(57)【要約】【課題】各種樹脂に配合した際には、得られる組成物の機械的強度や耐熱性、寸法安定性を向上し得る改質セルロース繊維に関すること。【解決手段】（Ａ）下記一般式（１）及び（２）から選ばれる１種又は２種以上の置換基、ならびに（Ｂ）下記一般式（３）で表される置換基がそれぞれ独立して、エーテル結合を介してセルロース繊維に結合しており、セルロースＩ型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。      −ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ１            （１）      −ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−（ＯＡ）ｎ−Ｏ−Ｒ１            （２）      −ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ２            （３）〔式中、（１）及び（２）におけるＲ１はそれぞれ独立してＣ３〜３０のアルキル基、（２）におけるｎは０以上５０以下の数、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基を示し、（３）におけるＲ２はＣ１〜２のアルキル基を示す〕【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）下記一般式（１）で表される置換基及び下記一般式（２）で表される置換基から選ばれる１種又は２種以上の置換基、ならびに
（Ｂ）下記一般式（３）で表される置換基が
それぞれ独立して、エーテル結合を介してセルロース繊維に結合しており、セルロースＩ型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ１            （１）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−（ＯＡ）ｎ−Ｏ−Ｒ１            （２）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ２            （３）
〔式中、一般式（１）及び一般式（２）におけるＲ１はそれぞれ独立して炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式（２）におけるｎは０以上５０以下の数、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基を示し、一般式（３）におけるＲ２は炭素数１以上２以下のアルキル基を示す〕
【請求項２】
下記一般式（４）で表される改質セルロース繊維である、請求項１に記載の改質セルロース繊維。
【化１】
2017053077.tif 000026
〔式中、Ｒは同一又は異なって、水素、（Ａ）前記一般式（１）で表される置換基及び前記一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基、もしくは（Ｂ）前記一般式（３）で表される置換基を示し、ｍは２０以上３０００以下の整数を示し、但し、全てのＲが、同時に水素である場合、同時に置換基（Ａ）である場合、及び同時に置換基（Ｂ）である場合を除く〕
【請求項３】
一般式（１）で表される置換基及び一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基の導入率が無水グルコースユニット１モルに対し０．００１モル以上１．５モル以下である、請求項１又は２に記載の改質セルロース繊維。
【請求項４】
一般式（２）で表される置換基における、ｎが０以上２０以下の数、Ａが炭素数２以上３以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基である、請求項１〜３いずれかに記載の改質セルロース繊維。
【請求項５】
平均繊維径が５μｍ以上である、請求項１〜４いずれかに記載の改質セルロース繊維。
【請求項６】
平均繊維径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１〜４いずれかに記載の改質セルロース繊維。
【請求項７】
セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物と、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物とを、同時に又は別々に、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法。
【請求項８】
下記工程II−１及び工程II−２を含む、請求項７に記載の製造方法。
工程II−１）セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程II−２）工程II−１で得られたセルロース繊維に対し、塩基存在下、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
【請求項９】
塩基が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、１〜３級アミン、４級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドから選ばれる１種又は２種以上である、請求項７又は８に記載の製造方法。
【請求項１０】
塩基の量が、セルロース系原料中の無水グルコースユニットに対し０．０１等量以上１０等量以下である、請求項７〜９いずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂と請求項１〜６いずれかに記載の改質セルロース繊維とを含有してなる、樹脂組成物。
【請求項１２】
熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂が、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる１種又は２種以上の樹脂である、請求項１１記載の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質セルロース繊維に関する。更に詳しくは、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等にフィラーとして好適に配合し得る改質セルロース繊維、該改質セルロース繊維の製造方法、及び、該改質セルロース繊維を含有する樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有限な資源である石油由来のプラスチック材料が多用されていたが、近年、環境に対する負荷の少ない技術が脚光を浴びるようになり、かかる技術背景の下、天然に多量に存在するバイオマスであるセルロース繊維を用いた材料が注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、補強効果に優れたセルロースナノファイバーとして、平均重合度が６００以上３００００以下であり、アスペクト比が２０〜１００００であり、平均直径が１〜８００ｎｍであり、Ｘ線回折パターンにおいて、Ｉβ型の結晶ピークを有することを特徴とするセルロースナノファイバーが開示されている。該セルロースナノファイバーを含有する樹脂組成物は、優れた成形性及び熱線膨張率を示している。
【０００４】
特許文献２には、ミクロフィブリルの表面に存在するヒドロキシル官能基が、当該ヒドロキシル官能基と反応することが可能な、少なくとも一つの有機化合物によりエーテル化され、その際の表面置換度（ＤＳＳ）が少なくとも０．０５であることを特徴とする、変性表面を有するセルロースミクロフィブリルが開示されている。当該ミクロフィブリルを含有するエラストマー組成物は、優れた機械的強度を示すことが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、表面に少なくとも０．０５の表面置換度（ＤＳＳ）でエーテル基で置換されたセルロースマイクロファイバーを含有する複合材料が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、リグニンを含有するパルプを機械的に解繊処理することによって、ミクロフィブリル化した植物繊維がヘミセルロース、リグニンの順で被覆された構造となることによって、水系で扱いやすくなり、該植物繊維を配合した繊維強化樹脂は、分解温度が従来のミクロフィブリル化セルロースより高く熱安定性に優れると開示されている。
【０００７】
また、セルロースの複合材料としては、次のような技術も報告されている。例えば、特許文献５には、セルロース繊維シートの調製に用いるのに好適な、優れた透明性、非着色性、低線膨張係数、高弾性率を有するセルロース複合材料として、木質から得られる解繊前のセルロースを芳香環含有置換基で修飾した後に、平均繊維径１００ｎｍ以下に解繊して、修飾セルロース繊維分散液を得る方法が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、有機溶媒中での分散安定性に優れる微細セルロース繊維として、カルボキシル基含有量０．１〜３ｍｍｏｌ／ｇの微細セルロース繊維に界面活性剤を吸着させた微細セルロース複合体が開示されている。
【０００９】
特許文献７には、有機溶媒と、該有機溶媒と反応しない修飾剤とを含む分散媒中に多糖類を添加して微細化することを特徴とする、セルロースの微細化方法が開示されている。ここで、修飾剤としては、酸無水物、酸ハライド、イソシアネート、及びシランカップリング剤が例示されている。
【００１０】
特許文献８には、特定のイオン液体と有機溶媒を含有する溶媒を用いて木質パルプなどのセルロース系物質を膨潤及び／又は部分溶解させた後、化学変性又は加水分解し、その後水又は有機溶媒を用いて洗浄することで、セルロースのナノファイバーを簡単且つ効率よく、さらには少ないダメージで製造することができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１８４８１６号公報
【特許文献２】特表２００２−５２４６１８号公報
【特許文献３】ＦＲ２８００３７８号公報
【特許文献４】特開２００９−１９２００号公報
【特許文献５】特開２０１１−１６９９５号公報
【特許文献６】特開２０１１−１４０７３８号公報
【特許文献７】特開２００９−２６１９９３号公報
【特許文献８】特開２０１０−１０４７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のセルロース複合材料を用いた組成物では、各種用途への適用において、更なる耐熱性や強度の向上が求められるものであった。
【００１３】
本発明は、各種有機溶媒に配合した際には、安定分散可能でかつ良好な増粘効果を発揮し、また、各種樹脂に配合した際には、得られる樹脂組成物の機械的強度や耐熱性、寸法安定性を向上し得る改質セルロース繊維、該改質セルロース繊維を効率良く製造する方法、及び該改質セルロース繊維を含有する樹脂組成物に関する。
【００１４】
また、ゴム系樹脂に配合した際には、得られるゴム組成物の機械的強度や低エネルギーロス性、寸法安定性を向上し得る改質セルロース繊維、該改質セルロース繊維を効率良く製造する方法、及び該改質セルロース繊維を含有するゴム組成物に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、下記〔１〕〜〔３〕に関する。
〔１〕  （Ａ）下記一般式（１）で表される置換基及び下記一般式（２）で表される置換基から選ばれる１種又は２種以上の置換基、ならびに
（Ｂ）下記一般式（３）で表される置換基が
それぞれ独立して、エーテル結合を介してセルロース繊維に結合しており、セルロースＩ型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ１            （１）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−（ＯＡ）ｎ−Ｏ−Ｒ１            （２）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ２            （３）
〔式中、一般式（１）及び一般式（２）におけるＲ１はそれぞれ独立して炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式（２）におけるｎは０以上５０以下の数、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基を示し、一般式（３）におけるＲ２は炭素数１以上２以下のアルキル基を示す〕
〔２〕  セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物と、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物とを、同時に又は別々に、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法。
〔３〕  熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂と前記〔１〕記載の改質セルロース繊維とを含有してなる、樹脂組成物。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の改質セルロース繊維は、有機溶媒に配合した際に良好な安定分散及び増粘作用を示し、さらに該改質セルロース繊維を樹脂と複合化することで得られる樹脂組成物の機械的強度や耐熱性、寸法安定性を向上させるという優れた効果を奏するものである。
【００１７】
また、樹脂がゴム系樹脂の場合には、得られるゴム組成物の機械的強度や低エネルギーロス性、寸法安定性を向上させるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［改質セルロース繊維］
本発明の改質セルロース繊維は、セルロース繊維表面に特定の置換基がエーテル結合を介して結合していることを特徴とする。なお、本明細書において、「エーテル結合を介して結合」とは、セルロース繊維表面の水酸基に修飾基が反応して、エーテル結合した状態を意味する。
【００１９】
本発明の改質セルロース繊維が、有機溶媒中での分散性に優れる理由は、次のように考えられる。セルロースは、一般に、その表面水酸基による水素結合で凝集してミクロフィブリルの束を形成するが、本発明の改質セルロース繊維は、表面水酸基に少なくとも２種の特定の修飾基を導入する反応を行うことで、該修飾基がセルロース繊維骨格のセルロース鎖に直接エーテル結合するため、セルロースの結晶構造を維持した、疎水化セルロース繊維となる。また、導入された修飾基の一方が特定鎖長のアルキル基末端を有することから、立体斥力による反発が得られると同時に、導入された修飾基の他方が前記修飾基よりも短いアルキル基末端を有することから、セルロースミクロフィブリル間の水素結合による凝集を解消するため、有機溶媒中での分散性に優れる。従って、本発明の改質セルロース繊維は有機溶媒中で均一に分散し、かつ、結晶構造が安定して維持されやすいことから、該改質セルロース繊維を樹脂と複合化することで得られる樹脂組成物の機械的強度が向上し、また、耐熱性や寸法安定性が良好なものとなる。ただし、これらの推測は、本発明を限定するものではない。
【００２０】
（修飾基）
本発明の改質セルロース繊維における修飾基は、（Ａ）以下の一般式（１）で表される置換基及び一般式（２）で表される置換基から選ばれる１種又は２種以上の置換基、ならびに、（Ｂ）下記一般式（３）で表される置換基であり、即ち、（Ａ）群の置換基と（Ｂ）群の置換基が共に結合され、各群において単独で又は任意の組み合わせで導入される。なお、（Ａ）群の置換基においては、一般式（１）で表される置換基又は一般式（２）で表される置換基のいずれか一方の場合であっても、各置換基においては同一の置換基であっても２種以上が組み合わさって導入されてもよい。（Ａ）群の置換基において、一般式（１）で表される置換基と一般式（２）で表される置換基が、それぞれ、単独で又は２種以上が組み合わせて導入されてもよい。
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ１            （１）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−（ＯＡ）ｎ−Ｏ−Ｒ１            （２）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ２            （３）
〔式中、一般式（１）及び一般式（２）におけるＲ１はそれぞれ独立して炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式（２）におけるｎは０以上５０以下の数、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基を示し、一般式（３）におけるＲ２は炭素数１以上２以下のアルキル基を示す〕
【００２１】
一般式（１）におけるＲ１は、炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、３以上３０以下であるが、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは４以上、より好ましくは６以上、更に好ましくは８以上であり、入手性及び反応性向上の観点から、好ましくは２５以下、より好ましくは２０以下、更に好ましくは１８以上、より更に好ましくは１６以下である。具体的には、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イコシル基、トリアコンチル基等が例示される。
【００２２】
また、一般式（１）におけるＲ１は、分散剤である有機溶媒等の種類にもよるが、増粘作用の観点から、以下の範囲が好ましい。
・ＳＰ値１１以上１３以下の有機溶媒の場合：好ましくは３以上、より好ましくは４以上であり、好ましくは１２以下、より好ましくは１０以下である。
・ＳＰ値９．２以上１１未満の有機溶媒の場合：好ましくは５以上、より好ましくは６以上であり、好ましくは１４以下、より好ましくは１２以下である。
・ＳＰ値９．２未満の有機溶媒の場合：好ましくは８以上、より好ましくは１０以上であり、好ましくは２０以下、より好ましくは１８以下である。
