JP2023083053A - Resin material for molding - Google Patents

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JP2023083053A
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裕司 小野
Yuji Ono
秀憲 小川
Hidenori Ogawa
圭 松本
Kei Matsumoto
陽一 石野
Yoichi Ishino
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Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
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Abstract

To provide a resin material for molding which is formed by uniformly mixing a woody biomass roasted material or a woody biomass carbide, and a thermoplastic resin, has such high viscosity as to prevent breakage and cracking during injection molding, and facilitates molding.SOLUTION: A resin material for molding contains 10-90 mass% of a woody biomass roasted material or a woody biomass carbide having an average particle diameter of 100 μm or less, and further contains a polyamide-based resin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、木質系バイオマス焙焼物または木質系バイオマス炭化物、及びポリアミド系樹脂を含有する成形用樹脂材料に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a molding resin material containing a roasted woody biomass or a carbonized woody biomass and a polyamide resin.

産業資源としてのバイオマス材が注目されている。バイオマス材とは、植物などの生物を由来とした材料を意味する。バイオマス材は有機物であるため、燃焼させると二酸化炭素が排出される。しかしこれに含まれる炭素は、そのバイオマスが成長過程で光合成により大気中から吸収した二酸化炭素に由来するため、バイオマス材を使用しても全体として見れば大気中の二酸化炭素量を増加させていないと考えてよいとされる。この性質をカーボンニュートラルと呼ぶ。 Biomass materials are attracting attention as industrial resources. Biomass materials mean materials derived from organisms such as plants. Since biomass materials are organic substances, carbon dioxide is emitted when they are burned. However, the carbon contained in this is derived from the carbon dioxide absorbed from the atmosphere by photosynthesis during the biomass growth process, so the use of biomass materials does not increase the amount of carbon dioxide in the atmosphere as a whole. It is said that it is good to think. This property is called carbon neutral.

地球温暖化問題等の地球環境問題を背景として、省資源化、及び廃棄物の原材料を目指すマテリアルリサイクル、そして、生分解性プラスチックに代表される環境循環サイクルの推進が急務となっており、我が国でも改正リサイクル法やグリーン購入法等が整備され、これに対応した製品のニーズも高まっている。 Against the backdrop of global environmental issues such as global warming, there is an urgent need to promote resource conservation, material recycling aimed at converting waste into raw materials, and environmental recycling cycles represented by biodegradable plastics. However, the revised Recycling Law and the Green Purchasing Law have been established, and the need for products that comply with these laws is increasing.

こうした状況において、自動車部品の材料から日用品まで幅広く使用されている樹脂成型品にバイオマス材を配合することは、カーボンニュートラルの理念の実践を促進するところである。例えば、特許文献1にはセルロース、ポリアミド樹脂、熱可塑性樹脂のオリゴマー等の表面改質剤を含有するポリアミド樹脂組成物が記載されている。特許文献2にはセルロース、ポリアミド樹脂、エラストマーを含有する樹脂組成物が記載されている。 Under these circumstances, blending biomass materials into resin molded products, which are widely used from materials for automobile parts to daily necessities, promotes the practice of the concept of carbon neutrality. For example, Patent Document 1 describes a polyamide resin composition containing a surface modifier such as cellulose, a polyamide resin, or an oligomer of a thermoplastic resin. Patent Document 2 describes a resin composition containing cellulose, polyamide resin and elastomer.

特開2021-120468号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-120468 特開2020-29488号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-29488

しかしながら、単に「木質系バイオマス」と「ポリアミド系樹脂」とを混合して加熱溶融して成形する場合には、木質系バイオマスが親水性であるためにポリアミド系樹脂とが均一に混合できない、木質系バイオマスとポリアミド系樹脂との混合物を射出する装置出口で樹脂体が細かく切れてしまう、得られる成形物品の表面が滑らかでない、などの問題があった。 However, when "woody biomass" and "polyamide resin" are simply mixed and heated and melted to form a mold, the woody biomass is hydrophilic and cannot be uniformly mixed with the polyamide resin. There are problems such as that the resin body is cut into small pieces at the exit of the device for injecting the mixture of the system biomass and the polyamide resin, and that the surface of the resulting molded article is not smooth.

例えば、特許文献1では熱可塑性樹脂のオリゴマー等の表面改質剤を添加する必要があり、コストアップとなる。特許文献2ではエラストマーを添加する必要があり、同様にコストアップとなる。 For example, in Patent Document 1, it is necessary to add a surface modifier such as an oligomer of a thermoplastic resin, which increases the cost. In Patent Document 2, it is necessary to add an elastomer, which similarly increases the cost.

そこで、本発明の課題は、木質系バイオマスを混合した成形用樹脂材料において、木質系バイオマスとポリアミド系樹脂とが均一に混合されており、射出時などの成形時の切断や割れが少ない成形用樹脂材料を低コストで提供することに関する。 Therefore, an object of the present invention is to provide a resin material for molding mixed with woody biomass, in which woody biomass and polyamide resin are uniformly mixed, and there is little cutting or cracking during molding such as injection. The present invention relates to providing a resin material at low cost.

本発明者らは、木質系バイオマス焙焼物の粉砕物または木質系バイオマス炭化物、及びポリアミド系樹脂を混合して加熱混練することで、成形性に優れた成形用樹脂材料が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have found that a molding resin material with excellent moldability can be obtained by mixing and heating and kneading a pulverized woody biomass roasted material or a woody biomass carbonized material and a polyamide resin. The present invention has been completed.

