JP2020063347A - Production method of cellulose-blended polyolefin-based resin composition - Google Patents

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Abstract

To provide a production method enabling a resin composition having enough physical stability for practical use to be economically dominantly produced without requiring a large number of facilities and long time.SOLUTION: The production method of a resin composition including a polyolefin resin and cellulose is provided in which the cellulose is a cellulose fiber having a diameter of less than 1 μm, a cellulose whisker having a diameter of less than 1 μm or a mixture thereof, and the method includes a first step of preparing a resin cellulose fluid dispersion including a dispersion medium including water as a main component, a polyolefin resin dispersed in the fluid dispersion medium and cellulose, a second step of heating the resin cellulose fluid dispersion while stirring the same, and removing a dispersion medium thereby obtaining a resin cellulose mixture and a third step of melt-kneading the resin cellulose mixture obtained in the second step thereby obtaining a resin composition, the method including the above steps in the order mentioned above, and the second and third steps are carried out using an extruder.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロースが配合されたポリオレフィン系樹脂組成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polyolefin resin composition containing cellulose.

熱可塑性樹脂は、軽く、加工特性に優れるため、自動車部材、電気・電子部材、事務機器ハウジング、精密部品等の多方面に広く使用されている。しかしながら、樹脂単体では、機械特性、寸法安定性等が不十分である場合が多く、樹脂と各種強化材料をコンポジットしたものが一般的に用いられている。   Since thermoplastic resins are light and have excellent processing characteristics, they are widely used in various fields such as automobile parts, electric / electronic parts, office equipment housings, and precision parts. However, the resin alone often has insufficient mechanical properties, dimensional stability, etc., and composites of resin and various reinforcing materials are generally used.

近年、樹脂の新たな強化材料として、セルロースが用いられるようになってきている。
セルロースは、アラミド繊維に匹敵する高い弾性率を示すが、真密度が1.56g/cm3と、低く、一般的な強化材であるガラス(密度2.4〜2.6g/cm3)やタルク(密度2.7g/cm3)と比し圧倒的に軽い材料であり、ガラス繊維等に変わる樹脂用の補強材として注目されている。
In recent years, cellulose has come to be used as a new reinforcing material for resins.
Cellulose has a high elastic modulus comparable to that of aramid fiber, but has a low true density of 1.56 g / cm 3 , and is a general reinforcing material such as glass (density 2.4 to 2.6 g / cm 3 ) and It is an overwhelmingly lighter material than talc (density 2.7 g / cm 3 ), and is attracting attention as a reinforcing material for resins that replace glass fibers and the like.

そのため、これまでセルロースを熱可塑性樹脂中に分散させる技術として、例えば特許文献1には、粉末状セルロースに親油性処理を施して可塑剤に均一分散させた混合物を得たのち、ポリオレフィンと溶融混練する技術が記載されている。また、特許文献2には、樹脂と、特殊な液体中で膨潤させた植物繊維と、有機液体とを混合する技術が記載されている。さらには特許文献3には、セルロース分散液を、特定粒子径の樹脂粉末と予め混合して得た該混合分散液から水を分離し、セルロース/樹脂混合物を得たのち、該混合物を溶融混練する技術が記載されている。特許文献3には、脱水乾燥、乾燥混合、固相剪断、溶融混合といった多くの処理を経て、ポリオレフィン/セルロースナノファイバー組成物を得る技術が記載されている。   Therefore, as a technique for dispersing cellulose in a thermoplastic resin up to now, for example, in Patent Document 1, a powdery cellulose is subjected to lipophilic treatment to obtain a mixture uniformly dispersed in a plasticizer and then melt-kneaded with a polyolefin. The technique to do is described. Further, Patent Document 2 describes a technique of mixing a resin, a plant fiber swollen in a special liquid, and an organic liquid. Further, in Patent Document 3, water is separated from the mixed dispersion obtained by previously mixing a cellulose dispersion with a resin powder having a specific particle diameter to obtain a cellulose / resin mixture, and then the mixture is melt-kneaded. The technique to do is described. Patent Document 3 describes a technique for obtaining a polyolefin / cellulose nanofiber composition through many treatments such as dehydration drying, dry mixing, solid phase shearing, and melt mixing.

特開2016−104874号公報JP, 2016-104874, A 国際公開第2013/133093号International Publication No. 2013/1333093 特開2008−297364号公報JP, 2008-297364, A 特開2017−122177号公報JP, 2017-122177, A

一般的に、樹脂中にセルロースを配合するためには、セルロースを予め乾燥し粉末化する必要があるが、セルロースは水と分離する過程で微分散状態から強固な凝集体となり、再分散しにくいといった課題がある。この凝集力はセルロースが持つ水酸基による水素結合により発現されており、非常に強固であるといわれている。   Generally, in order to add cellulose to the resin, it is necessary to dry and powder the cellulose in advance, but the cellulose becomes a fine aggregate from a finely dispersed state in the process of separating from water, and is difficult to re-disperse. There is a problem such as. This cohesive force is expressed by hydrogen bonds due to the hydroxyl groups of cellulose, and is said to be extremely strong.

そのため、充分な性能を発現させるためには、セルロースに強いせん断等を与えて、1μm以下のサイズの繊維径まで解繊する必要がある。また、仮に解繊自体を充分に実現できたとしても、解繊された状態を樹脂中で維持することは困難であり、組成物中でもセルロースの均一分散性は充分とはいえないのが実情である。   Therefore, in order to exhibit sufficient performance, it is necessary to give strong shearing force to the cellulose to defibrate it to a fiber diameter of 1 μm or less. Further, even if the defibration itself can be sufficiently realized, it is difficult to maintain the defibrated state in the resin, and in the fact that the uniform dispersion of cellulose in the composition is not sufficient. is there.

セルロースの樹脂組成物中での分散均一性が充分ではない場合、成形体の機械的強度の部位による違いを招くこととなり、得られる機械的特性は、非常にバラツキが大きなものとなる。この場合、成形体が、部分的に強度欠陥を有するものとなり、実製品としての信頼性を大幅に毀損してしまうこととなる。そのため、セルロースはその優れた特性を持ちつつも、実際には、実用に供されていないのが実情である。   If the dispersion homogeneity of the cellulose in the resin composition is not sufficient, the mechanical strength of the molded product will vary depending on the site, and the obtained mechanical properties will be greatly varied. In this case, the molded product partially has a strength defect, and the reliability as an actual product is significantly impaired. Therefore, although cellulose has its excellent properties, it is not practically used in practice.

また、非常に多くの工程を通すことにより、セルロースを微分散させる技術も提案されているが、生産性が著しく低下し、実用に耐えないのが実情である。   Further, although a technique of finely dispersing cellulose by passing through an extremely large number of steps has been proposed, the fact is that productivity is significantly reduced and it cannot be put to practical use.

本発明は、上記の課題を解決し、実用に耐えうる充分な物性安定性を有する樹脂組成物を、多数の設備や、長い時間を要することなく経済的に優位に製造できる製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems and provides a resin composition having sufficient physical property stability that can withstand practical use, a large number of facilities, and a manufacturing method capable of economically advantageous production without requiring a long time. The purpose is to

本発明者らは、前記課題を解決するため、鋭意検討を進めた結果、セルロース含有樹脂組成物を製造するにあたり、セルロースとポリオレフィン系樹脂とを、水を主成分とする分散媒中に予め分散させた混合物を形成し、これを加熱しながら撹拌して分散媒を除去した後、樹脂を溶融させ混練することで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。   The present inventors, in order to solve the above problems, as a result of intensive studies, in producing a cellulose-containing resin composition, cellulose and a polyolefin-based resin, previously dispersed in a dispersion medium containing water as a main component. The inventors have found that the above problems can be solved by forming the above-mentioned mixture, stirring this while heating to remove the dispersion medium, and then melting and kneading the resin, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
[1] ポリオレフィン系樹脂と、セルロースとを含む樹脂組成物の製造方法であって、
前記セルロースは、径が1μm未満であるセルロースファイバー、径が1μm未満であるセルロースウィスカー、又はこれらの混合物であり、
前記方法は、
水を主成分とする分散媒と、前記分散媒中に分散させたポリオレフィン系樹脂及びセルロースとを含む樹脂セルロース分散液を調製する第一の工程、
前記樹脂セルロース分散液を撹拌しながら加熱し、分散媒を除去して樹脂セルロース混合物を得る第二の工程、
第二の工程で得られた樹脂セルロース混合物を溶融混練して樹脂組成物を得る第三の工程、
をこの順に含み、
前記第二及び第三工程を、押出機で実施する、樹脂組成物の製造方法。
[2] 樹脂組成物中のポリオレフィン系樹脂の比率が、樹脂組成物100質量%に対して50〜99質量%である、上記態様1に記載の樹脂組成物の製造方法。
[3] 前記ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンとの共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、及びこれらの混合物から選ばれる1種以上である、上記態様1又は2に記載の樹脂組成物の製造方法。
[4] 第一の工程において、あらかじめセルロースを分散媒中に分散させたセルロース分散液を、ポリオレフィン系樹脂に添加して前記樹脂セルロース分散液を得る、上記態様1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[5] 第一の工程においてセルロースと組合されるポリオレフィン系樹脂の50質量%超がペレット形状である、上記態様1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[6] 第一の工程において得られる樹脂セルロース分散液100質量%中のセルロースの割合が、1〜30質量%である、上記態様1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[7] 第二の工程の温度が、100℃以上、200℃未満である、上記態様1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[8] 第三の工程の少なくとも一部を大気圧未満の減圧状態で行う、上記態様1〜7のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[9] 前記第一〜第三工程を、前記押出機で連続して実施する、上記態様1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[10] 前記押出機が、シリンダー長(L)をスクリュー径(D)で除したL/Dが40以上の二軸押出機である、上記態様1〜9のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
That is, the present invention includes the following aspects.
[1] A method for producing a resin composition containing a polyolefin resin and cellulose, comprising:
The cellulose is a cellulose fiber having a diameter of less than 1 μm, a cellulose whisker having a diameter of less than 1 μm, or a mixture thereof.
The method is
A dispersion medium containing water as a main component, and a first step of preparing a resin cellulose dispersion liquid containing a polyolefin resin and cellulose dispersed in the dispersion medium,
The second step of heating the resin cellulose dispersion while stirring, removing the dispersion medium to obtain a resin cellulose mixture,
Third step of melt kneading the resin cellulose mixture obtained in the second step to obtain a resin composition,
In this order,
A method for producing a resin composition, wherein the second and third steps are carried out by an extruder.
[2] The method for producing a resin composition according to Aspect 1, wherein the ratio of the polyolefin-based resin in the resin composition is 50 to 99 mass% with respect to 100 mass% of the resin composition.
[3] The aspect 1 or 2 above, wherein the polyolefin-based resin is one or more selected from polyethylene, polypropylene, a copolymer of ethylene and α-olefin, an ethylene-propylene terpolymer, and a mixture thereof. The method for producing the resin composition according to claim 1.
[4] In the first step, the cellulose dispersion prepared by previously dispersing cellulose in a dispersion medium is added to a polyolefin-based resin to obtain the resin cellulose dispersion. A method for producing a resin composition.
[5] The method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 4, wherein more than 50% by mass of the polyolefin resin combined with cellulose in the first step is in a pellet form.
[6] The method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 5, wherein the ratio of cellulose in 100% by mass of the resin cellulose dispersion obtained in the first step is 1 to 30% by mass.
[7] The method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 6, wherein the temperature in the second step is 100 ° C or higher and lower than 200 ° C.
[8] The method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 7, wherein at least a part of the third step is performed in a reduced pressure state below atmospheric pressure.
[9] The method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 8, wherein the first to third steps are continuously performed by the extruder.
[10] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 9, wherein the extruder is a twin-screw extruder having an L / D obtained by dividing a cylinder length (L) by a screw diameter (D) of 40 or more. Manufacturing method.

本発明は、樹脂成形体に充分な機械的特性と実用に耐えうる充分な物性安定性とを与えるポリオレフィン系樹脂組成物を、経済的に優位に製造できる製造方法を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a production method capable of economically producing a polyolefin-based resin composition that gives a resin molded article sufficient mechanical properties and sufficient physical property stability to withstand practical use.

図1は、実施例及び比較例においてフェンダーの欠陥率の評価のために作製したフェンダーの形状を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing the shape of a fender produced for evaluating the defect rate of the fender in Examples and Comparative Examples.

本発明の例示の態様について以下具体的に説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。   Illustrative aspects of the invention are specifically described below, but the invention is not limited to these aspects.

本発明の樹脂組成物の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂とセルロースとを含む樹脂組成物の製造方法である。本製造方法は、第一の工程、第二の工程及び第三の工程を含み、かつその第二、及び第三工程を、押出機で実施する。
以下、順に説明する。
The method for producing a resin composition of the present invention is a method for producing a resin composition containing a polyolefin resin and cellulose. The present manufacturing method includes a first step, a second step and a third step, and the second and third steps thereof are carried out by an extruder.
Hereinafter, they will be described in order.

≪第一の工程≫
本製造方法においては、ポリオレフィン系樹脂及びセルロースを、水を主成分とする分散媒中に分散させた樹脂セルロース分散液を調製する第一の工程が必要である。
≪First process≫
This production method requires the first step of preparing a resin cellulose dispersion liquid in which a polyolefin resin and cellulose are dispersed in a dispersion medium containing water as a main component.

(ポリオレフィン系樹脂)
本発明において使用されるポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンとの共重合体(例えばエチレンとプロピレンとの共重合体)、エチレン−プロピレンターポリマー、及びこれらの混合物から選ばれる1種以上が例示されるが、これらに限定されるものではない。
(Polyolefin resin)
The polyolefin resin used in the present invention is selected from polyethylene, polypropylene, a copolymer of ethylene and α-olefin (for example, a copolymer of ethylene and propylene), ethylene-propylene terpolymer, and a mixture thereof. However, the present invention is not limited to these.

