含微细纤维的片材的制造方法_2

文档序号:9493332阅读:来源:国知局
外的 微细纤维,还可w是微细纤维素纤维与微细纤维素纤维w外的微细纤维的混合物。本发明 的另一实施方案中使用的微细纤维只要是平均纤维宽度为2-lOOnm的微细纤维即可,其种 类没有特别限定。例如可W是微细纤维素纤维,也可W是微细纤维素纤维W外的微细纤维, 还可W是微细纤维素纤维与微细纤维素纤维W外的微细纤维的混合物。
[0038] 对微细纤维素纤维的详细描述如后所述。作为微细纤维素纤维W外的纤维,例如 可举出:无机纤维、有机纤维、合成纤维等、半合成纤维、再生纤维,但没有特别限定。无机 纤维例如可举出:玻璃纤维、岩石纤维、金属纤维等,但并不限定于运些。有机纤维例如可 举出:碳纤维、甲壳素、壳聚糖等来源于天然物的纤维等,但并不限于运些。合成纤维例如 可举出:尼龙、维尼绝、聚偏氯乙締纤维(vinylidene)、聚醋、聚締控(例如聚乙締、聚丙締 等)、聚氨醋、丙締酸树脂(acrylic)、聚氯乙締、芳族聚酷胺等,但并不限于运些。半合成纤 维可举出:乙酸醋、Ξ乙酸醋、普罗米克斯(Promix)等,但并不限于运些。再生纤维例如可 举出:人造丝、铜胺纤维(cupra)、虎木棉(polynosic)人造丝、莱赛尔纤维化yocell)、天丝 (Tencel)等,但并不限于运些。将微细纤维素纤维和微细纤维素纤维W外的微细纤维混合 使用时,微细纤维素纤维W外的微细纤维可根据需要实施化学处理、解纤处理等处理。对微 细纤维素纤维W外的微细纤维实施化学处理、解纤处理等处理时,微细纤维素纤维W外的 微细纤维可W在与微细纤维素纤维混合之后实施化学处理、解纤处理等处理,也可W在对 微细纤维素纤维W外的微细纤维实施化学处理、解纤处理等处理之后与微细纤维素纤维混 合。混合微细纤维素纤维W外的微细纤维时,微细纤维素纤维和微细纤维素纤维W外的微 细纤维的合计量中,微细纤维素纤维W外的微细纤维的添加量没有特别限定。添加量优选 为50质量% ^下,更优选为40质量% ^下,进一步优选为30质量% ^下。特别优选为20 质量%W下。
[0039] <微细纤维素纤维〉 本发明中,可W使用将包含木质纤维素原料的纤维素原料进行化学处理和解纤处理从 而得到的微细纤维素纤维。
[0040] 纤维素原料可举出:造纸用纸浆、棉巧绒或皮棉等棉类浆巧,麻、麦賴、薦渣等非木 材类浆巧,从海銷或海草等中分离的纤维素等,但没有特别限定。其中,从容易获得的角度 考虑,优选造纸用纸浆,但没有特别限定。造纸用纸浆可举出:阔叶树牛皮纸浆(漂白牛皮 纸浆(LBKP)、未漂白牛皮纸浆(LUKP)、氧漂白牛皮纸浆化0KP)等),针叶树牛皮纸浆(漂 白牛皮纸浆(NBKP)、未漂白牛皮纸浆(NUKP)、氧漂白牛皮纸浆(N0KP)等),亚硫酸盐纸浆 (SP)、碱法纸浆(A巧等化学纸浆,半化学纸浆(SCP),化学磨木浆(CG巧等半化学纸浆,磨木 浆(GP)、热机械纸浆灯MP、BCTMP)等机械纸浆,W构树、结香、麻、穫麻等为原料的非木材纸 浆,W旧纸为原料的脱墨纸浆,但并没有特别限定。其中,从更容易获得的角度考虑,优选牛 皮纸浆、脱墨纸浆、亚硫酸盐纸浆,但并没有特别限定。纤维素原料可W单独使用1种,也可 W将2种W上混合使用。