本発明としては、以下に限定されないが、次のものが挙げられる。
(1) 平均粒径が100μm以下である木質系バイオマス焙焼物または木質系バイオマス炭化物の粉砕物を10~90質量%含有し、さらにポリアミド系樹脂を含有する成形用樹脂材料。
(2) 熱可塑性エラストマーとして、スチレン・ブタジエン系ブロック共重合体、エチレン・オクテン系共重合体、プロピレン・エチレン系共重合体のいずれかを含む、(1)に記載の成形用樹脂材料。
(3) 生分解性樹脂をさらに含む、(1)~(2)のいずれかに記載の成形用樹脂材料。
The present invention includes, but is not limited to, the following.
(1) A molding resin material containing 10 to 90% by mass of roasted woody biomass or pulverized woody biomass carbonized material having an average particle size of 100 μm or less, and further containing a polyamide resin.
(2) The molding resin material according to (1), wherein the thermoplastic elastomer includes any one of a styrene/butadiene block copolymer, an ethylene/octene copolymer, and a propylene/ethylene copolymer.
(3) The molding resin material according to any one of (1) to (2), further comprising a biodegradable resin.

本発明によれば、射出成形時に切断や割れ等が生じない木質系バイオマス焙焼物または木質系バイオマス炭化物の粉砕物を含む粘りが高い成形用樹脂材料を安定的に製造することができる。また、木質系バイオマス焙焼物の配合率を高めることにより、カーボンニュートラルに優れる成形用樹脂材料を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to stably produce a highly sticky molding resin material containing roasted woody biomass or pulverized woody biomass carbonized material that does not cause cuts, cracks, etc. during injection molding. In addition, by increasing the blending ratio of the roasted woody biomass, it is possible to obtain a resin material for molding that is excellent in carbon neutrality.

本発明の木質系バイオマス焙焼物は、木質系バイオマスを、酸素濃度10%以下で、かつ物質温度240~350℃の条件下で加熱することによって得られる。 The roasted woody biomass of the present invention is obtained by heating woody biomass under conditions of an oxygen concentration of 10% or less and a substance temperature of 240 to 350°C.

本発明の木質系バイオマス炭化物は、木質系バイオマスを、酸素濃度10%以下で、かつ物質温度400~700℃の条件下で加熱することによって得られる。 The woody biomass charcoal of the present invention is obtained by heating woody biomass under conditions of an oxygen concentration of 10% or less and a substance temperature of 400 to 700°C.

本発明において、木質系バイオマスの原料の木材としては、広葉樹および針葉樹のいずれもが使用できる。具体的には、これに限定されるものではないが、広葉樹としては、ユーカリ、パラゴムノキ、ブナ、シナ、シラカバ、ポプラ、アカシア、ナラ、イタヤカエデ、センノキ、ニレ、キリ、ホオノキ、ヤナギ、セン、ウバメガシ、コナラ、クヌギ、トチノキ、ケヤキ、ミズメ、ミズキ、アオダモ等が例示され、針葉樹としては、スギ、エゾマツ、カラマツ、クロマツ、トドマツ、ヒメコマツ、イチイ、ネズコ、ハリモミ、イラモミ、イヌマキ、モミ、サワラ、トガサワラ、アスナロ、ヒバ、ツガ、コメツガ、ヒノキ、イチイ、イヌガヤ、トウヒ、イエローシーダー(ベイヒバ)、ロウソンヒノキ(ベイヒ)、ダグラスファー(ベイマツ)、シトカスプルース(ベイトウヒ)、ラジアータマツ、イースタンスプルース、イースタンホワイトパイン、ウェスタンラーチ、ウェスタンファー、ウェスタンヘムロック、タマラック等が例示される。 In the present invention, both broad-leaved trees and coniferous trees can be used as raw materials for woody biomass. Specifically, but not limited to, broad-leaved trees include eucalyptus, Hevea brasiliensis, beech, China, white birch, poplar, acacia, oak, maple, senoki, elm, paulownia, magnolia, willow, sen, and Quercus phillyraeoides. , Quercus serrata, Sawtooth oak, Horse chestnut, Japanese zelkova, Mizume, Dogwood, Aodamo, etc. Conifers include Japanese cedar, Ezo spruce, Japanese larch, Japanese black pine, Sakhalin fir, Himekomatsu, Yew, Nezuko, Japanese spruce fir, Japanese fir, Dogwood, Fir, Spanish mackerel, Togasawara , Asunaro, Japanese cypress, Japanese hemlock, Japanese hemlock, cypress, yew, dogwood, spruce, yellow cedar, Lawson cypress, Douglas fir, Sitka spruce, Radiata pine, Eastern spruce, Eastern white pine , western larch, western fur, western hemlock, tamarack and the like.

