JP2021036054A5 - - Google Patents

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繊維状セルロース及びその製造方法、並びに繊維状セルロース複合樹脂及びその製造方法Fibrous cellulose and its manufacturing method, and fibrous cellulose composite resin and its manufacturing method

本発明は、繊維状セルロース及びその製造方法、並びに繊維状セルロース複合樹脂及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a fibrous cellulose and a method for producing the same, and a fibrous cellulose composite resin and a method for producing the same.

近年、物質をナノメートルレベルまで微細化し、物質が持つ従来の性状とは異なる新たな物性を得ることを目的としたナノテクノロジーが注目されている。化学処理、粉砕処理等によりセルロース系原料であるパルプから製造されるセルロース微細繊維(セルロースナノファイバー)は、強度、弾性、熱安定性等に優れているため、ろ過材、ろ過助剤、イオン交換体の基材、クロマトグラフィー分析機器の充填材、樹脂及びゴムの配合用充填剤等としての工業上の用途や、口紅、粉末化粧料、乳化化粧料等の化粧品の配合剤の用途に用いられることが期待されている。また、セルロースナノファイバーは、水系分散性に優れているため、食品、化粧品、塗料等の粘度の保持剤、食品原料生地の強化剤、水分保持剤、食品安定化剤、低カロリー添加物、乳化安定化助剤等の多くの用途における利用が期待されている。そして、現在では、セルロースナノファイバーを樹脂の補強材として使用する提案がされている。 In recent years, nanotechnology has been attracting attention for the purpose of refining substances to the nanometer level and obtaining new physical properties different from the conventional properties of substances. Cellulose fine fibers (cellulose nanofibers) produced from pulp, which is a cellulosic raw material, by chemical treatment, crushing, etc. are excellent in strength, elasticity, thermal stability, etc., so they are filter media, filter aids, and ion exchange. Used for industrial applications such as body substrates, fillers for chromatographic analysis equipment, fillers for blending resins and rubbers, and blending cosmetics such as lipsticks, powder cosmetics, and emulsified cosmetics. Is expected. In addition, since cellulose nanofibers have excellent water-based dispersibility, they are viscosity-retaining agents for foods, cosmetics, paints, etc., fortifiers for food raw material fabrics, water-retaining agents, food stabilizers, low-calorie additives, and emulsification. It is expected to be used in many applications such as stabilizing aids. At present, it has been proposed to use cellulose nanofibers as a reinforcing material for resin.

しかしながら、樹脂の補強材としてセルロースナノファイバーを使用する場合、当該セルロースナノファイバーが多糖類の水酸基に由来する分子間水素結合により不可逆的に凝集する。したがって、セルロースナノファイバーを補強材として使用しても、樹脂中におけるセルロースナノファイバーの分散性が悪いことを原因として樹脂の補強効果が十分に発揮されないとの問題がある。 However, when cellulose nanofibers are used as a reinforcing material for the resin, the cellulose nanofibers irreversibly aggregate due to intermolecular hydrogen bonds derived from the hydroxyl groups of the polysaccharide. Therefore, even if the cellulose nanofibers are used as the reinforcing material, there is a problem that the reinforcing effect of the resin is not sufficiently exhibited due to the poor dispersibility of the cellulose nanofibers in the resin.

そこで、例えば、特許文献1は、熱可塑性樹脂と、植物繊維組成物と、植物繊維修飾剤とを、溶融混練しながら複合化する事を特徴とする樹脂組成物の製造方法であって、植物繊維組成物中の植物繊維が平均繊維長0.1〜0.7mm、平均繊維幅2〜15000nmとの条件を満たすことを特徴とする植物繊維含有樹脂組成物の製造方法を提案する。 Therefore, for example, Patent Document 1 is a method for producing a resin composition, which comprises compounding a thermoplastic resin, a plant fiber composition, and a plant fiber modifier while melting and kneading the plant. We propose a method for producing a plant fiber-containing resin composition, which comprises the conditions that the plant fibers in the fiber composition satisfy the conditions of an average fiber length of 0.1 to 0.7 mm and an average fiber width of 2 to 15,000 nm.

しかしながら、本発明者等が知見するところによると、単に平均繊維長と平均繊維幅とを特定するのみでは、樹脂の強度が十分なものにはならない。また、平均繊維幅が2〜15000nmとするのは、あまりにも範囲が広すぎ、解繊した繊維としているのと実質的に同義で、この提案を前提に開発を進めることができない。 However, according to the findings of the present inventors, the strength of the resin is not sufficient simply by specifying the average fiber length and the average fiber width. Further, setting the average fiber width to 2 to 15,000 nm is substantially synonymous with the fact that the fiber is defibrated because the range is too wide, and development cannot proceed on the premise of this proposal.

特開2014−193959号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-193959

本発明が解決しようとする主たる課題は、樹脂の補強効果が大きい繊維状セルロース及びその製造方法、並びに強度の高い繊維状セルロース複合樹脂及びその製造方法を提供することにある。 A main problem to be solved by the present invention is to provide a fibrous cellulose having a large resin reinforcing effect and a method for producing the same, and a fibrous cellulose composite resin having high strength and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題を解決するためにセルロースナノファイバー(セルロース微細繊維)に様々な処理を施し、またセルロースナノファイバーと樹脂との混練方法を模索した。つまり、セルロースナノファイバーの使用を前提として様々な研究を行った。しかしながら、セルロースナノファイバーを樹脂に複合する際、疎水変性を施し、あるいは相溶化剤を使用しても樹脂中での分散性が十分でなく、樹脂中で十分な三次元ネットワークを形成することが困難で、十分な補強効果が得られなかった。しかるに、その研究の過程において、原料繊維がセルロースナノファイバーであるよりもマイクロ繊維セルロースである方が、樹脂中での分散性が良好であり、樹脂中において十分な三次元ネットワークを形成させることが可能であり、良好な補強効果が得られることを見出し、上記課題を解決するうえで好ましいことを知見し、本発明を想到するに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have applied various treatments to cellulose nanofibers (cellulose fine fibers), and have searched for a kneading method of cellulose nanofibers and a resin. In other words, various studies were conducted on the premise of using cellulose nanofibers. However, when the cellulose nanofibers are composited with the resin, even if hydrophobic modification is performed or a compatibilizer is used, the dispersibility in the resin is not sufficient, and a sufficient three-dimensional network can be formed in the resin. It was difficult and a sufficient reinforcing effect could not be obtained. However, in the process of the research, it is possible that the raw material fiber is microfiber cellulose, which has better dispersibility in the resin than the cellulose nanofiber, and a sufficient three-dimensional network is formed in the resin. It was found that it was possible and a good reinforcing effect could be obtained, and it was found that it was preferable in solving the above-mentioned problems, and the present invention was conceived.

この点、上記特許文献1は、植物繊維の平均繊維幅が2〜15000nmであることを提案しているが、この提案はその範囲が極めて広く、セルロースナノファイバーを含んでいる。したがって、解繊する、すなわち、繊維を細くするという従来の技術の流れのもと、原料繊維としてマイクロ繊維セルロースを選択するのは容易に想到することができたものではない。にもかかわらず本発明者等はこれを想到するに至り、最終的に発明とするに至った。以下に示すのが、上記課題を解決するための手段である。
(請求項1に記載の手段)
原料繊維を解繊して平均繊維幅0.1〜15μmの繊維状セルロースを得、
この繊維状セルロース及び樹脂、並びに多塩基酸を混練処理し、
前記混練処理に際しては、前記繊維状セルロースを前記多塩基酸で変性し、
前記混練に先立っては、前記繊維状セルロースの水分率が5%以下となるように脱水処理及び乾燥処理する、
ことを特徴とする繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項2に記載の手段)
前記多塩基酸の固形分での配合質量割合を0.1〜50%とする、
請求項1に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項3に記載の手段)
前記混練処理に際してアミン類を添加し、
前記アミン類の添加量を前記繊維状セルロース100質量部に対して1〜200質量部とする、
請求項1又は請求項2に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項4に記載の手段)
前記脱水処理及び乾燥処理して得た繊維状セルロースに平均粒子径が1〜10,000μmの樹脂粉末が含まれるものとしておく、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項5に記載の手段)
前記脱水処理及び乾燥処理して得た繊維状セルロースを平均粒子径が1〜10,000μmの粉末状にする、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項6に記載の手段)
前記脱水処理及び乾燥処理して得た繊維状セルロースを嵩比重が0.01〜1.5の粉末状にする、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項7に記載の手段)
前記混練処理には、二軸以上の多軸混練機を使用する、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項8に記載の手段)
前記二軸以上の多軸混練機のスクリューの周速が0.2〜200m/分である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項9に記載の手段)
前記二軸以上の多軸混練機のスクリュー径と混練部の長さとの比が15〜60である、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
(請求項10に記載の手段)
平均繊維幅0.1〜15μm、平均繊維長0.02〜3.0mmで、かつフィブリル化率1.0〜30.0%であり、かつ多塩基酸で変性され、結晶化度が90%以下とされた繊維状セルロース及び樹脂の混練物であり、
繊維状セルロースと樹脂の溶解パラメータ(cal/cm 3 1/2 (SP値)の差が10〜0.1である、
ことを特徴とする繊維状セルロース複合樹脂。
In this regard, Patent Document 1 proposes that the average fiber width of plant fibers is 2 to 15,000 nm, but this proposal has an extremely wide range and includes cellulose nanofibers. Therefore, it has not been easy to conceive of selecting microfiber cellulose as a raw material fiber under the flow of the conventional technique of defibrating, that is, thinning the fiber. Nevertheless, the present inventors came up with this idea and finally came up with the invention. The following are means for solving the above problems.
(Means according to claim 1)
The raw material fibers are defibrated to obtain fibrous cellulose having an average fiber width of 0.1 to 15 μm.
This fibrous cellulose, resin, and polybasic acid are kneaded and treated.
During the kneading treatment, the fibrous cellulose was modified with the polybasic acid to obtain the same.
Prior to the kneading, dehydration treatment and drying treatment are performed so that the water content of the fibrous cellulose is 5% or less.
A method for producing a fibrous cellulose composite resin.
(Means according to claim 2)
The compounding mass ratio of the polybasic acid in the solid content is 0.1 to 50%.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to claim 1.
(Means according to claim 3)
At the time of the kneading treatment, amines were added and
The amount of the amines added is 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fibrous cellulose.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to claim 1 or 2.
(Means according to claim 4)
It is assumed that the fibrous cellulose obtained by the dehydration treatment and the drying treatment contains a resin powder having an average particle size of 1 to 10,000 μm.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 3.
(Means according to claim 5)
The fibrous cellulose obtained by the dehydration treatment and the drying treatment is made into a powder having an average particle size of 1 to 10,000 μm.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 4.
(Means according to claim 6)
The fibrous cellulose obtained by the dehydration treatment and the drying treatment is made into a powder having a bulk specific density of 0.01 to 1.5.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 5.
(Means according to claim 7)
A multi-screw kneader with two or more shafts is used for the kneading process.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 6.
(Means according to claim 8)
The peripheral speed of the screw of the multi-screw kneader having two or more shafts is 0.2 to 200 m / min.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 7.
(Means according to claim 9)
The ratio of the screw diameter of the multi-screw kneader having two or more shafts to the length of the kneading portion is 15 to 60.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 8.
(Means according to claim 10)
It has an average fiber width of 0.1 to 15 μm, an average fiber length of 0.02 to 3.0 mm, a fibrillation rate of 1.0 to 30.0%, is modified with polybasic acid, and has a crystallinity of 90%. It is a kneaded product of fibrous cellulose and resin as described below.
The difference in solubility parameter (cal / cm 3 ) 1/2 (SP value) between fibrous cellulose and resin is 10 to 0.1.
A fibrous cellulose composite resin characterized by this.

