JP2023149104A - Cellulose fiber resin composite material - Google Patents

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雄大 木村
Takehiro Kimura
清志 岩本
Kiyoshi Iwamoto
展弘 久保田
Nobuhiro Kubota
昌義 佐野
Masayoshi Sano
淳 大塚
Atsushi Otsuka
英郎 赤澤
Hideo Akazawa
謙介 中西
Kensuke Nakanishi
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Fp Kasei Kogyo Co Ltd
YUASA ELASTOMER PRODUCTS Ltd
Tomoegawa Co Ltd
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Fp Kasei Kogyo Co Ltd
YUASA ELASTOMER PRODUCTS Ltd
Tomoegawa Paper Co Ltd
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Abstract

To provide a cellulose fiber resin composite material which is excellent in mechanical characteristics such as tensile strength and is more excellent in flame retardancy, and a composite material molding using the composite material.SOLUTION: A cellulose fiber resin composite material is obtained by extrusion molding a resin mixture containing a cellulose fiber, a thermoplastic resin and a flame retardant, wherein the cellulose fiber has an average fiber length of 10-400 μm and an average fiber diameter of 1-50 μm, the content of the cellulose fiber is 10-60 mass% when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100 mass%, the content of the flame retardant is 5-30 mass% when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100 mass%, at least a part of the flame retardant covers the cellulose fiber, and an average coverage ratio of the cellulose fiber by the flame retardant is 15% or more and 60% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロース繊維樹脂複合材料に関する。 The present invention relates to cellulose fiber resin composite materials.

熱可塑性樹脂は、加熱することで容易に成形できることから様々な製品の部品などとして用いられている。近年、電子デバイス等の小型化、薄型化に伴い、それらに用いられる部品なども小型化、薄型化が進み、熱可塑性樹脂においても微細で複雑な形状への成形性が要求されている。また、熱可塑性樹脂が小型化、薄型化された部品に用いられる場合には、より高い引張強度等の機械的特性が求められるため、熱可塑性樹脂は繊維と複合化されて用いられている。 Thermoplastic resins are used as parts of various products because they can be easily molded by heating. BACKGROUND ART In recent years, as electronic devices and the like have become smaller and thinner, the parts used in them have also become smaller and thinner, and thermoplastic resins are also required to be moldable into fine and complex shapes. Furthermore, when thermoplastic resins are used in smaller and thinner parts, mechanical properties such as higher tensile strength are required, so thermoplastic resins are used in combination with fibers.

熱可塑性樹脂と複合化される繊維として無機繊維を用いた場合には、廃棄の際の焼却時に無機繊維に由来する残渣が発生して、この残渣を埋め立て処理等する必要がある。このため無機繊維を使用しない樹脂成形物が求められており、セルロース繊維などの植物繊維が複合繊維として用いられている。 When inorganic fibers are used as the fibers to be composited with the thermoplastic resin, residues derived from the inorganic fibers are generated during incineration during disposal, and this residue must be disposed of in a landfill or the like. For this reason, there is a demand for resin molded products that do not use inorganic fibers, and vegetable fibers such as cellulose fibers are used as composite fibers.

このような植物繊維が複合化された樹脂成形物は難燃性が高くないため、難燃化処理が必要とされている。例えば、特許文献1には、ホウ酸及びホウ酸化合物の少なくともいずれかを含ませて(含浸させて)難燃化した植物繊維を含む樹脂成形物の製造方法が開示されている。 Since such resin molded products made of composite plant fibers do not have high flame retardancy, flame retardant treatment is required. For example, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a resin molded article containing plant fibers made flame retardant by including (impregnating) at least one of boric acid and a boric acid compound.

特開2007-130868号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-130868

特許文献1の製造方法は、植物繊維をフィラーとして含む、難燃性を有する樹脂成形物を製造することができ、UL(Underwriters Laboratory)規格(94V)に準拠した難燃性評価では、V-2の難燃性を達成している。しかしながら用途によってはV-2の難燃性では不十分であるおそれがあり、より高い難燃性が求められている。 The production method of Patent Document 1 can produce a flame-retardant resin molded product containing plant fibers as a filler, and in the flame-retardant evaluation based on the UL (Underwriters Laboratory) standard (94V), it has a V- A flame retardant rating of 2 has been achieved. However, depending on the application, the flame retardance of V-2 may be insufficient, and higher flame retardance is required.

そこで本発明の目的は、引張強度等の機械的特性に優れ、より難燃性に優れたセルロース繊維樹脂複合材料を提供することである。また、セルロース繊維樹脂複合材料をペレットとして射出成型法などにより溶融、成形した場合に、引張強度等の機械的特性に優れ、より難燃性に優れた複合材成形物を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cellulose fiber resin composite material that has excellent mechanical properties such as tensile strength and even better flame retardancy. Another object of the present invention is to provide a composite molded product that has excellent mechanical properties such as tensile strength and flame retardancy when the cellulose fiber resin composite material is melted and molded as pellets by an injection molding method or the like.

本発明者らは、鋭意研究を行い、セルロース繊維の表面を難燃剤が被覆し、特定の平均被覆率を有するセルロース繊維と熱可塑性樹脂とを含むセルロース繊維樹脂複合材料が、引張強度等の機械的特性と、より難燃性に優れていることを見出し、本開示技術を完成させた。即ち、本開示技術は以下の通りである。 The present inventors have conducted intensive research and found that a cellulose fiber-resin composite material containing cellulose fibers and a thermoplastic resin in which the surface of cellulose fibers is coated with a flame retardant and has a specific average coverage rate has a high mechanical strength such as tensile strength. The present disclosure technology has been completed based on the discovery that the flame retardant properties are excellent. That is, the disclosed technology is as follows.

本開示技術の一態様は、セルロース繊維樹脂複合材料である。当該セルロース繊維樹脂複合材料は、セルロース繊維と、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含む樹脂混合物を、前記セルロース繊維が押出方向に沿って配向するように押出成形して得られるセルロース繊維樹脂複合材料であって、前記セルロース繊維は、平均繊維長が10~400μm、平均繊維径が1~50μmであり、前記セルロース繊維の含有量は、前記セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、10~60質量%であり、前記難燃剤の含有量は、前記セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、5~30質量%であり、前記難燃剤の少なくとも一部は、前記セルロース繊維を被覆しており、下記の評価方法によって算出される、前記難燃剤による前記セルロース繊維の平均被覆率が15%以上60%以下である。
(被覆率評価方法)
前記セルロース繊維樹脂複合材料を押出成形して得た際の押出方向と直交する断面における82μm×126μmの範囲を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて1000倍の倍率で撮像し、断面SEM像を得る。得られた断面SEM像を画像解析し、断面内の前記セルロース繊維のうち繊維断面の周長が10~50μmのものを無作為に20本選択し、個々の前記セルロース繊維について、周長及び前記難燃剤によって被覆されている長さ(被覆長)を取得し、以下の式に従って、被覆率を算出する。
被覆率=(被覆長)/(周長)×100(%)
前記20本のセルロース繊維について得られた被覆率を数平均し、平均被覆率とする。
本開示のセルロース繊維樹脂複合材料は、前記断面SEM像に含まれる、繊維断面の周長が10~50μmの全てのセルロース繊維の数を基準としたとき、前記被覆率が15~60%であるセルロース繊維の数の割合が80%以上であることが好ましい。
本開示のセルロース繊維樹脂複合材料は、前記難燃剤は、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤のいずれかを含むことが好ましい。
本開示のセルロース繊維樹脂複合材料は、前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリサルホン樹脂、変性PPO樹脂、ポリエステル樹脂のいずれかを含むことが好ましい。
One aspect of the disclosed technology is a cellulose fiber resin composite material. The cellulose fiber resin composite material is obtained by extruding a resin mixture containing cellulose fibers, a thermoplastic resin, and a flame retardant such that the cellulose fibers are oriented along the extrusion direction. The cellulose fiber has an average fiber length of 10 to 400 μm and an average fiber diameter of 1 to 50 μm, and the content of the cellulose fiber is 100% by mass of the total mass of the cellulose fiber resin composite material. The content of the flame retardant is 5 to 30 mass% when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100 mass%, and the content of the flame retardant is 10 to 60 mass%. At least a portion thereof covers the cellulose fibers, and the average coverage of the cellulose fibers with the flame retardant is 15% or more and 60% or less, as calculated by the following evaluation method.
(Coverage evaluation method)
An area of 82 μm x 126 μm in a cross section perpendicular to the extrusion direction obtained by extrusion molding the cellulose fiber resin composite material was imaged at a magnification of 1000 times using a scanning electron microscope (SEM), and a cross-sectional SEM image was obtained. get. The obtained cross-sectional SEM image was analyzed, 20 cellulose fibers in the cross section with a fiber cross-sectional circumference of 10 to 50 μm were randomly selected, and each cellulose fiber was The length covered by the flame retardant (covering length) is obtained, and the coverage rate is calculated according to the following formula.
Coverage rate = (Covering length) / (Perimeter) x 100 (%)
The coverage rates obtained for the 20 cellulose fibers are number-averaged to obtain the average coverage rate.
In the cellulose fiber resin composite material of the present disclosure, the coverage is 15 to 60% based on the number of all cellulose fibers whose fiber cross section has a circumferential length of 10 to 50 μm included in the cross-sectional SEM image. It is preferable that the number ratio of cellulose fibers is 80% or more.
In the cellulose fiber resin composite material of the present disclosure, it is preferable that the flame retardant includes either a phosphorus-based flame retardant or a halogen-based flame retardant.
In the cellulose fiber resin composite material of the present disclosure, the thermoplastic resin is polyethylene resin, polypropylene resin, vinyl chloride resin, methacrylic resin, polystyrene resin, ABS resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, polyamide resin, polysulfone resin, modified PPO resin. , polyester resin.