本発明において使用されるポリオレフィン系樹脂は、オレフィン類(例えばα−オレフィン類)やアルケン類をモノマー単位として重合して得られる高分子である。具体例としては、低密度ポリエチレン(例えば線状低密度ポリエチレン)、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどに例示されるポリエチレンと称されるエチレン系(共)重合体、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体などに例示されるエチレン−プロピレンターポリマー等のポリプロピレン系(共)重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体などに代表されるエチレンなどα−オレフィンの共重合体等が挙げられる。   The polyolefin resin used in the present invention is a polymer obtained by polymerizing olefins (for example, α-olefins) and alkenes as monomer units. Specific examples include an ethylene-based (co) polymer called polypropylene, such as low-density polyethylene (for example, linear low-density polyethylene), high-density polyethylene, ultra-low-density polyethylene, ultra-high-molecular-weight polyethylene, polypropylene, and the like. Polypropylene (co) polymers such as ethylene-propylene terpolymers exemplified by ethylene-propylene copolymers and ethylene-propylene-diene copolymers, ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-methyl methacrylate copolymers. Examples thereof include copolymers and α-olefin copolymers such as ethylene typified by an ethylene-glycidyl methacrylate copolymer.

コスト及びリサイクル性の観点より、最も好ましいポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン系(共)重合体が挙げられる。特に、ISO1133に準拠して230℃、荷重21.2Nで測定されたメルトマスフローレイト(MFR)が、0.5g/10分以上30g/10分以下であるポリプロピレンが好ましい。MFRの下限値は、より好ましくは0.7g/10分であり、更により好ましくは0.9g/10分であり、最も好ましくは1g/10分である。また、上限値は、より好ましくは25g/10分であり、更により好ましくは20g/10分であり、最も好ましくは18g/10分である。MFRは、組成物の靱性向上の観点から上記上限値を超えないことが望ましく、組成物の真空成形性の観点から上記下限値を下回らないことが望ましい。   From the viewpoint of cost and recyclability, the most preferable polyolefin resin is a polypropylene (co) polymer. In particular, polypropylene having a melt mass flow rate (MFR) measured at 230 ° C. and a load of 21.2 N in accordance with ISO1133 of 0.5 g / 10 minutes or more and 30 g / 10 minutes or less is preferable. The lower limit of MFR is more preferably 0.7 g / 10 minutes, even more preferably 0.9 g / 10 minutes, and most preferably 1 g / 10 minutes. The upper limit value is more preferably 25 g / 10 minutes, even more preferably 20 g / 10 minutes, and most preferably 18 g / 10 minutes. From the viewpoint of improving the toughness of the composition, the MFR is preferably not more than the above upper limit value, and from the viewpoint of the vacuum formability of the composition, it is preferably not less than the above lower limit value.

また、セルロースとの親和性を高めるため、酸変性されたポリオレフィン系樹脂も好適に使用可能である。この際の酸としては、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、フタル酸及びこれらの無水物、並びにクエン酸等のポリカルボン酸、から適宜選択可能である。これらの中でも好ましいのは、変性率の高めやすさから、マレイン酸又はその無水物である。変性方法については特に制限はないが、過酸化物の存在下/非存在下で融点以上に加熱して溶融混練する方法が一般的である。酸変性するポリオレフィン樹脂としては前出のポリオレフィン系樹脂はすべて使用可能であるが、ポリプロピレンが中でも好適に使用可能である。酸変性されたポリプロピレンは、単独で用いても構わないが、組成物としての変性率を調整するため、変性されていないポリプロピレンと混合して使用することがより好ましい。この際のすべてのポリプロピレンに対する酸変性されたポリプロピレンの割合は、0.5質量%〜50質量%である。より好ましい下限は、1質量%であり、更に好ましくは2質量%、更により好ましくは3質量%、特に好ましくは4質量%、最も好ましくは5質量%である。また、より好ましい上限は、45質量%であり、更に好ましくは40質量%、更により好ましくは35質量%、特に好ましくは30質量%、最も好ましくは20質量%である。セルロースとの界面強度を維持するためには、下限以上が好ましく、樹脂としての延性を維持するためには、上限以下が好ましい。   In addition, an acid-modified polyolefin resin can also be suitably used in order to increase the affinity with cellulose. In this case, the acid can be appropriately selected from maleic acid, fumaric acid, succinic acid, phthalic acid and their anhydrides, and polycarboxylic acids such as citric acid. Among these, maleic acid or its anhydride is preferable because of its high modification rate. The modification method is not particularly limited, but it is generally a method of melting and kneading by heating above the melting point in the presence / absence of a peroxide. As the acid-modified polyolefin resin, all of the above-mentioned polyolefin resins can be used, but polypropylene can be preferably used. Although the acid-modified polypropylene may be used alone, it is more preferably used as a mixture with unmodified polypropylene in order to adjust the modification rate as a composition. The ratio of the acid-modified polypropylene to all polypropylenes at this time is 0.5% by mass to 50% by mass. A more preferred lower limit is 1% by mass, further preferably 2% by mass, even more preferably 3% by mass, particularly preferably 4% by mass, and most preferably 5% by mass. The more preferable upper limit is 45% by mass, further preferably 40% by mass, even more preferably 35% by mass, particularly preferably 30% by mass, and most preferably 20% by mass. In order to maintain the interfacial strength with the cellulose, the lower limit or more is preferable, and in order to maintain the ductility as a resin, the upper limit or less is preferable.

酸変性されたポリプロピレンの、ISO1133に準拠して230℃、荷重21.2Nで測定したときの好ましいメルトマスフローレイト(MFR)は、セルロース界面との親和性を高めるため、10g/10分以上であることが好ましい。より好ましい下限は20g/10分であり、更により好ましくは30g/10分、最も好ましくは50g/10分である。上限は特に限定されないが、機械的強度の維持から好ましい上限は200g/10分である。MFRをこの範囲内とすることにより、セルロースと樹脂との界面に酸変性されたポリプロピレンが存在しやすくなるという利点を享受できる。   A preferred melt mass flow rate (MFR) of acid-modified polypropylene measured at 230 ° C. under a load of 21.2 N in accordance with ISO1133 is 10 g / 10 minutes or more in order to enhance affinity with a cellulose interface. It is preferable. A more preferred lower limit is 20 g / 10 minutes, even more preferred is 30 g / 10 minutes, and most preferred is 50 g / 10 minutes. The upper limit is not particularly limited, but a preferable upper limit is 200 g / 10 minutes from the viewpoint of maintaining mechanical strength. By setting the MFR within this range, the advantage that acid-modified polypropylene is likely to exist at the interface between the cellulose and the resin can be enjoyed.

一態様において、ポリオレフィン系樹脂の融点は、好ましくは50℃〜200℃である。融点の下限の好ましい例は、熱による変形の抑制の観点から、80℃、又は90℃、又は100℃、又は110℃であり、融点の上限の好ましい例は、変色抑制の観点から、190℃、又は180℃、又は170℃である。   In one aspect, the melting point of the polyolefin resin is preferably 50 ° C to 200 ° C. A preferable example of the lower limit of the melting point is 80 ° C., or 90 ° C., or 100 ° C., or 110 ° C. from the viewpoint of suppressing deformation by heat, and a preferable example of the upper limit of the melting point is 190 ° C. from the viewpoint of suppressing discoloration. Or 180 ° C. or 170 ° C.

本発明においては、第一の工程においてセルロースと組合されるポリオレフィン系樹脂100質量%中、ペレット形状にあるポリオレフィン系樹脂の比率(ペレット比率)が50質量%超であることが望ましい。ペレット比率の下限は、より好ましくは70質量%、更により好ましくは80質量%、特に好ましくは、90質量%、最も好ましくは100質量%(すなわち実質的にすべてがペレット形状である事)である。第二の工程において樹脂セルロース分散液を撹拌しながら加熱して分散媒を除去する際のセルロースの凝集を抑制するためには、上述の範囲内にペレット比率を高めることが望ましい。   In the present invention, it is desirable that the ratio of the polyolefin resin in pellet form (pellet ratio) is more than 50% by mass in 100% by mass of the polyolefin resin combined with cellulose in the first step. The lower limit of the pellet ratio is more preferably 70% by mass, even more preferably 80% by mass, particularly preferably 90% by mass, and most preferably 100% by mass (that is, substantially all are in the form of pellets). . In the second step, in order to suppress the aggregation of cellulose when heating the resin cellulose dispersion while stirring to remove the dispersion medium, it is desirable to increase the pellet ratio within the above range.

(セルロース)
次に、本発明において使用されるセルロースは、いずれのものでも構わないが、樹脂組成物中に微分散させるためには、微細なセルロースであることが望ましい。より具体的には、ナノメートルサイズ、すなわち径が1μm未満であることが望ましい。また、セルロースの種類としては、セルロースファイバー、セルロースウィスカー又はこれらの混合物であることがより好ましい。
(cellulose)
Next, any cellulose may be used in the present invention, but it is preferable that the cellulose be fine cellulose in order to finely disperse it in the resin composition. More specifically, it is desirable that the nanometer size, that is, the diameter is less than 1 μm. Further, the type of cellulose is more preferably cellulose fiber, cellulose whisker or a mixture thereof.

本開示で、セルロースの「長さ」(L)及び「径」(D)は、例えばセルロースウィスカーにおいては長径及び短径に、またセルロースファイバーにおいては繊維長及び繊維径に、それぞれ相当する。セルロースウィスカー及びセルロースファイバーとしては、それぞれ、径がナノメートルサイズ(すなわち1μm未満)であるものが、引張破断強度の変動係数を良好に保つ観点から好ましい。本発明で好適に使用可能なセルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々は、その径が500nm以下のものである。好ましいセルロースの径の上限は、450nmであり、より好ましくは400nmであり、更により好ましくは350nmであり、最も好ましくは300nmである。   In the present disclosure, the “length” (L) and “diameter” (D) of cellulose correspond to the long diameter and the short diameter in cellulose whiskers, and the fiber length and the fiber diameter in the cellulose fiber, respectively. As the cellulose whiskers and the cellulose fibers, those each having a diameter of nanometer size (that is, less than 1 μm) are preferable from the viewpoint of maintaining a good coefficient of variation in tensile breaking strength. Each of the cellulose whiskers and the cellulose fibers that can be preferably used in the present invention has a diameter of 500 nm or less. The preferable upper limit of the diameter of cellulose is 450 nm, more preferably 400 nm, even more preferably 350 nm, and most preferably 300 nm.

特に好ましい態様において、セルロースウィスカーの径は、好ましくは20nm以上、より好ましくは30nm以上であり、好ましくは500nm以下、より好ましくは450nm以下、更に好ましくは400nm以下、更により好ましくは350nm以下であり、最も好ましくは300nm以下である。   In a particularly preferred embodiment, the diameter of the cellulose whiskers is preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more, preferably 500 nm or less, more preferably 450 nm or less, even more preferably 400 nm or less, still more preferably 350 nm or less, Most preferably, it is 300 nm or less.

また、特に好ましい態様において、セルロースファイバーの径は、好ましくは1nm以上であり、より好ましくは5nm以上であり、更により好ましくは10nm以上であり、特に好ましくは15nm以上であり、最も好ましくは20nm以上であり、好ましくは450nm以下であり、より好ましくは400nm以下であり、更に好ましくは350nm以下であり、更により好ましくは300nm以下であり、最も好ましくは250nm以下である。   Moreover, in a particularly preferred embodiment, the diameter of the cellulose fiber is preferably 1 nm or more, more preferably 5 nm or more, even more preferably 10 nm or more, particularly preferably 15 nm or more, and most preferably 20 nm or more. And preferably 450 nm or less, more preferably 400 nm or less, still more preferably 350 nm or less, still more preferably 300 nm or less, and most preferably 250 nm or less.

樹脂組成物の引張破断強度の変動係数を良好に保つためには、セルロースの径を上述の範囲内にすることが望ましい。   In order to keep the coefficient of variation in tensile breaking strength of the resin composition good, it is desirable that the diameter of the cellulose be within the above range.

本発明におけるセルロースウィスカーとは、パルプ等を原料とし、これを裁断後、塩酸や硫酸といった酸中でセルロースの非晶部分を溶解した後に残留する結晶質のセルロースを指す。   The cellulose whisker in the present invention refers to crystalline cellulose that remains after the pulp or the like is used as a raw material and the amorphous portion of the cellulose is dissolved in an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid.

また、セルロースファイバーは、パルプ等を100℃以上の熱水等で処理し、ヘミセルロース部分を加水分解して脆弱化したのち、高圧ホモジナイザー、マイクロフリュイダイザー、ボールミルやディスクミルといった粉砕法により解繊したセルロース、及び、粉砕等の強力な機械的解繊ではなくTEMPO酸化法、有機溶剤中でのセルロースファイバー水酸基の化学変性等により解繊されたセルロースファイバー、及び、解繊後に水酸基を化学変性により修飾した変性セルロースファイバーも包含する。   Cellulose fibers are processed by treating pulp or the like with hot water at 100 ° C. or higher to hydrolyze and weaken the hemicellulose portion, and then defibrated by a pulverizing method such as a high pressure homogenizer, a microfluidizer, a ball mill or a disc mill. Cellulose and cellulose fibers defibrated by TEMPO oxidation method, not by strong mechanical defibration such as crushing, chemical modification of cellulose fiber hydroxyl group in organic solvent, and modification of hydroxyl group by chemical modification after defibration Also included are modified cellulose fibers.

