JP2011246615A - Method of manufacturing fiber composite material - Google Patents

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Shigeru Suzuki
鈴木  茂
Shigeo Hayashi
滋雄 林
Toshiko Tokuno
寿子 得能
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method which can improve a mixing property to rubber and resin by mixing an additive to a fiber, and can uniformly mix the fiber and the additive, when manufacturing a vegetable fiber filler to be filled to the rubber and the resin.SOLUTION: The method mixes the additive which can improve the mixing property to a matrix material such as the resin, the rubber or the like to the vegetable fiber. The dry fiber is stirred in a closed chamber by a first blade arranged at the bottom of the chamber, the additive in a fine droplet state is added to the fiber while stirring the fiber by a second blade arranged at the side of the chamber, and the stirring is continued. A fine droplet is a solution or a dispersion liquid of a lubricant, and it is preferable to spray the fine droplet. The vegetable fiber is formed by fibrillating waste paper, and the waste paper is selected from newspaper, lightly coated paper, high-ash content enamel paper, non-enamel paper or the like.

Description

本発明は、樹脂やゴム等のマトリックス材料への充填材に適した繊維複合材料の製造方法に関し、更に詳しくは、植物繊維とマトリックスとなる樹脂やゴム等との混和性を向上するための添加剤を、植物繊維に対して混合する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fiber composite material suitable as a filler for a matrix material such as a resin or rubber, and more particularly, an additive for improving the miscibility of plant fibers with a matrix resin or rubber. The present invention relates to a method of mixing an agent with plant fibers.

ゴムや樹脂等の強化方法として有機繊維や無機繊維を短く切断したものをマトリックスであるゴムや樹脂等に混合する方法が知られている。短繊維を配合することでゴムの弾性率や引き裂き強度等が向上し、タイヤ、ベルト、ホース等のゴム製品におけるゴムの使用量が削減でき、省資源や軽量化に効果的である。しかしながら、これらに配合される繊維材料は、短繊維強化用として新たに紡糸した繊維を繊維メーカーで切断されたものが通常用いられており、価格的には高いものとなってしまう(特許文献1)。   As a method for reinforcing rubber or resin, a method in which organic fibers or inorganic fibers are cut short and mixed with rubber or resin as a matrix is known. By blending short fibers, the elastic modulus and tear strength of rubber can be improved, and the amount of rubber used in rubber products such as tires, belts and hoses can be reduced, which is effective for resource saving and weight reduction. However, fiber materials blended with these fibers are usually used in which fibers spun newly spun for reinforcing short fibers are cut by a fiber maker, and are expensive (Patent Document 1). ).

また、強化材として古紙あるいは古紙パルプ等を利用したものも知られている(特許文献2〜4)が、ゴム中へのセルロース繊維の分散が不十分であり、強度等の特性向上の効果も不十分であった。   In addition, there is also known one that uses waste paper or waste paper pulp as a reinforcing material (Patent Documents 2 to 4), but the cellulose fibers are not sufficiently dispersed in the rubber, and the effect of improving properties such as strength is also achieved. It was insufficient.

植物繊維を充填材として添加混合することは、マトリックスとなるゴム、エラストマー、樹脂等の粘度特性を変化させ、安定性を付与するとともに、マトリックス間に構造体をつくることで強度補完するために有効である。また、安価な植物繊維として古紙を使用することは、環境面でリサイクルやリユースの志向に合致するものである。
しかし、単に植物繊維を樹脂に添加して混練しても、繊維と繊維の凝集力が、繊維と樹脂の分子間力よりも強いため、繊維の塊が混練後も残り、これが外観性能や物理的物性に悪影響を及ぼしていた。
Adding and mixing plant fibers as fillers is effective to change the viscosity characteristics of the matrix rubber, elastomer, resin, etc., to provide stability, and to supplement the strength by creating a structure between the matrices. It is. In addition, the use of waste paper as an inexpensive plant fiber is in line with the orientation of recycling and reuse in terms of the environment.
However, even if plant fibers are simply added to the resin and kneaded, the cohesive force between the fibers is stronger than the intermolecular force between the fibers and the resin, so that the fiber mass remains after kneading. The physical properties were adversely affected.

繊維と樹脂の結合を強化させるため、本出願人は、特許文献5において、古紙パルプを離解した水性スラリーにラテックスを添加する方法を提案した。   In order to strengthen the bond between the fiber and the resin, the present applicant has proposed a method of adding latex to an aqueous slurry obtained by disaggregating used paper pulp in Patent Document 5.