本開示技術によれば、引張強度等の機械的特性に優れ、より難燃性に優れたセルロース繊維樹脂複合材料を提供することができる。また、セルロース繊維樹脂複合材料を原料として射出成型法などにより溶融、成形した場合には、引張強度等の機械的特性に優れ、より難燃性に優れた複合材成形物を得ることができる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a cellulose fiber resin composite material that has excellent mechanical properties such as tensile strength and even more excellent flame retardancy. Furthermore, when a cellulose fiber resin composite material is melted and molded by injection molding or the like as a raw material, a molded composite material with excellent mechanical properties such as tensile strength and even higher flame retardance can be obtained.

以下、本開示技術の実施形態について、詳細に説明する。なお、本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下であることを表す。 Hereinafter, embodiments of the disclosed technology will be described in detail. In addition, in this specification, the notation "a to b" in the description of numerical ranges represents a range from a to b, unless otherwise specified.

<<<セルロース繊維樹脂複合材料>>>
本開示のセルロース繊維樹脂複合材料は、セルロース繊維と、熱可塑性樹脂と、難燃剤とを含む樹脂混合物を、前記セルロース繊維が押出方向に沿って配向するように押出成形して得られるセルロース繊維樹脂複合材料である。セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、後述するように溶融、成形(例えば、射出成型)することで、複合材成形物を形成することができる。
<<<Cellulose fiber resin composite material>>>
The cellulose fiber resin composite material of the present disclosure is a cellulose fiber resin obtained by extruding a resin mixture containing cellulose fibers, a thermoplastic resin, and a flame retardant such that the cellulose fibers are oriented along the extrusion direction. It is a composite material. A composite molded article can be formed by using a cellulose fiber resin composite material as a raw material and melting and molding (for example, injection molding) as described below.

セルロース繊維樹脂複合材料の形状は、押出成形により成形できる形状であれば特に限定されない。また、セルロース繊維樹脂複合材料としてペレットとする場合においては、セルロース繊維複合材料の形状は、円柱、楕円柱、多角形柱の柱状体である。セルロース繊維樹脂複合材料は、樹脂混合物が溶融され、セルロース繊維樹脂複合材料が押出成形される際に用いた成形型の押出部(樹脂混合物の吐出口)の断面形状を円形、楕円形、多角形とすることで、それぞれ円柱、楕円柱、多角形柱の柱状体のペレットとすることができる。 The shape of the cellulose fiber resin composite material is not particularly limited as long as it can be molded by extrusion molding. Further, when the cellulose fiber resin composite material is made into pellets, the shape of the cellulose fiber composite material is a columnar body such as a cylinder, an elliptical cylinder, or a polygonal cylinder. For cellulose fiber resin composite materials, the cross-sectional shape of the extrusion part (resin mixture discharge port) of the mold used when the resin mixture is melted and the cellulose fiber resin composite material is extruded is circular, oval, or polygonal. By doing so, it is possible to obtain columnar pellets such as a cylinder, an elliptical cylinder, and a polygonal cylinder.

セルロース繊維樹脂複合材料をペレットとする場合の断面径は、特に限定されないが、1~5mmとすることができる。ここで、セルロース繊維樹脂複合材料の断面径とは、柱状体の軸方向と直交する断面の断面径を示し、それぞれ断面形状が円形の場合には直径を、断面形状が楕円形の場合には長軸長さを、断面形状が多角形の場合には最長辺長さを示す。 When the cellulose fiber resin composite material is made into pellets, the cross-sectional diameter is not particularly limited, but can be 1 to 5 mm. Here, the cross-sectional diameter of the cellulose fiber resin composite material refers to the cross-sectional diameter of the cross section perpendicular to the axial direction of the columnar body, and when the cross-sectional shape is circular, it is the diameter, and when the cross-sectional shape is oval, it is the diameter. The length of the major axis is shown, and if the cross-sectional shape is a polygon, the length of the longest side is shown.

セルロース繊維樹脂複合材料をペレットとする場合の軸方向の長さは、特に限定されないが、6~15mmとすることができる。セルロース繊維樹脂複合材料をペレットとする場合の軸方向の長さは、樹脂混合物が溶融され、セルロース繊維樹脂複合材料が押出成形される際に用いた成形型の押出部(樹脂混合物の吐出口)から吐出された樹脂混合物を切断した際の吐出された樹脂混合物の成形物(セルロース繊維樹脂複合材料のペレット)の軸方向の長さである。 The length in the axial direction when the cellulose fiber resin composite material is made into pellets is not particularly limited, but can be 6 to 15 mm. When the cellulose fiber resin composite material is made into pellets, the length in the axial direction is the extrusion part (resin mixture discharge port) of the mold used when the resin mixture is melted and the cellulose fiber resin composite material is extruded. This is the length in the axial direction of a molded product (cellulose fiber resin composite material pellet) of the discharged resin mixture when the discharged resin mixture is cut.

セルロース繊維樹脂複合材料の表面は、セルロース繊維樹脂複合材料が押出成形される際に樹脂混合物が成形型から押し出された方向と平行に形成された溝(又は傷)を有する場合がある。本明細書において、この溝(又は傷)の長手方向を、樹脂混合物を押出成形してセルロース繊維樹脂複合材料を得た際の押出方向(以降、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向と略す場合がある)とする。セルロース繊維樹脂複合材料をペレットとする場合の押出方向は、一般に柱状体であるペレットの軸方向に一致する。ペレットが立方体の場合には、セルロース繊維樹脂複合材料表面の溝(又は傷)の方向により、ペレットの押出方向を知ることができる。セルロース繊維樹脂複合材料表面の溝(又は傷)の方向は、肉眼又は光学顕微鏡で確認することができる。 The surface of the cellulose fiber resin composite material may have grooves (or scratches) that are formed parallel to the direction in which the resin mixture is extruded from the mold when the cellulose fiber resin composite material is extruded. In this specification, the longitudinal direction of these grooves (or scratches) is defined as the extrusion direction when the resin mixture is extruded to obtain the cellulose fiber resin composite material (hereinafter, it may be abbreviated as the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material). ). When the cellulose fiber resin composite material is made into pellets, the extrusion direction generally corresponds to the axial direction of the columnar pellets. When the pellet is cubic, the extrusion direction of the pellet can be determined by the direction of the grooves (or scratches) on the surface of the cellulose fiber resin composite material. The direction of the grooves (or scratches) on the surface of the cellulose fiber resin composite material can be confirmed with the naked eye or with an optical microscope.

セルロース繊維樹脂複合材料内のセルロース繊維は、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向に配向している。セルロース繊維樹脂複合材料の内のセルロース繊維は、セルロース繊維樹脂複合材料が押出成形される際に樹脂混合物が成形型から押し出された方向に配向する。即ち、セルロース繊維の配向方向は、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向に一致する。
ここで、「配向している」又は「押出方向に一致している」とは、技術的常識に基づいて配向又は押出方向に一致していると理解される程度に配向又は押出方向に一致していればよく、必ずしも全てのセルロース繊維が平行に存在又は押出方向に一致して配向している状態を示すものではない。
The cellulose fibers within the cellulose fiber resin composite are oriented in the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite. The cellulose fibers in the cellulose fiber resin composite are oriented in the direction in which the resin mixture is extruded from the mold when the cellulose fiber resin composite is extruded. That is, the orientation direction of the cellulose fibers corresponds to the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material.
Here, "orientated" or "corresponding to the extrusion direction" means to correspond to the orientation or extrusion direction to the extent that it is understood to correspond to the orientation or extrusion direction based on technical common sense. This does not necessarily mean that all the cellulose fibers are parallel to each other or oriented in accordance with the extrusion direction.

<<セルロース繊維樹脂複合材料セルロース繊維樹脂複合材料の構成>>
<セルロース繊維>
セルロース繊維は、熱可塑性樹脂と複合化されることでセルロース繊維樹脂複合材料の引張強度等の機械的特性を優れたものとする。そのため、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで、引張強度等の機械的特性を優れた複合材成形物を得ることができる。
セルロース繊維は、特に限定されず、植物由来のセルロース繊維、酢酸菌などの動物由来のセルロース繊維、樹木や木材パルプの天然セルロースを溶剤で溶かし、細く長い連続した繊維を人工的に製造した再生繊維のいずれも用いることができる。後述するセルロース繊維樹脂複合材料の製造方法において、セルロース繊維樹脂複合材料におけるセルロース繊維の分散性を優れたものとし、後述するセルロース繊維の難燃剤による平均被覆率の調整を容易とする点で、パルプを粉砕(解繊)して得られるセルロース繊維が好ましく用いられる。これらのセルロース繊維は、単独で、又は、複数を任意の比率で組み合わせて用いることができる。
<<Structure of cellulose fiber resin composite material Cellulose fiber resin composite material>>
<Cellulose fiber>
When the cellulose fiber is combined with a thermoplastic resin, the cellulose fiber resin composite material has excellent mechanical properties such as tensile strength. Therefore, by melting and molding (for example, injection molding) a cellulose fiber resin composite material as a raw material, a composite molded product with excellent mechanical properties such as tensile strength can be obtained.
Cellulose fibers are not particularly limited, and include cellulose fibers derived from plants, cellulose fibers derived from animals such as acetic acid bacteria, and regenerated fibers that are artificially manufactured into thin, long continuous fibers by dissolving natural cellulose from trees and wood pulp with a solvent. Any of these can be used. In the method for producing a cellulose fiber-resin composite material described below, pulp is used to improve the dispersibility of cellulose fibers in the cellulose fiber-resin composite material and to facilitate adjustment of the average coverage rate of cellulose fibers with a flame retardant, which will be described later. Cellulose fibers obtained by pulverizing (defibrating) are preferably used. These cellulose fibers can be used alone or in combination in any ratio.