態様1)
平均繊維幅0.1〜15μm、平均繊維長0.02〜3.0mmで、かつフィブリル化率1.0〜30.0%である繊維状セルロース及び樹脂の混練物であり、
繊維状セルロースと樹脂の溶解パラメータ(cal/cm31/2(SP値)の差が10〜0.1である、
ことを特徴とする繊維状セルロース複合樹脂。
( Aspect 1)
It is a kneaded product of fibrous cellulose and resin having an average fiber width of 0.1 to 15 μm, an average fiber length of 0.02 to 3.0 mm, and a fibrillation rate of 1.0 to 30.0%.
The difference in solubility parameter (cal / cm 3 ) 1/2 (SP value) between fibrous cellulose and resin is 10 to 0.1.
A fibrous cellulose composite resin characterized by this.

態様2)
前記繊維状セルロースは、繊維長0.2mm以下の割合が12%以上である、
態様1に記載の繊維状セルロース複合樹脂。
( Aspect 2)
The ratio of the fibrous cellulose having a fiber length of 0.2 mm or less is 12% or more.
The fibrous cellulose composite resin according to aspect 1.

態様3)
前記繊維状セルロースは、ヒドロキシル基の一部又は全部が下記構造式(1)又は構造式(2)に示す官能基で置換されている、
態様1又は態様2に記載の繊維状セルロース複合樹脂。

Figure 2021036054
構造式中のRは、直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の飽和炭化水素基又はその誘導基;直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の不飽和炭化水素基又はその誘導基;芳香族基又はその誘導基;のいずれかである。 ( Aspect 3)
In the fibrous cellulose, a part or all of the hydroxyl groups are substituted with the functional groups represented by the following structural formula (1) or structural formula (2).
Fibrous cellulosic composite resin as defined in aspect 1 or aspect 2.
Figure 2021036054
R in the structural formula is a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; a linear, branched or cyclic unsaturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; Either an aromatic group or an inducing group thereof;

態様4)
前記繊維状セルロース及び前記樹脂、並びに多塩基酸を含有する、
態様1〜3のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂。
( Aspect 4)
Containing the fibrous cellulose, the resin, and a polybasic acid.
The fibrous cellulose composite resin according to any one of aspects 1 to 3.

態様5)
前記多塩基酸がフタル酸及び無水フタル酸の少なくともいずれか一方である、
態様4に記載の繊維状セルロース複合樹脂。
( Aspect 5)
The polybasic acid is at least one of phthalic acid and phthalic anhydride.
The fibrous cellulose composite resin according to aspect 4.

態様6)
原料繊維をリファイナーで解繊して平均繊維幅0.1〜15μm、平均繊維長0.02〜3.0mmで、かつフィブリル化率1.0〜30.0%の繊維状セルロースを得、
前記繊維状セルロースとの溶解パラメータ(cal/cm31/2(SP値)の差が10〜0.1である樹脂と混練する、
ことを特徴とする繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
( Aspect 6)
The raw material fibers were defibrated with a refiner to obtain fibrous cellulose having an average fiber width of 0.1 to 15 μm, an average fiber length of 0.02 to 3.0 mm, and a fibrillation rate of 1.0 to 30.0%.
Knead with a resin having a difference in solubility parameter (cal / cm 3 ) 1/2 (SP value) from the fibrous cellulose of 10 to 0.1.
A method for producing a fibrous cellulose composite resin.

態様7)
前記繊維状セルロース及び前記樹脂、並びに多塩基酸を混練し、この混練に際して前記繊維状セルロースを前記多塩基酸で変性する、
態様6に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
( Aspect 7)
The fibrous cellulose, the resin, and the polybasic acid are kneaded, and the fibrous cellulose is modified with the polybasic acid during this kneading.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to aspect 6.

態様8)
前記繊維状セルロース及び樹脂、並びに多塩基酸を混練して、当該多塩基酸を含有する繊維状セルロース複合樹脂を得る、
態様6に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
( Aspect 8)
The fibrous cellulose and resin and a polybasic acid are kneaded to obtain a fibrous cellulose composite resin containing the polybasic acid.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to aspect 6.

態様9)
前記混練に先立って、前記繊維状セルロースを濃縮する、
態様6〜8のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
( Aspect 9)
Prior to the kneading, the fibrous cellulose is concentrated.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of aspects 6 to 8.

態様10)
前記濃縮に先立って又は前記濃縮に際して、前記繊維状セルロースに樹脂粉末を添加する、
態様9に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。
( Aspect 10)
Prior to or during the concentration, the resin powder is added to the fibrous cellulose.
The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to aspect 9.

本発明によると、樹脂の補強効果が大きい繊維状セルロース及びその製造方法、並びに強度の高い繊維状セルロース複合樹脂及びその製造方法となる。 According to the present invention, there are a fibrous cellulose having a large reinforcing effect on the resin and a method for producing the same, and a fibrous cellulose composite resin having a high strength and a method for producing the same.

次に、発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例であり、本発明の範囲は本実施の形態の範囲に限定されない。 Next, a mode for carrying out the invention will be described. The embodiment of the present invention is an example of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the scope of the present embodiment.

本形態の繊維状セルロースは、平均繊維幅0.1μm以上、平均繊維長0.02〜3.0mmで、かつフィブリル化率1.0%以上である。1つの好ましい形態は、セルロース繊維のヒドロキシル基の一部又は全部が下記構造式(1)又は構造式(2)に示す官能基で置換されている。 The fibrous cellulose of the present embodiment has an average fiber width of 0.1 μm or more, an average fiber length of 0.02 to 3.0 mm, and a fibrillation rate of 1.0% or more. In one preferable form, a part or all of the hydroxyl groups of the cellulose fiber are substituted with the functional groups represented by the following structural formula (1) or structural formula (2).

Figure 2021036054
構造式中のRは、直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の飽和炭化水素基又はその誘導基;直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の不飽和炭化水素基又はその誘導基;芳香族基又はその誘導基;のいずれかである。
Figure 2021036054
R in the structural formula is a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; a linear, branched or cyclic unsaturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; Either an aromatic group or an inducing group thereof;

また、本形態の繊維状セルロース複合樹脂は、上記の平均繊維幅、平均繊維長、及びフィブリル化率を特定した繊維状セルロース、又は加えてヒドロキシル基を置換した繊維状セルロースと樹脂との混練物である。また、別の形態の繊維状セルロース複合樹脂は、上記の平均繊維幅、平均繊維長、及びフィブリル化率を特定した繊維状セルロース及び樹脂、並びに多塩基酸を含有するものである。以下、順に説明する。 Further, the fibrous cellulose composite resin of the present embodiment is a fibrous cellulose in which the above-mentioned average fiber width, average fiber length, and fibrillation rate are specified, or a kneaded product of the fibrous cellulose in which a hydroxyl group is substituted and the resin. Is. In addition, another form of the fibrous cellulose composite resin contains the fibrous cellulose and resin for which the above-mentioned average fiber width, average fiber length, and fibrillation rate are specified, and polybasic acid. Hereinafter, they will be described in order.

(原料繊維)
平均繊維幅0.1μm以上の繊維状セルロースはマイクロ繊維セルロースであり、原料繊維(パルプ繊維)を微細化(解繊)処理して得ることができる。原料となる繊維としては、植物由来の繊維、動物由来の繊維、微生物由来の繊維等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。ただし、植物繊維であるパルプ繊維を使用するのが好ましい。原料繊維がパルプ繊維であると、安価であり、また、サーマルリサイクルの問題を避けることができる。
(Raw material fiber)
The fibrous cellulose having an average fiber width of 0.1 μm or more is microfiber cellulose, and can be obtained by refining (defibrating) the raw material fibers (pulp fibers). As the raw material fiber, one or more kinds can be selected and used from plant-derived fiber, animal-derived fiber, microorganism-derived fiber and the like. However, it is preferable to use pulp fiber which is a plant fiber. When the raw material fiber is pulp fiber, it is inexpensive and the problem of thermal recycling can be avoided.

植物由来の繊維としては、広葉樹、針葉樹等を原料とする木材パルプ、ワラ・バガス等を原料とする非木材パルプ、回収古紙、損紙等を原料とする古紙パルプ(DIP)等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 Plant-derived fibers include wood pulp made from broadleaf trees, coniferous trees, etc., non-wood pulp made from straw bagasse, etc., recovered waste paper, used paper pulp made from waste paper, etc. (DIP). Species or two or more species can be selected and used.

木材パルプとしては、広葉樹クラフトパルプ(LKP)、針葉樹クラフトパルプ(NKP)等の化学パルプ、機械パルプ(TMP)、古紙パルプ(DIP)の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。これらのパルプは、製紙用途で使用されているパルプであり、これらのパルプを使用することで、既存設備を有効に活用することができる。 As the wood pulp, select one or more from chemical pulp such as hardwood kraft pulp (LKP) and softwood kraft pulp (NKP), mechanical pulp (TMP), and used paper pulp (DIP). Can be done. These pulps are pulps used for papermaking, and by using these pulps, existing equipment can be effectively utilized.

なお、広葉樹クラフトパルプ(LKP)は、広葉樹晒クラフトパルプであっても、広葉樹未晒クラフトパルプであっても、広葉樹半晒クラフトパルプであってもよい。同様に、針葉樹クラフトパルプ(NKP)は、針葉樹晒クラフトパルプであっても、針葉樹未晒クラフトパルプであっても、針葉樹半晒クラフトパルプであってもよい。 The hardwood kraft pulp (LKP) may be hardwood bleached kraft pulp, hardwood unbleached kraft pulp, or hardwood semi-bleached kraft pulp. Similarly, the softwood kraft pulp (NKP) may be softwood bleached kraft pulp, softwood unbleached kraft pulp, or softwood semi-bleached kraft pulp.

また、古紙パルプ(DIP)は、雑誌古紙パルプ(MDIP)であっても、新聞古紙パルプ(NDIP)であっても、段古紙パルプ(WP)であっても、その他の古紙パルプであってもよい。 Further, the used paper pulp (DIP) may be magazine used paper pulp (MDIP), newspaper used paper pulp (NDIP), stepped used paper pulp (WP), or other used paper pulp. good.

さらに、機械パルプとしては、例えば、ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、リファイナーメカニカルパルプ(RMP)、漂白サーモメカニカルパルプ(BTMP)等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 Further, as the mechanical pulp, for example, stone ground pulp (SGP), pressurized stone ground pulp (PGW), refiner ground pulp (RGP), chemi-grand pulp (CGP), thermo-grand pulp (TGP), ground pulp (GP). ), Thermomechanical pulp (TMP), Chemithermomechanical pulp (CTMP), Refiner mechanical pulp (RMP), Bleached thermomechanical pulp (BTMP), etc. can be selected and used. ..

(前処理工程)
原料繊維は化学的手法によって、前処理するのが好ましい。微細化(解繊)処理に先立って化学的手法によって前処理することで、微細化処理の回数を大幅に減らすことができ、微細化処理のエネルギーを大幅に削減することができる。
(Pretreatment process)
The raw material fibers are preferably pretreated by a chemical method. By pretreating by a chemical method prior to the pulverization (defibration) treatment, the number of pulverization treatments can be significantly reduced, and the energy of the pulverization treatment can be significantly reduced.

化学的手法による前処理としては、酸による多糖の加水分解(酸処理)、酵素による多糖の加水分解(酵素処理)、アルカリによる多糖の膨潤(アルカリ処理)、酸化剤による多糖の酸化(酸化処理)、還元剤による多糖の還元(還元処理)等を例示することができる。 Pretreatment by chemical method includes hydrolysis of polysaccharide with acid (acid treatment), hydrolysis of polysaccharide with enzyme (enzyme treatment), swelling of polysaccharide with alkali (alkali treatment), oxidation of polysaccharide with oxidizing agent (oxidation treatment). ), Reduction of polysaccharides with a reducing agent (reduction treatment), and the like can be exemplified.

