JP2019173253A - 繊維材料の製造方法及び複合材料の製造方法並びに繊維材料及び複合材料 - Google Patents
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Abstract
Description
させることは困難である。したがって特許文献2の方法を単純に適用することは困難であると予想される。
水系溶媒にセルロースナノファイバーが分散したセルロースナノファイバー水分散液とカチオン界面活性剤と多価アルコールとを混合してCNF分散液を得る工程と、
前記CNF分散液を得る工程で得られた前記CNF分散液から水系溶媒を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、
を含み、
前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、
前記CNF分散液における前記セルロースナノファイバーに対する前記カチオン界面活性剤の質量比が0.1倍〜2.0倍であり、
前記CNF分散液における前記セルロースナノファイバーに対する前記多価アルコールの質量比が2.0倍〜20.0倍であることを特徴とする。
前記カチオン界面活性剤は、1級〜3級のアミン塩及び4級アンモニウム塩のいずれか1つ以上を含むことができる。
前記カチオン界面活性剤は、炭素数が8〜18の長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム塩であることができる。
前記多価アルコールは、2価アルコール及び3価アルコールの少なくとも一方を含むことができる。
前記繊維材料の製造方法の一態様で得られた前記繊維材料を高分子物質と混合して複合材料を得る混合工程をさらに含むことを特徴とする。
前記高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、
前記混合工程における前記繊維材料は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して前記セルロースナノファイバーが0.5質量部〜120質量部となるように混合され、
前記混合工程は、前記熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における前記複合材料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ロール間隔が0mmを超え0.5mm以下に設定されたオープンロールを用いて薄通しする低温混練工程を含むことができる。
前記高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、
前記混合工程は、変性基を有する第1熱可塑性樹脂と前記繊維材料とを混合して混合物を得る第1混合工程と、前記混合物を前記第1熱可塑性樹脂と異なる第2熱可塑性樹脂に混合して前記複合材料を得る第2混合工程と、を含み、
前記第1混合工程における前記繊維材料は、前記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して前記セルロースナノファイバーが0.5質量部〜120質量部となるように混合され、
前記第1混合工程は、前記第1熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における前記混合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ロール間隔が0mmを超え0.5mm以下に設定されたオープンロールを用いて薄通しする低温混練工程を含むことができる。
セルロースナノファイバーとカチオン界面活性剤と多価アルコールとを含み、
前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、
前記セルロースナノファイバーに対する前記カチオン界面活性剤の質量比が0.1倍〜2.0倍であり、
前記セルロースナノファイバーに対して前記多価アルコールの質量比が2.0倍〜20.0倍であることを特徴とする。
熱可塑性樹脂中にセルロースナノファイバーを含む複合材料であって、
前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、
前記複合材料は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、前記セルロースナノファイバーが0.5質量部以上50質量部未満含まれており、
前記複合材料は、前記セルロースナノファイバーの1μm以上の凝集塊を含まず、
前記複合材料は、引張試験の応力−ひずみ曲線における引張降伏点を有し、かつ、引張降伏応力が前記熱可塑性樹脂の引張降伏応力の1.0倍〜2.0倍であり、
前記複合材料は、前記引張試験における前記熱可塑性樹脂の破断伸びに対する前記複合材料の破断伸びの低下率が−99.0%〜0.0%であり、
