JP2008184493A - Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article - Google Patents

Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article Download PDF

Info

Publication number
JP2008184493A
JP2008184493A JP2007017153A JP2007017153A JP2008184493A JP 2008184493 A JP2008184493 A JP 2008184493A JP 2007017153 A JP2007017153 A JP 2007017153A JP 2007017153 A JP2007017153 A JP 2007017153A JP 2008184493 A JP2008184493 A JP 2008184493A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
mfc
composite material
resin composite
emulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007017153A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Nakahara
進 中原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2007017153A priority Critical patent/JP2008184493A/en
Publication of JP2008184493A publication Critical patent/JP2008184493A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin composite material thermally recyclable and exhibiting excellent mechanical strength. <P>SOLUTION: The resin composite material comprises a resin material and, incorporated as a reinforcing material therein, a surface-treated microfibrilized cellulose (MFC), where the surface-treated MFC has the surface thereof coated with an emulsion of the matrix resin of the resin composite material. The manufacturing method of the resin composite material comprises mixing the MFC with the emulsion of the matrix resin and subsequently adding the matrix resin followed by kneading. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、樹脂複合材料とその製造方法、および樹脂複合材料成形品に関するものである。   The present invention relates to a resin composite material, a method for producing the same, and a resin composite material molded article.

従来、繊維強化プラスチックに含有される強化材としては、優れた強度を有するガラス繊維が用いられてきた。しかし、このガラス繊維を用いた繊維強化プラスチックを燃焼させて熱エネルギーを回収するサーマルリサイクルを行う場合には、ガラス繊維が不燃物であるために、燃焼炉を損傷したり、燃焼効率が低くなる等の問題点があった。また、焼却後の残渣が多くなるという問題点もあった。このため、実際には繊維強化プラスチックのサーマルリサイクルはほとんど行われず、主として埋め立てて廃棄されているのが現状である。   Conventionally, glass fibers having excellent strength have been used as reinforcing materials contained in fiber-reinforced plastics. However, when performing thermal recycling to recover thermal energy by burning fiber reinforced plastic using this glass fiber, the glass fiber is incombustible, so the combustion furnace is damaged or the combustion efficiency is lowered. There was a problem such as. There is also a problem that the residue after incineration increases. For this reason, in practice, fiber-reinforced plastics are hardly thermally recycled and are mainly disposed of in landfills.

このような問題に対処するために、強化材として植物繊維を用いた複合材料が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   In order to cope with such a problem, a composite material using plant fibers as a reinforcing material has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、上記のような植物繊維を強化繊維として用いても、十分な補強効果が発揮されていない。この点についてはいくつかの要因が考えられる。   However, even if the above plant fiber is used as the reinforcing fiber, a sufficient reinforcing effect is not exhibited. Several factors can be considered on this point.

例えば、第1に、植物繊維そのものが強化材として必ずしも適した構造を有さないことである。引張性能を比較した場合、一般的な植物繊維の引張強さ、引張弾性率はガラス繊維等の高強度・高弾性率繊維のそれらの値よりはるかに小さい。これは植物繊維内に多くの構造状の欠陥が存在するためである。例えば、繊維の壁面には壁孔と呼ばれる空隙部が存在する。この空隙部は植物が生育していく過程で水分の水平方向の移動を担うものである。また、植物繊維はストロー状の構造となっており、繊維方向に沿って繊維内に大きな空隙が存在する。この空隙は植物が生育する過程で水分を垂直方向に運ぶためのものである。   For example, first, the plant fiber itself does not necessarily have a structure suitable as a reinforcing material. When the tensile performance is compared, the tensile strength and tensile modulus of general plant fibers are much smaller than those of high-strength and high-modulus fibers such as glass fibers. This is because there are many structural defects in the plant fiber. For example, there are voids called wall holes on the fiber wall. This void is responsible for the horizontal movement of moisture during the process of plant growth. Moreover, the plant fiber has a straw-like structure, and there are large voids in the fiber along the fiber direction. This gap is for transporting moisture in the vertical direction as the plant grows.

第2に、植物繊維の骨格構造を形成するエレメントである次式   Second, the following formula, which is an element that forms the skeleton structure of plant fibers

Figure 2008184493
Figure 2008184493

で表されるセルロースミクロフィブリル(以下、ミクロフィブリル)の配列方向のことが挙げられる。ミクロフィブリルは直鎖状の高分子であるセルロースが一方向に配向した結晶構造のエレメントであり、ミクロフィブリル単体の強度は既存の高強度・高弾性率繊維に匹敵する性能を示す。このミクロフィブリルが全て繊維方向に沿う形で配列していれば、植物繊維の引張性能は最大になるが、実際には約2割のミクロフィブリルが繊維方向と直交する方向に配列している。 The arrangement direction of cellulose microfibrils (hereinafter referred to as microfibrils) represented by A microfibril is an element of a crystal structure in which cellulose, which is a linear polymer, is oriented in one direction, and the strength of a single microfibril exhibits performance comparable to that of existing high-strength and high-modulus fibers. If all the microfibrils are arranged along the fiber direction, the tensile performance of the plant fiber is maximized, but actually about 20% of the microfibrils are arranged in a direction perpendicular to the fiber direction.

そこで、上記の植物繊維の構造状の欠陥を要因とする問題を解決するために、植物繊維の骨格部分、ミクロフィブリルそのものを分離・回収し、樹脂の強化材として利用した複合材料(例えば、特許文献3)が提案されている。   Therefore, in order to solve the above-mentioned problems caused by the structural defects of plant fibers, a composite material (for example, patents) that separates and recovers plant fiber skeleton parts and microfibrils themselves and uses them as resin reinforcements. Document 3) has been proposed.

