JP2018203940A - セルロース樹脂複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、セルロースの分散性が良く、高い弾性率を発現できるセルロース樹脂複合体を得ることが可能なセルロース樹脂複合体の製造方法において、成形体の熱処理が不要であり、工程数を少なくすることが可能なセルロース樹脂複合体の製造方法を提供することである。【解決手段】セルロースと樹脂とを含有するセルロース樹脂複合体の製造方法において、含水状態でセルロースと樹脂とポリビニルアルコールと酸変性ポリオレフィンとを混練することを特徴とするセルロース樹脂複合体の製造方法であり、混練開始時における水／ポリビニルアルコールとの比率が、質量基準で、１０／２．０以上であることが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、セルロース樹脂複合体の製造方法に関する。

セルロースは、比重が１．５であり、強度が高い。紙やフィルターなどに用いられるパルプに至っては、量産性も確立され、低コストで大量に供給可能である。また、セルロースは天然物由来であり、石油・石炭などの地下資源と異なり、１年から数十年で再生可能である。よって、セルロースの用途を多様化することは、我々人類にとって重要なテーマである。

セルロースの用途の一つとして、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂に代表される汎用の樹脂とセルロースとを複合化させたセルロース樹脂複合体があり、セルロース樹脂複合体は、プレス成形体、押出成形体、射出成形体等の成形体として用いられる。セルロースは高い弾性率を有しており、例えば、セルロースとポリオレフィンを複合化させると、ガラスやタルクとセルロースとを複合化させたときと同様に、ポリオレフィンの弾性率を高めることができる。しかし、親水性の高いセルロース表面と、疎水性の強いポリオレフィンとでは、親和性が低く、セルロースはポリオレフィン中で良好な分散状態を取ることができず、凝集してしまい、強度の高いセルロース樹脂複合体を得ることは難しかった。

これを改良するための方法には二つの方法がある。第一の方法は、セルロースの表面変性を行って、樹脂との親和性を高める方法であるが、予めセルロースを化学修飾して表面変性するために、コスト高となり、実用的な方法ではない。第二の方法は、セルロースと樹脂との親和性を高める材料を複合体に添加する方法である。しかし、親和性を高める材料としては、ポリオレフィンに無水マレイン酸やイタコン酸などを付加させた、酸変性ポリオレフィンが提案されていて（例えば、特許文献１及び２参照）、強度特性は向上するが、複合体中でセルロース表面が樹脂によって充分に濡れているとは言えず、問題を残していた。この問題を解決するための代表的な技術として、成形体を１５０℃から１６０℃で熱処理することにより、その弾性率を向上させるという技術がある（例えば、特許文献３参照）。しかし、成形体を熱処理することは、処理工程が増えて、製造コストに跳ね返るので、このような熱処理をしなくても、高い弾性率を発現する技術が求められていた。

また、第二の方法において、親和性を高める材料として、酸変性ポリオレフィンと水溶性樹脂とを併用する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４には、セルロースと熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンと水溶性樹脂とを溶融混練しているが、セルロースと水溶性樹脂とを混合及び乾燥して混合物を得る工程と、得られた混合物に対して、熱可塑性樹脂及び酸変性ポリオレフィンを加え溶融混練する工程を有する製造方法において、セルロースの分散性が向上したセルロース樹脂複合体が得られることが記載されている。しかしながら、特許文献４の方法では、セルロース樹脂複合体を得るために、二つの工程が必要であり、また、セルロースと水溶性樹脂の混合物は一度乾燥しなければならず、工程数と必要なエネルギーが増えるという課題がある。

特公平７−５７５１号公報 特許第５４３３９４９号公報 特許第４９４１１３８号公報 特開２０１２−２３６９０６号公報

本発明の課題は、セルロースの分散性が良く、高い弾性率を発現できるセルロース樹脂複合体を得ることが可能なセルロース樹脂複合体の製造方法において、成形体の熱処理が不要であり、工程数を少なくすることが可能なセルロース樹脂複合体の製造方法を提供することである。