パルプとしては、原料の観点で木材パルプ、非木材パルプのいずれでもよく、製造方法の観点で機械パルプ、化学パルプのいずれでもよい。 The pulp may be either wood pulp or non-wood pulp from the viewpoint of the raw material, and may be either mechanical pulp or chemical pulp from the viewpoint of the manufacturing method.

木材パルプとしては、モミやマツ等の針葉樹やユーカリやポプラ等の広葉樹からなるMP、CP、GP、RGP、CGP、SP、AP、KP、SCP等を挙げることができ、これらは未晒しパルプでも晒しパルプでもよい。 Examples of wood pulp include MP, CP, GP, RGP, CGP, SP, AP, KP, SCP, etc. made from coniferous trees such as fir and pine, and hardwoods such as eucalyptus and poplar, and these may also be unbleached pulps. Bleached pulp may also be used.

非木材パルプとしては、木材以外の天然繊維としては、木綿、わら、竹、エスパルト、バガス、リンター、ケナフ、マニラ麻、亜麻、麻、黄麻、雁皮等を挙げることができ、その他として古紙や裁落を原料とする古紙パルプを挙げることができる。 Examples of non-wood pulp include natural fibers other than wood such as cotton, straw, bamboo, esparto, bagasse, linters, kenaf, Manila hemp, flax, hemp, jute, and gampi; others include waste paper and scraps. One example is waste paper pulp made from.

セルロース繊維の平均繊維長は、10~400μmであり、好ましくは10~350μmである。セルロース繊維の平均繊維長がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維樹脂複合材料内においてセルロース繊維の分散性が優れたものとなる。このため、セルロース繊維樹脂複合材料は、溶融時の流動性に優れるため成形性に優れたものとなり、その結果、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで、引張強度等の機械的特性を優れた複合材成形物を得ることができる。
また、セルロース繊維の平均繊維長がかかる範囲にある場合には、樹脂混合物が押出成形時の流動性に優れることから、セルロース繊維樹脂複合材料においてセルロース繊維が押出方向に沿って配向することが容易となる。
セルロース繊維の平均繊維長がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維の比表面積が後述する難燃剤によるセルロース繊維の被覆率や平均被覆率を適度なものとすることに適しており、セルロース繊維樹脂複合材料の難燃性をより優れたものとすることができる。その結果、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで、より難燃性に優れた複合材成形物を得ることができる。
The average fiber length of the cellulose fibers is 10 to 400 μm, preferably 10 to 350 μm. When the average fiber length of the cellulose fibers is within this range, the dispersibility of the cellulose fibers within the cellulose fiber resin composite material will be excellent. For this reason, cellulose fiber resin composite materials have excellent flowability when melted and have excellent moldability. , a composite molded product with excellent mechanical properties such as tensile strength can be obtained.
In addition, when the average fiber length of cellulose fibers is within this range, the resin mixture has excellent fluidity during extrusion molding, so it is easy to orient the cellulose fibers along the extrusion direction in the cellulose fiber resin composite material. becomes.
When the average fiber length of the cellulose fibers is within this range, the specific surface area of the cellulose fibers is suitable for controlling the coverage rate and average coverage rate of the cellulose fibers with the flame retardant described later, and the cellulose fiber resin The flame retardance of the composite material can be improved. As a result, by melting and molding (for example, injection molding) a cellulose fiber resin composite material as a raw material, a composite molded product with even better flame retardancy can be obtained.

セルロース繊維の平均繊維長は、セルロース繊維(後述する製造方法ではパルプ)の配合量及び後述する製造方法における混合時の攪拌の回転数と攪拌時間により調整することができる。 The average fiber length of the cellulose fibers can be adjusted by the amount of cellulose fibers (pulp in the manufacturing method described later) and the rotation speed and stirring time of stirring during mixing in the manufacturing method described later.

セルロース繊維の平均繊維長は、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向に平行な任意の断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、当該断面に含まれるセルロース繊維を無作為に50本選択して、それらセルロース繊維の繊維長を測定したものの数平均を算出して得る。 The average fiber length of the cellulose fibers is determined by observing an arbitrary cross section of the cellulose fiber resin composite material parallel to the extrusion direction using a scanning electron microscope, and randomly selecting 50 cellulose fibers included in the cross section. , the number average of the measured fiber lengths of these cellulose fibers is obtained.

セルロース繊維の平均繊維径は、1~50μmである。セルロース繊維の平均繊維径がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維樹脂複合材料内においてセルロース繊維の分散性は優れたものとなる。このため、セルロース繊維樹脂複合材料は、溶融時の流動性に優れ、成形性に優れたものとなり、引張強度等の機械的特性に優れたものとすることができる。また、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで、引張強度等の機械的特性を優れた複合材成形物を得ることができる。
セルロース繊維の平均繊維径がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維の比表面積が後述する難燃剤によるセルロース繊維の被覆率や平均被覆率を適度なものとすることに適しており、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで、より難燃性に優れた複合材成形物を得ることができる。
さらに、セルロース繊維の平均繊維径がかかる範囲にある場合には、樹脂混合物が押出成形時の流動性に優れることから、セルロース繊維樹脂複合材料内においてセルロース繊維が押出方向に沿って配向することが容易となる。
The average fiber diameter of cellulose fibers is 1 to 50 μm. When the average fiber diameter of the cellulose fibers is within this range, the dispersibility of the cellulose fibers within the cellulose fiber resin composite material will be excellent. Therefore, the cellulose fiber resin composite material has excellent fluidity when melted, excellent moldability, and can have excellent mechanical properties such as tensile strength. Further, by using a cellulose fiber resin composite material as a raw material and melting and molding (for example, injection molding), a composite molded product having excellent mechanical properties such as tensile strength can be obtained.
When the average fiber diameter of the cellulose fibers is within this range, the specific surface area of the cellulose fibers is suitable for controlling the coverage rate and average coverage rate of the cellulose fibers with the flame retardant described later, and the cellulose fiber resin By using a composite material as a raw material, melting and molding (for example, injection molding), a composite molded product with even better flame retardancy can be obtained.
Furthermore, when the average fiber diameter of the cellulose fibers is within this range, the resin mixture has excellent fluidity during extrusion molding, so that the cellulose fibers are not oriented along the extrusion direction in the cellulose fiber resin composite material. It becomes easier.

セルロース繊維の平均繊維径は、セルロース繊維(後述する製造方法ではパルプ)の配合量及び後述する製造方法における混練時の回転数と繰返し回数により調整することができる。 The average fiber diameter of the cellulose fibers can be adjusted by the amount of cellulose fibers (pulp in the production method described below) and the rotation speed and number of repetitions during kneading in the production method described below.

セルロース繊維の平均繊維径は、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向と直交する断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、当該断面に含まれるセルロース繊維を無作為に50本選択して、それらセルロース繊維の直径(楕円形状の場合は長軸長さ、多角形の場合は最長辺長さとする)を測定したものの数平均を算出して得る。 The average fiber diameter of the cellulose fibers is determined by observing a cross section perpendicular to the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material using a scanning electron microscope, randomly selecting 50 cellulose fibers included in the cross section, and determining the average fiber diameter of the cellulose fibers. It is obtained by calculating the number average of the measured diameters of cellulose fibers (in the case of an ellipse, the length of the major axis, and in the case of a polygon, the length of the longest side).

セルロース繊維は、後述する難燃剤で部分的に被覆されており、その平均被覆率は15%以上60%以下であり、20%以上50%以下が好ましい。平均被覆率がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維の表面に存在する難燃剤が十分であるため、セルロース繊維の難燃性をより優れたものにすることができ、その結果セルロース繊維樹脂複合材料及びセルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物の難燃性をより優れたものとすることができる。また、セルロース繊維の表面の一部に難燃剤が被覆していない部分を有しており、セルロース繊維と熱可塑性樹脂の密着性が適度に確保される。このため、セルロース繊維樹脂複合材料及びセルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物は、より優れた引張強度等の機械的特性を有する。なお、難燃剤が被覆したセルロース繊維とは、セルロース繊維を難燃剤が直接被覆する場合のほか、セルロース繊維の表面の一部又は全部に熱可塑性樹脂が被覆し、さらにその外側に難燃剤が被覆する場合も含むものとする。 The cellulose fibers are partially coated with a flame retardant described below, and the average coverage is 15% or more and 60% or less, preferably 20% or more and 50% or less. When the average coverage is within this range, the flame retardant present on the surface of the cellulose fibers is sufficient, so the flame retardancy of the cellulose fibers can be improved, and as a result, the cellulose fiber resin composite The flame retardance of a composite molded product obtained by melting and molding (for example, injection molding) a cellulose fiber resin composite material as a raw material can be improved. In addition, a part of the surface of the cellulose fiber is not coated with the flame retardant, and the adhesion between the cellulose fiber and the thermoplastic resin is appropriately ensured. For this reason, composite molded products obtained by melting and molding (e.g., injection molding) cellulose fiber resin composite materials and cellulose fiber resin composite materials as raw materials have better mechanical properties such as tensile strength. . Cellulose fiber coated with a flame retardant refers to cases in which the cellulose fiber is directly coated with a flame retardant, as well as cases in which a part or all of the surface of the cellulose fiber is coated with a thermoplastic resin, and the outside thereof is further coated with a flame retardant. This shall also include cases where

セルロース繊維における難燃剤の被覆率及び平均被覆率は、セルロース繊維(後述するパルプ)の配合量と、セルロースの平均繊維長及び平均繊維径と、難燃剤の量と、難燃剤を投入してからの攪拌時間とにより調整することができる。 The coverage and average coverage of flame retardant in cellulose fibers are determined by the amount of cellulose fiber (pulp described later), the average fiber length and diameter of cellulose, the amount of flame retardant, and the amount after adding the flame retardant. It can be adjusted by the stirring time.