特開平9−12770号公報JP-A-9-12770 特開昭62−104851号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-104851 特開2002−37929号公報JP 2002-37929 A 特開平11−217466号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-217466 特開2009−91388号公報JP 2009-91388 A

前記特許文献5の方法により、繊維とマトリックスとの結合力は改善されたが、水生スラリーから多量の水を除去する操作とエネルギーを必要とする点、パルプスラリーを絞るため、繊維と樹脂の混合組成物を乾燥する時点で塊ができ均一性、混和安定性といった点での課題が残っている。
この点について、本発明者らは、先に特願2010−030054において、ラテックスと離解した古紙パルプを同時に噴霧する方法を提案した。しかし、同方法はパルプを接着する能力を有するラテックスバインダーのようなものにおいては適用し易いが、パルプに接着しないものについては適用し難い場合があり、また、均一性の向上や連続生産性の向上といった観点での改良が行い難いという面もあった。
そこで、本発明は、ゴムや樹脂等のマトリックスとパルプの混和性を向上させる種々の添加剤のいずれにも適用でき、かつ、添加剤の植物繊維に対する均一混合性を更に向上させることを課題とする。
According to the method of Patent Document 5, the bonding force between the fibers and the matrix has been improved. However, the operation and energy for removing a large amount of water from the aquatic slurry are required, and the pulp slurry is squeezed to mix the fibers and the resin. When the composition is dried, lumps are formed, and problems remain in terms of uniformity and mixing stability.
In this regard, the present inventors previously proposed a method of simultaneously spraying latex and disused waste paper pulp in Japanese Patent Application No. 2010-030054. However, this method is easy to apply to things such as latex binders that have the ability to adhere pulp, but it may be difficult to apply to those that do not adhere to pulp, and it can improve uniformity and improve continuous productivity. There was also an aspect that it was difficult to improve in terms of improvement.
Therefore, the present invention is applicable to any of various additives that improve the miscibility of pulp with a matrix such as rubber or resin, and further improves the uniform mixing property of the additive to the plant fiber. To do.

本発明者らは、乾燥状態の植物繊維をゴムや樹脂等のマトリックスに混合する際の混和性向上用の添加剤を繊維に対して均一に配合する手段を鋭意検討した結果、本発明を完成させた。   The inventors of the present invention have completed the present invention as a result of earnestly examining means for uniformly blending additives for improving miscibility when mixing dry plant fibers into a matrix such as rubber or resin. I let you.

すなわち、本発明は以下の(1)〜(5)の5つの発明により構成される。
(1) 植物繊維に対して、樹脂やゴム等のマトリックス材料への混和性を改善する添加剤を混合する方法であって、密閉室内で乾燥状態の繊維を底部に設けられた第一羽根で攪拌すると同時に、側部に設けられた第二の羽根で攪拌しながら、微小液滴状態の添加剤を添加し、更に攪拌を継続することを特徴とする繊維複合材料の製造方法。
(2) 前記微小液敵が、滑剤の溶液または分散液であることを特徴とする(1)に記載の繊維複合材料の製造方法。
(3) 前記植物繊維が古紙を解繊した繊維であることを特徴とする(1)または(2)に記載の繊維複合材料の製造方法。
(4) 前記古紙が上白、カード、特白、中白、白マニラ、模造、色上、切付、中更反古、雑誌、段ボール、印刷古紙から選択される少なくとも1種であることを特徴とする(3)に記載の繊維複合材料の製造方法。
(5) 印刷古紙が新聞紙、微塗工紙、高灰分の塗工紙、非塗工紙から選択される少なくとも1種であることを特徴とする(4)に記載の繊維複合材料の製造方法。
That is, the present invention is constituted by the following five inventions (1) to (5).
(1) A method of mixing an additive for improving the miscibility with a matrix material such as a resin or rubber with a plant fiber, wherein the first fiber provided at the bottom of the fiber in a dry state in a sealed chamber A method for producing a fiber composite material, characterized by adding an additive in the form of a fine droplet while stirring with a second blade provided on the side at the same time as stirring, and further continuing stirring.
(2) The method for producing a fiber composite material according to (1), wherein the minute liquid enemy is a solution or dispersion of a lubricant.
(3) The method for producing a fiber composite material according to (1) or (2), wherein the plant fibers are fibers obtained by defibrating waste paper.
(4) The used paper is at least one selected from upper white, card, white, middle white, white manila, imitation, color, cutting, middle and old, magazine, cardboard, and printed old paper. The manufacturing method of the fiber composite material as described in (3).
(5) The method for producing a fiber composite material according to (4), wherein the used printed paper is at least one selected from newspaper, fine coated paper, high ash coated paper, and non-coated paper. .

