JP5613996B2 - Method for producing cellulose fiber-containing resin material - Google Patents

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Description

本発明は、疎水的な熱可塑性樹脂に親水的なセルロース繊維を均一に分散する技術に関する。   The present invention relates to a technique for uniformly dispersing hydrophilic cellulose fibers in a hydrophobic thermoplastic resin.

樹脂に各種繊維状強化材を配合することで、その強度、剛性を大幅に向上させた繊維強化複合材料は、電気・電子、機械、自動車、建材等の産業分野で広く用いられている。この繊維強化複合材料に配合される繊維状強化材としては、優れた強度と軽量性を有するガラス繊維が主に用いられている。しかし、ガラス繊維強化材料では、高剛性化は達成されるが比重が大きくなる為、軽量化に限界があった。   BACKGROUND ART Fiber reinforced composite materials whose strength and rigidity are greatly improved by blending various fibrous reinforcing materials with resins are widely used in industrial fields such as electric / electronics, machinery, automobiles, and building materials. As the fibrous reinforcing material blended in the fiber-reinforced composite material, glass fibers having excellent strength and lightness are mainly used. However, in the glass fiber reinforced material, although high rigidity is achieved, the specific gravity is increased, so that there is a limit to weight reduction.

これに対し、繊維状強化材としてポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維といった有機材料からなる繊維強化材が検討されてきたが、これら強化材を配合した繊維強化材料は軽量性やサーマルリサイクル性については確保できるものの、機械的補強効果が十分でないという問題があった。   On the other hand, fiber reinforcement made of organic materials such as polyester fiber, polyamide fiber, and aramid fiber has been studied as a fibrous reinforcement, but fiber reinforcement materials containing these reinforcements are lightweight and thermal recyclable. Although it can be secured, there is a problem that the mechanical reinforcement effect is not sufficient.

一方、近年、カーボンニュートラルの観点から植物由来材料を利用した高機能材料が注目される中、この植物繊維を解繊してフィブリル化したセルロース繊維を樹脂に混合した繊維複合材料が提案されている。   On the other hand, in recent years, high-performance materials using plant-derived materials are attracting attention from the viewpoint of carbon neutral, and fiber composite materials in which cellulose fibers obtained by fibrillating and fibrillating these plant fibers have been proposed. .

これら繊維を樹脂中に分散させる方法としては、繊維と樹脂を混合し、二軸混練機を用いて分散させる方法が一般に用いられているが、樹脂中に繊維をナノレベルで分散させることは困難であるため、力学的強度を十分に確保するまでには至っていない。   As a method of dispersing these fibers in the resin, a method of mixing the fibers and the resin and dispersing them using a biaxial kneader is generally used, but it is difficult to disperse the fibers in the resin at the nano level. Therefore, sufficient mechanical strength has not been secured.

特許文献1には、樹脂材料中に、強化材として表面処理されたミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含有する樹脂複合材料であって、MFCと母材樹脂のエマルジョンを混合した後、母材樹脂を添加して混練する樹脂複合材料の製造方法について記載があるが、母材樹脂のエマルジョンは水溶媒を使用する例の記載しかなく、疎水性樹脂を用いる場合の対応については記載されていない。汎用性樹脂としては、疎水的な樹脂が多く、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)等の生産量の多い樹脂に対しては、特許文献1に記載の製造方法での適応は不可能である。   Patent Document 1 discloses a resin composite material containing microfibrillated cellulose (MFC) surface-treated as a reinforcing material in a resin material, and after mixing an emulsion of MFC and a matrix resin, the matrix resin Although there is a description of a method for producing a resin composite material that is added and kneaded, the matrix resin emulsion only describes an example in which an aqueous solvent is used, and does not describe how to use a hydrophobic resin. As general-purpose resins, there are many hydrophobic resins. For example, it is impossible to apply the production method described in Patent Document 1 to resins with a large production amount such as polyethylene terephthalate (PET) and polycarbonate (PC). It is.

特許文献2には、ミクロフィブリル化セルロース(MFC)分散性およ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と樹脂の溶解を行って混合した後、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が記載されているが、MFCと樹脂の混合を一段階でしか行っておらず、MFCと樹脂が均一分散されずに、特に高温度にさらされる溶融混練方法による混合においては引っ張り強度、曲げ強度の低下を招いている。   Patent Document 2 includes a step of removing the solvent after mixing the microfibrillated cellulose (MFC) dispersibility and resin solubility with the dispersion of the microfibrillated cellulose and dissolving the resin, Although a method for producing a microfibrillated cellulose-containing resin molded product is described, the MFC and the resin are mixed only in one stage, and the MFC and the resin are not uniformly dispersed, and are particularly exposed to high temperatures. In mixing by the kneading method, the tensile strength and bending strength are reduced.

汎用性樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)等の生産量の多い樹脂と混合しようとしたときは、樹脂を高温度にして溶解するために溶融混合方法が用いられる。このため、特許文献2の製造方法では汎用性樹脂への応用が不可能であった。   When mixing with a general-purpose resin such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC) or the like with a high production amount, a melt mixing method is used to dissolve the resin at a high temperature. For this reason, the production method of Patent Document 2 cannot be applied to a general-purpose resin.

特開2008−184493号公報JP 2008-184493 A 特開2008−24795号公報JP 2008-24795 A

従来から、ミクロフィブリル化セルロース(MFC)を樹脂中に分散させる際には、親水性樹脂が用いられており、疎水的な樹脂との混合は、難しい課題であった。しかし、一般的な汎用性樹脂で生産量の多いものは疎水性樹脂がほとんどである。MFCは親水的であり、このような疎水性樹脂では相溶性が悪く、MFCの均一分散が困難であった。   Conventionally, when microfibrillated cellulose (MFC) is dispersed in a resin, a hydrophilic resin has been used, and mixing with a hydrophobic resin has been a difficult problem. However, most of the general-purpose resins that have a large production amount are hydrophobic resins. MFC is hydrophilic, and such a hydrophobic resin has poor compatibility, making it difficult to uniformly disperse MFC.

また、疎水性樹脂には熱可塑性樹脂が多いことより、成型方法として溶融混合方法が多く用いられているが、この溶融混合方法では高温に曝されることでMFCの凝集を引き起こし、樹脂中で均一な分散ができず、目的の機械的強度の向上を達成できていない。   In addition, since there are many thermoplastic resins in the hydrophobic resin, a melt mixing method is often used as a molding method, but this melt mixing method causes aggregation of MFC by exposure to high temperatures, Uniform dispersion cannot be achieved, and the target mechanical strength cannot be improved.

本発明の解決しようとする課題は、産業界で広く求められている、PETを代表とする熱可塑性樹脂にMFCを均一に分散し、機械的強度を向上させることと、耐熱性の付与、さらには透明性を維持できるセルロース繊維含有樹脂材料(セルロース繊維と熱可塑性樹脂のコンポジット材料)の製造方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that the MFC is uniformly dispersed in a thermoplastic resin represented by PET, which is widely demanded in the industry, to improve the mechanical strength, and to impart heat resistance. Is to provide a method for producing a cellulose fiber-containing resin material (a composite material of cellulose fiber and thermoplastic resin) that can maintain transparency.

本発明の課題は、以下の構成により達成される。   The object of the present invention is achieved by the following configurations.

1.熱可塑性樹脂と平均繊維径が2nm以上200nm以下である表面処理されたセルロース繊維を含有する樹脂材料の製造方法であって、前記表面処理されたセルロース繊維と有機溶媒と第一の熱可塑性樹脂を混合する第一混合工程、および、第一の熱可塑性樹脂より分子量が大きい第二の熱可塑性樹脂をさらに混合する第二混合工程を有することを特徴とするセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   1. A method for producing a resin material comprising a thermoplastic resin and a surface-treated cellulose fiber having an average fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less, wherein the surface-treated cellulose fiber, an organic solvent, and a first thermoplastic resin A method for producing a cellulose fiber-containing resin material, comprising: a first mixing step of mixing, and a second mixing step of further mixing a second thermoplastic resin having a molecular weight larger than that of the first thermoplastic resin.

2.前記第一混合工程で混合する第一の熱可塑性樹脂の分子量が500以上5万以下であり、第二混合工程で混合する第二の熱可塑性樹脂の分子量が5万以上100万以下であることを特徴とする前記1に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   2. The molecular weight of the first thermoplastic resin mixed in the first mixing step is 500 or more and 50,000 or less, and the molecular weight of the second thermoplastic resin mixed in the second mixing step is 50,000 or more and 1,000,000 or less. 2. The method for producing a cellulose fiber-containing resin material as described in 1 above.

3.前記第二混合工程終了時点でのセルロース繊維の濃度が樹脂全量に対して1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする前記1または2に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   3. 3. The method for producing a cellulose fiber-containing resin material according to 1 or 2, wherein the concentration of the cellulose fiber at the end of the second mixing step is 1% by mass to 30% by mass with respect to the total amount of the resin.

4.前記有機溶媒が水酸基を含有していることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   4). 4. The method for producing a cellulose fiber-containing resin material according to any one of 1 to 3, wherein the organic solvent contains a hydroxyl group.

5.前記第一混合工程の終了後に有機溶媒を除去してから第二混合工程を行うことを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   5. The method for producing a cellulose fiber-containing resin material according to any one of 1 to 4, wherein the organic solvent is removed after the first mixing step and the second mixing step is performed.

本発明の態様により、透明な熱可塑性樹脂中に、セルロース繊維を均一に分散させることができ、透明性を維持したままポリマーフィルム又はポリマーコンポジット単体の引っ張り強度、曲げ強度、低線膨張などの力学特性を大幅に向上させることができた。また驚くべきことに樹脂の耐熱性も格段に向上させることができた。   According to an embodiment of the present invention, cellulose fibers can be uniformly dispersed in a transparent thermoplastic resin, and the mechanical strength such as tensile strength, bending strength, and low linear expansion of the polymer film or the polymer composite alone while maintaining transparency. The characteristics could be greatly improved. Surprisingly, the heat resistance of the resin could be remarkably improved.

伸長流動混練室の断面図を示す。Sectional drawing of an extensional flow kneading chamber is shown.

以下、本発明を実施形態に基づいて説明するが、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated based on embodiment, it is not limited to these.

本発明は、熱可塑性樹脂と平均繊維径が2nm以上200nm以下である表面処理されたセルロース繊維を含有する樹脂材料の製造方法であって、該表面処理されたセルロース繊維と有機溶媒と第一の熱可塑性樹脂を混合する第一混合工程、および、第一の熱可塑性樹脂より分子量が大きい第二の熱可塑性樹脂をさらに混合する第二混合工程を有することを特徴とする。   The present invention is a method for producing a resin material containing a thermoplastic resin and a surface-treated cellulose fiber having an average fiber diameter of 2 nm to 200 nm, the surface-treated cellulose fiber, an organic solvent, and a first It has the 1st mixing process which mixes a thermoplastic resin, and the 2nd mixing process which further mixes the 2nd thermoplastic resin with larger molecular weight than a 1st thermoplastic resin, It is characterized by the above-mentioned.

以下、本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

(セルロース繊維)
本発明のセルロース繊維は、平均繊維径が2nm以上200nm以下の状態まで解繊されておればよく、さらに繊維表面を化学修飾、あるいは物理修飾により表面処理されたものであればよい。
(Cellulose fiber)
The cellulose fiber of the present invention only needs to be defibrated to a state where the average fiber diameter is 2 nm or more and 200 nm or less, and the fiber surface may be further subjected to surface treatment by chemical modification or physical modification.

