JP2011006609A - Microcellulose-based fiber-containing resin composition and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microcellulose-based fiber-containing resin composition in which the fibers are homogeneously dispersed in the resin even being the microfiber, and which has high fluidity and moldability even containing the fibers.SOLUTION: The microcellulose-based fiber-containing resin composition is produced by a production method including a high-speed stirring step for preparing a mixture of a microcellulose-based fiber assembly having an average fiber length (L) of 0.01-2 mm, an average fiber diameter (D) of 0.001-1 μm and a water content of 0.1-20 wt.%, with a thermoplastic resin by inserting both thereof into a mixer having a rotary blade and carrying out high-speed stirring, and a low-speed stirring step for granulating the obtained mixture by the low-speed stirring of the mixer under cooling. The microcellulose-based fiber assembly is obtained by a production method including a microfibrillation step for microfibrillating a cellulose-based fiber by subjecting a water dispersion of the cellulose fiber to the microfibrillation by a high-pressure homogenizer, a substitution step for substituting the water dispersion of the microfibrillated micro cellulose-based fiber with a hydrophilic organic solvent, a drying step for removing the solvent from the substituted dispersion, and a pulverization step for subjecting the obtained dried product to pulverization treatment.

Description

本発明は、微小セルロース系繊維を含有する樹脂組成物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a resin composition containing fine cellulose fibers and a method for producing the same.

従来から、樹脂成形体の機械的強度を向上させるため、樹脂に繊維を配合して強化することが行われている。なかでも、セルロース繊維は、天然繊維であり、生分解性を有するとともに、焼却も可能であるため、環境保全の面から有用な補強繊維である。しかし、セルロース繊維を均一に解繊するのは困難であるため、セルロース繊維を樹脂中に均一に分散させて、樹脂成形体の機械的強度を向上させるのは困難であった。   Conventionally, in order to improve the mechanical strength of the resin molded body, it has been practiced to strengthen the resin by blending fibers. Among these, cellulose fibers are natural fibers, are biodegradable, and can be incinerated, so that they are useful reinforcing fibers from the viewpoint of environmental protection. However, since it is difficult to defibrate cellulose fibers uniformly, it is difficult to improve the mechanical strength of the resin molding by uniformly dispersing cellulose fibers in the resin.

そこで、特開2007−84713号公報(特許文献1)では、セルロース繊維集合体をミキサーで高速撹拌して解繊する工程と、さらに熱可塑性樹脂を投入して撹拌を続け、摩擦熱によりセルロース繊維に熱可塑性樹脂を付着させて混合物を得る工程と、得られた混合物を冷却しながら低速撹拌する工程とを有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法が提案されている。この文献の方法では、セルロース繊維集合体として、パルプシート又はその切断物を使用している。   Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-84713 (Patent Document 1), cellulose fiber aggregates are fibrillated by high-speed stirring with a mixer, and further, a thermoplastic resin is added and stirring is continued. There has been proposed a method for producing a cellulose fiber-containing thermoplastic resin composition comprising a step of adhering a thermoplastic resin to a mixture to obtain a mixture, and a step of stirring the obtained mixture at a low speed while cooling. In the method of this document, a pulp sheet or a cut product thereof is used as the cellulose fiber aggregate.

しかし、この方法でも、セルロース繊維の繊維径が大きいため、樹脂組成物の流動性が低下し、樹脂成形体の成形性も低下する。   However, even in this method, since the fiber diameter of the cellulose fiber is large, the fluidity of the resin composition is lowered and the moldability of the resin molded body is also lowered.

なお、この文献の方法において、パルプシート又はその切断物の代わりに、セルロース繊維のミクロフィブリル化物を使用すると、乾燥品では繊維の絡み合いが激しいため、微小繊維が均一に分散した樹脂成形体を製造するのは困難である。一方、ミクロフィブリル化物のスラリー又は懸濁液でも、凝集物が多く、外観が低下するとともに、取り扱い性も困難であり、生産性が低い。   In addition, in the method of this document, when a microfibrillated product of cellulose fibers is used instead of a pulp sheet or a cut product thereof, the entanglement of the fibers is severe in the dried product, and thus a resin molded body in which microfibers are uniformly dispersed is manufactured. It is difficult to do. On the other hand, even in the slurry or suspension of microfibrillated product, there are many aggregates, the appearance is deteriorated, the handling property is difficult, and the productivity is low.

特開2007−84713号公報(特許請求の範囲、実施例)JP 2007-84713 A (Claims, Examples)

従って、本発明の目的は、微小繊維であっても樹脂中に繊維が均一に分散し、かつ繊維を含む樹脂組成物の流動性及び成形性が高い微小セルロース系繊維含有樹脂組成物及びその製造方法、並びに前記樹脂組成物で形成された樹脂成形体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a microcellulose-based fiber-containing resin composition in which the fibers are evenly dispersed in the resin even in the case of microfibers, and the flowability and moldability of the resin composition containing the fibers are high, and the production thereof It is in providing the method and the resin molding formed with the said resin composition.

本発明の他の目的は、繊維の凝集による外観の低下が抑制され、成形体の機械的強度が高い微小セルロース系繊維含有樹脂組成物及びその製造方法、並びに前記樹脂組成物で形成された樹脂成形体を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a microcellulose-based fiber-containing resin composition in which deterioration of the appearance due to fiber aggregation is suppressed and the molded article has high mechanical strength, a method for producing the same, and a resin formed from the resin composition. The object is to provide a molded body.

本発明のさらに他の目的は、微小セルロース系繊維が均一に分散した樹脂組成物を簡便に製造する方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a method for easily producing a resin composition in which fine cellulose fibers are uniformly dispersed.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、特定の微小セルロース系繊維集合体を熱可塑性樹脂とともに高速撹拌して得られた混合物を冷却しながら低速撹拌することにより、微小繊維であっても樹脂中に繊維を均一に分散でき、かつ得られた微小繊維を含む樹脂組成物の流動性及び成形性を向上できることを見いだし、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted a low-speed stirring while cooling a mixture obtained by high-speed stirring a specific fine cellulose-based fiber aggregate together with a thermoplastic resin, thereby producing a fine fiber. Even so, the present inventors have found that the fibers can be uniformly dispersed in the resin and the fluidity and moldability of the obtained resin composition containing microfibers can be improved, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明の微小セルロース系繊維含有樹脂組成物の製造方法は、回転羽根を有するミキサーに、平均繊維長(L)0.01〜2mm及び平均繊維径(D)0.001〜1μmで水分含有量が0.1〜20重量%の微小セルロース系繊維集合体及び熱可塑性樹脂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。   That is, in the method for producing a resin composition containing fine cellulose fibers according to the present invention, a mixer having rotating blades has an average fiber length (L) of 0.01 to 2 mm and an average fiber diameter (D) of 0.001 to 1 μm. A fine cellulose-based fiber aggregate and a thermoplastic resin having a content of 0.1 to 20% by weight and a high-speed stirring are performed, and a mixture of the two is prepared, and the resulting mixture is cooled with a mixer. It includes a low speed stirring step for granulation by low speed stirring.

前記微小セルロース系繊維集合体は、セルロース系繊維の水分散液を高圧ホモジナイザーによりミクロフィブリル化するミクロフィブリル化工程、ミクロフィブリル化された微小セルロース系繊維の水分散液を親水性有機溶媒で置換する置換工程、置換した分散液から溶媒を除去する乾燥工程、及び得られた乾燥物を粉砕処理する粉砕工程を含む製造方法により得られ、かつ水分含有量0.3〜10重量%であってもよい。この微小セルロース系繊維集合体の調製において、前記親水性有機溶媒が、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン及びメチルエチルケトンからなる群から選択された少なくとも一種であってもよい。前記置換工程において、親水性有機溶媒の割合は、水分散液に含まれる水100重量部に対して、100〜3000重量部程度であってもよい。また、前記微小セルロース系繊維集合体は、前記親水性有機溶媒で置換する前の水分散液を2重量%濃度に調整し、ミキサーで5000rpm、3分間撹拌した水分散液の粘度と、置換後の微小セルロース系繊維を2重量%濃度に調整し、ミキサーで5000rpm、3分間撹拌した水分散液の粘度との割合が、前者/後者=1/1.5〜1.5/1程度であってもよい。さらに、前記高圧ホモジナイザーとして破砕型ホモバルブシートを備えたホモジナイザーを用いてもよい。   The microcellulosic fiber aggregate is a microfibrillation step in which an aqueous dispersion of cellulosic fibers is microfibrillated with a high-pressure homogenizer, and the aqueous dispersion of microfibrillated microcellulosic fibers is replaced with a hydrophilic organic solvent. Even if the moisture content is 0.3 to 10% by weight obtained by a production method including a substitution step, a drying step for removing the solvent from the substituted dispersion, and a pulverization step for pulverizing the obtained dried product. Good. In the preparation of the microcellulose-based fiber aggregate, the hydrophilic organic solvent may be at least one selected from the group consisting of ethyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone, and methyl ethyl ketone. In the substitution step, the ratio of the hydrophilic organic solvent may be about 100 to 3000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water contained in the aqueous dispersion. In addition, the fine cellulose-based fiber aggregate is prepared by adjusting the aqueous dispersion before replacement with the hydrophilic organic solvent to a concentration of 2% by weight and stirring the mixture at 5000 rpm for 3 minutes and the viscosity of the aqueous dispersion after replacement. The ratio of the finely divided cellulose fiber to 2% by weight and the viscosity of the aqueous dispersion stirred at 5000 rpm for 3 minutes with a mixer was about the former / the latter = 1 / 1.5 to 1.5 / 1. May be. Furthermore, you may use the homogenizer provided with the crushing type | mold homo valve seat as said high pressure homogenizer.

本発明の製造方法において、高速撹拌工程における回転羽根の平均周速が10〜100m/秒であり、かつ低速撹拌工程における回転羽根の平均周速が1〜30m/秒であり、高速撹拌工程において発生した摩擦熱により熱可塑性樹脂を溶融させて両者を混合した後、低速撹拌工程において溶融した熱可塑性樹脂を撹拌しながら冷却固化して造粒するとともに、熱可塑性樹脂として、融点230℃以下の結晶性樹脂及びキャピラリオメータ−で測定した溶融粘度が10〜10ポイズ(200℃、剪断速度100sec−1)の非晶性樹脂からなる群から選択された少なくとも一種の樹脂を用いてもよい。 In the production method of the present invention, the average peripheral speed of the rotating blades in the high-speed stirring step is 10 to 100 m / sec, and the average peripheral speed of the rotating blades in the low-speed stirring step is 1 to 30 m / sec. After melting the thermoplastic resin by the generated frictional heat and mixing both, the thermoplastic resin melted in the low-speed stirring step is cooled and solidified while stirring, and the thermoplastic resin has a melting point of 230 ° C. or lower. Even when at least one resin selected from the group consisting of an amorphous resin having a melt viscosity of 10 2 to 10 5 poise (200 ° C., shear rate 100 sec −1 ) measured with a crystalline resin and a capillary ohmmeter is used. Good.

本発明には、前記製造方法で得られた微小セルロース系繊維含有樹脂組成物も含まれる。さらに、本発明には、前記樹脂組成物で形成された成形体も含まれる。   The present invention also includes a resin composition containing fine cellulose fibers obtained by the above production method. Furthermore, the present invention includes a molded body formed of the resin composition.

本発明では、特定の微小セルロース系繊維集合体を熱可塑性樹脂とともに高速撹拌して得られた混合物を冷却しながら低速撹拌するため、微小繊維であっても樹脂中に繊維を均一に分散でき、得られた微小繊維を含む樹脂組成物の流動性及び成形性を向上できる。さらに、微小繊維の凝集による外観の低下を抑制でき、得られた樹脂組成物で形成された成形体の機械的強度を向上できる。さらに、本発明の方法では、微小セルロース系繊維が均一に分散した樹脂組成物を簡便に製造できる。   In the present invention, since a mixture obtained by stirring a specific microcellulose-based fiber aggregate together with a thermoplastic resin at a high speed is stirred at a low speed, the fibers can be evenly dispersed in the resin even if they are microfibers. The fluidity and moldability of the obtained resin composition containing fine fibers can be improved. Furthermore, the appearance deterioration due to the aggregation of the fine fibers can be suppressed, and the mechanical strength of the molded body formed from the obtained resin composition can be improved. Furthermore, in the method of the present invention, a resin composition in which fine cellulose fibers are uniformly dispersed can be easily produced.

図1は、ホモジナイザーを用いて繊維を含む分散液をホモジナイズ処理する工程を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a process of homogenizing a dispersion containing fibers using a homogenizer. 図2は、破砕型ホモバルブシートとホモバルブとの対向部分の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a facing portion between the crushing type homovalve seat and the homovalve. 図3は、破砕型ホモバルブシートの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a crushing type homo valve seat. 図4は、非破砕型ホモバルブシートの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a non-crushing homo valve seat.

本発明の製造方法は、微小セルロース系繊維集合体及び熱可塑性樹脂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。   The production method of the present invention comprises a high-speed stirring step in which a fine cellulose-based fiber aggregate and a thermoplastic resin are put into a mixer and stirred at a high speed to prepare a mixture of both, and the resulting mixture is cooled at a low speed while being cooled by the mixer. And a low-speed stirring step for granulation.

[高速撹拌工程]
高速撹拌工程において、撹拌手段としては、簡便に高い剪断力で撹拌できる点から、撹拌子として回転羽根を有するミキサー(撹拌機)が好ましい。このようなミキサーとしては、例えば、ホモミキサー、ホモディスパー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、リボンミキサー、V型ミキサーなどの慣用のミキサーなどが挙げられる。
[High-speed stirring process]
In the high-speed stirring step, as the stirring means, a mixer (stirrer) having a rotating blade as a stirrer is preferable because stirring can be easily performed with a high shearing force. Examples of such mixers include conventional mixers such as homomixers, homodispers, Henschel mixers, Banbury mixers, ribbon mixers, and V-type mixers.

回転羽根の形状は、特に限定されず、例えば、かい形、タービン形、プロペラ形などが利用できる。また、回転羽根の枚数は、特に限定されないが、通常、上羽根と下羽根との2枚羽根、又は上羽根と中間羽根と下羽根の3枚羽根である。さらに、このような複数枚の回転羽根を組み合わせるミキサーにおいて、回転羽根として、上羽根には混練用タイプ、下羽根には高循環・高負荷用タイプ、中間羽根を使用する場合は溶融液用タイプを用いて異なるタイプを組み合わせてもよい。   The shape of the rotary blade is not particularly limited, and for example, a paddle shape, a turbine shape, a propeller shape, or the like can be used. The number of rotating blades is not particularly limited, but is usually two blades of an upper blade and a lower blade, or three blades of an upper blade, an intermediate blade, and a lower blade. Furthermore, in such a mixer that combines a plurality of rotating blades, as the rotating blade, the upper blade is a kneading type, the lower blade is a high circulation / high load type, and the intermediate blade is a melt type. Different types may be combined using.

ミキサーは、さらに加熱手段を備えたヒーターミキサーが好ましい。   The mixer is preferably a heater mixer provided with heating means.

このようなミキサーとしては、例えば、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製、「FM20C/I」、容量20L)、スーパーミキサー((株)カワタ製、「SMV−20」、容量20L)などの市販品を利用できる。   As such a mixer, for example, Henschel mixer (manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd., “FM20C / I”, capacity 20 L), super mixer (manufactured by Kawata Corporation, “SMV-20”, capacity 20 L), etc. Commercial products can be used.

高速撹拌工程では、微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂とは、同時にミキサーに投入してもよく、一方の成分を投入した後に他方の成分を投入してもよいが、微小セルロース系繊維集合体を適度に分散させ、両者の均一性を向上できる点から、微小セルロース系繊維集合体の投入後に、熱可塑性樹脂を投入するのが好ましい。さらに、必要であれば、微小セルロース系繊維集合体を所定時間(例えば、0.1〜10分間、好ましくは1〜5分間)撹拌して、微小セルロース系繊維を解繊した後に、熱可塑性樹脂を投入してもよい。このような解繊工程は、微小セルロース系繊維集合体が微粒状開繊繊維集合体として得られた場合に有効である。なお、本発明における微小セルロース系繊維集合体は、ミクロフィブリル化されているにも拘わらず、交絡の程度は低いため、解繊工程を設けなくてもナノサイズの繊維を、熱可塑性樹脂中に均一に分散することが可能である。   In the high-speed stirring process, the micro cellulosic fiber aggregate and the thermoplastic resin may be added to the mixer at the same time, or one component may be added and then the other component may be added. It is preferable to introduce the thermoplastic resin after the introduction of the fine cellulose-based fiber aggregate from the viewpoint that the body can be appropriately dispersed and the uniformity of both can be improved. Furthermore, if necessary, the microcellulose-based fiber aggregate is stirred for a predetermined time (for example, 0.1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes) to defibrillate the microcellulose-based fibers, and then the thermoplastic resin. May be input. Such a defibrating step is effective when the fine cellulose-based fiber aggregate is obtained as a fine-grain spread fiber aggregate. Note that the microcellulose-based fiber aggregate in the present invention has a low degree of entanglement in spite of being microfibrillated, so that nano-sized fibers can be incorporated into the thermoplastic resin without providing a defibrating step. It is possible to disperse uniformly.