セルロースウィスカーの好ましい長さ/径比率(L/D比)は30未満である。セルロースウィスカーのL/D上限は、好ましくは25であり、より好ましくは20であり、更により好ましくは15であり、更により好ましくは10であり、最も好ましくは5である。下限は特に限定されないが、1を超えていればよい。樹脂組成物に適度な流動性を付与するためには、セルロースウィスカーのL/D比は上述の範囲内にあることが望ましい。   The preferred length / diameter ratio (L / D ratio) of the cellulose whiskers is less than 30. The upper limit of L / D of the cellulose whiskers is preferably 25, more preferably 20, more preferably 15, still more preferably 10, and most preferably 5. The lower limit is not particularly limited, but may be greater than 1. In order to impart appropriate fluidity to the resin composition, the L / D ratio of the cellulose whiskers is preferably within the above range.

セルロースファイバーのL/D下限は、好ましくは30であり、より好ましくは50であり、より好ましくは80であり、更により好ましくは100であり、特に好ましくは120であり、最も好ましくは150である。上限は特に限定されないが、樹脂組成物の溶融粘度を高くし過ぎない観点から好ましくは1000以下である。   The lower limit of L / D of the cellulose fiber is preferably 30, more preferably 50, more preferably 80, even more preferably 100, particularly preferably 120, and most preferably 150. . The upper limit is not particularly limited, but is preferably 1000 or less from the viewpoint of not making the melt viscosity of the resin composition too high.

本開示で、セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々の長さ、径、及びL/D比は、セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々の水分散液を、高剪断ホモジナイザー(例えば日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」)を用い、処理条件:回転数15,000rpm×5分間で分散させた水分散体を、0.1〜0.5質量%まで純水で希釈し、マイカ上にキャストし、風乾したものを測定サンプルとし、高分解能走査型顕微鏡(SEM)又は原子間力顕微鏡(AFM)で計測して求める。具体的には、少なくとも100本のセルロースが観測されるように倍率が調整された観察視野にて、無作為に選んだ100本のセルロースの長さ(L)及び径(D)、並びに比(L/D)を算出することで確認が可能である。本開示のセルロースの長さ及び径とは、計100本のセルロースの数平均値である。セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々について、長さ(L)の数平均値、径(D)の数平均値、及び比(L/D)の数平均値を算出して、本開示の、セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々の長さ、径、及びL/D比とする。また、本開示において、セルロースウィスカーとセルロースファイバーとを、比(L/D)が30未満のものをセルロースウィスカー、30以上のものをセルロースファイバーと分類することで互いに区別することもできる。   In the present disclosure, the length, diameter, and L / D ratio of each of the cellulose whiskers and the cellulose fibers are obtained by using a high shear homogenizer (for example, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) Name "Excel Auto Homogenizer ED-7"), treatment conditions: an aqueous dispersion dispersed at a rotation speed of 15,000 rpm for 5 minutes was diluted with pure water to 0.1 to 0.5% by mass, and mica was added. The sample cast on the air and dried in air is used as a measurement sample and measured by a high resolution scanning microscope (SEM) or an atomic force microscope (AFM). Specifically, the length (L) and diameter (D) of 100 randomly selected celluloses and the ratio (in the observation visual field in which the magnification was adjusted so that at least 100 celluloses were observed, It can be confirmed by calculating L / D). The length and diameter of the cellulose of the present disclosure are the number average values of 100 celluloses in total. For each of the cellulose whiskers and the cellulose fibers, the number average value of the length (L), the number average value of the diameter (D), and the number average value of the ratio (L / D) are calculated, and the cellulose whisker of the present disclosure. And the length, diameter, and L / D ratio of each of the cellulose fibers. Further, in the present disclosure, cellulose whiskers and cellulose fibers can be distinguished from each other by classifying those having a ratio (L / D) of less than 30 as cellulose whiskers and those having a ratio of 30 or more as cellulose fibers.

又は、組成物中のセルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々の長さ、径、及びL/D比は、固体である組成物を測定サンプルとして、上述の測定方法により測定することで確認することができる。   Alternatively, the length, diameter, and L / D ratio of each of the cellulose whiskers and the cellulose fibers in the composition can be confirmed by measuring the composition that is a solid as a measurement sample by the above-described measurement method. .

又は、組成物中のセルロースウィスカー及びセルロースファイバーの各々の長さ、径、及びL/D比は、組成物の樹脂成分を溶解できる有機又は無機の溶媒に組成物中の樹脂成分を溶解させ、セルロースを分離し、前記溶媒で充分に洗浄した後、溶媒を純水に置換した水分散液を調製し、セルロース濃度が0.1〜0.5質量%となるように純水で希釈し、マイカ上にキャストし、風乾したものを測定サンプルとして上述の測定方法により測定することで確認することができる。この際、測定するセルロースは無作為に選んだL/Dが30以上のセルロースファイバー100本以上と、L/Dが30未満のセルロースウィスカー100本以上の、合計200本以上での測定を行う。   Alternatively, the length, diameter, and L / D ratio of each of the cellulose whiskers and the cellulose fibers in the composition are such that the resin component in the composition is dissolved in an organic or inorganic solvent capable of dissolving the resin component in the composition, After separating the cellulose and thoroughly washing with the solvent, an aqueous dispersion in which the solvent is replaced with pure water is prepared, and diluted with pure water so that the cellulose concentration is 0.1 to 0.5% by mass, It can be confirmed by measuring the sample cast on mica and air-dried as a measurement sample by the above-mentioned measurement method. At this time, the cellulose to be measured is 100 or more randomly selected L / D cellulose fibers having a L / D of 30 or more and 100 or more cellulose whiskers having an L / D of less than 30 and a total of 200 or more.

本発明で好適に使用可能なセルロースウィスカーは、結晶化度が55%以上のセルロースウィスカーである。結晶化度がこの範囲にあると、セルロースウィスカー自体の力学物性(強度、寸法安定性)が高まるため、樹脂に分散した際に、樹脂組成物の強度、寸法安定性が高くなる傾向にある。   The cellulose whisker that can be preferably used in the present invention is a cellulose whisker having a crystallinity of 55% or more. When the crystallinity is in this range, the mechanical properties (strength and dimensional stability) of the cellulose whiskers themselves are enhanced, and therefore when dispersed in a resin, the strength and dimensional stability of the resin composition tend to be high.

セルロースウィスカーの結晶化度は、好ましくは60%以上であり、より好ましい結晶化度の下限は65%であり、更により好ましくは70%であり、最も好ましくは80%である。セルロースウィスカーの結晶化度は高いほど好ましい傾向にあるので、上限は特に限定されないが、生産上の観点から99%が好ましい上限である。   The crystallinity of the cellulose whiskers is preferably 60% or more, more preferably the lower limit of the crystallinity is 65%, even more preferably 70%, and most preferably 80%. Since the higher the crystallinity of the cellulose whiskers tends to be, the upper limit is not particularly limited, but 99% is the preferable upper limit from the viewpoint of production.

また、セルロースファイバーは、結晶化度が55%以上のセルロースファイバーが好適に使用可能である。結晶化度がこの範囲にあると、セルロースファイバー自体の力学物性(強度、寸法安定性)が高まるため、樹脂に分散した際に、樹脂組成物の強度、寸法安定性が高くなる傾向にある。より好ましい結晶化度の下限は、60%であり、更により好ましくは70%であり、最も好ましくは80%である。セルロースファイバーの結晶化度についても上限は特に限定されず、高い方が好ましいが、生産上の観点から好ましい上限は99%である。   As the cellulose fiber, a cellulose fiber having a crystallinity of 55% or more can be preferably used. When the crystallinity is in this range, the mechanical properties (strength and dimensional stability) of the cellulose fiber itself are enhanced, and therefore when dispersed in a resin, the strength and dimensional stability of the resin composition tend to be high. The lower limit of the crystallinity is more preferably 60%, even more preferably 70%, and most preferably 80%. The upper limit of the crystallinity of the cellulose fiber is not particularly limited and is preferably higher, but from the viewpoint of production, the upper limit is preferably 99%.

セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの結晶化度は、これらセルロースの製造時の非晶部分の除去度合に左右されるが、非晶部分の除去度合が高くなるような製造条件においてはリグニン等の不純物の除去度合も高くなる。リグニン等の不純物の残存量が多いと、樹脂組成物の加工時の熱により変色をきたすことがあるため、押出加工時及び成形加工時の樹脂組成物の変色を抑制する観点から、セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの結晶化度は上述の範囲内にすることが望ましい。   The crystallinity of cellulose whiskers and cellulose fibers depends on the degree of removal of the amorphous portion during the production of these celluloses, but under the production conditions that increase the degree of removal of the amorphous portion, the removal of impurities such as lignin The degree becomes higher. When the residual amount of impurities such as lignin is large, it may cause discoloration due to heat during processing of the resin composition, so from the viewpoint of suppressing discoloration of the resin composition during extrusion and molding, cellulose whiskers and It is desirable that the crystallinity of the cellulose fiber be within the above range.

ここでいう結晶化度は、セルロースがセルロースI型結晶(天然セルロース由来)である場合には、サンプルを広角X線回折により測定した際の回折パターン(2θ/deg.が10〜30)からSegal法により、以下の式で求められる。
結晶化度(%)=([2θ/deg.=22.5の(200)面に起因する回折強度]−[2θ/deg.=18の非晶質に起因する回折強度])/[2θ/deg.=22.5の(200)面に起因する回折強度]×100
また結晶化度は、セルロースがセルロースII型結晶(再生セルロース由来)である場合には、広角X線回折において、セルロースII型結晶の(110)面ピークに帰属される2θ=12.6°における絶対ピーク強度h0とこの面間隔におけるベースラインからのピーク強度h1とから、下記式によって求められる。
結晶化度(%)=h1/h0×100
The crystallinity referred to here is Segal from the diffraction pattern (2θ / deg. Is 10 to 30) when the sample is measured by wide-angle X-ray diffraction when the cellulose is a cellulose type I crystal (derived from natural cellulose). It is calculated by the following formula by the method.
Crystallinity (%) = ([2θ / deg. = Diffraction intensity due to (200) plane of 22.5) − [2θ / deg. = Diffraction intensity due to amorphous of 18]) / [2θ / Deg. = Diffraction intensity due to (200) plane of 22.5] × 100
When the cellulose is cellulose II type crystals (derived from regenerated cellulose), the crystallinity is 2θ = 12.6 °, which is assigned to the (110) plane peak of the cellulose II type crystals in wide-angle X-ray diffraction. It is calculated from the absolute peak intensity h0 and the peak intensity h1 from the baseline at this plane interval by the following formula.
Crystallinity (%) = h1 / h0 × 100

セルロースの結晶形としては、I型、II型、III型、IV型などが知られており、I型及びII型のセルロースは汎用されている一方、III型及びIV型のセルロースは実験室スケールでは得られているものの工業スケールでは汎用されていない。本発明で用いるセルロースとしては、構造上の可動性が比較的高く、当該セルロースを樹脂に分散させることによって線膨張係数がより低く、引っ張り、曲げ変形時の強度及び伸びがより優れた樹脂コンポジットが得られることから、セルロースI型結晶又はセルロースII型結晶を含有するセルロースが好ましく、セルロースI型結晶を含有し、かつ結晶化度が55%以上のセルロースがより好ましい。   As crystal forms of cellulose, I-type, II-type, III-type, IV-type, etc. are known. While I-type and II-type celluloses are widely used, III-type and IV-type celluloses are in laboratory scale. However, it is not widely used on an industrial scale. As the cellulose used in the present invention, a resin composite having a relatively high structural flexibility, a lower linear expansion coefficient by dispersing the cellulose in a resin, a tensile strength, and a more excellent strength and elongation during bending deformation. From the fact that it can be obtained, cellulose containing cellulose type I crystal or cellulose type II crystal is preferable, and cellulose containing type I crystal and having a crystallinity of 55% or more is more preferable.

セルロースウィスカーの重合度は、好ましくは100以上、より好ましくは150以上であり、好ましくは300以下、より好ましくは250以下である。また、セルロースファイバーの重合度は、好ましくは400以上、より好ましくは450以上であり、好ましくは2500以下、より好ましくは2000以下である。押出成形における加工性と、成形体の機械的特性発現の観点から、セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの重合度は高すぎない方が好ましく、機械的特性発現の観点からは低すぎないことが望まれる。   The degree of polymerization of the cellulose whiskers is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, preferably 300 or less, more preferably 250 or less. The degree of polymerization of the cellulose fiber is preferably 400 or more, more preferably 450 or more, preferably 2500 or less, more preferably 2000 or less. From the viewpoints of processability in extrusion molding and expression of mechanical properties of the molded product, it is preferable that the degree of polymerization of the cellulose whiskers and cellulose fibers is not too high, and from the viewpoint of expression of mechanical properties, it is desirable that the polymerization degrees are not too low.

セルロースウィスカー及びセルロースファイバーの重合度は、「第十五改正日本薬局方解説書(廣川書店発行)」の確認試験(3)に記載の銅エチレンジアミン溶液による還元比粘度法に従って測定される平均重合度を意味する。   The degree of polymerization of cellulose whiskers and cellulose fibers is an average degree of polymerization measured according to the reduced specific viscosity method using the copper ethylenediamine solution described in the confirmation test (3) of "15th Revised Japanese Pharmacopoeia Manual (published by Hirokawa Shoten)". Means

セルロースの重合度(すなわち平均重合度)を制御する方法としては、加水分解処理等が挙げられる。加水分解処理によって、セルロース繊維質内部の非晶質セルロースの解重合が進み、平均重合度が小さくなる。また同時に、加水分解処理により、上述の非晶質セルロースに加え、ヘミセルロースやリグニン等の不純物も取り除かれるため、繊維質内部が多孔質化する。それにより、後記の押出工程等、機械的せん断を与える工程において、セルロース成分が機械処理を受けやすくなり、セルロース成分が微細化されやすくなる。   Examples of the method for controlling the degree of polymerization of cellulose (that is, the average degree of polymerization) include hydrolysis treatment. By the hydrolysis treatment, depolymerization of the amorphous cellulose inside the cellulose fiber progresses, and the average degree of polymerization becomes small. At the same time, the hydrolysis treatment removes impurities such as hemicellulose and lignin in addition to the above-mentioned amorphous cellulose, so that the inside of the fiber becomes porous. This makes it easier for the cellulose component to undergo mechanical treatment in the process of applying mechanical shearing such as the extrusion process described later, and the cellulose component is likely to be micronized.