分離・回収したミクロフィブリルはミクロフィブリル化セルロース(MFC)と称される。植物繊維中のセルロース以外の成分(特にリグニン)を薬品で取り除いた後に、水分の共存下で植物繊維内のフィブリル間に、機械的処理によりせん断力を作用させ、MFCを取り出す手法が一般的である。MFCは水分と共存する状態で生成される。   The separated and recovered microfibrils are called microfibrillated cellulose (MFC). In general, after removing components other than cellulose (especially lignin) in plant fibers with chemicals, a shearing force is applied between the fibrils in the plant fibers in the presence of moisture by mechanical treatment to extract MFC. is there. MFC is produced in a state where it coexists with moisture.

MFCはその原料となる植物繊維と比較して、2桁ほど大きいアスペクト比を有する。一般的に、アスペクト比の大きな繊維を強化材とした方が、複合材の強度性能は向上する。アスペクト比の観点からもMFCは通常の植物繊維よりも優れた補強効果を示すことが期待される。
特開平5−92527号公報 特開2002−69208号公報 特開2003−201695号公報
MFC has an aspect ratio that is about two orders of magnitude greater than the plant fiber that is the raw material. In general, the strength performance of a composite material is improved when a fiber having a large aspect ratio is used as a reinforcing material. From the viewpoint of aspect ratio, MFC is expected to exhibit a reinforcing effect superior to that of ordinary plant fibers.
JP-A-5-92527 JP 2002-69208 A JP 2003-201695 A

MFCは複合材料の強化材として高いポテンシャルを有しているが、その利用は一筋縄にはいかない。樹脂中にMFCを均一に分散した状態で、MFCと樹脂とを複合化することが難しいためである。   MFC has a high potential as a reinforcing material for composite materials, but its use is not straightforward. This is because it is difficult to combine MFC and resin in a state where MFC is uniformly dispersed in the resin.

これはMFCがセルロースと呼ばれる多糖より構成されることに起因する。セルロースは多数のヒドロキシル基を有する。ヒドロキシル基は極性の高い官能基であり、この官能基を多数有するセルロースより構成されるMFCは非常に極性の高い、親水性に富む成分となる。   This is because MFC is composed of a polysaccharide called cellulose. Cellulose has a number of hydroxyl groups. The hydroxyl group is a highly polar functional group, and MFC composed of cellulose having a large number of these functional groups is a very polar and hydrophilic component.

MFCは製造プロセス上、多量の水分と共存する形で生成される。MFCと共存する水分を取り除くと、MFC同士が凝集し、互いに強固な水素結合を形成する。いったん、水素結合により結びついたMFC凝集塊を再度、個々の繊維に分離することは極めて難しい。   MFC is produced in the form of coexistence with a large amount of moisture in the manufacturing process. When moisture that coexists with MFC is removed, MFCs aggregate and form a strong hydrogen bond with each other. It is extremely difficult to separate the MFC agglomerates once linked by hydrogen bonding into individual fibers again.

MFCを樹脂と複合化する際には、複合化の過程でMFCと共存する水分を除去することが必要となる。MFCと水分が共存したままでは水分がMFCの非晶領域に浸透し、非晶領域を構成するセルロース分子鎖の結合力が緩まるため、MFC自身の強度が低減し、樹脂に対する補強効果が弱まることになる。また、複合材料中の水分がその複合材料の使用過程で抜けると、複合材料が収縮したり、あるいは乾燥に伴う内部応力が発生したりする等の問題が生じる。   When the MFC is combined with the resin, it is necessary to remove moisture coexisting with the MFC during the composite process. If MFC and moisture coexist, moisture penetrates into the amorphous region of MFC, and the binding force of cellulose molecular chains constituting the amorphous region is relaxed, so the strength of MFC itself is reduced and the reinforcing effect on the resin is weakened. It will be. In addition, if moisture in the composite material is removed during the use of the composite material, problems such as shrinkage of the composite material or generation of internal stress due to drying occur.

したがって、MFCを樹脂と複合化する際には、MFCを凝集させずに樹脂中に分散した状態を保ちながら、両者を複合化することがポイントとなる。   Therefore, when MFC is combined with a resin, it is important to combine both while maintaining a state in which the MFC is not aggregated and dispersed in the resin.

しかし、MFCの凝集発生を防止することは困難である。樹脂の大部分はMFCほどの大きな極性を有しないため、MFCと樹脂を単純に混合して水分を除去した場合には、MFC同士が凝集してしまう。例えば、図4(a)はMFC1と樹脂3とを混合した直後の状態を模式的に示しており、MFC1には符号2で表される水分が共存している。この状態から水分2を除去すると、図4(b)に示すように、樹脂3中でMFC1同士が凝縮する。MFC1が樹脂3中に凝集した状態で存在すると、MFC1が有する高いアスペクト比を生かすことができず、高い補強効果を期待することができない。   However, it is difficult to prevent the occurrence of MFC aggregation. Since most of the resins do not have the same polarity as MFC, when MFC and resin are simply mixed to remove moisture, MFCs aggregate. For example, FIG. 4A schematically shows a state immediately after mixing MFC 1 and resin 3, and moisture represented by reference numeral 2 coexists in MFC 1. When the moisture 2 is removed from this state, the MFCs 1 condense in the resin 3 as shown in FIG. If MFC1 is present in an aggregated state in resin 3, the high aspect ratio of MFC1 cannot be utilized, and a high reinforcing effect cannot be expected.

