JP6249488B2 - Modified fibrillated cellulose, fibrillated cellulose-containing resin product, and production method thereof - Google Patents

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本発明は、改質フィブリル化セルロース、及び、フィブリル化セルロース含有樹脂製品、並びに、これらの製造方法に関する。   The present invention relates to modified fibrillated cellulose, fibrillated cellulose-containing resin products, and methods for producing them.

近年、パルプといった植物繊維を解繊して得られるセルロースナノファイバーの研究が進められている。セルロースナノファイバーは、極性の高い官能基である水酸基を表面に多数有する多糖のセルロースで構成され、極めて高い親水性を示す。セルロースナノファイバーと共存する水分を除去すると、セルロースナノファイバー同士が凝集し、互いに強固な水素結合を形成する。水素結合により結び付いたセルロースナノファイバー凝集塊を個々の繊維に分離することは、困難である。これでは、セルロースナノファイバーを樹脂等に混合したときにセルロースナノファイバーの高アスペクト比に由来する補強効果を発揮させることができない。   In recent years, research on cellulose nanofibers obtained by defibrating plant fibers such as pulp has been promoted. Cellulose nanofibers are composed of polysaccharide cellulose having many hydroxyl groups on the surface, which are highly polar functional groups, and exhibit extremely high hydrophilicity. When moisture coexisting with the cellulose nanofibers is removed, the cellulose nanofibers aggregate to form a strong hydrogen bond with each other. It is difficult to separate cellulose nanofiber agglomerates linked by hydrogen bonding into individual fibers. With this, when the cellulose nanofiber is mixed with a resin or the like, the reinforcing effect derived from the high aspect ratio of the cellulose nanofiber cannot be exhibited.

特許文献1には、セルロースナノファイバー間の水素結合による強い密着を防ぐためにセルロースナノファイバー表面の水酸基をエステル化又はエーテル化することが記載されている。特許文献1には、ろ紙2gにN,N−ジメチルアセトアミド(有機溶媒)50mlと塩化1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(有機のイオン液体)60gを加え、攪拌後、ろ過し、得られるセルロースナノファイバーをエステル化剤である無水酢酸でアセチル化する実施例2が示されている。特許文献1には、セルロースナノファイバーをシリルエーテル化剤であるヘキサメチルジシラザンでエーテル化する実施例4も示されている。   Patent Document 1 describes esterifying or etherifying hydroxyl groups on the surface of cellulose nanofibers in order to prevent strong adhesion due to hydrogen bonding between cellulose nanofibers. In Patent Document 1, 50 ml of N, N-dimethylacetamide (organic solvent) and 60 g of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (organic ionic liquid) are added to 2 g of filter paper, stirred, filtered, and obtained cellulose Example 2 shows acetylation of nanofibers with acetic anhydride, an esterifying agent. Patent Document 1 also shows Example 4 in which cellulose nanofibers are etherified with hexamethyldisilazane, which is a silyl etherifying agent.

特開2011−184816号公報JP 2011-184816 A

しかし、セルロースナノファイバー間の強い密着を防ぐために有機溶媒や有機のイオン液体等を含む有機溶液を使用する処理が必要であり、後処理として有機溶液の廃液処理が必要となる。   However, in order to prevent strong adhesion between cellulose nanofibers, a treatment using an organic solution containing an organic solvent, an organic ionic liquid, or the like is required, and a waste liquid treatment of the organic solution is required as a post-treatment.

以上を鑑み、本発明は、新規な改質フィブリル化セルロース及びフィブリル化セルロース含有樹脂製品を提供する目的を有している。   In view of the above, the present invention has an object of providing a novel modified fibrillated cellulose and a resin product containing fibrillated cellulose.