前記複合材料は、JIS K7244に準拠した周波数1Hzの動的粘弾性試験における25℃の貯蔵弾性率が、前記熱可塑性樹脂の同試験における25℃の貯蔵弾性率の1.0倍〜4.0倍であることを特徴とする。
本実施形態に係る繊維材料の製造方法は、水系溶媒にセルロースナノファイバーが分散したセルロースナノファイバー水分散液とカチオン界面活性剤と多価アルコールとを混合してCNF分散液を得る工程と、前記CNF分散液を得る工程で得られた前記CNF分散液から水系溶媒を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、を含み、前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、前記CNF分散液における前記セルロースナノファイバーに対する前記カチオン界面活性剤の質量比が0.1倍〜2.0倍であり、前記CNF分散液における前記セルロースナノファイバーに対する前記多価アルコールの質量比が2.0倍〜20.0倍である。
CNF分散液を得る工程は、水系溶媒にセルロースナノファイバーが分散したセルロースナノファイバー水分散液とカチオン界面活性剤と多価アルコールとを混合してCNF分散液を得る工程である。
セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350である。セルロースナノファイバーの繊維径及びアスペクト比の平均値は、電子顕微鏡の視野内のセルロースナノファイバーの少なくとも50本以上について測定した算術平均値である。セルロースナノファイバーは、セルロースナノフ
ァイバー水分散液として提供される。該水分散液は、酸化セルロース繊維を含んでもよい。セルロースナノファイバーは、公知の種々の方法により得られたものも使用することが可能である。
酸化セルロースナノファイバーとしてTEMPO酸化セルロースナノファイバーを含む水分散液は、例えば天然セルロース繊維を酸化して酸化セルロース繊維を得る酸化工程と、酸化セルロース繊維を微細化処理する微細化工程とを含む製造方法によって得ることができる。
。天然セルロース繊維は、これらの少なくとも1種以上を用いることができる。
リン酸エステル化セルロースナノファイバーを含む水分散液は、例えば、乾燥したまたは湿潤状態のセルロース繊維原料にリン酸またはリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法や、セルロース繊維原料の分散液にリン酸またはリン酸誘導体の水溶液を添加する方法などで得ることができる。これら方法においては、通常、リン酸またはリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合または添加した後に、脱水処理、加熱処理等を行う。ここで、リン酸またはリン酸誘導体としては、リン原子を含有するオキソ酸、ポリオキソ酸またはそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。これにより、セルロースを構成するグルコースユニットの水酸基にリン酸基を含む化合物またはその塩が脱水反応し
てリン酸エステルが形成され、リン酸基またはその塩が導入される。リン酸基またはその塩が導入されたセルロース繊維は、上述の微細化工程を行うことにより、リン酸エステル化セルロースナノファイバーを得ることができる。こうして得られるリン酸エステル化セルロースナノファイバーは、TEMPO酸化セルロースナノファイバーと同じ繊維径とアスペクト比を有することができる。
カチオン界面活性剤は、セルロースナノファイバー同士の水素結合による凝集を抑制する。カチオン界面活性剤は、1級〜3級のアミン塩及び4級アンモニウム塩のいずれか1つ以上を含むことができる。カチオン界面活性剤は、炭素数(C数)が1〜40、好ましくは2〜20、更に好ましくは8〜18の長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム塩であることができる。炭素数が多い方が隣接するセルロースナノファイバーの水素結合による凝集を抑制する効果が高いと推測できる。塩としては塩化物、臭化物等であることができる。
多価アルコールは、後述する乾燥工程で水系溶媒が除去されてもセルロースナノファイバー同士の水素結合を妨げることにより、脱水乾燥後のセルロースナノファイバーの再凝集を抑制することができる。また、低温混練工程におけるセルロースナノファイバーの解繊を容易にすることができる。多価アルコールは、1価アルコールを除くアルコールである。1価アルコールは水よりも沸点が低いため、採用できない。
乾燥工程は、CNF分散液を得る工程で得られたCNF分散液から水系溶媒を除去して繊維材料を得る工程である。CNF分散液から水系溶媒を除去する方法は、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し、スプレードライ法によって乾燥してもよい。