微細化処理に先立ってアルカリ処理を施すことで、パルプが持つヘミセルロースやセルロースの水酸基が一部解離し、分子がアニオン化することで分子内及び分子間水素結合が弱まり、微細化処理におけるパルプ繊維の分散を促進する効果がある。 By applying an alkali treatment prior to the micronization treatment, some of the hydroxyl groups of hemicellulose and cellulose possessed by the pulp are dissociated, and the molecules are anionized to weaken the intramolecular and intermolecular hydrogen bonds. Has the effect of promoting the dispersion of.

アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリ等を使用することができるが、製造コストの観点から、水酸化ナトリウムを使用するのが好ましい。 As the alkali, for example, organic alkalis such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and benzyltrimethylammonium hydroxide are used. However, from the viewpoint of manufacturing cost, it is preferable to use sodium hydroxide.

微細化処理に先立って酵素処理や酸処理、酸化処理を施すと、マイクロ繊維セルロースの保水度を低く、結晶化度を高くすることができ、かつ均質性を高くすることができる。この点、マイクロ繊維セルロースの保水度が低いほど樹脂への分散性が向上し、マイクロ繊維セルロースの均質性が高いほど樹脂組成物の破壊要因となる欠点が減少すると考えられ、結果として樹脂の延性を保持することができる強度の大きい樹脂組成物が得られると考えられる。また、酵素処理や酸処理、酸化処理により、パルプが持つヘミセルロースやセルロースの非晶領域が分解され、結果、微細化処理のエネルギーを低減することができ、繊維の均質性や分散性を向上することができる。しかも、分子鎖が整列していて剛直かつ保水度の低いと考えられるセルロース結晶領域の繊維全体に占める割合が上がると、分散性が向上し、アスペクト比は減少すると見られるものの、延性を保持しつつ機械的強度の大きい樹脂組成物が得られる。 When an enzyme treatment, an acid treatment, or an oxidation treatment is performed prior to the micronization treatment, the water retention degree of the microfiber cellulose can be lowered, the crystallization degree can be increased, and the homogeneity can be increased. In this regard, it is considered that the lower the water retention level of the microfiber cellulose, the better the dispersibility in the resin, and the higher the homogeneity of the microfiber cellulose, the less the defect that causes the destruction of the resin composition, and as a result, the ductility of the resin. It is considered that a resin composition having a high strength capable of retaining the above-mentioned material can be obtained. In addition, the enzyme treatment, acid treatment, and oxidation treatment decompose the hemicellulose and the amorphous region of cellulose in the pulp, and as a result, the energy of the micronization treatment can be reduced, and the homogeneity and dispersibility of the fibers are improved. be able to. Moreover, if the proportion of the cellulose crystal region, which is considered to be rigid and has low water retention, in the entire fiber, the molecular chains are aligned, the dispersibility is improved and the aspect ratio is expected to decrease, but the ductility is maintained. At the same time, a resin composition having high mechanical strength can be obtained.

以上の各種処理の中では、酵素処理を行うのが好ましく、加えて酸処理、アルカリ処理、及び酸化処理の中から選択された1又は2以上の処理を行うのがより好ましい。以下、アルカリ処理について、詳しく説明する。 Among the above-mentioned various treatments, it is preferable to carry out an enzyme treatment, and in addition, it is more preferable to carry out one or more treatments selected from an acid treatment, an alkali treatment and an oxidation treatment. Hereinafter, the alkali treatment will be described in detail.

アルカリ処理の方法としては、例えば、アルカリ溶液中に、原料繊維を浸漬する方法が存在する。 As a method of alkaline treatment, for example, there is a method of immersing the raw material fiber in an alkaline solution.

アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、無機アルカリ化合物であっても、有機アルカリ化合物であってもよい。無機アルカリ化合物としては、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のリンオキソ酸塩等を例示することができる。また、アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を例示することができる。アルカリ土類金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カルシウム等を例示することができる。アルカリ金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等を例示することができる。アルカリ土類金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸カルシウム等を例示することができる。アルカリ金属のリンオキソ酸塩としては、例えば、リン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム等を例示することができる。アルカリ土類金属のリン酸塩としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム等を例示することができる。 The alkaline compound contained in the alkaline solution may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. Examples of the inorganic alkali compound include hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals, carbonates of alkali metals or alkaline earth metals, phosphoroxates of alkali metals or alkaline earth metals, and the like. Further, as the hydroxide of the alkali metal, for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be exemplified. Examples of the hydroxide of the alkaline earth metal include calcium hydroxide and the like. Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like. Examples of the carbonate of the alkaline earth metal include calcium carbonate and the like. Examples of the alkali metal phosphate include lithium phosphate, potassium phosphate, trisodium phosphate, disodium hydrogen phosphate and the like. Examples of the alkali earth metal phosphate include calcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, and the like.

有機アルカリ化合物としては、例えば、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物及びその水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等を例示することができる。具体的には、例えば、例えば、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、シクロヘキシルアミン、アニリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム等を例示することができる。 Examples of the organic alkaline compound include ammonia, aliphatic amines, aromatic amines, aliphatic ammonium, aromatic ammonium, heterocyclic compounds and their hydroxides, carbonates and phosphates. Specifically, for example, for example, ammonia, hydrazine, methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, butylamine, diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane, cyclohexylamine, aniline. , Tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, pyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, ammonium carbonate, ammonium hydrogencarbonate, Examples thereof include diammonium hydrogen phosphate.

アルカリ溶液の溶媒は、水及び有機溶媒のいずれであってもよいが、極性溶媒(水、アルコール等の極性有機溶媒)であるのが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であるのがより好ましい。 The solvent of the alkaline solution may be either water or an organic solvent, but it is preferably a polar solvent (a polar organic solvent such as water or alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.

アルカリ溶液の25℃におけるpHは、好ましくは9以上、より好ましくは10以上、特に好ましくは11〜14である。pHが9以上であると、MFCの収率が高くなる。ただし、pHが14を超えると、アルカリ溶液の取り扱い性が低下する。 The pH of the alkaline solution at 25 ° C. is preferably 9 or higher, more preferably 10 or higher, and particularly preferably 11-14. When the pH is 9 or more, the yield of MFC is high. However, if the pH exceeds 14, the handleability of the alkaline solution deteriorates.

(微細化(解繊)工程)
微細化処理は、例えば、ビーター、高圧ホモジナイザー、高圧均質化装置等のホモジナイザー、グラインダー、摩砕機等の石臼式摩擦機、単軸混練機、多軸混練機、ニーダーリファイナー等を使用して原料繊維を叩解することによって行うことができ、リファイナーを使用して行うことが好ましい。
(Miniaturization (defibration) process)
For the micronization treatment, for example, a beater, a high-pressure homogenizer, a homogenizer such as a high-pressure homogenizer, a millstone friction machine such as a grinder and a grinder, a single-screw kneader, a multi-screw kneader, a kneader refiner, etc. It can be done by beating, and it is preferable to use a refiner.

リファイナーとは、パルプ繊維を叩解する装置であり、公知のものを用いることができる。リファイナーとしては、パルプ繊維に対して効率的に剪断力を付与し、予備的な解繊を進めることができること等の点から、コニカルタイプやダブルディスクリファイナー(DDR)及びシングルディスクリファイナー(SDR)が好ましい。解繊処理工程において、リファイナーを用いると、処理後の分離や洗浄が不要となる点からも好ましい。 The refiner is a device for beating pulp fibers, and a known device can be used. As the refiner, a conical type, a double disc refiner (DDR) and a single disc refiner (SDR) are preferable from the viewpoint of efficiently applying a shearing force to the pulp fiber and advancing preliminary defibration. .. It is also preferable to use a refiner in the defibration treatment step from the viewpoint that separation and washing after the treatment are not required.

なお、マイクロ繊維セルロースは、セルロースやセルロースの誘導体からなる繊維である。通常のマイクロ繊維セルロースは、強い水和性を有し、水系媒体中において水和することで安定的に分散状態(分散液の状態)を維持する。マイクロ繊維セルロースを構成する単繊維は、水系媒体中において複数条が集合して繊維状をなす場合もある。 The microfiber cellulose is a fiber made of cellulose or a derivative of cellulose. Ordinary microfiber cellulose has strong hydration property, and by hydrating in an aqueous medium, it stably maintains a dispersed state (state of a dispersion liquid). The single fibers constituting the microfiber cellulose may form a fibrous form by aggregating a plurality of strips in an aqueous medium.

微細化(解繊)処理は、マイクロ繊維セルロースの数平均繊維径(繊維幅。単繊維の直径平均。)が0.1μm以上となる範囲で行うのが好ましく、0.1〜15μmとなる範囲で行うのがより好ましく、0.2〜10μmとなる範囲で行うのが特に好ましい。数平均繊維径(幅)が0.1μm以上となる範囲で行うことで、繊維状セルロース複合樹脂の強度が向上する。 The micronization (defibration) treatment is preferably carried out in a range in which the number average fiber diameter (fiber width; average diameter of single fibers) of the microfiber cellulose is 0.1 μm or more, and is in the range of 0.1 to 15 μm. It is more preferable to carry out in the range of 0.2 to 10 μm, and it is particularly preferable to carry out in the range of 0.2 to 10 μm. The strength of the fibrous cellulose composite resin is improved by carrying out the process within a range in which the number average fiber diameter (width) is 0.1 μm or more.

具体的には、平均繊維径を0.1μm未満にすると、セルロースナノファイバーであるのと変わらなくなり、補強効果(特に曲げ弾性率)が十分に得られなくなる。また、微細化処理の時間が長くなり、大きなエネルギーが必要になり、製造コストの増加につながる。他方、平均繊維径が15μmを超えると、繊維の分散性に劣る傾向がある。繊維の分散性が不十分であると、補強効果に劣る傾向がある。 Specifically, when the average fiber diameter is less than 0.1 μm, it is no different from that of cellulose nanofibers, and the reinforcing effect (particularly the flexural modulus) cannot be sufficiently obtained. In addition, the miniaturization processing time becomes long, a large amount of energy is required, which leads to an increase in manufacturing cost. On the other hand, when the average fiber diameter exceeds 15 μm, the dispersibility of the fibers tends to be inferior. If the dispersibility of the fibers is insufficient, the reinforcing effect tends to be inferior.

マイクロ繊維セルロースの平均繊維長(単繊維の長さ)は、0.02〜3mmとするのが好ましく、0.05〜2mmとするのがより好ましく、0.1〜1.5mmとするのが特に好ましい。平均繊維長が0.02mm未満であると、繊維同士の三次元ネットワークを形成できず、補強効果が著しく低下する恐れがある。なお、平均繊維長は、例えば、原料繊維の選定、前処理、解繊処理で任意に調整可能である。 The average fiber length (length of single fiber) of the microfiber cellulose is preferably 0.02 to 3 mm, more preferably 0.05 to 2 mm, and preferably 0.1 to 1.5 mm. Especially preferable. If the average fiber length is less than 0.02 mm, a three-dimensional network of fibers cannot be formed, and the reinforcing effect may be significantly reduced. The average fiber length can be arbitrarily adjusted by, for example, selection of raw material fibers, pretreatment, and defibration treatment.

