凹凸が大きくなり、シート間の接着力が低下するおそれがある。
【００５６】
また、コンポジットシートの少なくとも片面に高分子エマルションあるいは微細繊維状セルロースを含有する高分子エマルションを塗布して圧着する方法を検討した。塗布する高分子の種類は特に限定されないが、前記コンポジットシート中に含有させた高分子と同種の高分子を塗布することがシートの接着性の点で好ましい。高分子エマルションを塗布することで、前記コンポジットシート中に高分子が３０質量％以上配合されていない場合や微細繊維状セルロースの繊維幅が２００ｎｍを超える場合でも所望のシート間の接着力を確保することができる。
コンポジットシートの少なくとも片面に高分子エマルションあるいは微細繊維状セルロースを含有する高分子エマルションを塗布して、未乾燥のまま貼合して加熱乾燥したところ積層は可能であったが、シワが発生し易かった。特に、コンポジットシートの積層枚数が増えるとシワが大きくなる。
そこで、コンポジットシートの少なくとも片面に高分子エマルションあるいは微細繊維状セルロースを含有する高分子エマルションを塗布して、加熱乾燥することにより高分子層が設けられたコンポジットシートどうしを熱圧着して積層体を製造することでシワのない外観に優れた積層体が得られた。
本発明においては高分子エマルションを塗布した面どうしを熱圧着してもかまわないし、高分子エマルションを塗布した面とコンポジットシートの未塗布面とを熱圧着してもよい。また、２枚以上同時に熱圧着しても良い。
【００５７】
本発明において高分子エマルションの塗布方法は特に限定されないが、バー塗工、ダイ塗工、カーテン塗工、エアナイフ塗工、ブレード塗工、ロッド塗工、グラビア塗工、スプレー塗工、サイズプレス塗工、ゲートロール塗工など通常の方法が使用される。高分子エマルションの塗布量は特に限定されないが、塗布量は０．１ｇ／ｍ２〜１０ｇ／ｍ２が好ましく、０．２ｇ／ｍ２〜５ｇ／ｍ２がより好ましく、０．５ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２が特に好ましい。塗布量が０．１ｇ／ｍ２未満であると熱圧着性が不十分となるおそれがあり、好ましくない。塗布量が１０ｇ／ｍ２を超えると微細繊維状セルロースの含有量が少なくなり、寸法安定性などが低下するため、好ましくない。ここで、加熱乾燥は前記公知の方法を用いて、温度７０〜１３０℃で行うのが好ましい。
熱圧着の温度は高分子エマルションの高分子の融点や軟化点に依存するため、融点あるいは軟化点以上の温度が好ましい。また、セルロースは２５０℃を超えると劣化したり、変色し易くなるので２５０℃以下が好ましい。より具体的には１００℃〜２５０℃が好ましい。
熱圧着の圧力に特に制限はないが、１ｋｇ／ｃｍ２〜１００ｋｇ／ｃｍ２が好ましく、３ｋｇ／ｃｍ２〜５０ｋｇ／ｃｍ２がより好ましく、５ｋｇ／ｃｍ２〜３０ｋｇ／ｃｍ２がさらに好ましい。１ｋｇ／ｃｍ２未満であると圧着性が不十分となるおそれがあり、１００ｋｇ／ｃｍ２を超えるとコンポジットの構造が破壊され、強度低下を招くおそれがある。
熱圧着の方法には特に制限はないが、平判どうしの圧着であるホットプレス法やロールとロールのニップで熱圧着するロール法が好ましい。特にロール法は連続で処理できるため、好ましい実施態様である。
【００５８】
本発明で得られる微細繊維状セルロースコンポジットシートおよび微細繊維状セルロースコンポジットシートの積層体は目的の物性を得るために後工程でのサイズプレス、塗工などによって処理されてもよい。
【００５９】
本発明によって作製されるコンポジットシートはセルロース由来の高弾性率を保持し、かつシワのない高密度シートである。また、本来、水に弱いあるいは湿度に対する寸法変化が大きいセルロースシートに耐水性あるいは耐湿寸法安定性の向上といった高分子樹脂の持つ機能を付与することが可能となる。
また、本発明によって作製されるコンポジットシートの積層体はセルロース由来の高弾性率を持ち、かつシワのない高密度シートである。また、本来水に弱いセルロースシートに耐水性といった高分子のもつ機能を付与することが可能となる。さらに、熱圧着によって易成形可能であるため、各種容器、パソコン、テレビ、携帯電話などの電化製品の筐体や自動車、電車、自転車などの構造部材に使用可能である。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を更に詳しく説明するために実施例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、例中の部および％は特に断らない限り、それぞれ質量部および質量％を示す。