高速撹拌工程では、撹拌時の回転羽根の平均周速は、例えば、10〜100m/秒、好ましくは15〜90m/秒、さらに好ましくは20〜80m/秒(特に30〜70m/秒)程度である。   In the high-speed stirring step, the average peripheral speed of the rotating blades during stirring is, for example, about 10 to 100 m / second, preferably 15 to 90 m / second, more preferably 20 to 80 m / second (particularly 30 to 70 m / second). is there.

この工程では、このような高速で撹拌することにより、発生した摩擦熱により熱可塑性樹脂が溶融し、熱可塑性樹脂中にセルロース系繊維が均一に分散した状態で両者を混合できる。撹拌を継続するとミキサー内の温度が上昇し続け、モーターの動力が上昇する。この動力の上昇及びミキサー内の温度に応じて撹拌速度を徐々に又は一気に減速して回転数を低下させるのが好ましく、その場合も平均周速が前記範囲になるようにするのが好ましい。この状態で撹拌を継続した場合、再び動力が上昇するので、連結する次の低速撹拌工程で使用するミキサーに混合物を排出する。次工程に供される混合物は、熱可塑性樹脂中に微小セルロース系繊維が略均一に分散している。   In this step, by stirring at such a high speed, the thermoplastic resin is melted by the generated frictional heat, and both can be mixed in a state where the cellulosic fibers are uniformly dispersed in the thermoplastic resin. If stirring is continued, the temperature in the mixer will continue to rise, and the power of the motor will increase. It is preferable to reduce the rotational speed by gradually or decelerating the stirring speed according to the increase in power and the temperature in the mixer, and in this case, it is also preferable that the average peripheral speed be in the above range. When stirring is continued in this state, the power increases again, so the mixture is discharged to the mixer used in the next low-speed stirring step to be connected. In the mixture used for the next step, the microcellulose fibers are dispersed substantially uniformly in the thermoplastic resin.

高速撹拌工程では、ミキサー内の昇温を補助し、微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂との混合物の製造を容易にするため、加温手段により、ミキサーを加温することもできる。加温温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて選択できるが、例えば、100〜160℃、好ましくは110〜150℃、さらに好ましくは120〜140℃程度である。   In the high-speed stirring process, the mixer can be heated by a heating means in order to assist the temperature increase in the mixer and facilitate the production of the mixture of the microcellulose-based fiber aggregate and the thermoplastic resin. Although heating temperature can be selected according to the kind of thermoplastic resin, it is 100-160 degreeC, for example, Preferably it is 110-150 degreeC, More preferably, it is about 120-140 degreeC.

(微小セルロース系繊維集合体)
本発明では、高速撹拌工程に供する微小セルロース系繊維集合体として、平均繊維長(L)0.01〜2mm及び平均繊維径(D)0.001〜1μmで水分含有量が0.1〜20重量%のミクロフィブリル化セルロース系繊維集合体を用いる。
(Micro cellulosic fiber aggregate)
In the present invention, the fine cellulose-based fiber aggregate subjected to the high-speed stirring step has an average fiber length (L) of 0.01 to 2 mm, an average fiber diameter (D) of 0.001 to 1 μm, and a water content of 0.1 to 20. A weight percent microfibrillated cellulosic fiber assembly is used.

この微小セルロース系繊維集合体を構成するセルロース系繊維としては、β−1,4−グルカン構造を有する多糖類の繊維である限り、特に制限されず、例えば、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)、再生セルロース(レーヨン、セロファンなど)、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。なお、前記セルロース系繊維は、用途に応じて、α−セルロース含有量の高い高純度セルロース、例えば、α−セルロース含有量70〜100重量%(例えば、95〜100重量%)、好ましくは98〜100重量%程度であってもよい。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。   Cellulosic fibers constituting this microcellulose-based fiber aggregate are not particularly limited as long as they are polysaccharide fibers having a β-1,4-glucan structure, and for example, cellulose fibers derived from higher plants [for example, Wood fiber (wood pulp such as conifers, hardwoods, etc.), bamboo fiber, sugarcane fiber, seed hair fiber (cotton linter, Bombax cotton, kapok, etc.), gin leather fiber (eg hemp, kouzo, mitsumata, etc.), leaf fiber (For example, natural cellulose fibers (pulp fibers) such as Manila hemp and New Zealand hemp)], animal-derived cellulose fibers (such as squirt cellulose), regenerated cellulose (such as rayon and cellophane), chemically synthesized cellulose fibers [ Cellulose acetate (cellulose acetate), cellulose propionate, cellulose Organic acid esters such as cellulose acetate propionate and cellulose acetate butyrate; inorganic acid esters such as cellulose nitrate, cellulose sulfate and cellulose phosphate; mixed acid esters such as cellulose nitrate acetate; hydroxyalkyl cellulose (for example, hydroxyethyl cellulose ( HEC), hydroxypropyl cellulose, etc.); carboxyalkyl cellulose (carboxymethyl cellulose (CMC), carboxyethyl cellulose, etc.); alkyl cellulose (methyl cellulose, ethyl cellulose, etc.); cellulose derivatives such as regenerated cellulose (rayon, cellophane, etc.), etc. It is done. The cellulosic fiber is a high-purity cellulose having a high α-cellulose content, for example, an α-cellulose content of 70 to 100% by weight (for example, 95 to 100% by weight), preferably 98 to 90%, depending on applications. It may be about 100% by weight. These cellulosic fibers may be used alone or in combination of two or more.

これらのセルロース系繊維のうち、木材繊維(針葉樹、広葉樹などの木材パルプなど)、コットンリンターなどの種子毛繊維などが好ましい。なお、本発明では、機械的剪断などによりミクロフィブリル化されたセルロースを原料として使用し、ミクロフィブリル化されることなく、ナノメータサイズの繊維径を有するバクテリア由来のセルロースなどは原料として使用しない。   Of these cellulosic fibers, wood fibers (wood pulp such as conifers and hardwoods), seed hair fibers such as cotton linters, and the like are preferable. In the present invention, cellulose that has been microfibrillated by mechanical shearing or the like is used as a raw material, and cellulose derived from bacteria having a nanometer size fiber diameter is not used as a raw material without being microfibrillated.

微小セルロース系繊維の平均繊維長(L)は、例えば、0.01〜2mm、好ましくは0.02〜1.5mm、さらに好ましくは0.05〜1mm(特に0.1〜0.8mm)程度である。   The average fiber length (L) of the microcellulose fibers is, for example, about 0.01 to 2 mm, preferably about 0.02 to 1.5 mm, and more preferably about 0.05 to 1 mm (particularly about 0.1 to 0.8 mm). It is.

平均繊維径(D)は、例えば、0.001〜1μm、好ましくは0.01〜0.8μm、さらに好ましくは0.05〜0.7μm(特に0.1〜0.5μm)程度である。   The average fiber diameter (D) is, for example, about 0.001 to 1 μm, preferably about 0.01 to 0.8 μm, more preferably about 0.05 to 0.7 μm (particularly 0.1 to 0.5 μm).

特に、後述する破砕型ホモバルブシートを備えたホモジナイザーでホモジナイズ処理した場合は、均一な平均繊維径(D)を実現でき、例えば、10〜100nm(例えば、15〜80nm)、さらに好ましくは20〜60nm(特に25〜50nm)程度である。また、繊維径分布の標準偏差は、例えば、100nm以下(例えば、1〜100nm)、好ましくは3〜50nm、さらに好ましくは5〜40nm(特に10〜30nm)程度である。さらに、微小繊維の最大繊維径は1μm以下(例えば、20〜900nm)であり、例えば、500nm以下(例えば、20〜500nm)、好ましくは30〜300nm、さらに好ましくは40〜200nm(特に50〜100nm)程度である。なお、本発明において、前記平均繊維径、繊維径分布の標準偏差、最大繊維径は、電子顕微鏡写真に基づいて測定した繊維径(n=20程度)から算出した値である。   In particular, when homogenizing with a homogenizer equipped with a crushing type homovalve sheet described later, a uniform average fiber diameter (D) can be realized, for example, 10 to 100 nm (for example, 15 to 80 nm), more preferably 20 to It is about 60 nm (especially 25-50 nm). Moreover, the standard deviation of fiber diameter distribution is about 100 nm or less (for example, 1-100 nm), Preferably it is 3-50 nm, More preferably, it is about 5-40 nm (especially 10-30 nm). Further, the maximum fiber diameter of the microfiber is 1 μm or less (for example, 20 to 900 nm), for example, 500 nm or less (for example, 20 to 500 nm), preferably 30 to 300 nm, more preferably 40 to 200 nm (particularly 50 to 100 nm). ) In the present invention, the average fiber diameter, the standard deviation of the fiber diameter distribution, and the maximum fiber diameter are values calculated from a fiber diameter (about n = 20) measured based on an electron micrograph.

平均繊維径(D)に対する平均繊維長(L)の比(L/D)は、例えば、1000〜10000、好ましくは1200〜7000、さらに好ましくは1500〜5000(特に2000〜4000)程度である。L/D値がこのような範囲にあると、ナノサイズの平均径を有するにも拘わらず、比較的長い繊維長の微小繊維となるため、ミクロフィブリル化の度合いも大きくなり、繊維同士の絡み合いも大きくなる。   The ratio (L / D) of the average fiber length (L) to the average fiber diameter (D) is, for example, about 1000 to 10,000, preferably 1200 to 7000, more preferably 1500 to 5000 (particularly 2000 to 4000). When the L / D value is in such a range, the microfibrils are relatively long, despite having a nano-sized average diameter, so that the degree of microfibrillation increases and the fibers are entangled. Also grows.

微小セルロース系繊維集合体のBET比表面積は、15〜100m/g、好ましくは17〜50m/g、さらに好ましくは18〜40m/g(特に20〜30m/g)程度である。 BET specific surface area of fine cellulosic fiber aggregate, 15~100m 2 / g, preferably from 17~50m 2 / g, more preferably 18~40m 2 / g (particularly 20 to 30 m 2 / g) approximately.

(微小セルロース系繊維集合体の特性)
微小セルロース系繊維集合体は、水分含有量が少ない。具体的に、水分の割合は、前述のように、繊維集合体全体に対して0.1〜20重量%の範囲にあり、好ましくは0.2〜15重量%、さらに好ましくは0.3〜10重量%(特に0.5〜7重量%)程度である。ミクロフィブリル化された微小セルロース系繊維集合体は、前述のように極限まで細くて長い微小繊維であるとともに、このように、水分含有量が少ない乾燥品であり、水分を嫌う用途であっても、微小繊維の特性を損なうことなく簡便に利用できる。特に、微小セルロース系繊維集合体は、このように水分含有量が低く、フィブリル化の度合いが大きいにも拘わらず、繊維の凝集が抑制されている。
(Characteristics of micro cellulosic fiber aggregate)
The micro cellulosic fiber aggregate has a low water content. Specifically, as described above, the water content is in the range of 0.1 to 20% by weight, preferably 0.2 to 15% by weight, more preferably 0.3 to It is about 10% by weight (particularly 0.5 to 7% by weight). Microfibrillated microcellulose-based fiber aggregates are extremely thin and long microfibers as described above, and are thus dried products with a low water content, even for applications that hate moisture. It can be easily used without impairing the properties of the microfiber. In particular, the microcellulosic fiber aggregate has such a low water content and a high degree of fibrillation, but the fiber aggregation is suppressed.

さらに、微小セルロース系繊維集合体のカナディアンフリーネス値(カナダ標準濾水度)は、0.1重量%濃度の微小繊維スラリーを用いて測定したとき、0〜200ml、好ましくは0〜100ml、さらに好ましくは0〜50ml(特に、0〜1ml)程度である。低カナディアンフリーネス値であるほど、保水性が高く、フィブリル化の度合いが大きいことを示す。すなわち、カナディアンフリーネス値は、繊維の分岐による繊維同士の絡み合いに関連して、濾過性能の指標でもある。カナディアンフリーネス値は、JIS P8121「パルプの濾水度試験法;カナダ標準型」に準拠して測定した値である。   Further, the Canadian freeness value (Canadian standard freeness) of the fine cellulose fiber aggregate is 0 to 200 ml, preferably 0 to 100 ml, more preferably when measured using a 0.1% by weight fine fiber slurry. Is about 0 to 50 ml (particularly 0 to 1 ml). A lower Canadian freeness value indicates higher water retention and greater fibrillation. That is, the Canadian freeness value is also an index of filtration performance in relation to the entanglement of fibers due to fiber branching. The Canadian freeness value is a value measured according to JIS P8121 “Pulp Freeness Test Method; Canadian Standard Type”.

なお、微小セルロース系繊維集合体の保水性に関して、遠心後の自重に対する保水率は、例えば、100重量%以上、好ましくは200〜1000重量%、さらに好ましくは300〜800重量%(特に400〜600重量%)程度である。遠心条件については、後述の2重量%水懸濁液を1000Gで15分間遠心した条件である。   In addition, regarding the water retention of the micro cellulosic fiber aggregate, the water retention rate with respect to its own weight after centrifugation is, for example, 100% by weight or more, preferably 200 to 1000% by weight, more preferably 300 to 800% by weight (particularly 400 to 600%). % By weight). The centrifugation condition is a condition obtained by centrifuging a 2% by weight aqueous suspension described later at 1000 G for 15 minutes.

微小セルロース系繊維集合体は、凝集が抑制され、過度に交絡していないため、水に対する分散性が高く、安定な分散液(又は懸濁液)を形成することができる。微小繊維状セルロースを水に懸濁させて、2重量%濃度にした懸濁液の粘度は、撹拌機の羽根の種類などに応じて変化するが、例えば、ジューサーミキサー(三洋電機(株)製、「SM−L50」)で撹拌した懸濁液において(5000rpm×3分間)、例えば、2000mPa・s以上(例えば、2000〜10000mPa・s)であり、好ましくは3000〜9000mPa・s、さらに好ましくは5000〜8000mPa・s程度である。粘度は、BL型粘度計を用いて、ロータNo.4を使用し、30rpmの回転数で、25℃における見かけ粘度として測定される値である。なお、フィブリル化の程度が小さかったり、繊維径が大きいと、水への分散性が低下し、均一な懸濁液が得られず、粘度を測定することが困難となる。   Aggregation is suppressed and the microcellulose-based fiber aggregate is not excessively entangled, and thus has a high dispersibility in water and can form a stable dispersion (or suspension). The viscosity of the suspension obtained by suspending microfibrous cellulose in water to a concentration of 2% by weight varies depending on the type of blades of the stirrer. For example, a juicer mixer (manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd.) , “SM-L50”) (5000 rpm × 3 minutes), for example, 2000 mPa · s or more (for example, 2000 to 10000 mPa · s), preferably 3000 to 9000 mPa · s, more preferably It is about 5000 to 8000 mPa · s. The viscosity was measured using a BL type viscometer using a rotor No. 4 is a value measured as an apparent viscosity at 25 ° C. at a rotation speed of 30 rpm. If the degree of fibrillation is small or the fiber diameter is large, the dispersibility in water decreases, and a uniform suspension cannot be obtained, making it difficult to measure the viscosity.

さらに、微小セルロース系繊維集合体の脱水時間は、API規格の脱水量に関する試験方法に準拠して、0.5重量%濃度の微小繊維スラリーを用いて測定したとき、例えば、1000秒以上であり、好ましくは1200〜10000秒、さらに好ましくは1500〜8000秒(特に1800〜7000秒)程度である。脱水時間が大きいほど、平均繊維長/平均繊維径比の高い繊維形状となり、保水力が高く、繊維強化樹脂のフィラーやバインダーとして使用する場合は少量で大きな効果を得ることができる。   Further, the dehydration time of the microcellulose-based fiber aggregate is, for example, 1000 seconds or more when measured using a 0.5% by weight microfiber slurry in accordance with the test method for dewatering amount of API standard. , Preferably 1200 to 10000 seconds, more preferably about 1500 to 8000 seconds (particularly 1800 to 7000 seconds). The longer the dehydration time, the higher the average fiber length / average fiber diameter ratio, and the higher the water retention. When used as a fiber reinforced resin filler or binder, a large effect can be obtained in a small amount.