本形態において、マイクロ繊維セルロースの繊維長は、0.2mm以下の割合が12%以上であるのが好ましく、16%以上であるのがより好ましく、26%以上であるのが特に好ましい。当該割合が12%未満の場合、十分な補強効果を得られない。マイクロ繊維セルロースの繊維長は、0.2mm以下の割合の上限はなく、全て0.2mm以下であっても良い。 In the present embodiment, the fiber length of the microfiber cellulose is preferably 0.2 mm or less in a proportion of 12% or more, more preferably 16% or more, and particularly preferably 26% or more. If the ratio is less than 12%, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained. There is no upper limit to the ratio of microfiber cellulose to 0.2 mm or less, and all of them may be 0.2 mm or less.

マイクロ繊維セルロースのアスペクト比は、樹脂の延性をある程度保持しつつ機械的強度を向上させるために、2〜30,000であるのが好ましく、10〜10,000であるのがより好ましい。 The aspect ratio of the microfiber cellulose is preferably 2 to 30,000, more preferably 10 to 10,000 in order to improve the mechanical strength while maintaining the ductility of the resin to some extent.

なお、アスペクト比とは、平均繊維長を平均繊維幅で除した値である。アスペクト比が大きいほど樹脂中において引っかかりが生じる箇所が多くなるため補強効果が上がるが、他方で引っかかりが多い分樹脂の延性が低下するものと考えられる。なお、無機フィラーを樹脂に混練した場合、フィラーのアスペクト比が大きいほど引張強度が向上するが、引張破断伸びは著しく低下するとの知見が存在する。 The aspect ratio is a value obtained by dividing the average fiber length by the average fiber width. It is considered that the larger the aspect ratio, the more places in the resin where the resin is caught, so that the reinforcing effect is improved, but on the other hand, the greater the number of catches, the lower the ductility of the resin. It should be noted that when an inorganic filler is kneaded into a resin, it is known that the larger the aspect ratio of the filler, the higher the tensile strength, but the tensile elongation at break is significantly reduced.

本形態において、マイクロ繊維セルロースのフィブリル化率は、1.0%以上であるのが好ましく、1.5%以上であるのがより好ましく、2.0%以上であるのが特に好ましい。また、フィブリル化率は、30.0%以下であるのが好ましく、20.0%以下であるのがより好ましく、15.0%以下であるのが特に好ましい。フィブリル化率が30.0%以上であると、微細化が進み過ぎてナノファイバーとなってしまうため、意図する効果が得られないおそれがある。他方、フィブリル化率が1.0%未満では、フィブリル同士の水素結合が少なく、強硬な三次元ネットワークが不足となる。この点、本発明者等は、マイクロ繊維セルロースのフィブリル化率を1.0%以上にすると、マイクロ繊維セルロースのフィブリル同士が水素結合し、より強硬な三次元ネットワークを構築することを各種試験の過程で見出した。また、フィブリル化率を高くすると樹脂と接する界面が増加するが、多塩基酸を相溶化剤として又は疎水変性に利用すると、更に補強効果が向上することも見出した。 In the present embodiment, the fibrillation rate of the microfiber cellulose is preferably 1.0% or more, more preferably 1.5% or more, and particularly preferably 2.0% or more. The fibrillation rate is preferably 30.0% or less, more preferably 20.0% or less, and particularly preferably 15.0% or less. If the fibrillation rate is 30.0% or more, the miniaturization progresses too much and the fibers become nanofibers, so that the intended effect may not be obtained. On the other hand, when the fibrillation rate is less than 1.0%, there are few hydrogen bonds between the fibrils, and a strong three-dimensional network becomes insufficient. In this regard, the present inventors have conducted various tests to construct a stronger three-dimensional network by hydrogen-bonding the fibrils of the microfiber cellulose to each other when the fibrillation rate of the microfiber cellulose is set to 1.0% or more. Found in the process. It was also found that when the fibrillation rate is increased, the interface in contact with the resin increases, but when the polybasic acid is used as a compatibilizer or for hydrophobic modification, the reinforcing effect is further improved.

なお、フィブリル化率とは、セルロース繊維をJIS−P−8220:2012「パルプ−離解方法」に準拠して離解し、得られた離解パルプをFiberLab.(Kajaani社)を用いて測定した値をいう。 The fibrillation rate refers to the dissociation of cellulose fibers in accordance with JIS-P-8220: 2012 "Pulp-Dissolution Method", and the obtained dissociated pulp is referred to as FiberLab. (Kajaani) means a value measured using.

マイクロ繊維セルロースの結晶化度は、50%以上であるのが好ましく、55%以上であるのがより好ましく、60%以上であるのが特に好ましい。結晶化度が50%未満であると、樹脂との相溶性は向上するものの、繊維自体の強度が低下するため、樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。 The crystallinity of the microfiber cellulose is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, and particularly preferably 60% or more. When the crystallinity is less than 50%, the compatibility with the resin is improved, but the strength of the fiber itself is lowered, so that the reinforcing effect of the resin composition tends to be inferior.

他方、マイクロ繊維セルロースの結晶化度は、90%以下であるのが好ましく、88%以下であるのがより好ましく、86%以下であるのが特に好ましい。結晶化度が90%を超えると、分子内の強固な水素結合割合が多くなり繊維自体は剛直となるが、樹脂との相溶性が低下し、樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。また、マイクロ繊維セルロースの化学修飾がし難くなる傾向もある。なお、結晶化度は、例えば、原料繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。 On the other hand, the crystallinity of the microfiber cellulose is preferably 90% or less, more preferably 88% or less, and particularly preferably 86% or less. When the crystallinity exceeds 90%, the ratio of strong hydrogen bonds in the molecule increases and the fiber itself becomes rigid, but the compatibility with the resin decreases, and the reinforcing effect of the resin composition tends to be inferior. In addition, it tends to be difficult to chemically modify microfiber cellulose. The crystallinity can be arbitrarily adjusted by, for example, selection of raw material fibers, pretreatment, and miniaturization treatment.

また、マイクロ繊維セルロースのパルプ粘度は、2cps以上であるのが好ましく、4cps以上であるのがより好ましい。パルプ粘度が2cps未満であると、マイクロ繊維セルロースを樹脂と混練した際に、マイクロ繊維セルロースの凝集を十分に抑制できず、樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。 The pulp viscosity of the microfiber cellulose is preferably 2 cps or more, and more preferably 4 cps or more. When the pulp viscosity is less than 2 cps, when the microfiber cellulose is kneaded with the resin, the aggregation of the microfiber cellulose cannot be sufficiently suppressed, and the reinforcing effect of the resin composition tends to be inferior.

マイクロ繊維セルロースのフリーネスは、500cc以下が好ましく、300cc以下がより好ましく、100cc以下が特に好ましい。500ccを超えるとマイクロ繊維セルロースの繊維幅が15μmを超え、補強効果が十分でない。 The freeness of the microfiber cellulose is preferably 500 cc or less, more preferably 300 cc or less, and particularly preferably 100 cc or less. If it exceeds 500 cc, the fiber width of the microfiber cellulose exceeds 15 μm, and the reinforcing effect is not sufficient.

(混練等)
微細化処理して得られたマイクロ繊維セルロースは、必要により水系媒体中に分散して分散液とすることができる。水系媒体は、全量が水であるのが特に好ましいが、一部が水と相溶性を有する他の液体である水系媒体も好ましく使用することができる。他の液体としては、炭素数3以下の低級アルコール類等を使用することができる。
(Kneading, etc.)
The microfiber cellulose obtained by the micronization treatment can be dispersed in an aqueous medium to prepare a dispersion liquid, if necessary. It is particularly preferable that the entire amount of the aqueous medium is water, but an aqueous medium which is another liquid which is partially compatible with water can also be preferably used. As the other liquid, lower alcohols having 3 or less carbon atoms can be used.

分散液は濃縮を行って固形分濃度を調節するのが好ましい。この分散液の固形分濃度は、1.0質量%以上であるのが好ましく、1.5質量%以上であるのがより好ましく、2.0質量%以上であるのが特に好ましい。また、分散液の固形分濃度は、70質量%以下であるのが好ましく、60質量%以下であるのがより好ましく、50質量%以下であるのが特に好ましい。固形分濃度が1.0質量%を下回ると、微細化処理して得られたマイクロ繊維セルロース水分散液の濃度より薄くなるおそれがある。他方、固形分濃度が70質量%を上回ると、その後希釈して分散することが困難となり、多塩基酸や樹脂粉末、その他の組成物との混合も困難となるおそれがある。 The dispersion is preferably concentrated to adjust the solid content concentration. The solid content concentration of this dispersion is preferably 1.0% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and particularly preferably 2.0% by mass or more. The solid content concentration of the dispersion is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 50% by mass or less. If the solid content concentration is less than 1.0% by mass, the concentration may be lower than the concentration of the microfiber cellulose aqueous dispersion obtained by the micronization treatment. On the other hand, if the solid content concentration exceeds 70% by mass, it becomes difficult to dilute and disperse thereafter, and it may be difficult to mix with a polybasic acid, a resin powder, or other compositions.

マイクロ繊維セルロースは、混練に先立って脱水処理及び乾燥処理しても良い。マイクロ繊維セルロースの脱水・乾燥処理は、混練処理等と一緒に行っても、一緒に行わなくてもよい。また、脱水処理及び乾燥処理は、一緒に行っても良いし、別々で行っても良い。 The microfiber cellulose may be dehydrated and dried prior to kneading. The dehydration / drying treatment of the microfiber cellulose may or may not be performed together with the kneading treatment or the like. Further, the dehydration treatment and the drying treatment may be performed together or separately.

本形態の繊維状セルロースは、多塩基酸等によって変性される場合と、変性されない場合とがある。多塩基酸によって変性する場合、脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロースの水分率(含水率)は、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましく、1%以下がさらに好ましく、0%が特に好ましい。水分率が5%を超えると、多塩基酸によってマイクロ繊維セルロースが変性しない可能性がある。また、水分率が高いと混練する際のエネルギーが膨大になり、経済的でない。 The fibrous cellulose of this embodiment may or may not be modified by a polybasic acid or the like. When modified with a polybasic acid, the water content (moisture content) of the dehydrated / dried microfiber cellulose is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, further preferably 1% or less, and particularly preferably 0%. If the water content exceeds 5%, the microfiber cellulose may not be denatured by the polybasic acid. In addition, if the water content is high, the energy required for kneading becomes enormous, which is uneconomical.

他方、多塩基酸によって変性しない場合、脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロースの水分率は、5%超が好ましく、8%以上がより好ましく、10%以上が特に好ましい。含水率が5%超であると、多塩基酸によるセルロース繊維の変性が進まなくなり、得られる複合樹脂は多塩基酸を含有するようになる。 On the other hand, when not modified by polybasic acid, the water content of the dehydrated / dried microfiber cellulose is preferably more than 5%, more preferably 8% or more, and particularly preferably 10% or more. When the water content exceeds 5%, the denaturation of the cellulose fibers by the polybasic acid does not proceed, and the obtained composite resin contains the polybasic acid.

脱水処理には、例えば、ベルトプレス、スクリュープレス、フィルタープレス、ツインロール、ツインワイヤーフォーマ、バルブレスフィルタ、センターディスクフィルタ、膜処理、遠心分離機等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 For dehydration treatment, for example, select one or more from belt press, screw press, filter press, twin roll, twin wire former, valveless filter, center disk filter, membrane treatment, centrifuge and the like. Can be used.

乾燥処理には、例えば、ロータリーキルン乾燥、円板式乾燥、気流式乾燥、媒体流動乾燥、スプレー乾燥、ドラム乾燥、スクリューコンベア乾燥、パドル式乾燥、一軸混練乾燥、多軸混練乾燥、真空乾燥、攪拌乾燥等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 The drying treatment includes, for example, rotary kiln drying, disk type drying, air flow type drying, medium flow drying, spray drying, drum drying, screw conveyor drying, paddle type drying, uniaxial kneading drying, multiaxial kneading drying, vacuum drying, stirring drying. One type or two or more types can be selected and used from the above.