上記課題は、下記に示す本発明によって解決された。

（１）セルロースと樹脂とを含有するセルロース樹脂複合体の製造方法において、含水状態でセルロースと樹脂とポリビニルアルコールと酸変性ポリオレフィンとを混練することを特徴とするセルロース樹脂複合体の製造方法。

（２）混練開始時における水／ポリビニルアルコールの比率が、質量基準で、１０／２．０以上である上記（１）記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。

（３）混練開始時における水／ポリビニルアルコールとの比率が、質量基準で、１０／０．１から１０／１．８である上記（１）記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。

（４）セルロースが、水中に解繊された状態のセルロースである上記（１）〜（３）のいずれか記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。

（５）ポリビニルアルコールが、ポリビニルアルコール水溶液である上記（１）〜（４）のいずれか記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。

本発明では、セルロースの分散性が良く、高い弾性率を発現できるセルロース樹脂複合体を得ることが可能なセルロース樹脂複合体の製造方法において、成形体の熱処理が不要であり、工程数を少なくすることが可能なセルロース樹脂複合体の製造方法を提供することができる。

本発明のセルロース樹脂複合体の製造方法は、含水状態でセルロースと樹脂とポリビニルアルコールと酸変性ポリオレフィンとを混練することを特徴とする。

本発明において、セルロースと複合される樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリスチレン；ポリメタクリル酸メチルに代表されるアクリル樹脂；塩素化ポリオレフィン、ポリ塩化ビニルなどのハロゲン系樹脂；熱硬化性樹脂であって、比較的低温で混練が可能な樹脂等が挙げられる。この中でも、ポリオレフィンは好ましい樹脂である。また、耐熱性が高く、低比重である、ポリプロピレン；ポリエチンとポリプロピレンとのブロック共重合体；αオレフィンとポリプロピレンとの共重合体等がより好ましい樹脂である。

本発明において、セルロースとしては、針葉樹、広葉樹等から得られる木材系パルプ；これらの再生品である古紙パルプ；綿から得られるコットンやリンター、イネから得られるワラ、バンブーから得られるタケ、マニラ麻から得られるアバカ、インド麻から得られるジュート、麻から得られるヘンプなどの非木材系パルプ；さらに食品加工時に廃棄されるシリアル繊維を用いたパルプなどが挙げられる。

パルプとは、植物の成形体に含まれるセルロース、リグニン、ヘミセルロース、油分などの内、リグニンや油分を除いたもの、又はヘミセルロースの含有量を最小化したものである。用途によっては、漂白されて白色化されている。パルプの繊維径は１５〜５００μｍであることが好ましく、繊維長は１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。これらのパルプを、化学的又は機械的に粉砕して、１ｍｍ以下に微粒子化したものや、一部ナノセルロース化した微細なミクロフィブリル化セルロースも利用できる。

このようなパルプは、繊維長や結晶化度を保存するために、水中で解繊され、脱水されて、パルプ解繊品として用いることができる。ヘミセルロース含有量が少ないリンターやコットン、ＤＰ、ＤＫＰなどのパルプの場合、パルプ解繊品の含水量は４０質量％から８０質量％であることが好ましく、ヘミセルロースの含有量が高いクラフトパルプの場合では含水量は６０質量％から９０質量％であることが好ましい。さらに、ミクロフィブリル化セルロースの場合では、含水量がさらに高い方が好ましく、７０質量％から９５質量％であることが好ましい。このような、水中で解繊された状態のパルプ解繊品を作製する方法としては、まずパルパーなどの攪拌機で原料パルプシートを水中で解繊し、メッシュなどでプレス脱水して、その後、繊維を解しながら乾燥させる方法、遠心分離機で所定の含水状態とする方法などがある。

