JP2016079311A - ポリオレフィン樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多糖スラリをチャンバー2a,2bを介して多糖スラリ供給経路3内を循環させ、一方、非多糖スラリをチャンバー2a,2bを介して第2の液状媒体供給経路4を循環させて得られた(A)平均太さ10〜200nmのセルロースナノ繊維1〜60質量%及び(B)ポリオレフィン樹脂99〜40質量%からなる樹脂混合物100質量部に対し、(C)テルペンフェノール系化合物を0.2〜30質量部含むる。
【選択図】図1
Description
1.(A)平均太さ10〜200nmであり、多糖を高圧水流にて解繊してなるセルロースナノ繊維1〜60質量%及び(B)ポリオレフィン樹脂99〜40質量%からなる樹脂混合物100質量部に対し、(C)テルペンフェノール系化合物を0.2〜30質量部含むことを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物。
本発明において、バイオマス材料として特定の平均繊維径及び平均繊維長を有するセルロースナノ繊維を用いることにより、セルロースの凝集性が抑制され、衝撃強度の低下を抑えることができる。さらに(A)セルロースナノ繊維は、ガラス繊維等の無機繊維に比べ低い比重でありながら剛性を向上させることができるので、剛性の高い低比重の樹脂組成物とすることができる。セルロースナノ繊維としては例えば、木材繊維、竹繊維、サトウキビ繊維、種子毛繊維、葉繊維等の天然の植物を含む多糖由来のセルロースナノ繊維が挙げられ、これらセルロースナノ繊維は一種を単独で又は二種以上を混合して用いてもよい。また多糖としてはα−セルロース含有率60%〜99質量%のパルプを用いるのが好ましい。α−セルロース含有率60質量%以上の純度であれば繊維径及び繊維長さが調整しやすくなって繊維同士の絡み合いを抑えることができ、α−セルロース含有率60質量%未満のものを用いた場合に比べ、溶融時の熱安定性が高く、衝撃強度の低下を引き起こすことがないほか、着色抑制効果が良好であり、本発明の効果をより優れたものとすることができる。さらに、99質量%以上のものを用いた場合、繊維をナノレベルに解繊することが困難になる。
平均太さは日本電子株式会社の電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7001FTTLSによって測定した。
平均太さ10〜200nmのレベルまで解繊することで流動性があり衝撃強度の低下が少なく、低比重にして高剛性で成形外観に優れた樹脂組成物を得ることができる。
平均太さ10nm未満では脱水性が悪化するため固形分濃度を上げることが難しくなり好ましくない。
平均太さ200nmを超える場合には、解繊が進んでいない数10μmの繊維幅のものが含まれることになり流動性が著しく低下し、且つ分散性が悪化することとなり好ましくない。
多糖の高圧水流による解繊は、0.5〜10質量%の水混合液にした多糖に対し、50〜400MPa程度の高圧水を衝突させて行う。これは例えば図1に示すセルロースナノ繊維の製造装置1を用いて行うことができる。セルロースナノ繊維の製造装置1は、一のチャンバー2に対して多糖スラリを供給可能に配置される第1の液状媒体供給経路であるところの多糖スラリ供給経路3と、例えば水である非多糖スラリを一のチャンバー2を介して循環させる第2の液状媒体供給経路4とよりなる。一のチャンバー2内には第2の液状媒体供給経路4の非多糖スラリを多糖スラリ供給経路3からの多糖スラリ供給方向と交差する方向にオリフィス噴射するオリフィス噴射部5を備える。多糖スラリ供給経路3は、多糖スラリを一のチャンバー2を介して循環可能にされる。
多糖スラリ供給経路3は多糖スラリ供給部であり多糖スラリを貯留するタンク7、ポンプ8を循環路9に配置してなり、一方、第2の液状媒体供給経路4はタンク10、ポンプ11、熱交換器12、プランジャ13を循環路である液状媒体供給経路4に配置してなる。
非多糖スラリーをチャンバー2を介して第2の液状媒体供給経路4を循環させる。具体的にはポンプ11を用いてタンク10内の非多糖スラリを熱交換器12、プランジャ13を通過させて液状媒体供給経路4内を循環させる。一方、多糖スラリーをチャンバー2を介して多糖スラリ供給経路3内を循環させる。具体的にはポンプ8を用いてタンク7内の多糖スラリをビニルホース、ゴムホース等を用いて形成された循環路9内を循環させる。