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、サーマルリサイクルが可能で、かつ機械的強度に優れた樹脂複合材料を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a resin composite material that can be thermally recycled and has excellent mechanical strength.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。   The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.

第1に、本発明の樹脂複合材料は、樹脂材料中に、強化材として表面処理されたミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含有する樹脂複合材料であって、表面処理されたMFCが、樹脂複合材料の母材樹脂のエマルジョンでその表面が被覆されたものである。   First, the resin composite material of the present invention is a resin composite material containing microfibrillated cellulose (MFC) surface-treated as a reinforcing material in the resin material, and the surface-treated MFC is a resin composite material. The surface is coated with an emulsion of the base material resin of the material.

第2に、本発明の樹脂複合材料の製造方法は、MFCと母材樹脂のエマルジョンとを混合して脱水処理した後、母材樹脂を添加して混練する。   Second, in the method for producing a resin composite material of the present invention, MFC and an emulsion of a base resin are mixed and dehydrated, and then the base resin is added and kneaded.

第3に、上記第2の発明における脱水処理が、MFCと母材樹脂のエマルジョンとの混合物を乾燥処理して乾燥物を得るものである。   Third, the dehydration process in the second invention is to dry the mixture of MFC and base resin emulsion to obtain a dried product.

第4に、本発明の樹脂複合材料成形品は、上記第1の発明の樹脂複合材料を成形してなる。   Fourth, the resin composite material molded product of the present invention is formed by molding the resin composite material of the first invention.

上記第1の発明によれば、強化材として表面処理されたMFCが用いられているので、樹脂複合材料の廃棄時の燃焼処理によって熱エネルギーを回収するサーマルリサイクルが可能となる。また、母材樹脂中にMFCが効果的に分散され、MFCが有する高いアスペクト比を生かした補強効果の高い樹脂複合材料を得ることができる。さらに、MFCと母材樹脂との界面の接合性が良好であるため、機械的強度、特に耐衝撃性に優れたものとすることができる。   According to the first aspect, since the surface-treated MFC is used as the reinforcing material, it is possible to perform thermal recycling in which thermal energy is recovered by the combustion treatment at the time of disposal of the resin composite material. In addition, it is possible to obtain a resin composite material in which MFC is effectively dispersed in the base material resin and a high reinforcing effect utilizing the high aspect ratio of MFC is obtained. Furthermore, since the bondability at the interface between the MFC and the base resin is good, the mechanical strength, particularly the impact resistance, can be improved.

上記第2の発明によれば、サーマルリサイクルが可能で、かつ機械的強度に優れた樹脂複合材料を簡便に得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily obtain a resin composite material that can be thermally recycled and has excellent mechanical strength.

上記第3の発明によれば、上記第2の発明の効果に加えて、さらに機械的強度に優れた樹脂複合材料を効果的に得ることができる。   According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the second aspect of the invention, a resin composite material that is further excellent in mechanical strength can be obtained effectively.

上記第4の発明によれば、上記の優れた効果を樹脂複合材料成形品として実現することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the above excellent effect can be realized as a resin composite material molded article.

本発明の樹脂複合材料は、樹脂材料中に、強化材として表面処理されたミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含有させたものであり、表面処理されたMFCとして、樹脂複合材料の母材樹脂のエマルジョンでMFCの表面が被覆されたものを含有させるものである。   The resin composite material of the present invention contains microfibrillated cellulose (MFC) surface-treated as a reinforcing material in the resin material. As the surface-treated MFC, the base material resin of the resin composite material is used. The emulsion contains the MFC surface coated.

本発明における樹脂複合材料の母材樹脂の種類としては、MFCを表面処理するためのエマルジョン樹脂を作製可能なものであればよく、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の熱可塑性樹脂あるいはデンプン類、アルギン酸等の多糖類等を用いることができる。なかでも、環境面を考慮すると、ポリ乳酸、デンプン類等の植物由来樹脂の使用が好ましい。   The base resin of the resin composite material in the present invention is not limited as long as it can produce an emulsion resin for surface treatment of MFC, such as unsaturated polyester resin, epoxy resin, phenol resin, melanin resin, etc. Thermosetting resins, thermoplastic resins such as polyethylene resins, polypropylene resins, polystyrene resins, polylactic acid and polyglycolic acid, polysaccharides such as starches and alginic acid, and the like can be used. Of these, the use of plant-derived resins such as polylactic acid and starches is preferable in consideration of environmental aspects.

本発明は、表面処理されたMFCが用いられる。MFCは、上述したように従来より知られているものを用いることができ、その原料の種類としては、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ等の植物由来のものやホヤ等の動物由来のものが挙げられる。環境面、コスト、入手のし易さ等の観点から植物由来のものを用いることが好ましい。このMFCは一般的にはその直径が10〜800nm程度であり、アスペクト比は、原料の解繊プロセスでの繊維切断度合いに大きく依存するが、例えば50〜500000の範囲、特には50〜5000の範囲のものを考慮することができる。なお、MFCは上述したように製造プロセス上、多量の水分と共存する形で生成されている。   In the present invention, a surface-treated MFC is used. As described above, MFC may be a conventionally known one, and the raw material is derived from plants such as wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, or animals such as sea squirts. Can be mentioned. It is preferable to use a plant-derived material from the viewpoints of environment, cost, availability and the like. This MFC generally has a diameter of about 10 to 800 nm, and the aspect ratio largely depends on the degree of fiber cutting in the defibrating process of the raw material, but for example in the range of 50 to 500,000, particularly 50 to 5000. A range of things can be considered. As described above, MFC is generated in the form of coexisting with a large amount of moisture in the manufacturing process.