本発明に用いる原料セルロース繊維としては、植物由来のパルプ、木材、コットン、麻、竹、綿、ケナフ、ヘンプ、ジュート、バナナ、ココナツ、海草、お茶葉等の植物繊維から分離した繊維、海産動物であるホヤが産生する動物繊維から分離した繊維、あるいは酢酸菌より産生させたバクテリアセルロース等が挙げられる。これらの中で、植物繊維から分離した繊維が好ましく用いることができるが、より好ましくはパルプ、コットン等の植物繊維から得られる繊維である。   Examples of the raw material cellulose fiber used in the present invention include plant-derived pulp, wood, cotton, hemp, bamboo, cotton, kenaf, hemp, jute, banana, coconut, seaweed, tea leaves, and other fibers separated from plant fibers, marine animals Examples include fibers separated from animal fibers produced by sea squirts, and bacterial cellulose produced from acetic acid bacteria. Among these, fibers separated from plant fibers can be preferably used, but fibers obtained from plant fibers such as pulp and cotton are more preferable.

本発明においては、これらの繊維をホモジナイザーやグラインダー等を用いて解繊処理し、微細化したミクロフィブリル状のセルロース繊維とするが、含有されるセルロースが繊維状態を保持している限りにおいては、その解繊維処理方法について何ら制限はない。また木材のような硬いものは、ホモジナイザーで直接処理できない場合、プレ解砕として乾式粉砕機で粉体化する必要があるものもある。   In the present invention, these fibers are defibrated using a homogenizer, a grinder or the like to obtain a microfibrillated cellulose fiber, but as long as the contained cellulose maintains the fiber state, There is no restriction | limiting about the defibrillation processing method. In addition, hard materials such as wood may need to be pulverized with a dry pulverizer as pre-crushing if they cannot be processed directly with a homogenizer.

具体例をあげると、パルプ等のセルロース繊維を、水を入れた分散容器に0.1〜3質量%となるように投入し、これを高圧ホモジナイザーで解繊処理して平均繊維径0.1〜10μm程度のミクロフィブリルに解繊されたセルロース繊維の水分散液を得る。更にグラインダー等で繰り返し磨砕処理することで、平均繊維径2〜200nm程度のナノオーダーのセルロース繊維を得ることができる。   As a specific example, cellulose fibers such as pulp are introduced into a dispersion vessel containing water so as to be 0.1 to 3% by mass, and this is defibrated with a high-pressure homogenizer to obtain an average fiber diameter of 0.1. An aqueous dispersion of cellulose fibers defibrated to about 10 μm microfibrils is obtained. Furthermore, by repeatedly grinding with a grinder or the like, nano-order cellulose fibers having an average fiber diameter of about 2 to 200 nm can be obtained.

上記磨砕処理に用いられるグラインダーとしては、例えば、ピュアファインミル(栗田機械製作所社製)等が挙げられる。また、別の方法として、セルロース繊維の分散液を一対のノズルから250MPa程度の高圧でそれぞれ噴射させ、その噴射流を互いに高速で衝突させることによってセルロース繊維を粉砕する、高圧式ホモジナイザーを用いる方法が知られている。用いられる装置としては、例えば、三和機械社製の「ホモジナイザー」、スギノマシン(株)製の「アルテマイザーシステム」、等が挙げられる。   Examples of the grinder used for the grinding treatment include a pure fine mill (manufactured by Kurita Machinery Co., Ltd.). As another method, there is a method using a high-pressure homogenizer in which cellulose fiber dispersion is jetted from a pair of nozzles at a high pressure of about 250 MPa, and the jet fibers collide with each other at a high speed to pulverize the cellulose fibers. Are known. Examples of the apparatus used include “Homogenizer” manufactured by Sanwa Machinery Co., Ltd., “Artemizer System” manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., and the like.

このようにして解繊処理して得られるセルロース繊維の平均繊維径としては、好ましくは2nm以上、200nm以下であり、より好ましくは2nm以上、100nm以下、更に好ましくは4nm以上、40nm以下である。ここで示される平均繊維径は、樹脂中に分散した繊維の径の平均値であり、本発明において、平均繊維径、また後述の平均繊維長の測定は、得られた繊維について透過型電子顕微鏡、H−1700FA型(日立製作所社製)を用いて10000倍の倍率で観察した後、得られた画像について無作為に繊維を100本選び、画像処理ソフト(WINROOF)を用いて一本毎の繊維径、及び繊維長を解析し、それらの単純な数平均値を求める。   The average fiber diameter of the cellulose fibers obtained by fibrillation in this manner is preferably 2 nm or more and 200 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, and further preferably 4 nm or more and 40 nm or less. The average fiber diameter shown here is an average value of the diameters of the fibers dispersed in the resin. In the present invention, the average fiber diameter and the measurement of the average fiber length to be described later are measured for the obtained fibers with a transmission electron microscope. , H-1700FA type (manufactured by Hitachi, Ltd.) was observed at a magnification of 10000 times, and 100 fibers were randomly selected from the obtained image, and each image was selected using image processing software (WINROOF). The fiber diameter and the fiber length are analyzed, and their simple number average value is obtained.

本発明において、セルロース繊維の平均繊維径が200nmを超えると、繊維複合材料の強度が不十分となる恐れがある。さらに透明樹脂と混合した際に、樹脂の透明性に悪影響を与える。   In this invention, when the average fiber diameter of a cellulose fiber exceeds 200 nm, there exists a possibility that the intensity | strength of a fiber composite material may become inadequate. Furthermore, when mixed with a transparent resin, the transparency of the resin is adversely affected.

また、セルロース繊維の長さについては特に限定されるものではないが、平均繊維長で50nm以上が好ましく、更に好ましくは100nm以上である。   Moreover, although it does not specifically limit about the length of a cellulose fiber, 50 nm or more is preferable by average fiber length, More preferably, it is 100 nm or more.

(セルロースの表面処理方法)
平均繊維径が2nm以上200nm以下にしたセルロース繊維の良好な分散性を保つため、表面修飾を行うことが好ましい。前記セルロース繊維の表面修飾としては、化学修飾、あるいは物理修飾があるが好ましくは化学修飾法であり、化学修飾についてより具体的に説明する。
(Surface treatment method of cellulose)
In order to maintain good dispersibility of cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less, surface modification is preferably performed. The surface modification of the cellulose fiber includes chemical modification or physical modification, but is preferably a chemical modification method, and the chemical modification will be described more specifically.

本発明においては、セルロース繊維の水酸基を、酸、アルコール類、ハロゲン化試薬、酸無水物、イソシアナート類、シランカップリング剤、ポリマー等の修飾剤を用いて化学修飾させる。化学修飾する方法は公知の方法に従って行うことができ、例えば、解繊処理したセルロース繊維を水、あるいは適当な溶媒に添加して分散させた後、これに化学修飾剤を添加して適当な反応条件下で反応させれば良い。この場合、化学修飾剤の他に、必要に応じて反応触媒を添加することができ、例えば、ピリジンやN,N−ジメチルアミノピリジン、トリエチルアミン、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、水酸化ナトリウム等の塩基性触媒や酢酸、硫酸、過塩素酸等の酸性触媒を用いることができるが、反応速度や重合度の低下を防止するため、ピリジン等の塩基性触媒を用いることが好ましい。   In the present invention, the hydroxyl group of the cellulose fiber is chemically modified using a modifying agent such as an acid, an alcohol, a halogenating reagent, an acid anhydride, an isocyanate, a silane coupling agent, or a polymer. The chemical modification can be carried out according to a known method. For example, after cellulose fiber that has been defibrated is added to water or an appropriate solvent and dispersed, then a chemical modifier is added to the reaction to perform an appropriate reaction. What is necessary is just to make it react on conditions. In this case, in addition to the chemical modifier, a reaction catalyst can be added as necessary. For example, pyridine, N, N-dimethylaminopyridine, triethylamine, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium hydroxide, etc. A basic catalyst or an acidic catalyst such as acetic acid, sulfuric acid, or perchloric acid can be used, but a basic catalyst such as pyridine is preferably used in order to prevent a decrease in reaction rate and degree of polymerization.

反応温度としては、セルロース繊維の黄変や重合度の低下等の変質を抑制し、反応速度を確保する点で、40〜100℃程度が好ましい。反応時間については用いる修飾剤や処理条件により適宜選定すればよい。   As reaction temperature, about 40-100 degreeC is preferable at the point which suppresses deterioration, such as yellowing of a cellulose fiber, and the fall of a polymerization degree, and ensuring reaction rate. The reaction time may be appropriately selected depending on the modifier used and the processing conditions.

化学修飾によりセルロース繊維に導入する官能基としては、例えば、アセチル基、メタクリロイル基、プロパノイル基、ブタノイル基、iso−ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。   Examples of functional groups introduced into cellulose fibers by chemical modification include, for example, acetyl group, methacryloyl group, propanoyl group, butanoyl group, iso-butanoyl group, pentanoyl group, hexanoyl group, heptanoyl group, octanoyl group, methyl group, ethyl group, Examples include propyl group, iso-propyl group, butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group and the like.

一方、最近、解繊処理と表面修飾を同時におこなってしまう報告もある。植物資源からリグニン等の不純物を除去、精製して得る天然セルロースをいったん溶媒に溶解させて得られる再生セルロースを原料とした方法である。2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(以下、TEMPOと表記する)の存在下、次亜塩素酸のような酸化剤を作用させて酸化反応を進行させる方法である。これによれば、再生セルロースを形成するセルロース鎖が分子鎖レベルで、しかもセルロース鎖の構成モノマー単位であるグルコピラノーズ環中のC6位の一級水酸基のみが選択的に酸化され、アルデヒドを経由してカルボキシル基にまで酸化される。この報告(「Cellulose」Vol.5、1998年、第153〜164ページにおけるA.Isogai及びY.Katoによる「TEMPO触媒酸化によるセルロースからのポリウロン酸の調製」と題する記事)の方法を、セルロース繊維のナノファイバーを作成する本方法で作成したセルロース繊維に使用することも可能である。この方法で作成されたセルロース繊維のナノファイバーも上記化学修飾の方法と同様表面水酸基が修飾されたセルロース繊維として用いることが可能である。   On the other hand, recently, there are reports that defibration treatment and surface modification are performed simultaneously. In this method, natural cellulose obtained by removing and purifying impurities such as lignin from plant resources is once dissolved in a solvent, and then regenerated cellulose is used as a raw material. In this method, an oxidation reaction such as hypochlorous acid is allowed to proceed in the presence of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (hereinafter referred to as TEMPO). According to this, the cellulose chain forming the regenerated cellulose is at the molecular chain level, and only the primary hydroxyl group at the C6 position in the glucopyranose ring, which is a constituent monomer unit of the cellulose chain, is selectively oxidized and passes through the aldehyde. It is oxidized to a carboxyl group. The method of this report ("Cellulose" Vol. 5, 1998, pages 153 to 164, article entitled "Preparation of polyuronic acid from cellulose by TEMPO-catalyzed oxidation" by A. Isogai and Y. Kato) cellulose fiber It is also possible to use it for the cellulose fiber produced by this method for producing the nanofiber. Nanofibers of cellulose fibers prepared by this method can also be used as cellulose fibers having surface hydroxyl groups modified in the same manner as the above chemical modification method.

このような手法で表面処理された、セルロース繊維は、表面の水酸基が修飾されているため、セルロース繊維の溶剤に対する濃度は、1質量%以上30質量%以下とすることが可能である。また好ましくは、5質量%以上30質量%以下とすることも可能であり、収率を上げることができる。   Since the surface-treated cellulose fiber has a hydroxyl group modified on the surface, the concentration of the cellulose fiber with respect to the solvent can be 1% by mass or more and 30% by mass or less. Moreover, it is also possible to make it 5 mass% or more and 30 mass% or less preferably, and a yield can be raised.