[0041] 微细纤维素纤维的平均纤维宽度没有特别限定,优选平均纤维宽度为2-lOOOnm、 更优选平均纤维宽度2-lOOnm、进一步优选平均纤维宽度2-50nm的微细纤维素纤维。微细 纤维素纤维可W是比通常造纸用途中使用的纸浆纤维细很多的纤维素纤维或棒状颗粒。微 细纤维素纤维是含有晶体部分的纤维素分子的集合体,其晶体结构为I型(平行链)。通过 电子显微镜观察,微细纤维素纤维的平均纤维宽度优选2-lOOOnm,更优选2-lOOnm,还更优 选2-50nm,进一步优选2nmW上但低于lOnm,但没有特别限定。微细纤维素纤维的平均纤维 宽度低于2nm,则会W纤维素分子的形式溶解于水,因此作为微细纤维素纤维的物性(强度 或刚性、尺寸稳定性)无法表现。运里,微细纤维素纤维采取I型晶体结构,运可在衍射分布 图中鉴定,该衍射分布图由使用经石墨单色化的化Κα(λ=1.5418Α)的广角X射线衍射照 片得到。具体来说,在2 0=14-17。附近和2 0 =22-23°附近的2处位置具有典型的峰,因 此可W鉴定。另外,微细纤维素纤维的基于电子显微镜观察的纤维宽度测定如下进行。制 备浓度0. 05-0. 1质量%的微细纤维素纤维的水系悬浮液,将该悬浮液诱铸在经亲水化处理 的碳膜被覆格网上,作为ΤΕΜ观察用试样。含有宽度宽的纤维时,可W观察诱铸在玻璃上的 表面的SEM图像。根据所构成的纤维的宽度,可1000倍、5000倍、10000倍或50000倍 的任意倍率进行基于电子显微镜图像的观察。不过,试样、观察条件、倍率W满足下述条件 的方式进行调整: (1) 在观察图像内的任意位置引一条直线X,20根W上的纤维与该直线X相交; (2) 在相同图像内引与该直线垂直相交的直线Υ,20根W上的纤维与该直线Υ相交。
[0042] 对于满足上述条件的观察图像,目视读取与直线X、直线Υ相交的纤维的宽度。观 察3组W上运样至少不重叠的表面部分的图像,对各图像读取与直线X、直线Υ相交的纤维 的宽度。运样至少读取20根Χ2Χ3=120根纤维的宽度。微细纤维素纤维的平均纤维宽度 是运样读取的纤维宽度的平均值。
[0043] 微细纤维素纤维的纤维长度没有特别限定,优选l-1000ym,进一步优选 5-800μπι,特别优选10-600μπι。纤维长度低于Ιμπι,则难W形成微细纤维片材。超过 1000μm,则微细纤维的浆料粘度非常高,难W应用。纤维长度可通过基于ΤΕΜ、SEM、AFM的 图像分析求出。
[0044] 微细纤维素纤维的轴比(纤维长度/纤维宽度)优选为100-10000的范围。轴比 低于100,则可能难W形成含微细纤维素纤维的片材。轴比超过10000,则浆料粘度增高,不 优选。
[004引 < 化学处理〉 纤维素原料或其它纤维原料(无机纤维、有机纤维、合成纤维等、半合成纤维、再生纤 维等)的化学处理方法只要是可获得微细纤维的方法即可,没有特别限定,例如可举出:臭 氧处理、TEMPO氧化处理、酶处理、或者基于可与纤维素或纤维素原料中的官能团形成共价 键的化合物的处理等,但并不限于运些。
[0046] 臭氧处理的一个例子可举出日本特开2010-254726号公报记载的方法,但没有特 别限定。具体来说,是在将纤维进行臭氧处理后分散于水中,将所得的纤维的水系分散液进 行粉碎处理。
[0047] 酶处理的一个例子可举出日本特愿2012-115411号(日本特愿2012-115411号所 记载的内容全部引用到本说明书中)中所记载的方法,但没有特别限定。具体来说,是在至 少酶的EG活性与CBHI活性之比为0. 06W上的条件下,用酶对纤维原料进行处理的方法。 [004引EG活性如下测定、定义。