(微小セルロース系繊維集合体の製造方法)
微小セルロース系繊維集合体は、セルロース系繊維の水分散液を高圧ホモジナイザーによりミクロフィブリル化するミクロフィブリル化工程、ミクロフィブリル化された微小セルロース系繊維の水分散液を親水性有機溶媒で置換する置換工程、置換した分散液から溶媒を除去する乾燥工程、及び得られた乾燥物を粉砕処理する粉砕工程を含む製造方法により得られる。
(Manufacturing method of fine cellulose fiber aggregate)
Microcellulosic fiber assembly is a microfibrillation process in which an aqueous dispersion of cellulosic fibers is microfibrillated with a high-pressure homogenizer, and the aqueous dispersion of microfibrillated microcellulosic fibers is replaced with a hydrophilic organic solvent. It is obtained by a production method including a step, a drying step for removing the solvent from the substituted dispersion, and a pulverizing step for pulverizing the obtained dried product.

(1)ミクロフィブリル化工程
微小セルロース系繊維の水分散液は、例えば、特定の繊維長を有するセルロース繊維の水分散液を機械的剪断力によりミクロフィブリル化することにより製造できる。
(1) Microfibrillation step An aqueous dispersion of microcellulose fibers can be produced, for example, by microfibrillation of an aqueous dispersion of cellulose fibers having a specific fiber length by mechanical shearing force.

微小セルロース系繊維は、特定の繊維長を有するセルロース繊維をミクロフィブリル化することにより製造できる。原料のセルロース系繊維としては、前記ミクロフィブリル化セルロース系繊維集合体の項で例示のセルロース系繊維に対応するセルロース繊維が使用できる。なお、原料セルロース系繊維として、パルプを用いる場合、パルプは、機械的方法で得られたパルプ(砕木パルプ、リファイナ・グランド・パルプ、サーモメカニカルパルプ、セミケミカルパルプ、ケミグランドパルプなど)、又は化学的方法で得られたパルプ(クラフトパルプ、亜硫酸パルプなど)などであってもよく、必要に応じて叩解(予備叩解)処理された叩解繊維(叩解パルプなど)であってもよい。原料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。なお、セルロース系繊維は、慣用の精製処理、例えば、脱脂処理などが施された繊維(例えば、脱脂綿など)であってもよい。さらに、原料繊維同士の絡まりを抑制し、ホモジナイズ処理による効率的なミクロフィブリル化を実現し、均一なナノメータサイズの微小繊維を得る観点から、ネバードライパルプ、すなわち乾燥履歴のないパルプ(乾燥することなく、湿潤状態を保持したパルプ)であってもよい。   A micro cellulosic fiber can be manufactured by microfibrillating a cellulose fiber having a specific fiber length. As the raw material cellulose-based fibers, cellulose fibers corresponding to the cellulosic fibers exemplified in the section of the microfibrillated cellulose-based fiber aggregate can be used. In addition, when using pulp as a raw material cellulosic fiber, the pulp is a pulp obtained by a mechanical method (crushed wood pulp, refiner ground pulp, thermomechanical pulp, semichemical pulp, chemiground pulp, etc.) or chemical Pulp (kraft pulp, sulfite pulp, etc.) obtained by a conventional method may be used, and beating fibers (beating pulp etc.) subjected to beating (preliminary beating) if necessary. You may use the raw material cellulose fiber individually or in combination of 2 or more types. The cellulosic fiber may be a fiber that has been subjected to a conventional purification treatment such as degreasing (for example, absorbent cotton). Furthermore, from the viewpoint of suppressing the entanglement of raw material fibers, realizing efficient microfibril formation by homogenization treatment, and obtaining uniform nanometer-sized microfibers, never dry pulp, that is, pulp without drying history (to be dried And pulp that has been kept wet).

原料セルロース系繊維の平均繊維長は、例えば、0.1〜25mm、好ましくは0.5〜20mm、さらに好ましくは1〜15mm(特に2〜10mm)程度であってもよい。また、平均繊維径は、例えば、0.1〜100μm、好ましくは0.5〜50μm、さらに好ましくは1〜30μm(特に3〜20μm)程度であってもよい。繊維長が短すぎると、繊維長の短い微小セルロース系繊維しか得られず、繊維長が長すぎると、ミクロフィブリル化処理を十分行うことができなくなる虞がある。   The average fiber length of the raw material cellulose fiber may be, for example, about 0.1 to 25 mm, preferably about 0.5 to 20 mm, and more preferably about 1 to 15 mm (particularly 2 to 10 mm). Moreover, an average fiber diameter may be about 0.1-100 micrometers, for example, Preferably it is 0.5-50 micrometers, More preferably, about 1-30 micrometers (especially 3-20 micrometers) may be sufficient. If the fiber length is too short, only microcellulosic fibers having a short fiber length can be obtained, and if the fiber length is too long, the microfibrillation treatment may not be sufficiently performed.

原料セルロース系繊維のミクロフィブリル化は、原料セルロース系繊維を、慣用の方法、例えば、叩解処理、ホモジナイズ処理することなどにより行うことができる。セルロース系繊維を、叩解によりミクロフィブリル化する場合、パルプなどのセルロース系繊維を、慣用の叩解機、例えば、ビーター、ジョルダン、コニカルリファイナー、シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナーなどにより叩解することにより微小セルロース系繊維を得ることができる。   The microfibrillation of the raw cellulosic fiber can be carried out by subjecting the raw material cellulosic fiber to conventional methods such as beating and homogenization. When cellulosic fibers are microfibrillated by beating, the cellulosic fibers such as pulp are beaten with a conventional beating machine such as beater, jordan, conical refiner, single disc refiner, double disc refiner, etc. Fiber can be obtained.

本発明では、通常、セルロース系繊維をホモジナイズ処理することによりミクロフィブリル化し、微小セルロース系繊維を製造する場合が多い。なお、必要により、セルロース系繊維を前記方法により叩解処理(予備叩解処理)した後、ホモジナイズ処理してもよい。   In the present invention, usually, cellulosic fibers are often microfibrillated by homogenizing to produce microcellulosic fibers. If necessary, the cellulosic fibers may be beaten (preliminarily beaten) by the above method and then homogenized.

より詳細には、セルロース系繊維を、撹拌などにより水に分散させ、この分散液(又は懸濁液)をホモジナイズ処理する。なお、繊維長をできる限り維持しつつ、ホモジナイズ処理の効率を高めるため、繊維の切断が生じないような条件で、個々の繊維にほぐすように水に分散させるのが好ましい。   More specifically, the cellulosic fibers are dispersed in water by stirring or the like, and this dispersion (or suspension) is homogenized. In order to increase the efficiency of the homogenization treatment while maintaining the fiber length as much as possible, it is preferable to disperse in water so as to loosen the individual fibers under conditions such that the fibers are not cut.

分散液中のセルロース系繊維の濃度(固形分濃度)は、例えば、0.001〜30重量%、好ましくは0.005〜25重量%、さらに好ましくは0.01〜20重量%(特に0.1〜15重量%)程度であってもよい。   The density | concentration (solid content density | concentration) of the cellulose fiber in a dispersion liquid is 0.001-30 weight%, for example, Preferably it is 0.005-25 weight%, More preferably, it is 0.01-20 weight% (especially 0.00. 1 to 15% by weight).

なお、セルロース系繊維の分散処理は、慣用の手段、例えば、機械的撹拌手段(撹拌棒、撹拌子など)、超音波分散機などにより行ってもよい。   In addition, you may perform the dispersion | distribution process of a cellulose fiber by a conventional means, for example, a mechanical stirring means (a stirring bar, a stirring bar, etc.), an ultrasonic disperser, etc.

ホモジナイズ処理では、前記分散液を、慣用の均質化装置(ホモジナイザー、特に高圧ホモジナイザー)に供することにより、セルロース系繊維をミクロフィブリル化する。   In the homogenization treatment, the cellulosic fibers are microfibrillated by subjecting the dispersion to a conventional homogenizer (homogenizer, particularly high-pressure homogenizer).

高圧ホモジナイザーによる原料セルロース系繊維のミクロフィブリル化と懸濁液の均質化の程度は、高圧ホモジナイザーへ圧送する圧力と、高圧ホモジナイザーに分散液を通過させる回数(パス回数)に依存し、圧送圧力は、通常、30〜100MPa、好ましくは35〜80MPa、さらに好ましくは40〜70MPa程度であってもよい。また、パス回数又は処理回数(後述する小径オリフィスを通過させる回数)は、例えば、5〜40回、好ましくは7〜30回、さらに好ましくは10〜25回(特に15〜25回)程度である。   The degree of microfibrillation and homogenization of the suspension using the high-pressure homogenizer depends on the pressure fed to the high-pressure homogenizer and the number of times the dispersion is passed through the high-pressure homogenizer (number of passes). Usually, it may be about 30 to 100 MPa, preferably about 35 to 80 MPa, and more preferably about 40 to 70 MPa. The number of passes or the number of treatments (number of passes through a small-diameter orifice described later) is, for example, about 5 to 40 times, preferably about 7 to 30 times, and more preferably about 10 to 25 times (especially 15 to 25 times). .

本発明では、ミクロンオーダーの繊維径を有する繊維を実質的に含まず、かつ均一なナノメーターサイズの平均繊維径を有する微小セルロース系繊維を得るために、高圧ホモジナイザーとして、破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーを用いてもよい。破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーを用いたホモジナイズ処理について、以下、図面を参照して説明する。   In the present invention, in order to obtain a micro cellulosic fiber substantially free of fibers having a fiber diameter on the order of microns and having an average fiber diameter of a uniform nanometer size, a crushing type homo valve seat is used as a high-pressure homogenizer. A high-pressure homogenizer provided may be used. A homogenization process using a high-pressure homogenizer provided with a crushing type homovalve seat will be described below with reference to the drawings.

図1は、破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーで前記分散液をホモジナイズ処理する工程を示す概略図であり、図2は、破砕型ホモバルブシートとホモバルブとの対向部分の拡大断面図であり、図3は、破砕型ホモバルブシートの斜視図である。一方、図4は、非破砕型ホモバルブシートの斜視図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a process of homogenizing the dispersion with a high-pressure homogenizer equipped with a crushing type homo-valve seat, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a facing portion between the crushing type homo-valve sheet and the homo-valve. FIG. 3 is a perspective view of a crushing type homo-valve seat. On the other hand, FIG. 4 is a perspective view of a non-crushing homo valve seat.

高圧ホモジナイザーは、中空円筒状インパクトリング6と、このインパクトリング6の上流側に挿入して配設されたホモバルブシート2の中空円筒状凸部2bと、前記インパクトリング6の下流側に、前記中空円筒状凸部2bと対向して挿入された円柱状ホモバルブ5とを備えており、前記中空円筒状凸部2bと前記円柱状ホモバルブ5とは同じ外径を有している。また、中空円筒状凸部2bの下流側の内壁は、下流方向に向かって拡がるテーパー部(傾斜面)2dを有し、中空円筒状凸部2bの下流端は、内径d及び端面の厚みtを有する薄肉のリング状端面2cを形成している。さらに、このリング状端面2cと前記ホモバルブ5と前記インパクトリング6とで小径オリフィス(間隙)4を形成している。   The high-pressure homogenizer includes a hollow cylindrical impact ring 6, a hollow cylindrical convex portion 2 b of the homovalve seat 2 that is inserted and disposed on the upstream side of the impact ring 6, and a downstream side of the impact ring 6. The hollow cylindrical convex part 2b is provided with the columnar homo valve | bulb 5 inserted facing, and the said hollow cylindrical convex part 2b and the said columnar homo valve | bulb 5 have the same outer diameter. In addition, the inner wall on the downstream side of the hollow cylindrical convex portion 2b has a tapered portion (inclined surface) 2d that expands in the downstream direction, and the downstream end of the hollow cylindrical convex portion 2b has an inner diameter d and a thickness t of the end surface. A thin ring-shaped end face 2c having the shape is formed. Further, the ring-shaped end face 2c, the homo valve 5 and the impact ring 6 form a small diameter orifice (gap) 4.

破砕型ホモバルブシート2は、内部に円筒状流路3を有する中空部材であり、流入口3aを有する中空円盤状本体部2aと、この円盤状本体部2aの内壁から下流方向に延出し、かつ流出口3bを有する中空円筒状凸部2bとで構成されている。さらに、破砕型ホモバルブシート2は、前述のように、内径が拡大するテーパー部2dを形成することにより、図4に示す一般的な(通常の)非破砕型ホモバルブシート12と比べて、流出口3bを形成するリング状端面2cの厚みを薄く形成している。   The crushing type homo-valve seat 2 is a hollow member having a cylindrical flow path 3 therein, and extends in a downstream direction from a hollow disc-shaped main body portion 2a having an inflow port 3a and an inner wall of the disc-shaped main body portion 2a. And it is comprised with the hollow cylindrical convex part 2b which has the outflow port 3b. Furthermore, as described above, the crushing type homovalve seat 2 is formed with the tapered portion 2d having an enlarged inner diameter, so that compared to the general (normal) noncrushing type homovalve seat 12 shown in FIG. The ring-shaped end surface 2c that forms the outlet 3b is formed thin.

このような高圧ホモジナイザーによるホモジナイズ処理では、図1に示すように、原料セルロース系繊維1を含む分散液は、破砕型ホモバルブシート2の流入口3aからホモバルブシート内の流路3に流入し、流路3を通過した後、小径オリフィス4を通過して、微小セルロース系繊維7を含む分散液となる。詳しくは、高圧ホモジナイザーによる処理では、高圧でホモジナイザー内を圧送される原料セルロース系繊維1が、狭い間隙である小径オリフィス4を通過する際に、小径オリフィス4の壁面(特にインパクトリング6の壁面)と衝突することにより、剪断応力又は切断作用を受けて分割され、均一なナノメータサイズのミクロフィブリル化セルロース系繊維7となる。特に、ホモバルブシート内の流路3を通過した分散液がホモバルブシート2とホモバルブ5とで形成された間隙を通過する際に、分散液の流速が急激に上昇するのに伴って、流速の上昇に反比例して分散液の圧送圧力が急激に低下する。そのため、分散液の圧力差を大きくでき、前記間隙を通過した分散液のキャビテーションが激しくなり、小径オリフィス4内での壁面との衝突力の上昇や気泡の崩壊により原料セルロース系繊維1の均一なミクロフィブリル化を実現していると推測できる。   In such a homogenization process using a high-pressure homogenizer, as shown in FIG. 1, the dispersion containing the raw cellulose fibers 1 flows into the flow path 3 in the homovalve seat from the inlet 3 a of the crushing homovalve seat 2. After passing through the flow path 3, it passes through the small-diameter orifice 4 to become a dispersion containing fine cellulose fibers 7. Specifically, in the treatment by the high-pressure homogenizer, when the raw material cellulose fiber 1 pumped through the homogenizer at a high pressure passes through the small-diameter orifice 4 that is a narrow gap, the wall surface of the small-diameter orifice 4 (particularly the wall surface of the impact ring 6). By being collided with each other, it is divided by shearing stress or cutting action, and becomes a uniform nanometer-sized microfibrillated cellulosic fiber 7. In particular, when the dispersion liquid that has passed through the flow path 3 in the homo valve seat passes through the gap formed by the homo valve seat 2 and the homo valve 5, the flow speed of the dispersion liquid increases rapidly. The pumping pressure of the dispersion rapidly decreases in inverse proportion to the increase in. Therefore, the pressure difference of the dispersion liquid can be increased, the cavitation of the dispersion liquid that has passed through the gap becomes intense, and the raw cellulose fiber 1 is made uniform due to an increase in collision force with the wall surface in the small-diameter orifice 4 or collapse of the bubbles. It can be inferred that microfibrillation has been realized.

