JP2020105470A - 繊維状セルロース含有物、繊維状セルロース含有液状組成物及び成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、有機溶媒への再分散性に優れた繊維状セルロース含有物であって、微細繊維状セルロースの再分散スラリーからシートを形成した場合に、引張弾性率の高いシートを形成し得る繊維状セルロース含有物を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物であって、繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値が０．６５以上である、繊維状セルロース含有物に関する。【選択図】なし
Description
本発明は、繊維状セルロース含有物、繊維状セルロース含有液状組成物及び成形体に関する。
従来、セルロース繊維は、衣料や吸収性物品、紙製品等に幅広く利用されている。セルロース繊維としては、繊維径が１０μｍ以上５０μｍ以下の繊維状セルロースに加えて、繊維径が１μｍ以下の微細繊維状セルロースも知られている。微細繊維状セルロースは、新たな素材として注目されており、その用途は多岐にわたる。例えば、微細繊維状セルロースを含むシートや樹脂複合体、増粘剤の開発が進められている。
一般的に、微細繊維状セルロースは水系溶媒中に安定して分散するため、水分散液の状態で提供され、各種用途に使用されることが多い。一方で、微細繊維状セルロースを樹脂と混合して複合体等を製造する際には、微細繊維状セルロースを有機溶媒と混合して使用したいという要望もある。このような要望に応える技術として、有機溶媒を含む分散媒に微細繊維状セルロースを分散させた微細繊維状セルロース含有分散液を製造する技術が検討されている。
例えば、特許文献１には、カルボキシ基を有する微細繊維状セルロースに界面活性剤を吸着させた微細繊維状セルロース複合体が開示されている。ここでは、水系溶媒中でセルロース繊維を微細化した後に、微細繊維状セルロースを凝集させ有機溶媒に分散させる方法や、有機溶媒中でセルロース繊維を微細化することで微細繊維状セルロースを得る方法が開示されている。また、特許文献２には、リン酸基を有する微細繊維状セルロースであって、リン酸基の対イオンとして有機オニウムイオンを含む微細繊維状セルロースが開示されている。
一般的に、有機溶媒の比誘電率は水と比較して低いため、微細繊維状セルロースを分散させる際に必要な静電的な反発力が得られにくいことが知られている。このため、有機溶媒中においては、微細繊維状セルロースの分散性が不十分となる傾向が見られていた。有機溶媒中において、微細繊維状セルロースの分散性が不十分となると、微細繊維状セルロースを分散させた再分散スラリーの粘度が低くなる場合がある。ここで、微細繊維状セルロースの分散性を高めるために有機オニウムイオン等の対イオンを導入することも検討されているが、この場合、微細繊維状セルロースの再分散スラリーからシートを形成した際にシートの引張弾性率が低下する場合があった。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、有機溶媒への再分散性に優れた繊維状セルロース含有物であって、微細繊維状セルロースの再分散スラリーからシートを形成した場合に、引張弾性率の高いシートを形成し得る繊維状セルロース含有物を提供することを目的として検討を進めた。
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する微細繊維状セルロースと、有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物において、微細繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、微細繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合に、Ａ１／Ａ２の値を０．６５以上とすることにより、有機溶媒への再分散性に優れた繊維状セルロース含有物が得られることを見出した。また、本発明者らは、このような繊維状セルロース含有物の再分散スラリーから形成したシートは高い引張弾性率を有していることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
［１］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物であって、
繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値が０．６５以上である、繊維状セルロース含有物。
［２］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物。
［３］ 有機オニウムイオンは、下記（ａ）及び（ｂ）から選択される少なくとも一方の条件を満たす、［１］又は［２］に記載の繊維状セルロース含有物；
（ａ）炭素数が５以上の炭化水素基を含む；
（ｂ）総炭素数が１７以上である。
［４］ 有機オニウムイオンが有機アンモニウムである［１］〜［３］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物。
［５］ 繊維状セルロース含有物の全質量に対する繊維状セルロースの含有量が８０質量％以上である［１］〜［４］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物。
［６］ ［１］〜［５］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物と、有機溶媒とを混合してなる繊維状セルロース含有液状組成物。
［７］ さらに樹脂成分を含む［６］に記載の繊維状セルロース含有液状組成物。
［８］ ［１］〜［５］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物、もしくは［６］又は［７］に記載の繊維状セルロース含有液状組成物から形成される成形体。
繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値が０．６５以上である、繊維状セルロース含有物。
［２］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物。
［３］ 有機オニウムイオンは、下記（ａ）及び（ｂ）から選択される少なくとも一方の条件を満たす、［１］又は［２］に記載の繊維状セルロース含有物；
（ａ）炭素数が５以上の炭化水素基を含む；
（ｂ）総炭素数が１７以上である。
［４］ 有機オニウムイオンが有機アンモニウムである［１］〜［３］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物。
［５］ 繊維状セルロース含有物の全質量に対する繊維状セルロースの含有量が８０質量％以上である［１］〜［４］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物。
［６］ ［１］〜［５］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物と、有機溶媒とを混合してなる繊維状セルロース含有液状組成物。
［７］ さらに樹脂成分を含む［６］に記載の繊維状セルロース含有液状組成物。
［８］ ［１］〜［５］のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物、もしくは［６］又は［７］に記載の繊維状セルロース含有液状組成物から形成される成形体。
本発明によれば、有機溶媒への再分散性に優れた繊維状セルロース含有物であって、微細繊維状セルロースの再分散スラリーからシートを形成した場合に、引張弾性率の高いシートを形成し得る繊維状セルロース含有物を得ることができる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
（繊維状セルロース含有物）
本発明の第１の態様は、繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物に関する。ここで、繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値は０．６５以上である。
本発明の第１の態様は、繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物に関する。ここで、繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値は０．６５以上である。
本発明の第２の態様は、繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物に関する。
本発明の繊維状セルロース含有物は、上記構成を有するものであるため、有機溶媒への再分散性に優れている。このため、繊維状セルロース含有物を有機溶媒に分散させて得られる再分散スラリーは高粘度となる。また、繊維状セルロース含有物は、有機溶媒への再分散性に優れているため、得られる再分散スラリーは透明性にも優れている。さらに本発明の繊維状セルロース含有物は、有機溶媒への分散性が良好であるため、繊維状セルロースを有機溶媒に分散させる際にかかるエネルギーを低減することができる。
また、本発明の繊維状セルロース含有物は、上記構成を有するものであるため、再分散スラリーからシートを形成した場合に、引張弾性率の高いシートが得られる。従来、繊維状セルロース含有物の有機溶媒に対する分散性を高めるためには、アニオン性基等の対イオンとして有機オニウムイオンを含有させることが検討されていたが、このような場合、得られるシートの引張弾性率が低下する傾向があった。すなわち、従来技術においては、有機溶媒への分散性の向上と、得られるシートの引張弾性率の向上を両立することが困難であった。しかし、本発明においては、繊維状セルロースが有する置換基を所定条件を満たすものとすることにより、対イオンとして有機オニウムイオンを有する場合であっても、繊維状セルロース含有物の有機溶媒への分散性を高めると同時に、得られるシートの引張弾性率を高めることに成功した。
上述したように、本発明の繊維状セルロース含有物は有機溶媒への分散性に優れているため、繊維状セルロース含有物を有機溶媒に分散することで得られる再分散スラリーは高粘度である。ここで、再分散スラリーの粘度は、繊維状セルロース濃度が２．０質量％の再分散スラリーを２３℃で、２４時間静置した後、再分散スラリーの粘度をＢ型粘度計を用いて測定した値である。この際、測定は２３℃の条件下で行い、３ｒｐｍで３分間回転させた際の粘度を測定する。なお、Ｂ型粘度計としては、例えば、ＢＬＯＯＫＦＩＥＬＤ社製のアナログ粘度計Ｔ−ＬＶＴを用いることができる。
繊維状セルロース含有物を有機溶媒中に分散させて得られる再分散スラリーの粘度は、分散媒である有機溶媒の種類と分散液中の微細繊維状セルロースの濃度に依存する。例えば、再分散スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度が２．０質量％であって、有機溶媒がＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）である場合、再分散スラリーの粘度は、１５０００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、３００００ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、４００００ｍＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましく、５００００ｍＰａ・ｓ以上であることが一層好ましく、７００００ｍＰａ・ｓ以上であることが特に好ましい。また、有機溶媒スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度が４．０質量％であって、有機溶媒がトルエンの場合は、再分散スラリーの粘度は、６５００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、７０００ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、７５００ｍＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましく、８０００ｍＰａ・ｓ以上であることが一層好ましく、８５００ｍＰａ・ｓ以上であることが特に好ましい。有機溶媒スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度が２．０質量％であって、有機溶媒がメタノールの場合は、再分散スラリーの粘度は、３００００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、４００００ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、５００００ｍＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましく、６００００ｍＰａ・ｓ以上であることが一層好ましく、７００００ｍＰａ・ｓ以上であることが特に好ましい。有機溶媒スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度が２．０質量％であって、有機溶媒がジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）の場合は、再分散スラリーの粘度は、８４０００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、８８０００ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、９２０００ｍＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましく、９６０００ｍＰａ・ｓ以上であることが一層好ましく、１０００００ｍＰａ・ｓ以上であることが特に好ましい。
本発明の繊維状セルロース含有物は、有機溶媒中での分散性が良好であるため、分散液中で沈降物を生成しない。このため、微細繊維状セルロースを有機溶媒中に分散させて得られる有機溶媒スラリーは高透明である。
繊維状セルロース含有物を有機溶媒に分散することで得られる再分散スラリーからシートを形成した場合、シートは高い引張弾性率を有する。このようなシートの引張弾性率は、４．５ＭＰａ以上であることが好ましく、５．０ＭＰａ以上であることがより好ましく、６．０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。なお、シートの引張弾性率は、特に限定されないが、２０ＭＰａ以下であることが好ましい。ここで、シートの引張弾性率は、シートの長さを４０ｍｍ、チャック間距離を２０ｍｍとした以外はＪＩＳ Ｐ ８１１３に準拠して測定した値である。引張弾性率を測定する際には、シートの坪量は同一条件に揃えて測定を行う。シートの坪量は特に限定されないが、例えば８０ｇ／ｍ2で測定を行う。また、引張弾性率の測定に供試するシート全質量に対する繊維状セルロースと有機オニウムイオンの合計の含有率は、８０質量％以上であることが好ましく、８５質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがさらに好ましい。ここで、繊維状セルロースと有機オニウムイオンの合計の含有率とは、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロースと、リンオキソ酸基の対イオンとして存在する有機オニウムイオンの合計の質量を、繊維状セルロース含有物の質量で除すことで算出した値である。なお、引張弾性率を測定する際には、シートを２３℃、相対湿度５０％で２４時間調湿した後に測定を行う。測定に用いる引張試験機としては、例えば、エー・アンド・デイ社製の引張試験機テンシロン等を用いることができる。なお、引張弾性率は、応力−ひずみ曲線（ＳＳカーブ）における正の最大の傾き値から計算した値である。
繊維状セルロース含有物の全質量に対する繊維状セルロースの含有量は１０質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることがさらに好ましく、２５質量％以上であることが特に好ましい。なお、繊維状セルロース含有物の全質量に対する繊維状セルロースの含有量の上限値は９９質量％であってもよい。なお、繊維状セルロース含有物における繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロースの質量を、繊維状セルロース含有物の質量で除すことで算出した値である。ただし、繊維状セルロースの質量は、繊維状セルロースが有するアニオン性基の対イオンが水素イオン（Ｈ+）であると仮定した際の質量とする。ここで、繊維状セルロースの質量は、繊維状セルロースを、適切な方法で抽出し、この操作を経た後に残る固形分が繊維状セルロースの質量となる。抽出方法としては、例えば、酸処理によって、微細繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基の対イオンとして存在する成分を塩として選択的に抽出する方法などが挙げられる。
本発明の繊維状セルロース含有物においては、水の含有量は少ない方が好ましい。繊維状セルロース含有物における水の含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して、２０質量％以下であることが好ましく、１８質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましく、１０質量％以下であることが特に好ましい。また、繊維状セルロース含有物における水の含有量は０質量％であってもよい。このように、本発明の繊維状セルロース含有物は、水分の含有量が低いため、微細繊維状セルロースを有機溶媒に分散させて得られる有機溶媒スラリー中に持ち込まれる水分量が抑えられる。なお、繊維状セルロース含有物中の水分含有量は、繊維状セルロース含有物を水分計（エー・アンド・デイ社製、ＭＳ−７０）に２００ｍｇ載せ、１４０℃で加熱することで測定することができる。測定された水分量から繊維状セルロース含有物中の水分含有量を算出することができる。
本発明の繊維状セルロース含有物は、固形状やゲル状であってもよい。本発明の繊維状セルロース含有物は、シート等の成形体を形成するために用いられることが好ましい。すなわち、本発明の繊維状セルロース含有物は、成形体形成用組成物であることが好ましく、シート形成用組成物であることが好ましい。
本発明の繊維状セルロース含有物が固形状である場合、その形態は特に限定されるものではないが、例えば、シート状物や粉粒物であることが好ましく、粉粒物であることがより好ましい。ここで、粉粒物は、粉状及び／又は粒状の物質である。なお、粉状物質は、粒状物質よりも小さいものをいう。一般的には、粉状物質は粒子径が１ｎｍ以上０．１ｍｍ未満の微粒子をいい、粒状物質は、粒子径が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の粒子をいうが、特に限定されない。なお、本明細書においては、粉粒物は粉体と呼ぶこともある。本明細書における粉粒物の粒子径はレーザー回折法を用いて測定・算出することができる。具体的には、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ３３００ＥＸII、日機装株式会社）を用いて測定した値とする。
（繊維状セルロース）
