JP2010106251A - 疎水化されたセルロース系繊維を含む樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の樹脂組成物は、疎水化されたセルロース系繊維と合成樹脂(B)とで構成されている。また、樹脂組成物は、セルロース系繊維(A)と合成樹脂(B)とを、溶媒中で、機械的に剪断して得られ、かつセルロース系繊維(A)の微小繊維及び微小化された合成樹脂(B)(合成樹脂(B)の微小繊維など)を含有し、少なくともセルロース系繊維(A)の微小繊維が疎水化剤(C)(サイズ剤、紙力増強剤、油脂類、ワックス、疎水性樹脂など)により疎水化されている樹脂組成物であってもよい。
【選択図】なし
Description
(ii)セルロース系繊維(A)の微小繊維及び合成樹脂(B)の微小樹脂の疎水化剤(C)による処理。
疎水化されたセルロース系繊維を構成するセルロース系繊維(セルロース系繊維(A))としては、高等植物由来のセルロース繊維[例えば、木材繊維(針葉樹、広葉樹などの木材パルプなど)、竹繊維、サトウキビ繊維、種子毛繊維(コットンリンター、ボンバックス綿、カポックなど)、ジン皮繊維(例えば、麻、コウゾ、ミツマタなど)、葉繊維(例えば、マニラ麻、ニュージーランド麻など)などの天然セルロース繊維(パルプ繊維)など]、動物由来のセルロース繊維(ホヤセルロースなど)、バクテリア由来のセルロース繊維、化学的に合成されたセルロース繊維[セルロースアセテート(酢酸セルロース)、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどの有機酸エステル;硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロースなどの無機酸エステル;硝酸酢酸セルロースなどの混酸エステル;ヒドロキシアルキルセルロース(例えば、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロースなど);カルボキシアルキルセルロース(カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシエチルセルロースなど);アルキルセルロース(メチルセルロース、エチルセルロースなど);再生セルロース(レーヨン、セロファンなど)などのセルロース誘導体など]などが挙げられる。これらのセルロース系繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。
セルロース系繊維(A)と組み合わせて用いる合成樹脂(B)としては、各種合成樹脂、例えば、熱硬化性樹脂[フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂(ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドなど)、マレイミド系樹脂、ポリベンゾイミダゾール(PBI)系樹脂など]、熱可塑性樹脂などが挙げられる。合成樹脂(B)は、セルロース系繊維(A)とともに機械的剪断処理することにより、微小化可能な種類の樹脂であってもよい。
疎水化剤(C)としては、セルロース系繊維(A)(微小繊維(微小繊維状セルロース)も含む)を少なくとも疎水化できる化合物であればよく、例えば、セルロース系繊維の親水性基(ヒドロキシル基など)に適当な疎水性基(疎水性保護基)を結合させて疎水性基を導入することにより疎水化可能な化合物であってもよく、セルロース系繊維の表面の少なくとも一部に付着させる(又は表面の少なくとも一部を被覆する)ことにより疎水化可能な疎水性化合物であってもよい。
本発明の樹脂組成物は、疎水化されたセルロース系繊維と合成樹脂(B)とを含有すればよく、例えば、(i)疎水化されたセルロース系繊維と合成樹脂(B)とを混合する方法、(ii)セルロース系繊維と合成樹脂(B)とを混合し、少なくともセルロース系繊維を疎水化する方法などにより製造できる。また、これらの方法の適当な段階で、必要により、セルロース系繊維及び/又は合成樹脂(B)を、機械的に剪断処理してもよい。また、このような方法により、得られる樹脂組成物を、マスターバッチとして用い、このマスターバッチを、さらに合成樹脂(B)と混合又は合成樹脂(B)で稀釈して本発明の樹脂組成物を製造してもよい。
ミキサーで撹拌する方法としては、セルロース系繊維(A)及び合成樹脂(B)をミキサーに投入して高速撹拌し、両者の混合物を調製する高速撹拌工程、及び得られた混合物をミキサーで冷却しながら低速撹拌して造粒する低速撹拌工程を含む方法が好ましい。