脱水・乾燥処理工程の後に粉砕処理工程を加えても良い。粉砕処理には、例えば、ビーズミル、ニーダー、ディスパー、ツイストミル、カットミル、ハンマーミル等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 A pulverization treatment step may be added after the dehydration / drying treatment step. For the pulverization treatment, for example, one type or two or more types can be selected and used from among bead mills, kneaders, dispersers, twist mills, cut mills, hammer mills and the like.

脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロースの形状は、粉末状、ペレット状、シート状等とすることができる。ただし、粉末状が好ましい。 The shape of the dehydrated / dried microfiber cellulose can be powder, pellet, sheet or the like. However, powder is preferable.

粉末状とする場合、マイクロ繊維セルロースの平均粒子径は、10,000〜1μmが好ましく、5,000〜10μmがより好ましく、1,000〜100μmが特に好ましい。平均粒子径が10,000μmを超えると、粒子径が大きいため混練装置内に入らないおそれがある。他方、平均粒子径を1μm未満とするには粉砕処理にエネルギーを要するため、経済的でない。 In the powder form, the average particle size of the microfiber cellulose is preferably 10,000 to 1 μm, more preferably 5,000 to 10 μm, and particularly preferably 1,000 to 100 μm. If the average particle size exceeds 10,000 μm, it may not enter the kneading device because the particle size is large. On the other hand, if the average particle size is less than 1 μm, energy is required for the pulverization process, which is not economical.

粉末状とする場合、マイクロ繊維セルロースの嵩比重は、1.5〜0.01が好ましく、1〜0.04がより好ましく、0.5〜0.1が特に好ましい。嵩比重が1.5を超えるということはセルロースの比重が1.5を超えるということであるため、物理的に実現困難である。他方、嵩比重を0.01未満とするのは、移送コストの面から不利である。 In the powder form, the bulk specific gravity of the microfiber cellulose is preferably 1.5 to 0.01, more preferably 1 to 0.04, and particularly preferably 0.5 to 0.1. If the bulk specific density exceeds 1.5, it means that the specific gravity of cellulose exceeds 1.5, which is physically difficult to realize. On the other hand, setting the bulk specific density to less than 0.01 is disadvantageous in terms of transfer cost.

脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロースには、樹脂が含まれていても良い。樹脂が含まれていると、脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロース同士の水素結合が阻害され、混練の際の樹脂中での分散性を向上することができる。したがって、この樹脂は、前述した分散液の濃縮やマイクロ繊維セルロースの脱水・乾燥に前後して、あるいは混練に際して添加することもできる。 The dehydrated and dried microfiber cellulose may contain a resin. When the resin is contained, the hydrogen bonds between the dehydrated and dried microfiber celluloses are inhibited, and the dispersibility in the resin at the time of kneading can be improved. Therefore, this resin can be added before or after the above-mentioned concentration of the dispersion liquid or dehydration / drying of the microfiber cellulose, or at the time of kneading.

脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロースに含まれる樹脂の形態としては、例えば、粉末状、ペレット状、シート状等が挙げられる。ただし、粉末状(粉末樹脂)が好ましい。 Examples of the form of the resin contained in the dehydrated / dried microfiber cellulose include powder, pellet, and sheet. However, powder (powdered resin) is preferable.

粉末状とする場合、脱水・乾燥したマイクロ繊維セルロースに含まれる樹脂粉末の平均粒子径は、10,000〜1μmが好ましく、5,000〜10μmがより好ましく、1,000〜100μmが特に好ましい。平均粒子径が10,000μmを超えると、粒子径が大きいために混練装置内に入らないおそれがある。他方、平均粒子径が1μm未満であると、微細なためにマイクロ繊維セルロース同士の水素結合を阻害することができないおそれがある。 In the case of powder, the average particle size of the resin powder contained in the dehydrated and dried microfiber cellulose is preferably 10,000 to 1 μm, more preferably 5,000 to 10 μm, and particularly preferably 1,000 to 100 μm. If the average particle size exceeds 10,000 μm, it may not enter the kneading device due to the large particle size. On the other hand, if the average particle size is less than 1 μm, hydrogen bonds between microfiber celluloses may not be inhibited due to the fineness.

以上のようにして得たマイクロ繊維セルロースは、樹脂と混練し、混練物とする。この 混練に際しては、更に多塩基酸を添加し、セルロース繊維を多塩基酸によって変性し、又は混練物が多塩基酸を含有するようにする。なお、混練する際におけるマイクロ繊維セルロースの水分率(含水率)が重要なのは、前述したとおりである。 The microfiber cellulose obtained as described above is kneaded with a resin to obtain a kneaded product. At the time of this kneading, a polybasic acid is further added to modify the cellulose fibers with the polybasic acid, or the kneaded product contains the polybasic acid. As described above, the water content (moisture content) of the microfiber cellulose at the time of kneading is important.

樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれをも使用することができる。 As the resin, either a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used.

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン、脂肪族ポリエステル樹脂や芳香族ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、メタアクリレート、アクリレート等のポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 Examples of the thermoplastic resin include polyolefins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), polyester resins such as aliphatic polyester resins and aromatic polyester resins, polyacrylic resins such as polystyrene, methacrylate and acrylate, and polyamide resins. One type or two or more types can be selected and used from polycarbonate resin, polyacetal resin and the like.

ただし、ポリオレフィン及びポリエステル樹脂の少なくともいずれか一方を使用するのが好ましい。また、ポリオレフィンとしては、ポリプロピレンを使用するのが好ましい。ポリプロピレンとしては、ホモポリマー、ランダムポリマー、ブロックポリマーの中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。さらに、ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂として、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等を例示することができ、芳香族ポリエステル樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート等を例示することができるが、生分解性を有するポリエステル樹脂(単に「生分解性樹脂」ともいう。)を使用するのが好ましい。 However, it is preferable to use at least one of polyolefin and polyester resin. Moreover, it is preferable to use polypropylene as the polyolefin. As the polypropylene, one type or two or more types can be selected and used from homopolymers, random polymers, and block polymers. Further, as the polyester resin, examples of the aliphatic polyester resin include polylactic acid and polycaprolactone, and examples of the aromatic polyester resin include polyethylene terephthalate, which are biodegradable. It is preferable to use a polyester resin having the above (also referred to simply as “biodegradable resin”).

生分解性樹脂としては、例えば、ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル、カプロラクトン系脂肪族ポリエステル、二塩基酸ポリエステル等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 As the biodegradable resin, for example, one or more of hydroxycarboxylic acid-based aliphatic polyester, caprolactone-based aliphatic polyester, dibasic acid polyester and the like can be selected and used.

ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステルとしては、例えば、乳酸、リンゴ酸、グルコース酸、3−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や、これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも1種を用いた共重合体等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。ただし、ポリ乳酸、乳酸と乳酸を除く上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも1種とカプロラクトンとの共重合体を使用するのが好ましく、ポリ乳酸を使用するのが特に好ましい。 As the hydroxycarboxylic acid-based aliphatic polyester, for example, homopolymers of hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, malic acid, glucose acid, and 3-hydroxybutyric acid, and at least one of these hydroxycarboxylic acids are used together. One kind or two or more kinds can be selected and used from the polymer and the like. However, it is preferable to use polylactic acid, a copolymer of lactic acid and the above-mentioned hydroxycarboxylic acid excluding lactic acid, polycaprolactone, or a copolymer of at least one of the above-mentioned hydroxycarboxylic acids and caprolactone, and polylactic acid is used. Especially preferred to use.

この乳酸としては、例えば、L−乳酸やD−乳酸等を使用することができ、これらの乳酸を単独で使用しても、2種以上を選択して使用してもよい。 As the lactic acid, for example, L-lactic acid, D-lactic acid and the like can be used, and these lactic acids may be used alone or two or more kinds may be selected and used.

カプロラクトン系脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリカプロラクトンの単独重合体や、ポリカプロラクトン等と上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 As the caprolactone-based aliphatic polyester, for example, one or more can be selected and used from a homopolymer of polycaprolactone, a copolymer of polycaprolactone and the like and the above-mentioned hydroxycarboxylic acid, and the like. ..

二塩基酸ポリエステルとしては、例えば、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 As the dibasic acid polyester, for example, one or more of polybutylene succinate, polyethylene succinate, polybutylene adipate and the like can be selected and used.

生分解性樹脂は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 As the biodegradable resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性ポリイミド系樹脂等を使用することができる。これらの樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用することができる。 Examples of the thermosetting resin include phenol resin, urea resin, melamine resin, furan resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, vinyl ester resin, epoxy resin, urethane resin, silicone resin, thermosetting polyimide resin and the like. Can be used. These resins can be used alone or in combination of two or more.

樹脂には、無機充填剤が、好ましくはサーマルリサイクルに支障が出ない割合で含有されていてもよい。 The resin may preferably contain an inorganic filler in a proportion that does not interfere with thermal recycling.

無機充填剤としては、例えば、Fe、Na、K、Cu、Mg、Ca、Zn、Ba、Al、Ti、ケイ素元素等の周期律表第I族〜第VIII族中の金属元素の単体、酸化物、水酸化物、炭素塩、硫酸塩、ケイ酸塩、亜硫酸塩、これらの化合物よりなる各種粘土鉱物等を例示することができる。 Examples of the inorganic filler include simple substances of metal elements in Groups I to VIII of the Periodic Table, such as Fe, Na, K, Cu, Mg, Ca, Zn, Ba, Al, Ti, and silicon elements, and oxidation. Examples thereof include substances, hydroxides, carbon salts, sulfates, silicates, sulfites, and various clay minerals composed of these compounds.

具体的には、例えば、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム、酸化亜鉛、シリカ、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、ほう酸アルミニウム、アルミナ、酸化鉄、チタン酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、クレーワラストナイト、ガラスビーズ、ガラスパウダー、珪砂、硅石、石英粉、珪藻土、ホワイトカーボン、ガラスファイバー等を例示することができる。これらの無機充填剤は、複数が含有されていてもよい。また、古紙パルプに含まれるものであってもよい。 Specifically, for example, barium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, calcium sulfite, zinc oxide, silica, heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, aluminum borate, alumina, iron oxide, calcium titanate, hydroxide. Examples of aluminum, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium carbonate, calcium silicate, clay walastonite, glass beads, glass powder, silica sand, silica stone, quartz powder, diatomaceous earth, white carbon, glass fiber and the like are exemplified. be able to. A plurality of these inorganic fillers may be contained. Further, it may be contained in used paper pulp.

マイクロ繊維セルロース及び樹脂の配合割合は、マイクロ繊維セルロースが1質量部以上、樹脂が99質量部以下であるのが好ましく、マイクロ繊維セルロースが2質量部以上、樹脂が98質量部以下であるのがより好ましく、マイクロ繊維セルロースが3質量部以上、樹脂が97質量部以下であるのが特に好ましい。 The blending ratio of the microfiber cellulose and the resin is preferably 1 part by mass or more for the microfiber cellulose and 99 parts by mass or less for the resin, and 2 parts by mass or more for the microfiber cellulose and 98 parts by mass or less for the resin. More preferably, the amount of microfiber cellulose is 3 parts by mass or more, and the amount of resin is 97 parts by mass or less.