本発明の繊維状セルロース含有物は、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースを含有する。ここで、繊維状セルロースの繊維幅は１０００ｎｍ以下である。繊維状セルロースの繊維幅は１００ｎｍ以下であることが好ましく、８ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、有機溶媒に対する分散性をより効果的に高めることができる。なお、本明細書において、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースを微細繊維状セルロースと呼ぶこともある。
本発明の繊維状セルロース含有物は、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースを含有する。ここで、繊維状セルロースの繊維幅は１０００ｎｍ以下である。繊維状セルロースの繊維幅は１００ｎｍ以下であることが好ましく、８ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、有機溶媒に対する分散性をより効果的に高めることができる。なお、本明細書において、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースを微細繊維状セルロースと呼ぶこともある。
繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば１０００ｎｍ以下である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましく、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが特に好ましい。繊維状セルロースの平均繊維幅を２ｎｍ以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。
繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度０．０５質量％以上０．１質量％以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてＴＥＭ観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のＳＥＭ像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて１０００倍、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。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
（１）観察画像内の任意箇所に一本の直線Ｘを引き、該直線Ｘに対し、２０本以上の繊維が交差する。
（２）同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Ｙを引き、該直線Ｙに対し、２０本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線Ｘ、直線Ｙと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を３組以上得る。次いで、各画像に対して、直線Ｘ、直線Ｙと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも２０本×２×３＝１２０本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
（１）観察画像内の任意箇所に一本の直線Ｘを引き、該直線Ｘに対し、２０本以上の繊維が交差する。
（２）同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Ｙを引き、該直線Ｙに対し、２０本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線Ｘ、直線Ｙと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を３組以上得る。次いで、各画像に対して、直線Ｘ、直線Ｙと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも２０本×２×３＝１２０本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
繊維状セルロースの繊維長は、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上８００μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上６００μｍ以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、繊維状セルロースの繊維長は、たとえばＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭによる画像解析より求めることができる。
繊維状セルロースはＩ型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、繊維状セルロースがＩ型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したＣｕＫα（λ＝１．５４１８Å）を用いた広角Ｘ線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。微細繊維状セルロースに占めるＩ型結晶構造の割合は、たとえば３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、Ｘ線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる（Ｓｅａｇａｌら、Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｊｏｕｒｎａｌ、２９巻、７８６ページ、１９５９年）。
繊維状セルロースの軸比（繊維長／繊維幅）は、特に限定されないが、たとえば２０以上１００００以下であることが好ましく、５０以上１０００以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば繊維状セルロースを分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。
本実施形態における繊維状セルロースは、たとえば結晶領域と非結晶領域をともに有している。特に、結晶領域と非結晶領域をともに有し、かつ軸比が高い微細繊維状セルロースは、後述する微細繊維状セルロースの製造方法により実現されるものである。
繊維状セルロースはリンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基（単にリンオキソ酸基ということもある）を有する。なお、リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基の塩、リンオキソ酸エステル基などの置換基が含まれる。リンオキソ酸基は、アニオン性基であるため、有機オニウムイオンを対イオンとして有し得る。これにより、微細繊維状セルロースの有機溶媒への分散性等を高めることができるものと考えられる。
繊維状セルロースにおけるリンオキソ酸基の導入量（リンオキソ酸基量）は、たとえば繊維状セルロース１ｇ（質量）あたり０．１０ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましく、０．２０ｍｍｏｌ／ｇ以上であることがより好ましく、０．５０ｍｍｏｌ／ｇ以上であることがさらに好ましく、１．００ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが特に好ましい。また、繊維状セルロースにおけるリンオキソ酸基の導入量は、たとえば繊維状セルロース１ｇ（質量）あたり５．２０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましく、３．６５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがより好ましく、３．００ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好ましい。ここで、単位ｍｍｏｌ／ｇは、リンオキソ酸基の対イオンが水素イオン（Ｈ+）であるときの繊維状セルロースの質量１ｇあたりの置換基量を示す。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。さらに、リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースが含み得る有機オニウムイオンの含有量を適切な範囲とすることができ、これにより、繊維状セルロースの有機溶媒に対する分散性をより効果的に高めることができる。また、リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、再分散スラリーからシートを形成した場合に、シートは高い引張弾性率を発揮することができる。
繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られた繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらｐＨの変化を求めることにより、導入量を測定する。
図１は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するＮａＯＨ滴下量とｐＨの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらｐＨの変化を観察し、図１の上側部に示すような滴定曲線を得る。図１の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットしており、図１の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するｐＨの増分（微分値）（１／ｍｍｏｌ）をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットした曲線において、増分（ｐＨのアルカリ滴下量に対する微分値）が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第１終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第２終点と呼ぶ。滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第１解離酸量と等しくなり、第１終点から第２終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第２解離酸量と等しくなり、滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量（ｍｍｏｌ／ｇ）となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量（またはリンオキソ酸基量）と言った場合は、第１解離酸量のことを表す。
なお、図１において、滴定開始から第１終点までの領域を第１領域と呼び、第１終点から第２終点までの領域を第２領域と呼ぶ。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量（本明細書では第２解離酸量ともいう）が低下し、第１領域に必要としたアルカリ量と比較して第２領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量（本明細書では第１解離酸量ともいう）は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第２領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第２領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、ｐＨの増分が極大となる点は一つとなる。
まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらｐＨの変化を観察し、図１の上側部に示すような滴定曲線を得る。図１の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットしており、図１の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するｐＨの増分（微分値）（１／ｍｍｏｌ）をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットした曲線において、増分（ｐＨのアルカリ滴下量に対する微分値）が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第１終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第２終点と呼ぶ。滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第１解離酸量と等しくなり、第１終点から第２終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第２解離酸量と等しくなり、滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量（ｍｍｏｌ／ｇ）となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量（またはリンオキソ酸基量）と言った場合は、第１解離酸量のことを表す。
なお、図１において、滴定開始から第１終点までの領域を第１領域と呼び、第１終点から第２終点までの領域を第２領域と呼ぶ。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量（本明細書では第２解離酸量ともいう）が低下し、第１領域に必要としたアルカリ量と比較して第２領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量（本明細書では第１解離酸量ともいう）は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第２領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第２領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、ｐＨの増分が極大となる点は一つとなる。
なお、滴定法によるリンオキソ酸基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液の滴定量が多すぎる場合、本来より低いリンオキソ酸基量となることがあるため、適切な滴定量、例えば、０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を５〜３０秒に１０〜５０μＬずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、例えば、滴定開始の１５分前から窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら滴定するなどが望ましい。
本発明の第１の態様において、繊維状セルロースにおける第１解離酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）をＡ１とし、繊維状セルロースにおける総解離酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値は０．６５以上であればよく、０．６８以上であることが好ましく、０．７０以上であることがより好ましく、０．８０以上であることがさらに好ましい。また、Ａ１／Ａ２の値の上限値は１．０であることが好ましい。ここで、繊維状セルロースにおける第１解離酸量（Ａ１）は、上述した滴定曲線において、滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値である。すなわち、第１解離酸量（Ａ１）は第１段階で電離し、中和される酸の物質量（ｍｍｏｌ）を滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値である。また、繊維状セルロースにおける総解離酸量（Ａ２）は滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値である。すなわち、総解離酸量（Ａ２）は全段階電離し、中和される全ての酸の物質量（ｍｍｏｌ）を滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値である。このため、Ａ１／Ａ２の値が１に近いほど弱酸量（リンオキソ酸基における弱酸性基量など）が少ないことを意味する。本発明の第１の態様では、Ａ１／Ａ２の値を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロース含有物の有機溶媒への分散性を高めると同時に、対イオンとして有機オニウムイオンを有する場合であっても、得られるシートの引張弾性率を高めることができる。
なお、Ａ１／Ａ２の値は、リン酸基が縮合した場合、亜リン酸基が存在する場合、どちらの場合でも１に近づく。Ａ１／Ａ２が１に近づく要因が、リン酸基の縮合か、亜リン酸基の存在か、どちらに因るものか判断する方法としては、例えば、酸加水分解などのリン酸の縮合構造を切断する処理を行ってから上記の滴定操作を行う方法、酸化処理などの亜リン酸基をリン酸基へ変換する処理を行ってから上記の滴定操作を行う方法などが挙げられる。
リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基は、たとえば下記式（１）で表される置換基である。なお、リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基の塩、リンオキソ酸エステル基などの置換基が含まれる。また、リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基が縮合した基（たとえばピロリン酸基）として繊維状セルロースに含まれていてもよい。
式（１）中、ａ、ｂ及びｎは自然数であり、ｍは任意の数である（ただし、ａ＝ｂ×ｍである）。α1，α2，・・・，αn及びα’のうちａ個がＯ-であり、残りはＲ、ＯＲのいずれかである。ここで、Ｒは、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。Ｒはセルロース分子鎖に由来する基であってもよい。中でも、αn又はα’のいずれかはＲであることが好ましく、Ｒは水素原子であることが特に好ましい。また、ｎは１であることが好ましい。すなわち、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基は、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基であることが好ましい。
本発明の第２の態様においては、繊維状セルロースは、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する。すなわち、式（１）中、αn及びα’のうちａ個がＯ-であり、αn又はα’のいずれかはＲである。中でもＲは水素原子であることが好ましい。
