JP2013249341A - Fiber composite material and method of producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber composite material where cellulose fibers are dispersed uniformly, and to provide a resin composite material that contains the fiber composite material and a matrix resin.SOLUTION: A fiber composite material contains: a water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin; and cellulose fibers dispersed in the thermoplastic resin. A resin composite material contains the fiber composite material and a matrix resin.

Description

本発明は、樹脂の種々の物性改良のために有用なセルロース繊維を含有する繊維複合材料、および該繊維複合材料とマトリックス樹脂とを含む樹脂複合材料に関する。   The present invention relates to a fiber composite material containing cellulose fibers useful for improving various physical properties of a resin, and a resin composite material including the fiber composite material and a matrix resin.

従来、樹脂の物性改良、例えば、弾性率や曲げ強度等の機械的強度の向上、熱膨張率の低減等のために、有機もしくは無機の粒状フィラー、または繊維状フィラーの配合が行われている。更に微粒子製造技術の発展に伴い、シリカもしくは金属微粒子、またはウィスカータイプのフィラーの配合も盛んに行われるようになった。近年ではこれらのフィラー類に変えて、高強度、高弾性、低熱膨張等の力学特性の改良に優れ、入手が容易であり、環境にも優しいセルロース繊維を樹脂中に分散させて利用することが盛んに検討されている。   Conventionally, organic or inorganic granular fillers or fibrous fillers have been blended for improving the physical properties of resins, for example, improving mechanical strength such as elastic modulus and bending strength, and reducing thermal expansion coefficient. . Furthermore, with the development of fine particle production technology, silica or metal fine particles, or whisker type fillers have been actively mixed. In recent years, in place of these fillers, it is possible to use cellulose fibers dispersed in a resin, which is excellent in improving mechanical properties such as high strength, high elasticity, low thermal expansion, is easily available, and is environmentally friendly. It has been actively studied.

セルロース繊維を樹脂中に分散させた樹脂成形体を得るために、セルロース繊維と樹脂とを混合させる従来技術として、例えば、セルロース繊維を水中で湿式粉砕し、その後水を樹脂溶解性の溶媒へ2段階で置換したセルロース膜を作成し、それに樹脂モノマー液を浸漬させた後硬化させる方法が開示されている(特許文献1)。また、セルロース繊維の分散性と樹脂の溶解性を備えた溶媒に、セルロース繊維の分散および樹脂の溶解を行い、混合した後、溶媒を除去して成形体を製造する方法(特許文献2)、親水性樹脂で表面処理されたミクロフィブリル化セルロースを含有する樹脂複合材料(特許文献3)等も開示されている。   In order to obtain a resin molded body in which cellulose fibers are dispersed in a resin, as a conventional technique for mixing cellulose fibers and a resin, for example, cellulose fibers are wet pulverized in water, and then water is converted into a resin-soluble solvent. A method is disclosed in which a cellulose film substituted in stages is prepared, and a resin monomer solution is immersed in the film and then cured (Patent Document 1). Also, a method of producing a molded product by dispersing cellulose fibers and dissolving a resin in a solvent having dispersibility of cellulose fibers and resin solubility, mixing, and then removing the solvent (Patent Document 2), A resin composite material (Patent Document 3) containing microfibrillated cellulose surface-treated with a hydrophilic resin is also disclosed.

特開2006−241450号公報JP 2006-241450 A 特開2008−024795号公報JP 2008-024795 A 特開2008−184492号公報JP 2008-184492 A

セルロース繊維は、例えば、水等の溶媒中で一度分散させておいても、乾燥時または樹脂との混合時にお互いの繊維が凝集してしまうという特性がある。その結果、樹脂は所望の性能を発現できなくなる場合がある。したがって、セルロース繊維と樹脂とを混合する際は、セルロース繊維を樹脂中に均一に分散させる必要がある。   Cellulose fibers, for example, have the property that even if they are dispersed once in a solvent such as water, the fibers aggregate together when dried or mixed with a resin. As a result, the resin may not exhibit the desired performance. Therefore, when mixing cellulose fiber and resin, it is necessary to disperse cellulose fiber uniformly in resin.

しかしながら、特許文献1、2の方法等の従来技術によると、セルロース繊維自体に凝集を防ぐ処理が行われていないため、樹脂と混合した際に、セルロース繊維を均一に分散できない場合があった。また、特許文献3で提案されている親水性樹脂は熱可塑性がないため、加工性やマトリックス樹脂と繊維との界面の強度の低下等が懸念される。   However, according to conventional techniques such as the methods of Patent Documents 1 and 2, since the cellulose fibers themselves are not treated to prevent aggregation, the cellulose fibers may not be uniformly dispersed when mixed with the resin. Further, since the hydrophilic resin proposed in Patent Document 3 does not have thermoplasticity, there is a concern about processability and a decrease in strength at the interface between the matrix resin and the fiber.

従って、本発明の目的は、セルロース繊維が均一に分散された繊維複合材料、および該繊維複合材料とマトリックス樹脂とを含む樹脂複合材料を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fiber composite material in which cellulose fibers are uniformly dispersed, and a resin composite material including the fiber composite material and a matrix resin.

本発明者らは、上記課題に対し鋭意検討を進めた結果、セルロース自身が保有する水酸基またはメチロール基に親水性または水溶性の熱可塑性樹脂を親和させることにより、セルロース繊維間の水素結合を阻害し、凝集を防ぐことができ、その結果、セルロース繊維を樹脂中に均一に分散させることができることを見出し本発明に至った。   As a result of diligent investigations on the above problems, the present inventors have inhibited hydrogen bonding between cellulose fibers by making hydrophilic or water-soluble thermoplastic resin affinity with hydroxyl groups or methylol groups possessed by cellulose itself. Thus, the inventors have found that aggregation can be prevented, and as a result, the cellulose fibers can be uniformly dispersed in the resin.

すなわち、本発明は、
項1.水溶性または親水性の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂中に分散されたセルロース繊維とを含有する繊維複合材料;
項2.熱可塑性樹脂の融点または軟化点が40〜120℃である項1に記載の繊維複合材料;
項3.熱可塑性樹脂が、会合型ポリウレタン、架橋型ポリウレタンおよび共重合ナイロンから選ばれた少なくとも1種である項1または2に記載の繊維複合材料;
項4.セルロース繊維が含水率30質量%以上の含水物である項1〜3のいずれか1項に記載の繊維複合材料;
項5.セルロース繊維の含有量が繊維複合材料全体に対して0.5〜50質量%である項1〜4のいずれか1項に記載の繊維複合材料;
項6.熱可塑性樹脂にセルロース繊維を添加し、40〜130℃で混練してセルロース繊維を熱可塑性樹脂中に分散させる繊維複合材料の製造方法;
項7.項1〜5のいずれか1項に記載の繊維複合材料とマトリックス樹脂とを含む樹脂複合材料;および
項8.項7記載の樹脂複合材料を成形してなる樹脂成形体
に関する。
That is, the present invention
Item 1. A fiber composite material containing a water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin and cellulose fibers dispersed in the thermoplastic resin;
Item 2. Item 2. The fiber composite material according to Item 1, wherein the thermoplastic resin has a melting point or softening point of 40 to 120 ° C.
Item 3. Item 3. The fiber composite material according to Item 1 or 2, wherein the thermoplastic resin is at least one selected from associative polyurethane, crosslinked polyurethane, and copolymer nylon;
Item 4. Item 4. The fiber composite material according to any one of Items 1 to 3, wherein the cellulose fiber is a water-containing material having a water content of 30% by mass or more;
Item 5. Item 5. The fiber composite material according to any one of Items 1 to 4, wherein the cellulose fiber content is 0.5 to 50% by mass relative to the entire fiber composite material;
Item 6. A method for producing a fiber composite material in which cellulose fibers are added to a thermoplastic resin and kneaded at 40 to 130 ° C. to disperse the cellulose fibers in the thermoplastic resin;
Item 7. Item 7. A resin composite material comprising the fiber composite material according to any one of Items 1 to 5 and a matrix resin; The present invention relates to a resin molded article obtained by molding the resin composite material according to Item 7.