一方、原料パルプシートを機械的に粉砕して、これをフラッフとする方法も知られている。この方法では、粉砕時の衝撃により、繊維長の低下や結晶化度の低下の問題があるが、水を含ませずに処理ができるので、コスト的には有利となる。この場合は、混練時に添加するポリビニルアルコール水溶液又はポリビニルアルコール粉体に合わせて、所定量の水を含有させる。

酸変性ポリオレフィンとは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのブロック共重合体、ポリエチレンとα−オレフィンとのブロック共重合体、ポリプロピレンとα−オレフィンとの共重合体等を、溶液中に溶解するか、又は固溶体化させて、ラジカル発生剤と無水マレイン酸を添加し、ポリオレフィン主鎖をラジカル化して、無水マレイン酸を主鎖に付加させて合成されるポリオレフィンである。反応中に主鎖が開断する可能性があるので、無水マレイン酸の付加量は、全体の０．１質量％から５質量％であることが好ましい。このような材料としては、三菱ケミカル製のモディック（登録商標）、三井化学製のアドマー（登録商標）、三洋化成工業製のユーメックス（登録商標）、東洋紡製のハードレン（登録商標）などが知られている。

酸変性ポリオレフィンとして、無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体も用いることができる。無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体とは、炭素数が５以上で、好ましくは１０から１００であり、単独又は複数種の、エチレンの低重合体として得られる不飽和α−オレフィン混合物と、無水マレイン酸とを、過酸化物を使ってラジカル重合させた共重合体である。無水マレイン酸の含有量は、無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体に対して、好ましくは１質量％から１５質量％であり、より好ましくは８質量％から１２質量％である。無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体は、無水マレイン酸の含有量が、他の酸変性ポリオレフィンに比べて高いのが特徴である。酸変性ポリオレフィンは、無水マレイン酸が重合成分として含まれていることによって、親水性の高いセルロース表面に偏在することができ、また、（α−）オレフィンのアルキル基が疎水性官能基として働き、ポリプロピレンなどの樹脂への親和性を高めている。

酸変性ポリオレフィンが無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体以外の酸変性ポリオレフィンである場合、その添加量は、セルロース樹脂複合体の総量に対して、好ましくは０．５質量％から５質量％であり、より好ましくは０．７質量％から３質量％である。また、酸変性ポリオレフィンが無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体である場合には、好ましくは０．１質量％から１質量％であり、より好ましくは０．２質量％から０．７質量％である。

本発明における、ポリビニルアルコールとは、酢酸ビニルの加水分解（けん化）物として得られる水溶性ポリマーである。ポリビニルアルコールとしては、低けん化体、部分けん化体、完全けん化体など各種のポリビニルアルコールが知られている。また、カルボン酸、スルホン酸、四級アンモニウム塩、ポリエチレンオキサイド基、アセトアセチル基などの官能基を有するポリビニルアルコール、エチレン、ブテン、ブテンジオールなどとの共重合体ポリビニルアルコールなど、各種のポリビニルアルコールが知られている。これらポリビニルアルコールは、温水に溶解し、乾燥後結晶性の皮膜を形成し、尿素、メラミン、フェノール樹脂、ホウ酸、ホウ砂、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドなどアルデヒド化合物、グリオキシル酸塩などで、架橋することもできる。このようなポリビニルアルコールとしては、クラレ製クラレポバール、エクセバール（登録商標）、日本合成化学製ゴーセネックス（登録商標）などが知られている。

本発明において、混練時に、ポリビニルアルコールは、９０℃から１００℃に加熱された水の存在する状態で、粉体として投入されるか、又は、ポリビニルアルコール水溶液として投入される。粉体として投入する場合に、加熱された水が少ないと、ポリビニルアルコールが溶解できない状態で残留する場合がある。なお、本発明において、含水状態とは、混練開始時における水／ポリビニルアルコールの比率が、質量基準で、１０／２．０以上である状態のことを言う。混練開始時における水／ポリビニルアルコールの比率は、１０／０．１から１０／１．８であることが好ましく、より好ましくは１０／０．５から１０／１．５である。この条件で樹脂が溶融する状態の温度域に到達できれば、ポリビニルアルコールは融解状態となり、混練系内の水の消滅とともに、親水性の高いセルロース表面でポリビニルアルコールが被膜を形成する。また、ポリビニルアルコールの含有量（固形分換算値）は、セルロースに対して、１質量％から２０質量％であることが好ましく、より好ましくは２質量％から１５質量％である。