また、マイクロ繊維セルロースが50質量部以下、樹脂が50質量部以上であるのが好ましく、マイクロ繊維セルロースが40質量部以下、樹脂が60質量部以上であるのがより好ましく、マイクロ繊維セルロースが30質量部以下、樹脂が70質量部以上であるのが特に好ましい。ただし、マイクロ繊維セルロースの配合割合が10〜50質量部であると、樹脂組成物の強度、特に曲げ強度及び引張り弾性率の強度を著しく向上させることができる。 Further, the amount of microfiber cellulose is preferably 50 parts by mass or less and the amount of resin is 50 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or less of microfiber cellulose and 60 parts by mass or more of resin, and 30 parts by mass of microfiber cellulose. It is particularly preferable that the amount of the resin is 70 parts by mass or less and 70 parts by mass or less. However, when the blending ratio of the microfiber cellulose is 10 to 50 parts by mass, the strength of the resin composition, particularly the bending strength and the tensile elastic modulus can be remarkably improved.

なお、最終的に得られ樹脂組成物に含まれるマイクロ繊維セルロース及び樹脂の含有割合は、通常、マイクロ繊維セルロース及び樹脂の上記配合割合と同じとなる。 The content ratio of the microfiber cellulose and the resin finally obtained in the resin composition is usually the same as the above-mentioned blending ratio of the microfiber cellulose and the resin.

マイクロ繊維セルロースを変性する場合、その方法としては、例えば、エステル化、エーテル化、アミド化、スルフィド化等の疎水変性を挙げることができる。ただし、マイクロ繊維セルロースを疎水変性する方法としては、エステル化を採用するのが好ましい。 When modifying microfiber cellulose, examples thereof include hydrophobic modification such as esterification, etherification, amidation, and sulfidation. However, as a method for hydrophobically modifying microfiber cellulose, esterification is preferably adopted.

エステル化の方法としては、例えば、カルボン酸、カルボン酸ハロゲン化物、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、リン酸、スルホン酸、無水多塩基酸及びこれらの誘導体等の疎水化剤によるエステル化を挙げることができる。ただし、疎水化剤としては、無水多塩基酸やその誘導体を使用するのが好ましい。 As a method of esterification, for example, esterification with a hydrophobic agent such as carboxylic acid, carboxylic acid halide, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, phosphoric acid, sulfonic acid, polybasic acid anhydride and derivatives thereof. Can be mentioned. However, as the hydrophobizing agent, it is preferable to use anhydrous polybasic acid or a derivative thereof.

(多塩基酸)
マイクロ繊維セルロース及び樹脂と混練する多塩基酸としては、シュウ酸類、フタル酸類、マロン酸類、コハク酸類、グルタル酸類、アジピン酸類、酒石酸類、グルタミン酸類、セバシン酸類、ヘキサフルオロケイ酸類、マレイン酸類、イタコン酸類、シトラコン酸類、クエン酸類等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。だだし、フタル酸、フタル酸塩類及びこれら(フタル酸類)の誘導体の少なくともいずれか1種以上であるのが好ましい。
(Polybasic acid)
Polybasic acids to be kneaded with microfiber cellulose and resins include oxalic acids, phthalates, malonic acids, succinic acids, glutaric acids, adipic acids, tartaric acids, glutamates, sebacic acids, hexafluorosilicates, maleic acids, and itaconic acids. One or more can be selected and used from acids, citraconic acids, citric acids and the like. However, it is preferable that at least one or more of phthalic acid, phthalates and derivatives of these (phthalates) are used.

フタル酸類(誘導体)としては、フタル酸、フタル酸水素カリウム、フタル酸水素ナトリウム、フタル酸ナトリウム、フタル酸アンモニウム、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジアリル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジノルマルヘキシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジトリイソデシル等が挙げられる。好適には、フタル酸を使用するのが好ましい。 Examples of phthalates (derivatives) include phthalic acid, potassium hydrogen phthalate, sodium hydrogen phthalate, sodium phthalate, ammonium phthalate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, diallyl phthalate, diisobutyl phthalate, and dinormal hexyl phthalate. , Dioctyl phthalate, diisononyl phthalate, diisodecyl phthalate, ditriisodecyl phthalate and the like. Preferably, phthalic acid is used.

無水多塩基酸類としては、例えば、無水マレイン酸類、無水フタル酸類、無水イタコン酸類、無水シトラコン酸類、無水クエン酸類等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。ただし、好適には無水マレイン酸類、より好適には無水フタル酸類を使用するのが好ましい。 As the maleic anhydride, for example, one or more of maleic anhydride, phthalic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, citric acid anhydride and the like can be selected and used. However, it is preferable to use maleic anhydride, and more preferably phthalic anhydride.

無水フタル酸類としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヒドロキシ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4-エチニルフタル酸無水物、4-フェニルエチニルフタル酸無水物が挙げられる。ただし、好適には無水フタル酸を使用するのが好ましい。 Examples of phthalic anhydrides include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hydroxyphthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 4-ethynylphthalic anhydride, 4-phenylethynyl. Phthalic anhydride can be mentioned. However, it is preferable to use phthalic anhydride.

無水多塩基酸を使用すると、セルロース繊維を変性する場合においてはヒドロキシル基の一部が所定の官能基によって置換され、マイクロ繊維セルロース及び樹脂の相溶性が向上する。また、多塩基酸を単に含有させる場合においては、当該多塩基酸が相溶化剤として機能し、相溶性が向上する。結果、得られる繊維状セルロース複合樹脂の強度、特に曲げ強度が向上する。 When polybasic anhydride is used, when the cellulose fiber is modified, a part of the hydroxyl group is replaced by a predetermined functional group, and the compatibility between the microfiber cellulose and the resin is improved. Further, when the polybasic acid is simply contained, the polybasic acid functions as a compatibilizer and the compatibility is improved. As a result, the strength of the obtained fibrous cellulose composite resin, particularly the bending strength, is improved.

なお、多塩基酸を相溶化剤として機能させる場合は、セルロース繊維の変性の進み具合が問題にならないため、得られる複合樹脂の品質が安定化する。ただし、混練する際のマイクロ繊維セルロースの含水率に留意する等して(この点については、前述したとおりである。)、セルロース繊維が変性してしまはないよう注意する必要がある。 When the polybasic acid functions as a compatibilizer, the progress of denaturation of the cellulose fibers does not matter, so that the quality of the obtained composite resin is stabilized. However, care must be taken not to denature the cellulose fibers by paying attention to the water content of the microfiber cellulose during kneading (this point is as described above).

マイクロ繊維セルロースの変性は、繊維を構成するセルロースのヒドロキシル基の一部が下記構造式(1)又は構造式(2)に示す官能基で置換されるように行うのが好ましい。 The modification of the microfiber cellulose is preferably carried out so that a part of the hydroxyl groups of the cellulose constituting the fiber is replaced with the functional group represented by the following structural formula (1) or structural formula (2).

Figure 2021036054
構造式中のRは、直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の飽和炭化水素基又はその誘導基;直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の不飽和炭化水素基又はその誘導基;芳香族基又はその誘導基;のいずれかである。
Figure 2021036054
R in the structural formula is a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; a linear, branched or cyclic unsaturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; Either an aromatic group or an inducing group thereof;

無水多塩基酸としては、下記の構造式(3)又は構造式(4)を示すものを使用するのが好ましい。 As the anhydrous polybasic acid, it is preferable to use one having the following structural formula (3) or structural formula (4).

Figure 2021036054
構造式中のRは、直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の飽和炭化水素基又はその誘導基;直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状の不飽和炭化水素基又はその誘導基;芳香族基又はその誘導基;のいずれかである。
Figure 2021036054
R in the structural formula is a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; a linear, branched or cyclic unsaturated hydrocarbon group or an inducing group thereof; Either an aromatic group or an inducing group thereof;

上記構造式(3)又は構造式(4)を示す無水多塩基酸を使用することによってマイクロ繊維セルロース及び熱可塑性樹脂の相溶性が向上する。 By using the polybasic anhydride represented by the structural formula (3) or the structural formula (4), the compatibility between the microfiber cellulose and the thermoplastic resin is improved.

混練処理には、例えば、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。それらのなかで、二軸以上の多軸混練機を使用することが好ましい。二軸以上の多軸混練機を1機以上、並列又は直列にして、使用しても良い。 For the kneading process, for example, one or two or more types are selected and used from a single-screw or bi-screw multi-screw kneader, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a screw press, a disperser, and the like. be able to. Among them, it is preferable to use a multi-screw kneader with two or more shafts. One or more multi-axis kneaders having two or more axes may be used in parallel or in series.

また、二軸以上の多軸混練機のスクリューの周速は、0.2〜200m/分が好ましく、0.5〜150m/分がさらに好ましく、1〜100m/分が特に好ましい。周速が0.2m/分未満の場合は、うまく樹脂中にマイクロ繊維セルロースを分散させることができない。他方、周速が200m/分を超える場合、マイクロ繊維セルロースへのせん断力が過多となり、補強効果が得られない。 The peripheral speed of the screw of the multi-screw kneader having two or more shafts is preferably 0.2 to 200 m / min, more preferably 0.5 to 150 m / min, and particularly preferably 1 to 100 m / min. If the peripheral speed is less than 0.2 m / min, the microfiber cellulose cannot be dispersed well in the resin. On the other hand, when the peripheral speed exceeds 200 m / min, the shearing force on the microfiber cellulose becomes excessive and the reinforcing effect cannot be obtained.

本形態において使用される混練機のスクリュー径と混練部の長さの比は、15〜60が好ましい。比が15未満の場合は、混練部が短く、マイクロ繊維セルロースと樹脂を混ぜることができない恐れがある。比が60を超える場合は、混練部が長すぎるため、マイクロ繊維セルロースへのせん断的負荷が高くなり、補強効果が得られない恐れがある。 The ratio of the screw diameter of the kneader used in this embodiment to the length of the kneading portion is preferably 15 to 60. If the ratio is less than 15, the kneaded portion is short and there is a possibility that the microfiber cellulose and the resin cannot be mixed. If the ratio exceeds 60, the kneaded portion is too long, so that the shear load on the microfiber cellulose becomes high, and the reinforcing effect may not be obtained.

混練処理の温度は、樹脂のガラス転移点以上であり、樹脂の種類によって異なるが、80〜280℃とするのが好ましく、90〜260℃とするのがより好ましく、100〜240℃とするのが特に好ましい。 The temperature of the kneading treatment is equal to or higher than the glass transition point of the resin and varies depending on the type of resin, but is preferably 80 to 280 ° C, more preferably 90 to 260 ° C, and 100 to 240 ° C. Is particularly preferable.

複合樹脂中のマイクロ繊維セルロースの固形分での配合質量割合は、70%〜1%あるのが好ましく、50%〜5%であるのがより好ましく、40%〜10%であるのが特に好ましい。 The blending mass ratio of the microfiber cellulose in the composite resin in terms of solid content is preferably 70% to 1%, more preferably 50% to 5%, and particularly preferably 40% to 10%. ..

多塩基酸の固形分での配合質量割合は、変性に利用する場合、0.1〜50%であるのが好ましく、1〜30%であるのがより好ましく、2〜20%であるのが特に好ましい。また、相溶化剤として機能させる場合も同様である。 When used for denaturation, the compounding mass ratio of the polybasic acid in the solid content is preferably 0.1 to 50%, more preferably 1 to 30%, and preferably 2 to 20%. Especially preferable. The same applies to the case where it functions as a compatibilizer.

混練に際しては、無水マレイン酸ポリプロピレンを添加しても良い。無水マレイン酸ポリプロピレンの添加量は、マイクロ繊維セルロースの配合量を100として、好ましくは1〜1000質量%、より好ましくは5〜500質量%、特に好ましくは10〜200質量%である。添加量が1質量%を下回ると効果が不十分である。他方、添加量が1000質量%を上回ると過剰添加となり、逆に樹脂マトリックスの強度を低下させる恐れがある。 At the time of kneading, polypropylene maleic anhydride may be added. The amount of polypropylene maleic anhydride added is preferably 1 to 1000% by mass, more preferably 5 to 500% by mass, and particularly preferably 10 to 200% by mass, with the blending amount of microfiber cellulose as 100. If the amount added is less than 1% by mass, the effect is insufficient. On the other hand, if the addition amount exceeds 1000% by mass, the addition may be excessive, and conversely, the strength of the resin matrix may be lowered.