乾燥工程によって得られた繊維材料は、セルロースナノファイバーとカチオン界面活性剤と多価アルコールとを含み、セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、セルロースナノファイバーに対するカチオン界面活性剤の質量比が0.1倍〜2.0倍であり、セルロースナノファイバーに対して多価アルコールの質量比が2.0倍〜20.0倍である。カチオン界面活性剤はセルロースナノファイバー同士の水素結合による凝集を防ぎ、多価アルコールは後述する混合工程におけるセルロースナノファイバーの解繊を容易とすることができる。
第1の実施形態に係る複合材料の製造方法は、上述の繊維材料の製造方法で得られた繊維材料を高分子物質と混合して複合材料を得る混合工程をさらに含む。
、マトリクスとなる高分子物質によって条件が異なる。
高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、混合工程における繊維材料は、熱可塑性樹脂100質量部に対してセルロースナノファイバーが0.5質量部〜120質量部となるように混合され、混合工程は、熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における複合材料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ロール間隔が0mmを超え0.5mm以下に設定されたオープンロールを用いて薄通しする低温混練工程を含むことができる。
工程における加工時間が短時間となり、加工性に優れる。混合工程によって得られた複合材料は、セルロースナノファイバーが50質量部未満であれば機械的特性に優れることができる。
第2の実施形態に係る複合材料の製造方法は、上述の繊維材料の製造方法で得られた繊維材料を高分子物質と混合する混合工程をさらに含み、高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、混合工程は、変性基を有する第1熱可塑性樹脂と繊維材料とを混合して混合物を得る第1混合工程と、混合物を前記第1熱可塑性樹脂と異なる第2熱可塑性樹脂に混合して複合材料を得る第2混合工程と、を含み、第1混合工程における繊維材料は、第1熱可塑性樹脂100質量部に対して前記セルロースナノファイバーが0.5質量部〜120質量部となるように混合される。第1熱可塑性樹脂及び第2熱可塑性樹脂は、上述した熱可塑性樹脂の中から選択することができる。以下の説明では熱可塑性樹脂を用いた例について説明するが、第1熱可塑性樹脂及び第2熱可塑性樹脂の代わりに上述した高分子物質の中から熱可塑性樹脂以外のものを選択してもよい。
第1混合工程は、第1熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における第1混合工程で得られる混合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ロール間隔が0mmを超え0.5mm以下に設定されたオープンロールを用いて薄通しする低温混練工程を含むことができる。
第2混合工程は、第1混合工程で得られた混合物を第1熱可塑性樹脂と異なる第2熱可塑性樹脂に混合して複合材料を得る工程である。第2混合工程は、第1混合工程で得られた混合物を用いてセルロースナノファイバーを第2熱可塑性樹脂に複合化するためのマスターバッチとして用いる。混合物は、複合材料の前駆体であることができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における複合材料の製造方法において、除去工程をさらに含むことができる。除去工程は、複合材料を加熱して複合材料中に含まれる多価アルコールを除去する工程である。除去工程における加熱温度は、複合材料に用いられた熱可塑性樹脂の融点以上の温度であることができる。また除去工程における加熱温度は、多価アルコールの沸点付近の温度であると効率が良いが、熱可塑性樹脂及びセルロースナノファイバーが劣化しないように、熱重量測定(TG:Thermo Gravimetry測定)において多価アルコールが4質量%以上減少する温度に設定することができる。除去工程は、上記低温混練工程の後に、ロールの温度を除去工程における加熱温度まで上昇させて混練を所定時間継続することにより行ってもよい。
本実施の形態に係る複合材料は、熱可塑性樹脂中にセルロースナノファイバーを含む複合材料であって、セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、複合材料は、セルロースナノファイバーが0.5質量部以上50質量部未満含まれる。特に「4−2.第2混合工程」で得られる複合材料は、セルロースナノファイバーが0.5質量部を超える量となる。複合材
料は、セルロースナノファイバーは1μm以上の凝集塊を含まず、引張試験の応力−ひずみ曲線における引張降伏点を有し、かつ、引張降伏応力が熱可塑性樹脂の引張降伏応力の1.0倍〜2.0倍である。複合材料は、引張試験における熱可塑性樹脂の破断伸びに対する複合材料の破断伸びの低下率が−99.0%〜0.0%である。複合材料は、JIS