セルロース繊維における難燃剤の被覆率及び平均被覆率は、以下の評価方法で算出される。セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向と直交する断面における82μm×126μmの範囲を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて1000倍の倍率で撮像し、断面SEM像を得る。得られた断面SEM像を画像解析し、断面内のセルロース繊維のうち繊維断面の周長が10~50μmのものを無作為に20本選択し、個々のセルロース繊維について周長及び難燃剤によって被覆されている長さ(被覆長)を取得し、以下の式に従って被覆率を算出する。
被覆率=(被覆長)/(周長)×100(%)
選択された20本のセルロース繊維について得られた被覆率を数平均し、平均被覆率とする。
The coverage and average coverage of the flame retardant in cellulose fibers are calculated by the following evaluation method. An area of 82 μm×126 μm in a cross section perpendicular to the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material is imaged using a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 1000 times to obtain a cross-sectional SEM image. The obtained cross-sectional SEM image was analyzed, 20 cellulose fibers with a cross-sectional circumference of 10 to 50 μm were randomly selected from among the cellulose fibers in the cross section, and each cellulose fiber was coated with the circumference and flame retardant. Obtain the covered length (covering length) and calculate the coverage rate according to the following formula.
Coverage rate = (Covering length) / (Perimeter) x 100 (%)
The coverage rates obtained for the 20 selected cellulose fibers are number-averaged to obtain the average coverage rate.

また、上述した断面SEM像に含まれる、繊維断面の周長が10~50μmの全てのセルロース繊維の数を基準としたとき、被覆率が15~60%であるセルロース繊維の数の割合(以降、占有率と記載する場合がある)は特に限定されず、例えば、50~100%とすることができ、80%以上がより好ましく、80~95%がより好ましい。難燃剤の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率がかかる範囲にある場合には、引張強度等の機械的特性と難燃性により優れたセルロース繊維樹脂複合材料を得ることができる。そのため、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物も引張強度等の機械的特性と難燃性により優れたものとなる。 In addition, when the number of all cellulose fibers with a fiber cross-section circumference of 10 to 50 μm included in the above-mentioned cross-sectional SEM image is used as a reference, the percentage of cellulose fibers with a coverage rate of 15 to 60% (hereinafter referred to as , occupancy) is not particularly limited, and can be, for example, 50 to 100%, more preferably 80% or more, and more preferably 80 to 95%. When the flame retardant coverage is 15 to 60% and the cellulose fiber occupancy is within this range, a cellulose fiber resin composite material with superior mechanical properties such as tensile strength and flame retardancy can be obtained. . Therefore, a composite molded product obtained by melting and molding (for example, injection molding) a cellulose fiber resin composite material as a raw material also has excellent mechanical properties such as tensile strength and flame retardancy.

難燃剤の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率は、セルロース繊維(後述するパルプ)の配合量と、難燃剤の配合量と、後述するパルプ小片と熱可塑性樹脂を混合する混合装置に投入したのち難燃剤を投入するまでの時間(難燃剤の投入タイミング)により調整することができる。 The occupancy of cellulose fibers with a flame retardant coverage of 15 to 60% is determined by the amount of cellulose fibers (pulp described later), the amount of flame retardant, and the mixture of pulp pieces and thermoplastic resin described later. It can be adjusted by adjusting the time from when the flame retardant is added to the device until the flame retardant is added (flame retardant injection timing).

セルロース繊維樹脂複合材料におけるセルロース繊維の含有量は、セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、10~60質量%であり、10~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましい。セルロース繊維樹脂複合材料におけるセルロース繊維の含有量がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維樹脂複合材料内においてセルロース繊維の分散性は優れたものとなる。このため、セルロース繊維樹脂複合材料は、溶融時の流動性、成形性により優れ、さらに強度や弾性率等の機械的特性に優れたものとなる。その結果、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物も強度や弾性率等の機械的特性に優れたものとなる。
また、後述する難燃剤の含有量を調整することで、セルロース繊維における難燃剤の被覆率、セルロース繊維における難燃剤の平均被覆率、セルロース繊維樹脂複合材料に含まれる難燃剤の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率を調整することが容易となるとともに、セルロース繊維樹脂複合材料及びセルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物は、より優れた難燃性を有する。
The content of cellulose fiber in the cellulose fiber resin composite material is 10 to 60 mass%, preferably 10 to 50 mass%, and 10 to 40 mass%, when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100 mass%. % is more preferable. When the content of cellulose fibers in the cellulose fiber resin composite material is within this range, the dispersibility of the cellulose fibers in the cellulose fiber resin composite material will be excellent. Therefore, the cellulose fiber resin composite material has excellent fluidity and moldability when melted, and also has excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus. As a result, a composite molded product obtained by melting and molding (for example, injection molding) using a cellulose fiber resin composite material as a raw material also has excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus.
In addition, by adjusting the content of the flame retardant described below, the coverage of the flame retardant in the cellulose fibers, the average coverage of the flame retardant in the cellulose fibers, and the coverage of the flame retardant contained in the cellulose fiber resin composite material can be increased from 15 to 15. It is easy to adjust the occupancy rate of cellulose fibers, which is 60%, and the composite material is obtained by melting and molding (for example, injection molding) using a cellulose fiber resin composite material and a cellulose fiber resin composite material as raw materials. The molded article has better flame retardancy.

<熱可塑性樹脂>
熱可塑性樹脂は、特に限定されず、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリサルホン樹脂、変性PPO樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。これらは、単独で、又は、複数を任意の比率で組み合わせて用いることができる。
<Thermoplastic resin>
The thermoplastic resin is not particularly limited, and includes, for example, polyethylene resin, polypropylene resin, vinyl chloride resin, methacrylic resin, polystyrene resin, ABS resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, polyamide resin, polysulfone resin, modified PPO resin, polyester resin, etc. can be used. These can be used alone or in combination in any ratio.

セルロース繊維樹脂複合材料における熱可塑性樹脂の含有量は、セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、10~85質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましく、30~75質量%がさらに好ましい。セルロース繊維樹脂複合材料における熱可塑性樹脂の含有量がかかる範囲にある場合には、セルロース繊維樹脂複合材料内におけるセルロース繊維の分散性が優れたものとなる。このため、セルロース繊維樹脂複合材料は、溶融時の流動性、成形性により優れたものとなり、さらに強度や弾性率等の機械的特性に優れたものとなる。その結果、セルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物は、強度や弾性率等の機械的特性に優れたものとなる。 The content of the thermoplastic resin in the cellulose fiber resin composite material is preferably 10 to 85 mass%, more preferably 20 to 80 mass%, and 30 to 85 mass%, when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100 mass%. 75% by mass is more preferred. When the content of the thermoplastic resin in the cellulose fiber resin composite material is within this range, the dispersibility of the cellulose fibers in the cellulose fiber resin composite material will be excellent. Therefore, the cellulose fiber resin composite material has excellent fluidity and moldability when melted, and also has excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus. As a result, a composite molded product obtained by melting and molding (for example, injection molding) using a cellulose fiber resin composite material as a raw material has excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus.

<難燃剤>
難燃剤は、特に限定されず、例えば、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤などのハロゲン系難燃剤;リン系難燃剤;ホウ素系難燃剤;シリコーン系難燃剤;窒素含有化合物;金属酸化物;等を用いることができる。これらは、単独で、又は、複数を任意の比率に組み合わせて用いることができる。これらのうち、ハロゲン系難燃剤とリン系難燃剤が、セルロース繊維樹脂複合材料の難燃性をより優れたものとする点で好ましい。また、ハロゲン系難燃剤及びリン系難燃剤は、熱可塑性樹脂との相溶性に優れるため、セルロース繊維樹脂複合材料の成形性をより優れたものとすることができ、より強度(例えば、引張強度など)に優れたセルロース繊維樹脂複合材料及びセルロース繊維樹脂複合材料を原料とし、溶融、成形(例えば、射出成型)することで得られる複合材成形物を得ることができる。さらにハロゲン系難燃剤及びリン系難燃剤は、費用及び環境負荷の面でも優れている。
<Flame retardant>
Flame retardants are not particularly limited, and include, for example, halogen-based flame retardants such as brominated flame retardants and chlorine-based flame retardants; phosphorus-based flame retardants; boron-based flame retardants; silicone-based flame retardants; nitrogen-containing compounds; metal oxides; etc. can be used. These can be used alone or in combination in any ratio. Among these, halogen-based flame retardants and phosphorus-based flame retardants are preferred in that they make the cellulose fiber resin composite material more excellent in flame retardancy. In addition, since halogen flame retardants and phosphorus flame retardants have excellent compatibility with thermoplastic resins, they can improve the moldability of cellulose fiber resin composite materials and increase their strength (e.g., tensile strength). Composite molded products can be obtained by melting and molding (for example, injection molding) a cellulose fiber resin composite material and a cellulose fiber resin composite material having excellent properties (e.g.) as raw materials. Further, halogen-based flame retardants and phosphorus-based flame retardants are superior in terms of cost and environmental impact.

塩素系難燃剤としては、例えば、塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、ドデカクロロペンタシクロオクタデカ-7,15-ジエン、無水ヘット酸等を挙げることができる。 Examples of the chlorinated flame retardant include chlorinated paraffin, chlorinated polyethylene, dodecachloropentacyclooctadeca-7,15-diene, and het's acid anhydride.