セルロース繊維の解繊処理は、溶媒である水に対してセルロース繊維の濃度が、0.1質量%以上3質量%以下で行うのが好ましいが、表面処理の濃度に濃縮する方法としては、解繊処理後のセルロース繊維を、風乾、オーブン乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の手段で一度乾燥させた後、表面処理に必要な濃度で溶媒中に分散させても良い。また、表面処理を行うときには、解繊直後のセルロース繊維の濃度は、0.1質量%以上3質量%以下で行い、表面処理後、セルロース繊維の溶剤に対する濃度を、1質量%以上30質量%以下となるようにエバポレーター、膜分離方法等の濃縮方法で濃縮してもよい。また可能であれば、解繊直後のセルロース繊維の濃度は、0.1質量%以上3質量%以下のセルロース分散液をエバポレーター、膜分離方法等の濃縮方法で濃縮してから表面処理を行っても良い。表面処理前は、セルロース表面に多数の水酸基が露出しており、ゲル化の原因になるため、好ましくは、表面処理後の濃縮方法が良い。   The cellulose fiber defibrating treatment is preferably performed at a cellulose fiber concentration of 0.1% by mass or more and 3% by mass or less with respect to water as a solvent. The cellulose fiber after the fiber treatment may be once dried by means of air drying, oven drying, vacuum drying, freeze drying or the like, and then dispersed in a solvent at a concentration necessary for the surface treatment. Moreover, when performing surface treatment, the density | concentration of the cellulose fiber immediately after defibration is 0.1 mass% or more and 3 mass% or less, and after the surface treatment, the density | concentration with respect to the solvent of a cellulose fiber is 1 mass% or more and 30 mass%. You may concentrate by concentration methods, such as an evaporator and a membrane separation method, so that it may become the following. If possible, the concentration of cellulose fibers immediately after defibration is such that a cellulose dispersion of 0.1% by mass or more and 3% by mass or less is concentrated by a concentration method such as an evaporator or a membrane separation method, followed by surface treatment. Also good. Before surface treatment, many hydroxyl groups are exposed on the cellulose surface and cause gelation. Therefore, a concentration method after surface treatment is preferable.

(シランカップリング剤を用いた表面処理)
本発明においては、セルロースの表面処理方法としてシランカップリング剤を用いてもよい。具体的なシランカップリング剤としては、
シラザン類:ビニルシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン
クロロシラン類:トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシラン
アルコキシシラン類:トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン
シランカップリング剤類:ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン
等が適用可能であり、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロロシラン等が好適である。
(Surface treatment using silane coupling agent)
In the present invention, a silane coupling agent may be used as a surface treatment method for cellulose. As a specific silane coupling agent,
Silazanes: vinylsilazane, hexamethyldisilazane, tetramethyldisilazanechlorosilanes: trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane alkoxysilanes: trimethylmethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, vinyl Trimethoxysilane silane coupling agents: vinyltriacetoxysilane, vinyltris (methoxyethoxy) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, etc. are applicable, trimethylmethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, Methyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, trimethylchlorosilane and the like are preferable.

また反応性基を導入する場合は、例えば反応性基を導入できるシランカップリング剤が好ましく用いられる。   Moreover, when introduce | transducing a reactive group, the silane coupling agent which can introduce | transduce a reactive group is used preferably, for example.

これらのシランカップリング剤はヘキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、ピリジン、水等で適宜希釈して用いてもよい。   These silane coupling agents may be appropriately diluted with hexane, toluene, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), pyridine, water, or the like.

これらのシランカップリング剤は1種類のみを用いても、複数種類を併用してもよく、シランカップリング剤によって処理されたセルロース繊維をさらにシランカップリング剤で処理しても良い。   These silane coupling agents may be used alone or in combination, and cellulose fibers treated with a silane coupling agent may be further treated with a silane coupling agent.

シランカップリング剤の割合は特に限定されるものではないが、セルロース繊維に対して、シランカップリング剤の割合が10質量%以上99質量%以下であることが好ましく、30質量%以上98質量%以下であることがより好ましい。   The ratio of the silane coupling agent is not particularly limited, but the ratio of the silane coupling agent is preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, and 30% by mass or more and 98% by mass with respect to the cellulose fiber. The following is more preferable.

(両親媒性ポリマーを用いた表面処理)
前記セルロース繊維の表面修飾として物理修飾があるが、両親媒性ポリマーを用いた物理修飾法を用いても良い。
(Surface treatment using amphiphilic polymer)
Although there is physical modification as the surface modification of the cellulose fiber, a physical modification method using an amphiphilic polymer may be used.

両親媒性のポリマーとは、ポリマーのユニット中に親水性成分と親油性成分を併せもつポリマーであり、有機溶媒、水の両者中においてそれぞれ溶解分散する性質を有している。   The amphiphilic polymer is a polymer having both a hydrophilic component and a lipophilic component in a polymer unit, and has a property of being dissolved and dispersed in both an organic solvent and water.

ポリマーとしては、側鎖に親水性成分と親油性成分を併せもつ単独モノマーからなるホモポリマーでもよく、親水性成分モノマーと親油性成分モノマーを共重合させた、共重合ポリマーでも良い。   The polymer may be a homopolymer composed of a single monomer having both a hydrophilic component and a lipophilic component in the side chain, or may be a copolymer polymer obtained by copolymerizing a hydrophilic component monomer and a lipophilic component monomer.

親水性成分と親油性成分を併せもつ単独モノマーとしては、例えば(ポリオキシアルキレン)アクリレート及びメタクリレートは、市販のヒドロキシポリ(オキシアルキレン)材料、例えば商品名“プルロニック”[Pluronic(旭電化工業(株)製)]、アデカポリエーテル(旭電化工業(株)製)、カルボワックス[Carbowax(グリコ・プロダクス)]、トリトン[Toriton(ローム・アンド・ハース(Rohm and Haas製))]およびP.E.G(第一工業製薬(株)製)として一般に販売されているもの使用できる。   As a single monomer having both a hydrophilic component and a lipophilic component, for example, (polyoxyalkylene) acrylate and methacrylate are commercially available hydroxypoly (oxyalkylene) materials such as “Pluronic” (Pluronic (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.)). Adeka Polyether (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), Carbowax [Carbowax (Glico Products)], Triton [Toriton (Rohm and Haas)] and E. Those generally sold as G (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) can be used.

また、親水性成分モノマーと親油性成分モノマーを共重合させて両親媒性のポリマーを自分で作成しても良い。その際には、重合方法が容易でかつモノマー種類の豊富なアクリル系樹脂が好ましく、アクリル系樹脂としては、アクリルモノマーだけによるホモポリマーでもよく、またアクリルモノマーを基本として他のモノマーと共重合してもよい。   Alternatively, an amphiphilic polymer may be prepared by copolymerizing a hydrophilic component monomer and a lipophilic component monomer. In this case, an acrylic resin that is easy to polymerize and has a wide variety of monomers is preferred. The acrylic resin may be a homopolymer based only on the acrylic monomer, or may be copolymerized with other monomers based on the acrylic monomer. May be.

アクリルモノマーとしては、一般的なアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリルクロリド、メタクリルクロリドまたは無水アクリル酸等が挙げられる。   Examples of the acrylic monomer include general acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, methyl methacrylate, acrylic chloride, methacrylic chloride, and acrylic acid anhydride.

特殊な構造のもので上市されているものとして、日本油脂株式会社製のポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしてブレンマーPE−90、ブレンマーPE−200、ブレンマーPE−350、ブレンマーAE−90、ブレンマーAE−200、ブレンマーAE−400、ブレンマーPP−1000、ブレンマーPP−500、ブレンマーPP−800、ブレンマーAP−150、ブレンマーAP−400、ブレンマーAP−550、ブレンマーAP−800、ブレンマー50PEP−300、ブレンマー70PEP−350B、ブレンマーAEPシリーズ、ブレンマー55PET−400、ブレンマー30PET−800、ブレンマー55PET−800、ブレンマーAETシリーズ、ブレンマー30PPT−800、ブレンマー50PPT−800、ブレンマー70PPT−800、ブレンマーAPTシリーズ、ブレンマー10PPB−500B、ブレンマー10APB−500Bなどがあげられる。同様に日本油脂株式会社製のアルキル末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしてブレンマーPME−100、ブレンマーPME−200、ブレンマーPME−400、ブレンマーPME−1000、ブレンマーPME−4000、ブレンマーAME−400、ブレンマー50POEP−800B、ブレンマー50AOEP−800B、ブレンマーPLE−200、ブレンマーALE−200、ブレンマーALE−800、ブレンマーPSE−400、ブレンマーPSE−1300、ブレンマーASEPシリーズ、ブレンマーPKEPシリーズ、ブレンマーAKEPシリーズ、ブレンマーANE−300、ブレンマーANE−1300、ブレンマーPNEPシリーズ、ブレンマーPNPEシリーズ、ブレンマー43ANEP−500、ブレンマー70ANEP−550など、また共栄社化学株式会社製ライトエステルMC、ライトエステル130MA、ライトエステル041MA、ライトアクリレートBO−A、ライトアクリレートEC−A、ライトアクリレートMTG−A、ライトアクリレート130A、ライトアクリレートDPM−A、ライトアクリレートP−200A、ライトアクリレートNP−4EA、ライトアクリレートNP−8EAなどがあげられ、これらの中から選択し用いることができる。   As a commercially available product having a special structure, as a polyalkylene glycol mono (meth) acrylate manufactured by NOF Corporation, Blemmer PE-90, Blemmer PE-200, Blemmer PE-350, Blemmer AE-90, Blemmer AE -200, Blemmer AE-400, Blemmer PP-1000, Blemmer PP-500, Blemmer PP-800, Blemmer AP-150, Blemmer AP-400, Blemmer AP-550, Blemmer AP-800, Blemmer 50 PEP-300, Blemmer 70 PEP -350B, Blemmer AEP series, Blemmer 55PET-400, Blemmer 30PET-800, Blemmer 55PET-800, Blemmer AET series, Blemmer 30PPT-800, Buremer Ma 50PPT-800, Blemmer 70PPT-800, Blemmer APT series, Brenmer 10PPB-500B, such as Brenmer 10APB-500B and the like. Similarly, Blemmer PME-100, Blemmer PME-200, Blemmer PME-400, Blemmer PME-1000, Blemmer PME-4000, Blemmer AME-400, Blemmer as alkyl-terminated polyalkylene glycol mono (meth) acrylates manufactured by NOF Corporation. 50POEP-800B, Blemmer 50AOEP-800B, Blemmer PLE-200, Blemmer ALE-200, Blemmer ALE-800, Blemmer PSE-400, Blemmer PSE-1300, Blemmer ASE series, Blemmer PKEP series, Blemmer AKEP series, Blemmer AE-300 , Blemmer ANE-1300, Blemmer PNEP series, Blemmer PNPE series, Blemmer 43ANE -500, BLEMMER 70ANEP-550, etc., and Kyoeisha Chemical Co., Ltd. light ester MC, light ester 130MA, light ester 041MA, light acrylate BO-A, light acrylate EC-A, light acrylate MTG-A, light acrylate 130A, light Acrylate DPM-A, light acrylate P-200A, light acrylate NP-4EA, light acrylate NP-8EA and the like can be mentioned, and these can be selected and used.

またアクリルモノマー以外のものとしては、アクリルミド系として代表的にはダイアセトンアクリルアミド、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)、N−エチルアクリルアミド、N−ピロリジニルアクリルアミド、N−シクロプロピルアクリルアミド、N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル、N−イソロプロピルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N−メチル、N−イソロプロピルアクリルアミド、N−ピペリジニルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド等が挙げられる。   Other than acrylic monomers, acrylimides typically include diacetone acrylamide, acrylamide, N-isopropyl acrylamide (NIPAM), N-ethyl acrylamide, N-pyrrolidinyl acrylamide, N-cyclopropyl acrylamide, N -Diethylacrylamide, N-methyl, N-isopropylacrylamide, N-propylacrylamide, N-methyl, N-isopropylpropylacrylamide, N-piperidinylacrylamide, N-propylacrylamide and the like.

また、アクリル系モノマー以外のビニル系モノマーとしては、ビニルアルコール、酢酸ビニル等が挙げられる。   Examples of vinyl monomers other than acrylic monomers include vinyl alcohol and vinyl acetate.