K7244に準拠した周波数1Hzの動的粘弾性試験における25℃の貯蔵弾性率が、熱可塑性樹脂の同試験における25℃の貯蔵弾性率の1.0倍〜4.0倍である。
変位の微分値を取得して、その0℃〜50℃について平均値を算出する。
CNF分散液を得る工程:セルロースナノファイバー水分散液(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%濃度の水分散液(溶媒は水)として、その水分散液に、多価アルコールを投入し、ジューサーミキサー(Waring製ブレンダーMX1200XTX)を使用し、回転数20,000rpmで15秒間撹拌することで混合した。さらにこの混合物にカチオン界面活性剤を投入し、同ジューサーミキサーを使用して回転数20,000rpmで15秒間撹拌することで混合してCNF分散液を得た。
「CNF−1」: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160)、
「K1」:ACROS ORGANICS社製、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、98%濃度、
「K2」:関東化学社製、塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム:、95%濃度、
「K3」:東京化成工業社製、塩化トリメチルステアリルアンモニウム、98%濃度、「DEG」:和光純薬工業社製、ジエチレングリコール、特級、
「THF」:和光純薬工業社製、テトラヒドロフラン、特級
であった。
「LLDPE」:Eastern Petrochemical Company製、直鎖状低密度ポリエチレンQAMAR FC21HS、融点122℃、
「変性LLDPE」:BYK(ビックケミー)社製、無水マレイン酸変性した直鎖状低密度ポリエチレン、SCONA TSPE 1112GALL、融点115℃、
であった。
実施例10は実施例9で得られた混合物をマスターバッチとして、
実施例12は実施例11で得られた混合物をマスターバッチとして、
実施例14〜実施例17は実施例13で得られた混合物をマスターバッチとして、
実施例19は実施例18で得られた混合物をマスターバッチとして、
上記「4−2.第2混合工程」を実施した。第2混合工程は、オープンロールにLLDPEを巻き付けた後に混合物を投入し、混練温度を130℃に設定して混練りを実施した。実施例10,12,14〜17,19の「多価アルコール」の欄が「−」となっているのは、第1混合工程で多価アルコールが除去されるため、第2混合工程では多価アルコールが混合物に含まれていないためでである。
比較例1は、実施例1等で用いた原料であるLLDPEのペレットを加熱したオープンロールにて130℃で混練り後、140℃で熱プレスして試験片を得た。
(D−1)加工性評価
実施例及び比較例のサンプルについて、低温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1〜表8に示した。なお、実施例9,11,13,18における加工性の評価は、第1混合工程の加工性を評価した。
実施例及び比較例の厚さ0.5mm〜0.8mmに成形したシート状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。光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で各サンプルを観察した。評価結果(○は最大幅が1μm以上の凝集塊なし、×は最大幅が1μm以上の凝集塊ありとした)を表1〜表8に示した。また、「○」のサンプルとして図5に実施例1の低倍率の光学顕微鏡写真、図6に実施例1の高倍率の光学顕微鏡写真、図7に実施例1の電子顕微鏡写真を示し、図8に実施例3の電子顕微鏡写真、図9に実施例5の電子顕微鏡写真、図10に実施例10の低倍率の光学顕微鏡写真、図11に実施例10の高倍率の光学顕微鏡写真、図12に実施例10の電子顕微鏡写真、図13に実施例11の低倍率の光学顕微鏡写真、図14の実施例11の高倍率の光学顕微鏡写真、図15に実施例11の電子顕微鏡写真を示した。「×」のサンプルとして図16に比較例1の低倍率の光学顕微鏡写真、図17に比較例2の低倍率の光学顕微鏡写真、図18に比較例2の電子顕微鏡写真、図19に比較例3の高倍率の光学顕微鏡写真、図20に比較例3の電子顕微鏡写真、図21に比較例5の高倍率の光学顕微鏡写真、図22に比較例5の電子顕微鏡写真を示した。
実施例及び比較例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50mm/minでJIS K7161に基づいて引張試験を行い、引張降伏応力(σy(MPa))、引張強さ(TS(MPa))、及び切断時伸び(Eb(%))を測定した。測定結果を表1〜表8に示した。さらに、この測定結果からマトリックスとなる熱可塑性樹脂単体の引張降伏応力に対する各実施例の引張降伏応力の比率を計算し、表1〜表8の「降伏応力の比率」の欄に記載した。また、この測定結果から各実施例の破断伸びの値からマトリックスとなる熱可塑性樹脂単体の破断伸びの値を減算して得られた値を、熱可塑性樹脂単体の破断伸びの値で除算し、その値を表1〜表8の「破断伸びの低下率」の欄に記載した。