このようなミクロフィブリル化を効果的に行うために、破砕型ホモバルブシートの流出口を形成する壁部の端面の厚み(中空円筒状凸部の下流端のリング状端面)を薄くすることが重要であり、具体的には、破砕型ホモバルブシートにおける中空円筒状凸部の下流端の内径dと、下流端のリング状端面の厚みtとの比を、前者/後者=100/1〜5/1、好ましくは80/1〜6/1(例えば、50/1〜8/1)、さらに好ましくは30/1〜10/1(特に20/1〜12/1)程度に調整する。両者の比率がこの範囲にあると、ホモバルブシートとホモバルブとの間隙を通過する分散液の圧力の急激な低下を実現でき、原料セルロース系繊維をナノメータサイズで均一な繊維径に分割できる。流出口を形成する壁部の端面の厚みは、流出口の口径に応じて選択できるが、通常、0.01〜2mm、好ましくは0.05〜1.5mm、さらに好ましくは0.1〜1mm(特に0.2〜0.8mm)程度である。   In order to effectively perform such microfibrillation, it is possible to reduce the thickness of the end surface of the wall portion forming the outlet of the crushing type homovalve seat (the ring-shaped end surface at the downstream end of the hollow cylindrical convex portion). Specifically, specifically, the ratio between the inner diameter d of the downstream end of the hollow cylindrical convex portion in the crushing type homo-valve seat and the thickness t of the ring-shaped end surface of the downstream end is determined by the former / the latter = 100/1 5/1, preferably 80/1 to 6/1 (for example, 50/1 to 8/1), more preferably 30/1 to 10/1 (especially 20/1 to 12/1). When the ratio between the two is within this range, a rapid decrease in the pressure of the dispersion liquid passing through the gap between the homovalve seat and the homovalve can be realized, and the raw material cellulose fibers can be divided into nanometer-sized uniform fiber diameters. Although the thickness of the end surface of the wall part which forms an outflow port can be selected according to the aperture of an outflow port, it is 0.01-2 mm normally, Preferably it is 0.05-1.5 mm, More preferably, it is 0.1-1 mm. It is about (especially 0.2-0.8 mm).

小径オリフィスの間隔又はクリアランス(特に、ホモバルブシート凸部の端面とホモバルブとの間隔)は、例えば、5〜50μm、好ましくは10〜40μm、さらに好ましくは15〜35μm(特に20〜30μm)程度である。   The interval or clearance of the small-diameter orifice (particularly, the interval between the end face of the convex portion of the homovalve seat and the homovalve) is, for example, about 5 to 50 μm, preferably 10 to 40 μm, more preferably 15 to 35 μm (particularly 20 to 30 μm). is there.

このような高圧ホモジナイザーにおいて、小径オリフィスを通過させるための圧力(又は高圧ホモジナイザーへ分散液を圧送する圧力(又は処理圧力))は、例えば、30〜200MPa程度の範囲から選択でき、好ましくは35〜150MPa、さらに好ましくは40〜140MPa程度であってもよい。本発明では、破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーに対して、このような高い圧力で分散液を圧送することにより、ナノメータサイズの繊維径に分割できる。   In such a high-pressure homogenizer, the pressure for passing through the small-diameter orifice (or pressure for feeding the dispersion liquid to the high-pressure homogenizer (or treatment pressure)) can be selected from the range of about 30 to 200 MPa, preferably 35 to It may be about 150 MPa, more preferably about 40 to 140 MPa. In this invention, it can divide | segment into a nanometer size fiber diameter by pumping a dispersion liquid with such a high pressure with respect to the high voltage | pressure homogenizer provided with the crushing type | mold homo valve seat.

また、小径オリフィスへの通過と壁面への衝突とを繰り返して行うことにより、前記原料セルロース系繊維の微小化の程度を適宜調整することができる。小径オリフィスを通過させる処理回数(又はパス回数)は、例えば、5〜100回程度の範囲から選択でき、好ましくは、10〜80回、さらに好ましくは12〜60回程度であってもよい。   Further, by repeatedly passing through the small-diameter orifice and colliding with the wall surface, the degree of miniaturization of the raw material cellulose fiber can be adjusted as appropriate. The number of treatments (or the number of passes) for passing through the small-diameter orifice can be selected from a range of, for example, about 5 to 100 times, preferably 10 to 80 times, and more preferably about 12 to 60 times.

さらに、前記処理圧力は、処理回数に応じて選択してもよく、例えば、処理圧力が高圧処理(例えば、60〜200MPa、好ましくは80〜150MPa、さらに好ましくは100〜130MPa程度)の場合、処理回数は、例えば、5〜50回、好ましくは、10〜40回、さらに好ましくは12〜30回(特に、15〜25回)程度である。一方、処理圧力が低圧処理(例えば、20〜80MPa、好ましくは30〜70MPa、さらに好ましくは40〜60MPa程度)の場合、処理回数は、例えば、10〜100回、好ましくは、20〜80回、さらに好ましくは30〜70回(特に、40〜60回)程度である。   Furthermore, the processing pressure may be selected according to the number of times of processing. For example, when the processing pressure is high-pressure processing (for example, about 60 to 200 MPa, preferably about 80 to 150 MPa, more preferably about 100 to 130 MPa), The number of times is, for example, about 5 to 50 times, preferably about 10 to 40 times, more preferably about 12 to 30 times (particularly about 15 to 25 times). On the other hand, when the treatment pressure is a low-pressure treatment (for example, 20 to 80 MPa, preferably about 30 to 70 MPa, more preferably about 40 to 60 MPa), the number of treatments is, for example, 10 to 100 times, preferably 20 to 80 times. More preferably, it is about 30 to 70 times (particularly 40 to 60 times).

一般的にホモジナイズ処理において、処理圧力が高すぎたり、処理回数が多すぎると、繊維が大きな剪断力を受け、繊維の切断、ねじれなどが生じ、繊維の特性が失われたり、フィブリル化が進行し、繊維同士の強固な絡み合いが生じるため、繊維の分散性が低下し易い。これに対して、本発明では、破砕型ホモバルブシートを用いることにより、これらの問題を解消できる。特に、原料セルロース系繊維として、ネバードライパルプを用いると効果的である。   Generally, in the homogenization treatment, if the treatment pressure is too high or the number of treatments is too high, the fiber is subjected to a large shearing force, causing the fiber to be cut or twisted, resulting in loss of fiber properties or fibrillation. In addition, since strong entanglement between the fibers occurs, the dispersibility of the fibers tends to decrease. On the other hand, in this invention, these problems can be eliminated by using a crushing type homo valve seat. In particular, it is effective to use never dry pulp as the raw material cellulose fiber.

ホモジナイズ工程では、非破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーを用いたホモジナイズ処理を組み合わせてもよい。特に、前記破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーによるホモジナイズ処理(特に60MPa以上の高圧処理)の前工程(予備工程)として、非破砕型ホモジナイザーを備えたホモジナイザーを用いてホモジナイズ処理してもよい。ホモジナイズ工程において、非破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーで前処理することにより、破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーでの処理効率を向上できる。   In the homogenizing step, a homogenizing process using a high-pressure homogenizer equipped with a non-crushing type homo valve seat may be combined. In particular, as a pre-process (preliminary process) of a homogenization process (particularly a high-pressure process of 60 MPa or more) using a high-pressure homogenizer equipped with the crushing-type homovalve seat, a homogenization process may be performed using a homogenizer equipped with a non-crushing homogenizer. . In the homogenization step, pretreatment with a high-pressure homogenizer equipped with a non-crushing type homo-valve sheet can improve the processing efficiency in the high-pressure homogenizer equipped with a crushing type homo-valve sheet.

非破砕型ホモバルブシートでは、図4に示されるように、通常、ホモバルブシート12の中空円盤状本体部12aから延出する中空円筒状凸部12bの内壁にはテーパ部が形成されておらず、ホモバルブシートにおける中空円筒状凸部の下流端の内径と、下流端のリング状端面の厚みとの比は、通常、前者/後者=3/1〜1/1(特に2.5/1〜1.5/1)程度である。   In the non-crushing type homo-valve seat, as shown in FIG. 4, a tapered portion is usually formed on the inner wall of the hollow cylindrical convex portion 12 b extending from the hollow disc-shaped main body portion 12 a of the homo-valve seat 12. First, the ratio between the inner diameter of the downstream end of the hollow cylindrical convex portion of the homovalve seat and the thickness of the ring-shaped end surface of the downstream end is usually the former / the latter = 3/1 to 1/1 (especially 2.5 / 1 to 1.5 / 1).

非破砕型ホモバルブシートを備えた高圧ホモジナイザーにおいて、小径オリフィスを通過させるための圧力(又は高圧ホモジナイザーへ分散液を圧送する圧力(又は処理圧力))は、例えば、30〜100MPa、好ましくは35〜80MPa、さらに好ましくは40〜70MPa程度であってもよい。パス回数は、例えば、10〜40回、好ましくは12〜30回、さらに好ましくは15〜25回程度であってもよい。   In the high-pressure homogenizer provided with the non-crushing type homo-valve seat, the pressure for passing through the small-diameter orifice (or the pressure for feeding the dispersion to the high-pressure homogenizer (or processing pressure)) is, for example, 30 to 100 MPa, preferably 35 to It may be about 80 MPa, more preferably about 40 to 70 MPa. For example, the number of passes may be 10 to 40 times, preferably 12 to 30 times, and more preferably about 15 to 25 times.

ホモジナイズ処理の前処理として、分散液をリファイナー処理してもよい。リファイナー処理では、ディスクリファイナー(シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナーなど)を使用することができる。前記ディスクリファイナーのディスククリアランスは、0.1〜0.3mm、好ましくは0.12〜0.28mm、さらに好ましくは0.13〜0.25mm(例えば、0.14〜0.23mm)程度であってもよい。   As a pretreatment for the homogenization treatment, the dispersion may be refined. In the refiner process, a disk refiner (single disk refiner, double disk refiner, etc.) can be used. The disc refiner has a disc clearance of about 0.1 to 0.3 mm, preferably about 0.12 to 0.28 mm, more preferably about 0.13 to 0.25 mm (for example, 0.14 to 0.23 mm). May be.

ディスクの回転数は、特に制限されず、1,000〜10,000rpmの広い範囲から選択でき、例えば、1,000〜8,000rpm、好ましくは1,300〜6,000rpm、さらに好ましくは1,600〜4,000rpm程度であってもよい。   The number of rotations of the disk is not particularly limited, and can be selected from a wide range of 1,000 to 10,000 rpm. For example, 1,000 to 8,000 rpm, preferably 1,300 to 6,000 rpm, more preferably 1, It may be about 600 to 4,000 rpm.

前記リファイナー処理では、処理回数(パス回数)は、1〜20回、好ましくは、2〜15回、さらに好ましくは3〜10回(例えば、4〜9回)程度であってもよい。   In the refiner process, the number of processes (pass number) may be 1 to 20 times, preferably 2 to 15 times, and more preferably about 3 to 10 times (for example, 4 to 9 times).

原料セルロース系繊維の叩解処理の度合いは、ディスククリアランス及びリファイナー処理回数で調節することができる。ディスククリアランスが狭すぎたり、処理回数が多すぎると、原料セルロース系繊維が大きな剪断力を受け、フィブリル化が進行し、ねじれや表面の荒れが生じ、繊維同士が絡まりやすくなり、リファイナー処理して得られたフィブリル化繊維の分散性が低下する。また、ディスククリアランスが広すぎると、原料セルロース系繊維に加わる剪断力が小さくなり、未分割部分が残存する。   The degree of the beating treatment of the raw material cellulose fiber can be adjusted by the disk clearance and the number of refiner treatments. If the disk clearance is too narrow or the number of treatments is too high, the raw material cellulose fibers will receive a large shearing force, fibrillation will proceed, twisting and surface roughness will occur, and the fibers will tend to get entangled. The dispersibility of the obtained fibrillated fiber is lowered. On the other hand, if the disk clearance is too wide, the shearing force applied to the raw cellulosic fibers becomes small, and undivided portions remain.

このような方法により、原料セルロース系繊維を効率よくミクロフィブリル化して、ナノメータサイズの繊維径を有し、比較的繊維長が長く、分岐度が大きく複雑な微小繊維状セルロースを、安定な懸濁液(水懸濁液)の状態で得ることができる。なお、このような水懸濁液(スラリー状懸濁液)を、さらに、慣用の脱液方法、例えば、濾過、圧搾、遠心分離などにより脱液することにより、固形分濃度を、例えば、1〜30重量%(特に5〜20重量%)程度に調整してもよい。   By such a method, the raw cellulosic fibers are efficiently microfibrillated, and nanofiber sized fiber diameters, relatively long fiber lengths, and high degree of branching, and complex fibrous fibers are stably suspended. It can be obtained in a liquid (water suspension) state. Such an aqueous suspension (slurry suspension) is further drained by a conventional draining method, for example, filtration, squeezing, centrifugation, etc. You may adjust to about -30 wt% (especially 5-20 wt%).

本発明では、この水分散液中における微小セルロース系繊維の平均繊維長(L)及び平均繊維径(D)は、乾燥工程によるミクロフィブリル構造の破壊が抑制されているため、前述の乾燥後の繊維集合体の平均繊維長及び繊維径と略同一である。具体的には、原料(乾燥前)の水分散液中におけるセルロース系繊維の平均繊維長と、乾燥後の繊維集合体におけるセルロース系繊維の平均繊維長との割合が、例えば、前者/後者=1/1.5〜1.5/1、好ましくは1/1.4〜1.4/1、さらに好ましくは1/1.3〜1.3/1程度である。さらに、原料(乾燥前)の水分散液中におけるセルロース系繊維の平均繊維径と、乾燥後の繊維集合体におけるセルロース系繊維の平均繊維径との割合が、例えば、前者/後者=1/1.5〜1.5/1、好ましくは1/1.4〜1.4/1、さらに好ましくは1/1.3〜1.3/1程度である。   In the present invention, the average fiber length (L) and the average fiber diameter (D) of the microcellulose fibers in this aqueous dispersion are suppressed because the destruction of the microfibril structure by the drying process is suppressed. It is substantially the same as the average fiber length and fiber diameter of the fiber assembly. Specifically, the ratio of the average fiber length of the cellulosic fibers in the aqueous dispersion of the raw material (before drying) and the average fiber length of the cellulosic fibers in the fiber assembly after drying is, for example, the former / the latter = It is about 1 / 1.5-1.5 / 1, preferably 1 / 1.4-1.4 / 1, and more preferably about 1 / 1.3-1.3 / 1. Furthermore, the ratio of the average fiber diameter of the cellulosic fibers in the aqueous dispersion of the raw material (before drying) and the average fiber diameter of the cellulosic fibers in the fiber aggregate after drying is, for example, the former / the latter = 1/1. It is about 5-1.5 / 1, preferably about 1 / 1.4-1.4 / 1, more preferably about 1 / 1.3-1.3 / 1.

さらに、微小セルロース系繊維集合体の遠心後の自重に対する保水率、2重量%濃度にした懸濁液(分散液)の粘度、カナディアンフリーネス値(CSF値)のいずれについても、乾燥の前後において略同一であり、例えば、それぞれの乾燥前の値/乾燥後の値=1/1.5〜1.5/1、好ましくは1/1.4〜1.4/1、さらに好ましくは1/1.3〜1.3/1程度である。   Further, the water retention ratio of the microcellulosic fiber aggregate with respect to its own weight after centrifugation, the viscosity of the suspension (dispersion liquid) having a concentration of 2% by weight, and the Canadian freeness value (CSF value) are almost the same before and after drying. For example, each value before drying / value after drying = 1 / 1.5 to 1.5 / 1, preferably 1 / 1.4 to 1.4 / 1, more preferably 1/1. About 3 to 1.3 / 1.

(2)置換工程
得られた微小セルロース系繊維の水分散液は、置換工程に供される。置換工程では、水分散液に含まれる分散媒である水を親水性有機溶媒で置換する。すなわち、前述の濃度を有する微小繊維状セルロースの水分散液に対して、親水性溶媒を添加することにより、フィブリル化セルロースの分散媒を水から親水性有機溶媒に置換する。
(2) Substitution step The obtained aqueous dispersion of microcellulose fibers is subjected to a substitution step. In the replacement step, water, which is a dispersion medium contained in the aqueous dispersion, is replaced with a hydrophilic organic solvent. That is, by adding a hydrophilic solvent to the aqueous dispersion of microfibrous cellulose having the aforementioned concentration, the fibrillated cellulose dispersion medium is replaced with water by a hydrophilic organic solvent.

