JP2018111770A - ゲル状体及びゲル状体の製造方法並びに複合材料及び複合材料の製造方法 - Google Patents
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- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
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Abstract
Description
また、石油、ガス等を地中から取り出す坑井における水圧破砕(フラクチャリング)に用いられる高粘性のフラクチャリング流体、坑井のセメンティングやプラグ(栓)処理に用いられるセメンティング流体や一時プラグ流体等の各種坑井処理に用いられる坑井処理流体がある。坑井処理流体に廃棄処理等を容易とする生分解性の繊維材料を含有することが提案されている(特許文献2参照)。
高い貯蔵弾性率を有し、高歪み時には流動するゲル状体及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、当該ゲル状体を用いた複合材料及びその製造方法を提供することにある。
セルロースナノファイバーと、
イオンクラスター形成剤と、
水と、
を含むゲル状体であって、
前記イオンクラスター形成剤の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.01倍〜2倍であり、
ゲル状体を直径40mmの円錐円板で挟み、円錐円板の間隔が0.023mm、温度が23℃〜26℃、速度が1ラジアン/秒で動的粘弾性測定をしたときの、歪み1%における貯蔵弾性率は60Pa〜25000Paであり、歪み1000%において貯蔵弾性率が損失弾性率よりも小さいことを特徴とする。
前記適用例に係るゲル状体において、
前記イオンクラスター形成剤は、金属塩及び水素化合物の少なくとも一方を含むことができる。
前記適用例に係るゲル状体において、
前記イオンクラスター形成剤は、1価金属塩であって、
前記ゲル状体における前記1価金属塩の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.2倍〜2倍であることができる。
前記適用例に係るゲル状体において、
前記イオンクラスター形成剤は、2価金属塩であって、
前記ゲル状体における前記2価金属塩の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.03倍〜2倍であることができる。
本適用例に係るゲル状体において、
前記イオンクラスター形成剤は、水素化合物であって、
前記水素化合物は、前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.01倍〜2倍であることができる。
本適用例に係る複合材料は、
前記適用例の前記ゲル状体を用いたセルロースナノファイバーとエラストマーまたは合成樹脂とを含むことを特徴とする。
本適用例に係るゲル状体の製造方法は、
セルロースナノファイバーとイオンクラスター形成剤と水とを混合してゲル状体を得る混合工程を含み、
前記ゲル状体における前記イオンクラスター形成剤の前記セルロースナノファイバーに
対する質量比が0.1倍〜2倍であり、
前記ゲル状体を直径40mmの円錐円板で挟み、円錐円板の間隔が0.023mm、温度23℃〜26℃、1ラジアン/秒で動的粘弾性測定をしたときの、歪み1%における貯蔵弾性率は60Pa〜25000Paであり、歪み1000%における貯蔵弾性率が損失弾性率よりも小さいことを特徴とする。
前記適用例に係るゲル状体の製造方法において、
前記イオンクラスター形成剤は、金属塩及び水素化合物の少なくとも一方を含むことができる。
本適用例に係る複合材料の製造方法は、
前記適用例の前記ゲル状体から水を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、
前記繊維材料を水で膨潤させて膨潤繊維材料を得る膨潤工程と、
前記膨潤繊維材料を、エラストマーに混合して複合材料を得る混練工程と、
をさらに含み、
前記混練工程は、ロール間隔が0.1mm〜0.5mmでロール温度が0℃〜50℃に設定されたオープンロールを用いて薄通しする工程を含むことを特徴とする。