なお、ここで、ＳＰ値１１以上１３以下の有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、エタノール、アセトニトリル、イソプロピルアルコール等が例示され、ＳＰ値９．２以上１１未満の有機溶媒としては、メチルエチルケトン、アセトン、クロロホルム、ジオキサン等が例示され、ＳＰ値９．２未満の有機溶媒としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル等が例示される。また、ＳＰ値とは、Ｆｅｄｏｒｓ法で計算される溶解度パラメーター（単位：(cal/cm3)1/2）を示し、例えば、参考文献「ＳＰ値基礎・応用と計算方法」（情報機構社，２００５年）、Ｐｏｌｙｍｅｒ  ｈａｎｄｂｏｏｋ  Ｔｈｉｒｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ（Ａ  Ｗｉｌｅｙ-Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，１９８９）等に記載されている。
【００２３】
一般式（２）におけるＲ１は、炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、３以上３０以下であるが、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは４以上、より好ましくは６以上、更に好ましくは８以上であり、入手性及び反応性向上の観点から、好ましくは２７以下、より好ましくは２２以下、更に好ましくは２０以下、更に好ましくは１８以下である。具体的には、前記した一般式（１）におけるＲ１と同じものが挙げられる。
また、一般式（２）におけるＲ１は、分散媒である有機溶媒等の種類にもよるが、増粘作用の観点から、以下の範囲が好ましい。なお、ここでの有機溶媒は前述の通りである。
・ＳＰ値１１以上１３以下の有機溶媒の場合：好ましくは４以上、より好ましくは６以上であり、好ましくは１４以下、より好ましくは１２以下、更に好ましくは１０以下である。
・ＳＰ値９．２以上１１未満の有機溶媒の場合：好ましくは８以上、より好ましくは１０以上であり、好ましくは１６以下、より好ましくは１４以下である。
・ＳＰ値９．２未満の有機溶媒の場合：好ましくは１０以上、より好ましくは１２以上であり、好ましくは２２以下、より好ましくは２０以下である。
【００２４】
一般式（２）におけるＡは、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基であり、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Ａの炭素数は１以上６以下であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは２以上であり、同様の観点から、好ましくは４以下、より好ましくは３以下である。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が例示され、なかでも、エチレン基、プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
【００２５】
一般式（２）におけるｎは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。ｎは０以上５０以下の数であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは３以上、より好ましくは５以上、更に好ましくは１０以上であり、同様の観点及び得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは４０以下、より好ましくは３０以下、更に好ましくは２０以下、更に好ましくは１５以下である。
【００２６】
一般式（２）におけるＡとｎの組み合わせとしては、反応性及び立体斥力発現による増粘効果の観点から、好ましくはＡが炭素数２以上３以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基で、ｎが０以上２０以下の数の組み合わせであり、より好ましくはＡが炭素数２以上３以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基で、ｎが５以上１５以下の数の組み合わせである。
【００２７】
一般式（３）におけるＲ２は炭素数１以上２以下のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基である。
【００２８】
一般式（１）で表される置換基の具体例としては、例えば、プロピルヒドロキシエチル基、ブチルヒドロキシエチル基、ペンチルヒドロキシエチル基、ヘキシルヒドロキシエチル基、ヘプチルヒドロキシエチル基、オクチルヒドロキシエチル基、ノニルヒドロキシエチル基、デシルヒドロキシエチル基、ウンデシルヒドロキシエチル基、ドデシルヒドロキシエチル基、ヘキサデシルヒドロキシエチル基、オクタデシルヒドロキシエチル基、イコシルヒドロキシエチル基、トリアコンチルヒドロキシエチル基等が挙げられる。
【００２９】
一般式（２）で表される置換基の具体例としては、例えば、３−ヘキトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ヘキトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、６−エチル―３−ヘキトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、６−エチル―３−ヘキトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−デトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−デトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ドデトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ドデトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ヘキサデトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ヘキサデトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクタデトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクタデトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基等が挙げられる。なお、アルキレンオキサイドの付加モル数は０以上５０以下であればよく、例えば、前記したエチレンオキシド等のオキシアルキレン基を有する置換基において付加モル数が１０、１２、１３、２０モルの置換基が例示される。
【００３０】
一般式（３）で表される置換基の具体例としては、例えば、２−ヒドロキシ−プロピル基、２−ヒドロキシ−ブチル基等が挙げられる。
【００３１】
（導入率）
本発明の改質セルロース繊維において、セルロースの無水グルコースユニット１モルに対する前記一般式（１）で表される置換基及び一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基の導入率は、溶媒との親和性の観点から、好ましくは０．００１モル以上、より好ましくは０．００５モル以上、更に好ましくは０．０１モル以上、更に好ましくは０．０５モル以上、更に好ましくは０．１モル以上、更に好ましくは０．２モル以上、更に好ましくは０．３モル以上である。また、セルロースＩ型結晶構造を有し、強度を発現する観点から、好ましくは１．５モル以下、より好ましくは１．３モル以下、更に好ましくは１．０モル以下、更に好ましくは０．８モル以下、更に好ましくは０．６モル以下、更に好ましくは０．５モル以下である。ここで、一般式（１）で表される置換基と一般式（２）で表される置換基のいずれもが導入されている場合は合計した導入モル率のことである。また、本発明の改質セルロース繊維において、セルロースの無水グルコースユニット１モルに対する前記一般式（３）で表される置換基の導入率は、セルロースＩ型結晶構造を有し、強度を発現する観点から、好ましくは１．５モル以下、より好ましくは１．０モル以下、更に好ましくは０．８モル以下であり、好ましくは０．０１モル以上、より好ましくは０．０２モル以上、更に好ましくは０．０４モル以上である。なお、本明細書において、導入率は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができ、また、導入モル比又は修飾率と記載することもある。
【００３２】
（平均繊維径）
本発明の改質セルロース繊維としては、置換基の種類に関係なく、平均繊維径に特に限定はない。例えば、平均繊維径がマイクロオーダーの態様（態様１）、平均繊維径がナノオーダーの態様（態様２）が例示される。
【００３３】
態様１の改質セルロース繊維は、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは７μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは４０μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以下である。なお、本明細書において、マイクロオーダーの改質セルロース繊維の平均繊維径は、以下の方法に従って測定することができる。
【００３４】
具体的には、例えば、絶乾したセルロース繊維をイオン交換水中で家庭用ミキサー等を用いて攪拌して繊維を解した後、さらにイオン交換水を加え均一になるよう攪拌して得られた水分散液の一部を、メッツォオートメーション社製の「Ｋａｊａａｎｉ  Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｂ」にて分析する方法が挙げられる。かかる方法により、平均繊維径がマイクロオーダーの繊維径を測定することができる。なお、詳細な測定方法は実施例に記載の通りである。
【００３５】
態様２の改質セルロース繊維は、耐熱性向上、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは３ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２０ｎｍ以上であり、取扱い性、寸法安定性、溶媒分散性、及び増粘性発現の観点から、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下、更に好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１５０ｎｍ以下、より更に好ましくは１２０ｎｍ以下である。なお、本明細書において、ナノオーダーの改質セルロース繊維の平均繊維径は、以下の方法に従って測定することができる。
【００３６】
具体的には、微細化処理を行なった際に得られた分散液を、光学顕微鏡（キーエンス社製、「デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１０００」）を用いて倍率３００〜１０００倍で観察し、繊維３０本以上の平均値を計測することで、ナノオーダーの繊維径を測定することができる。光学顕微鏡での観察が困難な場合は、前記分散液に溶媒を更に加えて調製した分散液を、マイカ（雲母）上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、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）を使用）を用いて測定することができる。一般に、高等植物から調製されるセルロースナノファイバーの最小単位は６×６の分子鎖がほぼ正方形の形でパッキングされていることから、ＡＦＭによる画像で分析される高さを繊維の幅と見なすことができる。なお、詳細な測定方法は実施例に記載の通りである。
【００３７】
（結晶化度）
改質セルロース繊維の結晶化度は、強度発現の観点から、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上である。また、原料入手性の観点から、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、更に好ましくは８０％以下、更に好ましくは７５％以下である。なお、本明細書において、セルロースの結晶化度は、Ｘ線回折法による回折強度値から算出したセルロースＩ型結晶化度であり、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。なお、セルロースＩ型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースＩ型結晶化度とは、セルロース全体のうち結晶領域量の占める割合のことを意味する。
【００３８】
（粘度）
本発明の改質セルロース繊維のうち、態様２の改質セルロース繊維においては、微細な繊維径を有しながらも、前記した置換基が導入されていることで有機溶媒中にて分散性に優れることから、セルロース繊維が元来有する増粘性をより効果的に発揮することができる。本発明においては、増粘性を評価する指標として、セルロース繊維をジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、トルエンから選ばれるいずれかの有機溶媒中で高圧ホモジナイザー（高圧湿式メディアレス微粒化装置など、例えば吉田機械社製、ナノヴェイタＬ−ＥＳ）により１００ＭＰａの圧力による微細分散処理を１０回行って０．２質量％濃度の分散体とした際の粘度を用いる。なお、粘度はＥ型粘度計（コーンローター：１°３４′×Ｒ２４）を用いて、２５℃、１ｒｐｍの条件下で測定した値を採用する。前記したいずれかの有機溶媒における前記条件下で測定した本発明の改質セルロース繊維の粘度は、強度発現の観点から、好ましくは１５ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは２０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは３０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上、より更に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、より更に好ましくは１５０ｍＰａ・ｓ以上であり、原料入手性の観点から、好ましくは１０，０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは８，０００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは５，０００ｍＰａ・ｓ以下である。なお、前記条件に従って粘度を測定した際に、前記有機溶媒のうち少なくとも１つにおいての粘度が１５ｍＰａ・ｓ以上であれば、本発明に含まれる。即ち、一の有機溶媒での粘度が１５ｍＰａ・ｓ未満であっても、他の有機溶媒での粘度が１５ｍＰａ・ｓ以上を示すのであれば、本発明において増粘性があると評価することができる。よって、前記した全ての有機溶媒中での粘度が１５ｍＰａ・ｓ未満である改質セルロース繊維は本発明において増粘性があると評価することができない。
【００３９】
［改質セルロース繊維の製造方法］
本発明の改質セルロース繊維は、上記したようにセルロース繊維表面に前記置換基がエーテル結合を介して結合しているが、置換基の導入は、特に限定なく公知の方法に従って行うことができる。具体的には、セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物と、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物とを、同時に又は別々に、エーテル結合を介して導入する方法が挙げられる。ここで、前記（ａ）化合物と（ｂ）化合物の導入が「同時に又は別々」であるとは、本発明においては（ａ）化合物と（ｂ）化合物の導入順序は特に限定されず、（ａ）化合物と（ｂ）化合物の導入を同時に行ってもよく、あるいは、（ａ）化合物を先に導入後、（ｂ）化合物を導入してもよく、（ｂ）化合物を先に導入後、（ａ）化合物を導入してもよいことを意味する。以降、（ａ）化合物を先に導入後、（ｂ）化合物を導入する態様を態様Ｉ、（ｂ）化合物を先に導入後、（ａ）化合物を導入する態様を態様II、（ａ）化合物と（ｂ）化合物の導入を同時に行う態様を態様IIIとする。なかでも、分散性及び存念作用の観点、及び、耐熱性及び寸法安定性の観点から、態様II、態様IIIが好ましく、態様IIがより好ましい。以下に、態様IIを例に挙げて詳細を説明する。
【００４０】
態様IIの製造方法としては、具体的には、下記工程Ｉ−１及び工程II−２を含む製造方法が挙げられる。
工程II−１）セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程II−２）工程II−１で得られたセルロース繊維に対し、塩基存在下、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
【００４１】
工程II−１においては、セルロース系原料に、塩基の存在下で、（ｂ）化合物として、前記一般式（３）で表される置換基を有する化合物をエーテル反応させればよい。
【００４２】
（セルロース系原料）
本発明で用いられるセルロース系原料は、特に制限はなく、木本系（針葉樹・広葉樹）、草本系（イネ科、アオイ科、マメ科の植物原料、ヤシ科の植物の非木質原料）、パルプ類（綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプ等）、紙類（新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙等）が挙げられる。なかでも、入手性及びコストの観点から、木本系、草本系が好ましい。
【００４３】
セルロース系原料の形状は、特に制限はないが、取扱い性の観点から、繊維状、粉末状、球状、チップ状、フレーク状が好ましい。また、これらの混合物であってもよい。
【００４４】
また、セルロース系原料は、取扱い性等の観点から、生化学的処理、化学処理、及び機械処理から選ばれる少なくとも１つの前処理を予め行なうことができる。生化学的処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えばエンドグルカナーゼやエキソグルカナーゼ、ベータグルコシダーゼといった酵素を使用する処理が挙げられる。化学処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えば塩酸や硫酸などによる酸処理、過酸化水素やオゾンなどによる酸化処理が挙げられる。機械処理としては、使用する機械や処理条件には特に制限がなく、例えば、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミル等のロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミル等の竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミル等の容器駆動媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミル等の媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミル等の圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル、ナイフミル、ピンミル、カッターミル等が挙げられる。