加水分解の方法は、特に制限されないが、酸加水分解、アルカリ加水分解、熱水分解、スチームエクスプロージョン、マイクロ波分解等が挙げられる。これらの方法は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。酸加水分解の方法では、例えば、繊維性植物からパルプとして得たα−セルロースをセルロース原料とし、これを水系媒体に分散させた状態で、プロトン酸、カルボン酸、ルイス酸、ヘテロポリ酸等を適量加え、攪拌させながら加温することにより、容易に平均重合度を制御できる。この際の温度、圧力、時間等の反応条件は、セルロース種、セルロース濃度、酸種、酸濃度により異なるが、目的とする平均重合度が達成されるよう適宜調整されるものである。例えば、2質量%以下の鉱酸水溶液を使用し、100℃以上、加圧下で、10分間以上セルロースを処理するという条件が挙げられる。この条件のとき、酸等の触媒成分がセルロース繊維内部まで浸透し、加水分解が促進され、使用する触媒成分量が少なくなり、その後の精製も容易になる。なお、加水分解時のセルロース原料の分散液には、水の他、本発明の効果を損なわない範囲において有機溶媒を少量含んでいてもよい。   The method of hydrolysis is not particularly limited, and examples thereof include acid hydrolysis, alkali hydrolysis, hydrothermal decomposition, steam explosion, and microwave decomposition. These methods may be used alone or in combination of two or more. In the method of acid hydrolysis, for example, α-cellulose obtained as a pulp from a fibrous plant is used as a cellulose raw material, and in a state in which this is dispersed in an aqueous medium, a suitable amount of a protonic acid, a carboxylic acid, a Lewis acid, a heteropolyacid, or the like. In addition, the average degree of polymerization can be easily controlled by heating while stirring. The reaction conditions such as temperature, pressure and time at this time differ depending on the type of cellulose, the concentration of cellulose, the type of acid and the concentration of acid, but are appropriately adjusted so that the desired average degree of polymerization is achieved. For example, there may be mentioned a condition in which a 2% by mass or less aqueous mineral acid solution is used and the cellulose is treated under pressure at 100 ° C. or higher for 10 minutes or longer. Under these conditions, a catalyst component such as an acid penetrates into the inside of the cellulose fiber, the hydrolysis is promoted, the amount of the catalyst component used becomes small, and the subsequent purification becomes easy. In addition, the dispersion liquid of the cellulose raw material at the time of hydrolysis may contain a small amount of an organic solvent in addition to water as long as the effect of the present invention is not impaired.

本発明の実施形態におけるセルロースウィスカー及びセルロースファイバーは、セルロースが基本骨格中に持つ水酸基を、化学変性により修飾した変性体も包含する。セルロースの好ましい変性基の付加方法としては、エステル化、酸無水物化、エーテル化、シリル化、カチオン化、リン酸化、カルボキシアルキル化、硫酸化等が挙げられるが、これらの中でも、エステル化、酸無水物化、エーテル化がより好ましい。これらの中でも生産時の環境負荷が少なく、経済的に優れるといった観点より、エステル化が最も好ましく、エステル化の中でも、アセチル化が最も好ましい。   The cellulose whiskers and cellulose fibers in the embodiment of the present invention also include modified products obtained by modifying the hydroxyl groups that cellulose has in the basic skeleton by chemical modification. Examples of the preferred method for adding a modifying group to cellulose include esterification, acid anhydride, etherification, silylation, cationization, phosphorylation, carboxyalkylation, and sulfation. Among these, esterification, acid Anhydride conversion and etherification are more preferable. Among these, esterification is the most preferable from the viewpoints of having a low environmental load during production and being economically excellent, and among the esterifications, acetylation is most preferable.

(分散媒)
本発明におけるセルロース分散液中の分散媒は、水を主成分とする分散媒である。ここでいう、水を主成分とするとは、分散媒中に占める水の割合が50質量%以上である状態である。水以外の分散媒としては、例えば、水と相溶の有機溶剤、水と非相溶の有機溶剤、界面活性剤等が例示可能である。
(Dispersion medium)
The dispersion medium in the cellulose dispersion liquid in the present invention is a dispersion medium containing water as a main component. The term "mainly composed of water" as used herein means that the proportion of water in the dispersion medium is 50% by mass or more. Examples of the dispersion medium other than water include an organic solvent compatible with water, an organic solvent incompatible with water, a surfactant, and the like.

水と相溶の有機溶剤は、水とあらゆる組成範囲で混和する有機溶剤だけではなく、ある特定の組成範囲で混和する有機溶剤も包含する。具体例を挙げると、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルスルフォオキシド、酢酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The organic solvent compatible with water includes not only an organic solvent miscible with water in all composition ranges, but also an organic solvent miscible with a specific composition range. Specific examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, ethylene glycol, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, dimethylformamide, triethylamine, pyridine, dimethyl sulfoxide, acetic acid, and the like. It is not limited.

また、水に非相溶な有機溶剤とは、水に対する溶解度が1質量%以下で、ほとんど溶解しない有機溶剤を指す。具体例を挙げると、酢酸エチル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ペンタン、ヘプタン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The water-insoluble organic solvent refers to an organic solvent that has a solubility in water of 1% by mass or less and is hardly soluble. Specific examples thereof include, but are not limited to, ethyl acetate, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, toluene, xylene, cyclohexane, pentane, heptane, and the like.

更に、界面活性剤としては、陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両性イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤のいずれも使用することができるが、セルロースとの親和性の点で、陰イオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤が好ましく、非イオン系界面活性剤がより好ましい。   Further, as the surfactant, any of anionic surfactants, nonionic surfactants, zwitterionic surfactants and cationic surfactants can be used, but they have an affinity with cellulose. In this respect, anionic surfactants and nonionic surfactants are preferable, and nonionic surfactants are more preferable.

陰イオン系界面活性剤としては、脂肪酸系(陰イオン)として、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム,アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム等が挙げられ、直鎖アルキルベンゼン系として直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等が挙げられ、高級アルコール系(陰イオン)として、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム等が挙げられ、アルファオレフィン系としてアルファオレフィンスルホン酸ナトリウム等、ノルマルパラフィン系としてアルキルスルホン酸ナトリウム等が挙げられ、それらを1種又は2種以上を混合して使用することも可能である。   Examples of the anionic surfactant include fatty acid-based (anion) fatty acid sodium, fatty acid potassium, sodium alphasulfofatty acid ester sodium, and the like, and linear alkylbenzene-based agent includes linear alkylbenzene sulfonate sodium and the like. Examples of the alcohol type (anion) include sodium alkyl sulfate ester, sodium alkyl ether sulfate, and the like, such as alpha olefin type sodium alpha olefin sulfonate and the like, normal paraffin type sodium alkyl sulfonate, and the like. It is also possible to use one kind or a mixture of two or more kinds.

非イオン系界面活性剤としては、脂肪酸系(非イオン)として、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の糖脂質、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられ、高級アルコール系(非イオン)としてポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられ、アルキルフェノール系としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等が挙げられ、それらを1種又は2種以上を混合して使用することも可能である。   Examples of the nonionic surfactant include fatty acid-based (nonionic) glycolipids such as sucrose fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, and fatty acid alkanolamide. Examples of the ion) include polyoxyethylene alkyl ether and the like, and examples of the alkylphenol type include polyoxyethylene alkylphenyl ether and the like, and it is possible to use one kind or a mixture of two or more kinds thereof.

両性イオン系界面活性剤としては、アミノ酸系として、アルキルアミノ脂肪酸ナトリウム等が挙げられ、ベタイン系としてアルキルベタイン等が挙げられ、アミンオキシド系としてアルキルアミンオキシド等が挙げられ、それらを1種又は2種以上を混合して使用することも可能である。   Examples of the zwitterionic surfactant include alkylamino fatty acid sodium as the amino acid type, alkyl betaine as the betaine type, alkylamine oxide as the amine oxide type, and one or two of them. It is also possible to use a mixture of two or more species.

陽イオン系界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩系として、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等が挙げられ、それらを1種又は2種以上を混合して使用することも可能である。   Examples of the cationic surfactant include alkyl trimethyl ammonium salt and dialkyl dimethyl ammonium salt as the quaternary ammonium salt type, and it is possible to use one kind or a mixture of two or more kinds thereof. .

界面活性剤は、油脂の誘導体であってよい。油脂としては、脂肪酸とグリセリンとのエステルが挙げられ、通常は、トリグリセリド(トリ−O−アシルグリセリン)の形態を取るものをいう。脂肪油で酸化を受けて固まりやすい順に乾性油、半乾性油、不乾性油と分類され、食用、工業用など様々な用途で利用されているものを用いることができ、例えば以下のものを、1種又は2種以上併用して用いることができる。   Surfactants may be derivatives of fats and oils. Examples of fats and oils include esters of fatty acids and glycerin, and usually those in the form of triglyceride (tri-O-acylglycerin). Dry oils, semi-dry oils, non-dry oils are classified in order from fatty oils that are easily oxidized and solidified, and those used in various applications such as food and industry can be used. They can be used alone or in combination of two or more.

油脂としては、動植物油として、例えば、テルピン油、トール油、ロジン、白絞油、コーン油、大豆油、ゴマ油、菜種油(キャノーラ油)、こめ油、糠油、椿油、サフラワー油(ベニバナ油)、ヤシ油(パーム核油)、綿実油、ひまわり油、エゴマ油(荏油)、アマニ油、オリーブオイル、ピーナッツオイル、アーモンドオイル、アボカドオイル、ヘーゼルナッツオイル、ウォルナッツオイル、グレープシードオイル、マスタードオイル、レタス油、魚油、鯨油、鮫油、肝油、カカオバター、ピーナッツバター、パーム油、ラード(豚脂)、ヘット(牛脂)、鶏油、兎脂、羊脂、馬脂、シュマルツ、乳脂(バター、ギー等)、硬化油(マーガリン、ショートニングなど)、ひまし油(植物油)等が挙げられる。   Examples of fats and oils include animal and vegetable oils such as terpine oil, tall oil, rosin, white squeezing oil, corn oil, soybean oil, sesame oil, rapeseed oil (canola oil), rice oil, bran oil, camellia oil, safflower oil (safflower oil). , Coconut oil (palm kernel oil), cottonseed oil, sunflower oil, perilla oil (sesame oil), linseed oil, olive oil, peanut oil, almond oil, avocado oil, hazelnut oil, walnut oil, grape seed oil, mustard oil, Lettuce oil, fish oil, whale oil, shark oil, liver oil, cocoa butter, peanut butter, palm oil, lard (pork fat), het (beef fat), chicken oil, rabbit fat, sheep fat, horse fat, schmalz, milk fat (butter, butter, Gee, etc.), hydrogenated oil (margarine, shortening, etc.), castor oil (vegetable oil) and the like.

特に好ましい態様において、界面活性剤は、ロジン誘導体、アルキルフェニル誘導体、ビスフェノールA誘導体、βナフチル誘導体、スチレン化フェニル誘導体、及び硬化ひまし油誘導体からなる群より選択される1種以上である。   In a particularly preferred embodiment, the surfactant is one or more selected from the group consisting of rosin derivatives, alkylphenyl derivatives, bisphenol A derivatives, β-naphthyl derivatives, styrenated phenyl derivatives, and hydrogenated castor oil derivatives.

(樹脂セルロース分散液の調製)
第一の工程において、樹脂セルロース分散液は、水を主成分とする分散媒中にセルロースを分散させたセルロース分散液を予め調製しておき、該セルロース分散液をポリオレフィン系樹脂に添加する方法で調製することが好ましい。分散媒中のセルロースの分散性は、最終製品である成形体の物性安定性に影響を与える。上記方法は、分散媒中のセルロースの分散性を把握・管理しやすく、結果的に樹脂セルロース分散液中のセルロース径を安定化させることを可能にするという利点を有する。
(Preparation of resin cellulose dispersion)
In the first step, the resin cellulose dispersion is prepared by previously preparing a cellulose dispersion prepared by dispersing cellulose in a dispersion medium containing water as a main component, and adding the cellulose dispersion to a polyolefin resin. It is preferable to prepare. The dispersibility of cellulose in the dispersion medium affects the physical property stability of the molded product as the final product. The above method has an advantage that the dispersibility of the cellulose in the dispersion medium can be easily grasped and controlled, and as a result, the diameter of the cellulose in the resin cellulose dispersion can be stabilized.