本適用例に係る複合材料の製造方法は、
前記適用例の前記ゲル状体から水を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、
前記繊維材料を水で膨潤させて膨潤繊維材料を得る膨潤工程と、
前記膨潤繊維材料を、合成樹脂に混合して複合材料を得る混練工程と、
をさらに含むことを特徴とする。
前記適用例に係る複合材料の製造方法において、
前記合成樹脂は、熱可塑性樹脂であり、
前記混練工程は、前記熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における熱可塑性樹脂組成物の貯蔵弾性率における加工領域発現温度から当該貯蔵弾性率における平坦領域発現温度(T3℃)の1.06倍(T3℃×1.06)の温度までの範囲の混練温度で混練する工程を含むことができる。
前記適用例に係る複合材料の製造方法において、
前記合成樹脂は、熱硬化性樹脂であり、
前記混練工程は、前記熱硬化性樹脂の主剤に前記膨潤繊維材料を混合し、前記主剤の軟化点より20℃低い温度から前記軟化点より10℃高い温度までの範囲の混練温度で混練した後、さらに硬化剤を混合する工程を含むことができる。
前記適用例に係る複合材料の製造方法において、
前記混練工程で得られた複合材料を脱水する脱水工程をさらに含むことができる。
。
図1を用いて、一実施の形態に係るゲル状体の製造方法について説明する。図1は、一実施の形態に係るゲル状体の製造方法を示すフローチャートである。
混合工程(S10)は、セルロースナノファイバーとイオンクラスター形成剤と水系溶媒とを混合してゲル状体を得る工程である。
原料としてのセルロースナノファイバー分散液は、第一工業製薬社などから市場で入手できるものを用いることができる。一般に、市場で入手できるセルロースナノファイバーは、例えば2%濃度等で水溶液中に分散されている状態で提供される。
、4−カルボキシ−TEMPO、4−フォスフォノオキシ−TEMPO等を用いることができる。
イオンクラスター形成剤は、セルロースナノファイバー分散液と混合されることでイオンクラスター形成剤から分離した陽イオンがセルロースナノファイバーとイオン結合することができる。イオンクラスター形成剤から分離した陽イオンが複数集まってイオンクラスターを形成する。陽イオンのそれぞれはセルロースナノファイバーに結合し、イオンクラスターを介したセルロースナノファイバーのネットワークが形成される。イオンクラスター形成剤は、金属塩及び水素化合物の少なくとも一方を含むことができる。
ゲル状体は、セルロースナノファイバーとイオンクラスター形成剤と水とが混合されたものであり、イオンクラスター形成剤はイオン化して陽イオンがセルロースナノファイバーに結合する。陽イオンは、セルロースナノファイバーのカルボキシ基とイオン結合しているNa+と置換してイオン結合している。ゲル状体中において水溶性の陽イオンは複数の陽イオンが寄り集ってイオンクラスターを形成していると考えられる。そして、そのイオンクラスターにセルロースナノファイバーが結合していると考えられる(水中では電離
していると考えられる)。イオンクラスターの大きさは、数十nm〜数百nmである。イオンクラスター形成剤は、セルロースナノファイバーを沈殿させない水溶性のものが好ましい。
2.複合材料の製造方法
図2を用いて、一実施の形態に係る複合材料の製造方法について説明する。図2は、一実施の形態に係る複合材料の製造方法を示すフローチャートである。
乾燥工程(S12)は、混合工程(S10)で得られたゲル状体から水を除去して繊維
材料を得る工程である。ゲル状体から水を除去する方法は、公知の方法を用いることができ、例えば加熱によって乾燥してもよい。
乾燥工程で得られた繊維材料は、イオンクラスター形成剤由来の元素が結合したセルロースナノファイバーを含む。
膨潤工程(S14)は、繊維材料を水で膨潤させる工程である。
混練工程(S16)は、複合材料のマトリクスとなる材料によって条件が異なる。エラストマー、合成樹脂として熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂についてそれぞれ説明する。