これらの中では、ユーカリ属の木材やパラゴムノキ(Hevea brasiliensis)が好ましい。ユーカリ属としては、Eucalyptus(以下、E.と略す) calophylla、E. citriodora、E. diversicolor、E. globulus、E. grandis、E. urograndis、E. gummifera、E. marginata、E. nesophila、E. nitens、E. amygdalina、E. camaldulensis、E. delegatensis、E. gigantea、E. muelleriana、E. obliqua、E. regnans、E. sieberiana、E. viminalis、E. marginata、等が挙げられる。 Among these, eucalyptus wood and Hevea brasiliensis are preferred. Eucalyptus includes Eucalyptus (hereinafter abbreviated as E.) calophylla, E. citriodora, E. diversicolor, E. globulus, E. grandis, E. urograndis, E. gummifera, E. marginata, E. nesophila, E. nitens, E. amygdalina, E. camaldulensis, E. delegatensis, E. gigantea, E. muelleriana, E. obliqua, E. regnans, E. sieberiana, E. viminalis, E. marginata, and the like.

本発明において、原料となる木質系バイオマスの形態は限定されず、例えば、木材チップ、樹皮(バーク)、おが屑、鋸屑などを好適に使用できる。好ましい態様において、サイズが50mm以下の木質系バイオマスを原料とすることができ、例えば、木質系バイオマスを粉砕することによって50mm以下のサイズに調整することができ、1mm以上50mm以下のサイズに粉砕した木質系バイオマスを原料として使用することが好ましい。なお、本発明において、木質系バイオマス粉砕物のサイズとは、篩い分け器の円形の穴の大きさによって篩い分けされたものである。木質系バイオマスを粉砕する場合、例えば、ハンマーミル、ナイフ切削型バイオマス燃料用チッパーで粉砕処理することが好ましい。 In the present invention, the form of woody biomass used as a raw material is not limited, and for example, wood chips, bark, sawdust, and sawdust can be preferably used. In a preferred embodiment, woody biomass with a size of 50 mm or less can be used as a raw material. For example, the woody biomass can be pulverized to a size of 50 mm or less, and pulverized to a size of 1 mm or more and 50 mm or less. It is preferable to use woody biomass as a raw material. In the present invention, the size of the pulverized woody biomass is the size of the circular hole of the sifter. When pulverizing woody biomass, it is preferable to pulverize with, for example, a hammer mill or a knife-cutting biomass fuel chipper.

本発明においては、木質系バイオマス焙焼物を使用する。一般に焙焼(torrefaction)とは、低酸素雰囲気下で、いわゆる炭化処理よりも低い温度で加熱する処理のことである。通常の木材の炭化処理の温度は400~700℃であるが、本発明においては、240~350℃にて焙焼が行われる。焙焼することによって、その出発原料よりも高いエネルギー密度を有する固体燃料が得られる。 In the present invention, roasted woody biomass is used. Torrefaction generally refers to a process of heating in a low-oxygen atmosphere at a lower temperature than the so-called carbonization process. The temperature for carbonization treatment of wood is usually 400 to 700°C, but in the present invention, the roasting is performed at 240 to 350°C. Roasting yields a solid fuel that has a higher energy density than its starting material.

本発明における焙焼の処理条件は、酸素濃度10%以下で、物質温度240~350℃である。ここで、焙焼における物質温度は、焙焼処理装置の出口付近における木質系バイオマスの温度である。本発明においては、酸素濃度が10%以下の条件で焙焼を行うが、酸素濃度が10%を超えると物質収率、熱量収率が低下することがある。また、物質温度が240℃未満では、焙焼物を小さな粒径まで粉砕することが難しく、350℃を超えると、物質収率や熱量収率が低下する。物質温度は240~330℃が好ましく、さらに250~320℃がさらに好ましい。ヘミセルロースは270℃付近で熱分解が顕著になるのに対して、セルロースは355℃付近、リグニンは365℃付近で熱分解が顕著になるので、焙焼の処理温度を170~350℃とすることで、ヘミセルロースを優先的に熱分解して、物質収率と粉砕性を両立できる成形用樹脂材料を製造することが可能になると推察される。 The processing conditions for roasting in the present invention are an oxygen concentration of 10% or less and a substance temperature of 240 to 350°C. Here, the substance temperature in roasting is the temperature of the woody biomass near the exit of the roasting treatment apparatus. In the present invention, the roasting is performed under the condition that the oxygen concentration is 10% or less, but if the oxygen concentration exceeds 10%, the material yield and heat yield may decrease. Also, if the substance temperature is less than 240°C, it is difficult to pulverize the roasted product to a small particle size, and if it exceeds 350°C, the substance yield and heat yield decrease. The material temperature is preferably 240-330°C, more preferably 250-320°C. Thermal decomposition of hemicellulose becomes significant at around 270°C, whereas thermal decomposition of cellulose becomes significant at around 355°C, and lignin at around 365°C. Therefore, it is presumed that it becomes possible to preferentially thermally decompose hemicellulose and produce a molding resin material that can achieve both material yield and pulverizability.

本発明において、焙焼処理を行うための装置は特に限定されないが、ロータリーキルンおよび/または竪型炉が好ましい。なお、酸素濃度を10%以下に調整するため装置内を窒素等の不活性ガスで置換することが好ましい。焙焼処理の処理時間は特に制限されないが、例えば、1~180分が好ましく、5~120分がより好ましくい、10~60分がさらに好ましい。連続式の装置を用いる場合は、焙焼装置における滞留時間を管理すればよい。 In the present invention, the apparatus for roasting treatment is not particularly limited, but a rotary kiln and/or a vertical furnace are preferred. In order to adjust the oxygen concentration to 10% or less, it is preferable to replace the inside of the apparatus with an inert gas such as nitrogen. The treatment time of the roasting treatment is not particularly limited, but is preferably 1 to 180 minutes, more preferably 5 to 120 minutes, and even more preferably 10 to 60 minutes. When using a continuous apparatus, the residence time in the roasting apparatus should be controlled.