MFCは、例えば樹脂複合材料中に重量比で1〜99%の割合で含有され、必要とする樹脂複合材料の強度に応じて、その含有率が適宜に設定される。混練機による樹脂複合材料の混練時において、スクリュー、ローター等への負荷を考慮すると一般的には1〜70%の割合で含有されることが考慮されるが、好ましくは10〜20%の割合である。   MFC is contained, for example, in the resin composite material at a ratio of 1 to 99% by weight, and the content is appropriately set according to the strength of the required resin composite material. When the resin composite material is kneaded by a kneader, it is generally considered that it is contained in a proportion of 1 to 70% in consideration of the load on the screw, rotor, etc., but preferably a proportion of 10 to 20% It is.

表面処理されたMFCは、上記の母材樹脂のエマルジョンでMFCの表面の一部または全部が被覆されているものである。このエマルジョンは、一般的には、母材樹脂のペレットを細紛化して微粒子とし、これを界面活性剤により分散させたものであり、例えば、固形分濃度が10〜60wt%に調製されたものを用いることができる。母材樹脂のエマルジョンで被覆されたMFCは、その表面において、エマルジョン中の水分が揮散すると、微粒子同士が接近、接触し、樹脂連続層が形成されて母材樹脂の被膜が形成される(接着が完了する)。樹脂のガラス転移温度以上においては微粒子が互いに溶融して被膜が形成される。   The surface-treated MFC is one in which part or all of the surface of the MFC is coated with the above matrix resin emulsion. This emulsion is generally obtained by finely pulverizing a matrix resin pellet to form fine particles, which are dispersed with a surfactant, for example, having a solid content concentration of 10 to 60 wt%. Can be used. In the MFC coated with the matrix resin emulsion, when water in the emulsion is volatilized on the surface, the fine particles approach and contact each other, forming a continuous resin layer and forming a matrix resin coating (adhesion) Is completed). Above the glass transition temperature of the resin, the fine particles melt together to form a coating.

MFCの表面処理は、後述するが、例えば、母材樹脂のエマルジョンにMFCを添加して混合、攪拌することでMFCの表面を被覆することができる。このときの被覆された母材樹脂のエマルジョンはMFC(全乾)に対して重量比で20〜70%の割合にあることが考慮される。20%未満ではMFC間の凝集を十分に抑制することができない場合があるので好ましくない。70%を超えると母材樹脂のエマルジョン中の界面活性剤が樹脂分を脆くする方向に作用し、得られる樹脂複合材料の強度が低下する場合があるので好ましくない。   The surface treatment of MFC will be described later. For example, the surface of MFC can be coated by adding MFC to an emulsion of a base resin, mixing and stirring. It is considered that the coated matrix resin emulsion at this time is 20 to 70% by weight with respect to MFC (total dryness). Less than 20% is not preferable because aggregation between MFCs may not be sufficiently suppressed. If it exceeds 70%, the surfactant in the emulsion of the base material resin acts in the direction of making the resin component brittle, which is not preferable because the strength of the resulting resin composite material may be reduced.

母材樹脂のエマルジョンを使用する利点としては、樹脂複合材料の原料として、主にMFCと母材樹脂の2種に限定することが挙げられる。樹脂複合材料を構成する材料の種類が少ないことは、その材料の特性としてMFCと母材樹脂だけでは付与できない特性を持たせるためにその他の添加剤を使用する場合の材料設計の平易化をもたらす。さらには原料調達面でも有利である。   The advantage of using the emulsion of the base resin is that the raw material of the resin composite material is mainly limited to two types of MFC and base resin. The small number of types of materials constituting the resin composite material facilitates the material design when other additives are used in order to give the material characteristics that cannot be imparted by MFC and the base resin alone. . Furthermore, it is advantageous in terms of raw material procurement.

このような表面処理されたMFCは、それを用いて樹脂複合材料を製造する際、MFCに共存する水分を除去するための脱水処理を行っても、MFCの表面は被膜が形成されているためにMFC同士が凝集しない。また、MFCの表面に形成されている被膜は、樹脂複合材料の母材樹脂と同じ種類の樹脂で構成されているため、表面処理されたMFCは母材樹脂と相溶性がよい。このため、表面処理されたMFCと母材樹脂とを混合して得られる樹脂複合材料は、母材樹脂中にMFCが効果的に均一に分散したものとすることができ、MFCと母材樹脂との界面の接合性も良好である。よって、樹脂複合材料を成形して得られる成形品は、補強効果が高く、機械的強度に優れたものとすることができる。   Such a surface-treated MFC has a film formed on the surface of the MFC even if a dehydration treatment is performed to remove moisture coexisting in the MFC when a resin composite material is produced using the MFC. MFCs do not aggregate together. In addition, since the coating formed on the surface of the MFC is made of the same type of resin as the base material resin of the resin composite material, the surface-treated MFC has good compatibility with the base material resin. For this reason, the resin composite material obtained by mixing the surface-treated MFC and the base material resin can have MFC effectively and uniformly dispersed in the base material resin. The interface has good bondability. Therefore, the molded product obtained by molding the resin composite material can have a high reinforcing effect and excellent mechanical strength.

次に、本発明の樹脂複合材料の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the resin composite material of this invention is demonstrated.

