JP5621219B2 - Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same - Google Patents

Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5621219B2
JP5621219B2 JP2009152276A JP2009152276A JP5621219B2 JP 5621219 B2 JP5621219 B2 JP 5621219B2 JP 2009152276 A JP2009152276 A JP 2009152276A JP 2009152276 A JP2009152276 A JP 2009152276A JP 5621219 B2 JP5621219 B2 JP 5621219B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
dispersion
cellulose fiber
producing
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009152276A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011006598A (en
Inventor
一仁 伊原
一仁 伊原
泰光 藤野
泰光 藤野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2009152276A priority Critical patent/JP5621219B2/en
Priority to CN201080020466.8A priority patent/CN102421852B/en
Priority to PCT/JP2010/057805 priority patent/WO2010131602A1/en
Publication of JP2011006598A publication Critical patent/JP2011006598A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5621219B2 publication Critical patent/JP5621219B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Description

本発明は、セルロース繊維含有樹脂複合材料の製造方法及びこれを用いた樹脂成型体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a resin molded body using the manufacturing side Ho及 Bikore cellulose fiber-containing resin composite material.

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。   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.

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。   As the fibrous reinforcing material blended in the fiber-reinforced composite material, glass fibers having excellent strength and lightness are mainly used. However, although the glass fiber reinforced material can achieve high rigidity, 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、これらの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. However, there was a problem that the mechanical reinforcement effect was 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、繊維状強化材として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用いこれ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 have attracted attention from the viewpoint of carbon neutrality. Fibers obtained by fibrillating cellulose fibers and mixing them with resin as fibrous reinforcements Composite materials have been proposed.

これら繊維を樹脂中に均一に分散させ、かつ高機能材料にするためには、繊維をミクロフィブリル化しかつ均一にしなくてはならない。   In order to disperse these fibers uniformly in the resin and to make a highly functional material, the fibers must be microfibrillated and made uniform.

ミクロフィブリル化する方法としては、例えば、特許文献1に、セルロースを水または溶剤で湿式粉砕する製造方法について記載があるが、湿式粉砕には水を使用する例についての記載しかなく、有機溶剤を用いる場合の対応については記載されていない。また、ミクロフィブリル化されたセルロース繊維の水懸濁液については、ゲル状もしくは湿った小麦粉のような状態であり、均一な分散液とはいえない。   As a method for microfibrillation, for example, Patent Document 1 describes a production method in which cellulose is wet-pulverized with water or a solvent. However, wet pulverization only describes an example in which water is used, and an organic solvent is used. There is no description of how to use it. In addition, the aqueous suspension of microfibrillated cellulose fibers is in a gel-like or wet flour state and cannot be said to be a uniform dispersion.

また、特許文献2には、ミクロフィブリル化セルロースを有機溶剤へ分散させる方法が記載されているが、セルロースをミクロフィブリル化する粉砕工程では、水を使用している。このため有機溶剤に分散されたミクロフィブリル化セルロースは、水を含んでいるため、セルロースの表面処理や樹脂との混合時に凝集をおこしてしまう。   Patent Document 2 describes a method of dispersing microfibrillated cellulose in an organic solvent, but water is used in the pulverization step for microfibrillating cellulose. For this reason, since the microfibrillated cellulose dispersed in the organic solvent contains water, it aggregates during the surface treatment of the cellulose or mixing with the resin.

特開2008−248441号公報JP 2008-248441 A 特開2008−24795号公報JP 2008-24795 A

従来から、セルロースをミクロフィブリル化セルロース(MFC)へ粉砕する際には、水が用いられており、セルロースと水の間に作用する水素結合のため、MFCが小さくなればなるほど、スラリーはゲル化を起こし、均一な分散液の作成と同時に分散液を高濃度化することは、難しい課題であった。   Conventionally, when pulverizing cellulose into microfibrillated cellulose (MFC), water has been used, and as the MFC becomes smaller due to hydrogen bonds acting between cellulose and water, the slurry becomes gelled. It was a difficult problem to raise the concentration of the dispersion at the same time as producing a uniform dispersion.

本発明の解決しようとする課題は、セルロースをゲル化させることなく、高濃度でMFCへ粉砕し、均一な分散状態にしたセルロース繊維分散液を用いたセルロース繊維含有樹脂複合材料を製造することにある。かつ樹脂と混合した際でも均一な分散状態を保持し、樹脂の機械的強度を向上させ、さらには透明性を損なわないセルロース繊維分散液を用いてセルロース繊維含有樹脂複合材料を製造し、該セルロース繊維含有樹脂複合材料を使用する樹脂成型体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 to produce a cellulose fiber-containing resin composite material using a cellulose fiber dispersion liquid which is pulverized into MFC at a high concentration and made into a uniform dispersion state without gelling cellulose. is there. In addition, a cellulose fiber-containing resin composite material is produced using a cellulose fiber dispersion that maintains a uniform dispersion state even when mixed with a resin, improves the mechanical strength of the resin, and does not impair the transparency. It is providing the manufacturing method of the resin molding which uses a fiber containing resin composite material .

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.水を添加しないで、マトリックス樹脂の溶解分散溶剤である有機溶剤中でセルロース繊維を湿式粉砕方式にて平均繊維径2nm以上200nm以下に粉砕し、前記セルロース繊維を前記有機溶剤中で均一に分散した後、前記マトリックス樹脂を溶解させ、前記有機溶剤中にセルロース繊維が分散し、かつ前記マトリックス樹脂が溶解した状態とし、その後、前記有機溶剤を除去することを特徴とするセルロース繊維含有樹脂複合材料の製造方法。 1. Without adding water , cellulose fibers were pulverized to an average fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less by an wet pulverization method in an organic solvent that is a solvent for dissolving and dispersing a matrix resin, and the cellulose fibers were uniformly dispersed in the organic solvent. Thereafter, the matrix resin is dissolved , cellulose fibers are dispersed in the organic solvent, and the matrix resin is dissolved, and then the organic solvent is removed. Production method.

2.第1項に記載のセルロース繊維含有樹脂複合材料の製造方法により製造されたセルロース繊維含有樹脂複合材料を使用して樹脂成型体を製造することを特徴とする樹脂成型体の製造方法。 2. A method for producing a resin molded article, comprising producing a resin molded article using the cellulose fiber-containing resin composite material produced by the method for producing a cellulose fiber-containing resin composite material according to item 1.