図3〜図5を用いて、繊維材料をエラストマーと混練する混練工程(S16)について説明する。図3〜図5は、一実施の形態に係る複合材料の製造方法を模式的に示す図である。混練工程(S16)は、ロール間隔が0.1mm〜0.5mmでロール温度が0℃〜50℃に設定されたオープンロールを用いて薄通しする薄通し工程を含むことを特徴とする。
合成樹脂として熱可塑性樹脂を用いた混練工程について説明する。混練工程は、熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における熱可塑性樹脂組成物の貯蔵弾性率における加工領域発現温度から当該貯蔵弾性率における平坦領域発現温度(T3℃)の1.06倍(T3℃×1.06)の温度までの範囲の混練温度で混練する工程を含むことができる。
第1温度混合工程は、熱可塑性樹脂と膨潤繊維材料とを第1温度で混練して第1の混合物を得る。
低温化工程は、第1の混合物を第2温度に温度調節する。
。)を行うと、原料の熱可塑性樹脂とは異なる挙動を示すことがわかった。原料の熱可塑性樹脂は、融点(Tm)付近で貯蔵弾性率(E’)が急激に低下し、流動する。しかし、セルロースナノファイバーを混合した複合材料は、所定量以上のセルロースナノファイバーを分散させることにより、融点を超えても貯蔵弾性率(E’)がほとんど低下しない平坦領域、すなわちエラストマーのようなゴム弾性領域が発現することがわかった。
低温混練工程は、第1の混合物を第2温度で混練する。
、熱可塑性樹脂は、第2温度範囲における弾性と、粘性と、を有するため、セルロースナノファイバーを解繊し、分散することができる。そして、セルロースナノファイバーの分散性および分散安定性(セルロースナノファイバーが再凝集しにくいこと)に優れた複合材料を得ることができる。
合成樹脂として熱硬化性樹脂を用いた混練工程について説明する。ここでは熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂などの主剤および硬化剤を用いた2液混合型の樹脂について説明するがこれに限定するものでない。
混練工程は、熱硬化性樹脂の主剤に膨潤繊維材料を混合し、主剤の軟化点より20℃低い温度から軟化点より10℃高い温度までの範囲の混練温度で混練した後、さらに硬化剤を混合する工程を含むことができる。主剤の軟化点付近の温度であれば、完全に液体状になっておらず、試験結果によれば軟化点より20℃低い温度から軟化点より10℃高い温度までの範囲の混練温度において適度な弾性及び粘性を有することができる。
エポキシ樹脂の場合は、主剤として例えばビスフェノールA型などの室温では固形でありかつ融点100℃以下のものを用いることができる。主剤の軟化点は、環球法により求めることができる。環球法は、例えば、JIS K 7234に規定される軟化点試験方法を用いることができる。また、エポキシ樹脂の硬化剤として例えばアミン系、アミドアミン系など室温で液状のものを用いることができる。熱硬化性樹脂の主剤に混合する繊維材料は、膨潤繊維材料であることができる。
フェノール樹脂の場合は、主剤として例えばノボラック樹脂を用いることができ、硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミン等を用いることができる。主剤の軟化点は、環球法により求めることができる。
室温では固形でありかつ軟化点が100℃以下の主剤であれば、混練加工性に優れ、特に、混練時にせん断力を与えることで主剤の弾性による復元力を利用して加工しやすい。
ロール温度を主剤の軟化点付近で制御し、且つロール10とロール20に約10℃の温度差を持たせているのは、主剤の加工性による。このような主剤を用いた場合、ロールに付着しやすいため、2本のロール10,20が同じ温度の場合には両方のロール10,20に単純に分かれて付着する。そのため、主剤にせん断力が掛かりにくく、セルロースナノファイバーが解繊されにくい。そこで、このような温度差を設けることにより、低温側の第2のロール20に主剤が巻き付くことができ、主剤に所望のせん断力を与えることができ、その結果、セルロースナノファイバーを有効に解繊することができる。
また、この混練工程において、膨潤繊維材料の水分によってセルロースナノファイバーに結合した金属がイオン化している。そのため、金属イオンによりセルロースナノファイバー同士の結合力を弱めている状態で混練のせん断力を付加し、さらに薄通しの工程における主剤の弾性による復元力を利用してセルロースナノファイバーの間隔を広げることが可能になり、セルロースナノファイバーの均一な解繊、分散が行われる。
