JP2008297364A - ミクロフィブリル化セルロース複合樹脂及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ミクロフィブリル化セルロースを薄い濃度で水に添加し十分に分散させた後に、平均粒子径1000μm以下の樹脂粉末を添加し混合することによって、均質な混合分散液の調製が可能となり、これを脱水、乾燥させることによって、樹脂中のミクロフィブリル化セルロースの分散性が改善され、さらに高温又は有機溶媒を必要とせずにミクロフィブリル化セルロースと樹脂の複合体(複合樹脂)が得られる。
【選択図】なし
Description
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項1.ミクロフィブリル化セルロースを水に分散させミクロフィブリル化セルロース濃度が0.1〜5重量%の分散液を調製する工程、及び
該分散液と平均粒子径1〜1000μmの樹脂粉末を、分散液中のミクロフィブリル化セルロース重量と混合される樹脂粉末重量の合計重量に対し1〜99重量%の量で混合し、分散させて混合分散液を調製する工程、
を含むミクロフィブリル化セルロース複合樹脂の製造方法。
項2.樹脂粉末の平均粒子径が1〜100μmである項1に記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂の製造方法。
項3.表面にミクロフィブリル化セルロースを有する平均粒子径1〜1000μmの樹脂粉末の凝集体からなるミクロフィブリル化セルロース複合樹脂。
項4.樹脂粉末の平均粒子径が1〜100μmである項3に記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂。
項5.項1又は2に記載の方法により得られるものである項3又は4に記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂。
項6.項3〜5のいずれかに記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂を混練して得られる混練物。
項7.項3〜5のいずれかに記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂を混練して得られる混練物を、圧縮、射出、押出又はブロー成形することによりミクロフィブリル化セルロース複合樹脂成形体を製造する方法。
項8.項7に記載の方法により得られる複合樹脂成形体。
ミクロフィブリル化セルロースを水に分散させミクロフィブリル化セルロース濃度が0.1〜5重量%の分散液を調製する工程(以下、第1の分散工程と称することがある)、及び
該分散液と平均粒子径1〜1000μmの樹脂粉末を、分散液中のミクロフィブリル化セルロース重量と混合される樹脂粉末重量の合計重量に対し1〜99重量%の量で混合し、分散させて混合分散液を調製する工程(以下、第2の分散工程と称することがある)、
を含むことを特徴とする。
ミクロフィブリル化セルロースと生分解性樹脂との複合化を行った。
ミクロフィブリル化セルロースはダイセル化学工業社製の「セリッシュKY−100G」を使用した。高度に精製した純植物繊維を原料とし、超高圧ホモジナイザー処理による強力な機械的剪断力を加えミクロフィブリル化したものである。生分解性樹脂としてはポリブチレンサクシネート(PBS)とポリ乳酸(PLA)を使用した。PBSは三菱化学社製の「GS-Pla(グレード;AZ91T)」、PLAは三井化学社製の「LACEA(グレード;H-100)」である。これらのペレット状樹脂を粉砕し、平均粒子径が13.1μm(PBS)、18.9μm(PLA)の粉末とした。
水にミクロフィブリル化セルロース濃度が1重量%となる量のミクロフィブリル化セルロースを加え24時間撹拌した。ここに、分散液中のミクロフィブリル化セルロース重量と混合される樹脂粉末重量の合計の重量を100とした場合にミクロフィブリル化セルロース濃度が10重量%となる量のPBS粉末を加え、自転・公転式ミキサー(シンキー社製の「AR-250」)で5分間撹拌した。得られた分散液を吸引ろ過により脱水し、ガラス板の上に薄く広げて70℃の熱風オーブン中で2時間乾燥して、フレーク状の複合樹脂(PBS)を製造した。
次に、樹脂粉末をPBSからPLAに変更し、同様にしてフレーク状の複合樹脂(PLA)を製造した。
なお、これら複合樹脂の製造において乾燥温度条件は常に80℃以下であった。
実施例1で得られた2種類の複合樹脂を、各々、二軸押出成形機に供しペレットとし、大きさを一定とした。このペレットをインラインスクリュー式射出成形機(東洋機械金属社製の「Plaster TI-60」に供し、金型温度40℃、シリンダー温度170℃(PLA)又は130℃(PBS)の成形条件で、2種類のダンベル型の複合樹脂成形体を製造した。
実施例1に記載されたペレット状のPBS及びPLA樹脂を、ミクロフィブリル化セルロースを配合することなくそのまま、射出成形機に供した以外は実施例2と同様にして、2種類のダンベル型樹脂成形体を製造した。