セルロースの含有量としては、少なすぎると効果が発揮せず、多すぎると成形性の低下を招くので、セルロース樹脂複合体の総量に対して、好ましくは５質量％から６０質量％であり、より好ましくは１０質量％から５５質量％である。また、製造段階の後段で再度樹脂を添加して混練するようなマスターバッチ的に利用する場合には、好ましくは４０質量％から９０質量％であり、より好ましくは５０質量％から８０質量％である。

本発明のセルロース樹脂複合体は、この他に、添加剤として、ポリオレフィンの結晶化を促進する造核剤、酸素酸化や紫外線による劣化を抑制して経時安定性を付与するための、酸化防止剤、紫外線防止剤などを併用することができる。

本発明のセルロース樹脂複合体の製造方法では、含水状態でセルロースと樹脂とポリビニルアルコールと酸変性ポリオレフィンとを混練するが、混練には、二軸混練機、ヘンシェルミキサー等を使用することができる。本発明では、含水状態で混練するため、混練場から発生する水蒸気を逃す必要があるので、ベント付きの二軸混練機などを使用することが好ましい。混練温度は、樹脂の融点近傍かそれ以上が好ましく、１９０℃から２３０℃であることがより好ましい。ただし、ベント付きの二軸混練機では、樹脂の溶融後にセルロースと樹脂が混練されるため、水の除去が混練時初期に起こり、場合によってはポリビニルアルコールが溶融できない場合がある。このような場合には、予め９０℃から１００℃の温度域で予備混合を行う誘導ゾーンがあると好ましく、さらに混練場から水蒸気を逃し難く、密閉性の高い耐圧性の仕様になっている混練装置を使用することが好ましい。このような耐圧性の仕様を満たす混練機としては、例えば、国際公開２００４／０７６０４４号パンフレット記載のバッチ式密閉型混練装置が知られている。この装置はセルロースが分散する直前、ポリオレフィンの溶融した過程に入る前段まで、混練場に水及び水蒸気を保存することが可能であり、ポリビニルアルコールを溶解させることができる。混練によって得られたセルロース樹脂複合体は、プレス成形機、押出成形機、射出成形機等の成形機によって、プレス成形体、押出成形体、射出成形体等の成形体とすることができる。

なお、特許文献４（特開２０１２−２３６９０６号公報）では、セルロースと水溶性樹脂とを混合及び乾燥して混合物を得る工程Ａと、得られた乾燥混合物に対して、熱可塑性樹脂及び酸変性ポリオレフィンを加え溶融混練する工程Ｂを有する製造方法によって、セルロース樹脂複合体を製造している。特許文献４の実施例１では、工程Ａにおいて、水分量が５質量％の乾燥混合物を得ているため、工程Ｂにおける水／ポリビニルアルコールの比率は、質量基準で、１０／３２であり、本発明における含水状態には含まれていない。特許文献４では、このように、二つの工程によって、セルロース樹脂複合体を得ているが、本発明では、セルロースと樹脂とポリビニルアルコールと酸変性ポリオレフィンとを、含水状態で混練することによって、一つの工程でセルロース樹脂複合体を得ることができる。

次に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。

（セルロース（パルプ）解繊品の作製）
リンターパルプシートを、水中に浸し、３質量％の濃度でミキシングし、さらに遠心分離機で脱水して、セルロース含有量５０質量％（＝水含有量５０質量％）のパルプ解繊品１を作製した。平均繊維長は１．２ｍｍであった。パルプ解繊品１は、水中に解繊された状態のセルロース（パルプ）である。