混練に際しては、マイクロ繊維セルローススラリーのpHを調整する方法として、アミン類を添加しても良い。アミン類としては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルプロパン-2-アミン、テトラメチルエチレンアミン、ヘキサメチルアミン、スペルミジン、スペルミン、アマンタジン、アニリン、フェネチルアミン、トルイジン、カテコールアミン、1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、キヌクリジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オキサゾール、チアゾール、4−ジメチルアミノピリジン等を例示することができる。 At the time of kneading, amines may be added as a method of adjusting the pH of the microfiber cellulose slurry. Examples of amines include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, triethanolamine, N, N-dimethylpropane-2-amine, tetramethylethyleneamine, hexamethylamine, spermidine, and spermin. , Amantazine, aniline, phenethylamine, toluidine, catecholamine, 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholin, quinuclidine, pyrrol, pyrazole, imidazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, oxazole, thiazole, Examples thereof include 4-dimethylaminopyridine.

アミン類の添加量は、マイクロ繊維セルロースの配合量を100として、好ましくは1〜1,000質量%、より好ましくは5〜500質量%、特に好ましくは10〜200質量%である。添加量が1質量%を下回るとpH調整が不十分である。他方、添加量が200質量%を上回ると過剰添加となり、逆に樹脂マトリックスの強度を低下する恐れがある。 The amount of amines added is preferably 1 to 1,000% by mass, more preferably 5 to 500% by mass, and particularly preferably 10 to 200% by mass, with the blending amount of microfiber cellulose as 100. If the amount added is less than 1% by mass, the pH adjustment is insufficient. On the other hand, if the addition amount exceeds 200% by mass, the addition may be excessive, and conversely, the strength of the resin matrix may be lowered.

マイクロ繊維セルロースを疎水変性する場合の溶媒としては、溶媒なし、プロトン性極性溶媒、非プロトン性極性溶媒、非極性溶媒、樹脂等を挙げることができる。ただし、溶媒としては、樹脂を使用するのが好ましく、本形態においては樹脂と混練する際に変性するので、溶媒を実質不要とすることができる。 Examples of the solvent for hydrophobically modifying microfiber cellulose include no solvent, a protic polar solvent, an aprotic polar solvent, a non-polar solvent, and a resin. However, it is preferable to use a resin as the solvent, and in this embodiment, the solvent is substantially unnecessary because it is modified when kneaded with the resin.

プロトン性極性溶媒としては、例えば、ギ酸、ブタノール、イソブタノール、ニトロメタン、エタノール、メタノール、酢酸、水等を使用することができる。 As the protic polar solvent, formic acid, butanol, isobutanol, nitromethane, ethanol, methanol, acetic acid, water and the like can be used, for example.

非プロトン性極性溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレン等を使用することができる。 As the aprotic polar solvent, for example, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, ethyl acetate, acetone, dimethylformamide, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate and the like can be used.

非極性溶媒としては、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、クロロホルム、ジエチルエーテル、ジクロロメタン、等を使用することができる。 As the non-polar solvent, for example, hexane, benzene, toluene, chloroform, diethyl ether, dichloromethane, etc. can be used.

マイクロ繊維セルロースと樹脂の溶解パラメータ(cal/cm31/2(SP値)の差、つまり、マイクロ繊維セルロースのSPMFC値、樹脂のSPPOL値とすると、SP値の差=SPMFC値−SPPOL値とすることができる。SP値の差は10〜0.1が好ましく、8〜0.5がより好ましく、5〜1が特に好ましい。SP値の差が10を超えると、樹脂中でマイクロ繊維セルロースが分散せず、補強効果を得ることはできない。他方、SP値の差が0.1未満であるとマイクロ繊維セルロースが樹脂に溶解してしまい、フィラーとして機能せず、補強効果が得られない。この点、樹脂(溶媒)のSPPOL値とマイクロ繊維セルロース(溶質)のSPMFC値の差が小さい程、補強効果が大きい。なお、溶解パラメータ(cal/cm31/2(SP値)とは、溶媒−溶質間に作用する分子間力を表す尺度であり、SP値が近い溶媒と溶質であるほど、溶解度が増す。 If the difference in solubility parameter (cal / cm 3 ) 1/2 (SP value) between microfiber cellulose and resin, that is, the SP MFC value of microfiber cellulose and the SP POL value of resin, the difference in SP value = SP MFC value It can be a −SP POL value. The difference in SP value is preferably 10 to 0.1, more preferably 8 to 0.5, and particularly preferably 5 to 1. If the difference in SP value exceeds 10, the microfiber cellulose is not dispersed in the resin, and the reinforcing effect cannot be obtained. On the other hand, if the difference in SP value is less than 0.1, the microfiber cellulose dissolves in the resin and does not function as a filler, so that a reinforcing effect cannot be obtained. In this respect, the smaller the difference between the SP POL value of the resin (solvent) and the SP MFC value of the microfiber cellulose (solute), the greater the reinforcing effect. The solubility parameter (cal / cm 3 ) 1/2 (SP value) is a measure of the intermolecular force acting between the solvent and the solute, and the closer the SP value is to the solvent and solute, the higher the solubility. ..

(その他の組成物)
マイクロ繊維セルロースには、セルロースナノファイバー、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル状微細繊維、微少繊維セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、スーパーミクロフィブリルセルロース等と称される各種微細繊維の中から1種又は2種以上を含ませることができ、また、これらの微細繊維が含まれていてもよい。また、これらの微細繊維を更に微細化した繊維をも含ませることもでき、また、含まれていてもよい。ただし、全原料繊維中におけるマイクロ繊維セルロースの割合が10質量%以上、好ましくは30質量%以上、より好ましくは60質量%以上となるようにする必要がある。
(Other compositions)
Microfiber cellulose includes one or more of various fine fibers called cellulose nanofibers, microfibril cellulose, microfibril-like fine fibers, microfiber cellulose, microfibrillated cellulose, super microfibril cellulose and the like. Can be included, and these fine fibers may be included. Further, it is also possible to include fibers in which these fine fibers are further refined, and may be contained. However, it is necessary to make the ratio of microfiber cellulose in all raw material fibers 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more.

また、以上のほか、ケナフ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹(スギ及びヒノキ等)、広葉樹及び綿花などの各種植物体から得られた植物材料に由来する繊維を含ませることもでき、含まれていてもよい。 In addition to the above, kenaf, jute hemp, Manila hemp, sisal hemp, goose bark, sansho, 楮, banana, pineapple, coco palm, corn, sugar cane, bagasse, palm, papyrus, reed, esparto, survivor grass, wheat, rice, bamboo, Fibers derived from plant materials obtained from various plants such as various conifers (such as sugi and hinoki), broad-leaved trees and cotton may be included, and may be included.

マイクロ繊維セルロース複合樹脂の原料としては、マイクロ繊維セルロース及び樹脂の他、例えば、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、着色剤、ラジカル捕捉剤、発泡剤等の中から1種又は2種以上を選択して、本発明の効果を阻害しない範囲で使用することができる。 As the raw material of the microfiber cellulose composite resin, in addition to the microfiber cellulose and the resin, for example, one or more of antistatic agents, flame retardants, antibacterial agents, colorants, radical scavengers, foaming agents and the like are used. It can be selected and used as long as the effect of the present invention is not impaired.

これらの原料は、マイクロ繊維セルロースの分散液、マイクロ繊維セルロース及び樹脂の混練の際に併せて混練しても、これらの混練物に混練しても、その他の方法で混練してもよい。ただし、製造効率の面からは、マイクロ繊維セルロース及び樹脂の混練の際に併せて混練するのが好ましい。 These raw materials may be kneaded together with the dispersion liquid of the microfiber cellulose, the microfiber cellulose and the resin, kneaded with these kneaded products, or kneaded by another method. However, from the viewpoint of production efficiency, it is preferable to knead the microfiber cellulose and the resin together with the kneading.

樹脂には、エチレン−αオレフィン共重合エラストマー又はスチレン−ブタジエンブロック共重合体が含有されていてもよい。α−オレフィンの例としては、ブテン、イソブテン、ペンテン、ヘキセン、メチル−ペンテン、オクテン、デセン、ドデセン等が挙げられる。 The resin may contain an ethylene-α-olefin copolymer elastomer or a styrene-butadiene block copolymer. Examples of α-olefins include butene, isobutene, pentane, hexene, methyl-pentene, octene, decene, dodecene and the like.

(成形処理)
マイクロ繊維セルロース及び樹脂(混練物)は、必要により再度混練処理を行った後、所望の形状に成形する。なお、混練物に変性マイクロ繊維セルロースが分散していても、成形加工性に優れている。
(Molding process)
The microfiber cellulose and the resin (kneaded product) are kneaded again if necessary, and then molded into a desired shape. Even if the modified microfiber cellulose is dispersed in the kneaded product, the molding processability is excellent.

成形の大きさや厚さ、形状等は、特に限定されず、例えば、シート状、ペレット状、粉末状、繊維状等とすることができる。 The size, thickness, shape, etc. of the molding are not particularly limited, and may be, for example, a sheet shape, a pellet shape, a powder shape, a fibrous shape, or the like.

成形処理の際の温度は、樹脂のガラス転移点以上であり、樹脂の種類によって異なるが、80〜280℃とするのが好ましく、90〜260℃とするのがより好ましく、100〜240℃とするのが特に好ましい。 The temperature during the molding process is equal to or higher than the glass transition point of the resin and varies depending on the type of resin, but is preferably 80 to 280 ° C, more preferably 90 to 260 ° C, and 100 to 240 ° C. It is particularly preferable to do so.

成形処理の装置としては、例えば、射出成形機、吹込成形機、中空成形機、ブロー成形機、圧縮成形機、押出成形機、真空成形機、圧空成形機等の中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。 As the molding processing device, for example, one or more types from injection molding machines, blow molding machines, hollow molding machines, blow molding machines, compression molding machines, extrusion molding machines, vacuum molding machines, pressure molding machines, and the like. Can be selected and used.

成形処理は、公知の成形方法によることができ、例えば、金型成形、射出成形、押出成形、中空成形、発泡成形等によることができる。また、混練物を紡糸して繊維状にし、前述した植物材料等と混繊してマット形状、ボード形状とすることもできる。混繊は、例えば、エアーレイにより同時堆積させる方法等によることができる。 The molding process can be performed by a known molding method, for example, mold molding, injection molding, extrusion molding, hollow molding, foam molding, or the like. It is also possible to spin the kneaded product into a fibrous form and mix it with the above-mentioned plant material or the like to form a mat shape or a board shape. The mixed fiber can be produced by, for example, a method of simultaneously depositing with an air ray.

なお、この成形処理は、混練処理に続いて行うことも、混練物をいったん冷却し、破砕機等を使用してチップ化した後、このチップを押出成形機や射出成形機等の成形機に投入して行うこともできる。 In addition, this molding process can be performed after the kneading process, or the kneaded product is once cooled and made into chips by using a crusher or the like, and then the chips are used in a molding machine such as an extrusion molding machine or an injection molding machine. It can also be thrown in.

(用語の定義、測定方法等)
明細書中の用語は、特に断りのない限り、以下のとおりである。
(Definition of terms, measurement method, etc.)
Unless otherwise specified, the terms in the specification are as follows.