本発明の改質フィブリル化セルロースの製造方法は、処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って前記セルロースをフィブリル化させ改質フィブリル化セルロースを製造する態様を有する
得られる改質フィブリル化セルロースは、非水溶性の親水性樹脂の代わりに水溶性樹脂や、一般的な樹脂である疎水性樹脂を用いる場合と比べて、フィブリル化セルロースを用いた製品の強度が向上する顕著な効果があることが分かった。また、フィブリル化セルロースを改質する際に有機溶媒や有機のイオン液体等を含む有機溶液を必要としない。
The method for producing a modified fibrillated cellulose of the present invention uses the mill using a treatment medium, and the treatment medium in which the treatment medium is placed in a dispersion system containing at least water, cellulose, and a water-insoluble hydrophilic resin. , and the by fibrillating the cellulose by performing wet grinding to the dispersion to hit the water-insoluble hydrophilic resin, having aspects of producing a modified fibrillated cellulose.
The resulting modified fibrillated cellulose is stronger in the strength of products using fibrillated cellulose than when using a water-soluble resin or a hydrophobic resin as a general resin instead of a water-insoluble hydrophilic resin. It has been found that there is a significant effect of improvement. Further, when modifying the fibrillated cellulose, an organic solution containing an organic solvent or an organic ionic liquid is not required.

ここで、特許請求の範囲に記載されるフィブリル化は、繊維を裂けた状態にすることを意味する。フィブリル化セルロースは、セルロースナノファイバーを含み、かつ、セルロースナノファイバーに限定されない。
特許請求の範囲に記載される非水溶性は、樹脂の溶解度の測定値が実質的に0であることを意味する。具体的には、20℃1気圧のもと、JIS R3503-1994(化学分析用ガラス器具)に規定されるビーカー200mLに水を100mL入れ、樹脂サンプル0.1gを入れて、100rpm以上で10分間以上スターラーで撹拌したときに溶解しなかった樹脂サンプルが見られるとき、溶解度が0であるとする。汎用樹脂に水溶性の不純物が含まれる場合、水を100mL入れたビーカー200mLに1gの汎用樹脂を入れて100rpm以上で10分間以上スターラーで撹拌したときの本発明の効果を奏する樹脂の残渣0.1gを前記樹脂サンプルとすればよい。
Here, the fibrillation described in the claims means that the fiber is torn. Fibrilized cellulose includes cellulose nanofibers and is not limited to cellulose nanofibers.
The non-water solubility described in the claims means that the measured value of the solubility of the resin is substantially zero. Specifically, under 20 ° C. and 1 atm, 100 mL of water is added to 200 mL of a beaker specified in JIS R3503-1994 (glass apparatus for chemical analysis), 0.1 g of a resin sample is added, and 10 minutes at 100 rpm or more. It is assumed that the solubility is 0 when a resin sample that has not been dissolved when stirring with a stirrer is seen. When water-soluble impurities are contained in the general-purpose resin, 1 g of the general-purpose resin is added to 200 mL of a beaker containing 100 mL of water, and a resin residue exhibiting the effect of the present invention when stirred with a stirrer at 100 rpm or more for 10 minutes or more. 1 g may be used as the resin sample.

前記非水溶性の親水性樹脂に軟化温度が水の沸点以下の樹脂を用いると、得られる改質フィブリル化セルロースを加熱乾燥する時に非水溶性の親水性樹脂が軟化または溶融してフィブリル化セルロースが非水溶性の親水性樹脂に入り込み、フィブリル化セルロースの分散性が向上する。従って、製品の強度をさらに向上させることが可能な改質フィブリル化セルロースの製造方法を提供することができる。なお、軟化温度は、JIS K7206:1999(プラスチック―熱可塑性プラスチック―ビカット軟化温度(VST)試験方法)に規定されるビカット軟化温度とする。   When a resin having a softening temperature below the boiling point of water is used for the water-insoluble hydrophilic resin, the water-insoluble hydrophilic resin is softened or melted when the resulting modified fibrillated cellulose is heated and dried, thereby fibrillating cellulose. Enters the water-insoluble hydrophilic resin and the dispersibility of the fibrillated cellulose is improved. Therefore, the manufacturing method of the modified fibrillated cellulose which can further improve the intensity | strength of a product can be provided. The softening temperature is the Vicat softening temperature specified in JIS K7206: 1999 (plastic-thermoplastic-Vicat softening temperature (VST) test method).