【００６１】
＜セルロース水系懸濁液Ａの作製方法＞
ＬＢＫＰパルプ（王子製紙社製：水分５３．０％、フリーネス６００ｍＬｃｓｆ）をパルプ濃度が１％になるように水を加えてディスインテグレーターで解繊した。
得られたパルプ懸濁液に対して石臼型分散機（商品名：「スーパーマスコロイダー」、増幸産業社製）を用いて１回処理を行った。さらにこれを高圧衝突型分散機（商品名：「アルティマイザー」、スギノマシン社製）で１０回処理し、セルロース水系懸濁液を得た。このセルロース繊維の繊維幅は２５０ｎｍであった。最後に水系懸濁液のパルプ濃度を０．５％に調整した。
【００６２】
＜セルロース水系懸濁液Ｂの作製方法＞
ＬＢＫＰパルプ（王子製紙社製：水分５３．０％、フリーネス６００ｍＬｃｓｆ）をパルプ濃度が１％になるように水を加えてディスインテグレーターで解繊した。
得られたパルプ懸濁液に対して石臼型分散機（商品名：「スーパーマスコロイダー」、増幸産業社製）を用いて４回処理を行った。さらにこれを高圧衝突型分散機（商品名：「アルティマイザー」、スギノマシン社製）で２０回処理し、セルロース水系懸濁液を得た。最後に水系懸濁液のパルプ濃度を０．５％に調整し、２０ｋＨｚ超音波処理を行った。得られたセルロース繊維の繊維幅は３０ｎｍであった。
【００６３】
＜実施例１＞
上記のセルロース水系懸濁液Ａを濃度０．５％に希釈したカチオン性ポリウレタン樹脂エマルション（商品名：「スーパーフレックス６５０」（平均粒子径：０．０１μｍ）、第一工業製薬社製）と表１に示した比率で混合した後、濃度０．３％の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部加えて１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで０．２ＭＰａに加圧しながら乾燥し、微細繊維状セルロースコンポジットシートを得た。
【００６４】
上記カチオン性ポリウレタン樹脂エマルションを１０〜３０部添加することで、セルロースのみの場合と比べて比引張強さはほぼ同等かそれ以上になり、加えて湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。
【００６５】
【表１】
0006011653.tif 000002
【００６６】
＜実施例２＞
上記のセルロース水系懸濁液Ｂを濃度０．５％に希釈したアニオン性ポリエチレンエマルション（商品名：「Ｅ−２２１３」（平均粒子径：０．０７μｍ）、東邦化学工業社製）と表２に示した比率で混合した後、濃度０．３%の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部加えて１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで０．２ＭＰａに加圧しながら乾燥し、微細繊維状セルロースコンポジットシートを得た。
【００６７】
上記アニオン性ポリエチレンエマルションを１０〜３０部添加することで、セルロースのみの場合と比べて比引張強さはほぼ同等かそれ以上になり、加えて湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。
【００６８】
【表２】
0006011653.tif 000003
【００６９】
＜実施例３＞
上記のセルロース水系懸濁液Ｂと濃度０．５％に希釈した酸変性スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）共重合体ラテックス（商品名：「ピラテックス Ｊ９０４９」、日本エイアンドエル社製、固形分４９％、Ｔｇ：−４０℃、粒子径２２０ｎｍ）とを表３に示した比率で混合した後、濃度０．３％の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部加えて１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで０．２ＭＰａに加圧しながら乾燥し、微細繊維状セルロースコンポジットシートを得た。
【００７０】