実施例及び比較例のサンプルについて、短冊形(40×10×0.3mm)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20mm、測定温度20〜400℃、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)を行い、貯蔵弾性率(E’)を測定した。
実施例及び比較例のサンプルを60℃の水に70時間浸漬し、試験前後のサンプルの質量から吸水率を測定し、表1〜表8に示した。
実施例1〜実施例8は、比較例2,5〜9に比べて低温混練工程における加工性に優れていた。実施例9,11,13,18は、マスターバッチとして用いるために実施例1〜実施例8に比べてCNFの充填量が多いことから第1混合工程(低温混練工程)における加工に30分超〜1時間必要であった。実施例10,12,14〜17,19は、マスターバッチを熱可塑性樹脂に複合化するための第2混合工程における加工性に優れていた。
値が比較例1の破断伸びの値に対して大きく低下しなかった材料であるため、破壊エネルギーが大きい材料であった。
実施例20の混合物サンプルを作製し、実施例20の混合物をマスターバッチとして用いて実施例21〜24の複合材料のサンプルを作成した。
実施例21〜実施例24は、比較例2,4〜9の混練工程に比べてマスターバッチをLLDPEに複合化するための第2混合工程における加工性に優れていた。実施例20は、マスターバッチとして用いるために実施例1〜実施例8に比べてCNFの充填量が多いことから第1混合工程(低温混練工程)における加工に30分超〜1時間必要であった。
接触角が小さかった。
実施例25の混合物サンプルを作製し、実施例25の混合物をマスターバッチとして用いて実施例26,27の複合材料のサンプルを作成した。
実施例26,27は、マトリックス材料は異なるが比較例2,4〜9の混練工程に比べてマスターバッチをPPに複合化するための第2混合工程における加工性に優れていた。実施例25は、マスターバッチとして用いるためCNFの充填量が多いことから第1混合工程(低温混練工程)における加工に30分超〜1時間必要であった。
実施例28の混合物サンプルを作製し、実施例28の混合物をマスターバッチとして用いて実施例29,30の複合材料のサンプルを作成した。
して繊維材料を得た。第1混合工程としての低温混練工程は、上記(I)の通りDMA試験を行った結果を用いて、各温度として温度T1(165℃)、温度T2(155℃)、温度T3(172℃)、温度T4(182℃)を求めて、低温混練温度を170℃に設定した。第1混合工程は、オープンロール(二本ロール)に「変性PP」を巻き付け、繊維材料を徐々に投入し、混練して中間混合物を得て、薄通し(ロール間隔0.3mm、ロール速度比1.1)して混合物を得た。混合物に対して除去工程及び成型工程を実行した。セルロースナノファイバーは「CNF−2」、樹脂は「変性PP」を用いた。「変性PP」は、BYK(ビックケミー)社製、無水マレイン酸変性したポリプロピレンの「SCONA TPPP 9212GA」であり、融点が160℃であった。
実施例29,30は、マトリックス材料は異なるが比較例2,4〜9の混練工程に比べてマスターバッチをPPに複合化するための第2混合工程における加工性に優れていた。実施例28は、マスターバッチとして用いるためCNFの充填量が多いことから第1混合工程(低温混練工程)における加工に30分超〜1時間必要であった。
まず、上記実施例9の混合物をマスターバッチとして用いて、上記(B)の実施例10と同様にして、実施例31の複合材料のサンプルを作成した。実施例31における第2混合工程の混練温度は130℃であった。また、上記実施例25の混合物をマスターバッチとして用いて、上記(H)の実施例27と同様にして、実施例32の複合材料のサンプルを作成した。実施例32における第2混合工程の混練温度は170℃であった。セルロースナノファイバーは「CNF−1」を用いた。
実施例31,32は、マトリックス材料は異なるが比較例2,4〜9の混練工程に比べてマスターバッチをリサイクルプラスチックに複合化するための第2混合工程における加工性に優れていた。
高い175℃において、流動せず、且つ、破断しなかった。また、実施例32のサンプルは、E’(25℃)/E’(175℃)の値が1155であったのに対し、比較例14は流動して値が無かった。さらに、実施例32の「弾性率の比率」は、1.3であった。
Claims (9)
- 水系溶媒にセルロースナノファイバーが分散したセルロースナノファイバー水分散液とカチオン界面活性剤と多価アルコールとを混合してCNF分散液を得る工程と、
前記CNF分散液を得る工程で得られた前記CNF分散液から水系溶媒を除去して繊維材料を得る乾燥工程と、
を含み、