これらのモノマーを任意の比率で共重合することでポリマーの親水性、疎水性を制御できる。   By copolymerizing these monomers at an arbitrary ratio, the hydrophilicity and hydrophobicity of the polymer can be controlled.

ポリマーの分子量に関しては、特に限定しないが、好ましくは、1万以上50万以下が好ましい。   The molecular weight of the polymer is not particularly limited, but is preferably 10,000 or more and 500,000 or less.

(熱可塑性樹脂)
次に本発明に用いられる熱可塑性樹脂について説明する。
(Thermoplastic resin)
Next, the thermoplastic resin used in the present invention will be described.

熱可塑性樹脂とは、ガラス転移温度または融点まで加熱することによって軟らかくなり、目的の形に成形できる樹脂のことである。一般的に、熱可塑性樹脂は切削・研削等の機械加工がしにくい事が多く、加温し軟化したところで金型に押し込み、冷し固化させて最終製品とする射出成形加工等が広く用いられている。   A thermoplastic resin is a resin that becomes soft when heated to the glass transition temperature or melting point and can be molded into the desired shape. In general, thermoplastic resins are often difficult to machine such as cutting and grinding, and when heated and softened, they are widely used for injection molding, etc., which is pushed into a mold and cooled and solidified to make the final product. ing.

熱可塑性樹脂としては、一般的に市販されている種類が豊富な汎用プラスチックとして以下のものがあげられる。ポリエチレン(PE)、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン(PS)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、テフロン(登録商標)(ポリテトラフルオロエチレン、PTFE)、ABS樹脂(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂)、AS樹脂、アクリル樹脂(PMMA)などである。   Examples of the thermoplastic resin include the following as general-purpose plastics that are generally abundant in types that are commercially available. Polyethylene (PE), high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride, polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), Teflon (registered trademark) (Polytetrafluoroethylene, PTFE), ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene resin), AS resin, acrylic resin (PMMA), and the like.

また強度や壊れにくさを特に要求される場合、以下のものがあげられる。   When strength and resistance to breakage are particularly required, the following may be mentioned.

ポリアミド(PA)、ナイロン、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE、変性PPE、PPO)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート(GF−PET)、環状ポリオレフィン(COP)
等である。
Polyamide (PA), nylon, polyacetal (POM), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (m-PPE, modified PPE, PPO), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), glass fiber reinforced polyethylene terephthalate ( GF-PET), cyclic polyolefin (COP)
Etc.

さらに高い熱変形温度と長期使用出来る特性を要求される場合、以下のものがあげられる。ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)などである。   When higher heat distortion temperature and long-term use characteristics are required, the following can be mentioned. Polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polysulfone, polyethersulfone, amorphous polyarylate, liquid crystal polymer, polyetheretherketone, thermoplastic polyimide (PI), polyamideimide (PAI), etc. .

これらの一般的な樹脂は、種類も豊富であるが、種類が同じで分子量違いの市販品も市場には多数存在しているので、本発明の用途にそって種類、分子量の組み合わせを行うことが可能である。   Although these general resins are abundant in types, there are many commercially available products of the same type and different molecular weights, so combinations of types and molecular weights should be performed according to the application of the present invention. Is possible.

また特に好ましい熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂(PMMA)があげられる。   Particularly preferred thermoplastic resins include polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), and acrylic resin (PMMA).

なお、熱可塑性樹脂の分子量の測定は、従来公知の方法により測定できる。   The molecular weight of the thermoplastic resin can be measured by a conventionally known method.

具体的には、測定試料を1mgに対してTHF(脱気処理を行ったものを用いる)を1ml加え、室温下にてマグネチックスターラーを用いて撹拌を行い、充分に溶解させる。ついで、ポアサイズ0.45μm〜0.50μmのメンブランフィルターで処理した後に、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)装置に注入する。   Specifically, 1 ml of THF (using a degassed sample) is added to 1 mg of a measurement sample, and the sample is stirred using a magnetic stirrer at room temperature to be sufficiently dissolved. Subsequently, after processing with a membrane filter having a pore size of 0.45 μm to 0.50 μm, it is injected into a GPC (gel permeation chromatograph) apparatus.

GPC測定条件は、40℃にてカラムを安定化させ、THF(テトラヒドロフラン)を毎分1mlの流速で流し、1mg/mlの濃度の試料を約100μl注入して測定する。   GPC measurement conditions are measured by stabilizing the column at 40 ° C., flowing THF (tetrahydrofuran) at a flow rate of 1 ml / min, and injecting about 100 μl of a sample having a concentration of 1 mg / ml.

カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを組み合わせて使用することが好ましい。例えば、昭和電工社製のShodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807の組合せや、東ソー社製のTSKgelG1000H、G2000H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H、TSK guard column等の組合せ等が好ましい。   As the column, it is preferable to use a combination of commercially available polystyrene gel columns. For example, Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 manufactured by Showa Denko KK, TSKgel G1000H, G2000H, G3000H, G4000H, G5000H, G6000H, G7000H, TSK guard, etc. manufactured by Tosoh Corporation A combination of these is preferred.

検出器としては、屈折率検出器(RI検出器)、あるいはUV検出器が好ましく用いられる。試料の分子量測定では、試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成した検量線を用いて算出する。検量線作成用のポリスチレンとしては10点程度用いることが好ましい。   As the detector, a refractive index detector (RI detector) or a UV detector is preferably used. In the measurement of the molecular weight of a sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated using a calibration curve created using monodisperse polystyrene standard particles. About 10 points are preferably used as polystyrene for preparing a calibration curve.

本発明では、下記の測定条件にて分子量測定を行った。   In the present invention, the molecular weight was measured under the following measurement conditions.

(測定条件)
装置:東ソー高速GPC装置 HLC−8220GPC
カラム:TOSOH TSKgel Super HM−M
検出器:RI及び/またはUV
溶出液流速:0.6ml/分
試料濃度:0.1質量%
試料量:100μl
検量線:標準ポリスチレンにて作製:標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルを用いて検量線(校正曲線ともいう)を作成、分子量の算出に使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔にすることが好ましい。
(Measurement condition)
Equipment: Tosoh High Speed GPC Equipment HLC-8220GPC
Column: TOSOH TSKgel Super HM-M
Detector: RI and / or UV
Eluent flow rate: 0.6 ml / min Sample concentration: 0.1% by mass
Sample volume: 100 μl
Calibration curve: prepared with standard polystyrene: standard polystyrene STK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation) Mw = 100000 to 500-500 calibration curves (also referred to as calibration curves) were used to calculate the molecular weight. . It is preferable that the 13 samples are substantially equally spaced.

分子量範囲が1500以上のものに関しては上記の方法にて分子量を測定した。   For those having a molecular weight range of 1500 or more, the molecular weight was measured by the above method.

また、分子量範囲が1500未満のものに関しては、質量分析計による分子量を採用した。質量分析計(株式会社 島津製作所製 GCMS−QP2010 Plus)による測定において親ピークの質量数から分子量を得ることが出来る。   For those having a molecular weight range of less than 1500, the molecular weight measured by a mass spectrometer was employed. The molecular weight can be obtained from the mass number of the parent peak in the measurement using a mass spectrometer (GCMS-QP2010 Plus, manufactured by Shimadzu Corporation).

(セルロース繊維含有樹脂材料の製造方法)
本発明にセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法は、1種類のセルロース繊維または1種類以上のセルロース繊維を溶媒中で繊維径ナノメートルオーダーで均一に分散させるセルロース繊維の解繊工程と、解繊工程の後にセルロース繊維の表面に対し疎水化処理を施す表面処理工程と、表面処理され疎水性になったセルロース繊維と熱可塑性樹脂とを混練する混練工程と、で構成され、セルロース繊維と熱可塑性樹脂とを混練する混練工程は、表面処理されたセルロース繊維と有機溶媒と第一の熱可塑性樹脂を混合する第一混合工程、および、第一の熱可塑性樹脂より分子量が大きい第二の熱可塑性樹脂をさらに混合する第二混合工程を有している。
(Method for producing cellulose fiber-containing resin material)
The cellulose fiber-containing resin material production method according to the present invention includes a cellulose fiber defibrating step in which one type of cellulose fiber or one or more types of cellulose fibers are uniformly dispersed in a solvent in a nanometer order in a solvent, and a defibrating step. After that, the cellulose fiber and the thermoplastic resin are composed of a surface treatment step for hydrophobizing the surface of the cellulose fiber and a kneading step for kneading the surface-treated hydrophobic cellulose fiber and the thermoplastic resin. A kneading step for mixing the surface-treated cellulose fiber, the organic solvent and the first thermoplastic resin, and a second thermoplastic resin having a molecular weight larger than that of the first thermoplastic resin. A second mixing step of further mixing.

表面処理されたセルロース繊維の熱可塑性樹脂に対する含有量は、体積%で1%以上60%以下で、好ましくは2%以上50%以下、さらに好ましくは3%以上40%以下が好ましい。   The content of the surface-treated cellulose fiber with respect to the thermoplastic resin is 1% to 60% by volume, preferably 2% to 50%, more preferably 3% to 40%.

(第一混合工程)
本発明で用いられる表面処理されたセルロース繊維は、あらかじめ第二混合工程で用いる第二の熱可塑性樹脂よりも低分子量の第一の熱可塑性樹脂をバインダーとして混合することで、第二の(最終的な)熱可塑性樹脂と相溶性が良くなり、均一分散が可能になる。この第二の(最終的な)熱可塑性樹脂と混合する前に、低分子量の第一の熱可塑性樹脂をバインダーとして混合する工程を第一混合工程とする。バインダーとして用いられるものは、最終的な第二の熱可塑性樹脂との親和性やセルロース繊維の分散性などを考慮して適宜用いられる。
(First mixing step)
The surface-treated cellulose fiber used in the present invention is mixed with a first thermoplastic resin having a molecular weight lower than that of the second thermoplastic resin used in the second mixing step in advance as a second (final) The compatibility with the thermoplastic resin is improved, and uniform dispersion becomes possible. The step of mixing the low-molecular-weight first thermoplastic resin as a binder before mixing with the second (final) thermoplastic resin is referred to as a first mixing step. What is used as a binder is suitably used in consideration of the affinity with the final second thermoplastic resin and the dispersibility of cellulose fibers.

第一混合工程で用いられる第一の可塑性樹脂の分子量としては、500以上50000以下のものが好ましく用いられ、より好ましいのは、1500以上50000以下のものである。   The molecular weight of the first plastic resin used in the first mixing step is preferably 500 or more and 50000 or less, and more preferably 1500 or more and 50000 or less.

第二の熱可塑性樹脂(第二混合工程の熱可塑性樹脂)との親和性やセルロース繊維の分散性などを考慮して、通常第一混合工程の(第一の)熱可塑性樹脂は第二混合工程の(第二の)熱可塑性樹脂の組成と同様のものが用いられることが好ましい。しかし、第二の熱可塑性樹脂(第二混合工程の熱可塑性樹脂)との親和性やセルロース繊維の分散性がよいものであれば、第一混合工程と第二混合工程の熱可塑性樹脂の組成が同様である必要はない。   In consideration of the affinity with the second thermoplastic resin (thermoplastic resin in the second mixing step) and the dispersibility of the cellulose fibers, the (first) thermoplastic resin in the first mixing step is usually the second mixture. It is preferable to use the same composition as that of the (second) thermoplastic resin in the step. However, if the affinity with the second thermoplastic resin (the thermoplastic resin in the second mixing step) and the dispersibility of the cellulose fibers are good, the composition of the thermoplastic resin in the first mixing step and the second mixing step Need not be the same.