本発明は、まず、MFCと母材樹脂のエマルジョンとを混合して脱水処理する。この混合により、MFCの表面に母材樹脂のエマルジョンを被覆させる。脱水処理は、例えば、加熱、乾燥させることにより、MFC同士を凝集させることなくMFCに共存する水分を除去することができる。脱水処理後は、樹脂複合材料を構成する母材樹脂をさらに添加し、これらを混練して樹脂複合材料を得る。混練は、樹脂複合材料の混練機として一般的に用いられているものを用いることができ、例えば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、二軸混練押出機等の各種の混練機を用いることができる。なかでも、MFC表面の母材樹脂のエマルジョンの被覆、脱水処理およびその後の母材樹脂との混練を効率よく行うことができることから、二軸混練押出機を用いることが好ましい。二軸混練押出機におけるスクリューの回転方向は異方向、同方向回転のいずれでもよく、また、スクリューの噛み合いも、完全噛み合い型、不完全噛み合い型、非噛み合い型等の種類があるがいずれの型でもよく特に制限されるものではない。スクリューの回転速度は、例えば50〜400rpmの範囲とすることができ、混練温度は一般的には120〜200℃の範囲が考慮される。   In the present invention, first, MFC and a matrix resin emulsion are mixed and dehydrated. By this mixing, the base resin emulsion is coated on the surface of the MFC. In the dehydration process, for example, by heating and drying, moisture present in the MFC can be removed without causing the MFCs to aggregate. After the dehydration treatment, a base resin constituting the resin composite material is further added, and these are kneaded to obtain a resin composite material. For the kneading, those generally used as a kneading machine for resin composite materials can be used. For example, various kneading machines such as a roll, a Banbury mixer, a kneader, and a twin-screw kneading extruder can be used. Among these, it is preferable to use a twin-screw kneading extruder because the MFC surface can be efficiently coated with the base resin emulsion, dehydrated, and then kneaded with the base resin. The screw rotation direction in the twin-screw kneading extruder may be either different or the same direction, and there are various types of screw engagement, such as complete engagement type, incomplete engagement type, and non-engagement type. But it is not particularly limited. The rotational speed of the screw can be, for example, in the range of 50 to 400 rpm, and the kneading temperature is generally considered to be in the range of 120 to 200 ° C.

図1(a)はセグメントNo.1〜No.8からなる二軸混練押出機を模式的に表した側面図であり、図1(b)は得られる樹脂複合材料の樹脂材料中のMFCの混合状態を模式的に示した図である。二軸混練押出機を用いたときの樹脂複合材料の製造方法を図1に基づいて説明する。   In FIG. 1-No. FIG. 1B is a side view schematically showing a biaxial kneading and extruding machine composed of 8 and FIG. 1B schematically showing a mixed state of MFC in the resin material of the obtained resin composite material. A method for producing a resin composite material using a biaxial kneading extruder will be described with reference to FIG.

二軸混練押出機のセグメントNo.1の位置でMFC1と母材樹脂のエマルジョン4を投入し、スクリューの回転により両者を混練する。この混練によりMFC1の表面が母材樹脂のエマルジョン4で被覆され、セグメントNo.6までの混練過程でMFCに共存する水分が蒸発する。そして、セグメントNo.6の位置で母材樹脂を投入して混練することにより、母材樹脂と同じ種類の樹脂で構成される被膜41がその表面に形成されたMFC1と母材樹脂31とが複合化した樹脂複合材料を得る(図1(b))。得られた樹脂複合材料を射出成形、押出成形、圧縮成形等で成形することにより、所定形状の樹脂複合材料成形品を製造することができる。   Segment number of twin-screw kneading extruder At the position 1, the MFC 1 and the emulsion 4 of the base resin are charged, and both are kneaded by rotating the screw. By this kneading, the surface of MFC 1 is coated with the emulsion 4 of the base material resin. In the kneading process up to 6, the water present in the MFC evaporates. And segment no. Resin composite in which the base material resin 31 and the MFC 1 formed with the coating 41 composed of the same kind of resin as the base material resin are combined by charging the base material resin at the position 6 and kneading. The material is obtained (FIG. 1 (b)). By molding the obtained resin composite material by injection molding, extrusion molding, compression molding or the like, a resin composite material molded product having a predetermined shape can be manufactured.

MFCと母材樹脂のエマルジョンとの混合および脱水処理は、例えば、図2に示すように、水にMFCと母材樹脂のエマルジョンを投入して攪拌してもよい。これにより、MFC1の表面が母材樹脂のエマルジョン4で確実に被覆される。そして、これを乾燥処理することにより、母材樹脂と同じ種類の樹脂で構成される被膜41がその表面に形成されたMFC1を確実に得ることができる。しかも水分除去が効果的に行われるため、最終的に得られる樹脂複合材料成形品は機械的強度がより一層向上したものになる。MFCと母材樹脂のエマルジョンの水への投入の際には、水溶液中のMFC濃度を低く設定することが好ましい。これによって、MFCとエマルジョン中の母材樹脂粒子の分散が促進され、MFCと母材樹脂エマルジョンとの均一な混合が可能となる。   In the mixing and dehydration treatment of the MFC and the base resin emulsion, for example, as shown in FIG. 2, the MFC and base resin emulsion may be added to water and stirred. Thereby, the surface of MFC1 is reliably coat | covered with the emulsion 4 of base material resin. And by drying this, MFC1 in which the film 41 composed of the same kind of resin as the base resin is formed on the surface thereof can be obtained with certainty. In addition, since water removal is effectively performed, the finally obtained resin composite material molded article has a further improved mechanical strength. When the MFC and matrix resin emulsion is added to water, it is preferable to set the MFC concentration in the aqueous solution low. As a result, the dispersion of the MFC and the base resin particles in the emulsion is promoted, and the MFC and the base resin emulsion can be uniformly mixed.