本発明によれば、マトリックス樹脂と混合した際に、凝集することの無い、または凝集を起こしている部分が非常に少ない繊維複合材料を提供できる。したがって、繊維複合材料とマトリックス樹脂とを混合した際に、セルロース繊維を樹脂中に均一に分散することができ、セルロース繊維を配合することにより期待される樹脂の物性改良、例えば、弾性率や曲げ強度等の機械的強度の向上、熱膨張率の低減等の効果が期待通りに発揮される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when it mixes with matrix resin, the fiber composite material which does not aggregate or has few aggregation parts can be provided. Therefore, when the fiber composite material and the matrix resin are mixed, the cellulose fibers can be uniformly dispersed in the resin, and improvement of the physical properties of the resin expected by blending the cellulose fibers, for example, elastic modulus and bending Effects such as improvement of mechanical strength such as strength and reduction of thermal expansion coefficient are exhibited as expected.

本発明の繊維複合材料は、水溶性または親水性の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂中に分散されたセルロース繊維とを含有する。   The fiber composite material of the present invention contains a water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin and cellulose fibers dispersed in the thermoplastic resin.

本発明に用いられる水溶性または親水性の熱可塑性樹脂としては、水溶性または親水性であり、かつ熱可塑性の樹脂であれば特に限定されず、例えば、会合型ポリウレタン、架橋型ポリウレタン、共重合ナイロン、ポリエチレンオキサイド、エチレン酢酸ビニル共重合物の加水分解物、無水マレイン酸変成ポリオレフィン等が挙げられる。これらの水溶性または親水性の熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is water-soluble or hydrophilic and is a thermoplastic resin. For example, associative polyurethane, cross-linked polyurethane, copolymer Nylon, polyethylene oxide, hydrolyzate of ethylene vinyl acetate copolymer, maleic anhydride modified polyolefin and the like. These water-soluble or hydrophilic thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more.

上記の水溶性または親水性の熱可塑性樹脂がセルロース繊維の凝集を阻害する理由は詳らかではないが、セルロース繊維を分散している水分により水溶性または親水性の熱可塑性樹脂が溶解もしくは膨潤されることでセルロースとの親和力がより高まるとともに、水溶性もしくは親水性の熱可塑性樹脂自身の凝集力が強いため、セルロース繊維間に一度配合し挿入されてしまうと、セルロース繊維同士の凝集を阻害する効果があるのではないかと考えられる。   The reason why the water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin inhibits the aggregation of cellulose fibers is not clear, but the water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin is dissolved or swollen by the water in which the cellulose fibers are dispersed. As a result, the affinity with cellulose is further increased, and the water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin itself has a strong cohesive force. Therefore, once mixed and inserted between cellulose fibers, the effect of inhibiting the aggregation of cellulose fibers is inhibited. It is thought that there is.

前記水溶性または親水性の熱可塑性樹脂としては、セルロース繊維の分散性の観点から、融点または軟化点が40〜120℃である樹脂が好ましく用いられる。   As the water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin, a resin having a melting point or a softening point of 40 to 120 ° C. is preferably used from the viewpoint of dispersibility of cellulose fibers.

水溶性の熱可塑性樹脂としては、例えば、会合型ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。   Examples of the water-soluble thermoplastic resin include associative polyurethane and polyethylene oxide.

会合型ポリウレタンは、ポリアルキレンオキシド化合物と炭素数6〜24の2種の一価の疎水性アルコール(A、B)とジイソシアネート化合物とを反応させて得られる水溶性ポリアルキレンオキシド変性物である。   Associative polyurethane is a water-soluble polyalkylene oxide modified product obtained by reacting a polyalkylene oxide compound, two monovalent hydrophobic alcohols (A, B) having 6 to 24 carbon atoms and a diisocyanate compound.

前記ポリアルキレンオキシド化合物の数平均分子量としては、4,000〜30,000が好ましく、6,000〜20,000がより好ましい。ポリアルキレンオキシド化合物の数平均分子量が4,000未満の場合、得られるポリアルキレンオキシド変成物の溶融粘度が低下し加工性が低下するおそれがある。ポリアルキレンオキシド化合物の数平均分子量が30,000を超える場合、得られるポリアルキレンオキシド変成物の溶融粘度が高くなり加工性が低下するおそれがある。   The number average molecular weight of the polyalkylene oxide compound is preferably 4,000 to 30,000, and more preferably 6,000 to 20,000. When the number average molecular weight of the polyalkylene oxide compound is less than 4,000, the melt viscosity of the resulting polyalkylene oxide modified product is lowered, and the processability may be lowered. When the number average molecular weight of the polyalkylene oxide compound exceeds 30,000, the resulting polyalkylene oxide modified product has a high melt viscosity, which may deteriorate the workability.

一価の疎水性アルコール(A)としては炭素数6〜10の直鎖アルキル基、分岐アルキル基等のアルキル基を有し、水への溶解度が0.4質量%以下の範囲にあるアルコールが挙げられる。例えば、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール等が挙げられ、オクチルアルコール、デシルアルコールが好適に用いられる。   As the monovalent hydrophobic alcohol (A), an alcohol having an alkyl group such as a linear alkyl group having 6 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group and having a solubility in water of 0.4% by mass or less. Can be mentioned. Examples include hexyl alcohol, heptyl alcohol, octyl alcohol, nonyl alcohol and the like, and octyl alcohol and decyl alcohol are preferably used.