本発明により、植物繊維とゴムや樹脂等のマトリックスとの混和性を向上させる種々の添加剤を、植物繊維に混合する際に、添加剤の植物繊維に対する均一混合性を向上させることができる。   According to the present invention, when various additives that improve the miscibility between plant fibers and a matrix such as rubber or resin are mixed with the plant fibers, the uniform mixing of the additives with the plant fibers can be improved.

本発明は、空気中に攪拌、分散状態にある乾燥状態の植物繊維に対し、液状の添加剤を供給し接触させ、さらに必要に応じて乾燥させることを特徴とする繊維複合材料の製造方法である。   The present invention is a method for producing a fiber composite material, characterized in that a liquid additive is supplied to and contacted with dried plant fibers that are stirred and dispersed in air, and further dried as necessary. is there.

本発明において用いられる植物繊維としては、経済性、入手安定性から、古紙が最も好ましく、以下には主として、古紙を用いる場合を例として説明する。
古紙としては、家庭または工場、事業場等から排出される新聞古紙、段ボール古紙、雑誌古紙等当業界公知のものを挙げることができる。具体的には、使用済みの新聞、書籍、雑誌、電話帳、カタログ類、上質紙、包装用箱、段ボール箱、上白、カード、特白、中白、白マニラ、模造、色上、切付、中更反古、パルプモールド、紙製緩衝材、あるいは抄紙、印刷、製本、製箱、段ボール製造などの工場・事業場から排出される裁落、損紙等が挙げられる。なかでも、新聞紙、微塗工紙、高灰分の塗工紙、非塗工紙等の印刷古紙が好ましい。
As the plant fiber used in the present invention, waste paper is most preferable from the viewpoint of economical efficiency and availability. Hereinafter, the case where waste paper is mainly used will be described as an example.
Examples of the used paper include those known in the art such as newspaper used paper, corrugated cardboard paper, magazine used paper, and the like discharged from homes, factories, and business establishments. Specifically, used newspapers, books, magazines, phone books, catalogs, high-quality paper, packaging boxes, cardboard boxes, white-white, cards, white, medium white, white Manila, imitation, color, cut Appendices, middle and old garments, pulp molds, paper cushioning materials, papermaking, printing, bookbinding, box making, cuts and waste paper discharged from factories and business offices such as corrugated board manufacturing. Of these, used printing paper such as newspaper, finely coated paper, high ash coated paper, and non-coated paper is preferable.

本発明においては、まず古紙の解繊処理を行う。該処理は、水分率20%以下の乾燥状態の古紙を試用するのが良い。湿潤状態で行なっても良いが、異物等の混入の可能性が低い乾燥状態での処理が好ましい。   In the present invention, waste paper is first defibrated. For the treatment, it is preferable to use a dried waste paper having a moisture content of 20% or less. The treatment may be performed in a wet state, but a treatment in a dry state with a low possibility of mixing in foreign matters is preferable.

解繊に用いられる装置としては、例えば、ポケットグラインダー、チェーングラインダー、リンググラインダー等のグラインダー類、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、コニカル型リファイナー等のリファイナー類、ビーター等のその他叩解機類、ブレンダー、デフレーカー等の攪拌機類、デファイブレーター、デファイブライザー等の木材チップ解繊機、その他フラッファー等フラッシュ乾燥パルプ製造設備等が挙げられる。また、これらの中でも、加圧方式、スクリュー方式等のように強制的に原料供給できる機構を備えている装置は、解繊が連続的効率的に行えるので好ましい。また、これらは、一般的に湿潤繊維を処理する装置や乾燥繊維を処理する装置等、いろいろなタイプのものがあるが、乾湿に関わらず使用できれば適宜解繊処理装置として使用することができる。しかし、排水処理が容易な点で、全く水を使わないあるいは少量の水しか使わない乾式解繊が好ましい。湿式の場合には、解繊効率および後の脱水乾燥工程の負荷を抑えることができるという点で、固形分濃度が高い状態での解繊がより好ましい。   Examples of devices used for defibration include grinders such as pocket grinders, chain grinders, ring grinders, refiners such as single disc refiners, double disc refiners, conical refiners, and other beating machines such as beaters, blenders, and deflakers. Etc., wood chip defibrators such as defibrators and defibrizers, and other flash dry pulp production facilities such as fluffers. Among these, an apparatus equipped with a mechanism capable of forcibly supplying raw materials such as a pressurization method and a screw method is preferable because defibration can be performed continuously and efficiently. These are generally of various types such as a device for treating wet fibers and a device for treating dry fibers, but can be used as a defibrating treatment device as long as they can be used regardless of moisture. However, dry defibration that does not use water at all or uses a small amount of water is preferable in terms of easy drainage treatment. In the case of the wet method, defibration in a state where the solid content concentration is high is more preferable in that the defibrating efficiency and the load of the subsequent dehydration drying process can be suppressed.