水を主成分とする分散媒中にセルロースを分散させたセルロース分散液は、種々の方法で得ることが可能である。具体例を挙げると、原料となるパルプ等を100℃以上の熱水等で処理し、ヘミセルロース部分を加水分解して脆弱化したのち、高圧ホモジナイザー、マイクロフリュイダイザー、ボールミルやディスクミルといった粉砕法により解繊する方法、原料となるパルプ等を裁断し、塩酸や硫酸といった酸中で、セルロースの非晶部分を溶解したのち、中和する方法、原料パルプ等を粉砕、100℃以上の熱水等で処理し、脱水して得られたパルプを撹拌機で攪拌した後有機溶剤等の雰囲気下、ビーズミル等で解繊修飾した後、溶剤を水置換する方法等が挙げられる。   A cellulose dispersion liquid in which cellulose is dispersed in a dispersion medium containing water as a main component can be obtained by various methods. To give a specific example, pulp, which is a raw material, is treated with hot water at 100 ° C. or higher to hydrolyze and weaken the hemicellulose portion, and then pulverized by a high pressure homogenizer, a microfluidizer, a ball mill or a disc mill. Method of defibrating, cutting pulp as raw material, dissolving amorphous portion of cellulose in acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, then neutralizing, crushing raw pulp, hot water at 100 ° C or higher, etc. A method in which the pulp obtained by treating with water, dehydration, and the like is stirred with a stirrer, defibrated with a bead mill or the like in an atmosphere of an organic solvent, and then the solvent is replaced with water.

また、上述のように調製されたセルロース分散液を、せん断条件下で乾燥処理し、粉末状セルロースとして取得した後、所望のセルロース濃度となるようブレンドし、分散媒とともに高圧ホモジナイザー、マイクロフリュイダイザー、ボールミルやディスクミルといったせん断を与える装置条件下でせん断を与え、再分散させる方法も好適に使用可能である。   In addition, the cellulose dispersion prepared as described above is dried under shearing conditions and, after obtaining as powdery cellulose, blended to have a desired cellulose concentration, a high-pressure homogenizer together with a dispersion medium, a microfluidizer, A method of applying shear under conditions of an apparatus such as a ball mill or a disk mill for applying shear and redispersion can also be suitably used.

次いで、ポリオレフィン系樹脂にセルロース分散液を添加することで、樹脂セルロース分散液を得ることができる。添加方法としては、押出機にポリオレフィン系樹脂をペレット、粉体等の形状(好ましくはペレット比率50質量%超)で供給した後、剪断条件下にある当該ポリオレフィン系樹脂にセルロース分散液を添加して混練して樹脂セルロース分散液を得る方法を例示できる。   Next, a resin cellulose dispersion can be obtained by adding the cellulose dispersion to the polyolefin resin. As a method of addition, the polyolefin resin is supplied to the extruder in the form of pellets, powder or the like (preferably a pellet ratio of more than 50% by mass), and then the cellulose dispersion is added to the polyolefin resin under shearing conditions. A method of kneading and kneading to obtain a resin cellulose dispersion can be exemplified.

第一の工程で得られる樹脂セルロース分散液の好ましい組成は、ポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、セルロースが1〜70質量部、分散媒が1〜150質量部である。ポリオレフィン系樹脂100質量部に対するセルロース量の下限は、より好ましくは2質量部、更により好ましくは3質量部、特に好ましくは4質量部である。またセルロース量の上限は、より好ましくは60質量部、更により好ましくは50質量部、特に好ましくは45質量部、最も好ましくは30質量部である。得られる樹脂組成物中のセルロースの分散性を高め、成形体の物性安定性を高めるためには、上述の範囲内が望まれる。また分散媒の下限量は、より好ましくは5質量部、更により好ましくは10質量部、更により好ましくは15質量部、最も好ましくは20質量部である。分散媒の上限量は、より好ましくは130質量部、更に好ましくは120質量部、更により好ましくは110質量部、最も好ましくは100質量部である。   The preferred composition of the resin cellulose dispersion obtained in the first step is 1 to 70 parts by mass of cellulose and 1 to 150 parts by mass of the dispersion medium with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin. The lower limit of the amount of cellulose based on 100 parts by mass of the polyolefin resin is more preferably 2 parts by mass, even more preferably 3 parts by mass, and particularly preferably 4 parts by mass. The upper limit of the amount of cellulose is more preferably 60 parts by mass, even more preferably 50 parts by mass, particularly preferably 45 parts by mass, and most preferably 30 parts by mass. In order to enhance the dispersibility of cellulose in the obtained resin composition and enhance the physical stability of the molded product, the above range is desired. Further, the lower limit amount of the dispersion medium is more preferably 5 parts by mass, even more preferably 10 parts by mass, even more preferably 15 parts by mass, and most preferably 20 parts by mass. The upper limit amount of the dispersion medium is more preferably 130 parts by mass, further preferably 120 parts by mass, even more preferably 110 parts by mass, and most preferably 100 parts by mass.

第一の工程において得られる樹脂セルロース分散液100質量%中のセルロースの割合は、好ましくは1〜30質量%である。上記割合の下限は、より好ましくは2質量%、更により好ましくは3質量%、特に好ましくは5質量%である。また上記割合の上限は、より好ましくは25質量%、更により好ましくは20質量%、特に好ましくは15質量%である。得られる樹脂組成物中のセルロースの分散性を高め、成形体の物性安定性を高めるために、上述の範囲内が望まれる。   The proportion of cellulose in 100% by mass of the resin cellulose dispersion obtained in the first step is preferably 1 to 30% by mass. The lower limit of the above ratio is more preferably 2% by mass, even more preferably 3% by mass, and particularly preferably 5% by mass. The upper limit of the above ratio is more preferably 25% by mass, even more preferably 20% by mass, and particularly preferably 15% by mass. In order to enhance the dispersibility of cellulose in the obtained resin composition and enhance the physical property stability of the molded product, the above range is desired.

≪第二の工程≫
本製造方法においては、第一の工程に引き続いて実施される、樹脂セルロース分散液を撹拌しながら加熱して分散媒を除去して樹脂セルロース混合物を得る第二の工程が必要である。
<< Second step >>
This production method requires a second step, which is carried out following the first step, to heat the resin cellulose dispersion while stirring to remove the dispersion medium to obtain a resin cellulose mixture.

セルロースは、分散液中においては、安定的に微分散することが知られている。第二の工程においては、樹脂セルロース分散液を撹拌しながら加熱して分散媒を除去することで、セルロースを樹脂と摩擦させながら加熱し、分散媒を除去することができ、これにより、分散媒除去によるセルロースの凝集を大幅に抑制し、得られる樹脂組成物中でのセルロースの分散性を高めることが可能となる。したがって第二の工程は非常に重要である。   It is known that cellulose is stably finely dispersed in a dispersion liquid. In the second step, by heating the resin cellulose dispersion while stirring to remove the dispersion medium, it is possible to remove the dispersion medium by heating the cellulose while rubbing it with the resin to remove the dispersion medium. Agglomeration of cellulose due to removal can be significantly suppressed, and the dispersibility of cellulose in the obtained resin composition can be enhanced. Therefore, the second step is very important.

上述のように、第二の工程には、樹脂セルロース分散液にせん断を与えながら、水を主成分とする分散媒を除去する役割がある。分散媒が水を主成分とすることから、第二の工程における加熱温度は、100℃以上、200℃未満であることが望ましい。上限は、より好ましくは180℃、更に好ましくは170℃、更により好ましくは160℃、最も好ましくは150℃である。下限は、より好ましくは105℃、更により好ましくは110℃、最も好ましくは115℃である。また上限温度は、用いるポリオレフィン系樹脂(ポリオレフィン系樹脂が2種以上の場合は、当該2種以上のうち最も含有量が多い樹脂)の融点以下であることが望ましい。また、第二の工程における加熱温度は、例えば、100℃−120℃−150℃−160℃のように、上述の温度範囲内で徐々に上昇させる(すなわち経時的な温度勾配を持たせる)ことが、セルロースの凝集抑制の観点から好ましい。   As described above, the second step has a role of removing the dispersion medium containing water as the main component while applying shear to the resin cellulose dispersion. Since the dispersion medium contains water as a main component, the heating temperature in the second step is preferably 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. The upper limit is more preferably 180 ° C, still more preferably 170 ° C, even more preferably 160 ° C, most preferably 150 ° C. The lower limit is more preferably 105 ° C, even more preferably 110 ° C, most preferably 115 ° C. Further, the upper limit temperature is preferably equal to or lower than the melting point of the polyolefin-based resin to be used (in the case of two or more kinds of polyolefin-based resins, the resin having the largest content of the two or more kinds). In addition, the heating temperature in the second step is gradually increased within the above temperature range (that is, a temperature gradient over time is provided), for example, 100 ° C-120 ° C-150 ° C-160 ° C. Are preferable from the viewpoint of suppressing aggregation of cellulose.

≪第三の工程≫
本発明においては、第二の工程に引き続き、第二の工程で得られたセルロース樹脂混合物を溶融混練する第三の工程を設ける必要がある。
≪Third process≫
In the present invention, it is necessary to provide a third step of melt-kneading the cellulose resin mixture obtained in the second step, following the second step.

第三の工程の温度は、ポリオレフィン系樹脂及びセルロースの種類によって設定されるが、ポリオレフィン系樹脂の溶融混練が可能な温度以上で、かつポリオレフィン系樹脂及びセルロースの熱分解開始温度未満であることが望ましい。一態様において、第三の工程の温度の下限は、好ましくはポリオレフィン系樹脂の融点より少なくとも10℃高い温度である。   The temperature of the third step is set depending on the types of the polyolefin resin and cellulose, but it is higher than or equal to the temperature at which the polyolefin resin can be melt-kneaded, and lower than the thermal decomposition start temperature of the polyolefin resin and cellulose. desirable. In one aspect, the lower limit of the temperature in the third step is preferably at least 10 ° C. higher than the melting point of the polyolefin resin.

また、第三の工程においては、その工程の一部を大気圧未満の減圧状態とし、樹脂混練物から揮発成分や水蒸気を除去することがより好ましい。   Further, in the third step, it is more preferable to remove a volatile component and water vapor from the resin kneaded material by making a part of the step a reduced pressure state below atmospheric pressure.

本発明においては、第二、及び第三工程を、押出機で実施することが重要である。押出機を使用することで、押出機以外の設備を使用することなく、短時間で樹脂組成物を製造することが可能となり、経済的に非常に優位な製造が可能となる。より好ましくは、第一工程における樹脂とセルロース分散液との混合、第二工程及び第三工程を、すべて押出機で実施する。更により好ましくは、上記第一工程(特に樹脂とセルロース分散液との混合工程)、第二工程及び第三工程を押出機で連続して実施することが挙げられる。   In the present invention, it is important to carry out the second and third steps with an extruder. By using the extruder, the resin composition can be produced in a short time without using any equipment other than the extruder, and the production which is very economically advantageous can be performed. More preferably, the mixing of the resin and the cellulose dispersion in the first step, the second step and the third step are all performed by an extruder. Even more preferably, the first step (particularly the step of mixing the resin and the cellulose dispersion liquid), the second step and the third step are continuously carried out by an extruder.

本発明において使用可能な押出機としては、単軸押出機、二軸押出機、及び多軸押出機が挙げられる。これらの中でも特に二軸押出機が好ましく使用できる。さらには二軸押出機の中でも、シリンダー長(L)をスクリュー径(D)で除したL/Dが40以上の行程の長い二軸押出機がより好ましく使用できる。さらには押出機の上部に分散媒を除去可能なベントポートを複数設置可能な構造の押出機が最も好ましく使用可能である。より好ましい押出機のL/Dは、45以上、更に好ましくは48以上、最も好ましくは50以上の長い押出機である。上限はモーター容量の制限から100である。また、押出機中で第一の工程のセルロース分散液とポリオレフィン系樹脂の混合を実施することで、セルロースに樹脂(好ましくはペレット)との摩擦という強いせん断を与えつつ、ほぼ瞬間的に分散媒中の水を除去することが可能となるため、得られる成形体の物性安定性を高めるほどの高いセルロース分散性を発現させることが可能となり、更には、全工程を単独の押出機という1つの工程で実施できるため、経済的に優位とすることが可能である。   Extruders that can be used in the present invention include single-screw extruders, twin-screw extruders, and multi-screw extruders. Among these, a twin-screw extruder can be preferably used. Further, among the twin-screw extruders, a twin-screw extruder having a long stroke of L / D obtained by dividing the cylinder length (L) by the screw diameter (D) of 40 or more can be more preferably used. Further, an extruder having a structure in which a plurality of vent ports capable of removing the dispersion medium can be installed above the extruder can be most preferably used. A more preferable extruder has an L / D of 45 or more, more preferably 48 or more, and most preferably 50 or more. The upper limit is 100 due to the limitation of the motor capacity. In addition, by mixing the cellulose dispersion in the first step with the polyolefin resin in the extruder, the cellulose is subjected to a strong shear of friction with the resin (preferably pellets) and the dispersion medium is almost instantaneously added. Since it becomes possible to remove the water in it, it becomes possible to express a high degree of cellulose dispersibility to the extent that the physical stability of the obtained molded product is enhanced, and furthermore, all the steps are performed in a single extruder. Since it can be carried out in a process, it can be economically superior.

本発明の製造方法で得られる樹脂組成物における、ポリオレフィン系樹脂の好ましい比率は、40〜99質量%である。下限量は、より好ましくは50質量%であり、更により好ましくは60質量%、更により好ましくは70質量%、特に好ましくは80質量%、最も好ましくは90質量%である。上限量は、より好ましくは98質量%であり、最も好ましくは97質量%であり、特に好ましい上限は、95質量%である。   A preferable ratio of the polyolefin resin in the resin composition obtained by the production method of the present invention is 40 to 99% by mass. The lower limit amount is more preferably 50% by mass, even more preferably 60% by mass, even more preferably 70% by mass, particularly preferably 80% by mass, and most preferably 90% by mass. The upper limit amount is more preferably 98% by mass, most preferably 97% by mass, and the particularly preferable upper limit is 95% by mass.