一価の疎水性アルコール(B)としては炭素数11〜24の直鎖アルキル基、分岐アルキル基等のアルキル基を有し、水への溶解度が20質量ppm以下であるアルコールが挙げられる。例えば、ウンデシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、オクタデシルアルコール、ノナデシルアルコール、アラキルアルコール、2−オクチルドデカノール、ベヘニルアルコール等が挙げられ、セチルアルコール、ベヘニルアルコールが好適に用いられる。2種類の一価のアルコールの合計の使用量はポリアルキレンオキシド化合物1モルに対して、好ましくは1.2〜2.5モルであり、より好ましくは1.5〜2.2モルである。2種類の一価の疎水性アルコールの合計の使用量が1.2モル未満の場合、得られるポリアルキレンオキシド変成物の溶融粘度が低くなり加工性が低下するおそれがある。2種類の一価の疎水性アルコールの合計の使用量が2.5モルを超える場合、得られるポリアルキレンオキシド変成物の溶融粘度が高くなり加工性が低下するおそれがある。   Examples of the monovalent hydrophobic alcohol (B) include alcohols having an alkyl group such as a linear alkyl group having 11 to 24 carbon atoms and a branched alkyl group and having a solubility in water of 20 mass ppm or less. Examples include undecyl alcohol, dodecyl alcohol, tridecyl alcohol, tetradecyl alcohol, pentadecyl alcohol, cetyl alcohol, heptadecyl alcohol, octadecyl alcohol, nonadecyl alcohol, aralkyl alcohol, 2-octyldodecanol, and behenyl alcohol. Cetyl alcohol and behenyl alcohol are preferably used. The total amount of the two types of monohydric alcohol used is preferably 1.2 to 2.5 mol, more preferably 1.5 to 2.2 mol, relative to 1 mol of the polyalkylene oxide compound. When the total amount of the two types of monovalent hydrophobic alcohol used is less than 1.2 mol, the melt viscosity of the resulting polyalkylene oxide modified product is lowered, and the processability may be lowered. When the total amount of the two types of monovalent hydrophobic alcohol used exceeds 2.5 mol, the melt viscosity of the resulting polyalkylene oxide modified product becomes high, and the processability may be reduced.

ジイソシアネート化合物は、メチルジフェニル基、ヘキサメチレン基、メチルジシクロヘキシレン基、3−メチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシレン基、ジメチルフェニレン基、またはトリレン基を有する。ジイソシアネート化合物としては、具体的には、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(HMDI)、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(IPDI)および2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)等が挙げられる。好ましくは、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(HMDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)である。   The diisocyanate compound has a methyldiphenyl group, a hexamethylene group, a methyldicyclohexylene group, a 3-methyl-3,5,5-trimethylcyclohexylene group, a dimethylphenylene group, or a tolylene group. Specific examples of the diisocyanate compound include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate (HMDI), 3-isocyanate methyl- Examples include 3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (IPDI) and 2,4-tolylene diisocyanate (TDI). Dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (HMDI) and 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) are preferred.

前記イソシアネート化合物の使用割合は、イソシアネート基([−NCO])のモル数と、ポリアルキレンオキシド化合物および2種の一価の疎水性アルコール化合物の末端OH基の合計モル数との比([−NCO]/[OH])が、好ましくは、0.80〜1.35であり、より好ましくは0.90〜1.20である。前記比が0.8未満の場合、未反応の一価の疎水性アルコールの残存量が多くなり、得られるポリアルキレンオキシド変成物の溶融粘度が低下し加工性が悪化するおそれがある。前記比が1.35を超える場合、得られるポリアルキレンオキシド変成物の溶融粘度が高くなり加工性が悪化するおそれがある。   The ratio of the isocyanate compound used is the ratio of the number of moles of isocyanate groups ([-NCO]) to the total number of moles of terminal OH groups of the polyalkylene oxide compound and two monovalent hydrophobic alcohol compounds ([- NCO] / [OH]) is preferably 0.80 to 1.35, more preferably 0.90 to 1.20. When the ratio is less than 0.8, the remaining amount of unreacted monovalent hydrophobic alcohol is increased, and the melt viscosity of the resulting polyalkylene oxide modified product is lowered, and the processability may be deteriorated. When the said ratio exceeds 1.35, there exists a possibility that the melt viscosity of the polyalkylene oxide modified product obtained may become high, and workability may deteriorate.

前記会合型ポリウレタンとしては、具体的には、例えば、住友精化株式会社より製造販売されている「アクペック HUタイプC」等が挙げられる。   Specific examples of the associative polyurethane include “Acpec HU type C” manufactured and sold by Sumitomo Seika Co., Ltd.

ポリエチレンオキサイドとしては、粘度平均分子量が10万〜150万のものが好ましく、加工性の観点から15万〜100万のものがよりこのましい。具体的には、例えば、住友精化株式会社より製造販売されている「PEO−1」、「PEO−3」等が挙げられる。   The polyethylene oxide preferably has a viscosity average molecular weight of 100,000 to 1,500,000, more preferably 150,000 to 1,000,000 from the viewpoint of processability. Specifically, "PEO-1", "PEO-3" etc. which are manufactured and sold by Sumitomo Seika Co., Ltd. are mentioned, for example.

親水性の熱可塑性樹脂としては、例えば、架橋型ポリウレタン、共重合ナイロン、エチレン酢酸ビニル共重合物の加水分解物、無水マレイン酸変成ポリオレフィン等が挙げられる。   Examples of the hydrophilic thermoplastic resin include cross-linked polyurethane, copolymer nylon, hydrolyzate of ethylene vinyl acetate copolymer, maleic anhydride-modified polyolefin, and the like.

架橋型ポリウレタンとしては、イソシアネート化合物と活性水素化合物との反応により製造され、一般的に市販または製造されているものであれば特に限定されない。イソシアネート化合物としては、イソシアネート基を2個以上有する多官能イソシアネート化合物が好ましい。また、安全性の観点等から、脂肪族イソシアネート化合物が好適に用いられる。  The crosslinked polyurethane is not particularly limited as long as it is produced by a reaction between an isocyanate compound and an active hydrogen compound and is generally commercially available or produced. As the isocyanate compound, a polyfunctional isocyanate compound having two or more isocyanate groups is preferable. Moreover, an aliphatic isocyanate compound is suitably used from the viewpoint of safety.

活性水素化合物としては、水酸基を2個以上保有するポリアルキレンオキシドが挙げられる。これらは2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the active hydrogen compound include polyalkylene oxide having two or more hydroxyl groups. You may use these in mixture of 2 or more types.

本発明においては、ポリアルキレンオキシドとして、比較的分子量の大きいポリアルキレンオキシドを用い、ポリオール化合物を添加して製造された架橋型ポリウレタンが好ましい。より具体的には、例えば、質量平均分子量500〜50万のポリアルキレンオキシドと1,4−ブタンジオールとジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートを反応させることにより得られる架橋型ポリウレタン等が挙げられる。前記の方法により得られる架橋型ポリウレタンは、アルコール水溶液に可溶であり、さらに吸水性を有している。   In the present invention, a cross-linked polyurethane produced by using a polyalkylene oxide having a relatively large molecular weight as a polyalkylene oxide and adding a polyol compound is preferable. More specifically, for example, a cross-linked polyurethane obtained by reacting a polyalkylene oxide having a mass average molecular weight of 500 to 500,000, 1,4-butanediol and dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate can be used. . The cross-linked polyurethane obtained by the above method is soluble in an aqueous alcohol solution and further has water absorption.