なお、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の一部は、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基であってもよく、また、リンオキソ酸基が縮合した基（たとえばピロリン酸基）であってもよい。このように、繊維状セルロースが、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基（以下、単に亜リン酸基ともいう）と、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基（以下、単にリン酸基ともいう）の両方を置換基として有する場合は、式（１）で表される置換基のうち亜リン酸基の割合は、３０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましく、５０質量％以上であることがさらに好ましい。
式（１）のＲで表される飽和−直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、又はｎ−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、ｉ−プロピル基、又はｔ−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、ｉ−プロペニル基、又は３−ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族基としては、フェニル基、又はナフチル基等が挙げられるが、特に限定されない。
また、Ｒにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも１種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Ｒの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、２０以下であることが好ましく、１０以下であることがより好ましい。Ｒの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。
βb+は有機物又は無機物からなる１価以上の陽イオンである。有機物からなる１価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、又は芳香族アンモニウムが挙げられ、βb+の少なくとも一部は後述する有機オニウムイオンである。また、無機物からなる１価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の２価金属の陽イオン、又は水素イオン等が挙げられるが、特に限定されない。これらは１種又は２種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物又は無機物からなる１価以上の陽イオンとしては、βを含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。
繊維状セルロースが亜リン酸基を置換基として有することは、繊維状セルロースを含有する分散液について赤外線吸収スペクトルの測定を行い、１２１０ｃｍ-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収を観察することで確認できる。また、繊維状セルロースが亜リン酸基を置換基として有することは、ＮＭＲを用いて化学シフトを確認する方法や、元素分析に各種の滴定法を組み合わせる方法が挙げられる。
なお、繊維状セルロースはリンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基に加えて、他のアニオン性基を有していてもよい。このようなアニオン性基としては、例えば、パルプが元来含むカルボキシ基等を挙げることができる。
＜微細繊維状セルロースの製造工程＞
＜繊維原料＞
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。セルロースを含む繊維原料としては、特に限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）、溶解パルプ（ＤＰ）、ソーダパルプ（ＡＰ）、未晒しクラフトパルプ（ＵＫＰ）および酸素漂白クラフトパルプ（ＯＫＰ）等の化学パルプ、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）およびケミグラウンドウッドパルプ（ＣＧＰ）等の半化学パルプ、砕木パルプ（ＧＰ）およびサーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ、ＢＣＴＭＰ）等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、特に限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の１種を単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
＜繊維原料＞
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。セルロースを含む繊維原料としては、特に限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）、溶解パルプ（ＤＰ）、ソーダパルプ（ＡＰ）、未晒しクラフトパルプ（ＵＫＰ）および酸素漂白クラフトパルプ（ＯＫＰ）等の化学パルプ、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）およびケミグラウンドウッドパルプ（ＣＧＰ）等の半化学パルプ、砕木パルプ（ＧＰ）およびサーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ、ＢＣＴＭＰ）等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、特に限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の１種を単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。
＜リンオキソ酸基導入工程＞
微細繊維状セルロースの製造工程は、リンオキソ酸基導入工程を含む。リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも１種の化合物（以下、「化合物Ａ」ともいう）を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
微細繊維状セルロースの製造工程は、リンオキソ酸基導入工程を含む。リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも１種の化合物（以下、「化合物Ａ」ともいう）を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
本実施形態に係るリンオキソ酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Ａの反応を、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも１種（以下、「化合物Ｂ」ともいう）の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Ｂが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Ａの反応を行ってもよい。
化合物Ａを化合物Ｂとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態、湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Ａと化合物Ｂを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、特に乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、特に限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Ａおよび化合物Ｂは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、特に水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Ａと化合物Ｂは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Ａと化合物Ｂの添加方法としては、特に限定されないが、化合物Ａと化合物Ｂが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Ａと化合物Ｂを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Ａと化合物Ｂをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Ａと化合物Ｂを除去してもよい。
本実施態様で使用する化合物Ａとしては、リン原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物が挙げられるが、化合物Ａは、少なくとも亜リン酸基を有する化合物及び／又はその塩を含む。亜リン酸基を有する化合物としては亜リン酸を挙げることができ、亜リン酸としては、たとえば９９％亜リン酸（ホスホン酸）が挙げられる。亜リン酸の塩としては、亜リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。これらのうち、リンオキソ酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、亜リン酸、亜リン酸のナトリウム塩、亜リン酸のカリウム塩、または亜リン酸のアンモニウム塩が好ましく、亜リン酸がより好ましい。なお、化合物Ａは、亜リン酸基を有する化合物及び／又はその塩に加えて、リン酸基を有する化合物及び／又はその塩、脱水縮合リン酸及び／又はその塩、無水リン酸（五酸化二リン）等を含んでもよい。この場合、リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば１００％リン酸（正リン酸）や８５％リン酸を使用することができる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により２分子以上縮合したものであり、例えばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。
繊維原料に対する化合物Ａの添加量は、特に限定されないが、たとえば化合物Ａの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料（絶乾質量）に対するリン原子の添加量が０．５質量％以上１００質量％以下となることが好ましく、１質量％以上５０質量％以下となることがより好ましく、２質量％以上３０質量％以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。
本実施態様で使用する化合物Ｂは、上述のとおり尿素及びその誘導体から選択される少なくとも１種である。化合物Ｂとしては、たとえば尿素、ビウレット、１−フェニル尿素、１−ベンジル尿素、１−メチル尿素、および１−エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Ｂは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Ａと化合物Ｂの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Ｂは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Ａと化合物Ｂの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
繊維原料（絶乾質量）に対する化合物Ｂの添加量は、特に限定されないが、たとえば１質量％以上５００質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上４００質量％以下であることがより好ましく、１００質量％以上３５０質量％以下であることがさらに好ましい。
セルロースを含む繊維原料と化合物Ａの反応においては、化合物Ｂの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。
リンオキソ酸基導入工程においては、繊維原料に化合物Ａ等を添加又は混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リンオキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば５０℃以上３００℃以下であることが好ましく、１００℃以上２５０℃以下であることがより好ましく、１３０℃以上２００℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。
本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Ａを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Ａを混練又は撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Ａの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリンオキソ酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Ａが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう（すなわち、化合物Ａの濃度ムラを生じてしまう）ことを抑制できることに起因するものと考えられる。
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分、及び化合物Ａと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合（リン酸エステル化）反応に伴って生じる水分、を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、例えば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。
加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから１秒以上３００分以下であることが好ましく、１秒以上１０００秒以下であることがより好ましく、１０秒以上８００秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。
リンオキソ酸基導入工程は、少なくとも１回行えば良いが、２回以上繰り返して行うこともできる。２回以上のリンオキソ酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリンオキソ酸基を導入することができる。本実施形態においては、好ましい態様の一例として、リンオキソ酸基導入工程を２回行う場合が挙げられる。
＜洗浄工程＞
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてリンオキソ酸基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりリンオキソ酸基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、特に限定されない。
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてリンオキソ酸基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりリンオキソ酸基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、特に限定されない。
＜アルカリ処理工程＞
微細繊維状セルロースを製造する場合、リンオキソ酸基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、リンオキソ酸基導入繊維に対してアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、リンオキソ酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
微細繊維状セルロースを製造する場合、リンオキソ酸基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、リンオキソ酸基導入繊維に対してアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、リンオキソ酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば５℃以上８０℃以下であることが好ましく、１０℃以上６０℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるリンオキソ酸基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば５分以上３０分以下であることが好ましく、１０分以上２０分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばリンオキソ酸基導入繊維の絶乾質量に対して１００質量％以上１０００００質量％以下であることが好ましく、１０００質量％以上１００００質量％以下であることがより好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、リンオキソ酸基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、リンオキソ酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったリンオキソ酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。
＜酸処理工程＞
微細繊維状セルロースを製造する場合、リンオキソ酸基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、リンオキソ酸基導入繊維に対して酸処理を行ってもよい。例えば、リンオキソ酸基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
微細繊維状セルロースを製造する場合、リンオキソ酸基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、リンオキソ酸基導入繊維に対して酸処理を行ってもよい。例えば、リンオキソ酸基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、たとえば１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のｐＨは、特に限定されないが、たとえば０以上４以下であることが好ましく、１以上３以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることが特に好ましい。
酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば５℃以上１００℃以下が好ましく、２０℃以上９０℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば５分以上１２０分以下が好ましく、１０分以上６０分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばリンオキソ酸基導入繊維の絶乾質量に対して１００質量％以上１０００００質量％以下であることが好ましく、１０００質量％以上１００００質量％以下であることがより好ましい。
＜解繊処理＞
リンオキソ酸基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー（石臼型粉砕機）、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
リンオキソ酸基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー（石臼型粉砕機）、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
解繊処理工程においては、たとえばリンオキソ酸基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される１種または２種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、特に限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン性極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（ＮＭＰ）等が挙げられる。
解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。また、リンオキソ酸基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などのリンオキソ酸基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。
（有機オニウムイオン）
本発明の繊維状セルロース含有物は、繊維状セルロースが有するリンオキソ酸又はリンオキソ酸に由来する置換基の対イオンとして、有機オニウムイオンを含有する。本発明においては、少なくとも一部の有機オニウムイオンは、繊維状セルロースの対イオンとして存在しているが、繊維状セルロース含有物中には、遊離した有機オニウムイオンが存在していてもよい。なお、有機オニウムイオンは、繊維状セルロースと共有結合を形成するものではない。
本発明の繊維状セルロース含有物は、繊維状セルロースが有するリンオキソ酸又はリンオキソ酸に由来する置換基の対イオンとして、有機オニウムイオンを含有する。本発明においては、少なくとも一部の有機オニウムイオンは、繊維状セルロースの対イオンとして存在しているが、繊維状セルロース含有物中には、遊離した有機オニウムイオンが存在していてもよい。なお、有機オニウムイオンは、繊維状セルロースと共有結合を形成するものではない。
有機オニウムイオンは、下記（ａ）及び（ｂ）から選択される少なくとも一方の条件を満たすものであることが好ましい。
（ａ）炭素数が５以上の炭化水素基を含む。
（ｂ）総炭素数が１７以上である。
すなわち、繊維状セルロースは、炭素数が５以上の炭化水素基を含む有機オニウムイオン、及び総炭素数が１７以上の有機オニウムイオンから選択される少なくとも一方を、リンオキソ酸基の対イオンとして含むことが好ましい。有機オニウムイオンを、上記（ａ）及び（ｂ）から選択される少なくとも一方の条件を満たすものとすることにより、有機溶媒に対する繊維状セルロースの分散性をより効果的に高めることができる。
（ａ）炭素数が５以上の炭化水素基を含む。
（ｂ）総炭素数が１７以上である。
すなわち、繊維状セルロースは、炭素数が５以上の炭化水素基を含む有機オニウムイオン、及び総炭素数が１７以上の有機オニウムイオンから選択される少なくとも一方を、リンオキソ酸基の対イオンとして含むことが好ましい。有機オニウムイオンを、上記（ａ）及び（ｂ）から選択される少なくとも一方の条件を満たすものとすることにより、有機溶媒に対する繊維状セルロースの分散性をより効果的に高めることができる。
炭素数が５以上の炭化水素基は、炭素数が５以上のアルキル基又は炭素数が５以上のアルキレン基であることが好ましく、炭素数が６以上のアルキル基又は炭素数が６以上のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数が７以上のアルキル基又は炭素数が７以上のアルキレン基であることがさらに好ましく、炭素数が１０以上のアルキル基又は炭素数が１０以上のアルキレン基であることが特に好ましい。中でも、有機オニウムイオンは炭素数が５以上のアルキル基を有するものであることが好ましく、炭素数が５以上のアルキル基を含み、かつ総炭素数が１７以上の有機オニウムイオンであることがより好ましい。
有機オニウムイオンは、下記一般式（Ａ）で表される有機オニウムイオンであることが好ましい。
上記一般式（Ａ）中、Ｍは窒素原子又はリン原子であり、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。但し、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つは、炭素数が５以上の有機基であるか、Ｒ1〜Ｒ4の炭素数の合計が１７以上であることが好ましい。
中でも、Ｍは、窒素原子であることが好ましい。すなわち、有機オニウムイオンは有機アンモニウムイオンであることが好ましい。また、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つは、炭素数が５以上のアルキル基であり、かつＲ1〜Ｒ4の炭素数の合計が１７以上であることが好ましい。
中でも、Ｍは、窒素原子であることが好ましい。すなわち、有機オニウムイオンは有機アンモニウムイオンであることが好ましい。また、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つは、炭素数が５以上のアルキル基であり、かつＲ1〜Ｒ4の炭素数の合計が１７以上であることが好ましい。
このような有機オニウムイオンとしては、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクチルジメチルエチルアンモニウム、ラウリルジメチルエチルアンモニウム、ジデシルジメチルアンモニウム、ラウリルジメチルベンジルアンモニウム、トリブチルベンジルアンモニウム、メチルトリ−ｎ−オクチルアンモニウム、ヘキシルアンモニウム、ｎ−オクチルアンモニウム、ドデシルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、ヘキサデシルアンモニウム、ステアリルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラデシルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキサデシルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−オクタデシルアンモニウム、ジヘキシルアンモニウム、ジ（２−エチルヘキシル）アンモニウム、ジーｎ−オクチルアンモニウム、ジデシルアンモニウム、ジドデシルアンモニウム、ジデシルメチルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム、ポリオキシエチレンドデシルアンモニウム、アルキルジメチルベンジルアンモニウム、ジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウム、ベヘニルトリメチルアンモニウム、テトラフェニルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム、アセトニルトリフェニルホスホニウム、アリルトリフェニルホスホニウム、アミルトリフェニルホスホニウム、ベンジルトリフェニルホスホニウム、エチルトリフェニルホスホニウム、ジフェニルプロピルホスホニウム、トリフェニルホスホニウム、トリシクロヘキシルホスホニウム、トリ−ｎ−オクチルホスホニウム等を挙げることができる。なお、アルキルジメチルベンジルアンモニウム、ジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウムにおけるアルキル基として、炭素数が８以上１８以下の直鎖アルキル基が挙げられる。
なお、一般式（Ａ）に示した通り、有機オニウムイオンの中心元素は合計４つの基または水素と結合している。上述した有機オニウムイオンの名称で、結合している基が４つ未満である場合、残りは水素原子が結合して有機オニウムイオンを形成している。例えば、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウムであれば、名称からドデシル基が２つ、メチル基が１つ結合していると判断できる。この場合、残りの１つには水素が結合し、有機オニウムイオンを形成している。
有機オニウムがＯ原子を含む場合、Ｏ原子に対するＣ原子の質量比率（Ｃ／Ｏ比）は大きいほど好ましく、例えば、Ｃ／Ｏ＞５であることが好ましい。Ｃ／Ｏ比を５よりも大きくすることにより、繊維状セルロース含有スラリーに、有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物を添加した際に、繊維状セルロース濃縮物が得られやすくなる。
有機オニウムイオンの分子量は、２０００以下であることが好ましく、１８００以下であることがより好ましい。有機オニウムイオンの分子量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースのハンドリング性を高めることができる。また、有機オニウムイオンの分子量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロース含有物における繊維状セルロースの含有率が低下してしまうことを抑制できる。
有機オニウムイオンの含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して１．０質量％以上であることが好ましく、１．５質量％以上であることがより好ましく、２．０質量％以上であることがさらに好ましい。また、有機オニウムイオンの含有量は繊維状セルロース含有物の全質量に対して９０質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましい。
また、繊維状セルロース含有物における有機オニウムイオンの含有量は、繊維状セルロース中に含まれるリンオキソ酸基量に対して、等モル量から２倍モル量であることが好ましいが、特に限定されない。なお、有機オニウムイオンの含有量は、有機オニウムイオンに典型的に含まれる原子を追跡することで測定することができる。具体的には、有機オニウムイオンがアンモニウムイオンの場合は窒素原子を、有機オニウムイオンがホスホニウムイオンの場合はリン原子の量を測定する。なお、繊維状セルロースが有機オニウムイオン以外に、窒素原子やリン原子を含む場合は、有機オニウムイオンのみを抽出する方法、例えば、酸による抽出操作などを行ってから、目的の原子の量を測定すればよい。
繊維状セルロース含有物における有機オニウムイオン含有率は、１．０質量％以上であることが好ましく、１．５質量％以上であることがより好ましく、２．０質量％以上であることがさらに好ましい。また、有機オニウムイオン含有率は９０質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましい。
有機オニウム含有率とは、繊維状セルロース含有物中に含まれる有機オニウムイオン質量を繊維状セルロース含有物の絶乾質量で割ったものである。すなわち、下記計算式を用いて有機オニウム含有率を算出する。
有機オニウム含有率（質量％）＝１００×Ａ×Ｍ／（Ｂ×Ｍ＋Ａ×（Ｍ−ｍ））
Ａ：製造時に供試した有機オニウムから生じる有機オニウムイオンの質量（ｇ）
Ｂ：製造時に供試した繊維状セルロース分散液中に含まれる繊維状セルロースの絶乾質量（ｇ）
Ｍ：有機オニウムイオンの分子量
ｍ：製造時に供試した繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基の対イオンの分子量（式量）の平均
有機オニウム含有率とは、繊維状セルロース含有物中に含まれる有機オニウムイオン質量を繊維状セルロース含有物の絶乾質量で割ったものである。すなわち、下記計算式を用いて有機オニウム含有率を算出する。
有機オニウム含有率（質量％）＝１００×Ａ×Ｍ／（Ｂ×Ｍ＋Ａ×（Ｍ−ｍ））
Ａ：製造時に供試した有機オニウムから生じる有機オニウムイオンの質量（ｇ）
Ｂ：製造時に供試した繊維状セルロース分散液中に含まれる繊維状セルロースの絶乾質量（ｇ）
Ｍ：有機オニウムイオンの分子量
ｍ：製造時に供試した繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基の対イオンの分子量（式量）の平均
有機オニウムイオンは、上述したとおり、疎水性を発揮するイオンであることが好ましい。すなわち、本発明における繊維状セルロースは、有機オニウムイオンを有することにより疎水性を発揮する。これにより、繊維状セルロース含有物の有機溶媒への再分散性をより効果的に高めることができ、得られる再分散スラリーは高粘度となる。
（任意成分）
本発明の繊維状セルロース含有物は、さらに任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、例えば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、防腐剤等を挙げることができる。また、繊維状セルロース含有物は、任意成分として、親水性高分子、親水性低分子、有機イオン等を含有していてもよい。
本発明の繊維状セルロース含有物は、さらに任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、例えば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、防腐剤等を挙げることができる。また、繊維状セルロース含有物は、任意成分として、親水性高分子、親水性低分子、有機イオン等を含有していてもよい。
親水性高分子は、親水性の含酸素有機化合物（但し、上記セルロース繊維は除く）であることが好ましく、含酸素有機化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール（アセトアセチル化ポリビニルアルコール等）、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体、セルロース誘導体（ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等）等が挙げられる。
親水性低分子は、親水性の含酸素有機化合物であることが好ましく、多価アルコールであることがさらに好ましい。多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ソルビトール、エチレングリコール等が挙げられる。
有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、例えばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラｎ−プロピルオニウムイオン、テトラｎ−ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。
また、任意成分としては、吸湿剤を挙げることもできる。吸湿剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、アルミナ、セピオライト、酸化カルシウム、ケイソウ土、活性炭、活性白土、ホワイトカーボン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、第二リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等が挙げられる。
（繊維状セルロース含有物の製造方法）
繊維状セルロース含有物の製造工程は、微細繊維状セルロース含有スラリーに、有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物を添加する工程を含む。具体的には、上述した解繊処理工程で得られた微細繊維状セルロース含有スラリーに、上述したような有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物を添加する。この際、有機オニウムイオンは、有機オニウムイオンを含有した溶液として添加することが好ましく、有機オニウムイオンを含有した水溶液として添加することがより好ましい。
繊維状セルロース含有物の製造工程は、微細繊維状セルロース含有スラリーに、有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物を添加する工程を含む。具体的には、上述した解繊処理工程で得られた微細繊維状セルロース含有スラリーに、上述したような有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物を添加する。この際、有機オニウムイオンは、有機オニウムイオンを含有した溶液として添加することが好ましく、有機オニウムイオンを含有した水溶液として添加することがより好ましい。
有機オニウムイオンを含有した水溶液は、通常、有機オニウムイオンと、対イオン（アニオン）を含んでいる。有機オニウムイオンの水溶液を調製する際、有機オニウムイオンと、対応する対イオンが既に塩を形成している場合は、そのまま水に溶解させればよい。有機オニウムイオンの水溶液を調製する際、有機オニウムイオンと、対応する対イオンが既に塩を形成している場合は、水又は熱水に溶解することが好ましい。
また、有機オニウムイオンは、例えば、ドデシルアミンなどのように、酸によって中和されて始めて生成する場合もある。この場合、有機オニウムイオンは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物と酸との反応により得られる。この場合、中和に使用する酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸や乳酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。
微細繊維状セルロース含有スラリーに、有機オニウムイオンまたは、中和により有機オニウムイオンを形成する化合物を添加する工程は、さらに撹拌工程を含むことが好ましい。これにより微細繊維状セルロースにおける対イオン交換を十分に進行させることができる。
有機オニウムイオンの添加量は、微細繊維状セルロースの全質量に対し、２質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましく、５０質量％以上であることがさらに好ましく、１００質量％以上であることが特に好ましい。なお、有機オニウムイオンの添加量は、微細繊維状セルロースの全質量に対し、１０００質量％以下であることが好ましい。
また、添加する有機オニウムイオンのモル数は、微細繊維状セルロースが含むリンオキソ酸基の量（モル数）に価数を乗じた値の０．２倍以上であることが好ましく、０．５倍以上であることがより好ましく、１．０倍以上であることがさらに好ましい。なお、添加する有機オニウムイオンのモル数は、微細繊維状セルロースが含むリンオキソ酸基の量（モル数）に価数を乗じた値の１０倍以下であることが好ましい。
