JP5119432B2 - 強度の向上したミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体 - Google Patents
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Description
さらに、本発明者は、当該製造方法により製造されたミクロフィブリル化セルロース含有生樹脂を成形することによって、優れた強度と弾性率を備えた成形体となることをも見出した。
項1.ミクロフィブリル化セルロース及び樹脂を含有する混練物を成形してなる樹脂成形体であって、
ミクロフィブリル化セルロースの含有量が成形体全体の4〜15重量%であり、
前記成形体の強度がミクロフィブリル化セルロースを含まないことを除いて同じ方法で成形された成形体の強度と比較した相対強度が1.10以上であることを特徴とする樹脂成形体。
項2.ミクロフィブリル化セルロースの含有量が成形体全体の5〜15重量%である項1に記載の樹脂成形体。
項3.相対強度が1.15以上である項1又は2に記載の樹脂成形体。
項4.樹脂が生分解性樹脂及び脂肪族ポリエステルからなる群から選択される少なくとも1種である項1〜3のいずれかに記載の樹脂成形体。
項5.ミクロフィブリル化セルロース分散性及び樹脂溶解性を備えた溶媒に、ミクロフィブリル化セルロースの分散及び樹脂の溶解を行い、混合した後、溶媒を除去する工程を有することを特徴とするミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法。
項6.溶媒がアセトンである項5に記載のミクロフィブリル化セルロース含有樹脂の製造方法。
項7.樹脂を溶解した溶媒とミクロフィブリル化セルロースを分散した溶媒を混合した後、溶媒を除去する工程を有することを特徴とするミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法。
項8.樹脂を溶解した溶媒の溶媒がジクロロメタンであり、ミクロフィブリル化セルロースを分散した溶媒がアセトンである項7に記載の製造方法。
項9.ミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体におけるミクロフィブリル化セルロースの含有量が4〜15重量%である項5〜8のいずれかに記載の製造方法。
項10.樹脂が生分解性樹脂及び脂肪族ポリエステルからなる群から選択される少なくとも1種である項5〜9のいずれかに記載の製造方法。
項11.項5〜10のいずれかの方法によって製造されたミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体。
<(a)脂肪族ジオール>
(a)脂肪族ジオール(脂環族ジオールを含む)は、水酸基を2個持つ化合物であるが、その好ましい具体例は下記一般式(I)で表されるものである。
一般式(I)中、R1は、2価の脂肪族炭化水素基であり、好ましくは炭素数2〜11、特に好ましくは炭素数2〜6の脂肪族炭化水素基である。R1は、分岐鎖を有するものであっても良く、シクロアルキレン基であっても良い。R1は、好ましくは−(CH2)n−(ただし、nは2〜11の整数、好ましくは2〜6の整数を示す。)である。
(b)脂肪族ジカルボン酸(脂環族ジカルボン酸を含む)及び/又はその誘導体は、下記一般式(II)で表されるもの、或いはそれらの炭素数1〜4の低級アルキルエステル又はそれらの無水物などである。
一般式(II)中、R2は直接結合、又は2価の脂肪族炭化水素基、好ましくは炭素数2〜11、特に好ましくは炭素数2〜6の2価の脂肪族炭化水素基である。R2は、分岐鎖を有するものであっても良く、シクロアルキレン基であっても良い。R2は好ましくは−(CH2)m−(ただし、mは0又は1〜11の整数、好ましくは0又は1〜6の整数を示す。)である。
(c)2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸(脂環族ヒドロキシカルボン酸を含む)及び/又はその誘導体の2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、分子中に1個の水酸基と1個のカルボン酸基を有するものであれば特に限定されるものではないが、下記一般式(III)の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位に相当する脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好適であり、誘導体としてはそれらの炭素数1〜4の低級アルキルエステル又はそれらの分子内エステルが好適である。
一般式(III)中、R3は2価の脂肪族炭化水素基、好ましくは炭素数1〜11、特に好ましくは炭素数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基である。R3はシクロアルキレン基であっても良いが、好ましいのは鎖状炭化水素基である。なお、この「鎖状」とは、「直鎖状」であるもののみならず、「分岐鎖状」のものも包含する。
この2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、乳酸、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−メチル乳酸、2−ヒドロキシカプロン酸、又はカプロラクトン等のラクトン類を開環させたものが挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上の混合物として用いても良い。なお、これらに光学異性体が存在する場合には、D体、L体、又はラセミ体のいずれでも良く、形状としては固体、液体、或いは水溶液であっても良い。特に、使用時の重合速度の増大が特に顕著で、なおかつ入手容易な乳酸及びこれらの水溶液が好ましい。乳酸は、50%、70%、90%の水溶液が一般的に市販されており、入手が容易である。しかも、乳酸を用いることにより脂肪族ポリエステルとポリ乳酸との相溶性が高められるため、樹脂として脂肪族ポリエステルとポリ乳酸を併用する場合には乳酸の使用が好ましい。