前記質量平均分子量500〜50万ポリアルキレンオキシドとしては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド/プロピレンオキシド共重合体を挙げることができる。特に、質量平均分子量2,000〜10万のポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドおよびエチレンオキシド/プロピレンオキシド共重合体が好適に使用される。   Examples of the polyalkylene oxide having a mass average molecular weight of 500 to 500,000 include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and ethylene oxide / propylene oxide copolymer. In particular, polyethylene oxide, polypropylene oxide and ethylene oxide / propylene oxide copolymers having a mass average molecular weight of 2,000 to 100,000 are preferably used.

質量平均分子量が500未満であると、得られる架橋型ポリウレタンの溶融粘度が低すぎて加工性が低下するおそれがある。   If the mass average molecular weight is less than 500, the melt viscosity of the resulting cross-linked polyurethane is too low, and the processability may decrease.

本発明において、質量平均分子量500〜50万のポリアルキレンオキシドと1,4−ブタンジオールとジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートを反応させる際のジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートの使用割合は、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートイソシアネートの有するイソシアネート基のモル数と、ポリアルキレンオキシドの末端水酸基と1,4−ブタンジオールの有する水酸基のモル数の和との比(R値)(−NCO基/−OH基)が0.5〜3.0となる範囲、好ましくは、0.7〜2.0となる範囲から選択されることが好ましい。なお、ポリアルキレンオキシド、ポリオ−ル化合物のモル数は、その質量を質量平均分子量で除することにより求めることができる。   In the present invention, the proportion of dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate used in the reaction of polyalkylene oxide having a mass average molecular weight of 500 to 500,000, 1,4-butanediol, and dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate is as follows: The ratio (R value) between the number of moles of isocyanate groups of dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate isocyanate and the sum of the number of moles of terminal hydroxyl groups of polyalkylene oxide and hydroxyl groups of 1,4-butanediol (− NCO group / -OH group) is preferably selected from the range of 0.5 to 3.0, and preferably from 0.7 to 2.0. The number of moles of polyalkylene oxide and polyol compound can be determined by dividing the mass by the mass average molecular weight.

質量平均分子量500〜50万のポリアルキレンオキシドと1,4−ブタンジオールとジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートを反応させる方法としては、適当な溶媒、例えば、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド等を用いた溶液状で反応させることも可能であるが、分散状で反応させる方法や、粉末状または固体状で両者を均一に混合した後、所定の温度に加熱して反応させることもできる。工業的実施の見地からは、各原料を溶融状態で連続的に供給し多軸押出機中で混合、反応させる方法が好ましい。上記反応の温度は、通常70〜210℃である。なお、この反応系にトリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、スタナスオクトエート、トリエチレンジアミン等を少量添加することにより、反応を促進させることもできる。   As a method of reacting a polyalkylene oxide having a mass average molecular weight of 500 to 500,000, 1,4-butanediol and dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, an appropriate solvent such as toluene, xylene, dimethylformamide or the like is used. The reaction can be carried out in the form of a solution, but it can also be carried out in a dispersed manner, or after mixing both uniformly in a powder or solid form, the reaction can be carried out by heating to a predetermined temperature. From the viewpoint of industrial implementation, a method in which each raw material is continuously supplied in a molten state and mixed and reacted in a multi-screw extruder is preferable. The temperature of the above reaction is usually 70 to 210 ° C. The reaction can be accelerated by adding a small amount of triethylamine, triethanolamine, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, stannous octoate, triethylenediamine, or the like to the reaction system.

また、重量平均分子量500〜50万のポリアルキレンオキシドと1,4−ブタンジオールとジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートとの反応は、前記ポリアルキレンオキシドと1,4−ブタンジオールとの混合物に、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートを反応させることにより実施してもよい。   The reaction of a polyalkylene oxide having a weight average molecular weight of 500 to 500,000, 1,4-butanediol and dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate is carried out in a mixture of the polyalkylene oxide and 1,4-butanediol. , Dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate may be reacted.

前記架橋型ポリウレタンとしては、具体的には、例えば、住友精化株式会社より製造販売されている「アクアコーク」、荒川化学工業株式会社より製造販売されている「ユリアーノ」等が挙げられる。   Specific examples of the cross-linked polyurethane include “Aqua Coke” manufactured and sold by Sumitomo Seika Co., Ltd., “Yuriano” manufactured and sold by Arakawa Chemical Industries, Ltd., and the like.

共重合ナイロンとしては、カプロラクタム、ラウロラクタム、ジカルボン酸とジアミン(ヘキサメチレンジアミン等)の縮合重合反応で得られ、融点が100℃であるものが挙げられる。具体的には、エムス社から製造販売されている「グリルテックスD1649A」等が挙げられる。   Examples of the copolymer nylon include those obtained by a condensation polymerization reaction of caprolactam, laurolactam, dicarboxylic acid and diamine (such as hexamethylenediamine) and having a melting point of 100 ° C. Specific examples include “Grilltex D1649A” manufactured and sold by MMS.

本発明に用いられるセルロース繊維の原料セルロースとしては、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ、再生パルプ、古紙)、動物(例えば、ホヤ類)、藻類、微生物(例えば、酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものが知られているが、本発明ではそのいずれも使用できる。好ましくは植物または微生物由来のセルロースであり、より好ましくは植物由来のセルロースである。   As the raw material cellulose of the cellulose fiber used in the present invention, plants (for example, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, farmland waste, cloth, pulp, recycled pulp, waste paper), animals (for example, ascidians), algae Those originating from microorganisms (for example, acetic acid bacteria (Acetobacter)), microorganism products, etc. are known, and any of them can be used in the present invention. Preferred is cellulose derived from plants or microorganisms, and more preferred is cellulose derived from plants.

本発明に用いられるセルロース繊維としては、種々の公知の方法により製造されたものが挙げられる。例えば、セルロースを高圧ホモジナイザー、グラインダー、ボールミル、高圧ジェット水等により機械的に解繊を行うことにより製造される。また、TEMPO触媒等の化学的な方法で解繊を行うことにより、またイオン液体を利用し解繊を行うことにより製造される。なお、本発明においては、セルロースが繊維状態である限りにおいては、その製造方法についてはなんら制限なく、市販のものを用いてもよい。   Examples of the cellulose fiber used in the present invention include those produced by various known methods. For example, it is produced by mechanically defibrating cellulose with a high-pressure homogenizer, a grinder, a ball mill, high-pressure jet water or the like. Moreover, it manufactures by performing defibration by chemical methods, such as a TEMPO catalyst, and performing defibration using an ionic liquid. In addition, in this invention, as long as a cellulose is a fiber state, about the manufacturing method, there is no restriction | limiting, You may use a commercially available thing.

市販品としては、スギノマシン製 「BiNF-IS Cellulose、セルロース含有量5%」、ダイセル株式会社製「セリッシュKY-100G、セルロース含有量10%」、日本製紙製「TEMPO酸化パルプ品、セルロース含有量7%」等が挙げられる。   Commercially available products include “BiNF-IS Cellulose, cellulose content 5%” manufactured by Sugino Machine, “Cerish KY-100G, cellulose content 10%” manufactured by Daicel Corporation, “TEMPO oxidized pulp product, cellulose content manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd.” 7% "and the like.