3.前記樹脂成型体をフィルム形状として形成することを特徴とする第2項に記載の樹脂成型体の製造方法。 3. The method for producing a resin molded body according to item 2, wherein the resin molded body is formed in a film shape .

本発明の態様によりセルロース繊維分散液をゲル化することなく高濃度で均一に分散し、かつ透明な樹脂中に、ミクロフィブリル化セルロースを均一に分散させることを可能にした。またその結果、マトリックス樹脂との混合を容易にし、樹脂の透明性を維持したまま、ポリマーフィルムまたはポリマーコンポジットの引っ張り強度、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。   According to the embodiment of the present invention, the cellulose fiber dispersion can be uniformly dispersed at a high concentration without gelation, and the microfibrillated cellulose can be uniformly dispersed in a transparent resin. As a result, mixing with the matrix resin was facilitated, and the mechanical properties such as tensile strength and low linear expansion of the polymer film or polymer composite could be greatly improved while maintaining the transparency of the resin.

従来から、天然物由来のセルロースは、親水性であり有機溶剤中では凝集を起こし、分散できないと考えられてきた。本発明は、セルロースの繊維径をナノスケールのミクロフィブリルにまで有機溶剤と共に湿式粉砕することで、一般的な有機溶剤中においてセルロースの繊維径が分散できることを見出した。   Conventionally, it has been considered that cellulose derived from natural products is hydrophilic and agglomerates in an organic solvent and cannot be dispersed. This invention discovered that the fiber diameter of a cellulose can be disperse | distributed in a common organic solvent by wet-pulverizing the fiber diameter of a cellulose with an organic solvent to the nanoscale microfibril.

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

(セルロース繊維)
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。
(Cellulose fiber)
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.

また木材のような硬いものについては、ホモジナイザーやグラインダー等を用いて直接処理できないため、プレ解砕として乾式粉砕機で粉体化した後に湿式粉砕することが好ましい。   Further, since hard materials such as wood cannot be directly processed using a homogenizer, a grinder, or the like, it is preferable to perform wet pulverization after pulverization with a dry pulverizer as pre-crushing.

(有機溶剤について)
セルロース繊維を分散させる有機溶剤としては、繊維が溶剤中に分散できるものであればよい。アルコール類としてはメタノール、エタノール、2−プロパノールなど、ケトン類としてはアセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノンなど、エーテル類としてはテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなど、芳香族炭化水素類としてはトルエン、キシレンなど、ハロゲン化炭化水素類などが使用できる。これらの溶剤は、単独でまたは二種以上組み合わせても使用できる。好ましくは、ケトン類である。
(About organic solvents)
Any organic solvent that can disperse cellulose fibers may be used as long as the fibers can be dispersed in the solvent. Alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, ethers such as tetrahydrofuran and diethyl ether, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, Halogenated hydrocarbons can be used. These solvents can be used alone or in combination of two or more. Preferred are ketones.

(湿式粉砕方式)
本発明においてこれらの繊維をミクロフィブリル化する方法は、グラインダー、高速ミキサー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、バンバリーミキサー、ホモミキサー、ニーダー、ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル、コロイドミル、ジェットミル、ローラーミル、トロンミル、高速ストーンミル、高圧ホモジナイザー等を用い、上述の有機溶剤と共にセルロース繊維を機械的に粉砕処理し、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。
(Wet grinding method)
In the present invention, these fibers are microfibrillated by a grinder, a high speed mixer, a homogenizer, a high speed impact mill, a Banbury mixer, a homomixer, a kneader, a ball mill, a vibration ball mill, a planetary ball mill, an attritor, a sand mill, a bead mill, and a colloid mill. , Using a jet mill, a roller mill, a tron mill, a high-speed stone mill, a high-pressure homogenizer, etc., and mechanically pulverizing cellulose fibers together with the organic solvent described above to obtain finely divided microfibril cellulose fibers. As long as the cellulose maintains the fiber state, there is no restriction on the defibrating method.

解繊時の濃度は、有機溶剤に対してセルロース繊維が、0.1質量%以上50質量%以下で行えるが、0.5質量%以上30質量%以下が好ましい。   The concentration at the time of defibration can be 0.1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the organic solvent, and preferably 0.5% by mass or more and 30% by mass or less.

特に平均繊維径の分散度が10%以内の分散を達成するためには、以下に挙げる高せん断な機械式粉砕方式が好ましい。   In particular, in order to achieve dispersion within an average fiber diameter of 10% or less, the following high shear mechanical pulverization method is preferable.

〈高せん断な機械式粉砕方式について1〉
繊維径を微細化する観点からメディア分散機が好ましく、ボールミル、サンドミル、ビーズミル等のミル類を特に挙げることができる。これらの分散機は直列に配置して1パスで分散してもよく、1台目と2台目の間に貯留工程等があってもよい。
<High shear mechanical grinding method 1>
From the viewpoint of reducing the fiber diameter, a media disperser is preferable, and mills such as a ball mill, a sand mill, and a bead mill can be specifically mentioned. These dispersers may be arranged in series and dispersed in one pass, and there may be a storage process or the like between the first and second units.

直列に配置して1パスで分散するとは、1つの分散機の試料入り口から材料が投入され、出口から出てきた分散液がストックタンク等に貯留されることなく次の分散機の試料入り口に直接あるいは配管を介して接続されていることを表す。これにより、工程が簡略化され、工程での付着ロス等が減少し、生産工程としても利点を多く有する。   Distributing in one pass by arranging in series means that material is introduced from the sample inlet of one disperser, and the dispersion liquid that has come out from the outlet is not stored in a stock tank or the like, but is stored in the sample inlet of the next disperser. Indicates that they are connected directly or via piping. This simplifies the process, reduces adhesion loss in the process, and has many advantages as a production process.