上述した態様の改質フィブリル化セルロースの製造方法は、分散系に入れた処理媒体をセルロース、及び、非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行う。これにより、分散系にせん断力が加わるので、フィブリル化セルロースが非水溶性の親水性樹脂に入り込み易く、フィブリル化セルロースの分散性が向上する。従って、フィブリル化セルロース含有製品の強度をさらに向上させることが可能である。 In the method for producing the modified fibrillated cellulose of the above-described embodiment, the treatment medium placed in the dispersion is hit against cellulose and a water-insoluble hydrophilic resin, and wet dispersion is performed on the dispersion. Thereby, since a shearing force is applied to the dispersion system, the fibrillated cellulose easily enters the water-insoluble hydrophilic resin, and the dispersibility of the fibrillated cellulose is improved. Therefore, the strength of the fibrillated cellulose-containing product can be further improved.

また、本発明のフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法は、処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、軟化温度が水の沸点以下の非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って改質フィブリル化セルロースを得て、該改質フィブリル化セルロースを含む分散系を加熱することにより前記非水溶性の親水性樹脂を軟化または溶融させ前記得られた分散系を乾燥させて賦形されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造する、態様を有する。
前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行うと、フィブリル化セルロースと非水溶性の親水性樹脂が結合し、分散系が乾燥するときにフィブリル化セルロースの凝集が抑制される。従って、フィブリル化セルロース含有樹脂製品の強度を向上させることが可能である。
The method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product of the present invention uses a mill using a treatment medium, and includes at least water, cellulose, and a water-insoluble hydrophilic resin having a softening temperature equal to or lower than the boiling point of water. The treated medium placed in a dispersion system is struck against the cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin to perform wet pulverization on the dispersion system to obtain modified fibrillated cellulose, and the modified fibrillation It has a mode in which a fibrillated cellulose-containing resin product is produced by heating or dispersing the water-insoluble hydrophilic resin by heating a dispersion containing cellulose and drying the obtained dispersion. .
When the treatment medium is applied to the cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin and wet pulverization is performed on the dispersion, the fibrillated cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin are combined to form a dispersion. Aggregation of fibrillated cellulose is suppressed when drying. Accordingly, it is possible to improve the strength of the fibrillated cellulose-containing resin product.

さらに、本発明のフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法は、処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、熱可塑性の非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って改質フィブリル化セルロースを得て、該改質フィブリル化セルロースを含む分散系を加熱することにより該分散系から水分を除去し該分散系を熱成形して賦形されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造する、態様を有する。
さらに、本発明のフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法は、処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、熱硬化性の非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って改質フィブリル化セルロースを得て、該改質フィブリル化セルロースを含む分散系を加熱することにより該分散系から水分を除去し前記非水溶性の親水性樹脂を熱硬化させて賦形されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造する、態様を有する。
ここで、水分を除去することには、乾燥、ろ過、遠心分離、等が含まれる。
Furthermore, in the method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product of the present invention, a mill using a treatment medium is used, and the product is placed in a dispersion system including at least water, cellulose, and a thermoplastic water-insoluble hydrophilic resin. The treatment medium is applied to the cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin to perform wet pulverization on the dispersion to obtain modified fibrillated cellulose, and the dispersion containing the modified fibrillated cellulose The fibrillated cellulose-containing resin product is produced by removing water from the dispersion and heating the dispersion to form the dispersion.
Furthermore, the method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product of the present invention uses a mill using a treatment medium and puts it in a dispersion system containing at least water, cellulose, and a thermosetting water-insoluble hydrophilic resin. The treated medium is struck against the cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin, and the dispersion is wet pulverized to obtain modified fibrillated cellulose, and the dispersion containing the modified fibrillated cellulose is obtained. It has the aspect which manufactures the fibrillated cellulose containing resin product which removed the water | moisture content from this dispersion system by heating a system, and thermosets the said water-insoluble hydrophilic resin.
Here, the removal of water includes drying, filtration, centrifugation, and the like.