臭素系難燃剤としては、例えば、ペンタブロモジフェニルエーテル;オクタブロモジフェニルエーテル;
デカブロモジフェニルエーテル;テトラブロモビスフェノールA(TBBA)、TBBA-エポキシオリゴマー、TBBA-ポリカーボネートオリゴマー、TBBA-ビス(ジブロモプロピールエーテル)、TBBA-ビス(アリールエーテル)等のTBBA化合物;
ビスフェニルペンタメタン、1,2-ビス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)エタン、2,4,6-トリス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、2,6-ジブロモフェノール、2,4-ジブロモフェノール等の多ベンゼン環化合物;
臭素化ポリスチレン、ポリ臭素化スチレン等の臭素化スチレン化合物;
エチレンビステトラブロモフタルイミド等のフタル酸化合物;
ヘキサブロモシクロドデカン等の環状脂肪族化合物;等を挙げることができる。
Examples of brominated flame retardants include pentabromodiphenyl ether; octabromodiphenyl ether;
Decabromodiphenyl ether; TBBA compounds such as tetrabromobisphenol A (TBBA), TBBA-epoxy oligomer, TBBA-polycarbonate oligomer, TBBA-bis(dibromopropyl ether), TBBA-bis(aryl ether);
bisphenylpentamethane, 1,2-bis(2,4,6-tribromophenoxy)ethane, 2,4,6-tris(2,4,6-tribromophenoxy)-1,3,5-triazine, Multi-benzene ring compounds such as 2,6-dibromophenol and 2,4-dibromophenol;
Brominated styrene compounds such as brominated polystyrene and polybrominated styrene;
Phthalic acid compounds such as ethylene bistetrabromophthalimide;
Cycloaliphatic compounds such as hexabromocyclododecane; etc. can be mentioned.

リン系難燃剤としては、例えば、赤リン等の赤リン系難燃剤;
トリフェニルホスフェート(TPP)、トリクレジルホスフェート(TCP)、トリキシレニルホスフェート(TXP)、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート(TBP)、トリオクチルホスフェート(TOP)、トリス(ブトキシエチル)ホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート(CDP)、キシレニルジフェニルホスフェート、ビス(ノニルフェニル)フェニルホスフェート(DNP)、クレジルビス(ジ2,6-キシレニル)ホスフェート等のリン酸エステル系難燃剤;
ポリリン酸メラミン系難燃剤;
トリフェニルフォスフォルアミド等のリン酸アミド系難燃剤;ポリリン酸アンモニウム(APP)、リン酸メラミン、リン酸グアニジン、ピロリン酸メラミン等のリン酸塩系難燃剤;
トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンオキサイド、テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスフォニウムクロライド、テトラキス(ヒドロキシメチル)サルフェイト等のホスフィン系難燃剤;
プロポキシホスファゼン、フェノキシホスファゼン、アミノホスファゼン、ポリ(フロロアルキルホスファゼン)、ジプロポキシホスファゼン等のリン化合物等のホスファゼン系難燃剤;ジエチルホスフィン酸アルミニウム;等のホスフィン酸系難燃剤を挙げることができる。
Examples of phosphorus flame retardants include red phosphorus flame retardants such as red phosphorus;
Triphenyl phosphate (TPP), tricresyl phosphate (TCP), trixylenyl phosphate (TXP), triethyl phosphate, tributyl phosphate (TBP), trioctyl phosphate (TOP), tris(butoxyethyl) phosphate, cresyl diphenyl phosphate Phosphate ester flame retardants such as (CDP), xylenyl diphenyl phosphate, bis(nonylphenyl) phenyl phosphate (DNP), cresyl bis(di2,6-xylenyl) phosphate;
Melamine polyphosphate flame retardant;
Phosphate-based flame retardants such as triphenylphosphoramide; phosphate-based flame retardants such as ammonium polyphosphate (APP), melamine phosphate, guanidine phosphate, and melamine pyrophosphate;
Phosphine flame retardants such as triphenylphosphine, triphenylphosphine oxide, tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride, tetrakis(hydroxymethyl)sulfate;
Examples include phosphazene flame retardants such as phosphorus compounds such as propoxyphosphazene, phenoxyphosphazene, aminophosphazene, poly(fluoroalkylphosphazene), and dipropoxyphosphazene; phosphinic acid flame retardants such as aluminum diethylphosphinate;

ホウ素系難燃剤としては、例えば、ホウ砂;
三酸化二ホウ素、三酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素等の酸化ホウ素;
ホウ酸、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸セシウム、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、ホウ酸ジルコニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アンモニウム等のホウ酸化合物;等を挙げることができる。
Examples of boron-based flame retardants include borax;
Boron oxides such as diboron trioxide, boron trioxide, diboron dioxide, tetraboron trioxide, and tetraboron pentoxide;
Boric acids such as boric acid, lithium borate, sodium borate, potassium borate, cesium borate, magnesium borate, calcium borate, barium borate, zirconium borate, zinc borate, aluminum borate, ammonium borate, etc. compounds; etc.

シリコーン系難燃剤としては、例えば、シリコーンオイル、ポリオルガノシロキサン類等のシリコーン化合物を挙げることができる。 Examples of silicone flame retardants include silicone oils and silicone compounds such as polyorganosiloxanes.

窒素含有化合物としては、例えば、炭酸アンモニウムや上述したもの以外のメラミン系化合物等の窒素含有化合物を挙げることができる。 Examples of the nitrogen-containing compound include nitrogen-containing compounds such as ammonium carbonate and melamine compounds other than those mentioned above.

金属酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化カリウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化鉄、酸化銅、酸化ナトリウム、酸化ニッケル、酸化ホウ素、酸化マンガン、酸化リチウム、酸化アンチモン等を挙げることができる。 Metal oxides include magnesium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, zinc oxide, potassium oxide, silicon oxide, titanium oxide, iron oxide, copper oxide, sodium oxide, nickel oxide, boron oxide, manganese oxide, lithium oxide, and antimony oxide. etc. can be mentioned.

セルロース繊維樹脂複合材料における難燃剤の含有量は、セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、5~30質量%であり、7~30質量%が好ましく、9~30質量%がより好ましい。セルロース繊維の含有量と調整することでセルロース繊維における難燃剤の被覆率、セルロース繊維における難燃剤の平均被覆率、セルロース繊維樹脂複合材料に含まれる難燃剤の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率を調整することが容易となるとともに、引張強度等の機械的特性と難燃性により優れたセルロース繊維樹脂複合材料を得ることができる。 The content of the flame retardant in the cellulose fiber resin composite material is 5 to 30 mass%, preferably 7 to 30 mass%, and 9 to 30 mass%, when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100 mass%. % is more preferable. By adjusting the content of cellulose fiber, the coverage of flame retardant in cellulose fiber, the average coverage of flame retardant in cellulose fiber, and the coverage of flame retardant contained in cellulose fiber resin composite material are 15 to 60%. It becomes easy to adjust the occupancy of fibers, and a cellulose fiber resin composite material with excellent mechanical properties such as tensile strength and flame retardancy can be obtained.

<その他の成分>
セルロース繊維樹脂複合材料は、公知の添加物をその他の成分として含むことができる。添加物としては、例えば、離型剤、流動改質剤、帯電防止剤、相溶化剤、紫外線吸収剤、充填剤、界面活性剤、カップリング剤、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤などを挙げることができる。
<Other ingredients>
The cellulose fiber resin composite material can contain known additives as other components. Examples of additives include mold release agents, flow modifiers, antistatic agents, compatibilizers, ultraviolet absorbers, fillers, surfactants, coupling agents, colorants, antioxidants, antifoaming agents, Examples include leveling agents and plasticizers.

<<セルロース繊維樹脂複合材料の製造方法>>
セルロース繊維樹脂複合材料の製造方法として好適な例として、原料としてパルプを用いた製造方法について説明する。セルロース繊維樹脂複合材料の製造方法は、セルロース繊維の原料であるパルプをパルプ小片に粉砕する粉砕工程と、各原料を混合、混練する混練工程と、混練工程で得られた樹脂混合物を押出成形することによりセルロース繊維樹脂複合材料を形成する押出工程とを含む。
<<Production method of cellulose fiber resin composite material>>
As a preferred example of a method for producing a cellulose fiber resin composite material, a method for producing a cellulose fiber resin composite material using pulp as a raw material will be described. The method for producing cellulose fiber resin composite materials includes a pulverization process in which pulp, which is the raw material for cellulose fibers, is pulverized into small pulp pieces, a kneading process in which each raw material is mixed and kneaded, and the resin mixture obtained in the kneading process is extruded. and an extrusion step to form a cellulose fiber resin composite.

<粉砕工程>
粉砕工程では、セルロース繊維の原料となるパルプをパルプ小片に粉砕する。パルプ小片の大きさとしては、特に限定されないが、後述する混合の容易さや混練工程の時間短縮のため、パルプ小片の径(パルプ小片の最も長い部分の長さ)を10~50mmとすることが好ましい。パルプ小片をこのような大きさとすることで、混練工程において、樹脂混合物内で優れた分散性を示す。
<Crushing process>
In the crushing process, pulp, which is the raw material for cellulose fibers, is crushed into small pulp pieces. The size of the pulp pieces is not particularly limited, but the diameter of the pulp pieces (the length of the longest part of the pulp pieces) may be 10 to 50 mm in order to facilitate mixing and shorten the time of the kneading process, which will be described later. preferable. By setting the pulp pieces to such a size, they exhibit excellent dispersibility within the resin mixture during the kneading process.

粉砕は、公知の方法を用いて行うことができ、例えば、ハンマーミル、カッターミルあるいはジェットミル等の粉砕機を用いる粉砕方法を挙げることができる。 The pulverization can be performed using a known method, such as a pulverization method using a pulverizer such as a hammer mill, cutter mill, or jet mill.