図3はこの母材樹脂のエマルジョンで被覆されたMFCを用いた二軸混練押出機による樹脂複合材料の製造方法を示している。図3によれば、母材樹脂のエマルジョンで被覆されたMFCを母材樹脂とともにセグメントNo.1の位置で投入し、これらを混練する。これにより、MFCと母材樹脂とが複合化した樹脂複合材料を得ることができる。   FIG. 3 shows a method for producing a resin composite material by a twin-screw kneading extruder using MFC coated with this matrix resin emulsion. As shown in FIG. Inject at position 1 and knead these. Thereby, a resin composite material in which the MFC and the base material resin are combined can be obtained.

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。   Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
MFC(ダイセル化学工業(株)製、セリッシュ KY−100G、固形分:10wt%)400gと植物由来樹脂であるポリ乳酸のエマルジョン(ミヨシ油脂(株)製、ランディ PL−1000、固形分:40wt%)500gを図1に示すセグメントNo.1の位置で投入した。MFCと共存する水分をセグメントNo.3,4,5で取り除き(水蒸気として)、セグメントNo.6の位置で母材樹脂として植物由来樹脂であるポリ乳酸ペレット(三井化学(株)製、LACEA H−100)を1400g投入して混練した。
<Example 1>
400 g of MFC (Daicel Chemical Industries, Ltd., Celish KY-100G, solid content: 10 wt%) and an emulsion of polylactic acid that is a plant-derived resin (Miyoshi Oil & Fats Co., Ltd., Randy PL-1000, solid content: 40 wt%) ) 500 g is segment No. shown in FIG. It was loaded at position 1. Moisture coexisting with MFC is segment No. Removed with 3, 4 and 5 (as water vapor), segment no. At position 6, 1400 g of polylactic acid pellets (manufactured by Mitsui Chemicals, LACEA H-100), which is a plant-derived resin, was added as a base material resin and kneaded.

混練条件は混練温度180℃、送り速度3.2kg/hr、スクリュー回転速度80rpmとした。   The kneading conditions were a kneading temperature of 180 ° C., a feed rate of 3.2 kg / hr, and a screw rotation speed of 80 rpm.

混練処理を終えたコンパウンドをペレタイザーにて裁断し、長さ5mmのペレットを調製した。得られたペレットを105℃のオーブン(エスペック(株)製、PV−220)内にて恒量に達するまで乾燥した。   The compound after the kneading treatment was cut with a pelletizer to prepare a pellet having a length of 5 mm. The obtained pellets were dried in a 105 ° C. oven (Espec Corp., PV-220) until reaching a constant weight.

上記で得られたペレットをステンレス枠内に配置し、圧縮成形を行った。圧縮成形機(ASFV−25、(株)神藤金属工業所)を使用し、真空下で成形した。型枠内を充てんするために必要なサンプル量の1.1倍のコンパウンドを圧縮成形した。曲げ性能、耐衝撃性評価用に寸法の異なる2種類の成形物を作成し、それぞれの成形物から所定寸法の試験体を所定本数切り出した。
成形条件、成形物の寸法、試験体の寸法と本数および評価の準拠規格を表1に示す。
The pellets obtained above were placed in a stainless steel frame and compression molded. Using a compression molding machine (ASFV-25, Kamito Metal Industry Co., Ltd.), molding was performed under vacuum. A compound 1.1 times the amount of sample required to fill the mold was compression molded. Two types of molded products having different dimensions were prepared for evaluation of bending performance and impact resistance, and a predetermined number of specimens having predetermined dimensions were cut out from the respective molded products.
Table 1 shows the molding conditions, the dimensions of the molded article, the dimensions and number of the specimens, and the standards for evaluation.

Figure 2008184493
Figure 2008184493

<実施例2>
3L容ビーカーに水1985gとともにMFC(ダイセル化学工業(株)製、セリッシュ KY−100G、固形分:10wt%)200gと植物由来樹脂であるポリ乳酸のエマルジョン(ミヨシ油脂(株)製、ランディ PL−1000、固形分:40wt%)25gを投入し、攪拌機(T.K. ホモディスパー、特殊機化工業(株)製、f−Model)により3時間攪拌処理した。回転数は1000rpmとし、液温は終始常温とした。
<Example 2>
A 3-L beaker with 1985 g of water and 200 g of MFC (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., serish KY-100G, solid content: 10 wt%) and a polylactic acid that is a plant-derived resin (Miyoshi Oil & Fats Co., Ltd., Randy PL-) 1000, solid content: 40 wt%) was added, and the mixture was stirred for 3 hours with a stirrer (TK homodisper, f-Model manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.). The number of revolutions was 1000 rpm, and the liquid temperature was normal temperature throughout.

混合溶液をバット内に流し込み、105℃のオーブン(エスペック(株)製、PV−220)内にて恒量に達するまで乾燥した。結果としてフィルム状のMFC/ポリ乳酸エマルジョン混合物を得た。得られた混合物を10mm角程度の寸法に裁断し、次の工程に供した。   The mixed solution was poured into a vat and dried in a 105 ° C. oven (Espec Corp., PV-220) until reaching a constant weight. As a result, a film-like MFC / polylactic acid emulsion mixture was obtained. The obtained mixture was cut into a size of about 10 mm square and subjected to the next step.

得られた混合物を粉砕機(マグナムブレンダー、MB−911)により粉砕し、3mm角以上のコンパウンドがない状態にした。   The obtained mixture was pulverized by a pulverizer (Magnum Blender, MB-911) so that there was no compound of 3 mm square or more.