なお、これらの分散機を複数直列に配置し、1パスで連続的に運転する場合、かなりの発熱があることから、分散機の前または後或いは分散機と分散機の間に熱交換機を配置し、温度調整することが好ましい。また、1台目と2台目の間の貯留タンクで冷却し発熱を防ぐ方法がある。   When these dispersers are arranged in series and operated continuously in one pass, there is considerable heat generation, so a heat exchanger is placed before or after the disperser or between the disperser and disperser. It is preferable to adjust the temperature. There is also a method of preventing heat generation by cooling in a storage tank between the first and second units.

本発明において好ましく用いられるメディア分散機のメディアとしては、1mm以下、好ましくは0.5mm以下、更に好ましくは0.3mm以下のビーズが好ましい。ビーズとしてはセラミックスビーズが好ましい。   As the media of the media disperser preferably used in the present invention, beads of 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.3 mm or less are preferable. Ceramic beads are preferred as the beads.

メディア分散機を直列に2機以上配列する場合、前後の分散機のビーズ粒径としては、前側の分散機の方が、大きい粒径のビーズを用いたものであることが好ましい。   When two or more media dispersers are arranged in series, it is preferable that the front disperser uses beads having a larger particle size as the bead particle size of the front and rear dispersers.

メディア分散機に使用されるセラミックスビーズに用いられるセラミックスとしては、例えば、Al、BaTiO、SrTiO、MgO、ZrO、BeO、Cr、SiO、SiO−Al、Cr−MgO、MgO−CaO、MgO−C、MgO−Al(スピネル)、SiC、TiO、KO、NaO、BaO、PbO、B、SrTiO(チタン酸ストロンチウム)、BeAl、YAl12、ZrO−Y(立方晶ジルコニア)、3BeO−Al−6SiO(合成エメラルド)、C(合成ダイヤモンド)、SiO−nHO、窒化珪素、イットリウム安定化ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ等が好ましい。分散時におけるビーズや分散機との摩擦による不純物生成が少ない等の理由から、イットリウム安定化ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ(これらジルコニアを含有するセラミックスを以下においてジルコニアと略す)が特に好ましく用いられる。 Examples of ceramics used for the ceramic beads used in the media disperser include, for example, Al 2 O 3 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , MgO, ZrO, BeO, Cr 2 O 3 , SiO 2 , SiO 2 —Al 2 O 3. , Cr 2 O 3 —MgO, MgO—CaO, MgO—C, MgO—Al 2 O 3 (spinel), SiC, TiO 2 , K 2 O, Na 2 O, BaO, PbO, B 2 O 3 , SrTiO 3 (strontium titanate), BeAl 2 O 4, Y 3 Al 5 O 12, ZrO 2 -Y 2 O 3 ( cubic zirconia), 3BeO-Al 2 O 3 -6SiO 2 ( synthesis emerald), C (diamond) Si 2 O—nH 2 O, silicon nitride, yttrium stabilized zirconia, zirconia reinforced alumina, and the like are preferable. Yttrium-stabilized zirconia and zirconia-reinforced alumina (ceramics containing these zirconia are hereinafter abbreviated as zirconia) are particularly preferably used because of the low generation of impurities due to friction with beads and dispersers during dispersion.

〈高せん断な機械式粉砕方式について2〉
高せん断な機械式粉砕方式として、分散液を高圧で加圧して細いスリットを通過させ、この後に急激な圧力低下を生じさせることにより微細な分散を行う粉砕方式がまた好ましく挙げることができる。一般に(a)分散質が狭間隙(75μm〜350μm程度)を高圧、高速で通過する際に生じる「せん断力」、(b)高圧化の狭い空間で液−液衝突、あるいは壁面衝突させるときに生じる衝撃力は変化させずに、その後の圧力降下によるキャビテーション力を更に強くすることで、均一で効率のよい分散が行われると考えられている。この種の粉砕方式による分散装置としては、古くはゴーリンホモジナイザーが挙げられるが、この装置では、高圧で送られた被分散液が円柱面上の狭い間隙で高速流に変換され、その勢いで周囲の壁面に衝突し、その衝撃力で乳化・分散が行われる。上記液−液衝突としては、マイクロフルイダイザーのY型チャンバー、特開平8−103642号に記載のような球形型の逆止弁を利用した球形チャンバーなどが挙げられ、液−壁面衝突としては、マイクロフルイダイザーのZ型チャンバー等が挙げられる。分散効率を上げるため、高速流部を鋸刃状にして衝突回数を増やすなどの工夫を施したものも考案されている。このような装置の代表例として、ゴーリンホモジナイザー、マイクロフルイデックス・インターナショナル・コーポレーション社製のマイクロフルイダイザー、みづほ工業(株)製のマイクロフルイダイザー、特殊機化工業(株)製のナノマイザー、スギノマシン(株)の高圧粉砕システム「アルティマイザー HJP−25005」等が挙げられる。また、特開平8−238848号公報、同8−103642号公報、米国特許第4,533,254号明細書にも記載がある。
<About high shear mechanical grinding method 2>
As a high-shear mechanical pulverization method, a pulverization method in which fine dispersion is performed by pressurizing the dispersion liquid at a high pressure to pass through a fine slit and then causing a rapid pressure drop can be preferably exemplified. In general, (a) “shearing force” generated when the dispersoid passes through a narrow gap (about 75 μm to 350 μm) at high pressure and high speed, and (b) liquid-liquid collision or wall collision in a narrow space with high pressure. It is considered that uniform and efficient dispersion is performed by further increasing the cavitation force due to the subsequent pressure drop without changing the generated impact force. Dispersing devices using this type of pulverization method have long been known as gorin homogenizers. However, in this device, the liquid to be dispersed sent at a high pressure is converted into a high-speed flow through a narrow gap on the cylindrical surface, It collides with the wall surface and emulsifies and disperses by the impact force. Examples of the liquid-liquid collision include a Y-type chamber of a microfluidizer, a spherical chamber using a spherical check valve as described in JP-A-8-103642, and the liquid-wall collision includes Examples include a Z-type chamber of a microfluidizer. In order to increase the dispersion efficiency, a device that has been devised such as making the high-speed flow part into a saw blade shape and increasing the number of collisions has been devised. Typical examples of such devices include Gorin homogenizers, microfluidizers manufactured by Microfluidics International Corporation, microfluidizers manufactured by Mizuho Industry Co., Ltd., nanomizers manufactured by Special Machine Industries, Inc., and Sugino Machine High pressure crushing system “Ultimizer HJP-25005”, etc. Further, there are also descriptions in JP-A-8-238848, JP-A-8-103642, and US Pat. No. 4,533,254.