本発明において、焙焼処理を行うための装置として、外熱式の焙焼装置を使用してもよい。例えば、外熱式のロータリーキルンは、キルン内筒の一部または全部をキルン外筒で覆う構造を有するもので、内筒内で木質系バイオマスの焙焼を行い、外筒内で燃料を燃焼させて内筒内部の木質系バイオマスを間接的に加熱する。キルン外筒内の温度は、400~800℃とすることができ、450~750℃とすることが好ましい。キルン外筒内の温度が400℃未満であるとキルン内筒内の木質系バイオマスの熱分解が不十分となり、得られる固体燃料の粉砕性が低下する。一方、800℃を超えるとキルン内筒内の木質系バイオマスの温度が過度に上昇し、得られる固体燃料の物質収率、熱量収率が低下する。 In the present invention, an external heat roasting device may be used as the roasting device. For example, an externally heated rotary kiln has a structure in which part or all of the kiln inner cylinder is covered with a kiln outer cylinder, and woody biomass is roasted in the inner cylinder and fuel is burned in the outer cylinder. to indirectly heat the woody biomass inside the inner cylinder. The temperature in the kiln outer cylinder can be 400-800°C, preferably 450-750°C. If the temperature in the kiln outer cylinder is less than 400° C., the woody biomass in the kiln inner cylinder will be insufficiently pyrolyzed, and the pulverizability of the resulting solid fuel will be reduced. On the other hand, if the temperature exceeds 800° C., the temperature of the woody biomass inside the kiln inner cylinder rises excessively, and the material yield and heat yield of the obtained solid fuel decrease.

本発明で用いる焙焼物は、原料である木質系バイオマスに対して物質収率で60~90%、熱量収率で70~95%であることが好ましい。また、粉砕性の指標であるJIS M 8801:2004に規定のハードグローブ粉砕性指数(HGI)は25以上が好ましく、30以上がさらに好ましい。HGIが高くなるほど、粉砕され易いことを示している。HGIが25~70の範囲であれば、熱可塑性樹脂と混合して成形処理することが容易になる。 The roasted product used in the present invention preferably has a substance yield of 60 to 90% and a heat yield of 70 to 95% relative to the woody biomass as a raw material. The hard glove crushability index (HGI) specified in JIS M 8801:2004, which is an index of crushability, is preferably 25 or more, more preferably 30 or more. A higher HGI indicates easier pulverization. When the HGI is in the range of 25 to 70, it becomes easy to mix with a thermoplastic resin and perform molding.

本発明で用いる焙焼物または炭化物は成型物としてもよい。すなわち、木質系バイオマスの粉砕物状の出発原料(焙焼物)をブリケットやペレット状に成型処理する。成型物とすることにより、取り扱いを容易とし、高密度化されるので輸送コストを削減することができる。高密度化処理した後の成形物の嵩密度は500kg/m3以上とすることが好ましく、600kg/m3以上にすることがより好ましい。嵩密度は、JIS K 2151の6「かさ密度試験方法」に従って測定することができる。 The roasted product or carbonized product used in the present invention may be molded. That is, a pulverized starting material (roasted product) of woody biomass is molded into briquettes or pellets. Molding facilitates handling and increases the density, thereby reducing transportation costs. The bulk density of the molded product after the densification treatment is preferably 500 kg/m3 or more, more preferably 600 kg/m3 or more. The bulk density can be measured according to JIS K 2151, 6 "Bulk Density Test Method".

本発明において、焙焼物を成型物とするための装置は特に限定されていないが、例えば、ブリケッター(北川鉄工所製)、リングダイ式ペレタイザー(CPM製)、フラットダイ式ペレタイザー(Kahl製、ダルトン製)等が望ましい。 In the present invention, the device for molding the roasted product is not particularly limited. ) etc. are desirable.

本発明において、焙焼物または炭化物を成型物とする際には、焙焼物の水分率を8~50%とすることが好ましく、さらに10~30%とすることが好ましい。水分が8%より少ないとブリケッターやペレタイザーの内部で閉塞が発生し、安定した成型物の製造ができない。水分率が50%を超えると成型することが困難で、粉体状またはペースト状で排出される。 In the present invention, when the roasted product or charcoalized product is molded, the moisture content of the roasted product is preferably 8 to 50%, more preferably 10 to 30%. If the water content is less than 8%, clogging occurs inside the briquette or pelletizer, making it impossible to stably produce moldings. If the moisture content exceeds 50%, it is difficult to mold and is discharged in the form of powder or paste.

本発明において、焙焼物または炭化物に対してバインダーを添加してもよい。バインダーは特に限定されていないが、例えば、澱粉やリグニンなどの有機高分子、アクリル酸アミドなどの無機高分子、ふすま(小麦粉製造時に発生する残渣)などの農業残渣を好適に使用できる。木質系バイオマスを効率よく有効利用することを目的としている観点から、バインダー添加部数は少ない方が望ましく、焙焼物100質量部に対して50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。ただし、50質量部以上添加しても高密度化が不可能であるというわけではない。 In the present invention, a binder may be added to the roasted product or charcoal. Although the binder is not particularly limited, for example, organic polymers such as starch and lignin, inorganic polymers such as acrylic acid amide, and agricultural residues such as wheat bran (residues generated during wheat flour production) can be preferably used. From the viewpoint of efficiently and effectively utilizing woody biomass, the number of parts added to the binder is preferably as small as possible. However, even if 50 parts by mass or more is added, it is not impossible to increase the density.