硬化剤を混合する工程は、脱水工程の後に行うことが望ましい。加工後の製品の品質向
上のためである。
主剤とセルロースナノファイバーとの混練後、さらに、硬化剤(例えば、ポリアミドアミン)を添加して、再度、主剤の場合と同様の方法、条件で混錬し、硬化剤を均一に混合することができる。硬化剤の混合方法も主剤の混練方法と同様に行うことで、主剤中のセルロースナノファイバーの解繊状態を悪化せず、均一な混合、分散状態を保持する。その後、成型(プレス加工、圧縮成型、押し出し成型等)を行い、例えば、室温で1日置いて硬化させ、その後、ポストベーク(80℃、15時間)を行い、複合材料を得ることができる。
脱水工程(S18)は、混練工程(S16)で得られた複合材料を脱水する工程である。また、熱硬化性樹脂を用いた複合材料の製造方法においては、上述のとおり、主剤とセルロースナノファイバーとの混練工程の後に脱水工程(S18)を経てから硬化剤を混合して複合材料を得ることが好ましい。
複合材料は、最大幅が50μm以上のセルロースナノファイバー凝集塊を含まないことを特徴とする。セルロースナノファイバー凝集塊は、複数のセルロースナノファイバーが寄り集って粒子状に凝集したままマトリックス中に点在するものである。セルロースナノファイバー凝集塊の最大幅は、走査型電子顕微鏡で複合材料の割断面を観察することでマトリックス材料中に点在する粒子状の凝集塊を観察して最大幅を計測する。
(A−1)実施例1〜41のサンプルの作製
混合工程:セルロースナノファイバー分散液(第一工業製薬社製2%濃度TEMPO酸化セルロースナノファイバー)を水で希釈してセルロースナノファイバー1%濃度の分散液(溶媒は水)として、その分散液に、表1〜表11に示す種類のイオンクラスター形成剤をプロペラ式攪拌機にて撹拌することで混合してゲル状体のサンプルを得た。
「ゲル状体の配合」:セルロースナノファイバーを1としたときのゲル状体におけるセルロースナノファイバーとイオンクラスター形成剤との質量比、
「CNF1gに対する追加した陽イオンの充填量(mol/g)」:ゲル状体におけるセルロースナノファイバー1gに対するイオンクラスター形成剤の陽イオンの充填量、
「原料」:第一工業製薬社製2%濃度TEMPO酸化セルロースナノファイバー分散液を水で希釈したセルロースナノファイバー1%濃度の分散液、
「CNF」:TEMPO酸化セルロースナノファイバー(セルロースナノファイバーの平均繊維径は3.3nm、平均アスペクト比は225)、
「アクリル酸Na」:浅田化学工業社製アクリル酸ナトリウム(金属分20〜24%、アクリル酸分60〜75%)、
「NaCl」:和光純薬工業社製塩化ナトリウム(純度99%、試薬鹿1級)、
「メタクリル酸Na」:浅田化学工業社製メタクリル酸ナトリウム(金属分19〜21%、メタクリル酸分75〜80%)、
「ポリアクリル酸Na(1)」:和光純薬工業社製(重合度2700〜7500)(実施例13〜15)、
「ポリアクリル酸Na(2)」:和光純薬工業社製(重合度22000〜70000)(実施例16,17)、
「アクリル酸Ca」:浅田化学工業社製アクリル酸カルシウム(金属分18〜22%、アクリル酸分60〜75%)
であった。
ティー・エイ・インスツルメント社製のARES−G2レオメータで、実施例1〜41のゲル状体を直径40mm、θ=1°の円錐円板で挟み、円錐円板の間隔が0.023mm、温度が23℃〜26℃、速度が1ラジアン/秒で歪み1%〜1000%まで連続往復回転させて動的粘弾性測定をした。円錐円板は、ティー・エイ・インスツルメント社製のGEOM40MM1deg、CONE316SSTを用いて室温(23℃〜26℃)とした。測定モードはオシレーション、角速度を1ラジアン/秒とした。測定結果は、表1〜表11の「ゲル状体の動的粘弾性」の欄に示した。
「歪み1%時G’(Pa)」は、歪みを1%として1往復したときの平均貯蔵弾性率(Pa)であり、
「歪み1%時G’’(Pa)」は、歪みを1%として1往復したときの平均損失弾性率(Pa)であり、
「歪み1000%時G’(Pa)」は、歪みを1000%として1往復したときの平均貯蔵弾性率(Pa)であり、
「歪み1000%時G’’(Pa)」は、歪みを1000%として1往復したときの平均貯蔵弾性率(Pa)であった。