【００４５】
また、上記機械処理の際に水やエタノール、イソプロピルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、トルエン、キシレン等の溶媒、フタル酸系やアジピン酸系、トリメリット酸系などの可塑剤、尿素やアルカリ（土類）金属水酸化物、アミン系化合物などの水素結合阻害剤、等の助剤を添加することで機械処理による形状変化の促進を行うこともできる。このように形状変化を加えることで、セルロース系原料の取扱い性が向上し、置換基の導入が良好となって、ひいては得られる改質セルロース繊維の物性も向上させることが可能となる。添加助剤の使用量は、用いる添加助剤や使用する機械処理の手法等によって変わるが、形状変化を促進する効果を発現する観点から、原料１００質量部に対して、通常５質量部以上、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上であり、また、形状変化を促進する効果を発現する観点及び経済性の観点から、通常１００００質量部以下、好ましくは５０００質量部以下、より好ましくは３０００質量部以下である。
【００４６】
セルロース系原料の平均繊維径は、特に制限はないが、取扱い性及びコストの観点から、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは７μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上、更に好ましくは１５μｍ以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは１０,０００μｍ以下、より好ましくは５,０００μｍ以下、更に好ましくは１,０００μｍ以下、更に好ましくは５００μｍ以下、より更に好ましくは１００μｍ以下である。
【００４７】
また、製造工程数低減の観点から、あらかじめ微細化されたセルロース系原料を用いてよく、その場合の平均繊維径は、耐熱性向上の観点から、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは２ｎｍ以上、更に好ましくは３ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下、更に好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下、より更に好ましくは８０ｎｍ以下である。
【００４８】
なお、セルロース系原料の平均繊維径は、前記した改質セルロース繊維と同様にして測定することができる。詳細は、実施例に記載の通りである。
【００４９】
セルロース系原料の組成は、特に限定されないが、セルロース系原料中のセルロース含有量が、セルロースファイバーを得る観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上であり、入手性の観点から、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下、更に好ましくは９０質量％以下であるものが好ましい。ここで、セルロース系原料中のセルロース含有量とは、セルロース系原料中の水分を除いた残余の成分中のセルロース含有量のことである。
【００５０】
また、セルロース系原料中の水分含有量は、特に制限はなく、入手性及びコストの観点から、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上、更に好ましくは０．５質量％以上、更に好ましくは１．０質量％以上、更に好ましくは１．５質量％以上、更に好ましくは２．０質量％以上であり、取扱い性の観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下である。
【００５１】
（塩基）
工程II−１においては、前記セルロース系原料に、塩基を混合する。
【００５２】
工程II−１で用いられる塩基としては、特に制限はないが、エーテル化反応を進行させる観点から、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、１〜３級アミン、４級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドからなる群より選ばれる１種又は２種以上が好ましい。
【００５３】
アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。
【００５４】
１〜３級アミンとは、１級アミン、２級アミン、及び３級アミンのことであり、具体例としては、エチレンジアミン、ジエチルアミン、プロリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミン、トリス（３−ジメチルアミノプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
【００５５】
４級アンモニウム塩としては、水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム等が挙げられる。
【００５６】
イミダゾール及びその誘導体としては、１−メチルイミダゾール、３−アミノプロピルイミダゾール、カルボニルジイミダゾール等が挙げられる。
【００５７】
ピリジン及びその誘導体としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン、ピコリン等が挙げられる。
【００５８】
アルコキシドとしては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウム−ｔ−ブトキシド等が挙げられる。
【００５９】
塩基の量は、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、エーテル化反応を進行させる観点から、好ましくは０．０１等量以上、より好ましくは０．０５等量以上、更に好ましくは０．１等量以上、更に好ましくは０．２等量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは１０等量以下、より好ましくは８等量以下、更に好ましくは５等量以下、更に好ましくは３等量以下である。
【００６０】
なお、前記セルロース系原料と塩基の混合は、溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒としては、特に制限はなく、例えば、水、イソプロパノール、ｔ−ブタノール、ジメチルホルムアミド、トルエン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ヘキサン、１，４−ジオキサン、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００６１】
セルロース系原料と塩基の混合は、均一に混合できるのであれば、温度や時間は特に制限はない。
【００６２】
（置換基を有する化合物  （ｂ）化合物）
次に、前記で得られたセルロース系原料と塩基の混合物に、前記一般式（３）で表される置換基を有する化合物を反応させる。かかる化合物はセルロース系原料と反応する際に、前記置換基を結合させることができるものであれば特に制限はなく、本発明においては、反応性及び非ハロゲン含有化合物の観点から、反応性を有する環状構造基を有する化合物を用いることが好ましく、エポキシ基を有する化合物を用いることが好ましい。
【００６３】
一般式（３）で表される置換基を有する化合物としては、例えば、下記一般式（３Ａ）で示されるノニオン性の酸化アルキレン化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、機械的強度、寸法安定性、及び耐熱性の観点から、３以上４以下である。
【００６４】
一般式（３）で表される置換基を有する化合物としては、例えば、下記一般式（３Ａ）で示されるノニオン性の酸化アルキレン化合物が好ましい。
【００６５】
【化１】
2017053077.tif 000002
【００６６】
〔式中、Ｒ２は炭素数１以上２以下のアルキル基を示す〕
【００６７】
一般式（３Ａ）におけるＲ２は、炭素数１以上２以下のアルキル基であり、メチル基又はエチル基である。
【００６８】
一般式（３Ａ）で示される化合物の具体例としては、１，２−エポキシプロパン、１，２−エポキシブタンが挙げられる。
【００６９】
前記化合物の量は、得られるセルロース繊維における前記一般式（３）で表される置換基の所望の導入率により決めることができるが、得られる樹脂組成物の機械的強度及び増粘性発現の観点から、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは５．０等量以下であればよく、下限は０．０２等量程度である。
【００７０】
（エーテル反応）
前記化合物とセルロース系原料とのエーテル反応は、溶媒の存在下で、両者を混合することにより行うことができる。溶媒としては、特に制限はなく、前記塩基を存在させる際に使用することができると例示した溶媒を用いることができる。
【００７１】
溶媒の使用量としては、セルロース系原料や前記置換基を有する化合物の種類によって一概には決定されないが、セルロース系原料１００質量部に対して、反応性の観点から、好ましくは３０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上、更に好ましくは７５質量部以上、更に好ましくは１００質量部以上、更に好ましくは２００質量部以上であり、生産性の観点から、好ましくは１０，０００質量部以下、より好ましくは５，０００質量部以下、更に好ましくは２，５００質量部以下、更に好ましくは１，０００質量部以下、更に好ましくは５００質量部以下である。
【００７２】
混合条件としては、セルロース系原料や前記置換基を有する化合物が均一に混合され、十分に反応が進行できるのであれば特に制限はなく、連続的な混合処理は行っても行わなくてもよい。１Ｌを超えるような比較的大きな反応容器を用いる場合には、反応温度を制御する観点から、適宜攪拌を行ってもよい。
【００７３】
反応温度としては、セルロース系原料や前記置換基を有する化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性を向上させる観点から、好ましくは３０℃以上、より好ましくは３５℃以上、更に好ましくは４０℃以上であり、熱分解を抑制する観点から、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９０℃以下、更に好ましくは８０℃以下、更に好ましくは７０℃以下である。
【００７４】
反応時間としては、セルロース系原料や前記置換基を有する化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性の観点から、好ましくは３時間以上、より好ましくは６時間以上、更に好ましくは１０時間以上であり、生産性の観点から、好ましくは６０時間以下、より好ましくは４８時間以下、更に好ましくは３６時間以下である。
【００７５】
反応後は、未反応の化合物や塩基等を除去するために、適宜後処理を行うことができる。該後処理の方法としては、例えば、未反応の塩基を酸（有機酸、無機酸など）で中和し、その後、未反応の化合物や塩基が溶解する溶媒を用いて洗浄することができる。所望により、更に乾燥（真空乾燥など）を行ってもよい。
【００７６】
かくして、一般式（３）で表される置換基が導入されたセルロース繊維が得られる。
【００７７】
次に、工程II−２においては、工程II−１で得られたセルロース繊維に、塩基の存在下で、（ａ）化合物として、前記一般式（１）で表される置換基を有する化合物及び前記一般式（２）で表される置換基を有する化合物から選ばれる１種又は２種以上をエーテル反応させればよい。
【００７８】
工程II−２では先ず、工程II−１で得られたセルロース繊維に塩基を混合する。工程II−２で用いられる塩基については、その種類及び量は工程II−１と同様に設定することができる。また、それらの混合は、均一に混合できるのであれば、温度や時間は特に制限はない。
【００７９】
（置換基を有する化合物  （ａ）化合物）
次に、前記で得られたセルロース繊維と塩基の混合物に、置換基を有する化合物として、前記一般式（１）で表される置換基を有する化合物及び一般式（２）で表される置換基を有する化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を反応させる。かかる化合物は工程１で得られたセルロース繊維と反応する際に、前記置換基を結合させることができるものであれば特に制限はなく、本発明においては、反応性及び非ハロゲン含有化合物の観点から、反応性を有する環状構造基を有する化合物を用いることが好ましく、エポキシ基を有する化合物を用いることが好ましい。以下に、それぞれの化合物を例示する。
【００８０】
一般式（１）で表される置換基を有する化合物としては、例えば、下記一般式（１Ａ）で示されるノニオン性の酸化アルキレン化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、５以上であり、好ましくは６以上、より好ましくは８以上であり、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、３２以下であり、好ましくは２２以下、より好ましくは１８以下、更に好ましくは１４以下、更に好ましくは１２以下である。
【００８１】
【化２】
2017053077.tif 000003
【００８２】
〔式中、Ｒ１は炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す〕
【００８３】
一般式（１Ａ）におけるＲ１は、炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、３以上３０以下であるが、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは４以上、より好ましくは６以上であり、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは２０以下、より好ましくは１６以下、更に好ましくは１２以下、更に好ましくは１０以下である。具体的には、一般式（１）で表される置換基におけるＲ１の項に記載のものを挙げることができる。
【００８４】
一般式（１Ａ）で示される化合物の具体例としては、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシデカン、１，２−エポキシオクタデカンが挙げられる。
【００８５】
一般式（２）で表される置換基を有する化合物としては、例えば、下記一般式（２Ａ）で示されるノニオン性のグリシジルエーテル化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、５以上であり、好ましくは６以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは２０以上であり、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、１００以下であり、好ましくは７５以下、より好ましくは５０以下、更に好ましくは２５以下である。
【００８６】
【化３】
2017053077.tif 000004
【００８７】
〔式中、Ｒ１は炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基、ｎは０以上５０以下の数を示す〕
【００８８】
一般式（２Ａ）におけるＲ１は、炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、３以上３０以下であるが、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは４以上、より好ましくは６以上であり、得られる樹脂組成物の機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは２０以下、より好ましくは１６以下、更に好ましくは１２以下である。具体的には、一般式（２）で表される置換基におけるＲ１の項に記載のものを挙げることができる。
【００８９】
一般式（２Ａ）におけるＡは、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基であり、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Ａの炭素数は１以上６以下であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは２以上であり、同様の観点から、好ましくは４以下、より好ましくは３以下である。具体的には、一般式（２）で表される置換基におけるＡの項に記載のものが例示され、なかでも、エチレン基、プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
【００９０】
一般式（２Ａ）におけるｎは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。ｎは０以上５０以下の数であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは３以上、より好ましくは５以上、更に好ましくは１０以上であり、同様の観点及び低極性溶媒との親和性の観点から、好ましくは４０以下、より好ましくは３０以下、更に好ましくは２０以下、更に好ましくは１５以下である。
【００９１】
一般式（２Ａ）で示される化合物の具体例としては、ブチルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが挙げられる。
【００９２】
前記化合物の量は、得られる改質セルロース繊維における前記一般式（１）で表される置換基及び／又は一般式（２）で表される置換基の所望の導入率により決めることができるが、反応性の観点から、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは０．０１等量以上、より好ましくは０．１等量以上、更に好ましくは０．３等量以上、更に好ましくは０．５等量以上、より更に好ましくは１．０等量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは１０等量以下、より好ましくは８等量以下、更に好ましくは６．５等量以下、更に好ましくは５等量以下である。