親水性有機溶媒としては、例えば、アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノールなどのC1−4アルカノールなど)、アルカンジオール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールなどのC2−4アルカンジオールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのC1−4アルキルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテートなどのC1−4アルキルセロソルブアセテートなど)、カルビトール類(メチルカルビトール、エチルカルビトールなどのC1−4アルキルカルビトールなど)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなどのジC1−4アルキルケトンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状又は鎖状C4−6エーテルなど)などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。 Examples of the hydrophilic organic solvent include alcohols (C 1-4 alkanols such as methanol, ethanol, isopropanol and 1-butanol) and alkane diols (C 2-4 alkanes such as ethylene glycol, propylene glycol and butylene glycol). Diol, etc.), cellosolves (such as C1-4 alkyl cellosolve such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve), cellosolve acetates (such as C1-4 alkyl cellosolve acetate such as ethyl cellosolve acetate), carbitols (methylcarbitol, ethyl, and the like C 1-4 alkyl carbitol such as carbitol), ketones (acetone, di C 1-4 alkyl ketones such as methyl ethyl ketone), ethers (dioxane, such as tetrahydrofuran Jo or chain C 4-6 ether, etc.) and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

これらの溶媒のうち、生産性、コストの点から、エタノールやイソプロパノールなどのC1−4アルカノール、アセトン、メチルエチルケトンなどのジC1−4アルキルケトンなどが好ましい。なかでも、置換効率の点から、エタノールやイソプロパノールなどのC1−4アルカノール(特にイソプロパノール)が好ましい。なお、本発明では、水を置換するための溶媒として、これらの親水性溶媒と組み合わせて疎水性有機溶媒を使用してもよいが、水との相溶性(混合性)や環境及び衛生的な面から、実質的に疎水性溶媒を使用しないのが好ましい。 Among these solvents, productivity, in terms of cost, C 1-4 alkanols such as ethanol or isopropanol, acetone, di-C 1-4 alkyl ketones such as methyl ethyl ketone are preferred. Especially, C 1-4 alkanols (especially isopropanol), such as ethanol and isopropanol, are preferable from the point of substitution efficiency. In the present invention, a hydrophobic organic solvent may be used in combination with these hydrophilic solvents as a solvent for substituting water. However, compatibility with water (mixability), environmental and sanitary From the aspect, it is preferable to use substantially no hydrophobic solvent.

水分散液に含まれる分散媒を水から親水性有機溶媒に置換するためには、水と同量以上の親水性有機溶媒を添加するのが好ましく、親水性溶媒の割合は、例えば、水分散液に含まれる水100重量部に対して、例えば、100〜5000重量部、好ましくは200〜4000重量部、さらに好ましくは300〜3000重量部(特に500〜2500重量部)程度である。親水性有機溶媒の繊維集合体に対する割合は、繊維集合体(固形分)100重量部に対して、例えば、500〜50000重量部、好ましくは1000〜30000重量部、さらに好ましくは2000〜25000重量部程度である。   In order to replace the dispersion medium contained in the aqueous dispersion from water to a hydrophilic organic solvent, it is preferable to add a hydrophilic organic solvent in an amount equal to or more than that of water. The ratio of the hydrophilic solvent is, for example, water dispersion For example, it is about 100 to 5000 parts by weight, preferably 200 to 4000 parts by weight, and more preferably about 300 to 3000 parts by weight (particularly 500 to 2500 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of water contained in the liquid. The ratio of the hydrophilic organic solvent to the fiber aggregate is, for example, 500 to 50000 parts by weight, preferably 1000 to 30000 parts by weight, and more preferably 2000 to 25000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fiber aggregate (solid content). Degree.

本発明では、親水性溶媒による置換度合いを向上させるために、親水性溶媒による置換を複数回繰り返してもよい。繰り返し回数は、置換効率と簡便性とのバランスから、通常、1〜5回程度であり、好ましくは2〜4回、さらに好ましくは2〜3回(特に3回)程度である。   In the present invention, in order to improve the degree of substitution with the hydrophilic solvent, the substitution with the hydrophilic solvent may be repeated a plurality of times. The number of repetitions is usually about 1 to 5 times, preferably 2 to 4 times, more preferably about 2 to 3 times (particularly 3 times), from the balance between substitution efficiency and simplicity.

親水性溶媒による置換を繰り返す場合には、簡便に置換効率を向上させるために、水を含む親水性有機溶媒の分散液を慣用の脱液方法、例えば、濾過、圧搾、遠心分離などにより脱液するのが好ましい。通常、脱液により、例えば、2〜20倍、好ましくは5〜15倍(又は固形分濃度5〜50重量%、特に10〜40重量%)程度に濃縮した後、さらに親水性有機溶媒を添加する。繰り返す場合の2回目以降の親水性有機溶媒の割合は、例えば、分散液に含まれる溶媒(水及び親水性有機溶媒の合計)100重量部に対して、100〜5000重量部、好ましくは300〜4000重量部、さらに好ましくは400〜3000重量部(特に500〜2500重量部)程度である。親水性有機溶媒の繊維集合体に対する割合は、繊維集合体(固形分)100重量部に対して、例えば、500〜50000重量部、好ましくは1000〜30000重量部、さらに好ましくは2000〜25000重量部程度である。   When repeating replacement with a hydrophilic solvent, in order to easily improve the replacement efficiency, the dispersion of the hydrophilic organic solvent containing water is removed by a conventional liquid removal method, for example, filtration, pressing, centrifugation, etc. It is preferable to do this. Usually, after concentration to 2 to 20 times, preferably 5 to 15 times (or a solid content concentration of 5 to 50% by weight, particularly 10 to 40% by weight) by liquid removal, a hydrophilic organic solvent is further added. To do. The ratio of the hydrophilic organic solvent after the second time in the case of repeating is, for example, 100 to 5000 parts by weight, preferably 300 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent (total of water and hydrophilic organic solvent) contained in the dispersion. The amount is about 4000 parts by weight, more preferably about 400 to 3000 parts by weight (particularly 500 to 2500 parts by weight). The ratio of the hydrophilic organic solvent to the fiber aggregate is, for example, 500 to 50000 parts by weight, preferably 1000 to 30000 parts by weight, and more preferably 2000 to 25000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fiber aggregate (solid content). Degree.

本発明では、さらに親水性有機溶媒による置換度を高め、微小セルロース系繊維の過度の交絡による凝集を抑制するために、親水性有機溶媒を添加するとともに、機械的剪断力により分散液を撹拌するのが好ましい。機械的剪断力を付与するための手段としては、慣用の手段、例えば、機械的撹拌手段(撹拌棒、撹拌子など)、超音波分散機などが利用できる。   In the present invention, in order to further increase the degree of substitution with the hydrophilic organic solvent and suppress aggregation due to excessive entanglement of the fine cellulose-based fibers, the hydrophilic organic solvent is added and the dispersion is stirred by mechanical shearing force. Is preferred. As means for applying the mechanical shearing force, conventional means such as mechanical stirring means (stirring bar, stirring bar, etc.), ultrasonic disperser, etc. can be used.

これらの撹拌手段のうち、簡便に高い剪断力で撹拌が可能な点から、高速撹拌工程の項で例示された回転羽根を有するミキサーなどを利用できる。本発明では、このようなミキサーを利用することにより、繊維集合体を解繊しながら、溶媒を置換できるため、高圧ホモジナイザーで高度にミクロフィブリル化した微小セルロース系繊維であっても、充分に溶媒の置換が可能となる。   Among these stirring means, a mixer having rotating blades exemplified in the section of the high-speed stirring step can be used because stirring can be easily performed with a high shearing force. In the present invention, by using such a mixer, the solvent can be replaced while the fiber assembly is defibrated. Therefore, even a microcellulose fiber highly microfibrillated with a high-pressure homogenizer can be used as a solvent. Can be replaced.

(3)乾燥工程
有機溶媒で置換された分散液は、さらに乾燥工程に供される。乾燥工程では、置換した分散液から溶媒(主として親水性有機溶媒)を除去する。
(3) Drying process The dispersion liquid substituted with the organic solvent is further subjected to a drying process. In the drying step, the solvent (mainly hydrophilic organic solvent) is removed from the substituted dispersion.

得られた微小セルロース系繊維は乾燥工程に供されるが、乾燥に必要な温度は、微小セルロース系繊維の溶媒(水分)を除去する点からは高い方が好ましいが、急激な溶媒の揮発によって、高度にミクロフィブリル化した微小セルロース系繊維が凝集するのを抑制する点、及び熱劣化性防止の点からも、なるべく低い温度で乾燥するのが好ましい。乾燥温度は、例えば、30〜150℃、好ましくは40〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃(特に55〜80℃)程度である。乾燥時間は、例えば、1〜24時間、好ましくは2〜12時間、さらに好ましくは3〜10時間(特に4〜8時間)程度である。乾燥機としては、必要に応じて慣用の乾燥機、例えば、ナウター型乾燥機、棚型乾燥機、加熱ジャケット付き回転式混合機などを利用できる。   Although the obtained micro cellulosic fiber is subjected to a drying step, the temperature required for drying is preferably higher from the point of removing the solvent (moisture) of the micro cellulosic fiber, but due to rapid volatilization of the solvent. From the viewpoint of suppressing the aggregation of highly microfibrillated microcellulose-based fibers and preventing thermal degradation, it is preferable to dry at a temperature as low as possible. A drying temperature is 30-150 degreeC, for example, Preferably it is 40-120 degreeC, More preferably, it is a 50-100 degreeC (especially 55-80 degreeC) grade. The drying time is, for example, about 1 to 24 hours, preferably 2 to 12 hours, more preferably about 3 to 10 hours (particularly 4 to 8 hours). As a drier, a conventional drier, for example, a Nauter drier, a shelf drier, a rotary mixer with a heating jacket, or the like can be used as necessary.

乾燥物は、高度にミクロフィブリル化した繊維同士の絡み合いにより、塊状の繊維集合体として得られる。   The dried product is obtained as a massive fiber aggregate by entanglement between highly microfibrillated fibers.

(4)粉砕工程
得られた塊状の乾燥物は、さらに粉砕工程に供される。粉砕工程では、塊状の乾燥物を粉砕することにより、絡まった繊維を容易に解すことができる。本発明では、乾燥しても、繊維集合体の凝集が抑制されているため、慣用の粉砕機で粉砕することにより、高度なミクロフィブリル構造を保持し、かつ嵩密度も低い繊維集合体を得ることができる。
(4) Pulverization process The obtained massive dried product is further subjected to a pulverization process. In the pulverization step, the tangled fibers can be easily unwound by pulverizing the lump-like dried product. In the present invention, since aggregation of the fiber assembly is suppressed even after drying, a fiber assembly that retains a high microfibril structure and has a low bulk density is obtained by pulverization with a conventional pulverizer. be able to.

粉砕においては、ミクロフィブリル化処理後の微小繊維の形状を損なわない程度に粉砕する必要がある。すなわち、乾燥品は、ミクロフィブリル化処理後の繊維長に対して、60〜100%(特に80〜100%)程度の繊維長を保持しているのが望ましい。粉砕には、慣用の粉砕機、例えば、サンプルミル、ハンマーミル、ターボミル、アトマイザー、カッターミル、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、ジェットミルなどを使用してもよい。なかでも、微細な繊維構造の破壊を抑制できる点から、サンプルミルやハンマーミルなどの衝撃式粉砕機(特にスイング式のハンマーを有するサンプルミル)が好ましい。   In pulverization, it is necessary to pulverize to such an extent that the shape of the microfiber after the microfibrillation treatment is not impaired. That is, the dried product desirably has a fiber length of about 60 to 100% (particularly 80 to 100%) with respect to the fiber length after the microfibrillation treatment. For pulverization, a conventional pulverizer such as a sample mill, a hammer mill, a turbo mill, an atomizer, a cutter mill, a bead mill, a ball mill, a roll mill, or a jet mill may be used. Of these, an impact pulverizer such as a sample mill or a hammer mill (particularly a sample mill having a swing-type hammer) is preferable from the viewpoint of suppressing the destruction of a fine fiber structure.

このような粉砕工程を経ることにより、前述の特性を有する本発明の微小セルロース系繊維集合体が、例えば、0.1〜10mm、好ましくは0.3〜5mm、さらに好ましくは0.5〜3mm程度の平均径を有する線状又は微粒状開繊繊維集合体として得られる。   By passing through such a pulverization step, the fine cellulose-based fiber aggregate of the present invention having the above-mentioned characteristics is, for example, 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 to 5 mm, more preferably 0.5 to 3 mm. It is obtained as a linear or fine-grain spread fiber aggregate having an average diameter of about.

(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂(環状オレフィン系樹脂を含む)、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、有機酸ビニルエステル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、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、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類、セルロースカーバメート類、セルロースエーテル類など)、シリコーン樹脂、ゴム又はエラストマー(ポリブタジエン、ポリイソプレンなどのジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなど)などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
(Thermoplastic resin)
Examples of the thermoplastic resin include olefin resins (including cyclic olefin resins), styrene resins, (meth) acrylic resins, organic acid vinyl ester resins, vinyl ether resins, halogen-containing resins, polycarbonate resins, Polyester resins, polyamide resins, thermoplastic polyurethane resins, polysulfone resins, polyphenylene ether resins, cellulose derivatives (cellulose esters, cellulose carbamates, cellulose ethers, etc.), silicone resins, rubbers or elastomers (polybutadiene, polyisoprene) Diene rubber, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, acrylic rubber, urethane rubber, silicone rubber, etc.). These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more.

これらの熱可塑性樹脂のうち、融点230℃以下の結晶性樹脂及びキャピラリオメータ−で測定した溶融粘度が10〜10ポイズ(200℃、剪断速度100sec−1)の非晶性樹脂からなる群から選択された少なくとも一種が好ましい。 Among these thermoplastic resins, a crystalline resin having a melting point of 230 ° C. or less and an amorphous resin having a melt viscosity of 10 2 to 10 5 poise (200 ° C., shear rate 100 sec −1 ) measured by a capillary ohmmeter are used. At least one selected from the group is preferred.

融点230℃以下の結晶性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、プロピレン−エチレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−1などのポリC2−4オレフィン系樹脂など)、ビニルアルコール系重合体(例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコールなど)、ポリアミド系樹脂(例えば、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12などの脂肪族ポリアミドなど)、芳香族ポリエステル系樹脂(例えば、ポリブチレンテレフタレートなどのポリC2−4アルキレンアリレートなど)、脂肪族ポリエステル系樹脂(例えば、ポリ乳酸などのポリオキシカルボン酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート−アジペート共重合樹脂などのポリC2−6アルキレンカルボキシレート、ポリカプロラクトンなどのポリC3−12ラクトン系樹脂など)、セルロースエステル類(例えば、セルロースアセテートなどの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セルロース有機酸エステルなど)などが挙げられる。 Examples of the crystalline resin having a melting point of 230 ° C. or lower include olefin resins (for example, poly C 2-4 such as polyethylene, polypropylene, ethylene propylene copolymer, propylene-ethylene copolymer, ethylene-propylene-butene-1). Olefin resins), vinyl alcohol polymers (eg, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol, etc.), polyamide resins (eg, aliphatic polyamides such as polyamide 6, polyamide 11, polyamide 12, etc.), aromatic polyesters resin (e.g., poly C 2-4 alkylene arylate such as polybutylene terephthalate), aliphatic polyester-based resin (e.g., polyoxyethylene carboxylic acid type resins such as polylactic acid, polybutylene succinate, polybutylene succinate - Ajipe Poly C 2-6 alkylene carboxylates such as preparative copolymer resins, such as poly C 3-12 lactone resins such as polycaprolactone), cellulose esters (e.g., cellulose propionate, cellulose acetate, cellulose butyrate, cellulose Cellulose organic acid esters such as acetate propionate and cellulose acetate butyrate).

前記溶融粘度を有する非晶性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂[例えば、ポリスチレン(GPPS)などのポリスチレン系樹脂、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、GPPSとHIPSとの混合物(MIPS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−共役ジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂など)などのゴム含有スチレン系樹脂など]、アクリル系樹脂[例えば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−4アルキルエステル系樹脂など]などが挙げられる。 Examples of the amorphous resin having the melt viscosity include, for example, styrene resins [for example, polystyrene resins such as polystyrene (GPPS), impact polystyrene (HIPS), a mixture of GPPS and HIPS (MIPS), acrylonitrile- Styrene copolymer (AS resin), rubber-containing styrene resin such as acrylonitrile-conjugated diene-styrene copolymer (ABS resin, etc.)], acrylic resin [for example, poly (meth) acryl such as polymethyl methacrylate Acid C 1-4 alkyl ester resin, etc.].

これらの熱可塑性樹脂は、適度な流動性を有しているのが好ましく、例えば、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、230℃、21.6Nの条件で、例えば、20〜200g/10分(特に30〜150g/10分)程度であってもよい。また、ポリエチレン系樹脂のMFRは、例えば、190℃、21.6Nの条件で、例えば、10〜200g/10分(特に20〜150g/10分)程度であってもよい。   These thermoplastic resins preferably have moderate fluidity. For example, the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is 230 ° C. and 21.6 N, for example, 20 to 200 g / It may be about 10 minutes (particularly 30 to 150 g / 10 minutes). Further, the MFR of the polyethylene resin may be, for example, about 10 to 200 g / 10 minutes (particularly 20 to 150 g / 10 minutes) under the conditions of 190 ° C. and 21.6 N, for example.