また、添加する有機オニウムイオンのモル数は、微細繊維状セルロースが含むリンオキソ酸基の量（モル数）に価数を乗じた値の０．２倍以上であることが好ましく、０．５倍以上であることがより好ましく、１．０倍以上であることがさらに好ましい。なお、添加する有機オニウムイオンのモル数は、微細繊維状セルロースが含むリンオキソ酸基の量（モル数）に価数を乗じた値の１０倍以下であることが好ましい。
有機オニウムイオンを添加し、撹拌を行うと、微細繊維状セルロース含有スラリー中に凝集物が生じる。この凝集物は、対イオンとして有機オニウムイオンを有する微細繊維状セルロースが凝集したものである。凝集物が生じた微細繊維状セルロース含有スラリーを減圧濾過することで、微細繊維状セルロース凝集物を回収することができる。
得られた微細繊維状セルロース凝集物は、イオン交換水で洗浄されてもよい。微細繊維状セルロース凝集物をイオン交換水で繰り返し洗うことで、微細繊維状セルロース凝集物に含まれる余剰な有機オニウムイオン等を除去することができる。
得られた微細繊維状セルロース凝集物中のＰ原子の含有量に対するＮ原子の含有量の比（Ｎ／Ｐの値）は０．６よりも大きいことが好ましく、１．０よりも大きいことがより好ましい。また、得られた微細繊維状セルロース凝集物中のＰ原子の含有量に対するＮ原子の含有量の比（Ｎ／Ｐの値）は５．０以下であることが好ましい。なお、微細繊維状セルロース凝集物中のＰ原子の含有量とＮ原子の含有量は適宜元素分析により算出することができる。元素分析としては、例えば、適当な前処理の後に微量窒素分析やモリブデンブルー法などを行うことができる。なお、微細繊維状セルロース凝集物以外の組成物が、Ｐ原子、Ｎ原子を含む場合は、当該組成物と微細繊維状セルロース凝集物を適当な方法で分離した後に元素分析を行ってもよい。
得られた微細繊維状セルロース凝集物の固形分濃度は、２０質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましく、４０質量％以上であることがさらに好ましい。なお、微細繊維状セルロース凝集物の固形分濃度の上限値は特に限定されるものではなく、１００質量％であってもよい。
微細繊維状セルロース凝集物を、恒温恒湿条件下で乾燥させることで、微細繊維状セルロース濃縮物が得られる。この微細繊維状セルロース濃縮物が本発明の繊維状セルロース含有物であることが好ましいが、乾燥前の微細繊維状セルロース凝集物が繊維状セルロース含有物であってもよい。繊維状セルロース凝集物を恒温恒湿条件下で乾燥する際の温度は、１０℃以上であることが好ましく、２０℃以上であることがより好ましい。恒温恒湿条件における温度は、１００℃以下であることが好ましく、８０℃以下であることがより好ましく、６０℃以下であることがさらに好ましい。また、恒温恒湿条件における相対湿度は、２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。恒温恒湿条件における相対湿度は、７０％以下であることが好ましい。なお、恒温恒湿条件下で乾燥する際の乾燥時間は、１０分以上であることが好ましく、２０分以上であることがより好ましく、３０分以上であることがさらに好ましい。恒温恒湿条件下で乾燥する際の乾燥時間は、１００時間以下であることが好ましく、８０時間以下であることがより好ましい。
（繊維状セルロース含有液状組成物）
本発明は、上述した繊維状セルロース含有物と、有機溶媒と、を混合してなる繊維状セルロース含有液状組成物（以下、単に液状組成物ともいう）に関するものでもある。液状組成物は、上述した微細繊維状セルロース含有物が、有機溶媒を含む分散媒中に分散した繊維状セルロース含有分散液（再分散液）である。
本発明は、上述した繊維状セルロース含有物と、有機溶媒と、を混合してなる繊維状セルロース含有液状組成物（以下、単に液状組成物ともいう）に関するものでもある。液状組成物は、上述した微細繊維状セルロース含有物が、有機溶媒を含む分散媒中に分散した繊維状セルロース含有分散液（再分散液）である。
有機溶媒は、特に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、１−ブタノール、ｍ−クレゾール、グリセリン、酢酸、ピリジン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチル、アニリン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、ｐ−キシレン、ジエチルエーテルクロロホルム等を挙げることができる。中でも、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、メタノールは好ましく用いられる。
有機溶媒の２５℃における比誘電率は、６０以下であることが好ましく、５０以下であることがより好ましい。本発明で用いられる繊維状セルロースは、比誘電率の低い有機溶媒中においても優れた分散性を発揮することができるため、有機溶媒の２５℃における比誘電率は、４０以下であってもよく、３０以下であってもよく、２０以下であってもよい。
有機溶媒のハンセン溶解度パラメーター(Ｈａｎｓｅｎ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ＨＳＰ値)のδｐは、５ＭＰａ1/2以上２０ＭＰａ1/2以下であることが好ましく、１０ＭＰａ1/2以上１９ＭＰａ1/2以下であることがより好ましく、１２ＭＰａ1/2以上１８ＭＰａ1/2以下であることがさらに好ましい。また、ＨＳＰ値の水素結合項であるδｈは、２０ＭＰａ1/2以下であることが好ましく、１５ＭＰａ1/2以下であることがより好ましく、７．５ＭＰａ1/2以下であることがさらに好ましい。また、δｈは、１．０ＭＰａ1/2以上であることが好ましい。
有機溶媒の含有量は、液状組成物の全質量に対して、１０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましい。また、有機溶媒の含有量は、液状組成物の全質量に対して、９９．９質量％以下であることが好ましく、９９質量％以下であることがより好ましく、９５質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、液状組成物の分散媒は有機溶媒であることが好ましいが、有機溶媒の他に水をさらに含有していてもよい。液状組成物における水分含有量は、液状組成物の全質量に対して、０．００５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、３質量％以上であることがさらに好ましい。また、液状組成物における水分含有量は、液状組成物の全質量に対して、５０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。
液状組成物における固形分濃度は、液状組成物の全質量に対して、０．１質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることがさらに好ましい。また、液状組成物における固形分濃度は、液状組成物の全質量に対して、９０質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましい。
液状組成物は、さらに樹脂成分を含んでもよい。樹脂成分が親水性樹脂である場合には、液状組成物の溶媒は水系溶媒であってもよく、樹脂成分が疎水性樹脂である場合には、液状組成物の溶媒は有機溶媒であることが好ましい。
樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を挙げることができる。樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、塩素系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、アルコール系樹脂、これらの樹脂の前駆体等を挙げることができる。中でも、樹脂は、フッ素系樹脂、塩素系樹脂、及びアクリル系樹脂から選択される少なくとも１種であることが好ましい。樹脂の前駆体の種類は特に限定されるものではないが、たとえば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の前駆体を挙げることができる。熱可塑性樹脂の前駆体とは、熱可塑性樹脂を製造するために使用されるモノマーや分子量が比較的低いオリゴマーを意味する。また、熱硬化性樹脂の前駆体とは、光、熱、硬化剤の作用によって重合反応または架橋反応を起こして熱硬化性樹脂を形成しうるモノマーや分子量が比較的低いオリゴマーを意味する。
液状組成物は、樹脂成分として、上述した樹脂種とは別にさらに水溶性高分子や水溶性低分子を含んでいてもよい。水溶性高分子としては、たとえば、キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、プルラン、カラギーナン、ペクチンなどに例示される増粘多糖類、カチオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、アミロース等のデンプン類、ポリグリセリン、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩等を挙げることができる。水溶性低分子としては、たとえば、グリセリンやジグリセリン等が挙げられる。
液状組成物は、さらに他の添加剤を含有していてもよい。他の添加剤としては、例えば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、防腐剤、吸湿剤等を挙げることができる。また、繊維状セルロース分散液は、任意成分としては、上述したような親水性高分子や有機イオン等を含有していてもよい。
（成形体）
本発明は、上述した繊維状セルロース含有物、もしくは上述した液状組成物から形成される成形体に関するものでもある。本明細書において成形体とは、所望の形状となるように成形された固形状体や、シート状に抄紙された固形状体をいう。成形体としては、例えば、シート、ビーズ、フィラメント等を挙げることができる。中でも、成形体は、シート、ビーズ又はフィラメントであることが好ましい。成形体がビーズ状である場合、ビーズの粒子径は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、成形体がフィラメント状である場合、フィラメントの幅は０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、フィラメントの長さは１ｍｍ以上１００００ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明は、上述した繊維状セルロース含有物、もしくは上述した液状組成物から形成される成形体に関するものでもある。本明細書において成形体とは、所望の形状となるように成形された固形状体や、シート状に抄紙された固形状体をいう。成形体としては、例えば、シート、ビーズ、フィラメント等を挙げることができる。中でも、成形体は、シート、ビーズ又はフィラメントであることが好ましい。成形体がビーズ状である場合、ビーズの粒子径は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、成形体がフィラメント状である場合、フィラメントの幅は０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、フィラメントの長さは１ｍｍ以上１００００ｍｍ以下であることが好ましい。
中でも、成形体はシートであることが好ましい。成形体がシートである場合、シートの引張弾性率は、４．５ＭＰａ以上であることが好ましく、５．０ＭＰａ以上であることがより好ましく、６．０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。なお、シートの引張弾性率は、特に限定されないが、２０ＭＰａ以下であることが好ましい。ここで、シートの引張弾性率は、シートの長さを４０ｍｍ、チャック間距離を２０ｍｍとした以外はＪＩＳ Ｐ ８１１３に準拠して測定した値である。引張弾性率を測定する際には、シートを２３℃、相対湿度５０％で２４時間調湿した後に測定を行う。測定に用いる引張試験機としては、例えば、エー・アンド・デイ社製の引張試験機テンシロン等を用いることができる。なお、引張弾性率は、応力−ひずみ曲線（ＳＳカーブ）における正の最大の傾き値から計算した値である。
シートの厚みは、特に限定されないが、たとえば５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましい。またシートの厚みの上限値は、特に限定されないが、たとえば１０００μｍとすることができる。シートの厚みは、たとえば触針式厚さ計（マール社製、ミリトロン１２０２Ｄ）で測定することができる。
シートのヘーズは、たとえば２％以下であることが好ましく、１．５％以下であることがより好ましく、１％以下であることがさらに好ましい。一方で、シートのヘーズの下限値は、特に限定されず、たとえば０％であってもよい。ここで、シートのヘーズは、たとえばＪＩＳ Ｋ ７１３６に準拠し、ヘーズメータ（村上色彩技術研究所社製、ＨＭ−１５０）を用いて測定される値である。
シートの全光線透過率は、たとえば８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９１％以上であることがさらに好ましい。一方で、シートの全光線透過率の上限値は、特に限定されず、たとえば１００％であってもよい。ここで、シートの全光線透過率は、たとえばＪＩＳ Ｋ ７３６１に準拠し、ヘーズメータ（村上色彩技術研究所社製、ＨＭ−１５０）を用いて測定される値である。
シートの坪量は、特に限定されないが、たとえば１０ｇ／ｍ2以上であることが好ましく、２０ｇ／ｍ2以上であることがより好ましく、３０ｇ／ｍ2以上であることがさらに好ましい。また、シートの坪量は、特に限定されないが、たとえば２００ｇ／ｍ2以下であることが好ましく、１８０ｇ／ｍ2以下であることがより好ましい。ここで、シートの坪量は、たとえばＪＩＳ Ｐ ８１２４に準拠し、算出することができる。
シートの密度は、特に限定されないが、たとえば０．１ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましく、０．５ｇ／ｃｍ3以上であることがより好ましく、１．０ｇ／ｃｍ3以上であることがさらに好ましい。また、シートの密度は、特に限定されないが、たとえば５．０ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましく、３．０ｇ／ｃｍ3以下であることがより好ましい。ここで、シートの密度は、５０ｍｍ角のシートを２３℃、相対湿度５０％条件下で２４時間調湿した後、シートの厚みおよび質量を測定することにより算出することができる。
シート中における繊維状セルロースの含有量は、たとえばシートの全質量に対して、０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることがさらに好ましく、１０質量％以上であることが特に好ましい。一方で、シート中における繊維状セルロースの含有量の上限値は、特に限定されず、シートの全質量に対して１００質量％であってもよく、９５質量％であってもよい。
シートは、液状組成物に含まれ得る樹脂成分や他の添加剤を含んでいてもよい。また、シートには、水や有機溶媒が含まれていてもよい。
（成形体の製造方法）
成形体がシートである場合、成形体の製造方法は、後述するように、繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物を基材上に塗工する塗工工程、または当該スラリーを抄紙する抄紙工程を含むことが好ましく、中でも、成形体の製造方法は、繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物を基材上に塗工する塗工工程を含むことが好ましい。
成形体がシートである場合、成形体の製造方法は、後述するように、繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物を基材上に塗工する塗工工程、または当該スラリーを抄紙する抄紙工程を含むことが好ましく、中でも、成形体の製造方法は、繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物を基材上に塗工する塗工工程を含むことが好ましい。
＜塗工工程＞
塗工工程では、たとえば繊維状セルロースを含む繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物（以下、単にスラリーともいう）を基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離することによりシートを得ることができる。また、塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
塗工工程では、たとえば繊維状セルロースを含む繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物（以下、単にスラリーともいう）を基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離することによりシートを得ることができる。また、塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
塗工工程で用いる基材の材質は、特に限定されないが、繊維状セルロース含有物もしくは液状組成物（スラリー）に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができて良いが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、特に限定されない。たとえばポリプロピレン、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。
塗工工程において、スラリーの粘度が低く、基材上で展開してしまう場合には、所定の厚みおよび坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠としては、特に限定されないが、たとえば乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。このような観点から、樹脂板または金属板を成形したものがより好ましい。本実施形態においては、たとえばポリプロピレン板、アクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリカーボネート板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板、およびこれらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。スラリーを基材に塗工する塗工機としては、特に限定されないが、たとえばロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。シートの厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターが特に好ましい。