本発明において用いられる解繊された古紙パルプ繊維としては、繊維幅について特に制限はないが、平均繊維長は0.1〜5.0mm、好ましくは0.3〜1.5mm程度のものである。因みに、古紙パルプ繊維の平均繊維長が0.1mm未満であると、解繊に多大なエネルギーを要し、マトリックス樹脂等との絡み合いが少なくなり、最終製品となる素材の強度低下をきたすおそれがある。また、平均繊維長が5.0mmを超えると、繊維同士の絡み合いが強くなり過ぎ、繊維が凝集し、その結果、マトリックス樹脂等に対する分散性が劣り、結果として最終製品となる素材の強度低下をきたすおそれがある。
解繊された古紙パルプ繊維をフィブリル化するには、解繊装置内にて古紙パルプ同士が擦れさせることが必要である。同じ繊維長でもフィブリル化有無で解繊された繊維同士の絡み合いが異なる。フィブリル化されると綿状のようになる。最適化されるように装置条件を調整する必要がある。
The defibrated waste paper pulp fiber used in the present invention is not particularly limited with respect to the fiber width, but the average fiber length is 0.1 to 5.0 mm, preferably about 0.3 to 1.5 mm. . Incidentally, if the average fiber length of the waste paper pulp fiber is less than 0.1 mm, a great deal of energy is required for defibration, and the entanglement with the matrix resin or the like may be reduced, and the strength of the material as the final product may be reduced. is there. In addition, when the average fiber length exceeds 5.0 mm, the entanglement between the fibers becomes too strong, and the fibers are aggregated. As a result, the dispersibility with respect to the matrix resin or the like is inferior, and as a result, the strength of the material that is the final product is reduced. There is a risk of it coming.
In order to fibrillate the defibrated waste paper pulp fiber, it is necessary to rub the used paper pulp in the defibrating apparatus. Even with the same fiber length, the entanglement between the fibers that have been defibrated with or without fibrillation differs. When fibrillated, it becomes cottony. The equipment conditions need to be adjusted to be optimized.

上記古紙由来のパルプ繊維は、使用される古紙として新聞古紙が好ましい。新聞古紙を使用すると平均繊維長が0.1〜5.0mmの範囲内に入り易くなるとともに、新聞紙抄紙時に配合される機械パルプが、パルプ表面にアルキル基を有するために疎水性を有し易いことから、マトリックスとなるゴムや樹脂等に分散させ易くなるという利点を有する。   The waste paper-derived pulp fiber is preferably newspaper waste paper as used paper. When using old newspaper, the average fiber length is likely to fall within the range of 0.1 to 5.0 mm, and the mechanical pulp blended at the time of newsprinting has an alkyl group on the pulp surface, so it tends to be hydrophobic. For this reason, it has the advantage that it can be easily dispersed in rubber, resin, or the like serving as a matrix.

本発明で使用する添加剤は、室温(25℃)で液状であればそのまま使用しても良く、添加剤の溶液または分散液で供給しても良い。添加剤の溶媒あるいは分散媒として水を使用することより、空気中に噴霧したときに多数の液滴になり、添加剤がパルプ繊維に均一に供給、付着する。
添加剤としては、接着剤、液状ポリマー、滑剤などが挙げられる。
The additive used in the present invention may be used as it is if it is liquid at room temperature (25 ° C.), or may be supplied as a solution or dispersion of the additive. By using water as a solvent or dispersion medium for the additive, a large number of droplets are formed when sprayed in the air, and the additive is uniformly supplied and adhered to the pulp fiber.
Examples of the additive include an adhesive, a liquid polymer, and a lubricant.