前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、
前記CNF分散液における前記セルロースナノファイバーに対する前記カチオン界面活性剤の質量比が0.1倍〜2.0倍であり、
前記CNF分散液における前記セルロースナノファイバーに対する前記多価アルコールの質量比が2.0倍〜20.0倍である、繊維材料の製造方法。 - 請求項1において、
前記カチオン界面活性剤は、1級〜3級のアミン塩及び4級アンモニウム塩のいずれか1つ以上を含む、繊維材料の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記カチオン界面活性剤は、炭素数が10〜18の長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム塩である、繊維材料の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項において、
前記多価アルコールは、2価アルコール及び3価アルコールの少なくとも一方を含む、繊維材料の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維材料の製造方法で得られた前記繊維材料を高分子物質と混合して複合材料を得る混合工程をさらに含む、複合材料の製造方法。
- 請求項5において、
前記高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、
前記混合工程における前記繊維材料は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して前記セルロースナノファイバーが0.5質量部〜120質量部となるように混合され、
前記混合工程は、前記熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における前記複合材料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)の温度まで範囲の混練温度でロール間隔が0mmを超え0.5mm以下に設定されたオープンロールを用いて薄通しする低温混練工程を含む、複合材料の製造方法。 - 請求項5において、
前記高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、
前記混合工程は、変性基を有する第1熱可塑性樹脂と前記繊維材料とを混合して混合物を得る第1混合工程と、前記混合物を前記第1熱可塑性樹脂と異なる第2熱可塑性樹脂に混合して前記複合材料を得る第2混合工程と、を含み、
前記第1混合工程における前記繊維材料は、前記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して前記セルロースナノファイバーが0.5質量部〜120質量部となるように混合され、
前記第1混合工程は、前記第1熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における前記混合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ロール間隔が0mmを超え0.5mm以下に設定されたオープンロールを用いて薄通しする低温混練工
程を含む、複合材料の製造方法。 - セルロースナノファイバーとカチオン界面活性剤と多価アルコールとを含み、
前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、
前記セルロースナノファイバーに対する前記カチオン界面活性剤の質量比が0.1倍〜2.0倍であり、
前記セルロースナノファイバーに対して前記多価アルコールの質量比が2.0倍〜20.0倍である、繊維材料。 - 熱可塑性樹脂中にセルロースナノファイバーを含む複合材料であって、
前記セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が3nm〜10nmであってかつアスペクト比の平均値が20〜350であり、
前記複合材料は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、前記セルロースナノファイバーが0.5質量部以上50質量部未満含まれており、
前記複合材料は、前記セルロースナノファイバーの1μm以上の凝集塊を含まず、
前記複合材料は、引張試験の応力−ひずみ曲線における引張降伏点を有し、かつ、引張降伏応力が前記熱可塑性樹脂の引張降伏応力の1.0倍〜2.0倍であり、
前記複合材料は、前記引張試験における前記熱可塑性樹脂の破断伸びに対する前記複合材料の破断伸びの低下率が−99.0%〜0.0%であり、
前記複合材料は、JIS K7244に準拠した周波数1Hzの動的粘弾性試験における25℃の貯蔵弾性率が、前記熱可塑性樹脂の同試験における25℃の貯蔵弾性率の1.0倍〜4.0倍である、複合材料。
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