実施例2で得られたミクロフィブリル化セルロースで複合化された2種類の成形体及び比較例1で得られた繊維を含まない2種類の成形体の破断伸び、引張特性、曲げ特性及びアイゾット衝撃強度を測定した。サンプル試料としてはダンベル型樹脂成形体をそのまま使用した。
クロスヘッドスピード10mm/分、室温で行った。衝撃試験は、アイゾット衝撃試験機((株)安田精機製作所258型)を用いて、室温で行なった。測定結果を表1に示す。
実施例1と同様にして、PBSとPLAの2種類のフレーク状複合樹脂を製造した。さらに、樹脂粉末として低密度ポリエチレン粉末(LDPE;平均粒子径20μm)を使用し、実施例1と同様にしてLDPEのフレーク状複合樹脂を製造した。
3種類のフレーク状複合樹脂を各々ラボプラストミル混練(混練時間5分、混練温度130℃(PBS)、180℃(PLA)、130℃(LDPE))に供し、得られた混練物をホットプレス(MF50型、神藤金属社製、20MPa)によりシート状に成形して厚さ約350μmの3種類のシート状複合樹脂成形体を製造した。なお、ホットプレス温度は130℃(PBS)、180℃(PLA)、130℃(LDPE))であった。
得られたシート状樹脂成形体のうち、PLA樹脂成形体及びLDPE樹脂成形体を光学顕微鏡で観察した。PLA樹脂成形体の顕微鏡写真を図1に示し、LDPE樹脂成形体の顕微鏡写真を図2及び図3(左側)に示した。
先ず、実施例3で使用したPBS、PLA及びLDPEの粉末を各々ラボプラストミルを用いて130℃、180℃及び130℃で溶融させ、ここに、別途調製したミクロフィブリル化セルロース含有率10重量%のミクロフィブリル化セルロース(実施例1と同じセリッシュKY-100G)含有水を徐々に添加し、水蒸気を十分に揮散させた後、5分間混練し、実施例3と同様に、得られた混練物をホットプレスしてシート状複合樹脂成形体(厚さ約350μm)を製造した。なお、ミクロフィブリル化セルロース含有水の添加量は、ミクロフィブリル化セルロースと樹脂の合計重量に対しミクロフィブリル化セルロース量が10重量%となる量である。
得られたシート状樹脂成形体のうち、PLA樹脂成形体及びLDPE樹脂成形体を光学顕微鏡で観察した。PLA樹脂成形体の顕微鏡写真を図4に示し、LDPE樹脂成形体の顕微鏡写真を図3(右側)及び図5に示した。
図1〜5の顕微鏡写真より、比較例の溶融混練法によるシートでは、樹脂中でミクロフィブリル化セルロースが明らかに凝集していわゆる“ダマ“になる様子がみられるのに対し、実施例の樹脂粉末分散法によるシートはミクロフィブリル化セルロースが均一に樹脂中に分散している様子が確認できる。
実施例3及び比較例2で得られたシート状樹脂成形体から短冊形の試験片(幅5mm、長さ45mm)を切り出し、この試験片を島津万能試験機(オートグラフ AG-5000E)に供して引張試験を行った。試験速度10mm/分、冶具間距離25mm、常温の条件で測定した。破断伸びについてはS-S線図(応力−ひずみ線図)を図6(PBS)、図7(PLA)及び図8(LDPE)に示す。他の測定結果は表2に示す。なお、表中、MFCはミクロフィブリル化セルロースを表す。
Claims (8)
- ミクロフィブリル化セルロースを水に分散させミクロフィブリル化セルロース濃度が0.1〜5重量%の分散液を調製する工程、及び
該分散液と平均粒子径1〜1000μmの樹脂粉末を、分散液中のミクロフィブリル化セルロース重量と混合される樹脂粉末重量の合計重量に対し1〜99重量%の量で混合し、分散させて混合分散液を調製する工程、
を含むミクロフィブリル化セルロース複合樹脂の製造方法。 - 樹脂粉末の平均粒子径が1〜100μmである請求項1に記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂の製造方法。
- 表面にミクロフィブリル化セルロースを有する平均粒子径1〜1000μmの樹脂粉末の凝集体からなるミクロフィブリル化セルロース複合樹脂。
- 樹脂粉末の平均粒子径が1〜100μmである請求項3に記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂。
- 請求項1又は2に記載の方法により得られるものである請求項3又は4に記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂。
- 請求項3〜5のいずれかに記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂を混練して得られる混練物。
- 請求項3〜5のいずれかに記載のミクロフィブリル化セルロース複合樹脂を混練して得られる混練物を、圧縮、射出、押出又はブロー成形することによりミクロフィブリル化セルロース複合樹脂成形体を製造する方法。
- 請求項7に記載の方法により得られる複合樹脂成形体。
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