分散度については、平均繊維径が2nm以上200nm以下のものなら特に限定しないが平均繊維径の分散度が30%以内のものが好ましく、特に好ましくは、分散度が10%以下のものが多分散のものよりも引っ張り強度、透過率等の点でまた好ましい。   The degree of dispersion is not particularly limited as long as the average fiber diameter is 2 nm or more and 200 nm or less, but the average fiber diameter dispersion is preferably within 30%, particularly preferably the dispersion is 10% or less. It is also preferable in terms of tensile strength, transmittance and the like.

(平均繊維径)
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ってもよい。
(Average fiber diameter)
The cellulose fiber of the present invention only needs to be defibrated to an average fiber diameter of 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.

(平均繊維径と分散度の測定方法について)
平均繊維径の標準偏差は具体的には以下の手順により知ることが出来る。まず、支持体上に塗布されたミクロフィブリル化セルロース膜を接着剤により適当なホルダーに貼り付け、支持体面とほぼ平行な方向にダイヤモンドナイフを用いて厚さ0.1乃至0.2μmの超薄切片を作製する。この際、ミクロフィブリル化セルロース膜の上端と下端を光学顕微鏡により観察し切削が支持体面にほぼ平行、すなわち切削角度として1度以下で行われていることを確認する。
(About measuring method of average fiber diameter and degree of dispersion)
Specifically, the standard deviation of the average fiber diameter can be known by the following procedure. First, a microfibrillated cellulose film coated on a support is attached to an appropriate holder with an adhesive, and an ultrathin film having a thickness of 0.1 to 0.2 μm is used with a diamond knife in a direction substantially parallel to the support surface. Make sections. At this time, the upper and lower ends of the microfibrillated cellulose film are observed with an optical microscope to confirm that the cutting is performed substantially parallel to the support surface, that is, the cutting angle is 1 degree or less.

作製された超薄切片は、銅メッシュに支持され、グロー放電により親水化されたカーボン膜上に移し、液体窒素により−130℃以下に冷却しながら、透過型電子顕微鏡(以下、TEMと称す)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、画像はフィルム、イメージングプレート、CCDカメラなどに素早く記録する。この際、観察される視野としては切片に破れや弛みがない部分を適宜選択することが好ましい。   The prepared ultrathin slice was supported on a copper mesh, transferred onto a carbon film that had been hydrophilized by glow discharge, and cooled to −130 ° C. or lower with liquid nitrogen, while being subjected to a transmission electron microscope (hereinafter referred to as TEM). Thus, a bright field image is observed at a magnification of 5,000 to 40,000, and the image is quickly recorded on a film, an imaging plate, a CCD camera or the like. At this time, it is preferable to appropriately select a portion where the section is not torn or slack as an observed visual field.

カーボン膜としては極薄いコロジオン、ホルムバールなど有機膜に支持されたものを使用することは好ましく、更に好ましくは、岩塩基板上に形成し基板を溶解除去して得るか、または、上記有機膜を有機溶媒、イオンエッチングにより除去して得られたカーボン単独の膜である。   As the carbon film, it is preferable to use a film supported by an organic film such as a very thin collodion or form bar, and more preferably, the carbon film is formed on a rock salt substrate and dissolved and removed, or the organic film is formed of an organic film. It is a carbon-only film obtained by solvent and ion etching.

TEMの加速電圧としては、80ないし400kVが好ましく、特に好ましくは80ないし200kVである。   The acceleration voltage of TEM is preferably 80 to 400 kV, particularly preferably 80 to 200 kV.

その他、電子顕微鏡観察技法、および試料作製技法の詳細については「日本電子顕微鏡学会関東支部編/医学・生物学電子顕微鏡観察法」(丸善)、「日本電子顕微鏡学会関東支部編/電子顕微鏡生物試料作製法」(丸善)をそれぞれ参考にすることができる。   In addition, for details of electron microscope observation techniques and sample preparation techniques, see “The Electron Microscopy Society of Kanto Branch / Medical and Biological Electron Microscopy” (Maruzen), “The Electron Microscopy Society of Kanto Branch / Electron Microscope Biological Samples” "Manufacturing method" (Maruzen) can be referred to respectively.

適当な媒体に記録されたTEM画像は、画像1枚を少なくとも1024画素×1024画素、好ましくは2048画素×2048画素以上に分解し、コンピュータによる画像処理を行うことが好ましい。   A TEM image recorded on a suitable medium is preferably decomposed into at least 1024 pixels × 1024 pixels, preferably 2048 pixels × 2048 pixels or more, and image processing by a computer is performed.

画像処理を行うためには、フィルムに記録されたアナログ画像はスキャナなどでデジタル画像に変換し、シェーディング補正、コントラスト・エッジ強調などを必要に応じ施すことが好ましい。その後、ヒストグラムを作製し、2値化処理によって、2nm以上、200nm以下であるミクロフィブリル化セルロースに相当する箇所を画像から抽出する。やむを得ず凝集した粒子は適当なアルゴリズムにより切断し、円相当径(HEYWOOD)が2nm未満の粒子を削除(ELIMINATE)する。次に各粒子の中心点を求め(SHRINK)、その中心点を中心として各々が接するまで1画素ずつ膨張(EXTEND)させて、中心点の周りにセルを形成する。その際に計測フレームにかかったセルは削除(EDGEPROCESS REJECT)し、各セルの円相当径(HEYWOOD)を求める。同様にして少なくとも500個、好ましくは1000個以上のセルについて求めた値から平均値と標準偏差を算出し下記式により分散度を求める。   In order to perform image processing, it is preferable that an analog image recorded on a film is converted into a digital image by a scanner or the like, and shading correction, contrast / edge enhancement, and the like are performed as necessary. Thereafter, a histogram is prepared, and a portion corresponding to microfibrillated cellulose that is 2 nm or more and 200 nm or less is extracted from the image by binarization processing. Inevitably, the aggregated particles are cut by an appropriate algorithm, and particles having an equivalent circle diameter (HEYWOOD) of less than 2 nm are deleted (ELIMINATE). Next, the center point of each particle is obtained (SHLINK), and each pixel is expanded (EXTEND) by the center point until it touches each other to form a cell around the center point. At this time, the cell that has taken the measurement frame is deleted (EDGEPROCESS REJECT), and the equivalent circle diameter (HEYWOOD) of each cell is obtained. Similarly, an average value and a standard deviation are calculated from values obtained for at least 500, preferably 1000 or more cells, and the degree of dispersion is obtained by the following equation.