スラリーを基材へ塗工する際のスラリー温度および雰囲気温度は、特に限定されないが、たとえば５℃以上８０℃以下であることが好ましく、１０℃以上６０℃以下であることがより好ましく、１５℃以上５０℃以下であることがさらに好ましく、２０℃以上４０℃以下であることが特に好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、スラリーをより容易に塗工できる。塗工温度が上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。
塗工工程においては、シートの仕上がり坪量が好ましくは１０ｇ／ｍ2以上２００ｇ／ｍ2以下となるように、より好ましくは２０ｇ／ｍ2以上１８０ｇ／ｍ2以下となるように、スラリーを基材に塗工することが好ましい。坪量が上記範囲内となるように塗工することで、強度に優れたシートが得られる。
塗工工程は、上述のとおり、基材上に塗工したスラリーを乾燥させる工程を含む。スラリーを乾燥させる工程は、特に限定されないが、たとえば非接触の乾燥方法、もしくはシートを拘束しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせにより行われる。
非接触の乾燥方法としては、特に限定されないが、たとえば熱風、赤外線、遠赤外線もしくは近赤外線により加熱して乾燥する方法（加熱乾燥法）、または真空にして乾燥する方法（真空乾燥法）を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、特に限定されないが、たとえば赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができる。
加熱乾燥法における加熱温度は、特に限定されないが、たとえば２０℃以上１５０℃以下とすることが好ましく、２５℃以上１０５℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができる。また、加熱温度を上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制および繊維状セルロースの熱による変色の抑制を実現できる。
＜抄紙工程＞
抄紙工程は、抄紙機によりスラリーを抄紙することにより行われる。抄紙工程で用いられる抄紙機としては、特に限定されないが、たとえば長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、またはこれらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等の公知の抄紙方法を採用してもよい。
抄紙工程は、抄紙機によりスラリーを抄紙することにより行われる。抄紙工程で用いられる抄紙機としては、特に限定されないが、たとえば長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、またはこれらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等の公知の抄紙方法を採用してもよい。
抄紙工程は、スラリーをワイヤーにより濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、このシートをプレス、乾燥することにより行われる。スラリーを濾過、脱水する際に用いられる濾布としては、特に限定されないが、たとえば繊維状セルロースは通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないものであることがより好ましい。このような濾布としては、特に限定されないが、たとえば有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしては特に限定されないが、たとえばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。本実施形態においては、たとえば孔径０．１μｍ以上２０μｍ以下であるポリテトラフルオロエチレンの多孔膜や、孔径０．１μｍ以上２０μｍ以下であるポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられる。
シート化工程において、スラリーからシートを製造する方法は、たとえば繊維状セルロースを含むスラリーを無端ベルトの上面に吐出し、吐出されたスラリー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、ウェブを乾燥させてシートを生成する乾燥セクションとを備える製造装置を用いて行うことができる。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。
抄紙工程において用いられる脱水方法としては、特に限定されないが、たとえば紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられる。これらの中でも、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、さらにロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、抄紙工程において用いられる乾燥方法としては、特に限定されないが、たとえば紙の製造で用いられている方法が挙げられる。これらの中でも、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどを用いた乾燥方法がより好ましい。
（用途）
本発明の繊維状セルロース含有物は、有機溶媒混合用として好ましく用いられる。すなわち、有機溶媒を含む系の増粘剤や粒子分散安定剤として使用することができる。本発明の微細繊維状セルロースと有機溶媒を混合することで、微細繊維状セルロースが均一に分散したシートを形成することができる。また、本発明の繊維状セルロース含有物は、樹脂成分を含む有機溶媒との混合に好ましく用いることができる。本発明の微細繊維状セルロースと、樹脂成分を含む有機溶媒を混合することで、微細繊維状セルロースが均一に分散した樹脂複合体を形成することができる。同様に微細繊維状セルロース再分散スラリーを用いて製膜し、各種フィルムとして使用することができる。
本発明の繊維状セルロース含有物は、有機溶媒混合用として好ましく用いられる。すなわち、有機溶媒を含む系の増粘剤や粒子分散安定剤として使用することができる。本発明の微細繊維状セルロースと有機溶媒を混合することで、微細繊維状セルロースが均一に分散したシートを形成することができる。また、本発明の繊維状セルロース含有物は、樹脂成分を含む有機溶媒との混合に好ましく用いることができる。本発明の微細繊維状セルロースと、樹脂成分を含む有機溶媒を混合することで、微細繊維状セルロースが均一に分散した樹脂複合体を形成することができる。同様に微細繊維状セルロース再分散スラリーを用いて製膜し、各種フィルムとして使用することができる。
また、本発明の繊維状セルロース含有物は、例えば、補強剤や添加剤として、セメント、塗料、インク、潤滑剤などに使用することができる。また、繊維状セルロース含有物を基材上に塗工することで得られる成形体は、補強材、内装材、外装材、包装用資材、電子材料、光学材料、音響材料、プロセス材料、輸送機器の部材、電子機器の部材、電気化学素子の部材等の用途にも適している。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
＜製造例１＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ａの製造〕
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ（固形分９３質量％、坪量２４５ｇ／ｍ2シート状、離解してＪＩＳ Ｐ ８１２１に準じて測定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が７００ｍｌ）を使用した。
〔微細繊維状セルロース分散液Ａの製造〕
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ（固形分９３質量％、坪量２４５ｇ／ｍ2シート状、離解してＪＩＳ Ｐ ８１２１に準じて測定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が７００ｍｌ）を使用した。
この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ１００質量部（絶乾質量）に、亜リン酸（ホスホン酸）と尿素の混合水溶液を添加して、亜リン酸（ホスホン酸）３３質量部、尿素１２０質量部、水１５０質量部となるように調製し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを１６５℃の熱風乾燥機で２５０秒加熱し、パルプ中のセルロースにリンオキソ酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプ１を得た。
次いで、得られたリンオキソ酸化パルプ１に対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、１００ｇ（絶乾質量）のリンオキソ酸化パルプ１に対して１０Ｌのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下となった時点で、洗浄終点とした。
次いで、洗浄後のリンオキソ酸化パルプ１に対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリンオキソ酸化パルプ１を１０Ｌのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、ｐＨが１２以上１３以下のリンオキソ酸化パルプスラリー１を得た。次いで、当該リンオキソ酸化パルプスラリー１を脱水して、中和処理が施されたリンオキソ酸化パルプ１を得た。次いで、中和処理後のリンオキソ酸化パルプ１に対して、上記洗浄処理を行った。
これにより得られたリンオキソ酸化パルプ１に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２１０ｃｍ-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基（ホスホン酸基）が付加されていることが確認された。
また、得られたリンオキソ酸化パルプ１を供試して、Ｘ線回折装置にて分析を行ったところ、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースＩ型結晶を有していることが確認された。
得られたリンオキソ酸化パルプ１にイオン交換水を添加し、固形分濃度が２質量％のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置（スギノマシン社製、スターバースト）で２００ＭＰａの圧力にて６回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Ａを得た。
Ｘ線回折により、得られた微細繊維状セルロースがセルロースＩ型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、３〜５ｎｍであった。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．５１ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、１．５５ｍｍｏｌ／ｇであった。
＜製造例２＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ｂの製造〕
リンオキソ酸化処理における加熱時間を４００秒とした以外は製造例１と同様にして、リンオキソ酸化パルプ２及び微細繊維状セルロース分散液Ｂを得た。リンオキソ酸化パルプ２に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２１０ｃｍ-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基（ホスホン酸基）が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．８６ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、１．９１ｍｍｏｌ／ｇであった。
〔微細繊維状セルロース分散液Ｂの製造〕
リンオキソ酸化処理における加熱時間を４００秒とした以外は製造例１と同様にして、リンオキソ酸化パルプ２及び微細繊維状セルロース分散液Ｂを得た。リンオキソ酸化パルプ２に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２１０ｃｍ-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基（ホスホン酸基）が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．８６ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、１．９１ｍｍｏｌ／ｇであった。
＜製造例３＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ｃの製造〕
亜リン酸（ホスホン酸）３３質量部の代わりにリン酸２８質量部、亜リン酸（ホスホン酸）８質量部を用いた以外は製造例１と同様にして、リンオキソ酸化パルプ３及び微細繊維状セルロース分散液Ｃを得た。リンオキソ酸化パルプ３に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２１０ｃｍ-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基（ホスホン酸基）およびリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．６０ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、２．２５ｍｍｏｌ／ｇであった。
〔微細繊維状セルロース分散液Ｃの製造〕
亜リン酸（ホスホン酸）３３質量部の代わりにリン酸２８質量部、亜リン酸（ホスホン酸）８質量部を用いた以外は製造例１と同様にして、リンオキソ酸化パルプ３及び微細繊維状セルロース分散液Ｃを得た。リンオキソ酸化パルプ３に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２１０ｃｍ-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基（ホスホン酸基）およびリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．６０ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、２．２５ｍｍｏｌ／ｇであった。
＜製造例４＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ｄの製造〕
亜リン酸（ホスホン酸）３３質量部の代わりにリン酸二水素アンモニウム４４質量部を用い、リンオキソ酸化処理における加熱時間を２００秒とし、リンオキソ酸化処理及び洗浄処理をこの順にさらに１回ずつ追加で行った以外は、製造例１と同様に操作を行い、リンオキソ酸化パルプ４及び微細繊維状セルロース分散液Ｄを得た。リンオキソ酸化パルプ４に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は２．００ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、３．３０ｍｍｏｌ／ｇであった。
〔微細繊維状セルロース分散液Ｄの製造〕
亜リン酸（ホスホン酸）３３質量部の代わりにリン酸二水素アンモニウム４４質量部を用い、リンオキソ酸化処理における加熱時間を２００秒とし、リンオキソ酸化処理及び洗浄処理をこの順にさらに１回ずつ追加で行った以外は、製造例１と同様に操作を行い、リンオキソ酸化パルプ４及び微細繊維状セルロース分散液Ｄを得た。リンオキソ酸化パルプ４に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は２．００ｍｍｏｌ／ｇだった。また、総解離酸量は、３．３０ｍｍｏｌ／ｇであった。
＜製造例５＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ｅの製造〕
リンオキソ酸化処理及び洗浄処理を、さらに１回ずつ追加で行わなかった以外は製造例４と同様にして、リンオキソ酸化パルプ５及び微細繊維状セルロース分散液Ｅを得た。リンオキソ酸化パルプ５に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．４５ｍｍｏｌ／ｇだった。なお、総解離酸量は、２．４５ｍｍｏｌ／ｇであった。
〔微細繊維状セルロース分散液Ｅの製造〕
リンオキソ酸化処理及び洗浄処理を、さらに１回ずつ追加で行わなかった以外は製造例４と同様にして、リンオキソ酸化パルプ５及び微細繊維状セルロース分散液Ｅを得た。リンオキソ酸化パルプ５に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．４５ｍｍｏｌ／ｇだった。なお、総解離酸量は、２．４５ｍｍｏｌ／ｇであった。
＜製造例６＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ｆの製造〕
リンオキソ酸化処理における加熱時間を１５０秒とした以外は製造例５と同様にして、リンオキソ酸化パルプ６及び微細繊維状セルロース分散液Ｆを得た。リンオキソ酸化パルプ６に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．１０ｍｍｏｌ／ｇだった。なお、総解離酸量は、１．８５ｍｍｏｌ／ｇであった。
〔微細繊維状セルロース分散液Ｆの製造〕
リンオキソ酸化処理における加熱時間を１５０秒とした以外は製造例５と同様にして、リンオキソ酸化パルプ６及び微細繊維状セルロース分散液Ｆを得た。リンオキソ酸化パルプ６に対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ-1付近にリン酸基のＰ＝Ｏに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕に記載の測定方法で第１解離酸量を測定したところ、第１解離酸量は１．１０ｍｍｏｌ／ｇだった。なお、総解離酸量は、１．８５ｍｍｏｌ／ｇであった。
＜製造例７＞
〔微細繊維状セルロース分散液Ｇの製造〕
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ（固形分９３質量％、坪量２０８ｇ／ｍ2シート状、離解してＪＩＳ Ｐ ８１２１に準じて測定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が７００ｍｌ）を使用した。この原料パルプに対してＴＥＭＰＯ酸化処理を次のようにして行った。
〔微細繊維状セルロース分散液Ｇの製造〕
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ（固形分９３質量％、坪量２０８ｇ／ｍ2シート状、離解してＪＩＳ Ｐ ８１２１に準じて測定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が７００ｍｌ）を使用した。この原料パルプに対してＴＥＭＰＯ酸化処理を次のようにして行った。