<混練工程>
混練工程では、粉砕工程で得られたパルプ小片、熱可塑性樹脂、及び、難燃剤が混合されたのち、混練され、樹脂混合物が作製される。難燃剤は、パルプ小片、熱可塑性樹脂を後述する混合装置に投入する際に同時に投入してもよいし、パルプ小片、熱可塑性樹脂を先に投入し、その後所望の時間経過後に投入してもよい。パルプ小片、熱可塑性樹脂を投入したのち、難燃剤を投入するまでの時間を調整することで、難燃剤の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率を調整することができる。
<Kneading process>
In the kneading step, the pulp pieces obtained in the pulverizing step, the thermoplastic resin, and the flame retardant are mixed and then kneaded to produce a resin mixture. The flame retardant may be added at the same time as the pulp pieces and the thermoplastic resin are added to the mixing device described later, or the pulp pieces and the thermoplastic resin may be added first and then after a desired period of time has elapsed. good. By adjusting the time from when the pulp pieces and the thermoplastic resin are added until when the flame retardant is added, it is possible to adjust the occupancy of the cellulose fibers, which has a flame retardant coverage of 15 to 60%.

混合方法及び混練方法は特に限定されず、公知の方法で行うことができる。なお、混合方法において攪拌する際は、添加する難燃剤の量や、撹拌する機械の回転数(例えば、20~40m/s)等を調整し、パルプが繊維状(以降、パルプ繊維と呼ぶ)になるまで攪拌する。この際、パルプ繊維に難燃剤が一時的に被覆する。その後、混練工程において、パルプ繊維は微細なセルロース繊維に粉砕(解繊)され、かつ、セルロース繊維は熱可塑性樹脂及び難燃剤と混練され、セルロース繊維に被覆された難燃剤は溶融された熱可塑性樹脂によって密着する。この際、セルロース繊維の表面の一部又は全部に熱可塑性樹脂が付着し、さらにその外側に難燃剤が被覆することで難燃剤がセルロース繊維に被覆する場合と、セルロース繊維に付着した難燃剤が、熱可塑性樹脂に圧着されて難燃剤がセルロース繊維に直接被覆する場合が生じる。 The mixing method and kneading method are not particularly limited, and known methods can be used. In addition, when stirring in the mixing method, adjust the amount of flame retardant added and the rotation speed of the stirring machine (for example, 20 to 40 m/s), etc., so that the pulp becomes fibrous (hereinafter referred to as pulp fiber). Stir until. At this time, the pulp fibers are temporarily coated with the flame retardant. Then, in the kneading process, the pulp fibers are pulverized (defibrated) into fine cellulose fibers, and the cellulose fibers are kneaded with a thermoplastic resin and a flame retardant, and the flame retardant coated on the cellulose fibers is mixed with the molten thermoplastic resin. Adheres to resin. At this time, there are cases where the thermoplastic resin adheres to part or all of the surface of the cellulose fibers, and the flame retardant coats the outside of the resin, and the flame retardant coats the cellulose fibers. , there are cases where the flame retardant is directly coated on the cellulose fibers by being crimped onto the thermoplastic resin.

混合方法(混合装置)としては、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、リボンミキサーなどの攪拌機を用いる方法を挙げることができる。 Examples of the mixing method (mixing device) include a method using a stirrer such as a Henschel mixer, a super mixer, and a ribbon mixer.

混練方法としては、バンバリーミキサーによる方法、加圧ローラによる方法などを用いる方法を挙げることができる。また、例えば、2軸押出機などの押出成形機を用いて混練することもできる。この場合、混錬工程と後述する押出工程は押出成成形機によりに行われることになる。 Examples of the kneading method include a method using a Banbury mixer, a method using a pressure roller, and the like. Further, for example, kneading can also be carried out using an extrusion molding machine such as a twin-screw extruder. In this case, the kneading process and the extrusion process described below are performed by an extrusion molding machine.

混練条件は、特に限定されないが、加熱温度を熱可塑性樹脂の軟化点以上とすることが好ましい。このような温度とすることで、セルロース繊維樹脂複合材料内のセルロース繊維の分散が進み、溶融時の流動性に優れるため成形性に優れ、強度や弾性率等の機械的特性に優れたセルロース繊維樹脂複合材料を得ることが可能となる。また熱可塑性樹脂とセルロース繊維との混練が進み、繊維塊りのない、均一分散されたセルロース繊維樹脂複合材料を得ることができる。さらにセルロース繊維と難燃剤の混練が進むことにより、セルロース繊維における難燃剤の被覆率、セルロース繊維における難燃剤の平均被覆率、セルロース繊維樹脂複合材料に含まれる難燃剤の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率を好ましい範囲に調整することが可能となり、セルロース繊維樹脂複合材料から得られる複合材成形物の引張強度等の機械的特性と難燃性をより優れたものとすることができる。 The kneading conditions are not particularly limited, but it is preferable that the heating temperature is equal to or higher than the softening point of the thermoplastic resin. By setting this temperature, the dispersion of cellulose fibers within the cellulose fiber resin composite material is promoted, and the cellulose fibers have excellent moldability due to their excellent fluidity when melted, and have excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus. It becomes possible to obtain a resin composite material. Further, the kneading of the thermoplastic resin and the cellulose fibers progresses, and a uniformly dispersed cellulose fiber resin composite material without fiber lumps can be obtained. Furthermore, as the kneading of the cellulose fibers and flame retardant progresses, the coverage of the flame retardant in the cellulose fibers, the average coverage of the flame retardant in the cellulose fibers, and the coverage of the flame retardant contained in the cellulose fiber resin composite material will increase from 15 to 60%. It is now possible to adjust the occupancy of cellulose fibers within a preferable range, and to improve the mechanical properties such as tensile strength and flame retardance of composite molded products obtained from cellulose fiber resin composite materials. Can be done.

混練時間又は混練回数としては、特に限定されないが、例えば、1回の混練における混練時間を5~60秒とした場合に、同条件の混練を複数回行うことができる。具体的な混練回数としては、例えば2~5回とすることができる。 The kneading time or the number of times of kneading is not particularly limited, but for example, if the kneading time for one kneading is 5 to 60 seconds, kneading can be performed multiple times under the same conditions. The specific number of kneading times can be, for example, 2 to 5 times.

混練時の回転数は、特に限定されないが、例えば、50~300rpmとすることができる。 The rotation speed during kneading is not particularly limited, but can be, for example, 50 to 300 rpm.

<押出工程>
押出工程では、混練工程で得られた樹脂混合物を、成形型を介して、所望の形状に成形し、セルロース繊維樹脂複合材料が形成される。
混練工程で得られた樹脂混合物は、押出成形機により加熱、溶融され、成形型に注型される。注型された樹脂混合物は、成形型により所望の断面形状(柱状体であるペレットの軸方向と直交する断面の形状となる)に成形され、成形型の吐出口から吐出される。吐出された成形後の樹脂混合物を所望の長さに切断し、セルロース繊維樹脂複合材料を得ることができる。
<Extrusion process>
In the extrusion step, the resin mixture obtained in the kneading step is molded into a desired shape using a mold to form a cellulose fiber resin composite material.
The resin mixture obtained in the kneading step is heated and melted by an extruder and poured into a mold. The cast resin mixture is molded into a desired cross-sectional shape (a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the columnar pellet) using a mold, and is discharged from the discharge port of the mold. The discharged molded resin mixture is cut into desired lengths to obtain a cellulose fiber resin composite material.

押出工程における加熱条件は、特に限定されないが、加熱温度を熱可塑性樹脂の軟化点以上とすることが好ましい。このような温度とすることで、セルロース繊維樹脂複合材料内のセルロース繊維が押出成形時に押出方向に配向する。 The heating conditions in the extrusion step are not particularly limited, but it is preferable that the heating temperature be equal to or higher than the softening point of the thermoplastic resin. By setting such a temperature, the cellulose fibers in the cellulose fiber resin composite material are oriented in the extrusion direction during extrusion molding.

押出成形機は、公知の押出成形機を用いることができる。押出成形方法としては、例えば、2軸押出機による方法などを用いる方法を挙げることができる。2軸押出機は、混練と押出成形とについて兼用できる点で好ましく用いることができる。 A known extrusion molding machine can be used as the extrusion molding machine. Examples of the extrusion molding method include a method using a twin-screw extruder. A twin-screw extruder can be preferably used since it can be used for both kneading and extrusion molding.

2軸押出機を用いた場合の2軸押出機のスクリューの回転数は、特に限定されないが、例えば、50~300rpmとすることができる。スクリューの回転数がかかる範囲にある場合には、樹脂混合物の流れがスムーズになることから、セルロース繊維樹脂複合材料のセルロース繊維が押出方向に沿って配向することが容易となる。 When a twin-screw extruder is used, the number of rotations of the screws of the twin-screw extruder is not particularly limited, but can be, for example, 50 to 300 rpm. When the rotational speed of the screw is within this range, the flow of the resin mixture becomes smooth, so that the cellulose fibers of the cellulose fiber resin composite material can be easily oriented along the extrusion direction.

<<セルロース繊維樹脂複合材料の用途>>
本開示のセルロース繊維樹脂複合材料は、射出成型などの金型を用いて成形する方法や3Dプリンターによる成形方法等による複合材成形物の原料(例えば、ペレット)として用いることが好ましい。複合材成形物は、特に、微細な構造や複雑な構造を有する車両、機器、装置などの成形部品、コンテナ、パレット、プラスチックコア、建材などの工業用資材、日用品、雑貨に用いることが好適である。
<<Applications of cellulose fiber resin composite materials>>
The cellulose fiber resin composite material of the present disclosure is preferably used as a raw material (for example, pellets) for a composite molded material by a molding method using a mold such as injection molding, a molding method using a 3D printer, or the like. Composite molded products are particularly suitable for use in molded parts for vehicles, equipment, equipment, etc. that have minute or complex structures, industrial materials such as containers, pallets, plastic cores, and building materials, daily necessities, and miscellaneous goods. be.