ポリ乳酸系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、190℃、21.6Nの条件で、例えば、0.5〜200g/10分(特に1〜100g/10分)程度であってもよい。ポリアミド系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、190℃、21.6Nの条件で、例えば、0.5〜200g/10分(特に1〜100g/10分)程度であってもよい。   The melt flow rate (MFR) of the polylactic acid resin may be, for example, about 0.5 to 200 g / 10 minutes (particularly 1 to 100 g / 10 minutes) at 190 ° C. and 21.6 N. The melt flow rate (MFR) of the polyamide-based resin may be, for example, about 0.5 to 200 g / 10 minutes (particularly 1 to 100 g / 10 minutes) at 190 ° C. and 21.6 N.

ゴム含有スチレン系樹脂(ABS樹脂など)のMFRは、220℃、100Nの条件で、例えば、10〜200g/10分(特に20〜150g/10分)程度であってもよい。ポリスチレン系樹脂(GPPSなど)のMFRは、200℃、50Nの条件で、例えば、5〜100g/10分(特に10〜80g/10分)程度であってもよい。   The MFR of the rubber-containing styrene-based resin (ABS resin or the like) may be, for example, about 10 to 200 g / 10 minutes (particularly 20 to 150 g / 10 minutes) under the conditions of 220 ° C. and 100 N. The MFR of the polystyrene resin (GPPS or the like) may be, for example, about 5 to 100 g / 10 minutes (particularly 10 to 80 g / 10 minutes) under the conditions of 200 ° C. and 50 N.

微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂との総量は、ミキサーの容量等に応じて適宜設定できる。微小セルロース系繊維集合体の割合は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、例えば、5〜500重量部、好ましくは10〜400重量部、さらに好ましくは50〜350重量部(特に100〜300重量部)程度であり、150〜300重量部程度であってもよい。   The total amount of the micro cellulosic fiber aggregate and the thermoplastic resin can be appropriately set according to the capacity of the mixer. The proportion of the fine cellulose fiber aggregate is, for example, 5 to 500 parts by weight, preferably 10 to 400 parts by weight, more preferably 50 to 350 parts by weight (particularly 100 to 300 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. Part), and may be about 150 to 300 parts by weight.

さらに、微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂との混合性を向上させるために、相溶化剤及び/又は滑剤を配合してもよい。相溶化剤及び/又は滑剤は、微小セルロース系繊維集合体及び/又は熱可塑性樹脂と同時にミキサーに投入してもよく、微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂とをある程度撹拌して混合させてからミキサーに投入してもよい。   Furthermore, a compatibilizing agent and / or a lubricant may be blended in order to improve the mixing property between the microcellulose-based fiber aggregate and the thermoplastic resin. The compatibilizing agent and / or lubricant may be added to the mixer at the same time as the micro cellulosic fiber aggregate and / or the thermoplastic resin, and the micro cellulosic fiber aggregate and the thermoplastic resin are mixed to some extent with stirring. To the mixer.

相溶化剤としては、熱可塑性樹脂の種類に応じて選択でき、例えば、極性基を有する化合物で変性した熱可塑性樹脂などが挙げられる。相溶化剤を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体、プロピレンーブテン共重合体など)、ポリアミド系樹脂(ポリアミド6、ポリアミド12など)、環状炭化水素系樹脂(環状オレフィンコポリマーなど)、スチレン系樹脂(ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、スチレン−共役ジエン共重合体及び/又はその水素添加樹脂、スチレン系熱可塑性エラストマーなど)などが挙げられる。極性基としては、例えば、カルボキシル基、カルボニル基(エステル基、アミド基、酸ハライド基など)、酸無水物基、アミノ基、ヒドロキシル基、グリシジル基、オキサゾリル基などが挙げられる。これらの相溶化剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。これらの相溶化剤のうち、酸変性ポリプロピレンなどの変性オレフィン系樹脂などが汎用される。   The compatibilizing agent can be selected according to the type of the thermoplastic resin, and examples thereof include a thermoplastic resin modified with a compound having a polar group. Examples of the thermoplastic resin constituting the compatibilizer include polyolefin resins (polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, propylene-butene copolymer, etc.), polyamide resins (polyamide 6, polyamide 12, etc.), and cyclic carbonization. Examples thereof include hydrogen resins (such as cyclic olefin copolymers) and styrene resins (such as polystyrene, AS resin, ABS resin, styrene-conjugated diene copolymers and / or hydrogenated resins thereof, styrene thermoplastic elastomers, and the like). Examples of the polar group include a carboxyl group, a carbonyl group (such as an ester group, an amide group, and an acid halide group), an acid anhydride group, an amino group, a hydroxyl group, a glycidyl group, and an oxazolyl group. These compatibilizers may be used alone or in combination of two or more. Among these compatibilizers, modified olefin resins such as acid-modified polypropylene are widely used.

相溶化剤の割合は、微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂との合計100重量部に対して、例えば、0.1〜10重量部、好ましくは0.3〜5重量部、さらに好ましくは0.5〜4重量部(特に1〜3重量部)程度である。   The proportion of the compatibilizing agent is, for example, 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.3 to 5 parts by weight, more preferably 100 parts by weight based on the total of the microcellulose-based fiber aggregate and the thermoplastic resin. About 0.5 to 4 parts by weight (particularly 1 to 3 parts by weight).

滑剤としては、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリC2−4オレフィン系ワックス、パラフィン系ワックス、マイクロクリスタリンワックスなど)、植物性又は動物性ワックス(カルナウバワックス、ミツロウ、セラックワックス、モンタンワックスなど)、高級脂肪酸(例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などのC8−35飽和脂肪酸、オレイン酸などのC10−35不飽和脂肪酸など)、高級脂肪酸塩(例えば、ラウリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどのC8−35脂肪酸金属塩など)、高級脂肪酸エステル(例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステルなどのC8−35脂肪酸エステルなど)、高級脂肪酸アミド(例えば、ステアリン酸アミドなどのC8−35脂肪酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどのアルキレンビス脂肪酸アミドなど)などが挙げられる。これらの滑剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの滑剤のうち、ステアリン酸カルシウムなどのC10−24脂肪酸金属塩などが汎用される。 Examples of the lubricant include aliphatic hydrocarbon waxes (poly C 2-4 olefin waxes such as polyethylene wax and polypropylene wax, paraffin waxes, microcrystalline waxes, etc.), vegetable or animal waxes (carnauba wax, beeswax, shellac wax, and montan wax), higher fatty acids (e.g., myristic acid, palmitic acid, stearic acid, C 8-35 saturated fatty acids such as behenic acid, such as C 10-35 unsaturated fatty acids such as oleic acid), higher Fatty acid salts (for example, C 8-35 fatty acid metal salts such as barium laurate, calcium stearate, zinc stearate, magnesium stearate), higher fatty acid esters (for example, glycerin fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester) C 8-35 fatty acid amides such as ruthenium ), higher fatty acid amides (for example, C 8-35 fatty acid amides such as stearic acid amide, alkylene bis fatty acid amides such as methylene bis stearic acid amide, etc.), etc. Is mentioned. These lubricants can be used alone or in combination of two or more. Among these lubricants, C 10-24 fatty acid metal salts such as calcium stearate are widely used.

可塑剤の割合は、微小セルロース系繊維集合体と熱可塑性樹脂との合計100重量部に対して、例えば、0.01〜5重量部、好ましくは0.03〜3重量部、さらに好ましくは0.05〜1重量部(特に0.05〜0.5重量部)程度である。   The ratio of the plasticizer is, for example, 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.03 to 3 parts by weight, and more preferably 0 to 100 parts by weight in total of the microcellulose-based fiber aggregate and the thermoplastic resin. About 0.05 to 1 part by weight (particularly 0.05 to 0.5 part by weight).

[低速撹拌工程]
低速撹拌工程では、高速撹拌工程で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。すなわち、この工程の処理により、前記工程で溶融された熱可塑性樹脂は、低速で撹拌されながら、均一に繊維と混合された状態で固化してペレットが得られる。
[Low speed stirring process]
In the low-speed stirring step, the mixture obtained in the high-speed stirring step is granulated by stirring at a low speed while cooling with a mixer. That is, by the treatment in this step, the thermoplastic resin melted in the above step is solidified in a state of being uniformly mixed with fibers while being stirred at a low speed to obtain pellets.

この工程では、ミキサーの冷却効率を高めるため、高速撹拌工程で用いたミキサーとは別個のミキサーを用いるのが好ましい。ミキサーとしては、前記高速撹拌工程の項で例示された回転羽根を有するミキサーが利用できるが、冷却しながら撹拌するため、冷却手段を備えた冷却ミキサーが好ましい。このようなミキサーとしては、例えば、冷却ミキサー(日本コークス工業(株)製、「FD20C/K」、容量45L)などの市販品を利用できる。   In this step, in order to increase the cooling efficiency of the mixer, it is preferable to use a separate mixer from the mixer used in the high-speed stirring step. As the mixer, a mixer having rotating blades exemplified in the section of the high-speed stirring step can be used, but a cooling mixer provided with a cooling means is preferable because stirring is performed while cooling. As such a mixer, for example, a commercially available product such as a cooling mixer (manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd., “FD20C / K”, capacity 45 L) can be used.

低速撹拌工程では、撹拌時の回転羽根の平均周速は、高速撹拌工程の撹拌速度よりも小さく、例えば、1〜30m/秒、好ましくは2〜25m/秒、さらに好ましくは3〜20m/秒(特に5〜15m/秒)程度である。   In the low speed stirring process, the average peripheral speed of the rotating blades during stirring is smaller than the stirring speed in the high speed stirring process, for example, 1 to 30 m / second, preferably 2 to 25 m / second, more preferably 3 to 20 m / second. (Especially 5 to 15 m / sec).

低速撹拌工程における処理は、微小セルロース系繊維と熱可塑性樹脂との混合物が、成形用の材料として取り扱いできる程度に固化された時点で終了することができる。なお、摩擦熱の発生により、ミキサー内の温度が上がりすぎると一旦固化した熱可塑性樹脂が再溶融するため、低速撹拌工程においてもミキサー内の温度を管理するのが好ましい。   The treatment in the low-speed stirring process can be terminated when the mixture of the microcellulosic fibers and the thermoplastic resin is solidified to such an extent that it can be handled as a molding material. In addition, since the thermoplastic resin once solidified when the temperature in the mixer rises too much due to generation of frictional heat, it is preferable to control the temperature in the mixer even in the low-speed stirring step.

[微小セルロース系繊維含有樹脂組成物及び成形体]
得られた微小セルロース系繊維含有樹脂組成物は、微小セルロース系繊維が均一に分散した熱可塑性樹脂の固化物(造粒物)であり、樹脂成形体の材料として利用できる。この樹脂組成物は、必要に応じて、粉砕処理、ペレタイズ処理などに供して、粒径を調整してもよい。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。
[Microcellulosic fiber-containing resin composition and molded article]
The obtained resin composition containing fine cellulose fibers is a solidified product (granulated product) of a thermoplastic resin in which fine cellulose fibers are uniformly dispersed, and can be used as a material for a resin molded product. If necessary, this resin composition may be subjected to pulverization treatment, pelletizing treatment, etc. to adjust the particle size. For the pulverization, a known pulverizer such as a sample mill, a hammer mill, or a cutter mill may be used. Moreover, you may use a well-known pelletizing apparatus, for example, a pelletizer etc., for a pelletizing process.

本発明の微小セルロース系繊維含有樹脂組成物は、さらに他の熱可塑性樹脂(成形体用の樹脂など)と組み合わせてもよい。特に、本発明の樹脂組成物をマスターバッチとして使用し、マトリックス樹脂を用いて、混合(希釈)し、繊維強化樹脂(又は繊維強化樹脂組成物)として使用してもよい。なお、他の熱可塑性樹脂は、本発明の樹脂組成物として利用可能な前記熱可塑性樹脂が利用でき、樹脂組成物との相溶性の点から、樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂と同一又は同種の熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。さらに、他の熱可塑性樹脂との混合においては、前記相溶化剤を配合してもよい。   The fine cellulose-based fiber-containing resin composition of the present invention may be further combined with another thermoplastic resin (such as a resin for a molded body). In particular, the resin composition of the present invention may be used as a master batch, mixed (diluted) with a matrix resin, and used as a fiber reinforced resin (or fiber reinforced resin composition). As the other thermoplastic resin, the thermoplastic resin that can be used as the resin composition of the present invention can be used. From the viewpoint of compatibility with the resin composition, the same thermoplastic resin as that constituting the resin composition or It is preferable to use the same kind of thermoplastic resin. Furthermore, in the mixing with other thermoplastic resins, the compatibilizer may be blended.

微小セルロース系繊維含有樹脂組成物は、必要に応じて、慣用の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、安定剤[酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤など)、収縮防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、耐熱安定剤、耐候安定剤など]、滑剤、離型剤、潤滑剤、衝撃改良剤、着色剤(染料や顔料など)、助色剤、可塑剤、分散剤、難燃剤、抗菌剤、防腐剤、防カビ剤、防虫剤、消臭剤、結晶促進剤、結晶核剤などを含有していてもよい。   The microcellulose-based fiber-containing resin composition may contain a conventional additive as necessary. Examples of additives include stabilizers [antioxidants (such as hindered phenolic antioxidants), shrinkage inhibitors, antistatic agents, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, weathering stabilizers, etc.], lubricants, mold release Agents, lubricants, impact modifiers, colorants (dyes and pigments, etc.), colorants, plasticizers, dispersants, flame retardants, antibacterial agents, antiseptics, fungicides, insecticides, deodorants, crystal accelerators May contain an agent, a crystal nucleating agent, and the like.

本発明の樹脂成形体は、前記微小セルロース系繊維含有樹脂組成物で形成されている。このような成形体は、樹脂組成物を、溶融混練し、慣用の成形方法(押出成形、射出成形、圧縮成形など)で成形することにより得ることができる。   The resin molded body of the present invention is formed of the above-mentioned resin composition containing fine cellulose fibers. Such a molded body can be obtained by melt-kneading the resin composition and molding by a conventional molding method (extrusion molding, injection molding, compression molding, etc.).

溶融混練は、慣用の方法、すなわち、慣用の溶融混練機、例えば、一軸又はベント式二軸押出機などを用いて行うことができる。また、溶融混練に先だって、慣用の方法、例えば、混合機(タンブラー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサー、リボンミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機など)を用いて、樹脂組成物と他の成分(前記例示の添加剤など)などとを予備混合してもよい。なお、溶融混練温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて選択でき、例えば、70〜300℃、好ましくは80〜280℃、さらに好ましくは85〜260℃程度であってもよい。   Melt-kneading can be performed using a conventional method, that is, a conventional melt-kneader, for example, a single screw or vent type twin screw extruder. Prior to melt-kneading, the resin composition and other components can be obtained using a conventional method such as a mixer (such as a tumbler, V-type blender, Henschel mixer, Nauta mixer, ribbon mixer, mechanochemical apparatus, extrusion mixer). Ingredients (such as the additives mentioned above) may be premixed. The melt kneading temperature can be selected according to the type of the thermoplastic resin, and may be, for example, 70 to 300 ° C, preferably 80 to 280 ° C, and more preferably about 85 to 260 ° C.

得られた成形体は、微小セルロース系繊維が成形体中(マトリックス樹脂など)に十分に分散されているため、高い強度を有している。   The obtained molded body has high strength because the fine cellulose fibers are sufficiently dispersed in the molded body (matrix resin or the like).

成形体は発泡体であってもよい。発泡方法としては、慣用の方法、例えば、反応生成ガスを利用する方法、発泡剤を使用する方法などが利用できる。発泡体は、独立気泡、連続気泡のいずれでもよく、発泡倍率も、例えば、1.02倍以上(例えば、1.05〜3倍)程度である。   The molded body may be a foam. As the foaming method, a conventional method such as a method using a reaction product gas, a method using a foaming agent, or the like can be used. The foam may be either closed cells or open cells, and the expansion ratio is, for example, about 1.02 times or more (for example, 1.05 to 3 times).