本発明において、焙焼物または炭化物を熱可塑性樹脂と混錬する前に粉砕することが好ましい。粉砕物または炭化物の平均粒径を100μm以下とすることが必要であり、50μm以下がさらに好ましい。焙焼物または炭化物の粉砕物の平均粒径が100μmより大きいと、樹脂との均一な混合が困難になり、粉砕物と樹脂との混合物を射出する装置出口で、樹脂体が細かく切れる、冷却処理装置への搬出が困難となる、などの問題が生じ得る。なお、平均粒径とは、レーザー光散乱法(レーザー回折法)により測定した体積50%平均粒子径(D50)であり、レーザー回折/散乱式粒度分布測定器(マルバーン(株)製、機器名:マスターサイザー2000)等で測定することができる。 In the present invention, it is preferable to pulverize the roasted product or charcoal before kneading with the thermoplastic resin. The average particle size of the pulverized material or carbide must be 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. If the average particle size of the pulverized product of the roasted product or carbide is larger than 100 μm, uniform mixing with the resin becomes difficult, and the resin body is cut into small pieces at the outlet of the device for injecting the mixture of the pulverized product and the resin. Problems such as difficulty in carrying out to the apparatus may occur. In addition, the average particle size is a volume 50% average particle size (D50) measured by a laser light scattering method (laser diffraction method), and a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (Malvern Co., Ltd., device name : Mastersizer 2000) or the like.

焙焼物を粉砕する時に用いる粉砕機は、有機物を粉砕可能な装置であればよく、例えば、これらに限定されないが、ボールミル、ロッドミル、ビーズミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、ハンマーミル、乳鉢、ペレットミル、VSIミル、ウィリーミル、ローラーミル、ジェットミル、マスコロイダーなどを用いることができる。 The pulverizer used for pulverizing the roasted product may be any device capable of pulverizing organic matter, for example, but not limited to, ball mill, rod mill, bead mill, conical mill, disc mill, edge mill, hammer mill, mortar, and pellet mill. , VSI mill, Willy mill, roller mill, jet mill, masscolloider, etc. can be used.

本発明の成形用樹脂材料は、上記の焙焼物と熱可塑性樹脂と酸変性ポリオレフィンとを加熱混練することにより、得ることができる。成形用樹脂材料中の焙焼物の配合率は、カーボンニュートラルを高いレベルで実現するためには、高い方が好ましいが、得られる樹脂材料、成形物品の製造や強度を考慮すると、10質量%以上90質量%以下であることが必要で、20質量%以上90質量%以下が好ましく、より好ましくは40質量%以上80質量%以下である。 The molding resin material of the present invention can be obtained by heating and kneading the roasted product, the thermoplastic resin, and the acid-modified polyolefin. In order to achieve a high level of carbon neutrality, it is preferable that the roasted product content in the resin material for molding is high. It must be 90 mass % or less, preferably 20 mass % or more and 90 mass % or less, more preferably 40 mass % or more and 80 mass % or less.

本発明に用いるポリアミド系樹脂としては、ポリアミド6(ナイロン6、PA6)、ポリアミド66(ナイロン66、PA66)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド612(PA612)、ポリアミド11(PA11)、ポリアミド12(PA12)、ポリアミド46、ポリアミドXD10(PAXD10)、ポリアミドMXD6(PAMXD6)等を好ましく用いることができる。 Polyamide resins used in the present invention include polyamide 6 (nylon 6, PA6), polyamide 66 (nylon 66, PA66), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 11 (PA11), polyamide 12 (PA12 ), polyamide 46, polyamide XD10 (PAXD10), polyamide MXD6 (PAMXD6) and the like can be preferably used.

本発明において、ポリアミド系樹脂以外の熱可塑性樹脂を使用してもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられるが、これらに限定されず、熱により可塑化し成形が可能である樹脂であればいずれも用いることができる。中でも、LDPE(低密度ポリエチレン)などのポリエチレンおよびポリプロピレンは成形性の観点から好ましい。 In the present invention, thermoplastic resins other than polyamide-based resins may be used. Examples of thermoplastic resins include polyethylene and polypropylene, but are not limited to these, and any resin that can be plasticized and molded by heat can be used. Among them, polyethylene such as LDPE (low density polyethylene) and polypropylene are preferable from the viewpoint of moldability.

本発明においては、ポリアミド系樹脂以外の熱可塑性樹脂として生分解性樹脂を用いてもよい。熱可塑性を有する生分解性樹脂としては、これらに限定されないが、例えば、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリグリコール、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、2種類以上の熱可塑性樹脂を同時に利用することもできる。 In the present invention, a biodegradable resin may be used as the thermoplastic resin other than the polyamide resin. Examples of thermoplastic biodegradable resins include, but are not limited to, polylactic acid (PLA), polybutylene succinate, polyethylene succinate, polyglycol, polycaprolactone, and polyvinyl alcohol. Also, two or more thermoplastic resins can be used at the same time.