【００９３】
（エーテル反応）
前記化合物と工程II−１で得られたセルロース繊維とのエーテル反応は、工程II−１と同様にして、溶媒の存在下で両者を混合することにより行うことができる。用いる溶媒の種類、使用量や混合条件は工程１を参照することができる。
【００９４】
反応温度としては、工程II−１で得られたセルロース繊維や前記置換基を有する化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性を向上させる観点から、好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上であり、熱分解を抑制する観点から、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下、更に好ましくは１００℃以下である。
【００９５】
反応時間としては、工程II−１で得られたセルロース繊維や前記置換基を有する化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性の観点から、好ましくは３時間以上、より好ましくは６時間以上、更に好ましくは１０時間以上であり、生産性の観点から、好ましくは６０時間以下、より好ましくは４８時間以下、更に好ましくは３６時間以下である。
【００９６】
かくして、態様IIにおいて、（ｂ）化合物を先に導入後、（ａ）化合物を導入することができる。一方、態様Ｉは、（ａ）化合物を先に導入後、（ｂ）化合物を導入するが、具体的には、態様IIにおける工程II−１と工程II−２の順を逆にして行えばよい。即ち、工程Ｉ−１において、前記一般式（１）で表される置換基を有する化合物及び／又は一般式（２）で表される置換基を有する化合物（（ａ）化合物）を工程II−２を参照にして先にセルロース系原料に反応させて、次いで、工程Ｉ−２において、得られたセルロース繊維に対して、前記一般式（３）で表される置換基を有する化合物（（ｂ）化合物）を工程II−１を参照にして反応させる。また、態様IIIは、（ａ）化合物と（ｂ）化合物を導入するが、前記一般式（１）で表される置換基を有する化合物及び／又は一般式（２）で表される置換基を有する化合物と、前記一般式（３）で表される置換基を有する化合物とを同じ反応系内で、セルロース系原料に対して反応させればよい。
【００９７】
また、本発明の改質セルロース繊維は、前記反応後に、例えば、セルロース系原料に対して行う前処理と同様の処理を反応物に対して行なって、チップ状やフレーク状、粉末状にしてもよい。かかる処理によって形状変化がもたらされることで、得られる本発明の改質セルロース繊維を樹脂組成物に添加した場合は、樹脂組成物の弾性率等の物性を向上させることができる。
【００９８】
また更に、、本発明の改質セルロース繊維は、前記反応後に、公知の微細化処理を行って微細化してもよい。例えば、有機溶媒中で高圧ホモジナイザー等を用いた処理を行なうことで微細化することができる。また、あらかじめ微細化処理されたセルロース系原料を用いて前記した置換基の導入反応を行って微細改質セルロース繊維を得ることもできるが、機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から、前記置換基導入の反応後に、公知の微細化処理を行って微細化することが好ましい。
【００９９】
具体的には、例えば、平均繊維径が５μｍ以上の改質セルロース繊維を得る場合は、容器駆動式媒体ミルや媒体攪拌式ミルなどの機械処理を行なうことができる。また、平均繊維径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の改質セルロース繊維を得る場合は、有機溶媒中で高圧ホモジナイザー等を用いた処理を行なうことができる。
【０１００】
反応後は、未反応の化合物や塩基等を除去するために、適宜後処理を行うことができる。該後処理の方法としては、例えば、未反応の塩基を酸（有機酸、無機酸など）で中和し、その後、未反応の化合物や塩基が溶解する溶媒を用いて洗浄することができる。所望により、更に乾燥（真空乾燥など）を行ってもよい。
【０１０１】
かくして、本発明の改質セルロース繊維が得られる。
【０１０２】
得られた改質セルロース繊維は、セルロース繊維表面に、一般式（１）で表される置換基及び／又は一般式（２）で表される置換基と、一般式（３）で表される置換基とがエーテル結合した状態である。具体的には、例えば、下記一般式（４）で表される改質セルロース繊維が例示される。
【０１０３】
【化４】
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【０１０４】
〔式中、Ｒは同一又は異なって、水素、（Ａ）前記一般式（１）で表される置換基及び前記一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基、もしくは（ｂ）前記一般式（３）で表される置換基を示し、ｍは２０以上３０００以下の整数を示し、但し、全てのＲが、同時に水素である場合、同時に置換基（Ａ）である場合、及び同時に置換基（Ｂ）である場合を除く〕
【０１０５】
一般式（４）で表される改質セルロース繊維は、Ｒが同一又は異なって、水素、（Ａ）前記一般式（１）で表される置換基及び前記一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基、もしくは、（Ｂ）前記一般式（３）で表される置換基を示すものであり、前記置換基が導入されたセルロースユニットの繰り返し構造を有するものである。繰り返し構造の繰り返し数として、一般式（４）におけるｍは２０以上３０００以下の整数であればよく、機械的強度、耐熱性、及び寸法安定性の観点から１００以上２０００以下が好ましい。
【０１０６】
［樹脂組成物］
本発明の改質セルロース繊維は、有機溶媒への分散性に優れることから、公知の樹脂と混合して樹脂組成物とすることができる。従って、本発明はまた、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂と本発明の改質セルロース繊維とを含有してなる、樹脂組成物を提供する。得られる樹脂組成物は、混合する樹脂の特性に応じて加工することができるが、本発明の改質セルロース繊維が配合されることで、導入された修飾基の一方が特定鎖長のアルキル基末端を有することから、立体斥力による反発が得られると同時に、導入された修飾基の他方が前記修飾基よりも短鎖のアルキル基末端を有することから、セルロースミクロフィブリル間の水素結合による凝集を解消することにより樹脂中への分散性が高められると共に、改質セルロース繊維が結晶構造を維持したままであるため、機械的強度に優れ、更に耐熱性や寸法安定性を向上させることが可能になると考えられる。以降、混合する樹脂の種類に分けて説明する。
【０１０７】
（態様Ａ）
態様Ａの樹脂組成物における樹脂としては、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂を用いることができる。
【０１０８】
熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸樹脂等の飽和ポリエステル系樹脂；ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂等のオレフィン系樹脂；トリアセチル化セルロース、ジアセチル化セルロース等のセルロース系樹脂；ナイロン樹脂；塩化ビニル樹脂；スチレン樹脂；ビニルエーテル樹脂；ポリビニルアルコール樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリスルホン系樹脂等が挙げられる。硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂；（メタ）アクリル樹脂；フェノール樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ポリウレタン樹脂；若しくはポリイミド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用してもよく、２種以上の混合樹脂として用いても良い。なお、本明細書において、（メタ）アクリル系樹脂とは、メタクリル系樹脂及びアクリル系樹脂を含むものを意味する。
【０１０９】
樹脂の種類によっては、光硬化及び／又は熱硬化処理を行なうことができる。
【０１１０】
光硬化処理は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線照射により、ラジカルやカチオンを発生する光重合開始剤を用いることで重合反応が進行する。
【０１１１】
前記光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物、２，３−ジアルキルシオン類化合物類、ジスルフィド化合物、チウラム化合物類、フルオロアミン化合物等が挙げられる。より具体的には、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、ベンジルメチルケトン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、ベンゾフェノン等が挙げられる。
【０１１２】
光重合開始剤で、例えば、単量体（単官能単量体、多官能単量体）、反応性不飽和基を有するオリゴマー又は樹脂等を重合することができる。
【０１１３】
前記樹脂成分にエポキシ樹脂を用いる場合は、硬化剤を使用することが好ましい。硬化剤を配合することによって、樹脂組成物から得られる成形材料を強固に成形することができ、機械的強度を向上させることができる。尚、硬化剤の含有量は、使用する硬化剤の種類により適宜設定すればよい。
【０１１４】
態様Ａにおける樹脂としては、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる１種又は２種以上の樹脂を用いることが好ましい。
【０１１５】
態様Ａの樹脂組成物における各成分の含有量は、樹脂の種類にもよるが、下記のとおりである。
【０１１６】
態様Ａの樹脂組成物中の樹脂の含有量は、成形体を製造する観点から、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは８５質量％以上であり、改質セルロース繊維を含有させる観点から、好ましくは９９．５質量％以下、より好ましくは９９質量％以下、更に好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下である。
【０１１７】
態様Ａの樹脂組成物中の改質セルロース繊維の含有量は、得られる樹脂組成物の機械的強度、寸法安定性、及び耐熱性の観点から、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは２質量％以上、更に好ましくは５質量％以上であり、得られる樹脂組成物の成形性及びコストの観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下である。
【０１１８】
態様Ａの樹脂組成物中の改質セルロース繊維量は、樹脂１００質量部に対して、得られる樹脂組成物の機械的強度、寸法安定性、耐熱性の観点から、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上、更に好ましくは２質量部以上、より更に好ましくは５質量部以上であり、また、得られる樹脂組成物の成形性及びコストの観点から、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは７０質量部以下、更に好ましくは４５質量部以下、更に好ましくは２５質量部以下、更に好ましくは２０質量部以下である。
【０１１９】
態様Ａの樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、相溶化剤；可塑剤；結晶核剤；充填剤（無機充填剤、有機充填剤）；加水分解抑制剤；難燃剤；酸化防止剤；炭化水素系ワックス類やアニオン型界面活性剤である滑剤；紫外線吸収剤；帯電防止剤；防曇剤；光安定剤；顔料；防カビ剤；抗菌剤；発泡剤；界面活性剤；でんぷん類、アルギン酸等の多糖類；ゼラチン、ニカワ、カゼイン等の天然たんぱく質；タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末等の無機化合物；香料；流動調整剤；レべリング剤；導電剤；紫外線分散剤；消臭剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。相溶化剤としては、セルロースと親和性の高い極性基と樹脂と親和性の高い疎水性基からなる化合物が挙げられる。より具体的には極性基としては、例えば無水マレイン酸、マレイン酸、グリシジルメタクリレートが例示され、疎水性基としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等が例示される。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で他の高分子材料や他の樹脂組成物を添加することも可能である。任意の添加剤の含有割合としては、本発明の効果が損なわれない範囲で適宜含有されても良いが、例えば、樹脂組成物中２０質量％以下が好ましく、１０質量％程度以下がより好ましく、５質量％程度以下がより更に好ましい。
【０１２０】
態様Ａの樹脂組成物は、前記樹脂と改質セルロース繊維を含有するものであれば特に限定なく調製することができ、例えば、前記した樹脂と改質セルロース繊維、さらに必要により各種添加剤を含有する原料を、ヘンシェルミキサー等で攪拌、あるいは密閉式ニーダー、１軸もしくは２軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて溶融混練又は溶媒キャスト法により調製することができる。
【０１２１】
態様Ａの樹脂組成物の製造方法としては、前記樹脂と本発明の改質セルロース繊維を混合する工程を含むものであれば特に限定はない。例えば、以下の工程を含むものが好適な製造方法として例示される。
工程Ａ−１）セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ａ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程Ａ−２）工程１で得られたセルロース繊維に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程（Ａ−３）：工程（Ａ−２）で得られた改質セルロース繊維と、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる１種又は２種以上の樹脂とを混合する工程
【０１２２】
工程（Ａ−１）及び工程（Ａ−２）では、本発明の改質セルロース繊維を調製する。詳細は、本発明の改質セルロース繊維の製造方法の項を参照することができる。なお、得られた改質セルロース繊維は公知の微細化処理を行なってから、次工程に供することもできる。
【０１２３】
工程（Ａ−３）では、工程（Ａ−２）で得られた改質セルロース繊維と前記樹脂とを混合する。例えば、前記樹脂と改質セルロース繊維、さらに必要により各種添加剤を含有する原料を公知の混練機を用いて溶融混練又は溶媒キャスト法により調製することができる。溶融混練及び溶液混合の条件（温度、時間）は、用いる樹脂の種類に応じて、公知技術に従って適宜設定することができる。
【０１２４】
かくして得られた態様Ａの樹脂組成物は、加工性が良好で、かつ、耐熱性に優れるため、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等各種用途に好適に用いることができる。
【０１２５】
（態様Ｂ）
また、本発明では、態様Ｂの樹脂組成物として、ゴム系樹脂を用いることができる。ゴム系樹脂は、強度を高めるために、補強材としてカーボンブラック配合品が汎用されているが、その補強効果にも限界があると考えられる。しかしながら、本発明では、ゴム系樹脂に本発明の改質セルロース繊維を配合することで、該樹脂中での分散性に優れることから、機械的強度、低エネルギーロス性、及び寸法安定性に優れる樹脂組成物として提供することが可能になると考えられる。
【０１２６】
本発明において使用するゴムは特に限定されないが、補強性の観点からジエン系ゴムが好ましい。ジエン系ゴム以外にも、ウレタンゴムやシリコーンゴム、多硫化ゴムといった非ジエン系ゴムにも用いることができる。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)及び変性ゴム等が挙げられる。変性ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム、水素化天然ゴム、水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(ＨＮＢＲ)等が挙げられる。これらの中では、ゴム組成物の良好な加工性と高反発弾性を両立させる観点から、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)及び変性ゴムから選ばれる１種又は２種以上が好ましく、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)及び変性ゴムから選ばれる１種又は２種以上がより好ましい。ジエン系ゴムは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１２７】
態様Ｂの樹脂組成物がゴム組成物である場合、各成分の含有量は下記のとおりである。
【０１２８】
態様Ｂのゴム組成物中のゴムの含有量は、組成物の成形加工性の観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上、更に好ましくは５５質量％以上であり、改質セルロース繊維等を含有させる観点から、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８０質量％以下、よりさらに好ましくは７０質量％以下である。
【０１２９】
態様Ｂのゴム組成物中の改質セルロース繊維の含有量は、得られる組成物の機械的強度、低エネルギーロス性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上、更に好ましくは５質量％以上、より更に好ましくは１０質量％以上であり、製造時の操作性の観点から、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に１５質量％以下である。
【０１３０】
態様Ｂのゴム組成物中の改質セルロース繊維量は、ゴム１００質量部に対して、得られる機械的強度、低エネルギーロス性、及び寸法安定性の観点から、好ましくは１質量部以上、より好ましくは５質量部以上、更に好ましくは１０質量部以上、より更に好ましくは１５質量部以上であり、また、製造時の操作性の観点から、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２５質量部以下、更に好ましくは２０質量部以下である。