上記酸変性スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）共重合体エマルションを２０部添加することで、セルロースのみの場合と比べて比引張強さはほぼ同等になり、加えて湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。また、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）共重合体エマルションの配合部数が４０〜６０部のところでは、セルロースのみの場合と比べ引張強度は低いものの湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。
【００７１】
【表３】
0006011653.tif 000004
【００７２】
＜実施例４＞
上記のセルロース水系懸濁液Ｂと濃度０．５％に希釈したアニオン性アクリル系エマルション（商品名：「ＶＯＮＣＯＡＴ  ＣＰ−６１９０」、ＤＩＣ社製、固形分４０％、Ｔｇ：４３℃、粒子径１００ｎｍ）とを表４に示した比率で混合した後、濃度０．３％の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部加えて１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで０．２ＭＰａに加圧しながら乾燥し、微細繊維状セルロースコンポジットシートを得た。
【００７３】
上記アニオン性アクリル系エマルションを２０部添加することで、セルロースのみの場合と比べて比引張強さはほぼ同等になり、加えて湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。また、アニオン性アクリル系エマルションの配合部数が４０〜６０部のところでは、セルロースのみの場合と比べ引張強度は低いものの湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。
【００７４】
【表４】
0006011653.tif 000005
【００７５】
＜実施例５＞
上記のセルロース水系懸濁液Ｂと濃度０．５％に希釈したアニオン性ポリプロピレン系エマルション（商品名：「ＨＹＴＥＣ Ｅ−８０４５」、東邦化学工業社製、固形分２５％、融点：１５６℃、粒子径１５０ｎｍ）とを表５に示した比率で混合した後、濃度０．３％の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部加えて１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで０．２ＭＰａに加圧しながら乾燥し、微細繊維状セルロースコンポジットシートを得た。
【００７６】
上記アニオン性ポリプロピレン系エマルションを２０部添加することで、セルロースのみの場合と比べて比引張強さはほぼ同等になり、加えて湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。また、アニオン性ポリプロピレン系エマルションの配合部数が４０〜６０部のところでは、セルロースのみの場合と比べ引張強度は低いものの湿度に対する寸法安定性、防湿性能を向上させることができた。
【００７７】
【表５】
0006011653.tif 000006
【００７８】
＜実施例６＞
上記のセルロース水系懸濁液Ｂと濃度０．５％に希釈したカチオンポリウレタンエマルション（商品名：「スーパーフレックス６５０」（平均粒子径：０．０１μｍ）、第一工業製薬社製）とをセルロース：ポリウレタン＝５０：５０（固形分比率）となるように混合した後、濃度０．３％の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部添加して１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで乾燥し、坪量８０ｇ／ｍ２の微細繊維状セルロースコンポジットシート（Ｉ）を得た。
上記コンポジットシート（Ｉ）を２枚重ね合わせて１７０℃、２分間熱圧着（圧力１０ｋｇ／ｃｍ２）して坪量１６１ｇ／ｍ２の微細繊維状セルロースコンポジットシートの積層体を得た。
【００７９】
＜実施例７＞