本発明においては、熱可塑性エラストマーを添加することにより、木質系バイオマス焙焼物の粉砕物を配合しても、射出成形時に切断や割れ等が生じない粘りが高い成形用樹脂材料を安定的に製造することができる。 In the present invention, by adding a thermoplastic elastomer, a resin material for molding with high stickiness that does not cause cuts or cracks during injection molding can be stably produced even if pulverized woody biomass roasted products are blended. can do.

本発明において使用する熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマーを挙げることができる。より具体的には、スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)共重合体、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)共重合体、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)共重合体、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEPS)共重合体、スチレン-ブタジエン-ブチレン-スチレン(SBBS)共重合体等のブロック共重合体を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。 As the thermoplastic elastomer used in the present invention, a styrene-based thermoplastic elastomer can be mentioned. More specifically, styrene-butadiene-styrene (SBS) copolymer, styrene-isoprene-styrene (SIS) copolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) copolymer, styrene-ethylene-propylene- Block copolymers such as styrene (SEPS) copolymers and styrene-butadiene-butylene-styrene (SBBS) copolymers can be mentioned. These may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types.

また、本発明において使用する熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマーを挙げることができる。より具体的には、エチレン・ブテン共重合体、EPR(エチレン-プロピレン共重合体)、変性エチレン・ブテン共重合体、EEA(エチレン-エチルアクリレート共重合体)、変性EEA、変性EPR、変性EPDM(エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体)、アイオノマー、α-オレフィン共重合体、変性IR(イソプレンゴム)、変性SEBS(スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン共重合体)、ハロゲン化イソブチレン-パラメチルスチレン共重合体、エチレン-アクリル酸変性体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びその酸変性物、及びそれらを主成分とする混合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。 Moreover, a polyolefin-based elastomer can be mentioned as the thermoplastic elastomer used in the present invention. More specifically, ethylene-butene copolymer, EPR (ethylene-propylene copolymer), modified ethylene-butene copolymer, EEA (ethylene-ethyl acrylate copolymer), modified EEA, modified EPR, modified EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), ionomer, α-olefin copolymer, modified IR (isoprene rubber), modified SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer), halogenated isobutylene-paramethyl Examples include styrene copolymers, ethylene-acrylic acid modified products, ethylene-vinyl acetate copolymers, acid modified products thereof, and mixtures containing them as main components. These may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types.

本発明において使用する好ましい熱可塑性エラストマーとしては、スチレン・ブタジエン系ブロック共重合体、エチレン・オクテン系共重合体、プロピレン・エチレン系共重合体等が挙げられる。特に、スチレン・ブタジエン系ブロック共重合体が好ましい。また、上記熱可塑性エラストマーは、無水マレイン酸、無水フマル酸等で変性されていてもよい。スチレン・ブタジエン系ブロック共重合体においては、スチレン含有率が15~30質量%であることが好ましい。 Preferred thermoplastic elastomers for use in the present invention include styrene/butadiene block copolymers, ethylene/octene copolymers, propylene/ethylene copolymers, and the like. A styrene/butadiene block copolymer is particularly preferred. Further, the thermoplastic elastomer may be modified with maleic anhydride, fumaric anhydride, or the like. The styrene/butadiene block copolymer preferably has a styrene content of 15 to 30% by mass.

熱可塑性エラストマーの配合率は1~20質量%であることが好ましく、3~10質量%であることがより好ましい。 The blending ratio of the thermoplastic elastomer is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 3 to 10% by mass.

本発明の前記成形用樹脂材料を加熱処理することによって成形体を得ることができる。本発明の成形用樹脂材料を加熱処理(加熱、溶融、混練等の処理)する際の温度は、通常100~300℃程度、好ましくは110~250℃程度、特に好ましくは120~220℃程度である。加熱処理により得られた成形体は、従来公知の樹脂成形体により目的とする形状に成形することができる。 A molded article can be obtained by heat-treating the resin material for molding of the present invention. The temperature at which the resin material for molding of the present invention is heat-treated (heated, melted, kneaded, etc.) is usually about 100 to 300°C, preferably about 110 to 250°C, and particularly preferably about 120 to 220°C. be. The molded article obtained by the heat treatment can be molded into a desired shape using a conventionally known resin molded article.

本発明の成形用樹脂材料の製造方法おいては、焙焼物及び酸変性ポリオレフィンを加熱混練するには、一般的な樹脂成形に用いられる装置を用いることができる。例えば、一般的なエクストルーダー、二軸混錬押出機を用いることが出来る。二軸混錬押出機としては日本製鋼所製のTEXシリーズを使用できる。 In the method for producing the resin material for molding of the present invention, an apparatus commonly used for resin molding can be used for heating and kneading the roasted product and the acid-modified polyolefin. For example, a general extruder or twin-screw kneading extruder can be used. As the twin-screw kneading extruder, TEX series manufactured by Japan Steel Works, Ltd. can be used.

本発明の成形用樹脂材料を用いて、種々の成形物品を製造することができる。成形には、熱可塑性樹脂の成形に用いられる通常の方法を用いることができ、例えば、これらに限定されないが、射出成形、押出成形、ブロー成型、金型成形、中空成形、発泡成形などを行うことができる。 Various molded articles can be produced using the molding resin material of the present invention. Molding can be carried out by conventional methods used for molding thermoplastic resins, such as, but not limited to, injection molding, extrusion molding, blow molding, mold molding, blow molding, foam molding, and the like. be able to.