分散度=(セルの円相当径の標準偏差)/(セルの円相当径の平均値)×100
上記手順で計測を行う際にはあらかじめ、標準試料を用いて、1画素あたりの長さ補正(スケール補正)および計測系の2次元ひずみの補正を十分に行うことが好ましい。標準試料としては米国ダウケミカル社より市販されるユニフォーム・ラテックス・パーティクルス(DULP)が適当であり、0.1ないし0.3μmの粒径に対して10%未満の変動係数を有するポリスチレン粒子が好ましく、具体的には粒径0.212μm、標準偏差0.0029μmというロットが入手可能である。
Dispersity = (standard deviation of equivalent circle diameter of cell) / (average value of equivalent circle diameter of cell) × 100
When performing the measurement according to the above procedure, it is preferable to sufficiently perform the length correction (scale correction) per pixel and the two-dimensional distortion of the measurement system in advance using a standard sample. Uniform latex particles (DULP) marketed by US Dow Chemical Company are suitable as the standard sample, and polystyrene particles having a coefficient of variation of less than 10% for a particle size of 0.1 to 0.3 μm are used. Specifically, a lot having a particle size of 0.212 μm and a standard deviation of 0.0029 μm is available.

画像処理技術の詳細は「田中弘編 画像処理応用技術(工業調査会)」を参考にすることができ、画像処理プログラムまたは装置としては上記操作が可能なものであれば特に限定はされないが、一例としてニレコ社製Luzex−IIIが挙げられる。   The details of the image processing technology can be referred to "Hiroshi Tanaka image processing applied technology (Industry Research Committee)", and the image processing program or device is not particularly limited as long as the above operation is possible, An example is Lulex-III manufactured by Nireco.

(マトリックス樹脂)
次に本発明に用いられるマトリックス樹脂について説明する。
(Matrix resin)
Next, the matrix resin used in the present invention will be described.

マトリックス樹脂としては、一般的に市販されている汎用プラスチックとして用いられる、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)、ポリビニルアルコール(PVA)、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 matrix resin include the following materials that are generally used as general-purpose plastics 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 alcohol (PVA), 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)などである。   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) and cyclic polyolefin (COP).

さらに高い熱変形温度と長期使用出来る特性が要求される場合、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。   In the case where 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).

(セルロース繊維含有樹脂材料の製造方法)
本発明のセルロース繊維含有樹脂材料の製造方法としては、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有機溶剤中で均一に分散した後、マトリックス樹脂を溶解させて、溶媒キャスト方法により、フィルム化する方法がある。
(Method for producing cellulose fiber-containing resin material)
As a method for producing the cellulose fiber-containing resin material of the present invention, one type of cellulose fiber or one or more types of cellulose fibers are uniformly dispersed in an organic solvent, and then the matrix resin is dissolved, and the film is obtained by a solvent casting method. There is a way to make it.

また、溶剤に溶解しない樹脂との混合の場合、セルロース繊維分散液を一度、凍結乾燥等の凝集しない乾燥方法で、乾燥した後、溶融状態の樹脂に粉体添加して成形体を作成する方法などがあるが、セルロース繊維とマトリックス樹脂を混合できればよく、混合する方法についてはこれに限定されない。   In addition, in the case of mixing with a resin that does not dissolve in a solvent, the cellulose fiber dispersion is dried once by a drying method that does not aggregate, such as freeze drying, and then a powder is added to the molten resin to form a molded body However, it is sufficient that the cellulose fiber and the matrix resin can be mixed, and the mixing method is not limited to this.

樹脂成形体としては、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各種繊維状強化材であり、フィルム形状のものも含まれる。   The resin molding is various fibrous reinforcing materials widely used in industrial fields such as electric / electronics, machinery, automobiles, and building materials, and includes those in the form of films.

セルロース繊維のマトリックス樹脂に対する含有量は、体積%で1%以上60%以下であり、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 cellulose fiber with respect to the matrix resin is 1% to 60% by volume, preferably 2% to 50%, more preferably 3% to 40%.

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.

先ず、本発明に係るセルロース繊維分散液とセルロース繊維含有樹脂複合材料の評価方法について以下記す。   First, the evaluation method of the cellulose fiber dispersion and the cellulose fiber-containing resin composite material according to the present invention will be described below.

(分散液の評価方法)
(1)光線透過率の測定
試験片として、長さは1cm、幅1cm、厚み2mmの成形体を用いて、分光光度計ASTM D−1003に従って可視光線の入射光量に対する全透過光量と散乱光を測定した。その550nmの測定結果で評価した。実施例における結果は下記表1に示した。
(2)ゲル化の評価
セルロース繊維分散液を作成後、1日静置、停滞させた後の状態を目視で評価し、ゲル化状態を、ゲル化あり、ゲル化なしで評価した。同じく実施例における結果を下記表1に示す。
(3)複合材料中でのセルロース繊維の繊維径と分散度の評価
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繊維径と分散度について前記、分散度評価方法にて評価を行った。
(Dispersion evaluation method)
(1) Measurement of light transmittance As a test piece, using a molded body having a length of 1 cm, a width of 1 cm, and a thickness of 2 mm, the total transmitted light amount and scattered light with respect to the incident light amount of visible light are measured according to a spectrophotometer ASTM D-1003. It was measured. Evaluation was performed using the measurement result at 550 nm. The results in the examples are shown in Table 1 below.
(2) Evaluation of gelation After making a cellulose fiber dispersion, the state after standing still for one day and staying still was evaluated visually, and the gelled state was evaluated with and without gelation. Similarly, the results in Examples are shown in Table 1 below.
(3) Evaluation of fiber diameter and dispersion degree of cellulose fiber in composite material For each sample, the fiber diameter and dispersion degree of cellulose fiber having a fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less were evaluated by the dispersion degree evaluation method. went.