上記のセルロース水系懸濁液Ａと濃度０．５％に希釈したカチオン性ポリウレタンエマルション（商品名：「スーパーフレックス６５０」（平均粒子径：０．０１μｍ）、第一工業製薬社製）とをセルロース：ポリウレタン＝９０：１０（固形分比率）になるように混合した後、濃度０．３％の硫酸アルミニウム水溶液を１．５８部加えて１分間攪拌した。得られた混合液を５０８メッシュナイロンシート上で吸引脱水した後に９０℃のシリンダードライヤーで乾燥し、坪量８０ｇ／ｍ２の微細繊維状セルロースコンポジットシート（ＩＩ）を得た。
上記コンポジットシート（ＩＩ）の片面に１０％に希釈したカチオン性ポリウレタンエマルション（商品名：「スーパーフレックス６５０」（平均粒子径：０．０１μｍ）、第一工業製薬社製）をバーコーターで塗布、１０５℃で乾燥して、塗布量１ｇ／ｍ２のポリウレタン層を形成した（これをコンポジットシート（ＩＩＩ）とする。）。別途用意したコンポジットシート（ＩＩ）の片面と前記ポリウレタン層の面を重ね合わせて１７０℃、２分間熱圧着（圧力１０ｋｇ／ｃｍ２）して坪量１６１ｇ／ｍ２の微細繊維状セルロースコンポジットシートの積層体を得た。
【００８０】
＜実施例８＞
実施例７のコンポジットシート（ＩＩＩ）をポリウレタン層面とポリウレタン層が形成されていない面が接するように５枚重ね合わせて１７０℃、５分間熱圧着（圧力１０ｋｇ／ｃｍ２）して坪量４０４ｇ／ｍ２の微細繊維状セルロースコンポジットシートの積層体を得た。
【００８１】
＜実施例９＞
ポリエチレンエマルション（商品名：「Ｅ−２２１３」、東邦化学工業社製）を用いたこと以外は実施例７と同様にして坪量８０ｇ／ｍ２の微細繊維状コンポジットシート（ＩＶ）を得た。
上記コンポジットシート（ＩＶ）の片面に１０％に希釈したポリエチレンエマルション（商品名：「Ｅ−２２１３」、東邦化学社製）をバーコーターで塗布、１０５℃で乾燥して、塗布量１ｇ／ｍ２のポリエチレン層を形成した（これをコンポジットシート（Ｖ）とする。）。コンポジットシート（Ｖ）をポリエチレン層面とポリエチレン層が形成されていない面が接するように１５枚重ね合わせて１７０℃、１５分間熱圧着（圧力１０ｋｇ／ｃｍ２）して坪量１２１４ｇ／ｍ２の微細繊維状セルロースコンポジットシートの積層体を得た。
【００８２】
【表６】
0006011653.tif 000007
【００８３】
＜評価方法＞
１．引張試験
引張試験はＪＩＳ  Ｐ  ８１１３：１９９８に準じて行った。スパン長は１００ｍｍ、引張速度は１０ｍｍ／ｍｉｎで試験を行った。
【００８４】
２．湿度伸縮測定
湿度伸縮試験は佐川製作所製の湿度伸縮測定装置を用いて行った。２０ｇのおもりで荷重をかけながら、チャンバー内の湿度を（ａ）５０％ＲＨ、（ｂ）８５％ＲＨ、（ｃ）２５％ＲＨ、（ｄ）８５％ＲＨ、（ｅ）２５％ＲＨの湿度履歴を与えた後に、更に８０％ＲＨ、２５％ＲＨの順に変更し、両者の伸縮量を測定し、下式により湿度伸縮率を計算した。
湿度伸縮率（％）＝（湿度８０％ＲＨ時伸縮量−湿度２５％ＲＨ時伸縮量）／スパン長×１００
【００８５】
３．透湿度
ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８：１９７６防湿包装材料の透湿度試験方法（カップ法）条件Ｂに準拠して行った。各シートの坪量が異なったため、透湿度が坪量と比例すると仮定し、実測値を３０ｇ／ｍ２シート時の値に換算して透湿度を求めた。
【００８６】
表１〜５から明らかなように本発明の微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法によればコンポジットシートが抄紙装置によって容易に作製でき、湿度寸法安定性および防湿性能を向上させた、しかもシートの比引張強さの強いものが得られる。
また、表６から明らかなように、本発明の微細繊維状セルロースコンポジットシート積層体の製造方法によれば、コンポジットシート積層体が容易に作製でき、コンポジットシート積層体の引張破断強度が強く、引張弾性率が高いコンポジットシート積層体が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の製造方法によれば、微細繊維状セルロースを効率よくコンポジットシート化することができ、得られたシートも強度、湿度寸法安定性、防湿性能に優れた特性を示すものである。さらに、前記コンポジットシートをそのまま、あるいは前記コンポジットシートの少なくとも片面に高分子層を設けて、熱圧着することにより積層化することができ、得られたコンポジットシート積層体も強度的に優れた特性を示すものである。