本発明の成形用樹脂材料又はそれを成形することにより得られる成形物品には、熱可塑性樹脂と焙焼物以外の有機物及び/又は無機物を含有させてもよい。他の成分としては、例えば、水酸化ナトリウム、水駿化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ;クレー、タルク、炭酸カルシウム、マイ力、二酸化チタン、酸化亜鉛等の無機填料;カーボンブラック、グラファイト、ガラスフレーク等の有機填料;ベンガラ、アゾ顔料、フタロシアニン等の染料又は顔料;分散剤、滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、酸化防止剤(フェノール系酸化防止剤、リン酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤)、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、金属不活性剤、結晶化促進剤(造核剤)、発泡剤、架橋剤、抗菌剤等の改質用添加剤等が挙げられる。 The resin material for molding of the present invention or a molded article obtained by molding it may contain an organic substance and/or an inorganic substance other than the thermoplastic resin and the roasted product. Other components include, for example, alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, and calcium hydroxide; inorganic fillers such as clay, talc, calcium carbonate, maiko, titanium dioxide, and zinc oxide; carbon black. , graphite, glass flakes and other organic fillers; red iron oxide, azo pigments, phthalocyanine and other dyes or pigments; dispersants, lubricants, plasticizers, mold release agents, flame retardants, antioxidants (phenolic antioxidants, agent, sulfur-based antioxidant), antistatic agent, light stabilizer, ultraviolet absorber, metal deactivator, crystallization accelerator (nucleating agent), foaming agent, cross-linking agent, antibacterial agent, etc. agents and the like.

本発明の成形用樹脂材料は、種々の目的に合わせた成形が可能であり、プラスチック製品の代替品として利用できる。本発明の成形用樹脂材料より得られる成形物品としては、例えば、トレー等、自動車部品、自動車のダッシュボード等の内装、飛行機の荷物入れ、輸送用機器の構造部材、家電製品の筐体(ハウジング)、電化製品部材、カード、トナー容器等の各種容器、建築材、育苗ポット、農業用シート、筆記具、木製品、家庭用器具、ストロー、コップ、玩具、スポーツ用品、港湾用部材、建築部材、発電機用部材、工具、漁具、包装材料、3Dプリンター造形物、パレット、食品容器、食器、カトラリー(スプーン、フォーク等)、箸、各種シート類等に幅広く適用可能である。これらの製品は不要となった場合、廃棄処分されることとなるが、例えば、焼却処理され二酸化炭素を排出することになっても、配合された木質系バイオマスの焙焼物の分は、大気中の二酸化炭素量を増加させていないものとして取り扱うことができる。 The molding resin material of the present invention can be molded for various purposes and can be used as a substitute for plastic products. Molded articles obtained from the molding resin material of the present invention include, for example, trays and the like, automobile parts, interiors such as dashboards of automobiles, baggage compartments for airplanes, structural members of transportation equipment, and housings for home electric appliances. ), electrical appliance parts, cards, various containers such as toner containers, building materials, seedling pots, agricultural sheets, writing instruments, wooden products, household appliances, straws, cups, toys, sporting goods, harbor parts, building parts, power generation It can be widely applied to machine parts, tools, fishing gear, packaging materials, 3D printer models, pallets, food containers, tableware, cutlery (spoon, fork, etc.), chopsticks, various sheets, and the like. When these products are no longer needed, they will be disposed of. can be treated as not increasing the amount of carbon dioxide in

以下では、本発明の実験例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。なお、特に断らない限り、部および%は質量部および質量%を示し、数値範囲はその端点を含むものとして記載する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples of the present invention, but the present invention is not limited to these experimental examples. Unless otherwise specified, parts and % indicate parts by mass and % by mass, and numerical ranges are described as including their endpoints.

[実施例1]
ユーカリ・ユーログランディスの木材チップをディスクチッパーにて粉砕処理した。粉砕後、1~50mmのサイズのチップ粉砕物を、コンベアドライヤー(Alvan Blanch(株)製)を用いて、熱風温度70℃で3時間乾燥し、水分を10%に調整した。
続いて、大型ロータリーキルン型炭化炉を用い、酸素濃度1%以下、炭化炉内のチップ粉砕物の物質温度が260℃となるようにして、滞留時間12分で焙焼を行って、木質系バイオマスの焙焼物を得た。得られた焙焼物を冷却後、ターボミル(フロイント・ターボ(株)製)で平均粒径34μmになるまで粉砕した。
次に焙焼物の粉砕物、ポリアミド系樹脂(ポリアミド6(PA6)、商品名:1013B、宇部興産製)を25:75の配合比で混合し、DSM Xplore Compounder15(レオ・ラボ社製)にて混錬190℃、6分、加熱筒190℃、成形(9bar 2s-11bar 0.5s-11bar 24s)、金型40℃で、成形用樹脂材料のダンベルを作成した後に物性を測定した。
なお、焙焼物の粉砕物の平均粒径は、レーザー回折式粒度測定装置(マスターサイザー3000、Malvern社製)にて測定し、体積基準による50%粒子径を平均粒径とした。
[Example 1]
Wood chips of Eucalyptus Eurograndis were pulverized with a disc chipper. After pulverization, the pulverized chips with a size of 1 to 50 mm were dried using a conveyor dryer (manufactured by Alvan Blanch Co., Ltd.) at a hot air temperature of 70° C. for 3 hours to adjust the water content to 10%.
Subsequently, using a large rotary kiln type carbonization furnace, the oxygen concentration is 1% or less, the material temperature of the crushed chips in the carbonization furnace is 260 ° C., and the roasting is performed for a residence time of 12 minutes to produce woody biomass. of the roasted product was obtained. After cooling the obtained roasted product, it was pulverized with a turbo mill (manufactured by Freund Turbo Co., Ltd.) to an average particle size of 34 μm.
Next, the pulverized roasted product and a polyamide resin (polyamide 6 (PA6), trade name: 1013B, manufactured by Ube Industries) were mixed at a compounding ratio of 25:75, and DSM Xplore Compounder 15 (manufactured by Leo Labo) was used. Kneading at 190° C. for 6 minutes, heating cylinder at 190° C., molding (9 bar, 2 s-11 bar, 0.5 s-11 bar, 24 s), and mold at 40° C. After making a dumbbell of the resin material for molding, physical properties were measured.
The average particle size of the pulverized roasted product was measured with a laser diffraction particle size analyzer (Mastersizer 3000, manufactured by Malvern), and the 50% particle size on a volume basis was taken as the average particle size.