上記操作を繰り返し、計300gのMFC/ポリ乳酸エマルジョン混合物を得た。   The above operation was repeated to obtain a total of 300 g of an MFC / polylactic acid emulsion mixture.

小型二軸混練押出機に上記MFC/ポリ乳酸エマルジョン混合物300gと母材樹脂として植物由来樹脂であるポリ乳酸ペレット(三井化学(株)製、LACEA H−100)を700g投入して混練した。   700 g of the above-mentioned MFC / polylactic acid emulsion mixture and 700 g of polylactic acid pellets (manufactured by Mitsui Chemical Co., Ltd., LACEA H-100) as a base material resin were introduced into a small twin-screw kneading extruder and kneaded.

混練条件は混練温度180℃、送り速度3.2kg/hr、スクリュー回転速度80rpmとした。   The kneading conditions were a kneading temperature of 180 ° C., a feed rate of 3.2 kg / hr, and a screw rotation speed of 80 rpm.

混練処理を終えたコンパウンドをペレタイザーにて裁断し、長さ5mmのペレットを調製した。   The compound after the kneading treatment was cut with a pelletizer to prepare a pellet having a length of 5 mm.

得られたペレットで実施例1と同様に曲げ性能、耐衝撃性評価用の試験体を作成した。
<比較例1>
ポリ乳酸ペレット(三井化学(株)製、LACEA H−100)のみで実施例1と同様に曲げ性能、耐衝撃性評価用の試験体を作成した。
<比較例2>
MFC(ダイセル化学工業(株)製、セリッシュ KY−100G、固形分:10wt%)400gと母材樹脂として植物由来樹脂であるポリ乳酸ペレット(三井化学(株)製、LACEA H−100)1600gを図1に示すセグメントNo.1の位置で投入して混練した。MFCと共存する水分を水蒸気としてセグメントNo.3,4で除去した。
A test body for evaluating bending performance and impact resistance was prepared from the obtained pellets in the same manner as in Example 1.
<Comparative Example 1>
A test specimen for evaluating bending performance and impact resistance was prepared in the same manner as in Example 1 using only polylactic acid pellets (LACEA H-100, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
<Comparative example 2>
400 g of MFC (Daicel Chemical Industry Co., Ltd., Celish KY-100G, solid content: 10 wt%) and 1600 g of polylactic acid pellets (made by Mitsui Chemicals, LACEA H-100) which is a plant-derived resin as a base material resin Segment No. 1 shown in FIG. The mixture was introduced at position 1 and kneaded. The water No. coexisting with MFC is regarded as water vapor and the segment No. 3 and 4 removed.

混練条件は混練温度180℃、送り速度3.2kg/hr、スクリュー回転速度80rpmとした。   The kneading conditions were a kneading temperature of 180 ° C., a feed rate of 3.2 kg / hr, and a screw rotation speed of 80 rpm.

混練処理を終えたコンパウンドをペレタイザーにて裁断し、長さ5mmのペレットを調製した。得られたペレットを105℃のオーブン(エスペック(株)製、PV−220)内にて恒量に達するまで乾燥した。   The compound after the kneading treatment was cut with a pelletizer to prepare a pellet having a length of 5 mm. The obtained pellets were dried in a 105 ° C. oven (Espec Corp., PV-220) until reaching a constant weight.

得られたペレットで実施例1と同様に曲げ性能、耐衝撃性評価用の試験体を作成した。   A test body for evaluating bending performance and impact resistance was prepared from the obtained pellets in the same manner as in Example 1.

実施例1〜2および比較例1〜2で作成した試験体について、曲げ性能、耐衝撃性を評価した。試験体におけるMFC、ポリ乳酸エマルジョンおよびポリ乳酸ペレットの含有率とともに、曲げ性能、耐衝撃性の評価結果を表2に示す。なお、熱変形温度は負荷応力0.45MPaにて評価した。   About the test body created in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, bending performance and impact resistance were evaluated. Table 2 shows the evaluation results of bending performance and impact resistance, together with the contents of MFC, polylactic acid emulsion and polylactic acid pellets in the test specimen. The thermal deformation temperature was evaluated at a load stress of 0.45 MPa.

Figure 2008184493
Figure 2008184493

表2の結果より、MFCとポリ乳酸のエマルジョンを混合して得た試験体(実施例1,2)の曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値がMFCを含有していない試験体(比較例1)およびポリ乳酸のエマルジョンを混合していない試験体(比較例2)に比べて高いことが確認できた。特に水溶液中でMFCと母材樹脂のエマルジョンを混合することで、曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値がより向上することが確認できた。   From the results of Table 2, the test specimens obtained by mixing the emulsions of MFC and polylactic acid (Examples 1 and 2) have no flexural modulus, flexural strength, and Izod impact value. It was confirmed that it was higher than that of Example 1) and the test sample not mixed with the polylactic acid emulsion (Comparative Example 2). In particular, it was confirmed that the flexural modulus, flexural strength, and Izod impact value were further improved by mixing the emulsion of MFC and base resin in an aqueous solution.

(a)は二軸混練押出機を模式的に表した側面図であり、樹脂複合材料の製造方法を説明するための図である。(b)は樹脂材料中のMFCの混合状態を模式的に示した図である。(A) is the side view which represented the biaxial kneading extruder typically, and is a figure for demonstrating the manufacturing method of a resin composite material. (B) is the figure which showed typically the mixed state of MFC in the resin material. 表面が母材樹脂のエマルジョンで被覆されたMFCの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of MFC by which the surface was coat | covered with the emulsion of base material resin. 樹脂複合材料の製造方法を説明するための別の実施形態を示した二軸混練押出機の側面図である。It is a side view of the biaxial kneading extruder which showed another embodiment for demonstrating the manufacturing method of a resin composite material. (a)はMFCと樹脂とを混合した直後の状態を模式的に示しており、(b)は水分を除去した後の状態を示す図である。(A) has shown typically the state immediately after mixing MFC and resin, and (b) is a figure which shows the state after removing a water | moisture content.