本発明の製造方法で得られる樹脂組成物における、セルロースの好ましい比率は、1〜60質量%である。下限量は、より好ましくは2質量%、更に好ましくは3質量%、特に好ましくは5質量%である。上限量は、より好ましくは50質量%、更に好ましくは40質量%、更により好ましくは30質量%、特に好ましくは20質量%、最も好ましくは10質量%である。   The preferable ratio of cellulose in the resin composition obtained by the production method of the present invention is 1 to 60% by mass. The lower limit amount is more preferably 2% by mass, further preferably 3% by mass, particularly preferably 5% by mass. The upper limit amount is more preferably 50% by mass, further preferably 40% by mass, even more preferably 30% by mass, particularly preferably 20% by mass, and most preferably 10% by mass.

また、本発明では、上記した成分のほかに、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて付加的成分を添加しても構わない。これら付加的成分の添加量は、樹脂組成物合計量を100質量部としたとき15質量部を超えない範囲であることが望ましい。   Further, in the present invention, in addition to the above-mentioned components, additional components may be added as necessary within a range not impairing the effects of the present invention. The addition amount of these additional components is preferably within the range of not more than 15 parts by mass when the total amount of the resin composition is 100 parts by mass.

付加的成分の例としては、追加の熱可塑性樹脂、無機フィラー(タルク、カオリン、ゾノトライト、ワラストナイト、チタン酸カリウム、ガラス繊維など)、無機フィラーと樹脂との親和性を高める為の公知のシランカップリング剤、難燃剤(ハロゲン化された樹脂、シリコーン系難燃剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、有機燐酸エステル化合物、ポリ燐酸アンモニウム、赤燐など)、滴下防止効果を示すフッ素系ポリマー、可塑剤(オイル、低分子量ポリオレフィン、ポリエチレングリコール、脂肪酸エステル類等)、三酸化アンチモン等の難燃助剤、着色用カーボンブラック等の着色剤、帯電防止剤、各種過酸化物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。   Examples of additional components include additional thermoplastic resins, inorganic fillers (talc, kaolin, zonotolite, wollastonite, potassium titanate, glass fibers, etc.), known fillers for increasing the affinity between the inorganic filler and the resin. Silane coupling agents, flame retardants (halogenated resins, silicone flame retardants, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, organic phosphoric acid ester compounds, ammonium polyphosphate, red phosphorus, etc.), fluorinated polymers that exhibit anti-dripping effects, Plasticizers (oil, low molecular weight polyolefin, polyethylene glycol, fatty acid esters, etc.), flame retardant aids such as antimony trioxide, coloring agents such as carbon black for coloring, antistatic agents, various peroxides, antioxidants, Examples thereof include ultraviolet absorbers and light stabilizers.

本発明の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂中にセルロースを高度に分散させることが可能となるため、物性の安定性に優れるため、大型成形体等に使用可能である。また、得られる樹脂組成物の伸張粘度を向上させることができるため、溶融状態で延伸がかかる材料等に使用可能である。具体的には、射出成形、シート成形、ブロー成形、真空成形及びインフレーション成形等で成形される、信頼性が要求される自動車外装材、シャーシ等の構造部材、内装部材、ギア等の駆動部材等に好適に使用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the production method of the present invention, it is possible to highly disperse cellulose in a polyolefin-based resin, and the stability of the physical properties is excellent, so that the production method can be used for large-sized molded articles and the like. Further, since the extensional viscosity of the obtained resin composition can be improved, it can be used for a material or the like which is stretched in a molten state. Specifically, it is formed by injection molding, sheet molding, blow molding, vacuum molding, inflation molding, etc., and is required to have reliability, such as automobile exterior materials, structural members such as chassis, interior members, drive members such as gears, etc. Can be suitably used.

本発明を実施例に基づいて更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。   The present invention will be further described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

[原料及び評価方法]
以下に、使用した原料及び評価方法について説明する。
≪ポリオレフィン系樹脂≫
ポリプロピレン(以下、単位PPと称す。)
ノバテックPP(日本ポリプロ株式会社) EA7AD(MFR=1.4g/10分)
低密度ポリエチレン(以下、単にLDPEと称す)
サンテックLD(旭化成株式会社) B161(MFR=1.4g/10分)
エチレン−ブテン共重合体(以下、単にPEBと称す)
クレオレックス(旭化成株式会社) K4125(MFR=2.5g/10分)
無水マレイン酸変性ポリプロピレン(以下、単にMPPと称す。)
ノバテックPP(日本ポリプロ株式会社)製 MA3(MFR=11g/10分)100質量部に対し、無水マレイン酸2質量部、パーヘキサ25Bを0.05重量部配合し、200℃に設定した二軸押出機にて溶融混練を実施し、減圧吸引で遊離の無水マレイン酸を除去し、ストランド状に押し出した後、水冷し、切断し、無水マレイン酸変性ポリプロピレンペレットとして得た。得られたMPPのMFRは、25g/10分であった。また、無水マレイン酸付加率を、赤外線吸収スペクトルの特性吸収帯の吸光度比で、あらかじめ作成したおいた検量線により求めたところ、0.89質量%であった。
[Raw materials and evaluation method]
The raw materials used and the evaluation method will be described below.
≪Polyolefin resin≫
Polypropylene (hereinafter referred to as unit PP)
Novatec PP (Japan Polypro Corporation) EA7AD (MFR = 1.4g / 10min)
Low density polyethylene (hereinafter simply referred to as LDPE)
Suntech LD (Asahi Kasei Corporation) B161 (MFR = 1.4g / 10min)
Ethylene-butene copolymer (hereinafter simply referred to as PEB)
Creolex (Asahi Kasei Corporation) K4125 (MFR = 2.5g / 10min)
Maleic anhydride modified polypropylene (hereinafter simply referred to as MPP)
2 parts by weight of maleic anhydride and 0.05 parts by weight of Perhexa 25B were mixed with 100 parts by weight of MA3 (MFR = 11 g / 10 minutes) manufactured by Novatec PP (Japan Polypro Co., Ltd.), and twin screw extrusion set to 200 ° C. Melt kneading was carried out by a machine, and free maleic anhydride was removed by suction under reduced pressure, and the mixture was extruded in a strand shape, cooled with water, and cut to obtain maleic anhydride-modified polypropylene pellets. The MFR of the obtained MPP was 25 g / 10 minutes. Further, the maleic anhydride addition rate was 0.89 mass% as determined by the previously prepared calibration curve as the absorbance ratio of the characteristic absorption band of the infrared absorption spectrum.

≪評価方法≫
<セルロースの重合度>
「第14改正日本薬局方」(廣川書店発行)の結晶セルロース確認試験(3)に規定される銅エチレンジアミン溶液による還元比粘度法により測定した。
<セルロースの結晶形、結晶化度>
X線回折装置(株式会社リガク製、多目的X線回折装置)を用いて粉末法にて回折像を測定(常温)し、Segal法で結晶化度を算出した。また、得られたX線回折像から結晶形についても測定した。
≪Evaluation method≫
<Polymerization degree of cellulose>
It was measured by a reduced specific viscosity method using a copper ethylenediamine solution specified in the crystalline cellulose confirmation test (3) of "14th Revised Japanese Pharmacopoeia" (published by Hirokawa Shoten).
<Cellulose crystal form and crystallinity>
An X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, multipurpose X-ray diffractometer) was used to measure a diffraction pattern (at room temperature) by the powder method, and the crystallinity was calculated by the Segal method. The crystal form was also measured from the obtained X-ray diffraction image.

<セルロースのL/D>
セルロースを、1質量%濃度で純水懸濁液とし、高剪断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」、処理条件:回転数15,000rpm×5分間)で分散させた水分散体を、0.1〜0.5質量%まで純水で希釈し、マイカ上にキャストし、風乾したものの粒子像を原子間力顕微鏡(AFM)で観察した。粒子像の長径(L)及び短径(D)を計測し、更にこれらの値から比(L/D)を求め、100個〜150個の粒子の平均値として算出した。
<L / D of cellulose>
Cellulose was made into a pure water suspension at a concentration of 1% by mass, and a high shear homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., trade name "Excel Auto Homogenizer ED-7", processing condition: rotation speed 15,000 rpm x 5 minutes) was used. The dispersed aqueous dispersion was diluted with pure water to 0.1 to 0.5% by mass, cast on mica, and air-dried, and the particle image was observed with an atomic force microscope (AFM). The major axis (L) and the minor axis (D) of the particle image were measured, the ratio (L / D) was calculated from these values, and the average value of 100 to 150 particles was calculated.

<セルロースの平均径>
セルロースを固形分40質量%として、プラネタリーミキサー((株)品川工業所製、商品名「5DM−03−R」、撹拌羽根はフック型)中において、126rpmで、室温常圧下で30分間混練した。次いで、固形分0.5質量%の濃度で純水懸濁液とし、高剪断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」、処理条件:回転数15,000rpm×5分間)で分散させ、遠心分離(久保田商事(株)製、商品名「6800型遠心分離器」、ロータータイプRA−400型、処理条件:遠心力39200m/sで10分間遠心した上澄みを採取し、更に、この上澄みについて、116000m/sで45分間遠心処理する。)した。遠心後の上澄み液を用いて、レーザー回折/散乱法粒度分布計(堀場製作所(株)製、商品名「LA−910」、超音波処理1分間、屈折率1.20)により得られた体積頻度粒度分布における積算50%粒子径(体積平均粒子径)を測定し、この値を平均径とした。
<Average diameter of cellulose>
Kneading with cellulose at a solid content of 40% by mass in a planetary mixer (manufactured by Shinagawa Kogyo Co., Ltd., trade name "5DM-03-R", with stirring blades of hook type) at 126 rpm at room temperature and atmospheric pressure for 30 minutes. did. Then, a pure water suspension was prepared with a solid content of 0.5% by mass, and a high-shear homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., trade name "Excel Auto Homogenizer ED-7", processing condition: rotation speed 15,000 rpm x 5 minutes) to disperse and centrifuge (manufactured by Kubota Shoji Co., Ltd., trade name "6800 type centrifuge", rotor type RA-400 type, processing conditions: centrifugal force 39,200 m 2 / s for 10 minutes The collected supernatant was centrifuged at 116000 m 2 / s for 45 minutes). Volume obtained by laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., trade name “LA-910”, ultrasonic treatment 1 minute, refractive index 1.20) using the supernatant after centrifugation. The cumulative 50% particle size (volume average particle size) in the frequency particle size distribution was measured, and this value was taken as the average size.

<セルロース分散性>
樹脂組成物ペレットを、ISOの多目的試験片の形状に射出成形した後、該成形片の中央部を、高分解能3DX線顕微鏡(nano3DX:リガク社製)を用いて、X線管電圧40kV、管電流30mA条件、成形片中央部の600立方μmを対象に、CT測定を実施した。投影数は1000枚とし、露光時間は1枚当たり24秒とした。この時の空間分解能は0.54μm/ピクセルであった。得られたデータはOtsu法にて二値化し、組成物中に物体として検出された体積を、全体体積で除して、異物量として算出した。この場合、仮にセルロースを10体積%配合して、その半分が空間分解能以上の凝集体として組成物内に存在していた場合、5体積%が異物として計算されることとなる。
<Cellulose dispersibility>
After the resin composition pellets were injection molded into the shape of an ISO multipurpose test piece, the central part of the molded piece was measured with a high resolution 3DX ray microscope (nano3DX: manufactured by Rigaku Corporation), an X-ray tube voltage of 40 kV, and a tube. CT measurement was carried out under the condition of current of 30 mA and 600 cubic μm at the center of the molded piece. The number of projections was 1000, and the exposure time was 24 seconds per sheet. The spatial resolution at this time was 0.54 μm / pixel. The obtained data was binarized by the Otsu method, and the volume detected as an object in the composition was divided by the total volume to calculate the amount of foreign matter. In this case, if 10% by volume of cellulose is blended and half of it is present in the composition as an aggregate having a spatial resolution or higher, 5% by volume will be calculated as a foreign substance.

<引張破断強度の変動係数>
ISO294−3に準拠した多目的試験片を用いて、ISO527に準拠して引張破断強度をn数15でそれぞれ測定し、得られた各データをもとに下式に基づき変動係数(CV)を計算した。
CV=(σ/μ)×100
ここで、σは標準偏差、μは引張破断強度の算術平均を表す。
<Variation coefficient of tensile breaking strength>
Using a multipurpose test piece compliant with ISO294-3, tensile rupture strength was measured at n number 15 according to ISO527, and the coefficient of variation (CV) was calculated based on the following equation based on the obtained data. did.
CV = (σ / μ) × 100
Here, σ is the standard deviation, and μ is the arithmetic mean of tensile strength at break.

<引張破壊呼び歪>
引張破断強度の変動係数測定時の引張破壊呼び歪を、それぞれ測定し、加算平均した。
<Nominal tensile strain>
The nominal strains for tensile fracture at the time of measuring the coefficient of variation of tensile fracture strength were measured, respectively, and averaged.

<フェンダーの欠陥率>
樹脂組成物ペレットを用いて、最大型締圧力4000トンの射出成形機のシリンダー温度を250℃に設定し、図1の概略図に示す形状を有するフェンダーを成形可能な所定の金型(キャビティー容積:約1400cm3、平均厚み:2mm、投影面積:約7000cm2、ゲート数:5点ゲート、ホットランナー:なお、図1中で、成形体のランナー位置を明確にするためにランナー(ホットランナー)の相対的な位置1を図示した。)を用い、金型温度を60℃に設定し、20枚のフェンダーを成形した。
<Fender defect rate>
Using a resin composition pellet, the cylinder temperature of an injection molding machine with a maximum mold clamping pressure of 4000 tons was set to 250 ° C., and a predetermined mold (cavity) capable of molding a fender having the shape shown in the schematic view of FIG. Volume: about 1400 cm3, average thickness: 2 mm, projected area: about 7000 cm2, number of gates: 5 points, hot runner: In addition, in FIG. 1, runners (hot runners) are used to clarify the runner position of the molded body. Relative position 1 was shown), the mold temperature was set to 60 ° C., and 20 fenders were molded.