発泡剤には、揮発性発泡剤及び分解性発泡剤が含まれる。揮発性発泡剤としては、例えば、気体[炭酸ガス(二酸化炭素)、炭化水素(プロパン、ブタン、ペンタンなど)、メチルエーテル、三塩化フッ化メタン、窒素など]、揮発性液体[水、エーテル類(エチルエーテル、石油エーテル)、アセトン、炭化水素(液状プロパン、液状ブタン、ヘキサン)、ベンゼン]などが挙げられる。   The foaming agent includes a volatile foaming agent and a degradable foaming agent. Examples of the volatile blowing agent include gas [carbon dioxide (carbon dioxide), hydrocarbon (propane, butane, pentane, etc.), methyl ether, trifluorochloromethane, nitrogen, etc.], volatile liquid [water, ethers, etc. (Ethyl ether, petroleum ether), acetone, hydrocarbon (liquid propane, liquid butane, hexane), benzene] and the like.

分解型発泡剤としては、例えば、有機酸又はその塩(クエン酸、クエン酸ナトリウムなど)、アゾ化合物(2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、アゾヘキサヒドロベンゾニトリル、アゾジカルボン酸アミド、ジアゾアミノベンゼンなど)、スルホニルヒドラジド化合物[ベンゼンスルホニルヒドラジド、p−トルエンスルホニルヒドラジド、4,4′−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)など]、ニトロソ化合物(N,N′−ジニトロペンタメチレンテトラミン、N,N′−ジニトロソ−N,N′−ジメチルテレフタルアミドなど)などの有機化合物や、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどの無機化合物などが例示できる。   Examples of the decomposable foaming agent include organic acids or salts thereof (citric acid, sodium citrate, etc.), azo compounds (2,2′-azobisisobutyronitrile, azohexahydrobenzonitrile, azodicarboxylic acid amide, Diazoaminobenzene, etc.), sulfonyl hydrazide compounds [benzenesulfonyl hydrazide, p-toluenesulfonyl hydrazide, 4,4′-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide), etc.], nitroso compounds (N, N′-dinitropentamethylenetetramine, N, N Organic compounds such as' -dinitroso-N, N'-dimethylterephthalamide) and inorganic compounds such as sodium bicarbonate, ammonium carbonate, and ammonium bicarbonate.

発泡剤の割合は、樹脂組成物100重量部に対して、0.01〜20重量部、好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜5重量部程度である。   The ratio of the foaming agent is 0.01 to 20 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably about 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin composition.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下の例において、「部」又は「%」は、特にことわりのない限り、重量基準であり、実施例及び比較例で得られた微小セルロース繊維、ペレット及び成形体を用いて、下記の物性試験を行った。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, “parts” or “%” are based on weight unless otherwise specified, and using the fine cellulose fibers, pellets and molded products obtained in Examples and Comparative Examples, A physical property test was conducted.

[水分]
調製例1及び2で得られた微小繊維について、親水性有機溶媒による置換品について、ハロゲン水分計(メトラートレド(株)製、HG63)を用いて測定した。
[moisture]
The microfibers obtained in Preparation Examples 1 and 2 were measured using a halogen moisture meter (HG63, manufactured by METTLER TOLEDO Co., Ltd.) for a replacement product with a hydrophilic organic solvent.

[2%粘度]
調製例1及び2で得られた微小セルロース繊維集合体に純水を加えて、ジューサーミキサー(三洋電機(株)製、SM−L50)又はホモディスパー(特殊機化工業(株)製、モデルL)で5000rpmで3分間撹拌して、フィブリル化セルロースを2%含む総量600gの水分散液を作製し、BL型粘度計を用いて、ロータNo.4を使用し、30rpmの回転数で、25℃における見かけ粘度(mPa・s)を測定した。
[2% viscosity]
Pure water is added to the fine cellulose fiber aggregate obtained in Preparation Examples 1 and 2, and a juicer mixer (manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd., SM-L50) or homodisper (manufactured by Special Machine Industries Co., Ltd., Model L) ) At 5000 rpm for 3 minutes to prepare an aqueous dispersion having a total amount of 600 g containing 2% of fibrillated cellulose. No. 4 was used, and the apparent viscosity (mPa · s) at 25 ° C. was measured at a rotation speed of 30 rpm.

[遠心保水率]
調製例1及び2で得られた微小セルロース繊維集合体について、2%粘度の測定で調製した分散液(懸濁液)を1000Gで15分間遠心した後、重量を測定し、自重に対する保水率(%)を算出した。
[Centrifuge retention rate]
For the fine cellulose fiber aggregates obtained in Preparation Examples 1 and 2, the dispersion (suspension) prepared by measuring the 2% viscosity was centrifuged at 1000 G for 15 minutes, then the weight was measured, and the water retention rate against its own weight ( %) Was calculated.

[微小セルロース繊維の平均繊維長]
調製例1及び2で得られた微小セルロース繊維集合体の繊維長は、カヤーニ繊維長分布測定器(FS−200)を用いて、平均繊維長ピークを測定することにより算出した。
[Average fiber length of fine cellulose fibers]
The fiber length of the fine cellulose fiber aggregates obtained in Preparation Examples 1 and 2 was calculated by measuring the average fiber length peak using a Kajaani fiber length distribution meter (FS-200).

[微小セルロース繊維の繊維径]
調製例1〜3で得られた微小セルロース繊維について50000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影し、撮影した写真上において、写真を横切る任意の位置に2本の線を引き、線と交差する全ての繊維径をカウントして平均繊維径(n=20以上)を算出した。線の引き方は、線と交差する繊維の数が20以上となれば、特に限定されない。さらに、繊維径の測定値から、繊維径分布の標準偏差及び最大繊維径を求めた。なお、最大繊維径が1μmを超える微小繊維の場合には、5000倍のSEM写真を用いて算出した。
[Fiber diameter of fine cellulose fiber]
A 50000 times scanning electron microscope (SEM) photograph was taken of the microcellulose fibers obtained in Preparation Examples 1 to 3, and two lines were drawn at arbitrary positions across the photograph on the photograph taken. The average fiber diameter (n = 20 or more) was calculated by counting all crossing fiber diameters. The method of drawing a line is not particularly limited as long as the number of fibers crossing the line is 20 or more. Furthermore, the standard deviation of the fiber diameter distribution and the maximum fiber diameter were determined from the measured values of the fiber diameter. In the case of microfibers having a maximum fiber diameter of more than 1 μm, the calculation was performed using a 5000 times SEM photograph.

[脱水時間]
調製例3で得られた微小セルロース繊維集合体をAPI規格の脱水量に関する試験方法に準拠して脱水時間を測定した。すなわち、微小セルロース繊維集合体を固形分で4gとし、0.5%スラリー400gを調製した。このスラリーを直径76.2mm、高さ127.0mmの金属容器に投入し、0.7MPaの圧力を負荷し、スラリー内の保有水のうち、200mlが脱液されるまでの時間を測定した。
[Dehydration time]
The fine cellulose fiber aggregate obtained in Preparation Example 3 was measured for dehydration time in accordance with the test method for dehydration amount of API standard. That is, the fine cellulose fiber aggregate was 4 g in solid content, and 400 g of 0.5% slurry was prepared. This slurry was put into a metal container having a diameter of 76.2 mm and a height of 127.0 mm, a pressure of 0.7 MPa was applied, and the time until 200 ml of the retained water in the slurry was drained was measured.

[密度]
実施例及び比較例で得られた成形体について、ISO1183に準じて、密度(g/cm)を測定した。
[density]
About the molded object obtained by the Example and the comparative example, the density (g / cm < 3 >) was measured according to ISO1183.

[曲げ強さ及び曲げ弾性率]
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。
[Bending strength and flexural modulus]
About the molded object obtained by the Example and the comparative example, the bending strength (MPa) and the bending elastic modulus (MPa) were measured according to ISO178.

[シャルピー衝撃強さ]
実施例及び比較例で得られた成形体について、ISO179/1eAに準じて、23℃にて、ノッチ付き試験片を用いてシャルピー衝撃強さ(kJ/m)を測定した。
[Charpy impact strength]
About the molded object obtained by the Example and the comparative example, Charpy impact strength (kJ / m < 2 >) was measured using the test piece with a notch at 23 degreeC according to ISO179 / 1eA.

[流動性]
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物について、ISO1130に準拠して、190℃、10Nの条件で測定した。
[Liquidity]
About the resin composition obtained by the Example and the comparative example, based on ISO1130, it measured on 190 degreeC and 10 N conditions.

[成形体の外観]
実施例及び比較例で得られた成形体表面に存在するセルロース繊維塊のうち、最大径又は最大長が1mm以上のセルロース繊維塊の数(個/50cm)を目視で確認した。
[Appearance of molded body]
Among the cellulose fiber masses present on the surfaces of the molded bodies obtained in Examples and Comparative Examples, the number of cellulose fiber masses (pieces / 50 cm 2 ) having a maximum diameter or maximum length of 1 mm or more was visually confirmed.

[造粒時間]
高速撹拌工程の開始から低速撹拌工程の終了まで造粒に要した時間を測定した。
[Granulation time]
The time required for granulation was measured from the start of the high speed stirring process to the end of the low speed stirring process.

調製例1(微小セルロースの水分散液の調製)
市販のクラフトパルプ(平均繊維長3mm、平均繊維径約12μm)40gに、水20Lを加えてよく撹拌し、分散液を調製した。得られた分散液を、常温で高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製、商品名「15M−8TA」)に仕込み、50MPaの圧力下、装置を15回通過させて微小繊維状セルロースを得た。得られた繊維は、平均繊維長0.6mm、平均繊維径0.03μmであった。次いで、脱水を行い、固形分を約10%とした。2%濃度の分散液の粘度は、ジューサーミキサーで分散させた懸濁液が7000mPa・sであり、ホモディスパーで分散させた懸濁液が5700mPa・sであった。さらに、水分、遠心保水率を測定した結果を表1に示す。
Preparation Example 1 (Preparation of aqueous dispersion of fine cellulose)
To 40 g of commercially available kraft pulp (average fiber length of 3 mm, average fiber diameter of about 12 μm), 20 L of water was added and stirred well to prepare a dispersion. The obtained dispersion was charged into a high-pressure homogenizer (trade name “15M-8TA” manufactured by Gorin Co., Ltd.) at room temperature, and passed through the apparatus 15 times under a pressure of 50 MPa to obtain fine fibrous cellulose. The obtained fiber had an average fiber length of 0.6 mm and an average fiber diameter of 0.03 μm. Next, dehydration was performed to make the solid content about 10%. The viscosity of the 2% concentration dispersion was 7000 mPa · s for the suspension dispersed with the juicer mixer and 5700 mPa · s for the suspension dispersed with the homodisper. Furthermore, Table 1 shows the results of measuring moisture and centrifugal water retention.

調製例2(ドライ微小セルロースの調製)
調製例1で得られたスラリー状懸濁液(水分含量89.6%)1kgに対して、イソプロパノール20リットルを添加し、手動撹拌機(マキタ(株)製、商品名「UT1305」)で5分間撹拌して分散した。得られた分散液を、脱液用濾布を用いて手絞りで固形分が30%になるまで脱液した。この工程を更に2度繰り返し、最終的に溶媒を含有するセルロース繊維集合体約350gを得た。この繊維集合体を防爆乾燥機(タバイエスペック(株)製、商品名「SPH301S」)により80℃で15時間乾燥した後、小型サンプルミル(ホソカワミクロン(株)製、商品名「パルベライザーAP−S」)を用いて12000rpmで粉砕を行って、径1mmφのメッシュを使用して分級した。繊維全体に対する水分含有量(水分率)は4.91%であった。各種特性を測定した結果を表1に示す。
Preparation Example 2 (Preparation of dry microcellulose)
To 1 kg of the slurry-like suspension (water content 89.6%) obtained in Preparation Example 1, 20 liters of isopropanol was added, and 5 with a manual stirrer (trade name “UT1305”, manufactured by Makita Corporation). Dispersed with stirring for a minute. The obtained dispersion was drained by hand-drawing using a filter cloth for drainage until the solid content became 30%. This process was further repeated twice to finally obtain about 350 g of a cellulose fiber aggregate containing a solvent. This fiber assembly was dried at 80 ° C. for 15 hours by an explosion-proof dryer (trade name “SPH301S” manufactured by Tabai Espec Co., Ltd.), and then a small sample mill (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., product name “Pulverizer AP-S”). ) Was used, and classified using a mesh with a diameter of 1 mmφ. The water content (water content) with respect to the entire fiber was 4.91%. The results of measuring various characteristics are shown in Table 1.

調製例3(微小セルロース系繊維の水分散液の調製)
NBKPパルプ(丸住製紙(株)製、固形分約50%)を用いて、パルプを1重量%の割合で含有するスラリー液を100リットル調製した。次いで、ディスクリファイナー(長谷川鉄工(株)製、商品名「SUPERFIBRATER 400−TFS」)を用いて、クリアランス0.15mm、ディスク回転数1750rpmとして10回叩解処理し、リファイナー処理品を得た。このリファイナー処理品を、破砕型ホモバルブシート(中空円筒状凸部の下流端の内径/リング状端面の厚み=16.8/1)を備えたホモジナイザー(ゴーリン社製、15M8AT)を用いて、処理圧50MPaで50回処理した。得られた微小セルロースの平均繊維径は45.4nm、繊維径分布の標準偏差は22.6nm、最大繊維径は80.2nm、脱水時間は2530秒であった。
Preparation Example 3 (Preparation of aqueous dispersion of fine cellulose fiber)
Using NBKP pulp (manufactured by Marusumi Paper Co., Ltd., solid content of about 50%), 100 liters of a slurry liquid containing 1% by weight of pulp was prepared. Subsequently, using a disk refiner (trade name “SUPERFIBRATER 400-TFS” manufactured by Hasegawa Tekko Co., Ltd.), a refiner-treated product was obtained by beating 10 times with a clearance of 0.15 mm and a disk rotation speed of 1750 rpm. Using the homogenizer (Gorin Co., 15M8AT) equipped with a crush-type homovalve sheet (the inner diameter of the downstream end of the hollow cylindrical convex portion / the thickness of the ring-shaped end surface = 16.8 / 1), The treatment was performed 50 times at a treatment pressure of 50 MPa. The average fiber diameter of the obtained microcellulose was 45.4 nm, the standard deviation of the fiber diameter distribution was 22.6 nm, the maximum fiber diameter was 80.2 nm, and the dehydration time was 2530 seconds.

スラリー状懸濁液(水分含量90.3%)1kgに対して、イソプロパノール20リットルを添加し、手動撹拌機(マキタ(株)製、商品名「UT1305」)で5分間撹拌して分散した。得られた分散液を、脱液用濾布を用いて手絞りで固形分が30%になるまで脱液した。この工程を更に2度繰り返し、最終的に溶媒を含有するセルロース繊維集合体350gを得た。この繊維集合体を防爆乾燥機(タバイエスペック(株)製、商品名「SPH301S」)により80℃で15時間乾燥した後、小型サンプルミルホソカワミクロン(株)製、商品名「パルベライザーAP−S」)を用いて12000rpmで粉砕を行って、径1mmφのメッシュを使用して分級した。繊維全体に対する水分含有量(水分率)は3.82%であった。各種特性を測定した結果を表1に示す。   To 1 kg of the slurry suspension (moisture content 90.3%), 20 liters of isopropanol was added and dispersed by stirring for 5 minutes with a manual stirrer (trade name “UT1305”, manufactured by Makita Corporation). The obtained dispersion was drained by hand-drawing using a filter cloth for drainage until the solid content became 30%. This process was further repeated twice to finally obtain 350 g of a cellulose fiber aggregate containing a solvent. The fiber assembly was dried at 80 ° C. for 15 hours with an explosion-proof dryer (trade name “SPH301S” manufactured by Tabai Espec Co., Ltd.), and then the product “Pulverizer AP-S” manufactured by small sample Milhosokawa Micron Co., Ltd.) Was pulverized at 12000 rpm, and classified using a mesh having a diameter of 1 mmφ. The water content (water content) with respect to the entire fiber was 3.82%. The results of measuring various characteristics are shown in Table 1.

Figure 2011006609
Figure 2011006609

調製例4(セルロースシートの調製)
幅60cm、長さ80cm、厚み1.1mmのパルプシート(日本製紙(株)製、商品名「パルプNDP−T」、平均繊維径25μm、平均繊維長1.8mm、α−セルロース含有量90%)を幅20cm、長さ80cmに切断して調製した。
Preparation Example 4 (Preparation of cellulose sheet)
Pulp sheet having a width of 60 cm, a length of 80 cm and a thickness of 1.1 mm (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., trade name “pulp NDP-T”, average fiber diameter of 25 μm, average fiber length of 1.8 mm, α-cellulose content of 90% ) Was cut into a width of 20 cm and a length of 80 cm.