実施例1〜実施例41は、「歪み1%時G’(Pa)」が60Pa以上であった。また、実施例1〜実施例41は、「歪み1%時G’(Pa)」の値が「歪み1%時G’’(Pa)」の値より大きく、歪1%時は固体状であることがわかった。実施例1〜実施例41は、「歪み1000%時G’(Pa)」の値が「歪み1000%時G’’(Pa)」の値より小さく、歪1000%時は液体状であることがわかった。
(B−1)実施例42〜55のサンプルの作製
混合工程:セルロースナノファイバー分散液(第一工業製薬社製2%濃度TEMPO酸化セルロースナノファイバー)を水で希釈してセルロースナノファイバー1%濃度の分散液(溶媒は水)として、その分散液に、表12〜表15に示す種類のイオンクラスター形成剤(金属塩)をプロペラ式攪拌機にて撹拌することで混合してゲル状体を得た。
「CNF」:TEMPO酸化セルロースナノファイバー(セルロースナノファイバーの平均繊維径は3.3nm、平均アスペクト比は225)、
「メタクリル酸Na」:浅田化学工業社製メタクリル酸ナトリウム(金属分19〜21%、メタクリル酸分75〜80%)、
「メタクリル酸Zn」:浅田化学工業社製メタクリル酸亜鉛R−20S(金属分25〜27%、メタクリル酸分60〜64%)、
「アクリル酸Zn」:浅田化学工業社製アクリル酸亜鉛RSS(金属分27%以上、アクリル酸分56%以上)、
「アクリル酸Ca」:浅田化学工業社製アクリル酸カルシウム(金属分18〜22%、アクリル酸分60〜75%)、
「CaCl2」:和光純薬工業社製塩化カルシウム(試薬特級、純度95%以上)
であった。
NFを1としたときの各配合量の比で表している。
「HNBR」:日本ゼオン社製ゼットポール2010(ゼットポールは登録商標)(結合アクリロニトリル量中心値11(%)、ヨウ素価中心値7以下(mg/100mg)、ムーニー粘度(中心値)85)、
「EPDM」:JSR社製JSR EP24(JSRは登録商標)(ENB含量4.5(%)、エチレン含量54(%)、ムーニー粘度42(ML(1+4)100℃)、油展量0(PHR))、
であった。
比較例1〜11のサンプルは、表6〜表18の配合量に従って、作製した。
例42と同様にしてサンプルを得た。
カップリング剤1が「3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン」:信越化学工業社製KBM−503、
カップリング剤2が「3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン」:信越化学工業社製KBM−403、
カップリング剤3が「N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン」:信越化学工業社製KBM−603、
カップリング剤4が「3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン」:信越化学工業社製KBE−9007、
カップリング剤5が「3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン」:信越化学工業社製KBM−803、
であった。
(C−1)硬度測定
実施例及び比較例のサンプルについて、ゴム硬度(Hs(JIS A))をJIS K6253試験に基づいて測定した。測定結果を表12〜表18に示した。
実施例及び比較例のサンプルについて、JIS6号のダンベル形状に打ち抜いた試験片について、島津製作所社製オートグラフAG−Xの引張試験機を用いて、23±2℃、標準線間距離20mm、引張速度500mm/minでJIS K6251に基づいて引張試験を行い、引張強さ(TS(MPa))、切断時伸び(Eb(%))及び50%モジュラス(σ50(MPa))を測定した。測定結果を表12〜表18に示した。
実施例及び比較例のサンプルについて、HNBR100gまたはEPDM100gでの試作時の上記混練工程における加工性の評価を行った。評価結果(○は加工時間30分以内、ロール巻き付き性良好であり、△は加工時間30分超〜1時間、ロール巻き付き性良好であり、×は加工時間1時間超、ロール巻き付き性悪いであった)を表12〜表18に示した。