得られたフェンダーを床に置き、5kgの砂を入れた袋を、約50cmの高さより、フェンダー中心部に落下させ、フェンダーの破壊状況を確認した。20枚中破壊された枚数を数えた。   The obtained fender was placed on the floor, and a bag containing 5 kg of sand was dropped from the height of about 50 cm to the center of the fender to confirm the state of destruction of the fender. The number of destroyed pieces was counted out of 20 pieces.

≪押出機の構成≫
<実施例における構成>
シリンダーブロック数が13個ある二軸押出機(STEER社製 OMEGA30H、L/D=60)のシリンダー3に液体注入ノズルを設置し、シリンダー1を水冷、シリンダー2〜4を80℃、シリンダー5を100℃、シリンダー6を130℃、シリンダー7を200℃、シリンダー8〜13及びダイスを220℃に設定した。
<< Extruder configuration >>
<Structure in Example>
A liquid injection nozzle is installed in the cylinder 3 of a twin-screw extruder having 13 cylinder blocks (STEER OMEGA30H, L / D = 60), the cylinder 1 is water-cooled, the cylinders 2 to 4 are 80 ° C., and the cylinder 5 is The temperature was set to 100 ° C, the temperature of the cylinder 6 was 130 ° C, the temperature of the cylinder 7 was 200 ° C, and the temperature of the cylinders 8 to 13 and the die were 220 ° C.

スクリュー構成としては、シリンダー1〜4を搬送スクリューのみで構成される搬送ゾーンとし、シリンダー5及び6に、それぞれ上流側より3個の時計回りニーディングディスク(送りタイプニーディングディスク:以下、単にRKDと呼ぶことがある。)を配し、更に押出機上部にベントポートを設置し、分散媒を除去できるようにした。引き続いて、シリンダー7から8にかけて、3個のRKD、2個のニュートラルニーディングディスク(無搬送タイプニーディングディスク:以下、単にNKDと呼ぶことがある。)、1個の反時計回りニーディングディスク(逆送りタイプニーディングディスク:以下、単にLKDと呼ぶことがある。)を連続して配し溶融ゾーンとした。シリンダー9は搬送ゾーンとし、シリンダー10に1個のRKD、2個のNKD及び1個のLKDをこの順で連続して配し、溶融ゾーンとした後、シリンダー11〜13を搬送ゾーンとした。ここでシリンダー12で減圧吸引が可能とした。   As for the screw configuration, cylinders 1 to 4 are used as a transport zone composed only of transport screws, and three clockwise kneading discs (feed type kneading discs: hereinafter referred to simply as RKD) are provided in each of cylinders 5 and 6 from the upstream side. ), And a vent port was installed above the extruder so that the dispersion medium could be removed. Subsequently, three RKDs, two neutral kneading discs (no-conveying type kneading discs: hereinafter sometimes simply referred to as NKD), and one counterclockwise kneading disc from the cylinders 7 to 8. (Reverse feed type kneading disc: hereinafter sometimes simply referred to as LKD) was continuously arranged to form a melting zone. The cylinder 9 was used as a transfer zone, and one RKD, two NKD and one LKD were continuously arranged in this order in the cylinder 10 to form a melting zone, and then the cylinders 11 to 13 were used as transfer zones. Here, the cylinder 12 enables vacuum suction.

この押出機構成における本発明のそれぞれの工程を、理解を助けるために、以下に説明する。   The individual steps of the present invention in this extruder configuration are described below to aid understanding.

例えば、シリンダー1よりポリオレフィン系樹脂を供給し、シリンダー3よりセルロース分散液を添加した場合は、分散液添加後のシリンダー3及び4が本発明での第一の工程となる。また、シリンダー5及び6が、撹拌しながらの分散媒の除去となり、本発明での第二の工程となる。さらにはシリンダー8以降が樹脂セルロース混合物を溶融混練するゾーンであり、本発明での第三の工程となる。   For example, when the polyolefin resin is supplied from the cylinder 1 and the cellulose dispersion is added from the cylinder 3, the cylinders 3 and 4 after adding the dispersion are the first step in the present invention. Further, the cylinders 5 and 6 remove the dispersion medium while stirring, which is the second step of the present invention. Further, the cylinder 8 and thereafter are zones for melt-kneading the resin cellulose mixture, which is the third step in the present invention.

<比較例における構成>
二軸押出機のシリンダー1を水冷、シリンダー2〜4を200℃、シリンダー5〜13及びダイスを220℃に設定し、シリンダー3に液体注入ノズルを設置しなかった以外は、実施例における構成と同様に実施した。
<Structure in Comparative Example>
With the configuration of the example, except that the cylinder 1 of the twin-screw extruder was water-cooled, the cylinders 2 to 4 were set to 200 ° C, the cylinders 5 to 13 and the die were set to 220 ° C, and the liquid injection nozzle was not installed in the cylinder 3. It carried out similarly.

[調製例1]セルロースファイバー分散液の調製
リンターパルプを裁断後、オートクレーブを用いて、120℃以上の熱水中で3時間加熱し、ヘミセルロース部分を除去した精製パルプを、圧搾し、純水中に固形分率が1.5重量%になるように叩解処理により高度に短繊維化及びフィブリル化させた後、そのままの濃度で高圧ホモジナイザー(操作圧:85MPaにて10回処理)により解繊することにより解繊セルロースを得た。ここで、叩解処理においては、ディスクリファイナーを用い、カット機能の高い叩解刃(以下カット刃と称す)で4時間処理した後に解繊機能の高い叩解刃(以下解繊刃と称す)を用いて更に1.5時間叩解を実施し、セルロースファイバーを得た。得られたセルロースファイバーの特性を上述の方法で評価した。結果を下記に示す。
L/D=300
平均繊維径=90nm
結晶化度=80%
重合度=600
得られたセルロースファイバー分散液を遠心濾過して、固形分(セルロース)率が5重量%の分散液を得た。
[Preparation Example 1] Preparation of Cellulose Fiber Dispersion After cutting linter pulp, it was heated in an autoclave in hot water at 120 ° C or higher for 3 hours to squeeze the purified pulp from which the hemicellulose portion was removed, in pure water. After beating to a high degree of short fibers and fibrils by beating to a solids content of 1.5% by weight, defibration is performed with a high-pressure homogenizer (operating pressure: 85 MPa, 10 times treatment) at the same concentration. Thus, defibrated cellulose was obtained. Here, in the beating process, a disc refiner is used, and a beating blade having a high cutting function (hereinafter referred to as a cutting blade) is used for 4 hours, and then a beating blade having a high defibration function (hereinafter referred to as a defibrating blade) is used. Further, beating was carried out for 1.5 hours to obtain cellulose fibers. The characteristics of the obtained cellulose fiber were evaluated by the above-mentioned methods. The results are shown below.
L / D = 300
Average fiber diameter = 90 nm
Crystallinity = 80%
Degree of polymerization = 600
The obtained cellulose fiber dispersion was centrifugally filtered to obtain a dispersion having a solid content (cellulose) ratio of 5% by weight.

[調製例2]セルロースウィスカー分散液の調製
市販DPパルプ(平均重合度1600)を裁断し、10%塩酸水溶液中で、105℃で30分間加水分解した。得られた酸不溶解残さを濾過、洗浄、pH調整し、固形分濃度14重量%、pH6.5のセルロースウィスカー分散液を調製した。得られたセルロースウィスカーの特性を上述の方法で評価した。結果を下記に示す。
L/D=1.6
平均径=200nm
結晶化度=78%
重合度=200
Preparation Example 2 Preparation of Cellulose Whisker Dispersion Commercially available DP pulp (average degree of polymerization 1600) was cut and hydrolyzed in a 10% aqueous hydrochloric acid solution at 105 ° C. for 30 minutes. The resulting acid-insoluble residue was filtered, washed, and pH-adjusted to prepare a cellulose whisker dispersion liquid having a solid content concentration of 14% by weight and a pH of 6.5. The characteristics of the obtained cellulose whiskers were evaluated by the methods described above. The results are shown below.
L / D = 1.6
Average diameter = 200 nm
Crystallinity = 78%
Degree of polymerization = 200

[調製例3]セルロースファイバー界面活性剤分散液の調製
調製例1で調製したセルロースファイバー分散液に、水以外の分散媒として界面活性剤のポリオキシエチレン硬化ひまし油エーテル(青木油脂工業株式会社製 ブラウノンRCW−20)を、セルロース総量100質量部に対し20質量部になる量で添加し、撹拌して、セルロースファイバー界面活性剤分散液を調製した。
[Preparation Example 3] Preparation of Cellulose Fiber Surfactant Dispersion Liquid In the cellulose fiber dispersion liquid prepared in Preparation Example 1, a polyoxyethylene-cured castor oil ether as a surfactant (a brown oil manufactured by Aoki Yushi Kogyo Co., Ltd.) as a dispersion medium other than water RCW-20) was added in an amount of 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of cellulose, and the mixture was stirred to prepare a cellulose fiber surfactant dispersion liquid.

[調製例4]
調製例1で得られたセルロースファイバー分散液と、調製例2で得られたセルロースウィスカーとを、分散液中のセルロースファイバーとセルロースウィスカーとの質量比率が2:8となるよう攪拌機で混合して得たセルロース混合分散液に、水以外の分散媒として界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ひまし油エーテルを、セルロース総量100質量部に対し20質量部になる量で添加し、撹拌して、セルロース界面活性剤混合分散液を調製した。
[Preparation Example 4]
The cellulose fiber dispersion obtained in Preparation Example 1 and the cellulose whiskers obtained in Preparation Example 2 were mixed with a stirrer so that the mass ratio of the cellulose fibers and the cellulose whiskers in the dispersion was 2: 8. To the obtained cellulose mixed dispersion, a polyoxyethylene hydrogenated castor oil ether, which is a surfactant, is added as a dispersion medium other than water in an amount of 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of cellulose, and the mixture is stirred to form a cellulose interface. An activator mixed dispersion was prepared.

[調製例5]PP粉体の調製
PPペレットを、液体窒素で冷却しながら、リンレックスミルを用いて凍結粉砕し、平均粒子径が約350μmのPP粉体を得た。
[Preparation Example 5] Preparation of PP powder The PP pellets were freeze-pulverized using a Linrex mill while cooling with liquid nitrogen to obtain PP powders having an average particle diameter of about 350 µm.

[実施例1]
<工程1>樹脂セルロース分散液を調製する工程
調製例5で得られたPP粉体と調製例1で得られたセルロースファイバー分散液とを、表1記載の組成となるよう、PP粉体は押出機のシリンダー1より、調製例1で得られたセルロースファイバー分散液は、シリンダー3より添加し、押出機内のシリンダー3及び4の部分で両者を混合して、樹脂セルロース分散液を調製した。この時、押出機の回転数は撹拌効率を高めるため、300rpmとした。
<工程2>分散液を撹拌しながら加熱して、分散媒を除去し、樹脂セルロース混合物を得る工程
工程1に相当するシリンダー3及び4において調製した樹脂セルロース分散液から、第二工程に相当するシリンダー5及び6において、分散媒である水を除去し、樹脂セルロース混合物を得た。この時、押出機上部のベントポートより、多量の水蒸気が発生していた。
<工程3>樹脂セルロース混合物を溶融混練する工程
工程2で得られた樹脂セルロース混合物を、工程3に相当するシリンダー7以降にて、溶融混練し、樹脂組成物ペレットを得た。なお、この際、本工程において減圧状態とはしなかった。
[Example 1]
<Step 1> Step of Preparing Resin Cellulose Dispersion A PP powder is prepared so that the PP powder obtained in Preparation Example 5 and the cellulose fiber dispersion obtained in Preparation Example 1 have the compositions shown in Table 1. From the cylinder 1 of the extruder, the cellulose fiber dispersion obtained in Preparation Example 1 was added from the cylinder 3, and both were mixed in the portions of cylinders 3 and 4 in the extruder to prepare a resin cellulose dispersion. At this time, the rotation speed of the extruder was set to 300 rpm in order to enhance stirring efficiency.
<Step 2> A step of heating the dispersion while stirring to remove the dispersion medium to obtain a resin cellulose mixture. From the resin cellulose dispersion prepared in cylinders 3 and 4 corresponding to step 1, corresponds to the second step. In the cylinders 5 and 6, water as a dispersion medium was removed to obtain a resin cellulose mixture. At this time, a large amount of water vapor was generated from the vent port above the extruder.
<Step 3> Step of Melt-Kneading Resin Cellulose Mixture The resin cellulose mixture obtained in Step 2 was melt-kneaded in the cylinder 7 or later corresponding to Step 3 to obtain resin composition pellets. At this time, the pressure was not reduced in this step.

[実施例2]
表1記載の組成となるよう、工程1において、シリンダー3より添加するセルロース分散液を、調製例2で得られたセルロースウィスカーファイバー分散液に変更した以外は、すべて実施例1と同様に実施した。
[Example 2]
All were performed in the same manner as in Example 1 except that the cellulose dispersion liquid added from the cylinder 3 in Step 1 was changed to the cellulose whisker fiber dispersion liquid obtained in Preparation Example 2 so that the composition shown in Table 1 was obtained. .

[実施例3]
表1記載の組成となるよう、工程1において、シリンダー3より添加するセルロース分散液を、調製例4で得られたセルロース界面活性剤混合分散液に変更した以外は、すべて実施例1と同様に実施した。
[Example 3]
In the same manner as in Example 1 except that the cellulose dispersion added from the cylinder 3 in Step 1 was changed to the cellulose surfactant mixed dispersion obtained in Preparation Example 4 so that the composition shown in Table 1 was obtained. Carried out.