(複合材料の評価方法)
(1)引っ張り強度
樹脂成形体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)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。
(Composite material evaluation method)
(1) Tensile strength A test piece for measuring physical properties of a resin molded body 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) 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.

〈セルロース繊維(分散液)の作成〉
(製造例1(比較))
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。
<Creation of cellulose fiber (dispersion)>
(Production Example 1 (Comparison))
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.

(製造例2(比較))
比較例1で作成したセルロース繊維A水分散液をIKA社製ウルトラタラックスにて15000回転 15分処理した。この水分散液をセルロース繊維B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Bとした。
(Production Example 2 (Comparison))
The cellulose fiber A aqueous dispersion prepared in Comparative Example 1 was treated at 15,000 rpm for 15 minutes with an Ultra Tarax manufactured by IKA. This aqueous dispersion was designated as cellulose fiber B. 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 B.

(製造例3(比較))
比較例1のパルプの濃度を5.0質量%にした以外は、比較例1同様の方法でセルロース繊維を解繊したが、5分でゲル化が起った。この水分散液をセルロース繊維Cとした。平均繊維径については、分散液がゲル化したため測定不可能であった。
(Production Example 3 (Comparative))
Cellulose fibers were defibrated by the same method as in Comparative Example 1 except that the concentration of the pulp in Comparative Example 1 was 5.0% by mass, but gelation occurred in 5 minutes. This aqueous dispersion was designated as cellulose fiber C. The average fiber diameter could not be measured because the dispersion was gelled.

(製造例4(比較))
比較例3で作成したセルロース繊維C水分散液をIKA社製ウルトラタラックスにて15000回転 15分処理したものをセルロース繊維Dとした、ゲル状態を解消できず、平均繊維径の測定は、不可能であった。
(Production Example 4 (Comparison))
Cellulose fiber C aqueous dispersion prepared in Comparative Example 3 was processed at 15,000 revolutions for 15 minutes with IKA's Ultra Tarrax for 15 minutes as cellulose fiber D. The gel state could not be eliminated, and the average fiber diameter was not measured. It was possible.

(製造例5〜8)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、アセトンに表1記載の濃度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1000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維E−1とした。また3000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維E−2〜E−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 5-8)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to acetone to the concentration shown in Table 1, and cellulose fibers were defibrated for 15 minutes at 1000 rpm with an Excel Auto Homogenizer manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd. . This dispersion was designated as cellulose fiber E-1. Further, the cellulose fiber was defibrated at 3000 rpm for 15 minutes. This dispersion was designated as cellulose fibers E-2 to E-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例9〜12)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、アセトンに表1記載の濃度となるように添加し、機械式粉砕方式としてIKA社製ウルトラタラックスにて15000回転 15分セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維F−1〜F−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 9-12)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to acetone so as to have the concentration shown in Table 1, and cellulose fibers were defibrated for 15 minutes at 15,000 revolutions using IKA Ultra Turrax as a mechanical grinding method. This dispersion was designated as cellulose fibers F-1 to F-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例13〜16)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、アセトンに表1記載の濃度となるように添加し、高せん断な機械式粉砕方式として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時間セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維G−1〜G−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 13 to 16)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to acetone so as to have the concentration shown in Table 1. Ultra Apex Mill UAM-015 (manufactured by Kotobuki Kogyo Co., Ltd.) as a high shear mechanical grinding system, 0.5 mm Using the beads, the cellulose fibers were defibrated for 1 hour at a peripheral speed of 6 m / sec. This dispersion was designated as cellulose fibers G-1 to G-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例17〜20)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、アセトンに表1記載の濃度となるように添加し、高せん断な機械式粉砕方式として高圧粉砕システム 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。この分散液をセルロース繊維H−1〜H−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 17-20)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to acetone so as to have the concentration shown in Table 1, and high-pressure grinding system Artemizer HJP-2005 (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) as a high shear mechanical grinding system, 200 MPa Was pulverized 180 times. This dispersion was designated as cellulose fibers H-1 to H-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例21〜24)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、エタノールに表1記載の濃度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1000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維I−1とした。また、さらに3000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維I−2〜I−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 21 to 24)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to ethanol to the concentration shown in Table 1, and cellulose fibers were defibrated for 15 minutes at 1000 rpm with an Excel Auto Homogenizer manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd. . This dispersion was designated as cellulose fiber I-1. Further, the cellulose fibers were defibrated at 3000 rpm for 15 minutes. This dispersion was designated as cellulose fibers I-2 to I-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例25〜28)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、エタノールに表1記載の濃度となるように添加し、機械式粉砕方式してIKA社製ウルトラタラックスにて15000回転15分セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維J−1〜J−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 25 to 28)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to ethanol so as to have the concentration shown in Table 1, and mechanical pulverization method was used to defibrate cellulose fibers at 15,000 rpm for 15 minutes using Ultra Tarax manufactured by IKA. This dispersion was designated as cellulose fibers J-1 to J-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例29〜32)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、エタノールに表1記載の濃度となるように添加し、高せん断な機械式粉砕方式として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時間セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維K−1〜K−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 29 to 32)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to ethanol so as to have the concentration shown in Table 1. Ultra Apex Mill UAM-015 (manufactured by Kotobuki Kogyo Co., Ltd.) as a high shear mechanical grinding system, 0.5 mm Using the beads, the cellulose fibers were defibrated for 1 hour at a peripheral speed of 6 m / sec. This dispersion was designated as cellulose fibers K-1 to K-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例33〜36)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、エタノールに表1記載の濃度となるように添加し、高せん断な機械式粉砕方式として高圧粉砕システム 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。この分散液をセルロース繊維L−1〜L−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 33 to 36)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to ethanol so as to have the concentration shown in Table 1, and as a high shear mechanical pulverization system, high pressure pulverization system Artemizer HJP-2005 (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.), 200 MPa Was pulverized 180 times. This dispersion was designated as cellulose fibers L-1 to L-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例37〜40)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、メチルクロライドに表1記載の濃度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1000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維M−1とした。また3000回転/分で15分、セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維M−2〜M−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 37 to 40)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to methyl chloride so as to have the concentration shown in Table 1, and cellulose fibers were defibrated using an Excel auto homogenizer manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd. for 15 minutes at 1000 rpm. did. This dispersion was designated as cellulose fiber M-1. Further, the cellulose fiber was defibrated at 3000 rpm for 15 minutes. This dispersion was designated as cellulose fibers M-2 to M-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例41〜44)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、メチルクロライドに表1記載の濃度となるように添加し、機械式粉砕方式としてIKA社製ウルトラタラックスにて15000回転15分セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維N−1〜N−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 41 to 44)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to methyl chloride so as to have the concentrations shown in Table 1, and cellulose fibers were defibrated for 15 minutes at 15,000 revolutions using Ultra Turrax manufactured by IKA as a mechanical grinding method. This dispersion was designated as cellulose fibers N-1 to N-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例45〜48)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、メチルクロライドに表1記載の濃度となるように添加し、高せん断な機械式粉砕方式として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時間セルロース繊維を解繊した。この分散液をセルロース繊維O−1〜O−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表1へ記載した。
(Production Examples 45 to 48)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to methyl chloride so as to have the concentration shown in Table 1, and Ultra Apex Mill UAM-015 (manufactured by Kotobuki Kogyo Co., Ltd.) as a high shear mechanical pulverization system. Cellulose fibers were defibrated using 5 mm beads for 1 hour at a peripheral speed of 6 m / sec. This dispersion was designated as cellulose fibers O-1 to O-4. The obtained cellulose fiber diameter was described in Table 1 from the observation result of the scanning electron microscope.