実施例及び比較例のサンプルについて、上記複合材における解繊性及び分散性の評価を行った。走査型電子顕微鏡で各サンプルの引張破断面を観察した。評価結果(○は最大幅が50μm以上の凝集塊なし、△は最大幅が50〜100μmの凝集塊あり、×は100μm幅以上の凝集塊ありであった)を表12〜表18に示した。また、「○」のサンプルとして実施例43,45の電子顕微鏡写真を図6及び図7に示し、「×」のサンプルとして比較例3の電子顕微鏡写真を図8に示し、「△」のサンプルとして比較例10の電子顕微鏡写真を図9に示した。
表12〜表15に示すように、実施例42〜55のサンプルは、イオンクラスター形成剤として第1金属塩及び第2金属塩を用いたことで、混練工程における「加工性」の評価及び「解繊性、分散性」の評価が「○」であった。図6及び図7に示すように、「解繊性、分散性」の評価が「○」のサンプルでは、最大幅が50μm以上の繊維材料の凝集塊が残っておらず、セルロースナノファイバーが解繊されていることがわかった。
工性」は向上することがわかったが、「解繊性、分散性」は金属塩を用いた実施例42〜52のサンプルには及ばなかった。
実施例56のサンプルを以下のように作成した。エポキシ樹脂の主剤(ビスフェノールA、三菱化学社製固形タイプjER1001(「jER」は登録商標)、エポキシ当量450〜500、軟化点(環球法)64℃、比重1.19、分子量900)を二本ロールに投入し、その後、上記実施例51の水を4.0に変更した配合で作成された膨潤繊維材料(CNF1:アクリル酸Ca0.1:水4.0)を主剤に徐々に投入して、第1のロール10の温度を60〜70℃に設定、第2のロール20の温度を50〜60℃に設定し他は実施例51と同様に混練工程を行った。その後、混練工程で得られた混合物を乾燥し、粉末化させ、再び二本ロールに投入し、硬化剤jER ST12(ポリアミドアミン、「jER」は登録商標)を加えてさらに混錬し、減圧プレス成型して1日室温で硬化し、次に80℃、15時間硬化(ポストベーク)して複合材料(エポキシ樹脂100phr:CNF20phr)のサンプルを得た。
実施例56,57の複合材料のサンプルについて、上記(B−2)と同様の方法で引張試験を行った。引張試験の結果を応力−歪曲線として図10に示した。
図10に示すように、実施例56,57のサンプルは、エポキシ単体のサンプルに比べて2%歪み時における応力が1.7倍に増大した。解繊されたセルロースナノファイバーによって複合材料が補強された。
第1温度混合工程:熱可塑性樹脂をXplore Instruments社製の卓上二軸混練機MC15に投入し溶融させた。次いで、実施例46の膨潤繊維材料を卓上二軸混練機に投入して第1温度で混練し、第1混合物を得た。卓上二軸混練機の設定温度は165℃、実測樹脂温度155℃、及び混練時間3分間であった。又、各実施例の配合量(単位は「wt%」及び「phr」)は、表19に示した。
・「LLDPE」:プライムポリマー製ウルトゼックス15150J、融点115℃、
・「CNF」:第一工業製薬社製TEMPO酸化セルロースナノファイバー(セルロースナノファイバーの平均繊維径は3.3nm、平均アスペクト比は225)、
・「メタクリル酸Na」:浅田化学工業社製メタクリル酸ナトリウム(金属分19〜21%、メタクリル酸分75〜80%)であった。
(I−1)引張試験
実施例59〜61及び比較例12,13のサンプルについて、JIS K7161 1BAのダンベル試験片について、島津製作所社製オートグラフAG−Xの引張試験機を用いて、23±2℃、標準線間距離25mm、引張速度25mm/minでJIS K7161に基づいて引張試験を行い、引張強さ(TS(MPa))、切断時伸び(Eb(%))、及び降伏点引張応力(σy(MPa))を測定した。測定結果を表19に示した。
実施例59〜61及び比較例12,13のサンプルについて、短冊形(30×5×2mm)に切り出した試験片について、SII社製の動的粘弾性試験機DMS6100を用いて、チャック間距離10mm、測定温度20〜200℃、昇温ペース1.5℃、動的ひずみ±0.05%、周波数1HzでJIS K7244に基づいてDMA試験(動的粘弾性試験)を行った。実施例59のサンプルの貯蔵弾性率の温度依存性を図12に示した。
実施例59〜実施例61のサンプルは、比較例12,13に比べて、引張強さ(TS(MPa))、切断時伸び(Eb(%))及び降伏点引張応力(σy(MPa))が大きかった。
Claims (13)