【０１３１】
態様Ｂのゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、ゴム工業界で通常用いられる補強用充填材、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、老化防止剤、プロセスオイル、植物油脂、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、酸化マグネシウム、ワックス、フェノール樹脂等のタイヤ用、その他一般ゴム用に配合されている各種添加剤を従来の一般的な量で配合させることができる。
【０１３２】
補強用充填材としてはカーボンブラックやシリカ等が好適に用いられ、カーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ−３３９、ＨＡＦ、Ｎ−３５１、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦ、Ｎ−２３４などのファーネスブラック；ＦＴ、ＭＴなどのサーマルブラック；アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックは、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。
【０１３３】
加硫剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物、オキシム類、ニトロソ化合物、ポリアミン、有機過酸化物等が挙げられる。加硫剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【０１３４】
加硫促進剤としては、例えば、グァニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系のもの等が挙げられる。加硫促進剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【０１３５】
加硫遅延剤としては、例えば、サリチル酸、無水フタル酸、安息香酸等の芳香族有機酸、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、Ｎ−ニトロソ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジハイドロキノン、Ｎ−ニトロソフェニル−β−ナフチルアミン等のニトロソ化合物等が挙げられる。加硫遅延剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【０１３６】
老化防止剤としては、例えば、アミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダート・フェノール系、亜リン酸エステル系のもの等が挙げられる。老化防止剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【０１３７】
プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどが挙げられる。プロセスオイルは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【０１３８】
植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落下生油、木ろう、ロジン、パインオイルなどが挙げられる。植物油脂は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【０１３９】
態様Ｂのゴム組成物は、ゴム及び前記改質セルロース繊維を含有するものであれば特に限定なく調製することができる。例えば、ゴムと改質セルロース繊維、さらに必要により各種添加剤を含有する原料を、例えばロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機等を用いて混合することにより調製することができる。溶融混合時の温度は通常１０〜２００℃であり、好ましくは２０〜１８０℃である。また、有機溶媒を用いてゴムと改質セルロース繊維が溶解した溶液を調製後、有機溶媒成分を除去することで調製してもよい。
【０１４０】
態様Ｂのゴム組成物の製造方法としては、ゴムと本発明の改質セルロース繊維を混合する工程を含むものであれば特に限定はない。例えば、以下の工程を含むものが好適な製造方法として例示される。
工程Ｂ−１）セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ａ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程Ｂ−２）工程１で得られたセルロース繊維に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程（Ｂ−３）：工程（Ｂ−２）で得られた改質セルロース繊維とゴムとを混合する工程
【０１４１】
工程（Ｂ−１）及び工程（Ｂ−２）では、本発明の改質セルロース繊維を調製する。詳細は、本発明の改質セルロース繊維の製造方法の項を参照することができる。なお、得られた改質セルロース繊維は公知の微細化処理を行なってから、次工程に供することもできる。
【０１４２】
工程（Ｂ−３）では、工程（Ｂ−２）で得られた改質セルロース繊維とゴムとを混合する。混合する対象は、ゴムと改質セルロース繊維のみでもよいが、さらに必要により各種添加剤を用いることが出来る。混合回数は一括でもよいが、数回に分けて混合することもでき、混合ステップごとに原料を追加していくこともできる。例えば、加硫剤以外の原料を混合する工程（練り工程Ａ）と得られた混合物に加硫剤を混合する工程（練り工程Ｂ）を行なってもよい。また、練り工程Ａと練り工程Ｂの間に、練り工程Ａで得られた混合物の粘度を下げる目的や、各種添加剤の分散性を向上する目的で、加硫剤を混合しない状態で、練り工程Ａの条件と同様にして練り工程Ｃを行なってもよい。混合は、例えばロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機等を用いた、公知の方法で行うことが出来る。また、トルエン等の有機溶媒を用いてゴムを溶解し、得られたゴム溶液と改質セルロース繊維を混ぜた後、乾燥工程により有機溶媒成分を除去することで、ゴム組成物を得ることもできる。
【０１４３】
態様Ｂのゴム組成物は、上記の方法で調製したゴム組成物を用い、必要に応じて適切な成形加工を行った後、加硫又は架橋して、各種ゴム製品用途に適用することができる。
【０１４４】
態様Ｂのゴム組成物は、加工性が良好で、かつ、良好な機械的強度を示しながらも、低エネルギーロス性に優れるため、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等各種用途、なかでも、自動車用途に好適に用いることができる。
【０１４５】
また、態様Ｂのゴム組成物を用いたゴム製品として、例えば、工業用ゴム部品について説明する。工業用ゴム部品としてはベルトやホース等が挙げられ、これらは、必要に応じて各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階で各部材の形状に合わせて押し出し加工して成形することで、未加硫のゴム部品を形成した後、加硫機中で加熱加圧して各種工業用ゴム部品を製造することができる。機械的強度の向上からは基本性能向上や部品の小型化・薄肉化、低エネルギーロス性による内部発熱の減少からは耐久性などの向上、寸法安定性は加工や噛合せ精度などの向上が実現できる。
【０１４６】
また、態様Ｂのゴム組成物を用いたゴム製品として、例えば、タイヤを製造する場合、必要に応じて各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどのタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造することができる。機械的強度の向上からは各部材の小型化や薄肉化、低エネルギーロス性からは転がり抵抗ひいては省燃費性の向上、寸法安定性は部材組立て精度などの向上が実現できる。
【０１４７】
上述した実施形態に関し、本発明は、さらに、以下の改質セルロース繊維及び該改質セルロース繊維の製造方法、該改質セルロース繊維を含む樹脂組成物を開示する。
＜１＞  （Ａ）下記一般式（１）で表される置換基及び下記一般式（２）で表される置換基から選ばれる１種又は２種以上の置換基、ならびに
（Ｂ）下記一般式（３）で表される置換基が
それぞれ独立して、エーテル結合を介してセルロース繊維に結合しており、セルロースＩ型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ１            （１）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−（ＯＡ）ｎ−Ｏ−Ｒ１            （２）
−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−Ｒ２            （３）
〔式中、一般式（１）及び一般式（２）におけるＲ１はそれぞれ独立して炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式（２）におけるｎは０以上５０以下の数、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基を示し、一般式（３）におけるＲ２は炭素数１以上２以下のアルキル基を示す〕
【０１４８】
＜２＞  一般式（１）におけるＲ１の炭素数は、好ましくは４以上、より好ましくは６以上、更に好ましくは８以上であり、好ましくは２５以下、より好ましくは２０以下、更に好ましくは１８以上、より更に好ましくは１６以下である、前記＜１＞記載の改質セルロース繊維。
＜３＞  一般式（２）におけるＲ１の炭素数は、好ましくは４以上、より好ましくは６以上、更に好ましくは８以上であり、好ましくは２７以下、より好ましくは２２以下、更に好ましくは２０以下、更に好ましくは１８以下である、前記＜１＞又は＜２＞記載の改質セルロース繊維。
＜４＞  一般式（２）におけるＡの炭素数は、好ましくは２以上であり、好ましくは４以下、より好ましくは３以下である、前記＜１＞〜＜３＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜５＞  一般式（２）におけるｎは、好ましくは３以上、より好ましくは５以上、更に好ましくは１０以上であり、好ましくは４０以下、より好ましくは３０以下、更に好ましくは２０以下、更に好ましくは１５以下である、前記＜１＞〜＜４＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜６＞  一般式（２）におけるＡとｎの組み合わせとしては、好ましくはＡが炭素数２以上３以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基で、ｎが０以上２０以下の数の組み合わせであり、より好ましくはＡが炭素数２以上３以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基で、ｎが５以上１５以下の数の組み合わせである、前記＜１＞〜＜５＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜７＞  一般式（３）におけるＲ２はメチル基、エチル基から選ばれる、前記＜１＞〜＜６＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜８＞  一般式（１）で表される置換基としては、プロピルヒドロキシエチル基、ブチルヒドロキシエチル基、ペンチルヒドロキシエチル基、ヘキシルヒドロキシエチル基、ヘプチルヒドロキシエチル基、オクチルヒドロキシエチル基、ノニルヒドロキシエチル基、デシルヒドロキシエチル基、ウンデシルヒドロキシエチル基、ドデシルヒドロキシエチル基、ヘキサデシルヒドロキシエチル基、オクタデシルヒドロキシエチル基、イコシルヒドロキシエチル基、及びトリアコンチルヒドロキシエチル基から選ばれる基が好ましい、前記＜１＞〜＜７＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜９＞  一般式（２）で表される置換基としては、３−ヘキトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ヘキトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、６−エチル―３−ヘキトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、６−エチル―３−ヘキトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−デトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−デトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ドデトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ドデトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ヘキサデトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−ヘキサデトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基、３−オクタデトキシエチレンオキシド−２−ヒドロキシ−プロピル基、及び３−オクタデトキシ−２−ヒドロキシ−プロピル基から選ばれる基が好ましい、前記＜１＞〜＜８＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１０＞  一般式（３）で表される置換基としては、２−ヒドロキシ−プロピル基、２−ヒドロキシ−ブチル基から選ばれる基が好ましい、前記＜１＞〜＜９＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１１＞  セルロースの無水グルコースユニット１モルに対する前記一般式（１）で表される置換基及び一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基の導入率は、好ましくは０．００１モル以上、より好ましくは０．００５モル以上、更に好ましくは０．０１モル以上、更に好ましくは０．０５モル以上、更に好ましくは０．１モル以上、更に好ましくは０．２モル以上、更に好ましくは０．３モル以上であり、好ましくは１．５モル以下、より好ましくは１．３モル以下、更に好ましくは１．０モル以下、更に好ましくは０．８モル以下、更に好ましくは０．６モル以下、更に好ましくは０．５モル以下である、前記＜１＞〜＜１０＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１２＞  セルロースの無水グルコースユニット１モルに対する前記一般式（３）で表される置換基の導入率は、好ましくは１．５モル以下、より好ましくは１．０モル以下、更に好ましくは０．８モル以下であり、好ましくは０．０１モル以上、より好ましくは０．０２モル以上、更に好ましくは０．０４モル以上である、前記＜１＞〜＜１１＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１３＞  平均繊維径は、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは７μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上であり、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは４０μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以下である、前記＜１＞〜＜１２＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１４＞  平均繊維径は、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは３ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２０ｎｍ以上であり、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下、更に好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１５０ｎｍ以下、より更に好ましくは１２０ｎｍ以下である、前記＜１＞〜＜１２＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１５＞  結晶化度は、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上であり、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、更に好ましくは８０％以下、更に好ましくは７５％以下である、前記＜１＞〜＜１４＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１６＞  メチルホルムアミド、メチルエチルケトン、トルエンから選ばれるいずれかの有機溶媒中で、高圧ホモジナイザー（高圧湿式メディアレス微粒化装置など、例えば吉田機械社製、ナノヴェイタＬ−ＥＳ）により１００ＭＰａの圧力による微細分散処理を１０回行って０．２質量％濃度の分散体とした際のＥ型粘度計（コーンローター：１°３４′×Ｒ２４）を用いて、２５℃、１ｒｐｍの条件下で測定した粘度は、好ましくは１５ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは２０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは３０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上、より更に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、より更に好ましくは１５０ｍＰａ・ｓ以上であり、好ましくは１０，０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは８，０００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは５，０００ｍＰａ・ｓ以下である、前記＜１＞〜＜１５＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