(製造例49〜52)
針葉樹から得られた亜硫酸漂白パルプを、メチルクロライドに表1記載の濃度となるように添加し、高せん断な機械式粉砕方式として高圧粉砕システム 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。この分散液をセルロース繊維P−1〜P−4とした。得られたセルロース繊維径は走査型電子顕微鏡観察結果より、表.1へ記載した。
(Production Examples 49 to 52)
Sulfuric acid bleached pulp obtained from conifers was added to methyl chloride so as to have the concentration shown in Table 1, and as a high shear mechanical pulverization system, high pressure pulverization system Artemizer HJP-2005 (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) The grinding process was performed 180 times at 200 MPa. This dispersion was designated as cellulose fibers P-1 to P-4. The obtained cellulose fiber diameters are shown in Table. It was described in 1.

上記で作成したサンプルを前記、分散液の評価方法にて測定した。結果を表1、2に記載した。   The sample prepared above was measured by the method for evaluating a dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0005621219
Figure 0005621219

Figure 0005621219
Figure 0005621219

本発明のセルロース繊維分散液は、繊維径が小さいところにおいても、高濃度化された分散液において、ゲル化することなく透過率が高い、また分散度の小さい(平均繊維径の揃った)分散液であることが分かる。   The cellulose fiber dispersion of the present invention is a dispersion having a high concentration without gelling in a dispersion with a high concentration even in a small fiber diameter, and a dispersion with a small dispersion (equal average fiber diameter). It turns out that it is a liquid.

〈複合材料の作成〉
比較例、製造例で作成した分散液をそれぞれ100gはかり取り、溶剤が水のものにはポリビニルアルコール(PVA)を、アセトンのものには、ポリ塩化ビニル(PVC)を、エタノールのものには、ポリプロピレン(PP)を、メチルクロライドのものにはトリアセチルセルロース(TAC)を50g溶解させた。これをシャーレに移し変え、乾燥ボックスで100℃、24時間で乾燥させて複合材料フィルムを作成した。さらにフィルムを乳鉢で粉砕した後、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、長さ1cm、幅1cm、厚み2mmを作製し(試料1〜56)、各種測定に供した。作成した複合材料1〜56について用いたセルロース繊維(分散液)、用いた樹脂種、また、作成した複合材料の評価を表3、4に示した。
<Creation of composite material>
100 g of each of the dispersions prepared in the comparative example and the production example are weighed, polyvinyl alcohol (PVA) is used for water, polyvinyl chloride (PVC) is used for acetone, and ethanol is used for ethanol. Polypropylene (PP) and 50 g of triacetyl cellulose (TAC) were dissolved in methyl chloride. This was transferred to a petri dish and dried in a drying box at 100 ° C. for 24 hours to prepare a composite material film. Further, after pulverizing the film in a mortar, using an injection molding machine (IS-80G type manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), a test piece for measuring physical properties of each size, for example, 1 cm in length, 1 cm in width, and 2 mm in thickness is prepared. (Samples 1 to 56) were subjected to various measurements. Tables 3 and 4 show the cellulose fibers (dispersion) used for the prepared composite materials 1 to 56, the types of resins used, and the evaluation of the prepared composite materials.

Figure 0005621219
Figure 0005621219

Figure 0005621219
Figure 0005621219

有機溶剤中でセルロース繊維を湿式粉砕方式にて、平均繊維径2nm以上200nm以下に粉砕したセルロース繊維分散液を用いた複合材料については、引っ張り強度が高く、また線膨張率も小さく、透過率についても良好であることが分かる。即ち、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。   For composite materials using cellulose fiber dispersions in which cellulose fibers are pulverized in an organic solvent by a wet pulverization method to an average fiber diameter of 2 nm to 200 nm, the tensile strength is high, the linear expansion coefficient is low, and the transmittance It turns out that it is also favorable. That is, it was found that the mechanical strength of the base resin can be improved while maintaining the transparency, and the linear expansion can be reduced.