・ミクロフィブリル化セルロース(以下、MFCと称することがある):セリッシュKY100G(ダイセル化学社製)
・漂白済み針葉樹クラフトパルプ:NBKP
・非晶性ポリ乳酸:LACEA H-280(三井化学社製、Tg56℃)
<MFCと非晶性ポリ乳酸の分散混合(1液型製造方法)>
アセトン500gにMFCを1重量%添加し均一に分散するまで撹拌した。これに非晶性ポリ乳酸を95g添加し、ポリ乳酸が溶解して均一なゲル状になるまで十分に撹拌した。次いで、70℃減圧下でアセトンを除去し、MFCを5重量%含有する混合物を得た。
MFCを水に1重量%添加した分散水300gを用意し、混練機中で溶融した非晶性ポリ乳酸57gにこの分散水を、20℃で添加し、実施例1と同じ条件で混練及び成形してサンプルを作成した。混練物の光学顕微鏡写真を図1に示す。
混練機中で溶融したポリ乳酸60gを実施例1と同じ条件で混練及び成形してサンプルを作成した。
実施例及び比較例で作成したサンプルのヤング率及び引張強度を測定した。測定には万能試験機(Instron3365、インストロン社製)を使用した。サンプルのつかみしろは両サイド10mmずつとし、グリップ間はおよそ20mmとした。サンプルの数は各々の試験において6個とした。引張速度は1mm/分、測定温度は20℃であった。結果を図2と表1に示す。
非晶性ポリ乳酸に対するMFCの添加量を3重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%とし、実施例1と同様にしてサンプルを作成した。得られたサンプルと比較例2のサンプルを使用して、試験例1と同様にしてヤング率及び引張強度を測定した。結果を図3と表2に示す。
・MFC:セリッシュKY100G(ダイセル化学工業製)
・漂白済み針葉樹クラフトパルプ:NBKP(大昭和製紙(株)製)
・結晶性ポリ乳酸:LACEA H-100(三井化学社製、Tg60℃)
MFCをアセトンに浸漬し、MFCが含有する水分をアセトンに置換した後、MFCを濾取し、さらにジクロロメタン浸漬し、アセトンをジクロロメタンに置換した。このMFCをジクロロメタン300gに1重量%添加し均一に分散するまで撹拌した。一方で、200gのジクロロメタンに結晶性ポリ乳酸を57g添加し、ポリ乳酸が溶解して均一なゲル状になるまで十分に撹拌した。次いでMFCをジクロロメタンに分散させた液と、結晶性ポリ乳酸をジクロロメタンに溶解した液と混合して十分撹拌した後、60℃減圧下でジクロロメタンを除去し、MFCを5重量%含有する混合物を得た。
溶融した結晶性ポリ乳酸を比較例2と同じ条件で混練及び成形してサンプルを作成した。
実施例2及び比較例3で作成したサンプルのヤング率及び引張強度を測定した。測定には万能試験機(Instron3365、インストロン社製)を使用した。サンプルのつかみしろは両サイド10mmずつとし、グリップ間はおよそ20mmとした。サンプルの数は各々の試験において6個とした。引張速度は1mm/分、測定温度は20℃であった。結果を表3に示す。実施例2の成形体は引張強度、ヤング率ともに、元々の樹脂であるポリ乳酸より向上している。
Claims (7)
- ミクロフィブリル化セルロース分散性及び樹脂溶解性を備えた溶媒に、ミクロフィブリル化セルロースの分散及び樹脂の溶解を行い、混合した後、溶媒を除去する工程を有するミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法であって、
溶媒がアセトン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、クロロホルム、又は酢酸エチルであることを特徴とするミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法。 - 溶媒がアセトン又はジクロロメタンである請求項1に記載のミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法。
- 樹脂を溶解した溶媒とミクロフィブリル化セルロースを分散した溶媒を混合した後、溶媒を除去する工程を有するミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法であって、
樹脂を溶解した溶媒、及びミクロフィブリル化セルロースを分散した溶媒が同じであって、アセトン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、クロロホルム、又は酢酸エチルであることを特徴とするミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体の製造方法。 - 樹脂を溶解した溶媒、及びミクロフィブリル化セルロースを分散した溶媒が、アセトン又はジクロロメタンであることを特徴とする請求項3に記載の製造方法。
- ミクロフィブリル化セルロースをアセトンに浸漬させ、さらにジクロロメタンでアセトンを置換させ、ミクロフィブリル化セルロースを分散した溶媒を調製する請求項3に記載の製造方法。
- ミクロフィブリル化セルロース含有樹脂成形体におけるミクロフィブリル化セルロースの含有量が4〜15重量%である請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 樹脂が生分解性樹脂及び脂肪族ポリエステルからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
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