本発明に用いられるセルロース繊維の繊維径は平均値が10nm〜300μmであることが好ましく、より好ましくは20nm〜200μm、さらに好ましくは25nm〜100μmである。また、セルロース繊維の長さについては、特に限定されるものではないが、平均繊維長で1μm以上であることが好ましく、より好ましくは2μm以上、さらにより好ましくは3μm以上である。セルロース繊維のアスペクト比(繊維長/繊維幅)は10〜10,000 であることが好ましく、より好ましくは20〜5,000である。アスペクト比が10未満の場合は分散状態が悪化する恐れがある。   The average fiber diameter of the cellulose fibers used in the present invention is preferably 10 nm to 300 μm, more preferably 20 nm to 200 μm, still more preferably 25 nm to 100 μm. Further, the length of the cellulose fiber is not particularly limited, but the average fiber length is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, and even more preferably 3 μm or more. The aspect ratio (fiber length / fiber width) of the cellulose fiber is preferably 10 to 10,000, and more preferably 20 to 5,000. When the aspect ratio is less than 10, the dispersion state may be deteriorated.

本発明の繊維複合材料において、セルロース繊維の含有量は繊維複合材料全体に対して0.5〜50質量%が好ましく、1〜40質量%がより好ましい。セルロース繊維の含有量が50質量%を超える場合、繊維複合材料を製造する際に加工性が低下し適正な繊維複合材料が得られないおそれがある。セルロース繊維の含有量が0.5質量%未満の場合、セルロース繊維の添加効果である、軽量化、強度アップの効果を発揮することができないおそれがある。   In the fiber composite material of the present invention, the content of the cellulose fiber is preferably 0.5 to 50% by mass and more preferably 1 to 40% by mass with respect to the entire fiber composite material. When the content of the cellulose fiber exceeds 50% by mass, there is a possibility that processability is lowered when a fiber composite material is produced, and an appropriate fiber composite material cannot be obtained. When the content of the cellulose fiber is less than 0.5% by mass, there is a possibility that the effect of weight reduction and strength increase, which are the addition effect of the cellulose fiber, cannot be exhibited.

本発明の繊維複合材料は、水溶性または親水性の熱可塑性樹脂にセルロース繊維を添加し、40〜130℃で混練してセルロース繊維を熱可塑性樹脂中に分散させる方法により製造することができる。   The fiber composite material of the present invention can be produced by a method of adding cellulose fibers to a water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin, kneading at 40 to 130 ° C., and dispersing the cellulose fibers in the thermoplastic resin.

前記セルロース繊維の性状としては、特に限定されないが、取扱いの容易さ、入手容易性の観点等から、含水率が30質量%以上の含水物が好ましく用いられる。これらの中でも、例えば、繊維径がnmサイズのセルロース繊維の場合には含水率が、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90〜99.5質量%である水分散液が好ましく用いられ、繊維径がμmサイズのセルロース繊維の場合には含水率が、好ましくは40〜80質量%、より好ましくは70〜80質量%の水湿潤体のものが用いられる。   Although the property of the cellulose fiber is not particularly limited, a water-containing material having a water content of 30% by mass or more is preferably used from the viewpoints of easy handling and availability. Among these, for example, in the case of a cellulose fiber having a fiber diameter of nm size, an aqueous dispersion having a water content of preferably 80% by mass or more, more preferably 90 to 99.5% by mass is preferably used. In the case of a cellulose fiber having a diameter of μm, a water-wet material having a water content of preferably 40 to 80% by mass, more preferably 70 to 80% by mass is used.

セルロース繊維を水分散液または水湿潤体で添加することで、水分により熱可塑性樹脂が膨潤または親水化され、セルロース繊維との相性がよく良くなりセルロース繊維のミクロ分散が可能となるものと推定される。その結果、セルロース繊維の添加効果である引張強度、曲げ応力等の機械的強度アップがより効率よく発揮される。   It is presumed that by adding cellulose fibers in an aqueous dispersion or water-wet body, the thermoplastic resin swells or becomes hydrophilic due to moisture, improves compatibility with cellulose fibers, and enables micro-dispersion of cellulose fibers. The As a result, mechanical strength increases such as tensile strength and bending stress, which are the effects of adding cellulose fibers, are more efficiently exhibited.

熱可塑性樹脂とセルロース繊維を混練する際の加工温度は、セルロース繊維の凝集を防止し、効率よく水分を除去する観点から、熱可塑性樹脂の融点または軟化点以上である40〜130℃が好ましく、50〜120℃がより好ましい。   The processing temperature at the time of kneading the thermoplastic resin and the cellulose fiber is preferably 40 to 130 ° C. which is equal to or higher than the melting point or softening point of the thermoplastic resin from the viewpoint of preventing aggregation of the cellulose fiber and efficiently removing moisture, 50-120 degreeC is more preferable.

加工温度が40℃未満では水分の除去に時間がかかり効率的ではなく、130℃を超える加工温度では、水分が急激に蒸発しセルロース繊維が部分的に凝集するおそれがある。   If the processing temperature is less than 40 ° C., it takes time to remove the moisture, which is not efficient. If the processing temperature exceeds 130 ° C., the moisture rapidly evaporates and the cellulose fibers may partially aggregate.

熱可塑性樹脂とセルロース繊維を混練する方法としては、特に限定されないが、ベント式2軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、混練ロール等を用いて混練する方法が挙げられる。   A method for kneading the thermoplastic resin and the cellulose fiber is not particularly limited, and examples thereof include a method for kneading using a vent type twin screw extruder, a Banbury mixer, a kneader, a kneading roll, and the like.

本発明の繊維複合材料において、その効果を損なわない範囲内であれば、添加剤として、酸化防止剤、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、離型剤、潤滑剤、衝撃改良剤、可塑剤、難燃剤、抗菌剤、および防腐剤等を適宜添加してもよい。   In the fiber composite material of the present invention, as long as the effect is not impaired, the additives include an antioxidant, an anti-shrink agent, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, a heat stabilizer, a weather stabilizer, and a release agent. , Lubricants, impact modifiers, plasticizers, flame retardants, antibacterial agents, preservatives, and the like may be added as appropriate.

このようにして得られた繊維複合材料をマトリックス樹脂と混合することにより、本発明の樹脂複合材料が得られる。   The fiber composite material thus obtained is mixed with a matrix resin to obtain the resin composite material of the present invention.

マトリックス樹脂としては、一般的に市販または製造されている汎用プラスチックとして用いられるものが挙げられ、例えば、ポリエチレン(PE)、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリウレタン(PU)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン(PS)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、テフロン(登録商標;ポリテトラフルオロエチレン、PTFE)、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリルスチレン樹脂(AS樹脂)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、エチレン酢酸ビニル共重合物(EVA)の加水分解物、ポリアミド(PA)、共重合ナイロン、無水マレイン酸変成ポリオレフィン、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE、変性PPE、PPO)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート(GF−PET)、環状ポリオレフィン(COP)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド(PI)、およびポリアミドイミド(PAI)等が挙げられる。   Examples of the matrix resin include those generally used as commercially available or manufactured general-purpose plastics. For example, polyethylene (PE), high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, polypropylene (PP), polyurethane ( PU), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride, polystyrene (PS), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl acetate (PVAc), Teflon (registered trademark; polytetrafluoroethylene, PTFE), acrylonitrile butadiene styrene resin ( ABS resin), acrylonitrile styrene resin (AS resin), polymethyl methacrylate (PMMA), hydrolyzate of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polyamide (PA), copolymer nylon, maleic anhydride modified Reolefin, polyacetal (POM), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (m-PPE, modified PPE, PPO), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), glass fiber reinforced polyethylene terephthalate (GF-PET) , Cyclic polyolefin (COP), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polysulfone, polyethersulfone, amorphous polyarylate, liquid crystal polymer, polyetheretherketone, thermoplastic polyimide (PI), and polyamide An imide (PAI) etc. are mentioned.