符号の説明Explanation of symbols

1 ミクロフィブリル化セルロース(MFC)
3 樹脂
4 母材樹脂のエマルジョン
1 Microfibrillated cellulose (MFC)
3 Resin 4 Emulsion of base resin

Claims (4)

樹脂材料中に、強化材として表面処理されたミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含有する樹脂複合材料であって、表面処理されたMFCが、樹脂複合材料の母材樹脂のエマルジョンでその表面が被覆されたものであることを特徴とする樹脂複合材料。 A resin composite material containing microfibrillated cellulose (MFC) surface-treated as a reinforcing material in a resin material, and the surface-treated MFC is coated with an emulsion of a base resin of the resin composite material Resin composite material characterized by being made. MFCと母材樹脂のエマルジョンとを混合して脱水処理した後、母材樹脂を添加して混練することを特徴とする樹脂複合材料の製造方法。 A method for producing a resin composite material, comprising mixing an MFC and an emulsion of a base resin, dehydrating, and then adding and kneading the base resin. 脱水処理が、MFCと母材樹脂のエマルジョンとの混合物を乾燥処理して乾燥物を得るものであることを特徴とする請求項2に記載の樹脂複合材料の製造方法。 3. The method for producing a resin composite material according to claim 2, wherein the dehydration treatment is performed by drying a mixture of the MFC and the emulsion of the base resin to obtain a dried product. 請求項1に記載の樹脂複合材料を成形してなることを特徴とする樹脂複合材料成形品。 A resin composite material molded article obtained by molding the resin composite material according to claim 1.
JP2007017153A 2007-01-26 2007-01-26 Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article Pending JP2008184493A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007017153A JP2008184493A (en) 2007-01-26 2007-01-26 Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007017153A JP2008184493A (en) 2007-01-26 2007-01-26 Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008184493A true JP2008184493A (en) 2008-08-14

Family

ID=39727748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007017153A Pending JP2008184493A (en) 2007-01-26 2007-01-26 Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008184493A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010152080A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Toppan Printing Co Ltd Antiglare film
JP2010265357A (en) * 2009-05-13 2010-11-25 Konica Minolta Holdings Inc Method for producing cellulose fiber-containing resin material
JP2018083863A (en) * 2016-11-21 2018-05-31 凸版印刷株式会社 Resin molding and manufacturing method of resin molding

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010152080A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Toppan Printing Co Ltd Antiglare film
JP2010265357A (en) * 2009-05-13 2010-11-25 Konica Minolta Holdings Inc Method for producing cellulose fiber-containing resin material
JP2018083863A (en) * 2016-11-21 2018-05-31 凸版印刷株式会社 Resin molding and manufacturing method of resin molding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Esmaeili et al. Poly (lactic acid)/coplasticized thermoplastic starch blend: Effect of plasticizer migration on rheological and mechanical properties
Gallos et al. Lignocellulosic fibers: a critical review of the extrusion process for enhancement of the properties of natural fiber composites
Saba et al. A review on dynamic mechanical properties of natural fibre reinforced polymer composites
Bozsódi et al. Modification of interactions in polypropylene/lignosulfonate blends
Shibata et al. Biocomposites made from short abaca fiber and biodegradable polyesters
Obasi Peanut husk filled polyethylene composites: effects of filler content and compatibilizer on properties
JP5030667B2 (en) Microfibrillated cellulose composite resin and method for producing the same
Battegazzore et al. Epoxy coupling agent for PLA and PHB copolymer-based cotton fabric bio-composites
Granda et al. Towards a good interphase between bleached kraft softwood fibers and poly (lactic) acid
Azman et al. Mechanical, structural, thermal and morphological properties of epoxy composites filled with chicken eggshell and inorganic CaCO 3 particles
Conzatti et al. Polyester-based biocomposites containing wool fibres
Siregar et al. The effect of maleic anhydride polyethylene on mechanical properties of pineapple leaf fibre reinforced polylactic acid composites
US20060084728A1 (en) Polymer composites containing keratin
Lopez-Gil et al. Strategies to improve the mechanical properties of starch-based materials: plasticization and natural fibers reinforcement
KR20130103154A (en) Polypropylene-polylactic acid mixed resin/graphene/natural fiber bionanocomposite and manufacturing method of thereof
Bashir et al. Recent developments in biocomposites reinforced with natural biofillers from food waste
Ardekani et al. Mechanical and thermal properties of recycled poly (ethylene terephthalate) reinforced newspaper fiber composites
JP2008184492A (en) Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article
Lu et al. Environmental degradability of self-reinforced composites made from sisal
Saini et al. Maleic anhydride grafted linear low‐density polyethylene/waste paper powder composites with superior mechanical behavior
Erdogan et al. Physical and mechanical properties of PP composites based on different types of lignocellulosic fillers
Sarkar et al. Fabrication of acrylic modified coconut fiber reinforced polypropylene biocomposites: Study of mechanical, thermal, and erosion properties
JP2008184493A (en) Resin composite material, its manufacturing method, and resin composite material molded article
JP2021095432A (en) Composition for molding and molding
Nozari et al. Mechanical properties and water uptake of nanoclay/wood flour/LDPE composites after fiber surface mercerization