リンターパルプシートを、槇野産業製ハンマークラッシャーで粗粉砕した後、槇野産業製ＤＤ―２型粉砕機で乾式解繊を行い、これをパルプ解繊品２とした。平均繊維長は１．０ｍｍであった。

（実施例１〜６及び比較例１〜８）
セルロース（パルプ解繊品１）、酸変性ポリオレフィン（酸変性ポリプロピレン（ＰＰ）、東洋紡製、商品名：ハードレン（登録商標）Ｈ１０００Ｐ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ、日本合成化学製、商品名：ゴーセネックス（登録商標）Ｚ４１０）及び樹脂（ポリプロピレン（ＰＰ）、日本ポリプロ製、商品名：ＢＣ０６Ｃ）、さらに酸化防止剤として、ＢＡＳＦ製、商品名：イルガノックス（登録商標）１０１０を、造核剤として、ＡＤＥＫＡ製、商品名：アデカスタブ（登録商標）ＮＡ−２７を、表１の含有量（質量基準）で、バッチ式密閉型混練装置を用いて混練し、セルロース樹脂複合体を作製した。

（実施例７）
セルロース（パルプ解繊品２）、酸変性ポリオレフィン（酸変性ポリプロピレン（ＰＰ）、東洋紡製、商品名：ハードレン（登録商標）Ｈ１０００Ｐ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ、日本合成化学製、商品名：ゴーセネックス（登録商標）Ｚ４１０）及び樹脂（ポリプロピレン（ＰＰ）、日本ポリプロ製、商品名：ＢＣ０６Ｃ）、さらに酸化防止剤として、ＢＡＳＦ製、商品名：イルガノックス（登録商標）１０１０を、造核剤として、ＡＤＥＫＡ製、商品名：アデカスタブ（登録商標）ＮＡ−２７、水３０部を、表１の含有量（質量基準）で、バッチ式密閉型混練装置を用いて混練し、セルロース樹脂複合体を作製した。

（比較例９及び比較例１０）
比較例９では、２００部（パルプ（固形分）換算値は１００部）のパルプ解繊品１に濃度７質量％のポリビニルアルコール水溶液１４３部（粉体（固形分）換算値は１０部）を機械的に混合しながら、ゆっくりと添加して、予め固形分濃度３２質量％のパルプ解繊品１・ポリビニルアルコール・水の複合体とした後、熱風乾燥機を使って１２０℃で４時間乾燥させ、水を除去して、パルプ解繊品１・ポリビニルアルコールの複合体とした。パルプ解繊品１・ポリビニルアルコールの複合体では、パルプ解繊品１が固まっていたため、粗粉砕した後、表１の含有量（質量基準）で、酸変性ポリオレフィン、樹脂、酸化防止剤及び造核剤を添加して、バッチ式密閉型混練装置を用いて混練し、セルロース樹脂複合体を作製した。また、比較例１０では、１００部のパルプ解繊品２に濃度７質量％のポリビニルアルコール水溶液１４３部（粉体（固形分）換算値は１０部）を機械的に混合しながら、ゆっくりと添加して、予め固形分濃度４５質量％のパルプ解繊品２・ポリビニルアルコール・水の複合体とした後、熱風乾燥機を使って１２０℃で４時間乾燥させ、水を除去して、パルプ解繊品２・ポリビニルアルコールの複合体とした。比較例９と同様に、パルプ解繊品２・ポリビニルアルコールの複合体を粗粉砕した後、表１の含有量（質量基準）で、酸変性ポリオレフィン、樹脂、酸化防止剤及び造核剤を添加して、バッチ式密閉型混練装置を用いて混練し、セルロース樹脂複合体を作製した。