第一混合工程においては、熱可塑性樹脂及び表面処理されたセルロース繊維へのダメージが少なく、均一に混合することができる観点から、湿式混合方式が望ましい。湿式混合方式の他の利点としては、粉末飛散の防止や操作利便性、分散性向上などが挙げられる。ただし、具体的に用いられる溶媒あるいは溶液量は用いる熱可塑性樹脂及び表面処理されたセルロース繊維によって適宜選択される。   In the first mixing step, the wet mixing method is desirable from the viewpoint that the thermoplastic resin and the surface-treated cellulose fiber are less damaged and can be uniformly mixed. Other advantages of the wet mixing method include prevention of powder scattering, operational convenience, and improved dispersibility. However, the amount of solvent or solution specifically used is appropriately selected depending on the thermoplastic resin used and the surface-treated cellulose fiber.

適用可能な溶媒としては、第一混合工程の第一の熱可塑性樹脂が溶解し、かつ表面処理されたセルロース繊維の分散性を維持できるものであれば良く、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−t−ブチル、酢酸−n−ブチル、酢酸−n−ヘキシル等のエステル類、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、スルホラン、アセトニトリル等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。   The applicable solvent may be any solvent that can dissolve the first thermoplastic resin in the first mixing step and maintain the dispersibility of the surface-treated cellulose fiber, such as benzene, toluene, xylene, and the like. Aromatic hydrocarbons, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, heptanone, esters such as ethyl acetate, acetic acid-t-butyl, acetic acid-n-butyl, acetic acid-n-hexyl, 1,2-dichloroethane, chloroform Halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, etc. Ethers, N, N- dimethylformamide, N, N- dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, can be mentioned N- methyl-2-pyrrolidone, sulfolane, aprotic polar solvents such as acetonitrile.

また、プロトン性溶媒としては、プロトン供与性をもつ溶媒のことであり、多くのプロトン溶媒は酸素あるいは窒素原子に結合した比較的酸性度の高い水素を持ち、同時に酸素あるいは窒素は非共有電子対も持つことからプロトンを受容できる性質(ルイス塩基性)も併せ持つ溶媒のことである。プロトン性溶媒は溶媒分子間で水素結合を形成している溶媒でもある。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類(グリコール酸、グリオキシル酸、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリコールアルデヒド、グリオキサール)などが例として挙げられる。これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。 In addition, the protic solvent is a solvent having a proton donating property, and many proton solvents have hydrogen with relatively high acidity bonded to oxygen or nitrogen atoms, and at the same time, oxygen or nitrogen has a lone pair of electrons. It is a solvent that also has the property of accepting protons (Lewis basic). Protic solvents are also solvents that form hydrogen bonds between solvent molecules. Specific examples include glycols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, acetic acid, ethylene glycol, and propylene glycol (glycolic acid, glyoxylic acid, diethylene glycol, polyethylene glycol, glycol aldehyde, glyoxal) and the like. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

特に水酸基を含有している有機溶剤が好ましくメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類がセルロース繊維を樹脂中に均一に分散する点で好ましい。 In particular, an organic solvent containing a hydroxyl group is preferable , and glycols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, acetic acid, ethylene glycol, and propylene glycol are preferable in that the cellulose fibers are uniformly dispersed in the resin.

使用する溶媒の大気圧時の沸点に関して、好ましくは30℃以上200℃以下、より好ましくは50℃以上150℃以下である。沸点が30℃未満であると、取り扱い上危険である。また、沸点が200℃より高いと、溶媒除去が困難であるばかりか、分解物の残留や加熱の影響で最終生成物に悪影響を与える。   Regarding the boiling point of the solvent used at atmospheric pressure, it is preferably 30 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. When the boiling point is less than 30 ° C., it is dangerous in handling. On the other hand, if the boiling point is higher than 200 ° C., it is difficult to remove the solvent, and the final product is adversely affected by the residue of the decomposition product and heating.

本発明の第一混合工程を実施する際に使用される溶媒量は、第一混合工程の熱可塑性樹脂が溶解する範囲内であれば特に制限されないが、第一混合工程の熱可塑性樹脂100質量部に対して溶媒100〜2000質量部が好ましい。溶媒が100質量部未満である場合、第一混合工程の熱可塑性樹脂がすべて溶解せず第一混合工程でのセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料の組成が不均一になる恐れがある。また、2000質量部超の場合、生産性が低下するとともに湿式混合時に十分なトルクが得られず、セルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料の組成が不均一になる恐れがある。   The amount of the solvent used when carrying out the first mixing step of the present invention is not particularly limited as long as the thermoplastic resin in the first mixing step is dissolved, but 100 mass of the thermoplastic resin in the first mixing step. The solvent is preferably 100 to 2000 parts by mass with respect to parts. When the solvent is less than 100 parts by mass, the thermoplastic resin in the first mixing step is not completely dissolved, and the composition of the cellulose fiber thermoplastic resin composite material in the first mixing step may be nonuniform. In the case of over 2000 parts by mass, productivity is lowered and sufficient torque cannot be obtained during wet mixing, and the composition of the cellulose fiber thermoplastic resin composite material may become non-uniform.

第二混合工程開始時に残留溶媒がある場合、第二混合工程の途中で溶媒を除去する設備を導入しなくてはならず、設備費用が増すため、第一混合工程の終了時までに除去するのが望ましい。第一混合工程終了後に溶媒除去工程で溶媒を除去しても良いが、製造時間と乾燥設備の増加の観点から第一混合工程中に溶媒除去を行うことが好ましい。   If there is residual solvent at the start of the second mixing step, equipment for removing the solvent must be introduced in the middle of the second mixing step, which increases the equipment cost and is removed by the end of the first mixing step. Is desirable. Although the solvent may be removed in the solvent removal step after the completion of the first mixing step, it is preferable to remove the solvent during the first mixing step from the viewpoint of increasing production time and drying equipment.

溶媒除去を行いながら第一の混合を行う装置として、二軸混練機、タンブラーミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリューブレンダー、リボンブレンダーなど公知の方法が適応できるが、特に混合トルクが大きく、溶媒除去が容易で連続して材料を作製できる二軸混練機が望ましい。また、バッチ式で行う場合は、プライミックス社製TKハイビズミックス等の高トルク型混練機を使用すると粉体から高粘度物の混合が可能であり、また、溶媒除去も容易であり好ましい。   Known devices such as a twin-screw kneader, tumbler mixer, super mixer, Henschel mixer, screw blender, and ribbon blender can be used as the first mixing device while removing the solvent. It is desirable to use a twin-screw kneader that is easy and can continuously produce materials. Moreover, when performing by a batch type, when high torque type kneaders, such as TK high vis mix by a Primix company, are used, it is possible to mix a high-viscosity substance from a powder, and solvent removal is also easy.

第一混合工程の処理時の温度としては、20℃以上300℃以下が好ましく、さらに好ましくは、40℃以上250℃以下が良い。   As temperature at the time of the process of a 1st mixing process, 20 to 300 degreeC is preferable, More preferably, 40 to 250 degreeC is good.

また、添加する熱可塑性樹脂としては、セルロース繊維の0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、第二混合工程で添加する熱可塑性樹脂の0.1質量%以上50質量%以下が好ましい。   Moreover, as a thermoplastic resin to add, 0.1 mass% or more and 50 mass% or less of a cellulose fiber are preferable, and 0.1 mass% or more and 50 mass% or less of the thermoplastic resin added at a 2nd mixing process are preferable.

(第二混合工程)
第二混合工程では、目的の熱可塑性樹脂に対して第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料を添加・混練することで複合材料を作製する製造方法や、溶媒に溶解した熱可塑性樹脂とセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料とを混合してその後に有機溶媒を除去することで複合材料を作製する製造方法が好ましい態様である。
(Second mixing step)
In the second mixing step, a cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step is added to the target thermoplastic resin and kneaded to produce a composite material, or a thermoplastic dissolved in a solvent. A preferred embodiment is a production method in which a composite material is prepared by mixing a resin and a cellulose fiber thermoplastic resin composite material and then removing the organic solvent.

第二混合工程においては、特に最終的な複合材料は混練法で作製することが望ましい。   In the second mixing step, the final composite material is particularly preferably produced by a kneading method.

第二混合工程において、有機溶剤の使用も可能である。その場合、混練後に脱気を行い、複合材料中から有機溶剤を除去することが好ましい。   In the second mixing step, it is possible to use an organic solvent. In that case, it is preferable to deaerate after kneading to remove the organic solvent from the composite material.

第二混合工程の混練に用いることのできる装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置またはバッチ式混練装置を挙げることができる。また、単軸押出機、二軸押出機等のように連続式の混練装置を用いて製造することもできる。   Examples of the apparatus that can be used for the kneading in the second mixing step include a closed kneading apparatus such as a lab plast mill, a Brabender, a Banbury mixer, a kneader, and a roll, or a batch kneading apparatus. Moreover, it can also manufacture using a continuous kneading apparatus like a single screw extruder, a twin screw extruder, etc.

先ず、図1に示したような伸長流動混練室を樹脂の吐出部に装着した混練機中で、第二混合工程の第二の熱可塑樹脂を溶融させ、これに、前記第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料を添加して溶融混練する伸長流動混練方法により第二混合工程の第二の熱可塑樹脂中に分散させた後、溶融した複合材料をストランド状に押し出してペレット化する方法もある。   First, in a kneader equipped with an extension flow kneading chamber as shown in FIG. 1 in the resin discharge section, the second thermoplastic resin in the second mixing step is melted, After the prepared cellulose fiber thermoplastic resin composite material is added and melt kneaded to disperse it in the second thermoplastic resin in the second mixing step, the molten composite material is extruded into a strand and pellets There is also a way to make it.

第二の混合工程の処理態様として混練機を用いる場合、熱可塑性樹脂と第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料を一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。この場合、押出機などの混練装置では、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。混練プロセスでは、出来るだけ後の工程で耐光安定剤を添加することが好ましい。そのため耐光安定剤の少なくとも一部は、第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料添加後に加えられる。   When a kneading machine is used as the treatment mode of the second mixing step, the thermoplastic resin and the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step may be added and kneaded all at once, or added in stages. And may be kneaded. In this case, in a kneading apparatus such as an extruder, it is possible to add the components to be added step by step from the middle of the cylinder. In the kneading process, it is preferable to add a light-resistant stabilizer in the later step as much as possible. Therefore, at least a part of the light-resistant stabilizer is added after the addition of the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step.

混練により第二の熱可塑性樹脂と第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料との複合化を行う場合、第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料は粉体ないし凝集状態のまま添加することが可能である。あるいは、第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料は液中に分散した状態で添加することも可能である。第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料を液中に分散した状態で添加する場合は、混練後に脱気を行うことが好ましい。   When the second thermoplastic resin and the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step are combined by kneading, the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step is powdered or agglomerated. It can be added as it is. Alternatively, the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step can be added in a state of being dispersed in the liquid. In the case where the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step is added in a state dispersed in a liquid, it is preferable to perform deaeration after kneading.

第一混合工程で作成したセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料を液中に分散した状態で添加する場合、あらかじめ凝集繊維を均一に分散して添加することが好ましい。分散には各種分散機が使用可能であるが、特にビーズミルが好ましい。ビーズには各種の素材があるがその大きさは小さいものが好ましく、特に直径0.001〜0.1mmのものが好ましい。   When the cellulose fiber thermoplastic resin composite material prepared in the first mixing step is added in a state of being dispersed in the liquid, it is preferable that the aggregated fibers are uniformly dispersed and added in advance. Various dispersing machines can be used for dispersion, but a bead mill is particularly preferable. There are various materials for beads, but those having a small size are preferable, and those having a diameter of 0.001 to 0.1 mm are particularly preferable.

さらには、該第二の混合工程と同様な方法で第三、第四の熱可塑性樹脂を添加してもよい。   Furthermore, you may add a 3rd, 4th thermoplastic resin by the method similar to this 2nd mixing process.