接着剤としては、樹脂エマルジョンが例示される。該樹脂エマルジョン、ラテックスとしては、天然ゴム、変性天然ゴム、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン共重合体、カルボキシ変性スチレン−メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体、カルボキシ変性スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、カルボキシ変性スチレン−メチルメタクリレート−アクリロニトリル−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、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体、カルボキシ変性メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−2−ビニルピリジン共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル系共重合体、(メタ)アクリル酸エステル系単独重合体、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体、エチレン−酢酸ビニル/アクリル酸エステル系複合樹脂、ポリエチレンワックス、低密度ポリエチレン、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、アミド系樹脂、ウレタン樹脂、ビニルウレタン樹脂等が例示できる。   An example of the adhesive is a resin emulsion. Examples of the resin emulsion and latex include natural rubber, modified natural rubber, styrene-isoprene copolymer, styrene-butadiene copolymer, carboxy-modified styrene-butadiene copolymer, carboxy-modified styrene-methyl methacrylate-butadiene copolymer, Carboxy-modified styrene-acrylonitrile-butadiene copolymer, carboxy-modified styrene-methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, methyl methacrylate-butadiene copolymer, carboxy-modified methyl methacrylate-butadiene copolymer, Styrene-butadiene-2-vinylpyridine copolymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, (meth) acrylic acid ester homopolymer, (meth) acrylate Luric acid ester copolymer, ethylene-vinyl acetate / acrylic acid ester composite resin, polyethylene wax, low density polyethylene, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, acrylic resin, polyester resin, nylon resin, amide Examples of the resin include urethane resin, urethane resin, and vinyl urethane resin.

液状ゴムとしては、液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴム、液状天然ゴム、液状ブタジエン−イソプレンゴム、液状スチレン−イソプレンゴム、液状スチレン−ブタジエンゴム、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、液状ポリクロロプレンおよびこれらの水素添加物、液状シリコーンゴム、液状ポリスルフィドゴム、液状フッ素ゴム、液状ポリイソブチレン等が挙げられる。   Liquid rubber includes liquid polyisoprene rubber, liquid polybutadiene rubber, liquid natural rubber, liquid butadiene-isoprene rubber, liquid styrene-isoprene rubber, liquid styrene-butadiene rubber, liquid acrylonitrile-butadiene rubber, liquid polychloroprene and hydrogenation thereof. Products, liquid silicone rubber, liquid polysulfide rubber, liquid fluororubber, liquid polyisobutylene and the like.

滑剤としては、具体的にはパラフィン、ワックス等の炭化水素系滑剤、高級脂肪酸、オキシ脂肪酸等の脂肪酸系滑剤、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド等の脂肪酸アミド系滑剤、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル等のエステル系滑剤、脂肪アルコール、多価アルコール、ポリグリコール、ポリグリセロール等のアルコール系滑剤、金属石鹸、混合系滑剤等が挙げられる。これらの滑剤は、天然由来でも合成品でも良く、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、滑剤を溶液あるいは分散液とするために、可溶化剤、分散剤、乳化剤を併用しても良い。   Specific examples of the lubricant include hydrocarbon lubricants such as paraffin and wax, fatty acid lubricants such as higher fatty acids and oxy fatty acids, fatty acid amide lubricants such as fatty acid amides and alkylene bis fatty acid amides, fatty acid lower alcohol esters, Examples thereof include ester lubricants such as monohydric alcohol esters and fatty acid polyglycol esters, alcohol lubricants such as fatty alcohols, polyhydric alcohols, polyglycols and polyglycerols, metal soaps, and mixed lubricants. These lubricants may be naturally derived or synthetic, and can be used alone or in combination of two or more. Further, solubilizers, dispersants and emulsifiers may be used in combination in order to make the lubricant into a solution or dispersion.

本発明の方法は、密閉室内で乾燥状態の繊維を底部に設けられた第一羽根で攪拌すると同時に、側部に設けられた第二の羽根で攪拌しながら、微小液滴状態の添加剤を添加し、更に攪拌を継続することが特徴である。添加剤を固体状態あるいは液体として一度に供給したのでは、植物繊維に十分に均一に混合することが困難である。
また、植物繊維を通常のミキサーが攪拌するのみでは、混合が均一に行えないため、二つの攪拌羽根を使用する。装置の底部に設けられる第一の羽根は主として、植物繊維全体を大きく攪拌すると同時に空中に分散させる作用を有する。羽根は2〜5枚程度の通常のものでよい。装置の側部に設けられる第二の羽根は、第一の羽根により空中に分散されている植物繊維に対して、乱気流を起こし、更に空中に分散された状態で長時間滞留させるために必要である。
In the method of the present invention, the dried fiber is stirred with the first blade provided at the bottom in the sealed chamber, and at the same time, the additive in the microdroplet state is added with the second blade provided at the side. It is characterized in that it is added and stirring is continued. If the additive is supplied at once as a solid state or a liquid, it is difficult to sufficiently uniformly mix the plant fiber.
Moreover, since mixing cannot be performed uniformly only by stirring a plant fiber by a normal mixer, two stirring blades are used. The first blade provided at the bottom of the apparatus mainly has a function of greatly stirring the whole plant fiber and simultaneously dispersing it in the air. About 2 to 5 normal blades may be used. The second blade provided on the side of the device is necessary to cause turbulence to the plant fiber dispersed in the air by the first blade and to retain it for a long time in a state dispersed in the air. is there.