これらの中で好ましいマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましく、中でもポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアミド(PA)、共重合ナイロン、無水マレイン酸変成ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)、エチレン酢酸ビニル共重合物(EVA)の加水分解物、およびポリメタクリル酸メチル(PMMA)が挙げられる。   Of these, the preferred matrix resin is preferably a thermoplastic resin, among which polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamide (PA), copolymer nylon, maleic anhydride modified polyolefin, polycarbonate (PC), ethylene vinyl acetate. A hydrolyzate of a copolymer (EVA) and polymethyl methacrylate (PMMA) are mentioned.

エチレン酢酸ビニル共重合物(EVA)の加水分解物としては、エチレン酢酸ビニル共重合物を苛性ソーダによりケン化し、分子鎖中に水酸基およびアセトキシ基を有し、エチレン含量が80〜95mol%、ケン化度が20〜100%のものが挙げられる。具体的には、東ソー株式会社より製造販売されている「メルセンH」等が挙げられる。   As a hydrolyzate of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene vinyl acetate copolymer is saponified with caustic soda, has a hydroxyl group and an acetoxy group in the molecular chain, and has an ethylene content of 80 to 95 mol%. The degree is 20 to 100%. Specific examples include “Mersen H” manufactured and sold by Tosoh Corporation.

無水マレイン酸変成ポリオレフィンとしては、ポリオレフィンに無水マレイン酸をグラフトさせたもので、融点が80〜120℃であるものが挙げられる。具体的には、三井化学株式会社より製造販売されている「アドマーPF508」等が挙げられる。   Examples of the maleic anhydride-modified polyolefin include those obtained by grafting maleic anhydride onto a polyolefin and having a melting point of 80 to 120 ° C. Specific examples include “Admer PF508” manufactured and sold by Mitsui Chemicals, Inc.

本発明の樹脂複合材料において、繊維複合材料の含有量は樹脂複合材料全体に対してセルロース繊維の含有量として1〜40質量%が含有されることが好ましく、より好ましくは2〜35質量%、さらに好ましくは3〜30質量%である。セルロース繊維としての含有量が1質量%未満の場合、弾性率や曲げ強度等の機械的強度の向上が望めないおそれがある。セルロース繊維としての含有量が40質量%を超えると、樹脂複合体の強度が低下し脆い状態となり、実用に耐えられないおそれがある。   In the resin composite material of the present invention, the content of the fiber composite material is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 2 to 35% by mass, as the content of cellulose fibers with respect to the entire resin composite material. More preferably, it is 3-30 mass%. When content as a cellulose fiber is less than 1 mass%, there exists a possibility that improvement of mechanical strength, such as an elasticity modulus and bending strength, cannot be expected. When the content as the cellulose fiber exceeds 40% by mass, the strength of the resin composite is lowered and becomes brittle, and there is a possibility that it cannot be put into practical use.

繊維複合材料とマトリックス樹脂とを混合する方法としては、特に限定されないが、ベント式2軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、混練ロール等を用いて混練する方法が挙げられる。   A method of mixing the fiber composite material and the matrix resin is not particularly limited, and examples thereof include a method of kneading using a vent type twin screw extruder, a Banbury mixer, a kneader, a kneading roll, or the like.

かくして得られた樹脂複合材料を常法により成形して得られる本発明の樹脂成形体は、フィルム形状や発泡体等のものも含み、電気・電子、機械、自動車、建材等の産業分野で繊維強化材料として広く用いられる。   The resin molded body of the present invention obtained by molding the resin composite material thus obtained by a conventional method includes those in the shape of film, foam, etc., and is used in industrial fields such as electric / electronics, machinery, automobiles and building materials. Widely used as a reinforcing material.

以下実施例および比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[評価方法]
1.引張試験…JIS K7161に準拠し、以下の試験片および測定装置を用いて、引張弾性率、引張応力、破断応力および破断ひずみを測定した。
試験片:1BA形(小形試験片)
測定器:島津製作所製オートグラフ AGS−J型

Figure 2013249341
(2)引張応力(MPa):2%ひずみおよび5%ひずみ時の引張応力
(3)破断応力(MPa):破断時の引張応力
(4)破断ひずみ(%):破断時の伸び [Evaluation method]
1. Tensile test: Based on JIS K7161, the tensile modulus, tensile stress, rupture stress, and rupture strain were measured using the following test pieces and measuring devices.
Test piece: 1BA type (small test piece)
Measuring instrument: Shimadzu Autograph AGS-J type
Figure 2013249341
(2) Tensile stress (MPa): Tensile stress at 2% strain and 5% strain
(3) Breaking stress (MPa): Tensile stress at break
(4) Breaking strain (%): Elongation at break

2.3点曲げ試験…JIS K7171に準拠し、以下の試験片および測定装置を用いて、曲げ応力を測定した。
試験片:ISO527-2-1A
測定器:島津製作所製オートグラフ AGS−J型
(1)曲げ応力(MPa):たわみ量 1mm、2mm、3mm、4mm、5mm時の曲げ応力
2.3 Point bending test: Based on JIS K7171, the bending stress was measured using the following test pieces and measuring devices.
Test piece: ISO527-2-1A
Measuring instrument: Shimadzu Autograph AGS-J type
(1) Bending stress (MPa): Bending stress when the deflection is 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm

(実施例1)
4インチテストロール(90℃)に架橋型ポリウレタン(住友精化製「アクアコークTWB」、軟化点60℃)28gを巻きつけた後、市販のセルロースナノファイバー(CeNF)水分散液(スギノマシン製「BiNF-I-Sセルロース、濃度5.3質量%」)226.4gを添加し、水を蒸発させながら30分間混練りし繊維複合材料を得た。得られた繊維複合材料を用いて、プレスにて100x100x2mmtのプレスシート(CeNF含量:30質量%)を作製した。得られたシートから物性測定用試験片を作成し物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
Example 1
After winding 28 g of cross-linked polyurethane (“Aqua Coke TWB” manufactured by Sumitomo Seika, softening point 60 ° C.) on a 4-inch test roll (90 ° C.), a commercially available cellulose nanofiber (CeNF) aqueous dispersion (manufactured by Sugino Machine) 226.4 g of “BiNF-IS cellulose, concentration 5.3 mass%” was added, and kneaded for 30 minutes while evaporating water to obtain a fiber composite material. Using the obtained fiber composite material, a press sheet (CeNF content: 30% by mass) of 100 × 100 × 2 mmt was produced by a press. A test piece for measuring physical properties was prepared from the obtained sheet, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例2)
4インチテストロール(90℃)に会合型ポリウレタン(住友精化製「アクペック HUタイプC」、軟化点60℃)28gを巻きつけた後、コットンリンター12g(バッカイ社製)に水48gを添加し、ディスパーで5,000rpmで5分間処理して得た、セルロース繊維を20質量%含有する水分散液を添加し、水を蒸発させながら30分間混練りし繊維複合材料を得た。実施例1と同様にして物性測定用試験片を作成し物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Example 2)
After winding 28g of associative polyurethane ("Acpec HU type C", manufactured by Sumitomo Seika, softening point 60 ° C) on a 4-inch test roll (90 ° C), 48g of water was added to 12g of cotton linter (Bakakai). Then, an aqueous dispersion containing 20% by mass of cellulose fiber obtained by treating with a disper at 5,000 rpm for 5 minutes was added, and kneaded for 30 minutes while evaporating water to obtain a fiber composite material. Test specimens for measuring physical properties were prepared in the same manner as in Example 1, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例3)
4インチテストロール(100℃)に共重合ナイロン(エムス社製「グリルテックス D1649AG」、融点90℃)28gを巻きつけた後、市販のセルロースナノファイバー水分散液(ダイセルファインケム株式会社製「セリッシュKY−100G、濃度10質量%」)120gを添加し、水を蒸発させながら30分間混練りし繊維複合材料を得た。実施例1と同様にして物性測定用試験片を作成し物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Example 3)
After winding 28 g of copolymer nylon (“Grilltex D1649AG” manufactured by MMS Co., Ltd., 90 ° C.) on a 4-inch test roll (100 ° C.), a commercially available cellulose nanofiber aqueous dispersion (“Selish KY” manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.) −100 G, concentration 10 mass% ”) 120 g was added, and kneaded for 30 minutes while evaporating water to obtain a fiber composite material. Test specimens for measuring physical properties were prepared in the same manner as in Example 1, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1において、セルロースナノファイバーを添加しない以外は実施例1と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, physical properties were evaluated in the same manner as in Example 1 except that cellulose nanofibers were not added. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例2において、コットンリンターを添加しない以外は実施例2と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In Example 2, physical properties were evaluated in the same manner as in Example 2 except that no cotton linter was added. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例3において、セルロースナノファイバーを添加しない以外は実施例3と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
In Example 3, physical properties were evaluated in the same manner as in Example 3 except that cellulose nanofibers were not added. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例1で作製した繊維複合材料12gとエチレン酢酸ビニル共重合物(EVA)の加水分解物(東ソー株式会社製、「メルセンH H68224」)28gを4インチテストロールで100℃、10分間混練りし樹脂複合材料を得た。得られた樹脂複合材料を用いて、プレスにて100x100x2mmtのプレスシート(CeNF含量:9質量%)を作製した。得られたシートから物性測定用試験片を作成し物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
Example 4
12 g of the fiber composite material produced in Example 1 and 28 g of a hydrolyzate of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) (manufactured by Tosoh Corporation, “Mersen H H68224”) were kneaded with a 4-inch test roll at 100 ° C. for 10 minutes. A resin composite material was obtained. Using the obtained resin composite material, a press sheet (CeNF content: 9% by mass) of 100 × 100 × 2 mmt was produced by a press. A test piece for measuring physical properties was prepared from the obtained sheet, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例5)
実施例4でエチレン酢酸ビニル共重合物(EVA)の加水分解物に代えて共重合ナイロン(エムス社製、「グリルテックス D1649AG」)28gを用いた以外は実施例4と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Example 5)
The physical properties were the same as in Example 4 except that 28 g of copolymer nylon (“Grilltex D1649AG” manufactured by Emus Co., Ltd.) was used instead of the hydrolyzate of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) in Example 4. Evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例6)
実施例2で作製した繊維複合材料12gと無水マレイン酸変成ポリオレフィン28g(三井化学株式会社製、「アドマーPF508」)を4インチテストロールで100℃、10分間混練りし樹脂複合材料を得た。得られた樹脂複合材料を用いて、プレスにて100x100x2mmtのプレスシート(CeNF含量:9質量%)を作製した。得られたシートから物性測定用試験片を作成し物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Example 6)
12 g of the fiber composite material prepared in Example 2 and 28 g of maleic anhydride-modified polyolefin (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., “Admer PF508”) were kneaded with a 4-inch test roll at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a resin composite material. Using the obtained resin composite material, a press sheet (CeNF content: 9% by mass) of 100 × 100 × 2 mmt was produced by a press. A test piece for measuring physical properties was prepared from the obtained sheet, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例4)
実施例4において、実施例1で作製した繊維複合材料12gに代えて、架橋型ポリウレタン(住友精化製「アクアコークTWB」、軟化点60℃)8.4gを用いた以外は実施例4と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
In Example 4, in place of 12 g of the fiber composite material prepared in Example 1, 8.4 g of a crosslinked polyurethane (“Aqua Coke TWB” manufactured by Sumitomo Seika, softening point 60 ° C.) was used. The same operation was performed, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例5)
実施例4において、実施例1で作製した繊維複合材料12gに代えて、架橋型ポリウレタン(住友精化製「アクアコークTWB」、軟化点60℃)8.4gを用い、エチレン酢酸ビニル共重合物(EVA)の加水分解物に代えて共重合ナイロン(エムス社製、「グリルテックス D1649AG」)28gを用いた以外は実施例4と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
In Example 4, in place of 12 g of the fiber composite material prepared in Example 1, 8.4 g of a crosslinked polyurethane (“Aqua Coke TWB” manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., softening point: 60 ° C.) was used. The physical properties were evaluated in the same manner as in Example 4 except that 28 g of copolymer nylon (“Grilltex D1649AG” manufactured by Emus Co., Ltd.) was used instead of the hydrolyzate of (EVA). The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例6)
実施例6において、実施例2で作製した繊維複合材料12gに代えて、会合型ポリウレタン(住友精化製「アクペック HUタイプC」、軟化点60℃)8.4gを用いた以外は実施例6と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 6)
In Example 6, in place of the fiber composite material 12 g produced in Example 2, 6.4 g of associative polyurethane (“Appec HU type C” manufactured by Sumitomo Seika, softening point 60 ° C.) was used. The physical properties were evaluated in the same manner as described above. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例7)
実施例1で作製した繊維複合材料1.33gと架橋型ポリウレタン(住友精化製「アクアコークTWB」、軟化点60℃)18.67gを2軸押出機(レオ・ラボ製、DSM Xplore)で180℃、100rpm、5分間混練し樹脂複合材料を得た。得られた樹脂複合材料を用いて、射出成型機により3点曲げ応力測定用の試験片(CeNF含量:2質量%)を作製し物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Example 7)
1.33 g of the fiber composite material prepared in Example 1 and 18.67 g of a cross-linked polyurethane (“Aqua Coke TWB” manufactured by Sumitomo Seika, softening point 60 ° C.) are used in a twin-screw extruder (manufactured by Leo Lab, DSM Xplore). The resin composite material was obtained by kneading at 180 ° C., 100 rpm for 5 minutes. Using the obtained resin composite material, a test piece for measuring three-point bending stress (CeNF content: 2% by mass) was prepared by an injection molding machine, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