第二混合工程の熱可塑性樹脂としては、分子量が大きい熱可塑性樹脂が該当し、分子量としては、樹脂強度および成形性の観点から50000以上1000000以下のものが好ましく用いられる。   The thermoplastic resin in the second mixing step corresponds to a thermoplastic resin having a large molecular weight, and a molecular weight of 50,000 to 1,000,000 is preferably used from the viewpoint of resin strength and moldability.

第二混合工程の処理時の温度としては、20℃以上300℃以下が好ましく、さらに好ましくは、40℃以上250℃以下が良い。   As temperature at the time of the process of a 2nd mixing process, 20 degreeC or more and 300 degrees C or less are preferable, More preferably, 40 degreeC or more and 250 degrees C or less are good.

熱可塑性樹脂の添加量としては、第一混合工程の第一の熱可塑性樹脂と第二混合工程の第二の熱可塑性樹脂の合計量に対してセルロース繊維の濃度が1質量%以上30質量%以下になることが好ましい。さらに好ましくは、3質量%以上20質量%以下である。   As addition amount of a thermoplastic resin, the density | concentration of a cellulose fiber is 1 mass% or more and 30 mass% with respect to the total amount of the 1st thermoplastic resin of a 1st mixing process, and the 2nd thermoplastic resin of a 2nd mixing process. It is preferable that More preferably, they are 3 mass% or more and 20 mass% or less.

(第一混合工程と第二混合工程との熱可塑性樹脂の分子量)
第一混合工程と第二混合工程に用いられるそれぞれ第一の熱可塑性樹脂および第二の熱可塑性樹脂の各分子量にかんしては、前記、第一混合工程と第二混合工程にて詳細説明を行っている。第一混合工程の第一の熱可塑性樹脂と第二混合工程の第二の熱可塑性樹脂の分子量の比率としては(第一の熱可塑性樹脂の分子量/第二の熱可塑性樹脂の分子量)が1/1000以上1/1未満が好ましい。1/1000以下の場合、セルロース繊維の均一分散が困難になる。また1/1以上の場合、母材樹脂の成形が悪くなる。比率としては、さらに好ましくは1/1000以上1/2以下であり、この場合、本発明の目的である、樹脂の力学特性を大幅に向上できる効果が得られる。
(Molecular weight of the thermoplastic resin in the first mixing step and the second mixing step)
Regarding the respective molecular weights of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin used in the first mixing step and the second mixing step, respectively, a detailed description will be given in the first mixing step and the second mixing step. Is going. The ratio of the molecular weight of the first thermoplastic resin in the first mixing step and the second thermoplastic resin in the second mixing step is (molecular weight of the first thermoplastic resin / molecular weight of the second thermoplastic resin) is 1. / 1000 or more and less than 1/1. In the case of 1/1000 or less, uniform dispersion of cellulose fibers becomes difficult. On the other hand, when the ratio is 1/1 or more, the molding of the base material resin becomes worse. The ratio is more preferably 1/1000 or more and 1/2 or less. In this case, the effect of the present invention, which can significantly improve the mechanical properties of the resin, is obtained.

(添加剤)
なお、本発明に係る複合材料は光学用樹脂材料に使用するとき、また光学素子として使用する際には、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。当該添加剤としては、酸化防止剤、耐光安定剤、熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤及び近赤外線吸収剤等の安定剤、滑剤や、可塑剤等の樹脂改良剤、軟質重合体や、アルコール性化合物等の白濁防止剤、染料や、顔料等の着色剤、その他帯電防止剤や、難燃剤等が挙げられる。単独でまたは組み合わせて用いられてもよい。
(Additive)
In addition, when using the composite material which concerns on this invention for the optical resin material, and when using it as an optical element, you may add various additives as needed. Examples of such additives include antioxidants, light stabilizers, heat stabilizers, weather stabilizers, stabilizers such as ultraviolet absorbers and near infrared absorbers, lubricants, resin modifiers such as plasticizers, soft polymers, , Anti-clouding agents such as alcoholic compounds, colorants such as dyes and pigments, other antistatic agents, flame retardants and the like. They may be used alone or in combination.

〈酸化防止剤〉
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤等が挙げられる。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、複合材料の成形時の酸化劣化等による着色や強度低下を防止できる。
<Antioxidant>
Examples of the antioxidant include phenolic antioxidants, phosphorus antioxidants, sulfur antioxidants, and the like. By blending these antioxidants, coloring and strength reduction due to oxidative degradation during molding of the composite material can be prevented without reducing transparency, heat resistance, and the like.

フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが適用可能であり、例えば、特開昭63−179953号公報に記載の2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−t−アミル−6−(1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニルアクリレート等や、特開平1−168643号公報に記載のオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のアクリレート系化合物や、2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス(メチレン−3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニルプロピオネート))メタン、すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート))、トリエチレングリコールビス(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート)等のアルキル置換フェノール系化合物や、6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、2−オクチルチオ−4,6−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−オキシアニリノ)−1,3,5−トリアジン等のトリアジン基含有フェノール系化合物等が挙げられる。   As the phenolic antioxidant, conventionally known ones can be applied. For example, 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy- described in JP-A No. 63-179953). 5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate, 2,4-di-t-amyl-6- (1- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) ethyl) phenyl acrylate, etc. Acrylate compounds such as octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate described in JP-A-1-168463, and 2,2′-methylene-bis (4-methyl) -6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-to (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, tetrakis (methylene-3- (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenylpropionate)) methane, , Pentaerythrmethyl-tetrakis (3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenylpropionate)), triethylene glycol bis (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5- Alkyl-substituted phenolic compounds such as methylphenyl) propionate), 6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -2,4-bisoctylthio-1,3,5-triazine, 4- Bisoctylthio-1,3,5-triazine, 2-octylthio-4,6-bis- (3,5-di-t-butyl-4-oxyanilino) -1,3 - triazine group-containing phenol compounds such as triazine.

リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業において通常使用される物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド等のモノホスファイト系化合物や、4,4′−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト)、4,4′−イソプロピリデン−ビス(フェニル−ジ−アルキル(C12〜C15)ホスファイト)等のジホスファイト系化合物等が挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等が特に好ましい。   The phosphorus-based antioxidant is not particularly limited as long as it is a substance that is usually used in the general resin industry. For example, triphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, tris ( Nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, 10- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)- Monophosphite compounds such as 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, and 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenyl-di- Tridecyl phosphite), 4,4'-isopropylidene-bis (phenyl-di-alkyl (C12-C 5) phosphite) diphosphite compounds such as and the like. Among these, monophosphite compounds are preferable, and tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite and the like are particularly preferable.

イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3′−チオジプロピピオネート、ジステアリル3,3−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル3,3−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(β−ラウリル−チオ−プロピオネート)、3,9−ビス(2−ドデシルチオエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等が挙げられる。   Examples of the sulfur-based antioxidant include dilauryl 3,3-thiodipropionate, dimyristyl 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3-thiodipropionate, lauryl stearyl 3,3-thiodiprote. Pionate, pentaerythritol-tetrakis- (β-lauryl-thio-propionate), 3,9-bis (2-dodecylthioethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane, etc. Can be mentioned.

さらに、上述したフェノール系、リン酸系及びイオウ系酸化防止剤の他に、ジフェニルアミン誘導体等のアミン系酸化防止剤や、ニッケル又は亜鉛のチオカルバメート等も酸化防止剤として適用可能である。   Furthermore, in addition to the above-mentioned phenol-based, phosphoric acid-based and sulfur-based antioxidants, amine-based antioxidants such as diphenylamine derivatives, nickel or zinc thiocarbamates, and the like are also applicable as antioxidants.

上述した酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることが可能であって、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、複合材料100質量部に対して0.001〜20質量部の範囲内であることが好ましく、0.01〜10質量部の範囲内であることがより好ましい。   The above-mentioned antioxidants can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is appropriately selected within a range not impairing the object of the present invention. The amount is preferably in the range of 0.001 to 20 parts by mass, more preferably in the range of 0.01 to 10 parts by mass with respect to parts.

〈白濁防止剤〉
白濁防止剤としては、最も低いガラス転移温度が30℃以下である化合物を配合することができる。これにより、透過率、耐熱性、機械的強度などの諸特性を低下させることなく、長時間の高温高湿環境下で低下ことなく、長時間の高温高湿環境下での薄膜の白濁を防止できる。
<Anti-clouding agent>
As the cloudiness inhibitor, a compound having the lowest glass transition temperature of 30 ° C. or less can be blended. This prevents the cloudiness of the thin film in the long-time high-temperature and high-humidity environment without degrading various properties such as transmittance, heat resistance, and mechanical strength, and in the long-time high-temperature and high-humidity environment. it can.

〈耐光安定剤〉
耐光安定剤(光安定剤)は、クエンチャーと、ラジカル捕捉剤に大きく分けられる。ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、トリアジン系の光安定剤はクエンチャーとして分類され、ヒンダードアミン系耐光安定剤はラジカル捕捉剤に分類される。本発明においては、レンズの透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤(HALS)を用いるのが好ましい。このようなHALSは具体例には、低分子量のものから中分子量、高分子量の中から選ぶことができる。
<Light stabilizer>
Light-resistant stabilizers (light stabilizers) are roughly classified into quenchers and radical scavengers. Benzophenone light stabilizers, benzotriazole light stabilizers, and triazine light stabilizers are classified as quenchers, and hindered amine light stabilizers are classified as radical scavengers. In the present invention, it is preferable to use a hindered amine light stabilizer (HALS) from the viewpoint of the transparency of the lens, the color resistance, and the like. Specific examples of such HALS can be selected from low molecular weight to medium molecular weight and high molecular weight.

例えば、比較的分子量の小さいものとして、LA−77(旭電化製)、Tinuvin765(チバ・ジャパン製)、Tinuvin123(チバ・ジャパン製)、Tinuvin440(チバ・ジャパン製)、Tinuvin144(チバ・ジャパン製)、HostavinN20(ヘキスト社製)中程度の分子量として、LA−57(旭電化製)、LA−52(旭電化製)、LA−67(旭電化製)、LA−62(旭電化製)、さらに分子量の大きいものとして、LA−68(旭電化製)、LA−63(旭電化製)、HostavinN30(ヘキスト社製)、Chimassorb944(チバ・ジャパン製)、Chimassorb2020(チバ・ジャパン製)、Chimassorb119(チバ・ジャパン製)、Tinuvin622(チバ・ジャパン製)、CyasorbUV−3346(Cytec製)、CyasorbUV−3529(Cytec製)、Uvasil299(GLC製)などが挙げられる。特に、複合材料の成形体(光学素子利用)には、低、中分子量のHALSを、膜状の複合材料には高分子量のHALSを用いることが好ましい。   For example, LA-77 (manufactured by Asahi Denka), Tinuvin 765 (manufactured by Ciba Japan), Tinuvin 123 (manufactured by Ciba Japan), Tinuvin 440 (manufactured by Ciba Japan), Tinuvin 144 (manufactured by Ciba Japan) , Hostavin N20 (Hoechst) medium molecular weight LA-57 (Asahi Denka), LA-52 (Asahi Denka), LA-67 (Asahi Denka), LA-62 (Asahi Denka), LA-68 (Asahi Denka), LA-63 (Asahi Denka), Hostavin N30 (Hoechst), Chimassorb 944 (Ciba Japan), Chimassorb 2020 (Ciba Japan), Chimassorb 119 (Ciba)・ Made in Japan), Tinubi 622 (manufactured by Ciba Japan), CyasorbUV-3346 (manufactured by Cytec), CyasorbUV-3529 (manufactured by Cytec), and the like Uvasil299 (manufactured by GLC). In particular, it is preferable to use low and medium molecular weight HALS for a composite material (using an optical element) and high molecular weight HALS for a film-like composite material.