以上のプロセスを反復する過程で多糖スラリ供給経路3内を循環してチャンバー2内を流通する多糖スラリ及び第2の液状媒体供給経路4を循環する非多糖スラリ中の多糖が徐々に解繊されて、用途に応じた解繊度合いの均一性の高いセルロースナノ繊維が得られる。
本発明の(B)ポリオレフィン系樹脂は、本発明の複合樹脂組成物を成形することによって得られる成形品の剛性や耐衝撃性などの機械物性、成形加工性、耐溶剤性、耐熱性などの特性を発現する本発明の複合樹脂組成物の主成分である。
しかし、上記特性発現を妨げない範囲で、炭素数7以上のα−オレフィンをコモノマーとして使用することもできる。
また、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等の種々のポリオレフィン系樹脂の混合物を用いることもできる。
ポリオレフィン系樹脂のうち、プロピレンを主原料とするポリプロピレン系樹脂は、剛性や耐衝撃性、耐溶剤性、耐熱性に優れるため、本発明の複合樹脂組成物に特に好適に使用することができる。
このようなゴムとしては、具体例として、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム、エチレン−ブテン−1共重合ゴム、エチレン−ヘキセン共重合ゴム、エチレン−オクテン共重合ゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンブロック共重合ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、部分水添スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合ゴム、スチレン−イソプレンブロック共重合ゴム、部分水添スチレン−イソプレンブロック共重合ゴム、ポリウレタンゴム、スチレングラフト−エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム、スチレン−グラフト−エチレン−プロピレン共重合ゴム、スチレン/アクリロニトリル−グラフト−エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム、スチレン/アクリロニトリル−グラフト−エチレン−プロピレン共重合ゴムがなど挙げられる。
ポリマーアロイ中のゴムの含量は、ポリオレフィン系樹脂の特性に新たな特性を付加するという観点から、50質量%以下であることが好ましい。(以上特開2007−39592の記述に基づく)
本発明で用いられるテルペン系樹脂は、通常、有機溶媒中でフリーデルクラフツ型触媒存在下、テルペン単量体とフェノール類を共重合して得られたものをいうが、芳香族単量体などとも共重合したものなどこれらに限定されない。また、得られたテルペン系樹脂を水素添加処理して得られた水素添加テルペン系樹脂であってもよい。
テルペン単量体としては、イソプレンなどの炭素数5 のヘミテルペン類、α − ピネン、β − ピネン、ジペンテン、d − リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α − フェランドレン、α − テルピネン、γ − テルピネン、テルピノーレン、1 , 8 − シネオール、1 , 4 − シネオール、α − テルピネオール、β − テルピネオール、γ − テルピネオール、サビネン、パラメンタジエン類、カレン類などの炭素数1 0 のモノテルペン類、カリオフィレン、ロンギフォレンなどの炭素数1 5 のセスキテルペン類、炭素数2 0 のジテルペン類等が挙げられるがこれらに限定されない。これらの化合物の中で、α − ピネン、β − ピネン、ジペンテン、d − リモネンが特に好ましく用いられる。芳香族単量体としては、スチレン、α − メチルスチレン、ビニルトルエン、イソプロペニルトルエン等が挙げられるが、これらに限定されない。また、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ビスフェノールA 等が挙げられるが、これらに限定されない。
テルペンフェノールは0.2質量部未満では、セルロースナノ繊維の分散性に効果は無く、30質量部より多いと引張伸びが著しく低下するとともにブリード等による成形品表面の問題が発生する。好ましくは0.5質量部〜20質量部、さらに好ましくは1重量部〜15重量部である。また、テルペンフェノールとして、水酸基価50〜150のものであるとセルロースナノ繊維の分散効果が高く有用である。