(実施例8)
実施例1で作製した繊維複合材料6gとポリプロピレン(PP)(住友化学株式会社製、「ノーブレンAZ564」)12.6gと相溶化剤1.4g(三井化学株式会社製、「アドマーQE800」を2軸押出機(レオ・ラボ製、DSM Xplore)で180℃、100rpm、5分間混練し樹脂複合材料を得た。得られた樹脂複合材料を用いて、射出成型機により3点曲げ応力測定用の試験片(CeNF含量:9質量%)を作製し物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Example 8)
6 g of the fiber composite material prepared in Example 1 and 12.6 g of polypropylene (PP) (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., “Nobrene AZ564”) and 1.4 g of a compatibilizer (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., “Admer QE800”) A resin composite material was obtained by kneading at 180 ° C. and 100 rpm for 5 minutes using a shaft extruder (manufactured by Leo Labo, DSM Xplore), and the resin composite material was used to measure a three-point bending stress with an injection molding machine. A test piece (CeNF content: 9% by mass) was prepared and evaluated for physical properties, and the evaluation results are shown in Table 2.

(実施例9)
実施例8において、実施例1で作製した繊維複合材料6gに代えて、実施例3で作製した繊維複合材料6gを用いた以外は実施例8と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
Example 9
In Example 8, it replaced with 6g of fiber composite materials produced in Example 1, and operated similarly to Example 8 except having used the fiber composite material 6g produced in Example 3, and implemented physical property evaluation. The evaluation results are shown in Table 2.

(実施例10)
実施例8において、実施例1で作製した繊維複合材料6gに代えて、実施例2で作製した繊維複合材料6gを用いた以外は実施例8と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Example 10)
In Example 8, it replaced with 6g of fiber composite materials produced in Example 1, and operated similarly to Example 8 except having used the fiber composite material 6g produced in Example 2, and implemented physical-property evaluation. The evaluation results are shown in Table 2.

(比較例7)
架橋型ポリウレタン(住友精化製「アクアコークTWB」、軟化点60℃)を2軸押出機(レオ・ラボ製、DSM Xplore)で180℃、100rpm、5分間混練しセルロース繊維を含まない樹脂複合材料を得た。得られた樹脂複合材料を用いて、射出成型機により3点曲げ応力測定用の試験片を作製し物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 7)
Resin composite containing kneaded cross-linked polyurethane (Sumitomo Seika "Aqua Coke TWB", softening point 60 ° C) with a twin screw extruder (Leo Lab, DSM Xplore) at 180 ° C, 100 rpm for 5 minutes. Obtained material. Using the obtained resin composite material, a test piece for three-point bending stress measurement was prepared by an injection molding machine, and physical properties were evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

(比較例8)
実施例8において、実施例1で作製した繊維複合材料6gに代えて、架橋型ポリウレタン(住友精化製「アクアコークTWB」)6gを用いた以外は実施例8と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 8)
In Example 8, in place of 6 g of the fiber composite material prepared in Example 1, the same operation as in Example 8 was performed except that 6 g of a crosslinked polyurethane (“Aqua Coke TWB” manufactured by Sumitomo Seika) was used, and physical properties were evaluated. Carried out. The evaluation results are shown in Table 2.

(比較例9)
実施例9において、実施例3で作製した繊維複合材料6gに代えて、共重合ナイロン(エムス社製、「グリルテックス D1649AG」)6gを用いた以外は実施例9と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 9)
In Example 9, in place of 6 g of the fiber composite material produced in Example 3, the same operation as in Example 9 was performed except that 6 g of copolymer nylon (“Grilltex D1649AG” manufactured by EMS Co., Ltd.) was used. Carried out. The evaluation results are shown in Table 2.

(比較例10)
実施例10において、実施例2で作製した繊維複合材料6gに代えて、会合型ポリウレタン(住友精化製「アクペック HUタイプC」)6gを用いた以外は実施例10と同様に操作し、物性評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 10)
In Example 10, in place of 6 g of the fiber composite material produced in Example 2, 6 g of associative polyurethane (“Acpec HU type C” manufactured by Sumitomo Seika) was used. Evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2013249341
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Figure 2013249341
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本発明により、樹脂と混合した際に、凝集することの無い、または凝集を起こしている部分が非常に少ない繊維複合材料を提供できる。したがって、繊維複合材料と樹脂とを混合した際に、セルロース繊維を均一に分散することができ、セルロース繊維を配合することにより期待される樹脂の物性改良、例えば、弾性率や曲げ強度等の機械的強度の向上、熱膨張率の低減等の効果が期待通りに発揮される。   According to the present invention, it is possible to provide a fiber composite material that does not agglomerate or has very little agglomeration when mixed with a resin. Therefore, when the fiber composite material and the resin are mixed, the cellulose fibers can be uniformly dispersed. Improvement of the physical properties of the resin expected by blending the cellulose fibers, for example, a machine such as elastic modulus and bending strength Effects such as improvement of mechanical strength and reduction of thermal expansion coefficient are exhibited as expected.

Claims (8)

水溶性または親水性の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂中に分散されたセルロース繊維とを含有する繊維複合材料。   A fiber composite material comprising a water-soluble or hydrophilic thermoplastic resin and cellulose fibers dispersed in the thermoplastic resin. 熱可塑性樹脂の融点または軟化点が40〜120℃である請求項1に記載の繊維複合材料。   The fiber composite material according to claim 1, wherein the melting point or softening point of the thermoplastic resin is 40 to 120 ° C. 熱可塑性樹脂が、会合型ポリウレタン、架橋型ポリウレタンおよび共重合ナイロンから選ばれた少なくとも1種である請求項1または2に記載の繊維複合材料。   The fiber composite material according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic resin is at least one selected from associative polyurethane, crosslinked polyurethane, and copolymer nylon. セルロース繊維が含水率30質量%以上の含水物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維複合材料。   The fiber composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the cellulose fiber is a hydrous material having a water content of 30% by mass or more. セルロース繊維の含有量が繊維複合材料全体に対して0.5〜50質量%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維複合材料。   Content of a cellulose fiber is 0.5-50 mass% with respect to the whole fiber composite material, The fiber composite material of any one of Claims 1-4. 熱可塑性樹脂にセルロース繊維を添加し、40〜130℃で混練してセルロース繊維を熱可塑性樹脂中に分散させる繊維複合材料の製造方法。   A method for producing a fiber composite material in which cellulose fibers are added to a thermoplastic resin, kneaded at 40 to 130 ° C., and the cellulose fibers are dispersed in the thermoplastic resin. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維複合材料とマトリックス樹脂とを含む樹脂複合材料。   A resin composite material comprising the fiber composite material according to claim 1 and a matrix resin. 請求項7記載の樹脂複合材料を成形してなる樹脂成形体。   A resin molded body formed by molding the resin composite material according to claim 7.
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