ホモジナイズする方法としては、セルロース系繊維(A)と合成樹脂(B)とを、溶媒中でホモジナイズ処理して、懸濁液を調製し、この懸濁液から溶媒を除去する方法が好ましい。ホモジナイズ処理に使用する溶媒としては、前記溶媒を使用できる。
前記方法で得られた樹脂組成物は、必要に応じて、粉砕処理、ペレタイズ処理などに供してもよい。粉砕には、公知の粉砕機、例えば、サンプルミル、ハンマーミル、カッターミルなどを使用してもよい。また、ペレタイズ処理には、公知のペレット化装置、例えば、ペレタイザなどを使用してもよい。
実施例及び比較例で得られた成形体について、ISO 527−1に準じて、引張強さ(MPa)を測定した。
実施例及び比較例で得られた成形体について、ISO178に準じて、曲げ強さ(MPa)及び曲げ弾性率(MPa)を測定した。
市販のクラフトパルプ(平均繊維長3mm、平均繊維径12μm)100gに、水20Lを加え、よく撹拌した。得られた分散液を均質化装置(GAULIN(ゴーリン)(株)製、15M−8TA、高圧ホモジナイザー)に常温で仕込み、50MPaの圧力で15回通過させてスラリー状懸濁液を得た。このスラリー状懸濁液にアルキルケテンダイマー(荒川化学工業(株)製、商品名「サイズパイン 903−20」)を固形分で0.01g添加し、均一に撹拌した後、スラリーの固形分が20重量%になるまで脱液を行い、疎水化MFC(ミクロフィブリル化セルロース)を得た。
アルキルケテンダイマーの代わりに、カチオン性紙力増強剤(荒川化学工業(株)製、商品名「ポリマロン360」)を固形分で0.1gで添加する以外は実施例1と同様にして、樹脂成形体を得た。
アルキルケテンダイマーの代わりに、カチオン性紙力増強剤(荒川化学工業(株)製、商品名「アラフィックス 255LOX」)を固形分で0.5gで添加する以外は実施例1と同様にして、樹脂成形体を得た。
ヒーターミキサー(ヘンシェルミキサーFM20C/I)を140℃に加温し、実施例1で得られた疎水化MFCを投入し、平均周速50m/秒で撹拌した。疎水化MFCの投入完了後、直ちに、疎水化MFC(乾燥重量)の割合が40重量%となる割合で、ポリプロピレン(J139)を投入した後、平均周速50m/秒で撹拌を続けた。このときのモーターの動力は2.5kWであった。ミキサーの温度が120℃に達したときに、酸変性ポリプロピレン(日本製紙ケミカル(株)製、商品名「アウローレンAE−301」)を、疎水化MFC及びポリプロピレンの合計100重量部に対して、固形分で2重量部の割合で投入し、撹拌を続けた。約10分経過時点において、動力が上昇し始めた。1分後に、動力は4kWに上昇したため、周速を25m/秒の低速に落とした。低速の撹拌を継続すると、動力が再度上昇し始めた。低速回転開始1分30秒後、電流値は5kWに達したため、ミキサーの排出口を開き、接続する冷却ミキサーに排出した。
市販のクラフトパルプ(平均繊維長3mm、平均繊維径12μm)100g及び繊維状のポリプロピレン(三菱化学(株)製、商品名「SWP Y600」)100gに、水20Lを加え、よく撹拌した。得られた分散液を均質化装置(GAULIN社製 15M−8TA、高圧ホモジナイザー)に常温で仕込み、50MPaの圧力で15回通過させてスラリー状懸濁液を得た。次いで、このスラリー状懸濁液に、アルキルケテンダイマー(サイズパイン 903−20)を固形分で0.01重量%添加し、よく撹拌した後、を遠心脱液機にかけ、固形分を30重量%に調整し、繊維状ポリプロピレン系樹脂及びMFCの混合物を得た。
繊維状のポリプロピレンの代わりに、ペレット状のポリプロピレン(J139)を用いる以外は実施例5と同様にして、樹脂成形体を得た。
市販のクラフトパルプ(平均繊維長3mm、平均繊維径12μm)100gに、水20Lを加え、よく撹拌した。このスラリー状懸濁液にアルキルケテンダイマー(荒川化学工業(株)製、商品名「サイズパイン 903−20」)を固形分で0.01g添加し、均一に攪拌した後、スラリーの固形分が20重量%になるまで脱液を行い、疎水化クラフトパルプを得た。
アルキルケテンダイマーの代わりに、カチオン性紙力増強剤(ポリマロン360)を固形分で0.1gで添加する以外は実施例7と同様にして、樹脂成形体を得た。
アルキルケテンダイマーの代わりに、カチオン性紙力増強剤(アラフィックス 255LOX)を固形分で0.5gで添加する以外は実施例7と同様にして、樹脂成形体を得た。
アルキルケテンダイマーを添加しない以外は実施例1と同様にして、樹脂成形体を得た。
アルキルケテンダイマーを添加しない以外は実施例7と同様にして、樹脂成形体を得た。
Claims (18)
- 疎水化されたセルロース系繊維と、合成樹脂(B)とを含有する樹脂組成物。
- 溶融混練物又は溶融混練可能な組成物である請求項1記載の樹脂組成物。