<<セルロース繊維樹脂複合材料の作製>>
<原料>
・熱可塑性樹脂
ポリプロピレン(ノバテック社製 MG03BD)
・パルプ(セルロース繊維の原料)
針葉樹パルプ(キャンフォー社製 NBKP)
・難燃剤
リン系難燃剤(リン系難燃剤、帝人株式会社製 ファイヤガード FCX-210)
ハロゲン系難燃剤(臭素系難燃剤、ALBEMARLE JAPAN CORPORATION社製 SAYTEX8010)
ホウ素系難燃剤(和光純薬社製、ホウ酸)
<<Preparation of cellulose fiber resin composite material>>
<Raw materials>
・Thermoplastic resin polypropylene (MG03BD manufactured by Novatec)
・Pulp (raw material for cellulose fiber)
Softwood pulp (NBKP manufactured by Canfor)
・Flame retardant Phosphorous flame retardant (Phosphorus flame retardant, Fireguard FCX-210 manufactured by Teijin Ltd.)
Halogen flame retardant (brominated flame retardant, SAYTEX8010 manufactured by ALBEMARLE JAPAN CORPORATION)
Boron-based flame retardant (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, boric acid)

<各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料の作製>
パルプを表1及び表2に示した量を秤量し、粉砕機を用いて、パルプが長さ40mm以下、幅10mm以下のパルプ小片となるまで、粗粉砕した。
表1及び表2に示した質量比となるようパルプ小片、熱可塑性樹脂、難燃剤をドライブレンドして各実施例及び各比較例の混合物とした。得られた各混合物を、2軸押出機(池貝社製 PCM30)を用いて、表3及び表4に示した製造方法でそれぞれ溶融混練した。得られた各実施例及び各比較例の混練物を成形型を介して押出成形したものをホットカットし、各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料とした。なお、セルロース繊維樹脂複合材料は、直径3mm×長さ6mmの円柱状のペレットとした。セルロース繊維樹脂複合材料内のセルロース繊維は押出成形機の吐出口からホットカットする際に、押出方向に配向していることを確認した。
<Production of cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example>
The amounts of pulp shown in Tables 1 and 2 were weighed and coarsely ground using a grinder until the pulp became pulp pieces with a length of 40 mm or less and a width of 10 mm or less.
The pulp pieces, the thermoplastic resin, and the flame retardant were dry blended to give the mass ratios shown in Tables 1 and 2 to obtain mixtures of each Example and each Comparative Example. Each of the obtained mixtures was melt-kneaded using a twin-screw extruder (PCM30 manufactured by Ikegai Co., Ltd.) according to the manufacturing methods shown in Tables 3 and 4, respectively. The obtained kneaded materials of each Example and each Comparative Example were extruded through a mold and hot-cut to obtain cellulose fiber resin composite materials of each Example and each Comparative Example. The cellulose fiber resin composite material was made into a cylindrical pellet with a diameter of 3 mm and a length of 6 mm. It was confirmed that the cellulose fibers in the cellulose fiber resin composite material were oriented in the extrusion direction when hot-cut from the discharge port of the extrusion molding machine.

<各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料の測定値>
(セルロース繊維の平均繊維長)
各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料を、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向と平行な平面でカットして断面を形成し、その断面を走査型電子顕微鏡により観察し、断面に含まれるセルロース繊維を無作為に50本選択して、それらセルロース繊維の繊維長を測定したものを数平均して算出した。
<Measurement values of cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example>
(Average fiber length of cellulose fiber)
The cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example were cut in a plane parallel to the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material to form a cross section, and the cross section was observed with a scanning electron microscope. Fifty cellulose fibers were randomly selected, and the fiber lengths of the cellulose fibers were measured and calculated by taking a number average.

(セルロース繊維の平均繊維径)
各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料を、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向と直交する平面でカットして断面を形成し、その断面を走査型電子顕微鏡により観察し、断面に含まれるセルロース繊維を無作為に50本選択して、それらセルロース繊維の繊維径を測定したものを数平均して算出した。測定結果を表1及び表2に示した。
(Average fiber diameter of cellulose fiber)
The cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example were cut in a plane perpendicular to the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material to form a cross section, and the cross section was observed with a scanning electron microscope. Fifty cellulose fibers were randomly selected, and the fiber diameters of the cellulose fibers were measured and calculated by taking a number average. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.

(セルロース繊維の平均被覆率、被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率)
各実施例及び各比較例のセルロース繊維の難燃剤による平均被覆率は、以下の手順で測定した。各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料を、セルロース繊維樹脂複合材料の押出方向と直交する平面でカットして断面を形成し、断面における82μm×126μmの範囲を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて1000倍の倍率で撮像し、各実施例及び各比較例の断面SEM像を得た。得られた各断面SEM像を画像解析し、断面内のセルロース繊維のうち繊維断面の周長が10~50μmのものを無作為に20本選択し、個々のセルロース繊維について周長及び難燃剤によって被覆されている長さ(被覆長)を取得し、以下の式に従って被覆率を算出した。
被覆率=(被覆長)/(周長)×100(%)
各実施例及び各比較例について選択された20本のセルロース繊維について得られた被覆率を数平均し、各実施例及び各比較例の平均被覆率とした。結果を表1及び表2に示した。
(Average coverage of cellulose fibers, occupancy of cellulose fibers with a coverage of 15 to 60%)
The average coverage of the cellulose fibers with the flame retardant in each Example and each Comparative Example was measured using the following procedure. The cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example were cut in a plane perpendicular to the extrusion direction of the cellulose fiber resin composite material to form a cross section, and an area of 82 μm x 126 μm in the cross section was examined using a scanning electron microscope. SEM) at a magnification of 1000 times to obtain cross-sectional SEM images of each Example and each Comparative Example. Image analysis was performed on each cross-sectional SEM image obtained, and 20 cellulose fibers with a fiber cross-sectional circumference of 10 to 50 μm were randomly selected from among the cellulose fibers in the cross section. The covered length (covered length) was obtained, and the coverage rate was calculated according to the following formula.
Coverage rate = (Covering length) / (Perimeter) x 100 (%)
The coverage rates obtained for the 20 cellulose fibers selected for each Example and each Comparative Example were number-averaged, and this was taken as the average coverage rate for each Example and each Comparative Example. The results are shown in Tables 1 and 2.

各実施例及び各比較例の被覆率が15~60%であるセルロース繊維の占有率は、各実施例及び各比較例の断面SEM像に含まれる繊維断面の周長が10~50μmの全てのセルロース繊維の数を基準とし、被覆率が15~60%であるセルロース繊維の数を数え、その基準に対する割合を占有率とした。結果を表1及び表2に示した。 The occupancy rate of cellulose fibers with a coverage rate of 15 to 60% in each Example and each Comparative Example is determined by Based on the number of cellulose fibers, the number of cellulose fibers with a coverage of 15 to 60% was counted, and the ratio with respect to the reference was defined as the occupancy. The results are shown in Tables 1 and 2.

<<評価>>
<複合材成形物の難燃性評価:垂直燃焼性試験(UL94V試験)>
各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料から以下の方法で得られた複合材成形物の難燃性評価をUL94V試験により行った。評価は、ASTM D3801に準拠して行った。
複合材成形物の試験片は、各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料を射出成型して、長さ125±5mm×幅13±0.5mm×厚さ5mmとしたものを用いた。射出成型は、各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料を80℃、30分間乾燥器内で乾燥させ、射出成型機(日精樹脂工業社製:TD100-25ASE)を用い、シリンダー温度、ノズル温度ともに180℃又は200℃の条件で樹脂を溶融させ、試験片の形状の金型の内部に送り込み、冷却して複合材成形物(試験片)を得た。
評価は、垂直燃焼性試験結果について以下の判定方法に従って行った。結果を表1及び表2に示した。
(判定方法)
判定は、垂直燃焼性試験において、以下に示す燃焼挙動に該当したものをV0、V1、V2とし、いずれの基準にも該当しなかったものを不適合とした。なお、表中の結果が「-」とされているものは、試験片が成形できず評価できなかったものを示す。
・V0
1回目の残炎時間が10秒以下であり、試験片5枚の合計残炎時間が50秒以下であり、2回目の残炎時間+アフターグロー時間が30秒以下であり、クランプ部まで燃えず、滴下物で下に敷いた綿を燃やさないもの。
・V1
1回目の残炎時間が30秒以下であり、試験片5枚の合計残炎時間が250秒以下であり、2回目の残炎時間+アフターグロー時間が60秒以下であり、クランプ部まで燃えず、滴下物で下に敷いた綿を燃やさないもの。
・V2
1回目の残炎時間が30秒以下であり、試験片5枚の合計残炎時間が250秒以下であり、2回目の残炎時間+アフターグロー時間が60秒以下であり、クランプ部まで燃えず、滴下物で下に敷いた綿が燃えるもの。
<<Evaluation>>
<Flame retardant evaluation of composite molded products: Vertical flammability test (UL94V test)>
The flame retardancy of composite molded products obtained from the cellulose fiber resin composite materials of each Example and each Comparative Example by the following method was evaluated by a UL94V test. Evaluation was performed in accordance with ASTM D3801.
The test pieces of the composite molded products were injection molded cellulose fiber resin composite materials of each Example and each Comparative Example, and had a length of 125 ± 5 mm x width of 13 ± 0.5 mm x thickness of 5 mm. . Injection molding was carried out by drying the cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example in a dryer at 80°C for 30 minutes, using an injection molding machine (manufactured by Nissei Jushi Kogyo Co., Ltd.: TD100-25ASE), and adjusting the cylinder temperature, The resin was melted at a nozzle temperature of 180° C. or 200° C., fed into a mold shaped like a test piece, and cooled to obtain a composite molded product (test piece).
Evaluation was performed on the vertical flammability test results according to the following judgment method. The results are shown in Tables 1 and 2.
(Judgment method)
In the vertical flammability test, those that met the following combustion behavior were classified as V0, V1, and V2, and those that did not meet any of the criteria were determined as nonconforming. In addition, the results in the table shown as "-" indicate that the test piece could not be molded and could not be evaluated.
・V0
The first afterflame time is 10 seconds or less, the total afterflame time of the five test pieces is 50 seconds or less, the second afterflame time + afterglow time is 30 seconds or less, and the clamp part is not burned. No, the drippings will not burn the cotton underneath.
・V1
The first afterflame time is 30 seconds or less, the total afterflame time of the five test pieces is 250 seconds or less, the second afterflame time + afterglow time is 60 seconds or less, and the clamp part is not burned. No, the drippings will not burn the cotton underneath.
・V2
The first afterflame time is 30 seconds or less, the total afterflame time of the five test pieces is 250 seconds or less, the second afterflame time + afterglow time is 60 seconds or less, and the clamp part is not burned. First, the drippings will burn the cotton underneath.