＜１７＞  セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物と、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物とを、同時に又は別々に、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法。
＜１８＞  （ａ）化合物と（ｂ）化合物の導入を同時に行う、前記＜１７＞記載の製造方法。
＜１９＞  （ａ）化合物を先に導入後、（ｂ）化合物を導入する、前記＜１７＞記載の製造方法。
＜２０＞  （ｂ）化合物を先に導入後、（ａ）化合物を導入入する、前記＜１７＞記載の製造方法。
＜２１＞  下記工程Ｉ−１及び工程II−２を含む、前記＜１７＞記載の製造方法。
工程II−１）セルロース系原料に対し、塩基存在下、（ｂ）１分子あたりの総炭素数が３以上４以下のノニオン性酸化アルキレン化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
工程II−２）工程II−１で得られたセルロース繊維に対し、塩基存在下、（ａ）１分子あたりの総炭素数が５以上３２以下のノニオン性酸化アルキレン化合物及び１分子あたりの総炭素数が５以上１００以下のノニオン性グリシジルエーテル化合物から選ばれる１種又は２種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入する工程
＜２２＞  セルロース系原料の平均繊維径は、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは７μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上、更に好ましくは１５μｍ以上であり、好ましくは１０,０００μｍ以下、より好ましくは５,０００μｍ以下、更に好ましくは１,０００μｍ以下、更に好ましくは５００μｍ以下、より更に好ましくは１００μｍ以下である、前記＜１７＞〜＜２１＞いずれか記載の製造方法。
＜２３＞  セルロース系原料の平均繊維径は、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは２ｎｍ以上、更に好ましくは３ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上であり、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下、更に好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下、より更に好ましくは８０ｎｍ以下である、前記＜１７＞〜＜２１＞いずれか記載の製造方法。
＜２４＞  セルロース系原料中のセルロース含有量が、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上であり、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下、更に好ましくは９０質量％以下である、前記＜１７＞〜＜２３＞いずれか記載の製造方法。
＜２５＞  セルロース系原料中の水分含有量は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上、更に好ましくは０．５質量％以上、更に好ましくは１．０質量％以上、更に好ましくは１．５質量％以上、更に好ましくは２．０質量％以上であり、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下である、前記＜１７＞〜＜２４＞いずれか記載の製造方法。
＜２６＞  塩基としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、１〜３級アミン、４級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドからなる群より選ばれる１種又は２種以上が好ましい、前記＜１７＞〜＜２５＞いずれか記載の製造方法。
＜２７＞  アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、及び水酸化バリウムからなる群より選ばれる、前記＜２６＞記載の製造方法。
＜２８＞  １〜３級アミンとしては、エチレンジアミン、ジエチルアミン、プロリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミン、トリス（３−ジメチルアミノプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、及びトリエチルアミンからなる群より選ばれる、前記＜２６＞記載の製造方法。
＜２９＞  ４級アンモニウム塩としては、水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、及び臭化テトラメチルアンモニウムからなる群より選ばれる、前記＜２６＞記載の製造方法。
＜３０＞  イミダゾール及びその誘導体としては、１−メチルイミダゾール、３−アミノプロピルイミダゾール、及びカルボニルジイミダゾールからなる群より選ばれる、前記＜２６＞記載の製造方法。
＜３１＞  ピリジン及びその誘導体としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン、ピコリンからなる群より選ばれる、前記＜２６＞記載の製造方法。
＜３２＞  アルコキシドとしては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウム−ｔ−ブトキシドからなる群より選ばれる、前記＜２６＞記載の製造方法。
＜３３＞  塩基の量は、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは０．０１等量以上、より好ましくは０．０５等量以上、更に好ましくは０．１等量以上、更に好ましくは０．２等量以上であり、好ましくは１０等量以下、より好ましくは８等量以下、更に好ましくは５等量以下、更に好ましくは３等量以下である、前記＜１７＞〜＜３２＞いずれか記載の製造方法。
＜３４＞  （ｂ）化合物である、一般式（３）で表される置換基を有する化合物としては、下記一般式（３Ａ）で示されるノニオン性の酸化アルキレン化合物が好ましい、前記＜１７＞〜＜３３＞いずれか記載の製造方法。
【０１４９】
【化５】
2017053077.tif 000006
【０１５０】
〔式中、Ｒ２は炭素数１以上２以下のアルキル基を示す〕
＜３５＞  一般式（３Ａ）で示される化合物としては、１，２−エポキシプロパン、１，２−エポキシブタンから選ばれる、前記＜３４＞記載の製造方法。
＜３６＞  （ｂ）化合物の量は、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは５．０等量以下であればよく、下限は０．０２等量程度である、前記＜１７＞〜＜３５＞記載の製造方法。
＜３７＞  （ｂ）化合物の反応温度としては、好ましくは３０℃以上、より好ましくは３５℃以上、更に好ましくは４０℃以上であり、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９０℃以下、更に好ましくは８０℃以下、更に好ましくは７０℃以下である、前記＜１７＞〜＜３６＞いずれか記載の製造方法。
＜３８＞  （ａ）化合物である、一般式（１）で表される置換基を有する化合物としては、下記一般式（１Ａ）で示されるノニオン性の酸化アルキレン化合物が好ましく、該化合物の総炭素数としては、好ましくは６以上、より好ましくは８以上であり、好ましくは２２以下、より好ましくは１８以下、更に好ましくは１４以下、更に好ましくは１２以下である、前記＜１７＞〜＜３７＞いずれか記載の製造方法。
【０１５１】
【化６】
2017053077.tif 000007
【０１５２】
〔式中、Ｒ１は炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す〕
＜３９＞  一般式（１Ａ）で示される化合物としては、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシデカン、１，２−エポキシオクタデカンから選ばれる、前記＜３８＞記載の製造方法。
＜４０＞  （ａ）化合物である、一般式（２）で表される置換基を有する化合物としては、下記一般式（２Ａ）で示されるノニオン性のグリシジルエーテル化合物が好ましく、該化合物の総炭素数としては、好ましくは６以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは２０以上であり、好ましくは７５以下、より好ましくは５０以下、更に好ましくは２５以下である、前記＜１７＞〜＜３９＞いずれか記載の製造方法。
【０１５３】
【化７】
2017053077.tif 000008
【０１５４】
〔式中、Ｒ１は炭素数３以上３０以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ａは炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖の２価の飽和炭化水素基、ｎは０以上５０以下の数を示す〕
＜４１＞  一般式（２Ａ）で示される化合物としては、ブチルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルから選ばれる、前記＜４０＞記載の製造方法。
＜４２＞  （ａ）化合物の量は、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは０．０１等量以上、より好ましくは０．１等量以上、更に好ましくは０．３等量以上、更に好ましくは０．５等量以上、より更に好ましくは１．０等量以上であり、好ましくは１０等量以下、より好ましくは８等量以下、更に好ましくは６．５等量以下、更に好ましくは５等量以下である、前記＜１７＞〜＜４１＞いずれか記載の製造方法。
＜４３＞  （ａ）化合物の反応温度としては、好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上であり、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下、更に好ましくは１００℃以下である、前記＜１７＞〜＜４２＞いずれか記載の製造方法。
＜４４＞  下記一般式（４）で表される、前記＜１＞〜＜１６＞いずれか記載の改質セルロース繊維。
【０１５５】
【化８】
2017053077.tif 000009
【０１５６】
〔式中、Ｒは同一又は異なって、水素、（Ａ）前記一般式（１）で表される置換基及び前記一般式（２）で表される置換基から選ばれる置換基、もしくは（ｂ）前記一般式（３）で表される置換基を示し、ｍは２０以上３０００以下の整数を示し、但し、全てのＲが、同時に水素である場合、同時に置換基（Ａ）である場合、及び同時に置換基（Ｂ）である場合を除く〕
＜４５＞  前記＜１＞〜＜１６＞、＜４４＞いずれか記載の改質セルロース繊維と熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂を含有してなる、樹脂組成物。
＜４６＞  熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸樹脂等の飽和ポリエステル系樹脂；ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂等のオレフィン系樹脂；トリアセチル化セルロース、ジアセチル化セルロース等のセルロース系樹脂；ナイロン樹脂；塩化ビニル樹脂；スチレン樹脂；ビニルエーテル樹脂；ポリビニルアルコール樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリスルホン系樹脂等が挙げられ、硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂；（メタ）アクリル樹脂；フェノール樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ポリウレタン樹脂；若しくはポリイミド樹脂が挙げられる、前記＜４５＞記載の樹脂組成物。
＜４７＞  日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等各種用途に好適に用いることができる、前記＜４５＞又は＜４６＞記載の樹脂組成物。
＜４８＞  前記＜１＞〜＜１６＞、＜４４＞いずれか記載の改質セルロース繊維とゴム系樹脂を含有してなる、ゴム組成物である樹脂組成物。
＜４９＞  ゴムとしては、ジエン系ゴムが好ましく、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)及び変性ゴム等が挙げられ、変性ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム、水素化天然ゴム、水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(ＨＮＢＲ)等が挙げられる、なかでも、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)及び変性ゴムから選ばれる１種又は２種以上が好ましく、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)及び変性ゴムから選ばれる１種又は２種以上がより好ましい、前記＜４８＞記載の樹脂組成物。
＜５０＞  日用雑貨品、家電部品、自動車部品等各種用途、なかでも、自動車用途に好適に用いることができる、前記＜４８＞又は＜４９＞記載の樹脂組成物。
＜５１＞  工業用ゴム部品である、前記＜４８＞〜＜５０＞いずれか記載の樹脂組成物。＜５２＞  タイヤである、前記＜４８＞〜＜５０＞いずれか記載の樹脂組成物。
【実施例】
【０１５７】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。なお、この実施例は、単なる本発明の例示であり、何ら限定を意味するものではない。例中の部は、特記しない限り質量部である。なお、「常圧」とは１０１．３ｋＰａを、「室温」とは２５℃を示す。
【０１５８】
置換基を有する化合物の製造例１  ステアリルグリシジルエーテルの製造
１００Ｌ反応槽に、ステアリルアルコール（花王社製、カルコール８０９８）１０ｋｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド（広栄化学工業社製）０．３６ｋｇ、エピクロルヒドリン（ダウケミカル社製）７．５ｋｇ、ヘキサン１０ｋｇを投入し、窒素雰囲気下で混合した。混合液を５０℃に保持しながら４８質量％水酸化ナトリウム水溶液（南海化学社製）１２ｋｇを３０分かけて滴下した。滴下終了後、さらに５０℃で４時間熟成した後、水１３ｋｇで８回水洗を繰り返し、塩及びアルカリの除去を行った。その後、槽内温度を９０℃に昇温して上層からヘキサンを留去し、減圧下（６．６ｋＰａ）、さらに水蒸気を吹き込んで低沸点化合物を除去した。脱水後、槽内温度２５０℃、槽内圧力１．３ｋＰａで減圧蒸留することによって、白色のステアリルグリシジルエーテル８．６ｋｇを得た。
【０１５９】
置換基を有する化合物の製造例２  ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化剤の製造
１０００Ｌの反応槽に、ポリオキシエチレン（１３）−ｎ−アルキル（Ｃ１２）エーテル（花王社製、エマルゲン１２０、アルキル鎖長；ｎ−Ｃ１２、オキシエチレン基のモル平均重合度；１３）２５０ｋｇを融解して仕込み、さらにテトラブチルアンモニウムブロミド３．８ｋｇ、エピクロルヒドリン８１ｋｇ、トルエン８３ｋｇを投入して、攪拌・混合した。槽内温度を５０℃に維持しつつ、攪拌しながら、４８質量％水酸化ナトリウム水溶液（南海化学社製）１３０ｋｇを１時間で滴下した。滴下終了後、槽内温度を５０℃に維持したまま６時間、攪拌・熟成した。熟成終了後、反応混合物を水２５０ｋｇで６回水洗して塩及びアルカリを除去し、その後、有機相を減圧（６．６ｋＰａ）下、９０℃まで昇温し、残留するエピクロルヒドリン、溶媒及び水を留去した。減圧下、さらに水蒸気２５０ｋｇを吹き込んで低沸点化合物を除去し、下式（５）の構造を有するｎ−アルキル（Ｃ１２）ポリオキシエチレン（１３）グリシジルエーテル２４０ｋｇを得た。
【０１６０】
【化９】
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【０１６１】
セルロース系原料の製造例１  アルカリ処理バガスの製造
バガス（サトウキビの搾りかす）１００質量部（乾燥重量）に対し、処理液全体として水９３７質量部、水酸化ナトリウム１５．２質量部となるよう顆粒状の水酸化ナトリウム及びイオン交換水を加え、オートクレーブ（トミー精工社製、ＬＳＸ−７００）にて、温度１２０℃で２時間加熱処理を行った。処理後、ろ過・イオン交換水洗浄し、一昼夜７０℃で真空乾燥することによりアルカリ処理バガス（繊維状、平均繊維径２４μｍ、セルロース含有量７０質量％、水分含有量３質量％）を得た。
【０１６２】
セルロース系原料の製造例２  粉末セルロースの製造
針葉樹の漂白クラフトパルプ（以後ＮＢＫＰと略称、フレッチャー  チャレンジ  カナダ社製、「Ｍａｃｈｅｎｚｉｅ」、ＣＳＦ６５０ｍｌ、繊維状、平均繊維径２４μｍ、セルロース含有量９０質量％、水分含有量５質量％）を乾燥質量として１００ｇ計り取り、バッチ式振動ミル（中央化工機社製「ＭＢ−１」：容器全容積３．５Ｌ、ロッドとして、φ３０ｍｍ、長さ２１８ｍｍ、断面形状が円形のＳＵＳ３０４製ロッドを１３本使用、ロッド充填率５７％）に投入し、２０分間粉砕処理することで粉末セルロース（平均繊維径２５μｍ、結晶化度３５％）を得た。
【０１６３】
実施例１＜改質セルロース繊維の調製例１＞
針葉樹の漂白クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）をセルロース系原料として用いた。まず、絶乾したＮＢＫＰ１．５ｇに、６．４質量％の水酸化ナトリウム水溶液３．０ｇ（和光純薬社製  水酸化ナトリウム顆粒及びイオン交換水により調製、ＮａＯＨ０．２６等量／無水グルコースユニット１等量（ＡＧＵ：セルロース原料がすべて無水グルコースユニットで構成されていると仮定し算出、以下同様））及びメチルイソブチルケトン４．０ｇ（和光純薬社製）を添加し、均一に混合した後、酸化プロピレン０．３２ｇ（和光純薬社製、０．６等量／ＡＧＵ）（（ｂ）化合物）を添加し、密閉した後に５０℃、２４ｈ静置反応を行った。反応後、酢酸（和工光純薬社製）で中和し、水／イソプロパノール（和光純薬社製）混合溶媒で十分に洗浄することで不純物を取り除き、さらに５０℃で一晩真空乾燥を行うことで、１種類の置換基を有する改質セルロース繊維を得た。
【０１６４】