[004引制备浓度1%(W/V)的簇甲基纤维素(CMC化高粘度;CatNo150561,MP BiomedicalsInc.)的底物溶液(含有浓度lOOmM、抑5. 0的乙酸-乙酸钢缓冲液)。将测 定用酶预先用缓冲液(与上述同样)稀释(关于稀释倍率,只要下述酶溶液的吸光度在下 述由葡萄糖标准液得到的校准曲线中即可)。在90μ1上述底物溶液中添加10μ1上述稀 释得到的酶溶液,在37°c下反应30分钟。
[0050] 为制作校准曲线,选择离子交换水(空白)、葡萄糖标准液(浓度0. 5-5. 6mM内的 至少4种浓度不同的标准液),分别准备100μ1,在37°C下保溫30分钟。
[0051] 在上述反应后的含酶溶液、校准曲线用空白和葡萄糖标准液中分别加入300μ1 DNS显色液(1. 6质量%NaOH、1质量%3, 5-二硝基水杨酸、30质量%的酒石酸钟钢),煮沸5 分钟使其显色。显色后立即冰冷却,加入2ml离子交换水充分混合。静置30分钟后在1小 时内测定吸光度。
[0052] 吸光度的测定中,向96孔微孔板(269620,NUNC公司制造)分注200μ1,使用微 孔板读板仪(infiniteM200,TECAN公司制造)测定540nm的吸光度。
[0053] 使用减去了空白的吸光度的各葡萄糖标准液的吸光度和葡萄糖浓度制作校准曲 线。酶溶液中的葡萄糖相当生成量是从酶溶液的吸光度中减去空白的吸光度,然后用校准 曲线计算的(酶溶液的吸光度未在校准曲线中时,改变用上述缓冲液稀释酶时的稀释倍率 进行再测定)。将1分钟内生成与1μ摩尔葡萄糖等量的还原糖的酶量定义为1单位,由 下式求出EG活性。
[0054] EG活性=lml用缓冲液稀释得到的酶溶液的葡萄糖相当生成量(μ摩尔)/30分 钟X稀释倍率[参照福井作藏,"生物化学实验法(还原糖的定量法)第二版",学会出版 中心第23-24页(1990年)] CBHI活性如下测定、定义。
[005引 向96孔微孔板(269620,NUNC公司制造)分注32μ1 1. 25mM的4-甲基-伞形 酬-纤维素二糖巧(4-Methyl-umbe;rife巧1-cellobioside,溶解于浓度125mM、p册.0的乙 酸-乙酸钢缓冲液中)。添加4μ1lOOmM的葡萄糖酸-1, 5-内醋(Glucono-1, 5-Lactone), 进一步加入4μ1用与上述同样的缓冲液稀释(关于稀释倍率,只要下述酶溶液的巧光发光 度在下述由标准液得到的校准曲线中即可)的测定用酶液,在37°C下反应30分钟。然后添 加 200μ1 500mM甘氨酸-NaOH缓冲液(P化0. 5),使反应停止。
[0056] 向与上述同样的96孔微孔板分注40μ1 4-甲基-伞形酬标准液(浓度0-50μΜ 的至少4种浓度不同的标准液)作为校准曲线的标准液,在37°C下加溫30分钟。然后添加 200μ1 500mM的甘氨酸-NaOH缓冲液(pHlO. 5)。
[0057] 使用微孔板读板仪(FluoroskanAscent化,Thermo-L油systems公司制造)测定 350nm(激发光460nm)的巧光发光度。使用由标准液的数据制作的校准曲线,计算酶溶液 中的4-甲基-伞形酬生成量(酶溶液的巧光发光度未在校准曲线内时,改变稀释率进行再 测定)。W1分钟内
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