(平均繊維径)
固形分濃度0.01〜0.1質量%のマイクロ繊維セルロースの水分散液100mlをテフロン(登録商標)製メンブレンフィルターでろ過し、エタノール100mlで1回、t−ブタノール20mlで3回溶媒置換する。次に、凍結乾燥し、オスミウムコーティングして試料とする。この試料について、構成する繊維の幅に応じて5000倍、10000倍又は30000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡SEM画像による観察を行う。具体的には、観察画像に二本の対角線を引き、対角線の交点を通過する直線を任意に三本引く。さらに、この三本の直線と交錯する合計100本の繊維の幅を目視で計測する。そして、計測値の中位径を平均繊維径とする。
(Average fiber diameter)
100 ml of an aqueous dispersion of microfiber cellulose having a solid content concentration of 0.01 to 0.1% by mass is filtered through a membrane filter manufactured by Teflon (registered trademark), and the solvent is replaced once with 100 ml of ethanol and three times with 20 ml of t-butanol. .. Next, it is freeze-dried and coated with osmium to prepare a sample. This sample is observed by an electron microscope SEM image at a magnification of 5000 times, 10000 times, or 30000 times depending on the width of the constituent fibers. Specifically, two diagonal lines are drawn on the observation image, and three straight lines passing through the intersections of the diagonal lines are arbitrarily drawn. Further, the width of a total of 100 fibers intersecting with these three straight lines is visually measured. Then, the median diameter of the measured value is taken as the average fiber diameter.

(繊維分析)
平均繊維長とフィブリル化率は、バルメット社製の繊維分析計「FS5」によって測定する。
(Fiber analysis)
The average fiber length and the fibrillation rate are measured by a fiber analyzer "FS5" manufactured by Valmet.

(アスペクト比)
上記平均繊維長を平均繊維幅(径)で除した値である。
(aspect ratio)
It is a value obtained by dividing the average fiber length by the average fiber width (diameter).

(結晶化度)
JIS−K0131(1996)の「X線回折分析通則」に準拠して、X線回折法により測定した値である。なお、マイクロ繊維セルロースは、非晶質部分と結晶質部分とを有し、結晶化度は、マイクロ繊維セルロース全体における結晶質部分の割合を意味することになる。
(Crystallinity)
It is a value measured by an X-ray diffraction method in accordance with the "general rule of X-ray diffraction analysis" of JIS-K0131 (1996). The microfiber cellulose has an amorphous portion and a crystalline portion, and the crystallinity means the ratio of the crystalline portion to the entire microfiber cellulose.

(パルプ粘度)
JIS−P8215(1998)に準拠して測定する。なお、パルプ粘度が高いほどマイクロ繊維セルロースの重合度が高いことを意味する。
(Pulp viscosity)
Measure according to JIS-P8215 (1998). The higher the pulp viscosity, the higher the degree of polymerization of the microfiber cellulose.

(フリーネス)
JIS P8121−2:2012に準拠して測定した値である。
(Freeness)
It is a value measured according to JIS P8121-2: 2012.

(含水率(水分率))
繊維の水分率は、定温乾燥機を用いて、試料を105℃で6時間以上保持し質量の変動が認められなくなった時点の質量を乾燥後質量とし、下記式にて算出した値である。
繊維水分率(%)=[(乾燥前質量−乾燥後質量)÷乾燥前質量]×100
(Moisture content (moisture content))
The water content of the fiber is a value calculated by the following formula, with the mass at the time when the sample is held at 105 ° C. for 6 hours or more at 105 ° C. and no change in mass is observed using a constant temperature dryer as the mass after drying.
Fiber moisture content (%) = [(mass before drying-mass after drying) ÷ mass before drying] x 100

次に、本発明の実施例を示し、本発明の作用効果、すなわち、多塩基酸を使用する場合において、マイクロ繊維セルロース(MFC)を使用し、特に所定のフィブリル化率を有するMFCを使用すると、セルロースナノファイバー(CNF)を使用するよりも樹脂の補強効果に優れることなどを明らかにする。 Next, an example of the present invention will be shown, and when the action and effect of the present invention, that is, when polybasic acid is used, microfiber cellulose (MFC) is used, and in particular, MFC having a predetermined fibrillation rate is used. , It will be clarified that the reinforcing effect of the resin is superior to that of using cellulose nanofiber (CNF).

(実施例1)
固形分濃度2.75重量%のマイクロ繊維セルロース(解繊にリファイナーを使用)水分散液365gに、フタル酸7g及びポリプロピレン粉末83gを添加し、105℃で加熱乾燥し混合物を得た。当該混合物の含水率は、10%未満であった。当該混合物を180℃、200rpmの条件で二軸混練機にて混練し、繊維状セルロース複合樹脂を得た。この複合樹脂をペレッターで2mm径、2mm長の円柱状にカットし、180℃で直方体試験片(長さ59mm、幅9.6mm、厚さ3.8mm)に射出成形した。得られた成形物について、表1に、曲げ試験の試験結果を示した。なお、曲げ試験の評価方法は、次のとおりである。
(Example 1)
7 g of phthalic acid and 83 g of polypropylene powder were added to 365 g of an aqueous dispersion of microfiber cellulose (using a refiner for defibration) having a solid content concentration of 2.75% by weight, and the mixture was dried by heating at 105 ° C. to obtain a mixture. The water content of the mixture was less than 10%. The mixture was kneaded with a twin-screw kneader under the conditions of 180 ° C. and 200 rpm to obtain a fibrous cellulose composite resin. This composite resin was cut into a cylinder having a diameter of 2 mm and a length of 2 mm with a pelleter, and injection-molded into a rectangular parallelepiped test piece (length 59 mm, width 9.6 mm, thickness 3.8 mm) at 180 ° C. Table 1 shows the test results of the bending test for the obtained molded product. The evaluation method of the bending test is as follows.

(曲げ試験)
曲げ弾性率は、JIS K7171:2008に準拠して測定した。表中には、評価結果を以下の基準で示した。
樹脂自体の曲げ弾性率を1として複合樹脂の曲げ弾性率(倍率)が1.5倍以上の場合 :○
樹脂自体の曲げ弾性率を1として複合樹脂の曲げ弾性率(倍率)が1.5倍未満の場合:×
(Bending test)
The flexural modulus was measured according to JIS K7171: 2008. In the table, the evaluation results are shown according to the following criteria.
When the flexural modulus (magnification) of the composite resin is 1.5 times or more, assuming that the flexural modulus of the resin itself is 1.
When the flexural modulus (magnification) of the composite resin is less than 1.5 times, where the flexural modulus of the resin itself is 1.

Figure 2021036054
Figure 2021036054

(その他の実施例及び比較例)
リファイナー処理回数、繊維状セルロースの繊維幅、繊維長、フィブリル化率、及び繊維水分率、並びに繊維(セルロース)、フタル酸、及び樹脂の混練時における配合割合、添加した多塩基酸(薬品)の種類・有無等を、表1に示すように変化させて試験を行った。結果は、表1に示した。なお、多塩基酸は基本的に混練直前に添加することとし、ただし、実施例9においては繊維状セルロースの分散液に添加することとした。
(Other Examples and Comparative Examples)
Number of refiner treatments, fiber width of fibrous cellulose, fiber length, fibrillation rate, and fiber moisture content, blending ratio of fibers (cellulose), phthalic acid, and resin during kneading, and added polybasic acid (chemicals) The test was conducted by changing the type, presence / absence, etc. as shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The polybasic acid was basically added immediately before kneading, but in Example 9, it was added to the dispersion liquid of fibrous cellulose.

(考察)
表1から、多塩基酸を使用する場合においては、CNFを使用するよりもMFCを使用する方が好ましいこと、フィブリル化率が重要なファクターになることが分かる。
(Discussion)
From Table 1, it can be seen that when a polybasic acid is used, it is preferable to use MFC rather than CNF, and the fibrillation rate is an important factor.

本発明は、繊維状セルロース及びその製造方法、並びに繊維状セルロース複合樹脂及びその製造方法として利用可能である。 The present invention can be used as a fibrous cellulose and a method for producing the same, and a fibrous cellulose composite resin and a method for producing the same.

Claims (10)

原料繊維を解繊して平均繊維幅0.1〜15μmの繊維状セルロースを得、The raw material fibers are defibrated to obtain fibrous cellulose having an average fiber width of 0.1 to 15 μm.
この繊維状セルロース及び樹脂、並びに多塩基酸を混練処理し、This fibrous cellulose, resin, and polybasic acid are kneaded and treated.
前記混練処理に際しては、前記繊維状セルロースを前記多塩基酸で変性し、During the kneading treatment, the fibrous cellulose was modified with the polybasic acid to form the fibrous cellulose.
前記混練に先立っては、前記繊維状セルロースの水分率が5%以下となるように脱水処理及び乾燥処理する、Prior to the kneading, dehydration treatment and drying treatment are performed so that the water content of the fibrous cellulose is 5% or less.
ことを特徴とする繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。A method for producing a fibrous cellulose composite resin.
前記多塩基酸の固形分での配合質量割合を0.1〜50%とする、The compounding mass ratio of the polybasic acid in the solid content is 0.1 to 50%.
請求項1に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to claim 1.
前記混練処理に際してアミン類を添加し、At the time of the kneading treatment, amines were added and
前記アミン類の添加量を前記繊維状セルロース100質量部に対して1〜200質量部とする、The amount of the amines added is 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fibrous cellulose.
請求項1又は請求項2に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to claim 1 or 2.
前記脱水処理及び乾燥処理して得た繊維状セルロースに平均粒子径が1〜10,000μmの樹脂粉末が含まれるものとしておく、It is assumed that the fibrous cellulose obtained by the dehydration treatment and the drying treatment contains a resin powder having an average particle size of 1 to 10,000 μm.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 3.
前記脱水処理及び乾燥処理して得た繊維状セルロースを平均粒子径が1〜10,000μmの粉末状にする、The fibrous cellulose obtained by the dehydration treatment and the drying treatment is made into a powder having an average particle size of 1 to 10,000 μm.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 4.
前記脱水処理及び乾燥処理して得た繊維状セルロースを嵩比重が0.01〜1.5の粉末状にする、The fibrous cellulose obtained by the dehydration treatment and the drying treatment is made into a powder having a bulk specific density of 0.01 to 1.5.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 5.
前記混練処理には、二軸以上の多軸混練機を使用する、A multi-screw kneader with two or more shafts is used for the kneading process.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 6.
前記二軸以上の多軸混練機のスクリューの周速が0.2〜200m/分である、The peripheral speed of the screw of the multi-screw kneader having two or more shafts is 0.2 to 200 m / min.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 7.
前記二軸以上の多軸混練機のスクリュー径と混練部の長さとの比が15〜60である、The ratio of the screw diameter of the multi-screw kneader having two or more shafts to the length of the kneading portion is 15 to 60.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の繊維状セルロース複合樹脂の製造方法。 The method for producing a fibrous cellulose composite resin according to any one of claims 1 to 8.
平均繊維幅0.1〜15μm、平均繊維長0.02〜3.0mmで、かつフィブリル化率1.0〜30.0%であり、かつ多塩基酸で変性され、結晶化度が90%以下とされた繊維状セルロース及び樹脂の混練物であり、It has an average fiber width of 0.1 to 15 μm, an average fiber length of 0.02 to 3.0 mm, a fibrillation rate of 1.0 to 30.0%, is modified with polybasic acid, and has a crystallinity of 90%. It is a kneaded product of fibrous cellulose and resin as described below.
繊維状セルロースと樹脂の溶解パラメータ(cal/cmSolubility parameter of fibrous cellulose and resin (cal / cm 33 ) 1/21/2 (SP値)の差が10〜0.1である、The difference in (SP value) is 10 to 0.1.
ことを特徴とする繊維状セルロース複合樹脂。A fibrous cellulose composite resin characterized by this.
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