まず、乾燥質量１００質量部相当の上記原料パルプと、ＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル）１．６質量部と、臭化ナトリウム１０質量部を、水１００００質量部に分散させた。次いで、１３質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、１．０ｇのパルプに対して１０ｍｍｏｌになるように加えて反応を開始した。反応中は０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してｐＨを１０以上１０．５以下に保ち、ｐＨに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。
次いで、得られたＴＥＭＰＯ酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、ＴＥＭＰＯ酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下となった時点で、洗浄終点とした。
また、得られたＴＥＭＰＯ酸化パルプを供試して、Ｘ線回折装置にて分析を行ったところ、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースＩ型結晶を有していることが確認された。
得られたＴＥＭＰＯ酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が２質量％のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置（スギノマシン社製、スターバースト）で２００ＭＰａの圧力にて６回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Ｇを得た。
Ｘ線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースＩ型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、３〜５ｎｍであった。なお、得られた微細繊維状セルロースについて、後述する〔総解離酸量の測定（カルボキシ基）〕に記載の測定方法で測定されるカルボキシ基量は、１．８０ｍｍｏｌ／ｇだった。
＜実施例１＞
〔微細繊維状セルロース濃縮物の製造〕
１．１２質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．２８ｇの乳酸を添加して事前に中和した後、製造例１で得られた微細繊維状セルロース分散液Ａ １００ｇに添加し、５分間撹拌処理を行ったところ、微細繊維状セルロース分散液中に凝集物が生じた。凝集物が生じた微細繊維状セルロース分散液を減圧濾過することにより、微細繊維状セルロース凝集物を得た。得られた微細繊維状セルロース凝集物をイオン交換水で繰り返し洗うことで、微細繊維状セルロース凝集物に含まれる余剰なＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン、乳酸及び溶出したイオン等を除去した。得られた微細繊維状セルロース凝集物を３０℃、相対湿度４０％の条件下で乾燥し、微細繊維状セルロース濃縮物（繊維状セルロース含有物）を得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。
〔微細繊維状セルロース濃縮物の製造〕
１．１２質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．２８ｇの乳酸を添加して事前に中和した後、製造例１で得られた微細繊維状セルロース分散液Ａ １００ｇに添加し、５分間撹拌処理を行ったところ、微細繊維状セルロース分散液中に凝集物が生じた。凝集物が生じた微細繊維状セルロース分散液を減圧濾過することにより、微細繊維状セルロース凝集物を得た。得られた微細繊維状セルロース凝集物をイオン交換水で繰り返し洗うことで、微細繊維状セルロース凝集物に含まれる余剰なＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン、乳酸及び溶出したイオン等を除去した。得られた微細繊維状セルロース凝集物を３０℃、相対湿度４０％の条件下で乾燥し、微細繊維状セルロース濃縮物（繊維状セルロース含有物）を得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。
〔微細繊維状セルロース濃縮物の再分散〕
微細繊維状セルロース濃縮物に、微細繊維状セルロースの含有量が２．０質量％となるようＮ−メチルー２ーピロリドン（ＮＭＰ）を添加した。その後、超音波処理装置（ヒールシャー製、ＵＰ４００Ｓ）を用いて超音波処理を１０分間行い、微細繊維状セルロース再分散スラリーを得た。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーについて、後述の方法により粘度を測定した。
微細繊維状セルロース濃縮物に、微細繊維状セルロースの含有量が２．０質量％となるようＮ−メチルー２ーピロリドン（ＮＭＰ）を添加した。その後、超音波処理装置（ヒールシャー製、ＵＰ４００Ｓ）を用いて超音波処理を１０分間行い、微細繊維状セルロース再分散スラリーを得た。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーについて、後述の方法により粘度を測定した。
〔微細繊維状セルロース含有シートの製造〕
得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーを坪量８０ｇ／ｍ2となるようガラスシャーレに流涎し、ホットプレート上で１２０℃、６時間キャスト乾燥し、微細繊維状セルロース含有シートを得た。得られた微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーを坪量８０ｇ／ｍ2となるようガラスシャーレに流涎し、ホットプレート上で１２０℃、６時間キャスト乾燥し、微細繊維状セルロース含有シートを得た。得られた微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜実施例２＞
１．７８質量％のジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は１６個又は１８個）１００ｇを、乳酸で中和したＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液の代わりに用い、また、濃縮物の再分散の際に、微細繊維状セルロースの含有量が４．０質量％となるようトルエンに添加することとし、さらに、キャスト乾燥の温度を４０℃とした以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウム（ＤＡＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９０質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
１．７８質量％のジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は１６個又は１８個）１００ｇを、乳酸で中和したＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液の代わりに用い、また、濃縮物の再分散の際に、微細繊維状セルロースの含有量が４．０質量％となるようトルエンに添加することとし、さらに、キャスト乾燥の温度を４０℃とした以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウム（ＤＡＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９０質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜実施例３＞
０．８４質量％のポリオキシエチレンドデシルアミン（オキシエチレン残基の個数は２）水溶液１００ｇをＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液の代わりに用い、Ｎ−メチルー２ーピロリドン（ＮＭＰ）の代わりにジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ポリオキシエチレンドデシルアンモニウムイオン（ＰＯＥＤＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９２質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
０．８４質量％のポリオキシエチレンドデシルアミン（オキシエチレン残基の個数は２）水溶液１００ｇをＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液の代わりに用い、Ｎ−メチルー２ーピロリドン（ＮＭＰ）の代わりにジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ポリオキシエチレンドデシルアンモニウムイオン（ＰＯＥＤＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９２質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜実施例４＞
１．０８質量％のアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は８〜１８個）１００ｇを、乳酸で中和したＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液の代わりに用い、Ｎ−メチルー２ーピロリドン（ＮＭＰ）の代わりにメタノールを用い、キャスト乾燥の温度を５０℃とした以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、アルキルジメチルベンジルアンモニウム（ＡＤＭＢＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は８２質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
１．０８質量％のアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は８〜１８個）１００ｇを、乳酸で中和したＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液の代わりに用い、Ｎ−メチルー２ーピロリドン（ＮＭＰ）の代わりにメタノールを用い、キャスト乾燥の温度を５０℃とした以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、アルキルジメチルベンジルアンモニウム（ＡＤＭＢＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は８２質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜実施例５＞
製造例２で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｂを微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．３８質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３４ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｂに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９２質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例２で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｂを微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．３８質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３４ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｂに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９２質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜実施例６＞
製造例３で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｃを微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．５９質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３９ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｃに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９３質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例３で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｃを微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．５９質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３９ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｃに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９３質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例１＞
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。２．２６質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．５５ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９５質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。２．２６質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．５５ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９５質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例２＞
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。３．６０質量％のジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は１６個又は１８個）１００ｇを微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例２と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウム（ＤＡＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。３．６０質量％のジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は１６個又は１８個）１００ｇを微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例２と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ジ−ｎ−アルキルジメチルアンモニウム（ＤＡＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例３＞
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．７１質量％のポリオキシエチレンドデシルアミン（オキシエチレン残基の個数は２）水溶液１００ｇに０．５５ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例３と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ポリオキシエチレンドデシルアンモニウムイオン（ＰＯＥＤＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．７１質量％のポリオキシエチレンドデシルアミン（オキシエチレン残基の個数は２）水溶液１００ｇに０．５５ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例３と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、ポリオキシエチレンドデシルアンモニウムイオン（ＰＯＥＤＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例４＞
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。２．１８質量％のアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は８〜１８個）１００ｇを微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例４と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、アルキルジメチルベンジルアンモニウム（ＡＤＭＢＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は８４質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例４で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｄを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。２．１８質量％のアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリド水溶液（アルキル鎖の炭素原子数は８〜１８個）１００ｇを微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、実施例４と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、アルキルジメチルベンジルアンモニウム（ＡＤＭＢＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は８４質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例５＞