HALSは、ベンゾトリアゾール系の耐光安定剤などと組み合わせて用いられることも好ましい。たとえば、アデカスタブLA−32、LA−36、LA−31(旭電化工業製)、Tinuvin326、Tinuvin571、Tinuvin234、Tinuvin1130(チバ・ジャパン製)などが挙げられる。   HALS is also preferably used in combination with a benzotriazole-based light-resistant stabilizer. For example, ADK STAB LA-32, LA-36, LA-31 (manufactured by Asahi Denka Kogyo), Tinuvin 326, Tinuvin 571, Tinuvin 234, Tinuvin 1130 (manufactured by Ciba Japan) and the like can be mentioned.

またHALSは、先述の各種酸化防止剤と併用されることが好ましい。HALSと酸化防止剤の組み合わせに特に制約は無く、フェノール系、リン系、硫黄系などとの組み合わせが可能であるが、特にリン系とフェノール系との組み合わせが好ましい。   HALS is preferably used in combination with the various antioxidants described above. There are no particular restrictions on the combination of HALS and antioxidant, and combinations of phenols, phosphorus, sulfur and the like are possible, but combinations of phosphorus and phenols are particularly preferred.

〈その他の添加剤〉
先述した酸化防止剤、耐光安定剤以外に、熱安定剤、耐候安定剤、近赤外線吸収剤などの安定剤、滑剤、可塑剤などの樹脂改質剤、軟質重合体、アルコール性化合物等の白濁防止剤、染料や顔料などの着色剤、帯電防止剤、難燃剤などが挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは2種以上を組み合せて用いることができ、その配合量は本発明に記載の効果を損なわない範囲で適宜選択される。
<Other additives>
In addition to the above-mentioned antioxidants and light stabilizers, heat stabilizers, weather stabilizers, stabilizers such as near infrared absorbers, resin modifiers such as lubricants and plasticizers, soft polymers, white turbidity such as alcoholic compounds Inhibitors, coloring agents such as dyes and pigments, antistatic agents, flame retardants and the like can be mentioned. These compounding agents can be used alone or in combination of two or more, and the compounding amount is appropriately selected within a range not impairing the effects described in the present invention.

このように製造した最終的な複合材料は、光学レンズのような成型体として利用してもよく、膜状のフィルム形体で使用してもよい。   The final composite material thus manufactured may be used as a molded body such as an optical lens or may be used in a film-like film form.

また、本発明のセルロース繊維は透明性を確保できるが、着色した成型体、フィルムとして利用しても耐熱性、機械的強度を樹脂単体より飛躍的に向上することができるため、着色樹脂への展開も可能である。   In addition, the cellulose fiber of the present invention can ensure transparency, but even if it is used as a colored molded body or film, the heat resistance and mechanical strength can be drastically improved compared to a single resin, Deployment is also possible.

本発明に係るセルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料の評価方法について以下記す。   The evaluation method of the cellulose fiber thermoplastic resin composite material according to the present invention will be described below.

(セルロース繊維熱可塑性樹脂複合材料の評価方法)
(1)引っ張り強度
物性測定用試験片を作製しインストロン社製ツインコラムモデル3360シリーズの引っ張り試験機を用いて引っ張り試験を行った。試験片の長さは5cm、幅1cm、厚み2mm、引っ張り速度は毎分1cmとした。
(2)曲げ弾性率及び曲げ強度
板状に成形した繊維複合材料を作製し140mm×12mm×2mmで切り出し、オートグラフ(「DSS−500」型島津製作所製)により、支点間距離80mm、曲げ速度2mm/分、20℃で曲げ弾性率及び曲げ強度の測定を行った。
(3)線膨張係数
成形体について、40〜80℃の範囲内で温度を変化させ、線膨張係数を測定した。測定装置としてSII(セイコーインスツルメンツ)社EXSTAR6000 TMA/SS6100を用いた。試験片は、長さは1cm、幅1cm、厚み2mmで行った。
(4)耐熱性(ガラス転移点(Tg)の測定)
高感度型示差走査熱量計(DSC エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社)を用いて複合材料のガラス転移点の測定をした。
(5)光線透過率の測定
分光光度計(可視紫外線分光光度計 UV−2500PC 島津製作所)を用いて、ASTM D−1003規格に従って可視光線の入射光量に対する全透過光量を測定した。その550nmでの測定結果を用いた。
(6)複合材料中でのセルロース繊維の分散性評価
各試料につき、繊維径が2nm以上200nm以下であるセルロース繊維の分散度について下記の透過型電子顕微鏡(以下、TEMと称す)画像にて目視評価を行った。
(Method of evaluating cellulose fiber thermoplastic resin composite material)
(1) Tensile strength A test piece for measuring physical properties was prepared and subjected to a tensile test using a tensile tester of Twin Column Model 3360 series manufactured by Instron. The length of the test piece was 5 cm, the width was 1 cm, the thickness was 2 mm, and the pulling speed was 1 cm per minute.
(2) Bending elastic modulus and bending strength A fiber composite material formed into a plate shape is prepared and cut out at 140 mm × 12 mm × 2 mm, and the distance between fulcrums is 80 mm, bending speed by autograph (“DSS-500” manufactured by Shimadzu Corporation). The bending elastic modulus and bending strength were measured at 2 mm / min and 20 ° C.
(3) Linear expansion coefficient About the molded object, temperature was changed within the range of 40-80 degreeC, and the linear expansion coefficient was measured. SII (Seiko Instruments) EXSTAR6000 TMA / SS6100 was used as a measuring device. The test piece was 1 cm in length, 1 cm in width, and 2 mm in thickness.
(4) Heat resistance (measurement of glass transition point (Tg))
The glass transition point of the composite material was measured using a high-sensitivity differential scanning calorimeter (DSC SII Nanotechnology Inc.).
(5) Measurement of light transmittance Using a spectrophotometer (visible ultraviolet spectrophotometer UV-2500PC, Shimadzu Corporation), the total transmitted light amount with respect to the incident light amount of visible light was measured according to ASTM D-1003 standard. The measurement result at 550 nm was used.
(6) Dispersibility evaluation of cellulose fiber in composite material For each sample, the dispersity of cellulose fiber having a fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less was visually observed with a transmission electron microscope (hereinafter referred to as TEM) image. Evaluation was performed.

ダイヤモンドナイフを用いて厚さ0.1乃至0.2μmの超薄切片を作成し、この超薄切片を、銅メッシュに支持し、グロー放電により親水化されたカーボン膜上に移したのち、液体窒素により−130℃以下に冷却しながら、TEMにより倍率として5,000乃至40,000倍にて明視野像を観察しCCDカメラに素早く記録した。カーボン膜としては極薄いコロジオン有機膜を、TEMの加速電圧としては、150kVとし記録されたTEM画像を目視観察し分散性評価を行った。○は分散性が良好なもの、△はやや凝集物がみられるもの、×は凝集が激しいものと分類した。二つ記載したものはその中間の状態と判断されるものである。   An ultrathin section having a thickness of 0.1 to 0.2 μm is prepared using a diamond knife, and the ultrathin section is supported on a copper mesh and transferred onto a carbon film that has been hydrophilized by glow discharge. While cooling to −130 ° C. or lower with nitrogen, a bright field image was observed with a TEM at a magnification of 5,000 to 40,000 and quickly recorded on a CCD camera. The carbon film was an extremely thin collodion organic film, the TEM acceleration voltage was 150 kV, and a TEM image recorded was visually observed to evaluate dispersibility. ○ was classified as good dispersibility, Δ was slightly aggregated, and × was severely aggregated. The two listed are judged to be intermediate states.

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these Examples.

〈セルロース繊維について〉
(比較例1)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、純水に1.0質量%となるように添加し、株式会社 日本精機製作所製 エクセルオートホモジナイザーを用いて3000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この水分散液をセルロース繊維Aとした。得られたセルロース繊維は走査型電子顕微鏡観察結果より、平均繊維径250nmに解繊されており、ミクロフィブリル化していることを確認した。
<About cellulose fiber>
(Comparative Example 1)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers is added to 1.0% by mass in pure water, and cellulose fibers are defibrated using an Excel Auto Homogenizer manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd. for 15 minutes at 3000 rpm. did. This aqueous dispersion was designated as cellulose fiber A. From the observation result of the scanning electron microscope, it was confirmed that the obtained cellulose fiber was fibrillated to an average fiber diameter of 250 nm and was microfibrillated.

(比較例2)
比較例1で作成したセルロース繊維A水分散液を濾過後、純水で洗浄し、70℃で乾燥させてセルロース繊維Bを得た。
(Comparative Example 2)
The cellulose fiber A aqueous dispersion prepared in Comparative Example 1 was filtered, washed with pure water, and dried at 70 ° C. to obtain cellulose fiber B.

アセトン100質量部に、セルロース繊維Bの5質量部を添加して分散させ、この分散液を煮沸還流温度で撹拌しながら、無水酢酸5質量部の混合液を60分かけて添加し、その後更に2時間撹拌した。得られたセルロース繊維は走査型電子顕微鏡観察結果より、平均繊維径は250nmに保たれていた。得られたサンプルをセルロース繊維Cとした。   To 100 parts by mass of acetone, 5 parts by mass of cellulose fiber B is added and dispersed. While stirring this dispersion at the boiling reflux temperature, a mixture of 5 parts by mass of acetic anhydride is added over 60 minutes, and then further. Stir for 2 hours. From the result of observation with a scanning electron microscope, the obtained cellulose fiber was kept at an average fiber diameter of 250 nm. The obtained sample was designated as cellulose fiber C.

(製造例1)
比較例1の回転数を10000回転/分で15分にした以外は、同様に作成したものをセルロース繊維Dとした。平均繊維径200nmに解繊されており、ミクロフィブリル化していることを確認した。
(Production Example 1)
A cellulose fiber D was prepared in the same manner except that the rotation speed of Comparative Example 1 was changed to 15 minutes at 10,000 rotations / minute. It was confirmed that the fiber was fibrillated to an average fiber diameter of 200 nm and microfibrillated.

(製造例2)
製造例1で作成したセルロース繊維D水分散液を濾過後、純水で洗浄し、70℃で乾燥させてセルロース繊維Eを得た。
(Production Example 2)
The cellulose fiber D aqueous dispersion prepared in Production Example 1 was filtered, washed with pure water, and dried at 70 ° C. to obtain cellulose fiber E.

エタノール100質量部と純水1質量部に、セルロース繊維Eの5質量部を添加して分散させ、この分散液を50℃で撹拌しながら、テトラエトキシシラン5質量部の混合液を60分かけて添加し、その後更に2時間撹拌した。得られたセルロース繊維は走査型電子顕微鏡観察結果より、平均繊維径は200nmに保たれていた。得られたサンプルをセルロース繊維Fとした。   To 100 parts by mass of ethanol and 1 part by mass of pure water, 5 parts by mass of cellulose fiber E is added and dispersed. While stirring this dispersion at 50 ° C., a mixture of 5 parts by mass of tetraethoxysilane is taken over 60 minutes. And then stirred for another 2 hours. From the result of observation with a scanning electron microscope, the obtained cellulose fiber was kept at an average fiber diameter of 200 nm. The obtained sample was designated as cellulose fiber F.

(製造例3)
製造例1で作成したセルロース繊維D水分散液100質量部を分散させ、この分散液を100℃で撹拌しながら、無水酢酸10質量部の混合液を60分かけて添加し、その後更に2時間撹拌した。さらにロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、セルロース繊維の濃度が5質量%になったところを終点とした、得られたセルロース繊維は走査型電子顕微鏡観察結果より、平均繊維径は200nmに保たれていた。得られたサンプルをセルロース繊維Gとした。
(Production Example 3)
Disperse 100 parts by mass of the cellulose fiber D aqueous dispersion prepared in Production Example 1, add 10 parts by mass of acetic anhydride over 60 minutes while stirring this dispersion at 100 ° C., and then further 2 hours Stir. Further, the solvent was removed by a rotary evaporator, and the cellulose fiber obtained with the cellulose fiber concentration of 5% by mass as the end point was found to have an average fiber diameter of 200 nm from the result of observation with a scanning electron microscope. It was. The obtained sample was designated as cellulose fiber G.