添加剤は微小な液滴にして添加する。微小な液滴にするための方法は、液体を微細な穴から供給するシャワー方式、あるいは、気体により液滴を作るスプレイ方式のいずれでも良い。市販の噴霧器を使用することができる。
添加剤自体が溶媒を含まない液体成分である場合は攪拌後に直ちにしようできるが、添加剤を溶媒の溶液あるいは分散液として使用した場合には、攪拌後に乾燥する必要がある。乾燥は、静置で行っても良いが、熱風で攪拌しながら行うことが好ましい。
The additive is added as fine droplets. As a method for forming fine droplets, either a shower method in which liquid is supplied from a minute hole or a spray method in which droplets are formed by gas may be used. Commercial atomizers can be used.
When the additive itself is a liquid component containing no solvent, it can be used immediately after stirring. However, when the additive is used as a solvent solution or dispersion, it must be dried after stirring. Drying may be performed by standing, but is preferably performed while stirring with hot air.

繊維と添加剤の配合比率は、繊維100質量部に対して、添加剤を固形分として0.5〜75質量部を配合するのが好ましく、1〜50質量部を混合するのがより好ましい。添加剤の固形分の配合量が0.5質量部未満であると、複合材料をマトリックスに添加混合した際、複合材料の分散が不十分となるおそれがある。添加剤の固形分の配合量が75質量部を超えると、マトリックスと複合材料の表面に添加剤が出てくるブルームあるいはブリードといった現象により、品質を損ねる可能性がある。   The blending ratio of the fiber and the additive is preferably 0.5 to 75 parts by mass, more preferably 1 to 50 parts by mass, with 100 parts by mass of the fiber as the solid content of the additive. When the compounding amount of the additive is less than 0.5 parts by mass, the composite material may be insufficiently dispersed when the composite material is added to and mixed with the matrix. If the solid content of the additive exceeds 75 parts by mass, the quality may be impaired due to a phenomenon such as bloom or bleeding where the additive appears on the surface of the matrix and the composite material.

本発明の複合材料を添加するマトリックス樹脂としては各種ゴム、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン樹脂、各種ビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、ポリエステルなどの各種縮合系樹脂が使用可能である。環境の点からは、ポリ乳酸のような生分解性樹脂を使用するのが好ましい。   As the matrix resin to which the composite material of the present invention is added, various condensations such as various rubbers, polyolefin resins, acrylic resins, methacrylic resins, urethane resins, nylon resins, various vinyl resins, epoxy resins, novolac resins, polyesters, etc. Series resins can be used. From the environmental point of view, it is preferable to use a biodegradable resin such as polylactic acid.

具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−塩化ビニルコポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、塩素化ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、カルボキシメチルセルロース、ポリテルペンなどが挙げられる。   Specifically, polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, chlorinated polyethylene, maleic anhydride-modified polyethylene, polyacetal, polyamide, polyamideimide, polyarylate, polyethylene terephthalate, poly Examples include vinylidene chloride, polyvinyl chloride, polycarbonate, polystyrene, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyurethane, carboxymethyl cellulose, and polyterpene.

本発明の複合材料は、上述のように古紙パルプ等の職部繊維に添加剤が複合化されているのでマトリックスであるゴム、エラストマー、その他の樹脂に対する分散性に極めて優れている。このため、マトリックスに複合材料を配合された組成物は均一な混合状態となり、組成物の強度試験においてもクラックの発生がほとんどなく、優れた特性を示すものと考えられる。同様に、弾性、耐摩耗性も向上するものと考えられる。   The composite material of the present invention is extremely excellent in dispersibility with respect to rubber, elastomer, and other resins as a matrix since the additive is combined with the craft fiber such as waste paper pulp as described above. For this reason, the composition in which the composite material is blended in the matrix is in a uniform mixed state, and cracks are hardly generated even in the strength test of the composition, which is considered to exhibit excellent characteristics. Similarly, it is considered that elasticity and wear resistance are also improved.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は勿論これらに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、部は、全て質量部である。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. In the following examples, all parts are parts by mass.