さらに、本発明のフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法は、上述した改質フィブリル化セルロースの製造方法により得られる改質フィブリル化セルロースと樹脂とを少なくとも混合してフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造する、態様を有する。
前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系を混合すると、フィブリル化セルロースと非水溶性の親水性樹脂が結合し、フィブリル化セルロース含有樹脂製品の中でフィブリル化セルロースの凝集が抑制される。従って、フィブリル化セルロース含有樹脂製品の強度を向上させることが可能である。
Furthermore, the method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product of the present invention is a method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product by mixing at least a modified fibrillated cellulose obtained by the above-described method for producing a modified fibrillated cellulose and a resin. Have an aspect.
When the treatment medium is struck against the cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin and the dispersion is mixed, the fibrillated cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin are combined to form a fibrillated cellulose-containing resin product. Thus, aggregation of fibrillated cellulose is suppressed. Accordingly, it is possible to improve the strength of the fibrillated cellulose-containing resin product.

さらに、フィブリル化セルロースに少なくとも有機酸により変性した酸変性ポリオレフィンである非水溶性の親水性樹脂が結合した改質フィブリル化セルロースは、製品に用いたときに製品の強度を向上させることが可能である。
ここで、結合は、フィブリル化セルロースと非水溶性の親水性樹脂とを相互作用により結びつける広義の結合を意味し、化学結合のみならず、物理吸着を含む。また、フィブリル化セルロースと非水溶性の親水性樹脂の配合比は、フィブリル化セルロースの方が多くてもよいし、非水溶性の親水性樹脂の方が多くてもよい。
さらに、有機酸により変性した酸変性ポリオレフィンである非水溶性の親水性樹脂にフィブリル化セルロースが入り込んだ改質フィブリル化セルロースは、製品に用いたときに製品の強度を向上させることが可能である。
Furthermore, the fibrillated cellulose, at least, water-insoluble hydrophilic resin which is an acid-modified polyolefin modified by an organic acid is bonded reforming fibrillated cellulose, to improve the strength of the product when used in product Is possible.
Here, the bond means a broad bond that binds the fibrillated cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin by interaction, and includes not only a chemical bond but also physical adsorption. The blending ratio of fibrillated cellulose and water-insoluble hydrophilic resin may be greater for fibrillated cellulose or greater for water-insoluble hydrophilic resin.
Furthermore, modified fibrillated cellulose in which fibrillated cellulose is incorporated into a water-insoluble hydrophilic resin, which is an acid-modified polyolefin modified with an organic acid, can improve the strength of the product when used in the product. .

さらに、上述した改質フィブリル化セルロースから形成されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品は、強度を向上させることが可能である。 Furthermore, the fibrillated cellulose-containing resin product formed from the above-described modified fibrillated cellulose can improve the strength.

さらに、上述した改質フィブリル化セルロースと、樹脂と、が少なくとも混合されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品は、強度を向上させることが可能である。 Furthermore, the strength of the fibrillated cellulose-containing resin product in which the above-described modified fibrillated cellulose and the resin are mixed can be improved.

さらに、本発明は、上述した改質フィブリル化セルロースを混合した複合体、上述した改質フィブリル化セルロースを添加したコンクリート、上述した改質フィブリル化セルロースを添加したセラミックスグリーン体、及び、これらの製造方法等の態様も有する。   Furthermore, the present invention provides a composite in which the above-described modified fibrillated cellulose is mixed, a concrete to which the above-described modified fibrillated cellulose is added, a ceramic green body to which the above-described modified fibrillated cellulose is added, and production thereof. It also has an aspect such as a method.