(製造例4)
製造例1で作成したセルロース繊維DをウルトラアペックスミルUAM−015(寿工業株式会社製)で、0.5mmビーズを用いて、周速6m/secで1時間分散した。セルロース繊維Dが1質量%となるよう水で調整し、セルロース繊維Hを得た。得られたセルロース繊維は平均繊維径50nmであった。
(Production Example 4)
Cellulose fiber D prepared in Production Example 1 was dispersed with Ultra Apex Mill UAM-015 (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd.) using 0.5 mm beads for 1 hour at a peripheral speed of 6 m / sec. The cellulose fiber H was adjusted with water so that the cellulose fiber D might be 1 mass%, and the cellulose fiber H was obtained. The obtained cellulose fiber had an average fiber diameter of 50 nm.

(製造例5)
製造例4で作成した、セルロース繊維Hを製造例3同様の方法で表面処理し、セルロース繊維Iを得た。得られたセルロース繊維は平均繊維径50nmであった。
(Production Example 5)
Cellulose fibers H prepared in Production Example 4 were surface treated in the same manner as in Production Example 3 to obtain cellulose fibers I. The obtained cellulose fiber had an average fiber diameter of 50 nm.

(製造例6)
製造例1で作成したセルロース繊維Dを高圧粉砕システム アルテマイザーHJP−2005(スギノマシン株式会社製)で、200MPaにて180回粉砕処理を行った。セルロース繊維Dが1質量%となるよう水で調整し、セルロース繊維Jを得た。得られたセルロース繊維は平均繊維径10nmであった。
(Production Example 6)
The cellulose fiber D produced in Production Example 1 was pulverized 180 times at 200 MPa with a high-pressure pulverization system Altemizer HJP-2005 (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). The cellulose fiber D was adjusted with water so that the cellulose fiber D might be 1 mass%, and the cellulose fiber J was obtained. The obtained cellulose fiber had an average fiber diameter of 10 nm.

(製造例7)
製造例6で作成した、セルロース繊維Jを製造例3同様の方法で表面処理し、セルロース繊維Kを得た。得られたセルロース繊維は平均繊維径10nmであった。
(Production Example 7)
Cellulose fibers J prepared in Production Example 6 were surface treated in the same manner as in Production Example 3 to obtain cellulose fibers K. The obtained cellulose fiber had an average fiber diameter of 10 nm.

(製造例8)
製造例1で作成したセルロース繊維Dを、乾燥質量で1g相当分と0.0125gのTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル)および0.125gの臭化ナトリウムを水100mlに分散させた後、13質量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、次亜塩素酸ナトリウムの量が2.5mmolとなるように次亜塩素酸ナトリウムを加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10.5に保った。pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なし、反応物をガラスフィルターにてろ過した後、十分な量の水による水洗、ろ過を5回繰り返し、セルロース繊維Dが0.1質量%になるよう水で希釈した。さらに超音波分散機にて1時間処理をし、セルロース繊維Lを得られた、平均繊維径4nmであった。
(Production Example 8)
Cellulose fibers D prepared in Production Example 1 were mixed with 1 g of dry mass, 0.0125 g of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl) and 0.125 g of sodium bromide in water. After dispersing in 100 ml, sodium hypochlorite was added to a 13 mass% sodium hypochlorite aqueous solution so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol, and the reaction was started. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to keep the pH at 10.5. When the change in pH is no longer observed, the reaction is considered to be complete, the reaction product is filtered through a glass filter, washed with a sufficient amount of water and filtered five times, so that the cellulose fiber D is 0.1% by mass. Diluted with water. Furthermore, it processed with the ultrasonic disperser for 1 hour and the cellulose fiber L was obtained. It was the average fiber diameter of 4 nm.

(製造例9)
製造例8で作成した、セルロース繊維Lを製造例3同様の方法で表面処理し、セルロース繊維Mを得た。得られたセルロース繊維は平均繊維径4nmであった。
(Production Example 9)
Cellulose fibers L prepared in Production Example 8 were surface treated in the same manner as in Production Example 3 to obtain cellulose fibers M. The obtained cellulose fiber had an average fiber diameter of 4 nm.

なお以下において、上記比較例1、2製造例1〜9のサンプルで第一混合工程と種類が違う溶媒を使用しているものは、膜分離方法で徐々に置換してセルロース繊維の濃度が10質量%になるように溶媒置換を行った。   In the following, samples of Comparative Examples 1 and 2, Production Examples 1 to 9 using a solvent different in type from the first mixing step are gradually replaced by a membrane separation method, and the concentration of cellulose fibers is 10 Solvent substitution was performed so that the mass%.

〈比較例1、2製造例1〜9のセルロース繊維と熱可塑性樹脂との第一混合工程〉
表1に示す溶媒中で表1記載の配合組成に従ってセルロース繊維と熱可塑性樹脂(表1記載)を等量混合した。高トルク型混練機としてプライミックス社製TKハイビズミックスを用いて60℃、3時間混合した後、装置内を真空にして乾燥して粉体状のサンプルを得た。また、表1記載のサンプルにおいては、真空乾燥せずに第二混合工程に送った。
<First mixing step of cellulose fiber and thermoplastic resin of Comparative Examples 1 and 2 Production Examples 1 to 9>
Cellulose fibers and thermoplastic resins (described in Table 1) were mixed in equal amounts in the solvents shown in Table 1 in accordance with the composition described in Table 1. After mixing at 60 ° C. for 3 hours using a TK high-vis mix manufactured by Plymix as a high-torque kneader, the inside of the apparatus was evacuated and dried to obtain a powdery sample. Moreover, in the sample of Table 1, it sent to the 2nd mixing process, without vacuum-drying.

〈第一混合工程後の第二混合工程〉
表1に示す配合組成になるようにセルロース繊維と第二混合工程に用いる熱可塑性樹脂の添加量を調整し、第二混合工程を行った。第二混合工程は、まず熱可塑性樹脂を溶融し、その後に第一混合工程で作成したサンプルを添加する手順でおこなった。また高トルク型混練機として溶融樹脂の吐出部に図1に示した伸長流動混練室を備えた混練機を用い、バレル温度250℃、吐出量10kg/hの条件にて溶融混練し、押出機先端から吐出された樹脂をペレット状にカッティングして最終的な複合材料のペレットを得た。また、得られたペレットについて、70℃、24時間真空乾燥したのち、射出成形機(東芝機械社製 IS−80G型)を用いて、上記各サイズの物性測定用試験片、例えば140mm×12mm×2mmを作製し、各種測定に供した。評価結果を表1に示す。
<Second mixing step after the first mixing step>
The addition amount of the thermoplastic resin used for a cellulose fiber and a 2nd mixing process was adjusted so that it might become a mixing | blending composition shown in Table 1, and the 2nd mixing process was performed. The second mixing step was performed by first melting the thermoplastic resin and then adding the sample prepared in the first mixing step. Further, as a high-torque type kneader, a kneader equipped with the extension flow kneading chamber shown in FIG. 1 is used in the molten resin discharge section, and melt kneading is performed at a barrel temperature of 250 ° C. and a discharge rate of 10 kg / h. The resin discharged from the tip was cut into pellets to obtain final composite material pellets. The obtained pellets were vacuum-dried at 70 ° C. for 24 hours, and then used for measuring physical properties of the above-mentioned sizes, for example, 140 mm × 12 mm ×, using an injection molding machine (IS-80G type manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.). 2 mm was produced and used for various measurements. The evaluation results are shown in Table 1.

また、第一混合工程で乾燥していないサンプルに関しては、第二混合工程の混練機の混合途中にあるベント口より溶媒を揮発させ(ベント排気)、押出機先端から吐出された樹脂には溶媒が残らないようにした。   For samples not dried in the first mixing step, the solvent is volatilized from the vent port in the middle of mixing in the kneading machine in the second mixing step (vent exhaust), and the resin discharged from the tip of the extruder is solvent Was not left behind.

表1に複合材料サンプルの配合組成、第一混合工程および第二混合工程の各条件について示し、表2に各複合材料サンプルの評価結果を示した。各評価方法は前記記載の通りである。   Table 1 shows the composition of the composite material sample, each condition of the first mixing step and the second mixing step, and Table 2 shows the evaluation results of each composite material sample. Each evaluation method is as described above.

なお、
TEOS:テトラエトキシシラン
EG:エチレングリコール
PET:ポリエチレンテレフタレート
PC:ポリカーボネート
また、サンプルNo.1と29はポリマー単体である。
In addition,
TEOS: Tetraethoxysilane EG: Ethylene glycol PET: Polyethylene terephthalate PC: Polycarbonate 1 and 29 are single polymers.

表1より、本発明は、透明性を維持したままで母材樹脂の機械強度を向上させ、線膨張を低減できることがわかった。さらに驚くべきことに複合材料として母材樹脂のガラス転移温度を上げ、耐熱性が付与できることがわかった。このことによりPETを代表とする低価格な樹脂を高機能化でき、産業分野への大きな貢献が期待できる。   From Table 1, it was found that the present invention can improve the mechanical strength of the base material resin while maintaining transparency and reduce the linear expansion. Furthermore, it was surprisingly found that as a composite material, the glass transition temperature of the matrix resin can be raised to impart heat resistance. As a result, a low-priced resin represented by PET can be made highly functional, and a great contribution to the industrial field can be expected.

1 伸長流動混練室
2 伸長流動混練部
2a 第1の流路
2b 第1のスリット流路
2c 第2の流路
2d 第2のスリット流路
3 樹脂組成物供給口
4 樹脂組成物排出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Elongation flow kneading chamber 2 Elongation flow kneading part 2a 1st flow path 2b 1st slit flow path 2c 2nd flow path 2d 2nd slit flow path 3 Resin composition supply port 4 Resin composition discharge port

Claims (5)

熱可塑性樹脂と平均繊維径が2nm以上200nm以下である表面処理されたセルロース繊維を含有する樹脂材料の製造方法であって、前記表面処理されたセルロース繊維と有機溶媒と第一の熱可塑性樹脂を混合する第一混合工程、および、第一の熱可塑性樹脂より分子量が大きい第二の熱可塑性樹脂をさらに混合する第二混合工程を有することを特徴とするセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   A method for producing a resin material comprising a thermoplastic resin and a surface-treated cellulose fiber having an average fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less, wherein the surface-treated cellulose fiber, an organic solvent, and a first thermoplastic resin A method for producing a cellulose fiber-containing resin material, comprising: a first mixing step of mixing, and a second mixing step of further mixing a second thermoplastic resin having a molecular weight larger than that of the first thermoplastic resin. 前記第一混合工程で混合する第一の熱可塑性樹脂の分子量が500以上5万以下であり、第二混合工程で混合する第二の熱可塑性樹脂の分子量が5万以上100万以下であることを特徴とする請求項1に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   The molecular weight of the first thermoplastic resin mixed in the first mixing step is 500 or more and 50,000 or less, and the molecular weight of the second thermoplastic resin mixed in the second mixing step is 50,000 or more and 1,000,000 or less. The manufacturing method of the cellulose fiber containing resin material of Claim 1 characterized by these. 前記第二混合工程終了時点でのセルロース繊維の濃度が樹脂全量に対して1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   The method for producing a cellulose fiber-containing resin material according to claim 1 or 2, wherein the concentration of the cellulose fiber at the end of the second mixing step is 1% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the resin. . 前記有機溶媒が水酸基を含有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   The said organic solvent contains the hydroxyl group, The manufacturing method of the cellulose fiber containing resin material of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記第一混合工程の終了後に有機溶媒を除去してから第二混合工程を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法。   The method for producing a cellulose fiber-containing resin material according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic solvent is removed after the first mixing step and then the second mixing step is performed.
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