Claims (3)

水を添加しないで、マトリックス樹脂の溶解分散溶剤である有機溶剤中でセルロース繊維を湿式粉砕方式にて平均繊維径2nm以上200nm以下に粉砕し、前記セルロース繊維を前記有機溶剤中で均一に分散した後、前記マトリックス樹脂を溶解させ、前記有機溶剤中にセルロース繊維が分散し、かつ前記マトリックス樹脂が溶解した状態とし、その後、前記有機溶剤を除去することを特徴とするセルロース繊維含有樹脂複合材料の製造方法。 Without adding water , cellulose fibers were pulverized to an average fiber diameter of 2 nm or more and 200 nm or less by an wet pulverization method in an organic solvent that is a solvent for dissolving and dispersing a matrix resin, and the cellulose fibers were uniformly dispersed in the organic solvent. Thereafter, the matrix resin is dissolved , cellulose fibers are dispersed in the organic solvent, and the matrix resin is dissolved, and then the organic solvent is removed. Production method. 請求項1に記載のセルロース繊維含有樹脂複合材料の製造方法により製造されたセルロース繊維含有樹脂複合材料を使用して樹脂成型体を製造することを特徴とする樹脂成型体の製造方法。 A method for producing a resin molded body, comprising producing a resin molded body using the cellulose fiber-containing resin composite material produced by the method for producing a cellulose fiber-containing resin composite material according to claim 1 . 前記樹脂成型体をフィルム形状として形成することを特徴とする請求項に記載の樹脂成型体の製造方法。 The method for producing a resin molded body according to claim 2 , wherein the resin molded body is formed in a film shape .
JP2009152276A 2009-05-13 2009-06-26 Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same Active JP5621219B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009152276A JP5621219B2 (en) 2009-06-26 2009-06-26 Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same
CN201080020466.8A CN102421852B (en) 2009-05-13 2010-05-07 Method for producing cellulose fiber-containing resin material
PCT/JP2010/057805 WO2010131602A1 (en) 2009-05-13 2010-05-07 Method for producing cellulose fiber-containing resin material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009152276A JP5621219B2 (en) 2009-06-26 2009-06-26 Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011006598A JP2011006598A (en) 2011-01-13
JP5621219B2 true JP5621219B2 (en) 2014-11-12

Family

ID=43563614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009152276A Active JP5621219B2 (en) 2009-05-13 2009-06-26 Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5621219B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5613996B2 (en) * 2009-05-13 2014-10-29 コニカミノルタ株式会社 Method for producing cellulose fiber-containing resin material
JP5515617B2 (en) * 2009-10-23 2014-06-11 住友ベークライト株式会社 Composite composition and composite
JP2012246459A (en) * 2011-05-31 2012-12-13 Toyota Auto Body Co Ltd Fiber-reinforced plastic
JP6425260B2 (en) * 2012-11-29 2018-11-21 西川ゴム工業株式会社 Method of producing elastomer composition
JP6870400B2 (en) * 2017-03-15 2021-05-12 東洋インキScホールディングス株式会社 Resin composition and molded article
JP7309708B2 (en) * 2018-06-28 2023-07-18 日清ファルマ株式会社 Method for producing finely pulverized cellulose
JP7036492B2 (en) * 2018-07-13 2022-03-15 リンテック株式会社 Adhesive composition and adhesive sheet

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3478083B2 (en) * 1997-10-07 2003-12-10 特種製紙株式会社 Method for producing fine fibrillated cellulose
JP4785027B2 (en) * 2004-10-14 2011-10-05 古河電気工業株式会社 Manufacturing method of resin composition and resin product using resin composition manufactured by the manufacturing method
JP5119432B2 (en) * 2006-07-19 2013-01-16 国立大学法人京都大学 Microfibrillated cellulose-containing resin molding with improved strength
JP2008050715A (en) * 2006-08-23 2008-03-06 Daicel Chem Ind Ltd Microfilament and method for producing the same
JP5322470B2 (en) * 2007-03-26 2013-10-23 国立大学法人京都大学 Surface-modified microfibrillated cellulose and composite resin containing the same
JP2008248441A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Daicel Chem Ind Ltd Fiber sheet containing hydrophobicized microfibrous cellulose
JP5612922B2 (en) * 2009-06-26 2014-10-22 株式会社ダイセル Microfiber, method for producing the same, and non-woven fabric

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011006598A (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5621219B2 (en) Method for producing cellulose fiber-containing resin composite material and method for producing resin molded body using the same
Li et al. Alignment of cellulose nanofibers: harnessing nanoscale properties to macroscale benefits
Moon et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites
Wanasekara et al. Orientation of cellulose nanocrystals in electrospun polymer fibres
Tsuboi et al. Difference between bamboo-and wood-derived cellulose nanofibers prepared by the aqueous counter collision method
Sapkota et al. Fabrication and properties of polyethylene/cellulose nanocrystal composites
Van Hai et al. Physical and bio-composite properties of nanocrystalline cellulose from wood, cotton linters, cattail, and red algae
WO2010131602A1 (en) Method for producing cellulose fiber-containing resin material
Zhang et al. Thermal and mechanical properties of natural rubber composites reinforced with cellulose nanocrystals from southern pine
Qu et al. Polyethersulfone composite membrane blended with cellulose fibrils
Li et al. Magnetic alignment of cellulose nanowhiskers in an all-cellulose composite
Mao et al. Preparation of nanofibrillated cellulose and application in reinforced PLA/starch nanocomposite film
JP5240597B2 (en) Sealant
Oksman et al. Novel bionanocomposites: processing, properties and potential applications
Fahma et al. The morphology and properties of poly (methyl methacrylate)‐cellulose nanocomposites prepared by immersion precipitation method
Leite et al. Morphological investigation of cellulose acetate/cellulose nanocrystal composites obtained by melt extrusion
Cobut et al. Cellulose nanocomposites by melt compounding of TEMPO-treated wood fibers in thermoplastic starch matrix
WO2012120971A1 (en) Transparent resin composite
CN112795035A (en) Cellulose/aramid nano-fiber composite membrane and preparation method and application thereof
Martoïa et al. On the origins of the elasticity of cellulose nanofiber nanocomposites and nanopapers: A micromechanical approach
Okahashi et al. Nanocellulose-containing cellulose ether composite films prepared from aqueous mixtures by casting and drying method
Ruka et al. Harvesting fibrils from bacterial cellulose pellicles and subsequent formation of biodegradable poly-3-hydroxybutyrate nanocomposites
KR102156238B1 (en) Boron nitride nanosheet-cellulosic nanofiber composite film having excellent oxygen barrier, and method for producing the same
Shams et al. Doubly curved nanofiber-reinforced optically transparent composites
Sabo et al. Characterization and processing of nanocellulose thermosetting composites

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111216

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131211

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140808

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140826

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5621219

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150