- セルロースナノファイバーと、
イオンクラスター形成剤と、
水と、
を含むゲル状体であって、
前記イオンクラスター形成剤の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.01倍〜2倍であり、
ゲル状体を直径40mmの円錐円板で挟み、円錐円板の間隔が0.023mm、温度が23℃〜26℃、速度が1ラジアン/秒で動的粘弾性測定をしたときの、歪み1%における貯蔵弾性率は60Pa〜25000Paであり、歪み1000%において貯蔵弾性率が損失弾性率よりも小さい、ゲル状体。 - 請求項1において、
前記イオンクラスター形成剤は、金属塩及び水素化合物の少なくとも一方を含む、ゲル状体。 - 請求項1において、
前記イオンクラスター形成剤は、1価金属塩であって、
前記ゲル状体における前記1価金属塩の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.2倍〜2倍である、ゲル状体。 - 請求項1において、
前記イオンクラスター形成剤は、2価金属塩であって、
前記ゲル状体における前記2価金属塩の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.03倍〜2倍である、ゲル状体。 - 請求項1において、
前記イオンクラスター形成剤は、水素化合物であって、
前記水素化合物は、前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.01倍〜2倍である、ゲル状体。 - 請求項1〜5のいずれか1項の前記ゲル状体を用いたセルロースナノファイバーとエラストマーまたは合成樹脂とを含む、複合材料。
- セルロースナノファイバーとイオンクラスター形成剤と水とを混合してゲル状体を得る混合工程を含み、
ゲル状体における前記イオンクラスター形成剤の前記セルロースナノファイバーに対する質量比が0.1倍〜2倍であり、
前記ゲル状体を直径40mmの円錐円板で挟み、円錐円板の間隔が0.023mm、温度23℃〜26℃、1ラジアン/秒で動的粘弾性測定をしたときの、歪み1%における貯蔵弾性率は60Pa〜25000Paであり、歪み1000%における貯蔵弾性率が損失弾性率よりも小さい、ゲル状体の製造方法。 - 請求項7において、
前記イオンクラスター形成剤は、金属塩及び水素化合物の少なくとも一方を含む、ゲル状体の製造方法。 - 請求項7または8の前記ゲル状体から水を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、
前記繊維材料を水で膨潤させて膨潤繊維材料を得る膨潤工程と、
前記膨潤繊維材料を、エラストマーに混合して複合材料を得る混練工程をさらに含み、
前記混練工程は、ロール間隔が0.1mm〜0.5mmでロール温度が0℃〜50℃に設定されたオープンロールを用いて薄通しする工程を含む、複合材料の製造方法。 - 請求項7または8の前記ゲル状体から水を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、
前記繊維材料を水で膨潤させて膨潤繊維材料を得る膨潤工程と、
前記膨潤繊維材料を、合成樹脂に混合して複合材料を得る混練工程をさらに含む、複合材料の製造方法。 - 請求項10において、
前記合成樹脂は、熱可塑性樹脂であり、
前記混練工程は、前記熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における熱可塑性樹脂組成物の貯蔵弾性率における加工領域発現温度から当該貯蔵弾性率における平坦領域発現温度(T3℃)の1.06倍(T3℃×1.06)の温度までの範囲の混練温度で混練する工程を含む、複合材料の製造方法。 - 請求項10において、
前記合成樹脂は、熱硬化性樹脂であり、
前記混練工程は、前記熱硬化性樹脂の主剤に前記膨潤繊維材料を混合した後、前記主剤の軟化点より20℃低い温度から前記軟化点より10℃高い温度までの範囲の混練温度で混練した後、さらに硬化剤を混合する工程を含む、複合材料の製造方法。 - 請求項10〜12のいずれか1項において、
前記混練工程で得られた複合材料を脱水する脱水工程をさらに含む、複合材料の製造方法。
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