<セルロース繊維樹脂複合材料の成形性評価>
各実施例及び各比較例のセルロース繊維樹脂複合材料を80℃、30分間乾燥器内で乾燥させ、射出成型機(日精樹脂工業社製:TD100-25ASE)を用い、シリンダー温度、ノズル温度ともに180℃又は200℃の条件で樹脂を溶融させ、ダンベル形状試験片の形状の金型(金型の温度は60℃とした)の内部に送り込み、冷却して、各実施例及び各比較例の複合材成形物を得た。ダンベル形状試験片はJIS Z2201:1968で規定している板状試験片寸法とした。また射出成型は、射出圧力を800~1500MPaとして行った。各複合材成形物の成形性は、以下の判定基準に従い、肉眼で観察して行った。結果を表1及び表2に示した。
(判定基準)
A:シリンダー温度、ノズル温度ともに180℃で、射出圧力が800MPa以上1000MPa以下で正常に試験片が成形できる
B:シリンダー温度、ノズル温度ともに180℃で、射出圧力が800MPa以上1000MPa以下で正常に試験片が成形できず、射出圧力を1000MPa超1500MPa以下とすると正常に試験片が成形できる
C:シリンダー温度、ノズル温度ともに180℃で、射出圧力が1000MPa超15000MPa以下で正常に試験片が成形できず、シリンダー温度、ノズル温度ともに200℃として、射出圧力が800MPa以上1500MPa以下で正常に試験片が成形できる
D:シリンダー温度、ノズル温度ともに180℃で、射出圧力が1000MPa超15000MPa以下で正常に試験片が成形できず、さらにシリンダー温度、ノズル温度ともに200℃として、射出圧力が800MPa以上1500MPa以下で正常に試験片が成形できない
<Moldability evaluation of cellulose fiber resin composite material>
The cellulose fiber resin composite materials of each example and each comparative example were dried at 80°C for 30 minutes in a dryer, and using an injection molding machine (TD100-25ASE, manufactured by Nissei Jushi Kogyo Co., Ltd.), the cylinder temperature and nozzle temperature were both 180°C. ℃ or 200℃, feed it into a mold in the shape of a dumbbell-shaped test piece (the temperature of the mold was 60℃), cool it, and make composites of each example and each comparative example. A molded material was obtained. The dumbbell-shaped test piece had the dimensions of a plate-like test piece specified in JIS Z2201:1968. Injection molding was performed at an injection pressure of 800 to 1500 MPa. The moldability of each composite molded product was determined by visual observation according to the following criteria. The results are shown in Tables 1 and 2.
(Judgment criteria)
A: The test piece can be successfully molded when the cylinder temperature and nozzle temperature are both 180°C and the injection pressure is 800 MPa or more and 1000 MPa or less. B: The test piece can be successfully molded when the cylinder temperature and nozzle temperature are both 180°C and the injection pressure is 800 MPa or more and 1000 MPa or less. The test piece cannot be molded properly if the injection pressure is over 1000 MPa and 1500 MPa or less. C: The test piece cannot be molded normally when the cylinder temperature and nozzle temperature are both 180°C and the injection pressure is over 1000 MPa and 15000 MPa or less. , the test piece can be successfully molded when the cylinder temperature and nozzle temperature are both 200°C and the injection pressure is 800 MPa or more and 1500 MPa or less. D: The test piece can be successfully molded when the cylinder temperature and nozzle temperature are both 180°C and the injection pressure is over 1000 MPa and 15000 MPa or less. cannot be molded, and the test piece cannot be properly molded when the cylinder temperature and nozzle temperature are both 200°C and the injection pressure is 800 MPa or more and 1500 MPa or less.

<複合材成形物の引張強度試験>
成形性評価で作製した各実施例及び各比較例の複合材成形物のダンベル形状試験片をインストロン型材料試験機(島津製作所社製:オートグラフAG25 TA)を用い、クロスヘッド速度を50mm/minとして、破断した際の荷重から引張強度を測定した。測定結果を表1及び表2に示した。なお、表中の結果が「-」とされているものは、試験片が成形できず評価できなかったものを示す。
<Tensile strength test of composite molded product>
Dumbbell-shaped test pieces of composite material moldings of each Example and each Comparative Example prepared for moldability evaluation were tested using an Instron type material testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation: Autograph AG25 TA) at a crosshead speed of 50 mm/ The tensile strength was measured from the load at breakage as min. The measurement results are shown in Tables 1 and 2. In addition, the results in the table shown as "-" indicate that the test piece could not be molded and could not be evaluated.

Figure 2023149104000001
Figure 2023149104000001

Figure 2023149104000002
Figure 2023149104000002

Figure 2023149104000003
Figure 2023149104000003

Figure 2023149104000004
Figure 2023149104000004

Claims (4)

セルロース繊維と、熱可塑性樹脂と、難燃剤とを含む樹脂混合物を、前記セルロース繊維が押出方向に沿って配向するように押出成形して得られるセルロース繊維樹脂複合材料であって、
前記セルロース繊維は、平均繊維長が10~400μm、平均繊維径が1~50μmであり、
前記セルロース繊維の含有量は、前記セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、10~60質量%であり、
前記難燃剤の含有量は、前記セルロース繊維樹脂複合材料の全質量を100質量%とした場合に、5~30質量%であり、
前記難燃剤の少なくとも一部は、前記セルロース繊維を被覆しており、
下記の評価方法によって算出される、前記難燃剤による前記セルロース繊維の平均被覆率が15%以上60%以下である、セルロース繊維樹脂複合材料。
(被覆率評価方法)
前記セルロース繊維樹脂複合材料を押出成形して得た際の押出方向と直交する断面における82μm×126μmの範囲を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて1000倍の倍率で撮像し、断面SEM像を得る。得られた断面SEM像を画像解析し、断面内の前記セルロース繊維のうち繊維断面の周長が10~50μmのものを無作為に20本選択し、個々の前記セルロース繊維について、周長及び前記難燃剤によって被覆されている長さ(被覆長)を取得し、以下の式に従って、被覆率を算出する。
被覆率=(被覆長)/(周長)×100(%)
前記20本のセルロース繊維について得られた被覆率を数平均し、平均被覆率とする。
A cellulose fiber resin composite material obtained by extruding a resin mixture containing cellulose fibers, a thermoplastic resin, and a flame retardant such that the cellulose fibers are oriented along the extrusion direction,
The cellulose fibers have an average fiber length of 10 to 400 μm and an average fiber diameter of 1 to 50 μm,
The content of the cellulose fiber is 10 to 60% by mass when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100% by mass,
The content of the flame retardant is 5 to 30% by mass when the total mass of the cellulose fiber resin composite material is 100% by mass,
At least a portion of the flame retardant coats the cellulose fibers,
A cellulose fiber resin composite material having an average coverage of the cellulose fibers with the flame retardant of 15% or more and 60% or less, as calculated by the following evaluation method.
(Coverage evaluation method)
An area of 82 μm x 126 μm in a cross section perpendicular to the extrusion direction obtained by extrusion molding the cellulose fiber resin composite material was imaged at a magnification of 1000 times using a scanning electron microscope (SEM), and a cross-sectional SEM image was obtained. get. The obtained cross-sectional SEM image was analyzed, 20 cellulose fibers in the cross section with a fiber cross-sectional circumference of 10 to 50 μm were randomly selected, and each cellulose fiber was The length covered by the flame retardant (covering length) is obtained, and the coverage rate is calculated according to the following formula.
Coverage rate = (Covering length) / (Perimeter) x 100 (%)
The coverage rates obtained for the 20 cellulose fibers are number-averaged to obtain the average coverage rate.
前記断面SEM像に含まれる、繊維断面の周長が10~50μmの全てのセルロース繊維の数を基準としたとき、前記被覆率が15~60%である前記セルロース繊維の数の割合が80%以上である、請求項1に記載のセルロース繊維樹脂複合材料。 Based on the number of all cellulose fibers whose fiber cross section has a circumferential length of 10 to 50 μm included in the cross-sectional SEM image, the proportion of the number of cellulose fibers whose coverage is 15 to 60% is 80%. The cellulose fiber resin composite material according to claim 1, which is above. 前記難燃剤は、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤のいずれかを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のセルロース繊維樹脂複合材料。 The cellulose fiber resin composite material according to claim 1 or 2, wherein the flame retardant includes either a phosphorus-based flame retardant or a halogen-based flame retardant. 前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリサルホン樹脂、変性PPO樹脂、ポリエステル樹脂のいずれかを含むことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のセルロース繊維樹脂複合材料。 The thermoplastic resin includes any one of polyethylene resin, polypropylene resin, vinyl chloride resin, methacrylic resin, polystyrene resin, ABS resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, polyamide resin, polysulfone resin, modified PPO resin, and polyester resin. The cellulose fiber resin composite material according to any one of claims 1 to 3, characterized by:
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CN117626459A (en) * 2023-12-11 2024-03-01 江苏垶恒复合材料有限公司 Flame-retardant regenerated cellulose fiber

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