次に、上記で得られた改質セルロース繊維１．０ｇにアセトニトリル６．０ｇ（和光純薬社製）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン１．２ｇ（和光純薬社製、ＤＭＡＰ、１．６等量／ＡＧＵ）を添加し、均一に混合した後、置換基を有する化合物の製造例１で調製したステアリルグリシジルエーテル２０．７ｇ（６等量／ＡＧＵ）（（ａ）化合物）を添加し、密閉した後に７０℃、２４ｈ静置反応を行った。反応後、酢酸で中和し、ジメチルホルミアミド（ＤＭＦ）及び水／イソプロパノール混合溶媒で十分に洗浄することで不純物を取り除き、さらに５０℃で一晩真空乾燥を行うことで、２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を得た。
【０１６５】
得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維０．１ｇを表１に示す溶媒４９．９ｇ中に投入し、ホモジナイザー（プライミクス社製、Ｔ．Ｋ．ロボミックス）にて３０００ｒｐｍ、３０分間攪拌後、高圧ホモジナイザー（吉田機械社製、「ナノヴェイタＬ−ＥＳ」）にて１００ＭＰａで１０パス処理することで微細化された改質セルロース繊維が分散した微細改質セルロース分散体（固形分濃度０．２質量％）を得た。なお、分散溶媒には和光純薬社製を用いた。
【０１６６】
得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維０．２５ｇを表１に示す溶媒４９．７５ｇ中に投入し、同様の処理を行うことで、微細化された改質セルロース繊維が分散した微細改質セルロース分散体（固形分濃度０．５質量％）を得た。
【０１６７】
実施例２〜８及び比較例１〜２＜改質セルロース繊維の調製例２〜７、２１〜２２＞
置換基を有する化合物の使用量がそれぞれ表１に記載の反応量となる以外は、実施例１と同様の手法に従って導入して、改質セルロース繊維を得た。また、得られた改質セルロース繊維を用いて、実施例１と同様にして微細改質セルロース分散体を得た。
【０１６８】
実施例９、１３〜１６及び比較例３＜改質セルロース繊維の調製例８、１１〜１４、２３＞
（ａ）化合物の導入条件を以下に変更した以外は、実施例２と同様の手法を用いることで、２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を得た。また、得られた改質セルロース繊維を用いて、表２記載の溶媒中に実施例１と同様の分散処理を行なって微細改質セルロース分散体を得た。
（実施例９）
（ａ）化合物：１，２−エポキシヘキサン（和光純薬社製）
溶媒：水２．０ｇ
触媒：水酸化ナトリウム０．２７ｇ（１．０等量／ＡＧＵ）
反応条件：７０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：水／イソプロパノール混合溶媒
（実施例１３）
（ａ）化合物：１，２−エポキシデカン
溶媒：ＤＭＦ４．０ｇ
触媒：ＤＭＡＰ１．２ｇ（１．６等量／ＡＧＵ）
反応条件：９０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：ＤＭＦ及び水／イソプロパノール混合溶媒
（実施例１４）
（ａ）化合物：１，２−エポキシオクタデカン（東京化成工業社製）
溶媒：ＤＭＦ４．０ｇ
触媒：ＤＭＡＰ１．２ｇ（１．６等量／ＡＧＵ）
反応条件：９０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：ＤＭＦ及び水／イソプロパノール混合溶媒
（実施例１５）
（ａ）化合物：２−エチルヘキシルグリシジルエーテル（東京化成工業社製）
溶媒：ＤＭＦ４．０ｇ
触媒：ＤＭＡＰ１．２ｇ（１．６等量／ＡＧＵ）
反応条件：９０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：ＤＭＦ及び水／イソプロパノール混合溶媒
（実施例１６）
（ａ）化合物：置換基を有する化合物の製造例２で調製したポリオキシアルキレンアルキルエーテル化剤
溶媒：アセトニトリル４．０ｇ
触媒：水酸化テトラブチルアンモニウム１．８ｇ（和光純薬社製、ＴＢＡＨ、０．８等量／ＡＧＵ）
反応条件：７０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：ＤＭＦ及び水／イソプロパノール混合溶媒
（比較例３）
（ａ）化合物：グリシジルメチルエーテル（東京化成工業社製）
溶媒：水２．０ｇ
触媒：水酸化ナトリウム０．２７ｇ（１．０等量／ＡＧＵ）
反応条件：７０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：水／イソプロパノール混合溶媒
【０１６９】
実施例１０〜１２＜改質セルロース繊維の調製例９、１０＞
表２に記載のセルロース系原料１．５ｇに、ＤＭＦ６．０ｇ及びＤＭＡＰ１．８ｇ（１．６等量／ＡＧＵ）を添加し、均一に混合した後、１，２−エポキシデカン７．２ｇ（和光純薬社製、５等量／ＡＧＵ）（（ａ）化合物）を添加し、密閉した後に９０℃、２４ｈ静置反応を行った。反応後、酢酸で中和し、ＤＭＦ及び水／イソプロパノール混合溶媒で十分に洗浄することで不純物を取り除き、さらに５０℃で一晩真空乾燥を行うことで、改質セルロース繊維を得た。
【０１７０】
次に、上記で得られた改質セルロース繊維１．０ｇに６．４質量％の水酸化ナトリウム水溶液１．０ｇ（０．２６等量／ＡＧＵ）及びメチルイソブチルケトン４．０ｇを添加し、均一に混合した後、酸化プロピレン１．０ｇ（２．８等量／ＡＧＵ）（（ｂ）化合物）を添加し、密閉した後に５０℃、２４ｈ静置反応を行った。反応後、酢酸で中和し、水／イソプロパノール混合溶媒で十分に洗浄することで不純物を取り除き、さらに５０℃で一晩真空乾燥を行うことで、２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を得た。
【０１７１】
得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を用いて、表２記載の溶媒中に実施例１と同様の分散処理を行なって微細改質セルロース分散体を得た。
【０１７２】
実施例１７＜改質セルロース繊維の調製例１５＞
（ｂ）化合物の導入条件を以下に変更した以外は、実施例２と同様の手法を用いることで、２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を得た。また、得られた改質セルロース繊維を用いて、表２記載の溶媒中に実施例１と同様の分散処理を行なって微細改質セルロース分散体を得た。
（ｂ）化合物：１，２−エポキシブタン（和光純薬社製）
溶媒：水２．０ｇ
触媒：水酸化ナトリウム０．２７ｇ（１．０等量／ＡＧＵ）
反応条件：７０℃、２４ｈ静置反応
洗浄溶媒：水／イソプロパノール混合溶媒
【０１７３】
実施例１８〜２２＜改質セルロース繊維の調製例１６〜２０＞
セルロース系原料を表３に記載のものに変更した以外は、実施例２と同様の手法を用いることで、２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を得た。また、得られた改質セルロース繊維を用いて、表３記載の溶媒中に実施例１と同様の分散処理を行なって微細改質セルロース分散体を得た。なお、セルロース系原料の詳細については、下記に示した通りである。
ＬＢＫＰ：ユーカリ由来の広葉樹漂白クラフトパルプ、ＣＥＮＩＢＲＡ社製、繊維状、平均繊維径２4μｍ、セルロース含有量９０質量％、水分含有量５質量％
ＨＹＰ：スプルース由来のＨｉｇｈＹｉｅｌｄＰｕｌｐ、Ｒｏｔｔｎｅｒｏｓ社製、繊維状、平均繊維径２８μｍ、セルロース含有量５５質量％、水分含有量１５質量％
ＡＲＢＯＣＥＬ：ＡＲＢＯＣＥＬ  ＢＣ２００、レッテンマイヤー社製、粉末状、平均繊維径６５μｍ、セルロース含有量９０質量％、水分含有量５質量％
粉末セルロース：セルロース系原料の製造例２で得られた粉末セルロース
ＭＦＣ：予めＤＭＦに溶媒置換したミクロフィブリル化セルロース、ダイセルファインケム社製、「セリッシュ  ＦＤ１００−Ｇ」、固形分濃度１０質量％、平均繊維径１００ｎｍ以下、セルロース含有量９０質量％、水分含有量３質量％
【０１７４】
得られた改質セルロース繊維について、置換基導入率、平均繊維径（セルロース系原料の平均繊維径も含む）、微細化後の平均繊維径、及び結晶構造の確認（結晶化度）を、下記試験例１〜４の方法に従って評価した。また、分散体の特性については下記試験例５〜７の方法に従って、それぞれ評価した。結果を表１〜３に示す。
【０１７５】
試験例１（置換基導入率（置換度））
得られた改質セルロース繊維中に）
得られた改質セルロース繊維中に含有される、疎水エーテル基の含有量％（質量％）は、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１３，２１７２（１９７９）、「第十五改正日本薬局方（ヒドロキシプロピルセルロースの分析方法の項）」等に記載の、セルロースエーテルのアルコキシ基の平均付加モル数を分析する手法として知られるＺｅｉｓｅｌ法に準じて算出した。以下に手順を示す。
（ｉ）２００ｍＬメスフラスコにｎ−オクタデカン０．１ｇを加え、ヘキサンにて標線までメスアップを行い、内標溶液を調製した。
（ｉｉ）精製、乾燥を行った改質セルロース繊維１００ｍｇ、アジピン酸１００ｍｇを１０ｍＬバイアル瓶に精秤し、ヨウ化水素酸２ｍＬを加えて密栓した。
（ｉｉｉ）上記バイアル瓶中の混合物を、スターラーチップにより攪拌しながら、１６０℃のブロックヒーターにて１時間加熱した。
（ｉｖ）加熱後、バイアルに内標溶液３ｍＬ、ジエチルエーテル３ｍＬを順次注入し、室温で１分間攪拌した。
（ｖ）バイアル瓶中の２相に分離した混合物の上層（ジエチルエーテル層）をガスクロマトグラフィー（ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製、「ＧＣ２０１０Ｐｌｕｓ」）にて分析した。分析条件は以下のとおりであった。
カラム：アジレント・テクノロジー社製ＤＢ−５（１２ｍ、０．２ｍｍ×０．３３μｍ）
カラム温度：１００℃→１０℃／ｍｉｎ→２８０℃（１０ｍｉｎ  Ｈｏｌｄ）
インジェクター温度：３００℃、検出器温度：３００℃、打ち込み量：１μＬ
使用したエーテル化試薬の検出量から改質セルロース繊維中のエーテル基の含有量（質量％）を算出した。
得られたエーテル基含有量から、下記数式（１）を用いてモル置換度（ＭＳ）（無水グルコースユニット１モルに対する置換基モル量）を算出した。
（数式１）
ＭＳ＝（Ｗ１／Ｍｗ）／（（１００−Ｗ１）／１６２．１４）
Ｗ１：改質セルロース繊維中のエーテル基の含有量（質量％）
Ｍｗ：導入したエーテル化試薬の分子量（ｇ／ｍｏｌ）
【０１７６】
試験例２（改質セルロース繊維及びセルロース系原料の平均繊維径）
改質セルロース繊維及びセルロース系原料の繊維径は、以下の手法により求めた。絶乾したサンプル約０．３ｇを精秤し、１．０Ｌのイオン交換水中で家庭用ミキサーを用いて1分間攪拌し、繊維を水中に解した。その後、さらにイオン交換水４．０Ｌを加え、均一になるよう攪拌した。得られた水分散液から、約５０ｇを測定液として回収し、精秤した。得られた測定液を、メッツォオートメーション社製の「Ｋａｊａａｎｉ  Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｂ」にて分析することで、平均繊維径を得た。
【０１７７】
試験例３（微細改質セルロース繊維の平均繊維径）
得られた分散体を光学顕微鏡（キーエンス社製、「デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１０００」）を用い、倍率３００〜１０００倍で観察した繊維３０本以上の平均値を計測した（四捨五入して有効数字１ケタで計算）。光学顕微鏡での観察が困難な場合は、セルロース繊維分散体に溶媒をさらに加えて０．０００１質量％の分散液を調製し、該分散液をマイカ（雲母）上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、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）を使用）を用いて、該観察試料中のセルロース繊維の繊維高さを測定した。その際、該セルロース繊維が確認できる顕微鏡画像において、微細セルロース繊維を５本以上抽出し、それらの繊維高さから平均繊維径（分散体中の繊維径）を算出した。なお、分散体中に繊維が凝集して分析が不可能な場合を「＞１００００」と記載した。
【０１７８】
試験例４（結晶構造の確認）
改質セルロース繊維の結晶構造は、リガク社製の「ＲｉｇａｋｕＲＩＮＴ  ２５００ＶＣ  Ｘ−ＲＡＹ  ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ」を用いて以下の条件で測定することにより確認した。測定条件は、Ｘ線源：Ｃｕ／Ｋα−ｒａｄｉａｔｉｏｎ、管電圧：４０ｋｖ、管電流：１２０ｍＡ、測定範囲：回折角２θ＝５〜４５°、Ｘ線のスキャンスピード：１０°／ｍｉｎとした。測定用サンプルは面積３２０ｍｍ２×厚さ１ｍｍのペレットを圧縮し作製した。また、セルロースＩ型結晶構造の結晶化度は得られたＸ線回折強度を、以下の式（Ａ）に基づいて算出した。
セルロースＩ型結晶化度(％)＝［（Ｉ22.6−Ｉ18.5）／Ｉ22.6］×100    （Ａ）
〔式中、Ｉ22.6は、Ｘ線回折における格子面（００２面）（回折角２θ＝22.6°）の回折強度、Ｉ18.5は，アモルファス部（回折角２θ＝18.5°）の回折強度を示す〕
一方、上記式（Ａ）で得られる結晶化度が３５％以下の場合には、算出精度の向上の観点から、「木質科学実験マニュアル」（日本木材学会編）のＰ１９９−２００の記載に則り、以下の式（Ｂ）に基づいて算出することが好ましい。
したがって、上記式（Ａ）で得られる結晶化度が３５％以下の場合には、以下の式（Ｂ）に基づいて算出した値を結晶化度として用いることができる。
セルロースＩ型結晶化度(％)＝［Ａｃ／（Ａｃ＋Ａａ）］×100    （Ｂ）
〔式中、Ａｃは、Ｘ線回折における格子面（００２面）（回折角２θ＝22.6°）、（０１１面）（回折角２θ＝15.1°）および（０-１１面）（回折角２θ＝16.2°）のピーク面積の総和、Ａａは，アモルファス部（回折角２θ＝18.5°）のピーク面積を示し、各ピーク面積は得られたＸ線回折チャートをガウス関数でフィッティングすることで求める〕
【０１７９】
試験例５（分散安定性試験）
得られた固形分濃度０．２質量％のセルロース繊維分散液を室温で１週間静置し、沈殿物の有無を目視で確認し、以下の評価基準に基づいて評価した。
評価Ａ：沈殿物なし
評価Ｂ：一部沈殿物を確認
評価Ｃ：全量が沈殿（完全分離）
分散安定性はＡ＞Ｂ＞Ｃの序列で評価され、分散安定性Ａで優れた分散安定性を有していることを示す。
【０１８０】
試験例６（粘度測定）
得られた固形分濃度０．２質量％のセルロース繊維分散液の粘度を、Ｅ型粘度測定機（東機産業社製、「ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ  ＴＶＥ−３５Ｈ」、コーンローター：１°３４′×Ｒ２４を使用）及び温度調節器（東機産業社製、「ＶＩＳＣＯＭＡＴＥ  ＶＭ−１５０III」）を用いて、２５℃、１ｒｐｍ、１分の条件で測定した。計測粘度が１５ｍＰａ・ｓ以上の場合に増粘効果に優れていることを示し、その値がより高い方が増粘特性に優れていることを示す。なお、粘度が測定下限以下で分析が不可能な場合を「Ｎ．Ｄ．」と記載した。
【０１８１】
試験例７（透過率）
得られた固形分濃度０．５質量％のセルロース繊維分散液の波長６６０ｎｍにおける光線透過率を、ダブルビーム分光光度計（日立ハイテクサイエンス社製、「Ｕ―２９１０」を使用）及び光路長１０ｍｍの石英セルを用いて、２５℃、１分の条件で測定した。計測透過率が高いほどセルロース繊維が良好に分散にしていることを示す。
【０１８２】
【表１】
2017053077.tif 000011
【０１８３】
【表２】
2017053077.tif 000012
【０１８４】
【表３】
2017053077.tif 000013
【０１８５】
実施例２３＜アクリル樹脂コンポジットの調製例＞
実施例１で得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維０．２５ｇをトルエン４９．７５ｇ中に投入し、実施例１と同様の分散処理を行うことで、微細化された２種類の置換基を有する改質セルロース繊維がトルエンに分散した微細改質セルロース分散体（固形分濃度０．５質量％）を調製した。該分散体２０ｇと、ウレタンアクリレート樹脂であるＵＶ−３３１０Ｂ（日本合成化学社製）２．０ｇを混合し、高圧ホモジナイザーを用いて、６０ＭＰａで１パス、１００ＭＰａで１パスを行って微細化処理を行なった。光重合開始剤として、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（和光純薬社製）を０．０８ｇ加え、自転公転式攪拌機  あわとり練太郎（シンキー社製）を用いて７分間攪拌した。得られたワニスをバーコーターを用いて塗布厚２ｍｍで塗工した。８０℃で１２０分乾燥し、溶媒を除去した。ＵＶ照射装置（フュージョンシステムズジャパン製、Ｌｉｇｈｔ  Ｈａｍｍｅｒ１０）を用い２００ｍＪ／ｃｍ２照射して光硬化させて、微細改質セルロース繊維を５質量％（対アクリル樹脂）含む、厚さ約０．１ｍｍのシート状の複合材料成形体を製造した。
【０１８６】
実施例２４〜４３及び比較例４〜５＜アクリル樹脂コンポジットの調製例＞
使用した改質セルロース繊維を表４〜６に記載の改質セルロース繊維に変更した以外は、実施例２３と同等の処理を行うことで、微細改質セルロース繊維を５質量％（対アクリル樹脂）含む、厚さ約０．１ｍｍのシート状の複合材料成形体を製造した。
【０１８７】
参考例１＜アクリル樹脂ブランク＞
改質セルロース繊維分散体の代わりにトルエン１０ｍＬを使用し、塗布厚を０．５ｍｍに変更した以外は、実施例２３と同等の処理を行うことで厚さ約０．１ｍｍのシート状のアクリル樹脂成形体を製造した。
【０１８８】
実施例４４＜エポキシ樹脂コンポジットの調製例＞
実施例２で得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維０．２５ｇをＭＥＫ４９．７５ｇ中に投入し、実施例１と同様の分散処理を行うことで、微細化された改質セルロース繊維がＭＥＫに分散した微細改質セルロース分散体（固形分濃度０．５質量％）を調製した。該分散体２５ｇと、エポキシ樹脂であるｊＥＲ８２８（三菱化学社製）２．５ｇを混合し、高圧ホモジナイザーを用いて、６０ＭＰａで１パス、１００ＭＰａで１パスを行って微細化処理を行なった。得られた溶液に対して、硬化剤として２−エチル−４−メチルイミダゾール（和光純薬社製）を０．４ｇ加え、自転公転式攪拌機  あわとり練太郎を用いて７分間攪拌した。得られたワニスをバーコーターを用いて塗布厚２ｍｍで塗工した。１００℃で１時間乾燥し、溶媒を除去した後、１５０℃２時間で熱硬化させて、微細改質セルロース繊維を５質量％（対エポキシ樹脂）含む、厚さ約０．２ｍｍのシート状の複合材料成形体を製造した。