請求項1に係る発明によれば、簡単な処理でフィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能な新規の改質フィブリル化セルロースの製造方法を提供することができる。
請求項2に係る発明では、フィブリル化セルロース含有製品の強度をさらに向上させることが可能な改質フィブリル化セルロースの製造方法を提供することができる。
請求項3請求項6に係る発明では、簡単な処理でフィブリル化セルロース含有樹脂製品の強度を向上させることが可能な製造方法を提供することができる。
請求項7、請求項8に係る発明では、フィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能な新規の改質フィブリル化セルロースを提供することができる。
請求項9請求項10に係る発明では、強度を向上させた新規なフィブリル化セルロース含有樹脂製品を提供することが可能となる。
According to the invention which concerns on Claim 1 , the manufacturing method of the novel modified | denatured fibrillated cellulose which can improve the intensity | strength of a fibrillated cellulose containing product by simple process can be provided.
In the invention which concerns on Claim 2 , the manufacturing method of the modified fibrillated cellulose which can further improve the intensity | strength of a fibrillated cellulose containing product can be provided.
The invention according to claims 3 and 6 can provide a production method capable of improving the strength of the fibrillated cellulose-containing resin product by a simple treatment.
In the invention which concerns on Claim 7, Claim 8 , the novel modified fibrillated cellulose which can improve the intensity | strength of a fibrillated cellulose containing product can be provided.
In the inventions according to claim 9 and claim 10 , it is possible to provide a novel fibrillated cellulose-containing resin product with improved strength.

改質フィブリル化セルロースの製造方法を含むフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法の一例を模式的に示す流れ図。The flowchart which shows typically an example of the manufacturing method of the fibrillated cellulose containing resin product containing the manufacturing method of a modified fibrillated cellulose. 製造方法の別の例を模式的に示す流れ図。The flowchart which shows another example of a manufacturing method typically. 製造方法の別の例を模式的に示す流れ図。The flowchart which shows another example of a manufacturing method typically. 製造方法の別の例を模式的に示す流れ図。The flowchart which shows another example of a manufacturing method typically. 非水溶性親水性樹脂を用いた改質フィブリル化セルロースの凝集抑制作用を模式的に例示する図。The figure which illustrates typically the aggregation inhibitory effect of the modification | reformation fibrillated cellulose using water-insoluble hydrophilic resin. 水溶性樹脂を用いた比較例のフィブリル化セルロースの様子を模式的に示す図。The figure which shows typically the mode of the fibrillated cellulose of the comparative example using water-soluble resin. 疎水性樹脂を用いた比較例のフィブリル化セルロースの様子を模式的に示す図。The figure which shows typically the mode of the fibrillated cellulose of the comparative example using hydrophobic resin. 実施例1の射出成形体から得られたシートの写真。2 is a photograph of a sheet obtained from the injection-molded body of Example 1. 比較例1の射出成形体から得られたシートの写真。2 is a photograph of a sheet obtained from the injection-molded body of Comparative Example 1.

以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。   Embodiments of the present invention will be described below. Of course, the following embodiments are merely examples of the present invention, and all the features shown in the embodiments are not necessarily essential to the means for solving the invention.

(1)改質フィブリル化セルロースを含む製品の製造方法の説明:
図1〜4は、改質フィブリル化セルロースの製造方法を含むフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法の例を模式的に示している。本改質フィブリル化セルロースの製法は、水11と、セルロース(12,22)と、非水溶性の親水性樹脂13と、を少なくとも含む分散系10を混合して改質フィブリル化セルロース30,32を製造するものである。以下、改質フィブリル化セルロース30,32を含む製品としてフィブリル化セルロース含有樹脂製品40,50を製造する例を説明する。
(1) Description of a method for producing a product containing modified fibrillated cellulose:
1 to 4 schematically illustrate an example of a method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product including a method for producing a modified fibrillated cellulose. The modified fibrillated cellulose is produced by mixing a dispersion system 10 containing at least water 11, cellulose (12, 22), and a water-insoluble hydrophilic resin 13, and modifying the fibrillated cellulose 30, 32. Is to be manufactured. Hereinafter, the example which manufactures the fibrillated cellulose containing resin products 40 and 50 as a product containing the modified fibrillated cellulose 30 and 32 is demonstrated.

(1−1)製法方法例1:
図1に示す製造方法例1は、水11とセルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13とを少なくとも含む分散系10に対して湿式粉砕を行い、フィブリル化セルロース22に少なくとも非水溶性親水性樹脂13が結合した改質フィブリル化セルロース30,32を製造するものである。
(1-1) Manufacturing method example 1:
In Production Method Example 1 shown in FIG. 1, wet dispersion is performed on a dispersion system 10 including at least water 11, a cellulose raw material 12, and a water-insoluble hydrophilic resin 13, and the fibrillated cellulose 22 is at least water-insoluble and hydrophilic. The modified fibrillated cellulose 30, 32 to which the resin 13 is bonded is produced.