製造例５で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｅを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．７１質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．４２ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｅに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９４質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例５で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｅを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．７１質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．４２ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｅに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９４質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例６＞
１．３７質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３３ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、比較例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９３質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
１．３７質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３３ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｄに添加した以外は、比較例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９３質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜比較例７＞
製造例６で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｆを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．２４質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３４ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｆに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９３質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例６で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｆを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．２４質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３４ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｆに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるリンオキソ酸基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９３質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜参考例＞
製造例７で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｇを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．３２質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３２ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｇに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるカルボキシ基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
製造例７で得られた微細繊維状セルロース分散液Ｇを、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに用いた。１．３２質量％のＮ，Ｎ−ジドデシルメチルアミン水溶液１００ｇに０．３２ｇの乳酸を添加して中和した後に微細繊維状セルロース分散液Ｇに添加した以外は、実施例１と同様にして、微細繊維状セルロース濃縮物、微細繊維状セルロース再分散スラリー、および微細繊維状セルロース含有シートを得た。微細繊維状セルロース濃縮物に含まれるカルボキシ基の対イオンは、Ｎ，Ｎ−ジドデシルメチルアンモニウム（ＤＤＭＡ+）となっていた。得られた微細繊維状セルロース濃縮物の固形分濃度は９１質量％であった。得られた微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度、および微細繊維状セルロース含有シートの弾性率を後述の方法により測定した。
＜評価方法＞
〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が０．２質量％となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で１／１０の強酸性イオン交換樹脂（アンバージェット１０２４；オルガノ株式会社、コンディショング済）を加え、１時間振とう処理を行った後、目開き９０μｍのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、０．１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を５秒に１０μＬずつ加えながら、スラリーが示すｐＨの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の１５分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットした曲線において、増分（ｐＨのアルカリ滴下量に対する微分値）が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第１終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第２終点と呼ぶ（図１）。滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第１解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値を第１解離酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）とした。また、滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値を総解離酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）とした。
〔第１解離酸量と総解離酸量の測定（リンオキソ酸基）〕
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が０．２質量％となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で１／１０の強酸性イオン交換樹脂（アンバージェット１０２４；オルガノ株式会社、コンディショング済）を加え、１時間振とう処理を行った後、目開き９０μｍのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、０．１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を５秒に１０μＬずつ加えながら、スラリーが示すｐＨの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の１５分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットした曲線において、増分（ｐＨのアルカリ滴下量に対する微分値）が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第１終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第２終点と呼ぶ（図１）。滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第１解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第１終点までに必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値を第１解離酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）とした。また、滴定開始から第２終点までに必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象スラリー中の固形分（ｇ）で除した値を総解離酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）とした。
〔カルボキシ基量の測定〕
微細繊維状セルロースのカルボキシ基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が０．２質量％となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で１／１０の強酸性イオン交換樹脂（アンバージェット１０２４；オルガノ株式会社、コンディショング済）を加え、１時間振とう処理を行った後、目開き９０μｍのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、０．１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、スラリーが示すｐＨの値の変化を計測することにより行った。水酸化ナトリウム水溶液を加えながらｐＨの変化を観察すると、図２に示されるような滴定曲線が得られる。図２に示されるように、この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットした曲線において、増分（ｐＨのアルカリ滴下量に対する微分値）が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第１終点と呼ぶ。ここで、図２における滴定開始から第１終点までの領域を第１領域と呼ぶ。第１領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第１領域で必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分（ｇ）で除すことで、カルボキシ基の導入量（ｍｍｏｌ／ｇ）を算出した。
なお、上述のカルボキシ基導入量（ｍｍｏｌ／ｇ）は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン（Ｈ+）であるときの繊維状セルロースの質量１ｇあたりの置換基量（以降、カルボキシ基量（酸型）と呼ぶ）を示している。
微細繊維状セルロースのカルボキシ基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が０．２質量％となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で１／１０の強酸性イオン交換樹脂（アンバージェット１０２４；オルガノ株式会社、コンディショング済）を加え、１時間振とう処理を行った後、目開き９０μｍのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、０．１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、スラリーが示すｐＨの値の変化を計測することにより行った。水酸化ナトリウム水溶液を加えながらｐＨの変化を観察すると、図２に示されるような滴定曲線が得られる。図２に示されるように、この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したｐＨをプロットした曲線において、増分（ｐＨのアルカリ滴下量に対する微分値）が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第１終点と呼ぶ。ここで、図２における滴定開始から第１終点までの領域を第１領域と呼ぶ。第１領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第１領域で必要としたアルカリ量（ｍｍｏｌ）を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分（ｇ）で除すことで、カルボキシ基の導入量（ｍｍｏｌ／ｇ）を算出した。
なお、上述のカルボキシ基導入量（ｍｍｏｌ／ｇ）は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン（Ｈ+）であるときの繊維状セルロースの質量１ｇあたりの置換基量（以降、カルボキシ基量（酸型）と呼ぶ）を示している。
〔液状組成物の粘度の測定〕
微細繊維状セルロースを含有する液状組成物の粘度は、再分散工程後に得られる２．０質量％（実施例２及び比較例２以外）または４．０質量％（実施例２及び比較例２）の微細繊維状セルロース再分散スラリーを２３℃で、２４時間静置した後、微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度をＢ型粘度計（ＢＬＯＯＫＦＩＥＬＤ社製、アナログ粘度計Ｔ−ＬＶＴ）を用いて測定した値である。測定条件は、２３℃の条件とし、３ｒｐｍで３分間回転させた際の粘度を測定した。測定時の分散液の液温は２３℃であった。
微細繊維状セルロースを含有する液状組成物の粘度は、再分散工程後に得られる２．０質量％（実施例２及び比較例２以外）または４．０質量％（実施例２及び比較例２）の微細繊維状セルロース再分散スラリーを２３℃で、２４時間静置した後、微細繊維状セルロース再分散スラリーの粘度をＢ型粘度計（ＢＬＯＯＫＦＩＥＬＤ社製、アナログ粘度計Ｔ−ＬＶＴ）を用いて測定した値である。測定条件は、２３℃の条件とし、３ｒｐｍで３分間回転させた際の粘度を測定した。測定時の分散液の液温は２３℃であった。
〔シートの引張弾性率〕
試験片の長さを４０ｍｍ、チャック間距離を２０ｍｍとした以外はＪＩＳ Ｐ ８１１３に準拠し、引張試験機テンシロン（エー・アンド・デイ社製）を用いて、微細繊維状セルロース含有シートの引張弾性率を測定した。なお、引張弾性率は、ＳＳカーブにおける正の最大の傾き値から計算した値である。引張弾性率を測定する際には、２３℃、相対湿度５０％で２４時間調湿した、同一の坪量を有する微細繊維状セルロース含有シートを試験片として用いた。
試験片の長さを４０ｍｍ、チャック間距離を２０ｍｍとした以外はＪＩＳ Ｐ ８１１３に準拠し、引張試験機テンシロン（エー・アンド・デイ社製）を用いて、微細繊維状セルロース含有シートの引張弾性率を測定した。なお、引張弾性率は、ＳＳカーブにおける正の最大の傾き値から計算した値である。引張弾性率を測定する際には、２３℃、相対湿度５０％で２４時間調湿した、同一の坪量を有する微細繊維状セルロース含有シートを試験片として用いた。
〔有機オニウム含有率の算出〕
有機オニウム含有率とは、微細繊維状セルロース濃縮物中に含まれる有機オニウムイオン質量を微細繊維状セルロース濃縮物の絶乾質量で割ったものである。すなわち、下記計算式を用いて有機オニウム含有率を算出した。
有機オニウム含有率（質量％）＝１００×Ａ×Ｍ／（Ｂ×Ｍ＋Ａ×（Ｍ−２３））
Ａ：製造時に供試した有機オニウムから生じる有機オニウムイオンの質量（ｇ）、
Ｂ：製造時に供試した微細繊維状セルロース分散液中に含まれる微細繊維状セルロースの絶乾質量（ｇ）、
Ｍ：有機オニウムイオンの分子量
なお、計算式中の２３はナトリウムイオンの式量である。
有機オニウム含有率とは、微細繊維状セルロース濃縮物中に含まれる有機オニウムイオン質量を微細繊維状セルロース濃縮物の絶乾質量で割ったものである。すなわち、下記計算式を用いて有機オニウム含有率を算出した。
有機オニウム含有率（質量％）＝１００×Ａ×Ｍ／（Ｂ×Ｍ＋Ａ×（Ｍ−２３））
Ａ：製造時に供試した有機オニウムから生じる有機オニウムイオンの質量（ｇ）、
Ｂ：製造時に供試した微細繊維状セルロース分散液中に含まれる微細繊維状セルロースの絶乾質量（ｇ）、
Ｍ：有機オニウムイオンの分子量
なお、計算式中の２３はナトリウムイオンの式量である。
実施例で得られた繊維状セルロース含有物を再分散させた液状組成物の粘度は高く、繊維状セルロース含有物は、分散性に優れていることがわかった。また、実施例で得られた繊維状セルロース含有物を用いてシートを形成した場合、高弾性率のシートが得られた。
Claims (8)
- 繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、前記リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物であって、
前記繊維状セルロースにおける第１解離酸量をＡ１とし、前記繊維状セルロースにおける総解離酸量をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２の値が０．６５以上である、繊維状セルロース含有物。 - 繊維幅が１０００ｎｍ以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、前記亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基の対イオンとして有機オニウムイオンとを含有する繊維状セルロース含有物。
- 前記有機オニウムイオンは、下記（ａ）及び（ｂ）から選択される少なくとも一方の条件を満たす、請求項１又は２に記載の繊維状セルロース含有物；
（ａ）炭素数が５以上の炭化水素基を含む；
（ｂ）総炭素数が１７以上である。 - 前記有機オニウムイオンが有機アンモニウムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維状セルロース含有物。
- 前記繊維状セルロース含有物の全質量に対する前記繊維状セルロースの含有量が８０質量％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維状セルロース含有物。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維状セルロース含有物と、有機溶媒とを混合してなる繊維状セルロース含有液状組成物。
- さらに樹脂成分を含む請求項６に記載の繊維状セルロース含有液状組成物。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維状セルロース含有物、もしくは、請求項６又は７に記載の繊維状セルロース含有液状組成物から形成される成形体。
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