- 疎水化されたセルロース系繊維が、サイズ剤、紙力増強剤、油脂類、ワックス及び疎水性樹脂から選択された少なくとも一種の疎水化剤(C)で処理されたセルロース系繊維(A)である請求項1記載の樹脂組成物。
- 疎水化されたセルロース系繊維が、C10−30脂肪族炭化水素基を有するケテンダイマー類、およびC10−30脂肪族炭化水素基を有する無水コハク酸類から選択された少なくとも一種のサイズ剤で構成された疎水化剤(C)で処理されたセルロース系繊維(A)である請求項1〜3の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- 疎水化されたセルロース系繊維が、ジC1−3アルキルアミノC2−4アルキル(メタ)アクリレート系樹脂と、エピクロロヒドリンとの反応物、およびポリC2−4アルキレンポリアミンとC4−8脂肪族ジカルボン酸とから得られるポリアミドと、エピクロロヒドリンとの反応物からなる群から選択された少なくとも一種の紙力増強剤で構成された疎水化剤(C)で処理されたセルロース系繊維(A)である請求項1〜3の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- 合成樹脂(B)が、繊維状、粉粒状又はペレット状である請求項1〜5の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- 疎水化されたセルロース系繊維の微小繊維と、微小化された合成樹脂(B)とを含有する請求項1〜6の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- セルロース系繊維(A)と合成樹脂(B)とを、溶媒中で、機械的に剪断して得られ、かつセルロース系繊維(A)の微小繊維及び合成樹脂(B)の微小樹脂を含有し、少なくともセルロース系繊維(A)の微小繊維が疎水化されている請求項1〜7の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- セルロース系繊維が、下記の処理(i)又は(ii)により疎水化されている請求項1〜8の何れかの項に記載の樹脂組成物。
(i)疎水化剤(C)の存在下、溶媒中でのセルロース系繊維(A)及び合成樹脂(B)の機械的剪断処理、又は
(ii)セルロース系繊維(A)の微小繊維及び合成樹脂(B)の微小樹脂の疎水化剤(C)による処理 - 合成樹脂(B)が、オレフィン系樹脂を含有する請求項1〜9の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- 疎水化されたセルロース系繊維が、疎水化剤(C)で処理されたセルロース系繊維(A)であり、セルロース系繊維(A)100重量部に対して、固形分換算で、疎水化剤(C)の割合が0.1〜20重量部であり、合成樹脂(B)の割合が0.1〜5000重量部である請求項1〜10の何れかの項に記載の樹脂組成物。
- 疎水化されたセルロース系繊維と合成樹脂(B)とを含む樹脂組成物を製造する方法であって、(i)疎水化されたセルロース系繊維と合成樹脂(B)とを混合するか、又は(ii)セルロース系繊維と合成樹脂(B)とを混合し、少なくともセルロース系繊維を疎水化する樹脂組成物の製造方法。
- セルロース系繊維(A)と合成樹脂(B)とを、機械的に剪断処理して、セルロース系繊維(A)及び合成樹脂(B)を含む樹脂組成物を製造する方法であって、少なくとも前記セルロース系繊維(A)を疎水化剤により処理する請求項12記載の製造方法。
- 回転羽根を有するミキサーに、疎水化されたセルロース系繊維及び合成樹脂(B)を投入して高速撹拌し、両者の混合物を調製する高速撹拌工程、及び得られた混合物をミキサーで冷却しながら低速撹拌して造粒する低速撹拌工程を含む請求項13記載の樹脂組成物の製造方法。
- 疎水化されたセルロース系繊維が、ホモジナイズ処理によりミクロフィブリル化されたセルロース系繊維を疎水化したセルロース系繊維である請求項14記載の樹脂組成物の製造方法。
- セルロース系繊維(A)と合成樹脂(B)とを、溶媒中で機械的に剪断処理して、懸濁液を調製し、この懸濁液から溶媒を除去して、セルロース系繊維(A)の微小繊維及び合成樹脂(B)の微小樹脂を含む樹脂組成物を製造する方法であって、少なくとも前記セルロース系繊維(A)の微小繊維を疎水化剤により処理する請求項15記載の製造方法。
- 機械的剪断処理が、ホモジナイズ処理である請求項16記載の製造方法。
- 請求項1〜11の何れかの項に記載の樹脂組成物で形成された樹脂成形体。
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