（評価）
ＪＩＳ規格Ｋ７１７１に従い、幅１０ｍｍ、厚み４ｍｍのダンベル片（成形体）を作製した。１５０℃で３時間熱処理したダンベル片（熱処理体）及び２４℃で３日間保管したダンベル片（非熱処理体）の曲げ弾性率を、万能材料試験機（株式会社ティー・エス・イー、装置名：オートコム（登録商標、ＡｕｔｏＣＯＭ）ＡＣ−１００）を用いて、試験速度２ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離６４ｍｍの条件で測定し、結果を表１に示した。また、各実施例及び比較例において、熱処理体の曲げ弾性率を１００％とした場合の非熱処理品の曲げ弾性率の百分率を「曲げ弾性率の再現性」として、表１に示した。

さらに、実施例１及び実施例２並びに比較例２及び比較例３で得られた成形体について、１６０℃近傍の結晶融解の吸熱反応熱量を、ＤＳＣを使って測定し、ポリプロピレンの完全結晶融解熱量を２０９Ｊ／ｇとして、成形体中のポリプロピレンの結晶化度を測定し、これを表１に記載した。ＤＳＣの測定にはＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ製、装置名：ＤＳＣ８５００を用いた。

セルロース、酸変性ポリオレフィン及びポリビニルアルコールを含まず、樹脂単独で混練した比較例２において、成形体の熱処理が有る場合には、熱処理が無い場合と比較して、結晶化度が向上し、その結果、曲げ弾性率も向上している。また、成形体の形状を観察したところ、熱処理体では、表面の透明性も向上しており、微結晶体が増大していることが推測される。また、ポリビニルアルコールを含まず、セルロース、酸変性ポリオレフィン及び樹脂を混練した比較例３においても、成形体の熱処理が有る場合には、熱処理が無い場合と比較して、結晶化度が向上し、その結果、曲げ弾性率も向上している。また、曲げ弾性率の再現性も、比較例２よりも向上している。一方、セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練し、セルロースの含有量が１５質量％である実施例１では、セルロースの含有量が等しい比較例３よりも、非熱処理体において、ポリプロピレンの結晶化度が僅かであるが向上する方向にあり、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率も向上し、曲げ弾性率の再現性も向上した。セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練し、セルロースの含有量が１５質量％と等しい実施例１及び２を比較すると、ポリビニルアルコールの含有量が多い実施例２の方が、曲げ弾性率の再現性が向上した。

セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練し、セルロースの含有量が３０質量％である実施例３では、ポリビニルアルコールを含まず、セルロース、酸変性ポリオレフィン及び樹脂を混練し、セルロースの含有量が３０質量％である比較例５よりも、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率も向上し、曲げ弾性率の再現性も向上した。特に実施例３では、熱処理体及び非熱処理体の双方でポリプロピレンの結晶化度も向上していた。セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練し、セルロースの含有量が４５質量％である実施例５では、ポリビニルアルコールを含まず、セルロース、酸変性ポリオレフィン及び樹脂を混練し、セルロースの含有量が４５質量％である比較例８よりも、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率も向上し、曲げ弾性率の再現性も向上した。

セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を非含水状態で混練し、セルロースの含有量が１５質量％である比較例１では、ポリビニルアルコールを含まず、セルロース、酸変性ポリオレフィン及び樹脂を非含水状態で混練し、セルロースの含有量が１５質量％である比較例４と比べて、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率は同等であったが、僅かながら曲げ弾性率の再現性が向上している。セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練し、セルロースの含有量が１５質量％である実施例１では、比較例１と比べて、曲げ弾性率の再現性はほとんど同じであったが、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率が向上した。また、セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練し、セルロースの含有量が３０質量％である実施例３では、セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を非含水状態で混練し、セルロースの含有量が３０質量％である比較例６と比べて、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率が向上し、曲げ弾性率の再現性も向上した。つまり、ポリビニルアルコールによる曲げ弾性率の向上効果は、含水状態で混練することによってより高まることが示された。これは、含水状態における混練時にポリビニルアルコールが溶解して、その後水が抜ける過程で、セルロース表面にポリビニルアルコールが析出して皮膜化することにより、セルロースと樹脂との分散性が向上しているためと考えられる。

セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練した実施例３、４、６及び７を比較すると、混練開始時の水とポリビニルアルコールの比率は、実施例３及び実施例７では１０／１．０であり、実施例４では１０／０．４３であり、実施例６では１０／０．７５である。実施例３、４、６及び７で得られた成形体の曲げ弾性率及び曲げ弾性率の再現性はほぼ同等であり、本発明における含水状態で混練すれば、本発明の効果が得られることが示された。すなわち、混練開始時の水は、パルプ解繊品１に含まれる水（実施例３及び実施例４）、ポリビニルアルコール水溶液中の水（実施例４及び実施例６）及び添加水（実施例７）のいずれであってもよい。なお、量産性を考慮すれば、水を除去するために混練時間が長くなる実施例４及び実施例７よりも、実施例３及び実施例６の方が好ましい。

セルロース、酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練した実施例３では、酸変性ポリオレフィンを含まず、セルロース、ポリビニルアルコール及び樹脂を、含水状態で混練した比較例７と比べて、非熱処理体及び熱処理体の曲げ弾性率が向上し、曲げ弾性率の再現性も向上した。これは、酸変性ポリオレフィンを含まない比較例７では、セルロースの分散不良が起きていると考えられる。すなわち、本発明では、セルロースの分散性を酸変性ポリオレフィンで確保しながら、セルロースとポリビニルアルコールを含水状態で混練することにより、ポリプロピレンの結晶化度を向上させているため、高い弾性率を発現できていると考えられる。

比較例９及び１０では、特許文献４（特開２０１２−２３６９０６号公報）を参考にして、セルロース（パルプ）とポリビニルアルコールとを混合及び乾燥して混合物を得る工程Ａと、得られた乾燥混合物に対して、樹脂、酸変性ポリオレフィン等を加えて溶融混練する工程Ｂを有する製造方法によって、セルロース樹脂複合体を作製した。実施例６と比較例９との比較から、パルプとポリビニルアルコールとを混合した後に乾燥工程を経ている比較例９では、実施例６と比較して、非熱処理体の曲げ弾性率が低く、曲げ弾性率の再現性が低下している。これは、比較例９では、ポリビニルアルコールが偏在して、この偏在が工程Ｂでも解消することができず、パルプの分散性が悪くなったためと考えられる。また、実施例４と比較例１０との比較からも、パルプとポリビニルアルコールとを混合した後に乾燥工程を経ている比較例１０では、実施例９と同様に、非熱処理体の曲げ弾性率が低く、曲げ弾性率の再現性が低下していた。以上の結果から、比較例９及び比較例１０では二つの工程が必要であるのに対し、実施例６及び実施例４では一つの工程でセルロース樹脂複合体を得ることができ、また、実施例６及び実施例４では混練開始時に含水状態であり、セルロースと樹脂との混練時に水が介在しているため、高い弾性率を有するセルロース樹脂複合体を得ることができている。

本発明のセルロース樹脂複合体は、電気・電子、機械、自動車、建材等の分野に広く用いることができる。

Claims (5)

1. セルロースと樹脂とを含有するセルロース樹脂複合体の製造方法において、含水状態でセルロースと樹脂とポリビニルアルコールと酸変性ポリオレフィンとを混練することを特徴とするセルロース樹脂複合体の製造方法。
2. 混練開始時における水／ポリビニルアルコールの比率が、質量基準で、１０／２．０以上である請求項１記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。
3. 混練開始時における水／ポリビニルアルコールとの比率が、質量基準で、１０／０．１から１０／１．８である請求項１記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。
4. セルロースが、水中に解繊された状態のセルロースである請求項１〜３のいずれか記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。
5. ポリビニルアルコールが、ポリビニルアルコール水溶液である請求項１〜４のいずれか記載のセルロース樹脂複合体の製造方法。