投入工程S1では、水11とセルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13と必要に応じて添加剤16とをそれぞれ計量して湿式粉砕装置MI1に入れる。   In the charging step S1, the water 11, the cellulose raw material 12, the water-insoluble hydrophilic resin 13 and, if necessary, the additive 16 are weighed and put into the wet pulverizer MI1.

セルロース原料12は、木質系材料、草本系材料、海藻系材料、バクテリア系材料、動物系材料、等を用いることができる。木質系材料には、針葉樹系材料や広葉樹系材料が含まれ、木片、木粉、木材の破砕物、木材の粉砕物、木質系パルプ、これらの組合せ、等が含まれる。木質系材料に竹等が含まれてもよい。草本系材料には、麻、バガス、モミガラ、稲わら、麦わら、綿、草本系パルプ、これらの組合せ、等が含まれる。セルロース原料は、家具工場や建築現場等で発生する木材の切り屑、廃材の粉砕物、家具や建築用材といった廃棄物の粉砕物、等も用いることができ、パルプ化していてもよいし、パルプ化していなくてもよい。また、セルロース原料は、フィブリル化されていない原料のみならず、フィブリル化セルロースでもよく、セルロースナノファイバーでもよい。フィブリル化は、セルロース繊維を裂けた状態にすることを意味し、ナノオーダーのミクロフィブリルにすることを含むが、ミクロフィブリル化に限定されない。   As the cellulose raw material 12, woody materials, herbaceous materials, seaweed materials, bacterial materials, animal materials, and the like can be used. Woody materials include coniferous materials and hardwood materials, and include wood chips, wood powder, crushed wood, crushed wood, wood pulp, combinations thereof, and the like. Bamboo etc. may be contained in the woody material. Herbaceous materials include hemp, bagasse, rice straw, rice straw, straw, cotton, herbaceous pulp, combinations thereof, and the like. As the cellulose raw material, wood chips generated at furniture factories and construction sites, pulverized waste materials, pulverized waste materials such as furniture and building materials, etc. can be used, and may be pulped. It does not have to be converted. The cellulose raw material is not limited to a non-fibrillated raw material, but may be fibrillated cellulose or cellulose nanofiber. Fibrilization means that the cellulose fibers are torn and includes nano-order microfibrils, but is not limited to microfibrillation.

湿式粉砕する場合の固形状のセルロース原料の大きさは、湿式粉砕することができる大きさであればよい。セルロース原料が粉状であると、容易にフィブリル化するので好ましい。粉状には、粒状、繊維状、等が含まれる。粉状のセルロース原料の大きさは、4mmパスが好ましく、2mmパスがより好ましく、1mmパスがさらに好ましく、500μmパスが特に好ましい。ここで、XmmパスとはJIS Z8801-1:2006(試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい)に規定される目開きがXmmであるふるいを通過する大きさを意味し、Xμmパスとは前記目開きがXμmであるふるいを通過する大きさを意味する。なお、湿式粉砕後のフィブリル化セルロースの比表面積は、30〜200m2/g程度となる。 The size of the solid cellulose raw material in the case of wet pulverization may be a size that allows wet pulverization. It is preferable that the cellulose raw material is powdery because it easily fibrillates. The powder form includes granular form, fibrous form, and the like. The size of the powdery cellulose raw material is preferably 4 mm pass, more preferably 2 mm pass, further preferably 1 mm pass, and particularly preferably 500 μm pass. Here, the Xmm path means a size passing through a sieve having an opening of Xmm defined in JIS Z8801-1: 2006 (test sieve—Part 1: metal mesh sieve). Means a size passing through a sieve having an opening of X μm. In addition, the specific surface area of the fibrillated cellulose after wet pulverization is about 30 to 200 m 2 / g.