本発明のポリオレフィン樹脂組成物は、その物性を損なわない限りにおいてその混合時、成形時に他の樹脂、添加剤、例えば、相溶化剤、界面活性剤、でんぷん類、多糖類、ゼラチン、ニカワ、天然たんぱく質、タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末、顔料、染料、強化剤、充填剤、耐熱剤、酸化抑制剤、耐候剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、着色剤、香料、レベリング剤、可塑剤、流動性改良剤、導電剤、帯電抑制剤等、紫外線吸収剤、紫外線分散剤、消臭剤を添加することができる。
本発明のポリオレフィン樹脂組成物の製造方法としては、従来から公知の方法で各成分を溶融混練する方法が挙げられる。
例えば、各成分をタンブルミキサーやヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、スーパーミキサーで代表される高速ミキサーで分散混合した後、押出機、バンバリーミキサー、ロール等で溶融混練する方法が適宜選択される。
本発明のポリオレフィン樹脂組成物を用いた成形品は、前記の性状を有することから、例えば、OA機器、情報・通信機器、自動車部品又は建材分野等で好適に用いることができる。
引張弾性率(MPa)は、軽量性と剛性のバランスの観点から、好ましくは1500MPa、より好ましくは1700MPa、特に好ましくは、2000MPa以上である。
実施例及び比較例において用いた各成分及び性能評価方法を次に示す。
(A)成分:セルロースナノ繊維
・セルロースナノ繊維:商品名[中越パルプ工業株式会社製、平均太さ36.5nm、α−セルロース含有率85質量%]
・ポリオレフィン樹脂:ポリプロピレン:プライムポリマー社製E−105GM
テルペンフェノール1:ヤスハラケミカル社製 YSポリスターT130 水酸基価60
テルペンフェノール2:ヤスハラケミカル社製 YSポリスターG125 水酸基価140
テルペンフェノール3:ヤスハラケミカル社製 YSポリスターK125 水酸基価160
テルペンフェノール4:ヤスハラケミカル社製 YSポリスターU115 水酸基価40
(C)’比較例分散剤
テルペン:ヤスハラケミカル社製 クリアロンP115 水酸基価0
中性ノニオン剤
中性アニオンサイズ剤
脂環族飽和炭化水素樹脂
ロジンエステル剤
酸性アニオンサイズ剤
フッ化エチレン系剤
(1)引張弾性率(MPa)
3号ダンベル試験片を、72時間、23℃、50%RH雰囲気下で状態調整した後、引張試験機(東洋精機製STROGRAPH)にて、引張速度50mm/minで引張弾性率(MPa)を測定した。
引張弾性率(MPa)と同様に評価を行い、引張伸び(%)を測定した。
また、実施例3〜実施例6と比較例2〜比較例9を対比することにより(C)テルペンフェノール系化合物を配合することにより特に成形外観が良好となることがわかる。
Claims (5)
- (A)平均太さ10〜200nmであり、多糖を高圧水流にて解繊してなるセルロースナノ繊維1〜60質量%及び(B)ポリオレフィン樹脂99〜40質量%からなる樹脂混合物100質量部に対し、(C)テルペンフェノール系化合物を0.2〜30質量部含むことを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物。
- (A)前記多糖はα−セルロース含有率60%〜99質量%のパルプであることを特徴とする請求項1記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- (A)前記セルロースナノ繊維は、0.5〜10質量%の水混合液にした多糖に対し、50〜400MPa程度の高圧水を衝突させることによって得られた請求項1又は請求項2に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- (A)前記セルロースナノ繊維は、水分散状態における固形分濃度が20%以上である請求項1〜請求項3のいずれか一に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- (C)前記テルペン系化合物は、水酸基価50〜150のテルペンフェノール系化合物である請求項1〜請求項4のいずれか一に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
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