(古紙パルプ繊維Aの作成)
水分6質量%の新聞古紙を、パルプ粗砕機(商品名:FR−160、瑞光鉄工社製)を用いて粗砕後、パルプ粉砕機(商品名:P−270、瑞光鉄工社製)を用いて乾式で解繊し、古紙パルプ繊維Aを得た。得られた古紙パルプ繊維Aの長さ加重平均繊維長は1.20mmであった。
(Creation of waste paper pulp fiber A)
Using a pulp crusher (trade name: P-270, manufactured by Zuikou Iron Works Co., Ltd.) after crushing old newspaper with a moisture content of 6% by mass using a pulp crusher (trade name: FR-160, manufactured by Ruikou Iron Works Co., Ltd.) Then, the fiber was defibrated by a dry method to obtain waste paper pulp fiber A. The length-weighted average fiber length of the obtained waste paper pulp fiber A was 1.20 mm.

(実施例1)
古紙パルプ繊維A100部を、底部と側面にプロペラが付いている容器に入れ、プロペラの高速回転により古紙パルプ繊維Aを攪拌して分散した状態を保ちながら、これに低分子量ポリエチレン分散物(商品名:ケミパールW−401、固形分濃度40%、三井化学社製)30部(固形分として12部)を1分間当たり約50グラムの供給量で噴霧した後、熱風乾燥機を用いて80℃で1時間乾燥して複合材料Aを得た。
Example 1
Place 100 parts of waste paper pulp fiber A in a container with a propeller on the bottom and side, and stir and disperse the waste paper pulp fiber A by high-speed rotation of the propeller. : Chemipearl W-401, solid content concentration 40%, manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) 30 parts (12 parts as solid content) was sprayed at a feed rate of about 50 grams per minute, and then heated at 80 ° C. using a hot air dryer. The composite material A was obtained by drying for 1 hour.

得られた複合材料A15部を、低密度ポリエチレン60部(試薬、アルドリッチ社製)とマレイン酸変性ポリエチレン25部(試薬、アルドリッチ社製)の混合物に充填し、ラボプラストミル(東洋精機製)で混練した。なお、混練温度は180℃、混練時間は10分である。得られた混練物を160℃でプレス成型し、板状サンプルを作製した。   15 parts of the obtained composite material A was filled into a mixture of 60 parts of low-density polyethylene (reagent, manufactured by Aldrich) and 25 parts of maleic acid-modified polyethylene (reagent, manufactured by Aldrich), and a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki). Kneaded. The kneading temperature is 180 ° C. and the kneading time is 10 minutes. The obtained kneaded material was press-molded at 160 ° C. to prepare a plate sample.

(実施例2)
低分子量ポリエチレン分散物(商品名:ケミパールW−401、固形分濃度40%、三井化学社製)をステアリン酸亜鉛エマルジョン(商品名:ハイミクロンF−930、固形分濃度40%、中京油脂社製)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で複合材料Bを得た。
(Example 2)
Low molecular weight polyethylene dispersion (trade name: Chemipearl W-401, solid content concentration 40%, manufactured by Mitsui Chemicals) zinc stearate emulsion (trade name: Himicron F-930, solid content concentration 40%, manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) The composite material B was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above was changed.

複合材料Aを複合材料Bに変更した以外は、実施例1と同様の方法で板状サンプルを作成した。   A plate-like sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite material A was changed to the composite material B.

(比較例1)
古紙パルプ繊維A15部を、低密度ポリエチレン60部(試薬、アルドリッチ社製)とマレイン酸変性ポリエチレン25部(試薬、アルドリッチ社製)の混合物に充填し、ラボプラストミル(東洋精機製)で混練した。なお、混練温度は180℃、混練時間は10分である。得られた混練物を160℃でプレス成型し、板状サンプルを作製した。
(Comparative Example 1)
15 parts of waste paper pulp fiber A was filled in a mixture of 60 parts of low density polyethylene (reagent, manufactured by Aldrich) and 25 parts of maleic acid-modified polyethylene (reagent, manufactured by Aldrich), and kneaded with a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki). . The kneading temperature is 180 ° C. and the kneading time is 10 minutes. The obtained kneaded material was press-molded at 160 ° C. to prepare a plate sample.