[実施例2]
焙焼物の粉砕物、ポリアミド系樹脂の配合比を51:49とした以外は、実施例1と同様にして、成形用樹脂材料を製造した。
[Example 2]
A molding resin material was produced in the same manner as in Example 1, except that the blending ratio of the pulverized roasted product and the polyamide resin was 51:49.

[実施例3]
広葉樹の炭化物(National Carbon Technology製)をターボミル(フロイント・ターボ(株)製)で平均粒径7.5μmになるまで粉砕した。
炭化物の粉砕物、ポリアミド系樹脂の配合比を25:75とした以外は、実施例1と同様にして、成形用樹脂材料を製造した。
なお、炭化物の粉砕物の平均粒径は、レーザー回折式粒度測定装置(マスターサイザー3000、Malvern社製)にて測定し、体積基準による50%粒子径を平均粒径とした。
[Example 3]
Hardwood charcoal (National Carbon Technology) was pulverized with a turbo mill (Freund Turbo Co., Ltd.) to an average particle size of 7.5 μm.
A molding resin material was produced in the same manner as in Example 1, except that the compounding ratio of the pulverized carbide and the polyamide resin was 25:75.
The average particle size of the pulverized carbide was measured with a laser diffraction particle size analyzer (Mastersizer 3000, manufactured by Malvern), and the 50% particle size on a volume basis was defined as the average particle size.

[比較例1]
焙焼物の粉砕物または炭化物の粉砕物を添加せず、ポリアミド系樹脂のみで実施例1と同様にして、成形用樹脂材料を製造した。
[Comparative Example 1]
A molding resin material was produced in the same manner as in Example 1 using only the polyamide-based resin without adding the pulverized roasted product or the pulverized carbonized product.

実施例1~3、及び比較例1で製造した成形用樹脂材料について、引張試験を下記の方法にて測定し、結果を表1に示した。
[引張試験]:
DSM Xplore Compounder15(レオ・ラボ(株)製)で作成したJIS K 6251のダンベルを作成して、JIS K 7161:プラスチック-引張特性の試験方法に準じて引張速度1mm/minで測定した。
The resin materials for molding produced in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were subjected to tensile tests by the following method, and the results are shown in Table 1.
[Tensile test]:
A JIS K 6251 dumbbell was prepared using DSM Xplore Compounder 15 (manufactured by Leo Labo Co., Ltd.) and measured at a tensile speed of 1 mm/min according to JIS K 7161: Plastics - Tensile property test method.

Figure 2023083053000001
Figure 2023083053000001

表1に示されるように、実施例1~3の成形用樹脂材料は、比較例1の成形用樹脂材料と同等の弾性率、最大応力を示した。特に焙焼物の粉砕物の配合率を51質量%とした実施例2は高い弾性率を示した。 As shown in Table 1, the molding resin materials of Examples 1 to 3 exhibited the same elastic modulus and maximum stress as the molding resin material of Comparative Example 1. In particular, Example 2, in which the blending ratio of the pulverized roasted product was 51% by mass, exhibited a high elastic modulus.

Claims (3)

平均粒径が100μm以下である木質系バイオマス焙焼物または木質系バイオマス炭化物の粉砕物を10~90質量%含有し、さらにポリアミド系樹脂を含有する成形用樹脂材料。 A molding resin material containing 10 to 90% by mass of roasted woody biomass or pulverized woody biomass carbonized material having an average particle size of 100 μm or less, and further containing a polyamide resin. 熱可塑性エラストマーとして、スチレン・ブタジエン系ブロック共重合体、エチレン・オクテン系共重合体、プロピレン・エチレン系共重合体のいずれかを含む、請求項1に記載の成形用樹脂材料。 2. The molding resin material according to claim 1, wherein the thermoplastic elastomer includes any one of a styrene/butadiene block copolymer, an ethylene/octene copolymer, and a propylene/ethylene copolymer. 生分解性樹脂をさらに含む、請求項1~2のいずれかに記載の成形用樹脂材料。 3. The molding resin material according to claim 1, further comprising a biodegradable resin.
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