実施例1
ヒーターミキサー(日本コークス工業(株)製、商品名「ヘンシェルミキサーFM20C/I」、上羽根:混練用タイプ、下羽根:高循環・高負荷用タイプ、ヒーター及び温度計付き、容量20L)を140℃に加温し、調製例2で得られた微小セルロース繊維集合体(ドライ微小セルロース)30部を投入し、平均周速50m/秒で撹拌した。微小セルロース繊維の投入完了後、直ちにポリプロピレン(サンアロマー(株)製、商品名「J139」)68部を投入した後、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、相溶化剤(三洋化成工業(株)製、酸変性ポリプロピレン、商品名「ユーメックス1010」)2部及び滑剤(ステアリン酸カルシウム)0.1部を投入し、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。
Example 1
Heater mixer (Nippon Coke Kogyo Co., Ltd., trade name “Henschel Mixer FM20C / I”, upper blade: kneading type, lower blade: high circulation / high load type, with heater and thermometer, capacity 20L) 140 The mixture was heated to 0 ° C., 30 parts of the microcellulose fiber aggregate (dry microcellulose) obtained in Preparation Example 2 was added, and the mixture was stirred at an average peripheral speed of 50 m / sec. Immediately after the completion of the introduction of the fine cellulose fibers, 68 parts of polypropylene (manufactured by Sun Allomer Co., Ltd., trade name “J139”) was added, and stirring was continued at an average peripheral speed of 50 m / sec. The power of the motor at this time was 2.5 kW. When the temperature of the mixer reaches 120 ° C., 2 parts of a compatibilizing agent (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., acid-modified polypropylene, product name “Yumex 1010”) and 0.1 part of a lubricant (calcium stearate) are added. The stirring was continued. At about 10 minutes, power started to increase. One minute later, the power increased to 4 kW, and the peripheral speed was reduced to a low speed of 25 m / sec. The power began to rise again as the slow agitation continued. 1 minute and 30 seconds after the start of low-speed rotation, the current value reached 5 kW, so the outlet of the mixer was opened and discharged to the connected cooling mixer.

冷却ミキサー(日本コークス工業(株)製、商品名「クーラーミキサーFD20C/K」、回転羽根:冷却用標準羽根、水冷手段(20℃)及び温度計付き、容量45L)を平均周速10m/秒の低速で撹拌を開始し、ミキサー内の温度が80℃になった時点で撹拌を終了した。低速撹拌工程の処理により、セルロース繊維とポリプロピレンとの混合物は固化して、直径が数mmから2cm程度の造粒物(ペレット)が得られた。   Cooling mixer (Nippon Coke Kogyo Co., Ltd., trade name “Cooler Mixer FD20C / K”, rotating blade: standard blade for cooling, water cooling means (20 ° C.) and thermometer, capacity 45L), average peripheral speed 10 m / second Stirring was started at a low speed, and the stirring was terminated when the temperature in the mixer reached 80 ° C. The mixture of cellulose fibers and polypropylene was solidified by the low-speed stirring process, and a granulated product (pellet) having a diameter of several mm to 2 cm was obtained.

得られた造粒物を用いて、二軸押出機(日鋼(株)製、商品名「TEX30α」)を用いてシリンダー温度は190℃で押出成形して、微小セルロース繊維を含有する樹脂成形体を得た。二軸押出機を用いた成形性(混練性、押出性)は良好であった。結果を表2に示す。   Using the obtained granulated material, a cylinder molding is extruded at 190 ° C. using a twin screw extruder (manufactured by Nikko Corporation, trade name “TEX30α”), and resin molding containing fine cellulose fibers is performed. Got the body. Formability (kneading property, extrudability) using a twin screw extruder was good. The results are shown in Table 2.

実施例2
ポリプロピレン(サンアロマー(株)製、商品名「J139」)の代わりに、ポリ乳酸(三井化学(株)製、商品名「レイシア H−100」)を用いる以外は実施例1と同様にして、微小セルロース繊維を含有する樹脂成形体を得た。結果を表2に示す。
Example 2
In the same manner as in Example 1 except that polylactic acid (manufactured by Mitsui Chemicals, trade name “Lacia H-100”) is used instead of polypropylene (trade name “J139”, manufactured by Sun Allomer Co., Ltd.) A resin molded body containing cellulose fibers was obtained. The results are shown in Table 2.

実施例3
ポリプロピレン(サンアロマー(株)製、商品名「J139」)の代わりに、ポリアミド12(ダイセルエボニック(株)製、商品名「ダイアミドL1600」)を用いる以外は実施例1と同様にして、微小セルロース繊維を含有する樹脂成形体を得た。結果を表2に示す。
Example 3
In the same manner as in Example 1, except that polyamide 12 (manufactured by Daicel Evonik Co., Ltd., trade name “Daiamide L1600”) is used instead of polypropylene (trade name “J139”, manufactured by Sun Allomer Co., Ltd.), a microcellulose fiber is used. A resin molded body containing was obtained. The results are shown in Table 2.

実施例4
調製例2で得られた微小セルロース繊維集合体の代わりに、調製例3で得られた微小セルロース繊維集合体(ドライナノセルロース)を用いる以外は実施例1と同様にして、微小セルロース繊維を含有する樹脂成形体を得た。実施例1と同様に良好な成形体が得られた。
Example 4
It contains microcellulose fibers in the same manner as in Example 1, except that the microcellulose fiber aggregate (dry nanocellulose) obtained in Preparation Example 3 is used instead of the microcellulose fiber aggregate obtained in Preparation Example 2. A molded resin product was obtained. A good molded body was obtained in the same manner as in Example 1.

比較例1
調製例2で得られた微小セルロース繊維集合体の代わりに、調製例1で得られた微小セルロースの水分散液(微小セルロース分散液)を固形分で30部となる割合で用いる以外は実施例1と同様にして、微小セルロース繊維を含有する樹脂成形体を得た。結果を表2に示す。
Comparative Example 1
Example except that the aqueous dispersion of microcellulose obtained in Preparation Example 1 (microcellulose dispersion) was used in a proportion of 30 parts in terms of solid content instead of the microcellulose fiber aggregate obtained in Preparation Example 2. In the same manner as in No. 1, a resin molded body containing fine cellulose fibers was obtained. The results are shown in Table 2.

比較例2
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、調製例4で得られたセルロースシート30部を投入し、平均周速50m/秒で撹拌した。約2分経過時点において、セルロースシートが綿状に変化したため、ポリプロピレン(J139)68部を投入し、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、相溶化剤(ユーメックス1010)2部及び滑剤(ステアリン酸カルシウム)0.1部を投入し、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。
Comparative Example 2
A heater mixer (Henschel mixer FM20C / I) was heated to 140 ° C., 30 parts of the cellulose sheet obtained in Preparation Example 4 was added, and the mixture was stirred at an average peripheral speed of 50 m / sec. At about 2 minutes, since the cellulose sheet changed to cotton, 68 parts of polypropylene (J139) was added and stirring was continued at an average peripheral speed of 50 m / sec. The power of the motor at this time was 2.5 kW. When the temperature of the mixer reached 120 ° C., 2 parts of a compatibilizer (Yumex 1010) and 0.1 part of a lubricant (calcium stearate) were added and stirring was continued. At about 10 minutes, power started to increase. One minute later, the power increased to 4 kW, and the peripheral speed was reduced to a low speed of 25 m / sec. The power began to rise again as the slow agitation continued. 1 minute and 30 seconds after the start of low-speed rotation, the current value reached 5 kW, so the outlet of the mixer was opened and discharged to the connected cooling mixer.

冷却ミキサー(クーラーミキサーFD20C/K)を平均周速10m/秒の低速で撹拌を開始し、ミキサー内の温度が80℃になった時点で撹拌を終了した。低速撹拌工程の処理により、セルロース繊維とポリプロピレンとの混合物は固化して、直径が数mmから2cm程度の造粒物(ペレット)が得られた。   Stirring was started in the cooling mixer (cooler mixer FD20C / K) at a low average peripheral speed of 10 m / sec, and the stirring was terminated when the temperature in the mixer reached 80 ° C. The mixture of cellulose fibers and polypropylene was solidified by the low-speed stirring process, and a granulated product (pellet) having a diameter of several mm to 2 cm was obtained.

得られた造粒物を用いて、二軸押出機(日鋼(株)製、商品名「TEX30α」)を用いてシリンダー温度は190℃で押出成形して、セルロース繊維を含有する樹脂成形体を得た。二軸押出機を用いた成形性(混練性、押出性)は良好であった。結果を表2に示す。   Using the obtained granulated material, a cylinder molding is extruded at 190 ° C. using a twin-screw extruder (manufactured by Nikko Co., Ltd., trade name “TEX30α”), and a resin molded body containing cellulose fibers. Got. Formability (kneading property, extrudability) using a twin screw extruder was good. The results are shown in Table 2.

Figure 2011006609
Figure 2011006609

表2から明らかなように、実施例の樹脂組成物は、機械的特性、流動性及び外観に優れ、造粒時間も短かった。一方、比較例1の樹脂組成物は、外観が悪く、造粒時間も長かった。また、比較例2の樹脂組成物は、流動性が低かった。   As is clear from Table 2, the resin compositions of the examples were excellent in mechanical properties, fluidity and appearance, and the granulation time was short. On the other hand, the resin composition of Comparative Example 1 had a poor appearance and a long granulation time. Moreover, the resin composition of Comparative Example 2 had low fluidity.

本発明の樹脂成形体は、電気・電子部品の梱包材料、建築資材(壁材など)、土木資材、農業資材、自動車部品(内装材、外装材など)、包装資材(容器、緩衝材など)、生活資材(日用品など)などに適用することができる。   The resin molded body of the present invention is a packaging material for electrical and electronic parts, building materials (wall materials, etc.), civil engineering materials, agricultural materials, automotive parts (interior materials, exterior materials, etc.), packaging materials (containers, cushioning materials, etc.) It can be applied to life materials (daily necessities, etc.).

また、本発明の樹脂成形体は、高い強度を有するため、宇宙関連品[人工衛星(人工衛星本体、パラボラアンテナ、太陽電池用フレームなど)、スペースシャトル(機体、翼、遠隔操作棒、荷物室ドアなど)など]、航空機部品(機体、主翼、尾翼、方向舵など)、自動車部品(ボディ、フード、ドア、ドライブシャフトなど)、スポーツ用品(ゴルフシャフト、テニスラケットフレームなど)、レジャー用品(釣り竿など)などにも有用である。   In addition, since the resin molded body of the present invention has high strength, space-related products [artificial satellites (artificial satellite bodies, parabolic antennas, solar cell frames, etc.), space shuttles (airframes, wings, remote control bars, luggage compartments) Etc.], aircraft parts (airframe, main wing, tail wing, rudder, etc.), automobile parts (body, hood, door, drive shaft, etc.), sports equipment (golf shaft, tennis racket frame, etc.), leisure equipment (fishing rod, etc.) ) Is also useful.

さらに、必要に応じて、紡糸することも可能であり、衣服などにも用いることができる。   Furthermore, if necessary, it can be spun and can be used for clothes and the like.

1…原料セルロース系繊維
2…破砕型ホモバルブシート
3…破砕型ホモバルブシートの流路
4…小径オリフィス
5…ホモバルブ
6…インパクトリング
7…微小セルロース系繊維
12…非破砕型ホモバルブシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Raw material cellulose fiber 2 ... Crushing type | mold homo valve seat 3 ... Flow path of crushing type | mold homo valve seat 4 ... Small diameter orifice 5 ... Homo valve 6 ... Impact ring 7 ... Micro cellulosic fiber 12 ... Non-crushing type homo valve seat

Claims (9)

回転羽根を有するミキサーに、平均繊維長(L)0.01〜2mm及び平均繊維径(D)0.001〜1μmで水分含有量が0.1〜20重量%の微小セルロース系繊維集合体及び熱可塑性樹脂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微小セルロース系繊維含有樹脂組成物の製造方法。   In a mixer having rotating blades, an average fiber length (L) of 0.01 to 2 mm, an average fiber diameter (D) of 0.001 to 1 μm, and a water content of 0.1 to 20 wt% Microcellulosic fiber-containing resin including a high-speed stirring step in which a thermoplastic resin is added and stirred at a high speed to prepare a mixture of the two, and a low-speed stirring step in which the resulting mixture is cooled at a low speed while cooling with a mixer. A method for producing the composition. 微小セルロース系繊維集合体が、セルロース系繊維の水分散液を高圧ホモジナイザーによりミクロフィブリル化するミクロフィブリル化工程、ミクロフィブリル化された微小セルロース系繊維の水分散液を親水性有機溶媒で置換する置換工程、置換した分散液から溶媒を除去する乾燥工程、及び得られた乾燥物を粉砕処理する粉砕工程を含む製造方法により得られ、かつ水分含有量0.3〜10重量%である請求項1記載の製造方法。   A micro-cellulosic fiber assembly is a microfibrillation process in which an aqueous dispersion of cellulosic fibers is microfibrillated by a high-pressure homogenizer, and the aqueous dispersion of microfibrillated microcellulosic fibers is replaced with a hydrophilic organic solvent. 2. A water content of 0.3 to 10% by weight obtained by a production method comprising a step, a drying step of removing a solvent from the substituted dispersion, and a pulverization step of pulverizing the obtained dried product. The manufacturing method as described. 親水性有機溶媒が、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン及びメチルエチルケトンからなる群から選択された少なくとも一種である請求項2記載の製造方法。   The production method according to claim 2, wherein the hydrophilic organic solvent is at least one selected from the group consisting of ethyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone and methyl ethyl ketone. 置換工程において、親水性有機溶媒の割合が、水分散液に含まれる水100重量部に対して、100〜3000重量部である請求項2又は3記載の製造方法。   The method according to claim 2 or 3, wherein in the substitution step, the ratio of the hydrophilic organic solvent is 100 to 3000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water contained in the aqueous dispersion. 親水性有機溶媒で置換する前の水分散液を2重量%濃度に調整し、ミキサーで5000rpm、3分間撹拌した水分散液の粘度と、置換後の微小セルロース系繊維を2重量%濃度に調整し、ミキサーで5000rpm、3分間撹拌した水分散液の粘度との割合が、前者/後者=1/1.5〜1.5/1である請求項2〜4のいずれかに記載の製造方法。   The aqueous dispersion before substitution with a hydrophilic organic solvent is adjusted to a concentration of 2% by weight, the viscosity of the aqueous dispersion stirred at 5000 rpm for 3 minutes with a mixer, and the microcellulose fiber after substitution is adjusted to a concentration of 2% by weight. The ratio of the viscosity of the aqueous dispersion stirred at 5000 rpm for 3 minutes with a mixer is the former / the latter = 1 / 1.5 to 1.5 / 1. The production method according to any one of claims 2 to 4 . 高圧ホモジナイザーとして破砕型ホモバルブシートを備えたホモジナイザーを用いる請求項2〜5のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 2 to 5, wherein a homogenizer provided with a crushing type homovalve seat is used as the high-pressure homogenizer. 高速撹拌工程における回転羽根の平均周速が10〜100m/秒であり、かつ低速撹拌工程における回転羽根の平均周速が1〜30m/秒であり、高速撹拌工程において発生した摩擦熱により熱可塑性樹脂を溶融させて両者を混合した後、低速撹拌工程において溶融した熱可塑性樹脂を撹拌しながら冷却固化して造粒するとともに、熱可塑性樹脂として、融点230℃以下の結晶性樹脂及びキャピラリオメータ−で測定した溶融粘度が10〜10ポイズ(200℃、剪断速度100sec−1)の非晶性樹脂からなる群から選択された少なくとも一種の樹脂を用いる請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。 The average peripheral speed of the rotating blades in the high-speed stirring process is 10 to 100 m / second, and the average peripheral speed of the rotating blades in the low-speed stirring process is 1 to 30 m / second, and is thermoplastic due to frictional heat generated in the high-speed stirring process. After melting the resin and mixing both, the thermoplastic resin melted in the low-speed stirring step is cooled and solidified while stirring, and as the thermoplastic resin, a crystalline resin having a melting point of 230 ° C. or lower and a capillary meter The at least 1 type of resin selected from the group which consists of an amorphous resin whose melt viscosity measured by-is 10 < 2 > -10 < 5 > poise (200 degreeC, shear rate 100sec < -1 >) is used. The manufacturing method as described. 請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法で得られた微小セルロース系繊維含有樹脂組成物。   A resin composition containing a fine cellulose fiber obtained by the production method according to claim 1. 請求項8記載の樹脂組成物で形成された成形体。   The molded object formed with the resin composition of Claim 8.
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