(比較例2)
古紙パルプ繊維A100部と低分子量ポリエチレン分散物(商品名:ケミパールW−401、固形分濃度40%、三井化学社製)30部(固形分として12部)を、底部のみにプロペラが付いている容器に入れ、プロペラの高速回転により攪拌した後、熱風乾燥機を用いて80℃で1時間乾燥して複合材料Dを得た。
(Comparative Example 2)
Waste paper pulp fiber A 100 parts and low molecular weight polyethylene dispersion (trade name: Chemipearl W-401, solid content concentration 40%, manufactured by Mitsui Chemicals) 30 parts (12 parts as solid content) with propeller only at the bottom After putting into a container and stirring by high-speed rotation of a propeller, the composite material D was obtained by drying at 80 ° C. for 1 hour using a hot air dryer.

複合材料Aを複合材料Dに変更した以外は、実施例1と同様の方法で板状サンプルを作成した。   A plate-like sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite material A was changed to the composite material D.

<評価方法>
得られた実施例および比較例について、分散性(繊維の集合状態や凝集状態)を下記評価基準に従って評価し、表1に示した。
<Evaluation method>
The obtained Examples and Comparative Examples were evaluated for dispersibility (fiber aggregation state and aggregation state) according to the following evaluation criteria, and are shown in Table 1.

(分散性)
得られた板状サンプルの繊維の分散状態を目視で評価した。
○ : 均一に分散し、繊維の集合体が見られない。
△ : 繊維の集合体がわずかに見られる。
× : 繊維の集合体が見られる。
(Dispersibility)
The fiber dispersion state of the obtained plate-like sample was visually evaluated.
○: Dispersed uniformly, and aggregates of fibers are not seen.
Δ: Slightly aggregated fibers.
X: An aggregate of fibers is seen.

Figure 2011246615
Figure 2011246615

表1から明らかなように、本発明の方法で得られた複合材料は、樹脂などのマトリックスとの分散性に極めて優れている。   As is apparent from Table 1, the composite material obtained by the method of the present invention is extremely excellent in dispersibility with a matrix such as a resin.

本発明の方法で得られた複合材料は、軽量で、マトリックスであるゴム、エラストマー、樹脂等への分散性に優れるとともに、ひいては強度、弾性、耐摩耗性等の特性を向上させることができ、複合材料として極めて優れた特性を有するものである。   The composite material obtained by the method of the present invention is lightweight and has excellent dispersibility in a matrix rubber, elastomer, resin and the like, and can improve properties such as strength, elasticity, and abrasion resistance. It has extremely excellent characteristics as a composite material.

Claims (5)

植物繊維に対して、樹脂やゴム等のマトリックス材料への混和性を改善する添加剤を混合する方法であって、密閉室内で乾燥状態の繊維を底部に設けられた第一羽根で攪拌すると同時に、側部に設けられた第二の羽根で攪拌しながら、微小液滴状態の添加剤を添加し、更に攪拌を継続することを特徴とする繊維複合材料の製造方法。 A method of mixing an additive for improving the miscibility with a matrix material such as a resin or rubber with a plant fiber, and simultaneously stirring the dried fiber with a first blade provided at the bottom in a sealed chamber A method for producing a fiber composite material, comprising adding an additive in the form of a fine droplet while stirring with a second blade provided on the side, and further continuing stirring. 前記微小液敵が、滑剤の溶液または分散液であることを特徴とする請求項1に記載の繊維複合材料の製造方法。 The method for producing a fiber composite material according to claim 1, wherein the minute liquid enemy is a solution or dispersion of a lubricant. 前記植物繊維が古紙を解繊した繊維であることを特徴とする請求項1または2に記載の繊維複合材料の製造方法。 The method for producing a fiber composite material according to claim 1, wherein the plant fiber is a fiber obtained by defibrating waste paper. 前記古紙が上白、カード、特白、中白、白マニラ、模造、色上、切付、中更反古、雑誌、段ボール、印刷古紙から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載の繊維複合材料の製造方法。 The waste paper is at least one selected from upper white, card, extra white, middle white, white Manila, imitation, color, cut, intermediate, old, magazine, cardboard, and used printed paper. Item 4. A method for producing a fiber composite material according to Item 3. 印刷古紙が新聞紙、微塗工紙、高灰分の塗工紙、非塗工紙から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項4に記載の繊維複合材料の製造方法。 The method for producing a fiber composite material according to claim 4, wherein the used printed paper is at least one selected from newspaper, fine coated paper, high ash coated paper, and non-coated paper.
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