[実施例4]
工程1において、シリンダー1より添加するPPを、PP粉体とMPPに変更した以外は、すべて実施例3と同様に実施した。
[Example 4]
In step 1, except that the PP added from the cylinder 1 was changed to PP powder and MPP, the same procedure as in Example 3 was performed.

[実施例5]
工程1において、シリンダー1より添加するPPを、PP粉体、PPペレット、MPPの混合物に変更した以外は、すべて実施例3と同様に実施した。
[Example 5]
In step 1, except that the PP added from the cylinder 1 was changed to a mixture of PP powder, PP pellets and MPP, the same procedure as in Example 3 was performed.

[実施例6]
工程1において、シリンダー1より添加するPPを、PPペレットとMPPに変更した以外は、すべて実施例3と同様に実施した。
[Example 6]
In step 1, except that the PP added from the cylinder 1 was changed to PP pellets and MPP, the same procedure as in Example 3 was performed.

[実施例7]
工程3において、シリンダー12を減圧状態とした以外は、すべて実施例6と同様に実施した。
[Example 7]
In step 3, the same procedure as in Example 6 was performed except that the pressure of the cylinder 12 was reduced.

[実施例8]
表1記載の組成となるよう、シリンダー1より添加する樹脂をPP粉体とし、シリンダー3より添加するセルロース分散液を調製例3で得られたセルロースファイバー界面活性剤分散液とした以外は、すべて実施例7と同様に実施した。
[Example 8]
All except that the resin added from the cylinder 1 was PP powder and the cellulose dispersion added from the cylinder 3 was the cellulose fiber surfactant dispersion obtained in Preparation Example 3 so as to have the composition shown in Table 1. It carried out like Example 7.

[実施例9]
シリンダー1より、PP、MPP及び、LDPEを供給した以外はすべて実施例7と同様に実施した。
[Example 9]
The same procedure as in Example 7 was performed except that PP, MPP, and LDPE were supplied from the cylinder 1.

[実施例10]
シリンダー1より、PP、MPP及び、PEBを供給した以外はすべて実施例7と同様に実施した。
[Example 10]
The same procedure as in Example 7 was performed except that PP, MPP and PEB were supplied from the cylinder 1.

[比較例1]
<樹脂セルロース分散液を調製する工程>
調製例5で得られたPP粉体100質量部に対し、調製例1で得られたセルロースファイバー分散液110質量部を添加し、攪拌機で混合して、樹脂セルロース分散液を調製した。
<分散液を撹拌しながら加熱して、分散媒を除去し、樹脂セルロース混合物を得る工程>
上記工程で得られた樹脂セルロース分散液を、密閉式プラネタリーミキサー(株式会社小平製作所製、商品名「ACM−5LVT」、撹拌羽根はフック型)中、70rpmで80分間、25℃、大気圧で撹拌処理した後、−0.1MPaの減圧条件で、60℃の温浴をセットし、307rpmで5時間、減圧乾燥処理を行い、樹脂セルロース混合物を得た。
<樹脂セルロース混合物を溶融混練する工程>
押出機のシリンダー1より上記工程で得られた樹脂セルロース混合物を供給し、溶融混練を実施し、樹脂組成物ペレットを得た。このとき、スクリュー回転数は実施例と同様、300rpmとし、シリンダー12を減圧状態とした。
[Comparative Example 1]
<Step of preparing resin cellulose dispersion>
To 100 parts by mass of the PP powder obtained in Preparation Example 5, 110 parts by mass of the cellulose fiber dispersion obtained in Preparation Example 1 was added and mixed with a stirrer to prepare a resin cellulose dispersion.
<Step of heating dispersion liquid while stirring to remove dispersion medium to obtain resin cellulose mixture>
The resin cellulose dispersion obtained in the above step is placed in a closed planetary mixer (manufactured by Kodaira Seisakusho, trade name "ACM-5LVT", stirring blade is hook type) at 70 rpm for 80 minutes at 25 ° C and atmospheric pressure. After stirring treatment with, a 60 ° C. hot bath was set under a reduced pressure condition of −0.1 MPa, and a reduced pressure drying treatment was performed at 307 rpm for 5 hours to obtain a resin cellulose mixture.
<Step of melt-kneading resin cellulose mixture>
The resin cellulose mixture obtained in the above step was supplied from the cylinder 1 of the extruder and melt-kneaded to obtain resin composition pellets. At this time, the screw rotation speed was set to 300 rpm as in the example, and the cylinder 12 was depressurized.

[比較例2]
<樹脂セルロース分散液を調製する工程>
調製例5で得られたPP粉体100質量部に対し、調製例4で得られたセルロース界面活性剤混合分散液を添加し、攪拌機で混合して、樹脂セルロース分散液を調製した。
<分散液を撹拌しながら加熱して、分散媒を除去し、セルロース樹脂混合物を得る工程>
上記工程で得られた樹脂セルロース分散液を用いた以外は、比較例1と同様に実施した。
<樹脂セルロース混合物を溶融混練する工程>
上記工程で得られた樹脂セルロース混合物を用いた以外は、比較例1と同様に実施した。
[Comparative Example 2]
<Step of preparing resin cellulose dispersion>
To 100 parts by mass of the PP powder obtained in Preparation Example 5, the cellulose surfactant mixed dispersion obtained in Preparation Example 4 was added and mixed with a stirrer to prepare a resin cellulose dispersion.
<Step of heating dispersion liquid while stirring to remove dispersion medium to obtain cellulose resin mixture>
The procedure of Comparative Example 1 was repeated except that the resin cellulose dispersion obtained in the above step was used.
<Step of melt-kneading resin cellulose mixture>
The procedure of Comparative Example 1 was repeated except that the resin cellulose mixture obtained in the above step was used.

[比較例3]
<樹脂セルロース分散液を調製する工程>
調製例5で得られたPP粉体100質量部に対して、調製例1で調製したセルロースファイバー分散液105質量部を混合し、これを遠心濾過し、樹脂とセルロースファイバーの合計量が60質量%の樹脂セルロース分散液を調製した。
<分散液を撹拌することなく加熱し分散媒を除去し、樹脂セルロース混合物を得る工程>
上記工程で得られた樹脂セルロース分散液を、80℃に設定した真空乾燥機を用いて乾燥し、樹脂セルロースファイバー乾燥物を得た。乾燥物は、塊の状態を呈していたため、これを、容積10リットルのヘンシェルミキサー中で、5分間粉砕処理し、パウダー状の樹脂セルロースファイバー混合物を得た。
<樹脂セルロース混合物を溶融混練する工程>
上記工程で得られた樹脂セルロースファイバー混合物を、押出機のシリンダー1より15kg/hの量で供給し、溶融混練を実施した。
[Comparative Example 3]
<Step of preparing resin cellulose dispersion>
To 100 parts by mass of the PP powder obtained in Preparation Example 5, 105 parts by mass of the cellulose fiber dispersion prepared in Preparation Example 1 was mixed, and this was subjected to centrifugal filtration, and the total amount of the resin and the cellulose fiber was 60 parts by mass. % Resin cellulose dispersion was prepared.
<Step of heating dispersion liquid without stirring to remove dispersion medium to obtain resin cellulose mixture>
The resin cellulose dispersion obtained in the above step was dried using a vacuum dryer set at 80 ° C. to obtain a dried resin cellulose fiber. Since the dried product had a lump state, it was pulverized for 5 minutes in a Henschel mixer having a volume of 10 liters to obtain a powdery resin cellulose fiber mixture.
<Step of melt-kneading resin cellulose mixture>
The resin cellulose fiber mixture obtained in the above step was supplied from the cylinder 1 of the extruder in an amount of 15 kg / h, and melt-kneaded.

[比較例4]
<分散液を撹拌しながら加熱、分散媒を除去し、セルロースファイバー粉体を得る工程>
調製例1で得られたセルロースファイバー分散液を、比較例1と同様に、密閉式プラネタリーミキサー中、70rpmで80分間、25℃、大気圧で撹拌処理した後、−0.1MPaの減圧条件で、60℃の温浴をセットし、307rpmで5時間、減圧乾燥処理し、セルロースファイバー粉体を得た。
<セルロースファイバー粉体とPP粉体とを溶融混練する工程>
調製例5で得られたPP粉体と、上記工程で得られたセルロースファイバー粉体を表2記載の割合になるよう、ドライブレンドし、押出機のシリンダー1より15kg/hの量で供給し、溶融混練を実施した。
[Comparative Example 4]
<Step of heating dispersion liquid while stirring to remove dispersion medium to obtain cellulose fiber powder>
The cellulose fiber dispersion obtained in Preparation Example 1 was stirred in a closed planetary mixer at 70 rpm for 80 minutes at 25 ° C. and atmospheric pressure in the same manner as in Comparative Example 1, and then a reduced pressure condition of −0.1 MPa was applied. Then, a 60 ° C. hot bath was set and dried under reduced pressure at 307 rpm for 5 hours to obtain a cellulose fiber powder.
<Process of melt-kneading cellulose fiber powder and PP powder>
The PP powder obtained in Preparation Example 5 and the cellulose fiber powder obtained in the above step were dry-blended so as to have the ratio shown in Table 2, and supplied from the cylinder 1 of the extruder in an amount of 15 kg / h. , Melt kneading was carried out.

[比較例5]
用いる樹脂をPP(ペレット)に変更した以外は、比較例2と同様に実施した。
[Comparative Example 5]
The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that the resin used was PP (pellet).

Figure 2020063347
Figure 2020063347

Figure 2020063347
Figure 2020063347

本発明の製造方法で得られる樹脂組成物は、自動車部材、電気・電子部材、事務機器ハウジング、精密部品等の種々の用途の成形体に好適に適用され得る。   The resin composition obtained by the production method of the present invention can be suitably applied to molded articles for various uses such as automobile members, electric / electronic members, office equipment housings, and precision parts.

Claims (10)

ポリオレフィン系樹脂と、セルロースとを含む樹脂組成物の製造方法であって、
前記セルロースは、径が1μm未満であるセルロースファイバー、径が1μm未満であるセルロースウィスカー、又はこれらの混合物であり、
前記方法は、
水を主成分とする分散媒と、前記分散媒中に分散させたポリオレフィン系樹脂及びセルロースとを含む樹脂セルロース分散液を調製する第一の工程、
前記樹脂セルロース分散液を撹拌しながら加熱し、分散媒を除去して樹脂セルロース混合物を得る第二の工程、
第二の工程で得られた樹脂セルロース混合物を溶融混練して樹脂組成物を得る第三の工程、
をこの順に含み、
前記第二及び第三工程を、押出機で実施する、樹脂組成物の製造方法。
A method for producing a resin composition containing a polyolefin resin and cellulose,
The cellulose is a cellulose fiber having a diameter of less than 1 μm, a cellulose whisker having a diameter of less than 1 μm, or a mixture thereof.
The method is
A dispersion medium containing water as a main component, and a first step of preparing a resin cellulose dispersion liquid containing a polyolefin resin and cellulose dispersed in the dispersion medium,
The second step of heating the resin cellulose dispersion while stirring, removing the dispersion medium to obtain a resin cellulose mixture,
Third step of melt kneading the resin cellulose mixture obtained in the second step to obtain a resin composition,
In this order,
A method for producing a resin composition, wherein the second and third steps are carried out by an extruder.
樹脂組成物中のポリオレフィン系樹脂の比率が、樹脂組成物100質量%に対して50〜99質量%である、請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。   The method for producing a resin composition according to claim 1, wherein the ratio of the polyolefin-based resin in the resin composition is 50 to 99 mass% with respect to 100 mass% of the resin composition. 前記ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンとの共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、及びこれらの混合物から選ばれる1種以上である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物の製造方法。   The resin composition according to claim 1 or 2, wherein the polyolefin-based resin is one or more selected from polyethylene, polypropylene, a copolymer of ethylene and α-olefin, an ethylene-propylene terpolymer, and a mixture thereof. Method of manufacturing things. 第一の工程において、あらかじめセルロースを分散媒中に分散させたセルロース分散液を、ポリオレフィン系樹脂に添加して前記樹脂セルロース分散液を得る、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The resin according to any one of claims 1 to 3, wherein in the first step, a cellulose dispersion prepared by previously dispersing cellulose in a dispersion medium is added to a polyolefin resin to obtain the resin cellulose dispersion. A method for producing a composition. 第一の工程においてセルロースと組合されるポリオレフィン系樹脂の50質量%超がペレット形状である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The method for producing a resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein more than 50% by mass of the polyolefin resin combined with cellulose in the first step has a pellet shape. 第一の工程において得られる樹脂セルロース分散液100質量%中のセルロースの割合が、1〜30質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The method for producing a resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of cellulose in 100% by mass of the resin cellulose dispersion obtained in the first step is 1 to 30% by mass. 第二の工程の温度が、100℃以上、200℃未満である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The method for producing a resin composition according to claim 1, wherein the temperature of the second step is 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. 7. 第三の工程の少なくとも一部を大気圧未満の減圧状態で行う、請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The method for producing a resin composition according to any one of claims 1 to 7, wherein at least a part of the third step is performed under a reduced pressure state below atmospheric pressure. 前記第一〜第三工程を、前記押出機で連続して実施する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The method for producing a resin composition according to claim 1, wherein the first to third steps are continuously performed by the extruder. 前記押出機が、シリンダー長(L)をスクリュー径(D)で除したL/Dが40以上の二軸押出機である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。   The resin composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the extruder is a twin-screw extruder having an L / D obtained by dividing a cylinder length (L) by a screw diameter (D) of 40 or more. Production method.
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