【０１８９】
参考例２＜エポキシ樹脂ブランク＞
改質セルロース繊維分散体の代わりにＭＥＫ１０ｍＬを使用し、塗布厚を０．５ｍｍに変更した以外は、実施例４４と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍのシート状のエポキシ樹脂成形体を製造した。
【０１９０】
実施例４５＜ポリスチレン樹脂コンポジットの調製例＞
実施例２で得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維０．５０ｇをＭＥＫ４９．５０ｇ中に投入し、ホモジナイザーにて３０００ｒｐｍ、３０分間攪拌後、高圧ホモジナイザーにて１００ＭＰａで１０パス処理することで微細化された改質セルロース繊維がＭＥＫに分散した微細改質セルロース分散体（固形分濃度１．０質量％）を得た。該分散体７．５ｇ、ポリスチレン樹脂（シグマアルドリッチ社製、数平均分子量１７０，０００、製造番号４４１１４７−１ＫＧ）１．５ｇ、ＭＥＫ３０ｇを混合し、マグネチックスターラーを用い、室温、１５００ｒｐｍで１２時間攪拌した後、高圧ホモジナイザーを用いて、６０ＭＰａで１パス、１００ＭＰａで１パスを行って、微細化処理を行なった。その後、自転公転式攪拌機  あわとり練太郎を用いて７分間攪拌した。得られたワニスを直径９ｃｍのガラス製シャーレに投入し、１００℃で１２時間乾燥し、溶媒を除去することで、微細改質セルロース繊維を５質量％（対ポリスチレン樹脂）含む、厚さ約０．２ｍｍのシート状の複合材料成形体を製造した。
【０１９１】
参考例３＜ポリスチレン樹脂ブランク＞
改質セルロース繊維分散体の代わりにＭＥＫ１５ｇを使用した以外は、実施例４５と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍのシート状のポリスチレン樹樹脂成形体を製造した。
【０１９２】
実施例４６＜ポリエチレン樹脂コンポジットの調製例＞
ポリエチレン（日本ポリエチレン社製、：ノバッテックＬＬ  ＵＦ６４１）８０ｇと実施例２で得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維８．０ｇを順次添加し、混練機（東洋精機社製、：ラボプラストミル）を用いて、回転数５０ｒｐｍ、２４０℃で８分混練して均一混合物を得た。該均一混合物を、プレス機（東洋精機社製、「ラボプレス」）を用いて、２４０℃、０．４ＭＰａにて１分、２０ＭＰａにて１分、次に８０℃、０．４ＭＰａにて１分の条件で順次プレスし、改質セルロース繊維を１０質量％（対ポリエチレン樹脂）含む、厚さ約０．４ｍｍのシート状の複合材料成形体を製造した。
【０１９３】
参考例４＜ポリエチレンブランク＞
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例４６と同等の処理を行うことで厚さ約０．４ｍｍのシート状のポリエチレン樹脂成形体を製造した。
【０１９４】
実施例４７＜ゴム系樹脂コンポジット（キャスト法）の調製例＞
実施例２で得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維０．５０ｇをトルエン４９．５０ｇ中に投入し、ホモジナイザー(プライミクス社製、Ｔ．Ｋ．ロボミックス)にて３０００ｒｐｍ、３０分間攪拌後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、「ナノヴェイタＬ−ＥＳ」)にて１００ＭＰａで１０パス処理することで微細化された改質セルロース繊維がトルエンに分散した微細改質セルロース分散体（固形分濃度１．０質量％）を得た。該分散体１０ｇと、スチレン−ブタジエン共重合体ＳＢＲ２．０ｇ、ステアリン酸０．０４ｇ、酸化亜鉛０．０６ｇ、硫黄０．０３ｇ、（Ｎ−（ｔｅｒｔ−ブチル）−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミン（ＴＢＢＳ）０．０１ｇ、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＭＢＴＳ）０．０１ｇ、１，３−ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）０．０１ｇ、トルエン３０ｇを入れ、室温（２５℃）で２時間攪拌した。溶解したことを確認した後、得られた溶液を高圧ホモジナイザーを用いて、６０ＭＰａで１パス、１００ＭＰａで１パス微細処理させた。得られた分散液を直径９ｃｍのガラス製シャーレに注ぎ、２日間室温・常圧でトルエンを除去した。その後、真空乾燥機（室温）で１２時間乾燥させ、１５０℃で１時間加硫を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０１９５】
実施例４８〜５１＜ゴム系樹脂コンポジット（キャスト法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維及び配合組成を表１０に記載のように変更した以外は、実施例４７と同等の処理を行うことで、微細改質セルロース繊維を１〜１０質量％（対ゴム系樹脂樹脂）含む、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０１９６】
参考例５＜ＳＢＲブランク（キャスト法）＞
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例４７と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを製造した。
【０１９７】
実施例５２＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
実施例１で得られた２種類の置換基を有する改質セルロース繊維を用いてゴム組成物を製造した。ゴムとしては、スチレン−ブタジエン共重合体ＳＢＲを使用した。表１１に示す配合組成において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を５０ミリリットルの密閉型ミキサーで６分間混練し、温度が１５０℃に達したときに容器を解放してゴム組成物を得た（練り工程Ａ）。該ゴム組成物に加硫促進剤（ＴＢＢＳ、ＭＢＴＳ、ＤＰＧ、酸化亜鉛）と硫黄とを加えて５０ミリリットルの密閉型ミキサーで３分間混練し、温度が１００℃に達したときに容器を解放して未加硫のゴム組成物を得た（練り工程Ｂ）。得られたゴム組成物を１５×１５×０．２ｃｍの金型中で１４５℃で２０分間加硫処理をして、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０１９８】
実施例５３〜７３及び比較例６＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維及び各種配合組成を表１１〜１４に記載のように変更した以外は、実施例５２と同等の処理を行うことで、微細改質セルロース繊維を１〜１０質量％（対ゴム系樹脂樹脂）含む、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０１９９】
実施例７４＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（振動ミル装置：中央化工機社製「ＭＢ−１」、容器全容積３．５Ｌ、ロッドとして、φ３０ｍｍ、長さ２１８ｍｍ、断面形状が円形のＳＵＳ３０４製ロッドを１３本使用、ロッド充填率５７％、処理時間２０分、サンプル仕込み１００ｇ）に変えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２００】
実施例７５＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（実施例７４と同様にして調製）に変え、練り工程Ａと練り工程Ｂの間に、練り工程Ａで得られた該ゴム組成物をさらに密閉型ミキサーで６分間混練し、温度が１５０℃に達したときに容器を解放してゴム組成物を得る工程（練り工程Ｃ）を加えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０１】
実施例７６＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（サンプル仕込み５０ｇ、粉砕助剤としてイオン交換水２５ｇを更に添加して処理する以外は実施例７４と同じ）に変えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０２】
実施例７７＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（実施例７６と同等の処理）に変え、練り工程Ａと練り工程Ｂの間に、練り工程Ａで得られた該ゴム組成物をさらに密閉型ミキサーで６分間混練し、温度が１５０℃に達したときに容器を解放してゴム組成物を得る工程（練り工程Ｃ）を加えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０３】
実施例７８＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
練り工程Ａの際に相溶化剤としてＯＲＥＶＡＣ  ＯＥ８０８（アルケマ社製）２質量部（対ＳＢＲ１００質量部）を更に加えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０４】
実施例７９＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
練り工程Ａの際にシランカップリング剤としてＳｉ６９（エボニックインダストリー社製）２質量部（対ＳＢＲ１００質量部）を更に加えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０５】
実施例８０＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用するゴムを天然ゴム（ＮＲ、番手：ＲＳＳ３号）に変えた以外は、実施例７３と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０６】
実施例８１＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
カーボンブラックの配合量を表１５に記載の組成に変えた以外は、実施例８０と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０７】
実施例８２＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（実施例７４と同等の処理）に変えた以外は、実施例８１と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０８】
実施例８３＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（実施例７６と同等の処理）に変えた以外は、実施例８１と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２０９】
実施例８４＜ゴム系樹脂コンポジット（混練法）の調製例＞
使用した改質セルロース繊維を、実施例３で調製した改質セルロース繊維のバッチ式振動ミル粉砕物（実施例７６と同等の処理）に変え、練り工程Ａと練り工程Ｂの間に密閉型ミキサーで６分間混練し、温度が１５０℃に達したときに容器を解放してゴム組成物を得る工程（練り工程Ｃ）を加えた以外は、実施例８１と同等の処理を行うことで、厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを調製した。
【０２１０】
参考例６＜ＳＢＲブランク（混練法）＞
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例５２と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを製造した。
【０２１１】
参考例７＜カーボンブラック添加ＳＢＲブランク（混練法）＞
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例７２と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを製造した。
【０２１２】
参考例８＜ＮＲブランク（混練法）＞
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例８０と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを製造した。
【０２１３】
参考例９＜カーボンブラック添加ＮＲブランク（混練法）＞
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例８１と同等の処理を行うことで厚さ約０．２ｍｍの加硫ゴムシートを製造した。
【０２１４】
得られた成形体の特性を、下記試験例８〜１２の方法に従って、それぞれ評価した。結果を表４〜１５に示す。
【０２１５】
試験例８（貯蔵弾性率）
動的粘弾性装置（ＳＩＩ社製、「ＤＭＳ６１００」）を用いて、得られた成形体から幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍで切り出した短冊型サンプルの貯蔵弾性率を、窒素雰囲気下、周波数１Ｈｚで、−５０℃から２００℃まで、１分間に２℃の割合で温度を上昇させて、引張モードで計測した。表中に記載の貯蔵弾性率は括弧内の温度における値であり、貯蔵弾性率（ＭＰａ）が高いほど強度に優れることから、高温時の強度が高い程耐熱性に優れることを示す。
【０２１６】
試験例９（線熱膨張係数（ＣＴＥ））
熱応力歪測定装置（セイコー電子社製、「ＥＸＳＴＡＲ  ＴＭＡ／ＳＳ６１００」）を用いて、幅３ｍｍ、長さ２０ｍｍの短冊型サンプルを窒素雰囲気下１分間に５℃の割合で温度を上昇させて引張モードで荷重を２５ｇで計測した。線熱膨張係数（ＣＴＥ）は所定の温度範囲での平均線熱膨張係数を算出して得た。表中に記載の括弧内の数値は算出に用いた温度範囲を示し、ＣＴＥが低い方が寸法安定性に優れていることを示す。
【０２１７】
試験例１０（引張弾性率）
２５℃の恒温室において、引張圧縮試験機（ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製、「Ａｕｔｏｇｒａｐｈ  ＡＧＳ−Ｘ」）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠して、成形体の引張弾性率を引張試験によって測定した。２号ダンベルで打ち抜いたサンプルを支点間距離８０ｍｍでセットし、クロスヘッド速度１０ｍｍ／ｍｉｎで測定した。引張弾性率がより高い方が機械的強度に優れていることを示す。
【０２１８】
試験例１１（相対貯蔵弾性率）
動的粘弾性装置（ＳＩＩ社製、「ＤＭＳ６１００」）を用いて、得られたシートから幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍで切り出した短冊型サンプルの貯蔵弾性率及びtanδを、窒素雰囲気下、周波数１Ｈｚで、−５０℃から２００℃まで、１分間に２℃の割合で温度を上昇させて、引張モードで計測した。得られた貯蔵弾性率及びtanδの値から、対応する参考例の値を１００とした時の相対弾性率、相対tanδの値として算出した。対応する参考例との相対貯蔵弾性率が高いほど強度に優れていることを示す。また、対応する参考例との相対tanδの値が小さいほど、変形時のエネルギーの熱変換が少なく低エネルギーロス性に優れていることを示す。
【０２１９】
試験例１２（相対線熱膨張係数（相対ＣＴＥ））
熱応力歪測定装置（セイコー電子社製、「ＥＸＳＴＡＲ  ＴＭＡ／ＳＳ６１００」）を用いて、幅３ｍｍ、長さ２０ｍｍの短冊型サンプルを窒素雰囲気下１分間に５℃の割合で温度を上昇させて引張モードで荷重を５０ｇで計測した。線熱膨張係数（ＣＴＥ）は８０℃での値を用いた。得られたＣＴＥの値を対応する参考例の値を１００とした時の相対ＣＴＥの値として算出した。対応する参考例との相対ＣＴＥが小さい方が寸法安定性に優れていることを示す。
【０２２０】
【表４】
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【０２２１】
【表５】
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【０２２２】
【表６】
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【０２２３】
【表７】
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【０２２４】
【表８】
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【０２２５】
【表９】
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【０２２６】
【表１０】
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【０２２７】
【表１１】
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【０２２８】
【表１２】
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【０２２９】
【表１３】
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【０２３０】
【表１４】
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【０２３１】
【表１５】
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【０２３２】
表１〜３より、本発明の改質セルロース繊維は、低極性有機溶媒中への分散安定性及び増粘作用に優れていることがわかる。また、表４〜１５より、該改質セルロース繊維を樹脂と複合化することにより、樹脂の種類や複合化の方法を問わず、幅広い適用範囲において高い強度や寸法安定性を発現可能なことがわかる。なかでも、高温下での溶融混練を経て得られた樹脂組成物が高い強度を示すことから（実施例４６）、本発明の改質セルロース繊維は熱的安定性が高いことが示唆される。
【産業上の利用可能性】
【０２３３】
本発明の改質セルロース繊維は、有機溶媒や樹脂に対して高い分散性を有し、増粘効果や強度増強効果を発現させることができるものであり、各種増粘剤や充填剤等として好適である。また、該改質セルロース繊維を配合した樹脂組成物は、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等の様々な工業用途に好適に使用することができる。