分散系10に樹脂が含まれない場合、混合後の分散系から水分を除去するとフィブリル化セルロース同士が凝集する。フィブリル化セルロース凝集塊を個々の繊維に分離することは困難であるので、フィブリル化セルロースを樹脂等に混合したときにフィブリル化セルロースの高アスペクト比に由来する補強効果が発揮されず、一般的な疎水性樹脂と親水性のフィブリル化セルロースとの界面の強度も低い。本技術では、分散系10に非水溶性の親水性樹脂13を混合することにより、フィブリル化セルロースの高アスペクト比に由来する補強効果を十分に発揮させ、製品の強度を向上させるようにしている。   When the resin is not contained in the dispersion system 10, fibrillated cellulose aggregates when moisture is removed from the dispersion system after mixing. Since it is difficult to separate the fibrillated cellulose aggregate into individual fibers, when the fibrillated cellulose is mixed with a resin or the like, the reinforcing effect derived from the high aspect ratio of the fibrillated cellulose is not exhibited, The interface strength between the hydrophobic resin and the hydrophilic fibrillated cellulose is also low. In this technology, by mixing the water-insoluble hydrophilic resin 13 with the dispersion system 10, the reinforcing effect derived from the high aspect ratio of the fibrillated cellulose is sufficiently exhibited, and the strength of the product is improved. .

上述の非水溶性の親水性樹脂13は、親水性でありながら非水溶性である樹脂を意味する。
本発明にいう非水溶性は、上述したように、樹脂の溶解度の測定値が実質的に0であることを意味する。分散系10に樹脂として非水溶性親水性樹脂13ではなく水溶性樹脂のみが含まれる場合、混合後の分散系のフィブリル化セルロースを樹脂等に混合したときに製品の強度が十分には向上しない。
The water-insoluble hydrophilic resin 13 described above means a resin that is hydrophilic but water-insoluble.
The water-insoluble property referred to in the present invention means that the measured value of the solubility of the resin is substantially 0 as described above. When the dispersion system 10 contains only the water-soluble resin instead of the water-insoluble hydrophilic resin 13 as the resin, the strength of the product is not sufficiently improved when the dispersed fibrillated cellulose after mixing is mixed with the resin or the like. .

本発明にいう親水性樹脂は、親水基を有する樹脂を意味する。親水基には、カルボキシ基-COOH、ヒドロキシ基-OH、アミノ基-NH2、カルボニル基>CO、スルホ基-SO3H、等が含まれる。分散系10に樹脂として非水溶性親水性樹脂13ではなく疎水性樹脂のみが含まれる場合、混合後の分散系から水分を除去するとフィブリル化セルロース同士が凝集し、フィブリル化セルロースを樹脂等に混合したときにフィブリル化セルロースの高アスペクト比に由来する補強効果が発揮されない。 The hydrophilic resin referred to in the present invention means a resin having a hydrophilic group. Hydrophilic groups include carboxy group —COOH, hydroxy group —OH, amino group —NH 2 , carbonyl group> CO, sulfo group —SO 3 H, and the like. When the dispersion system 10 contains only a hydrophobic resin instead of the water-insoluble hydrophilic resin 13 as the resin, the fibrillated cellulose aggregates when water is removed from the mixed dispersion system, and the fibrillated cellulose is mixed with the resin or the like. The reinforcing effect derived from the high aspect ratio of fibrillated cellulose is not exhibited.

非水溶性の親水性樹脂であるか否かは、粉状樹脂サンプルを水に入れた系の透過率T(0≦T≦1)が閾値Tt(0<Tt<1)以下となるか否かにより区別することができる。疎水性樹脂は、水に溶解せずに浮上又は沈殿するため、T>Ttとなる。水溶性樹脂は、水に溶解するので、T>Ttとなる。
具体的には、樹脂濃度1重量%となるように樹脂サンプルを水に添加し、100rpm以上で10分間以上スターラーで撹拌した後、分光光度計用の10mmセルに撹拌液を入れ、10秒後に波長660nmの光の透過率Tを測定するものとする。透過率1とするブランクは、イオン交換水を入れた10mmセルで調整する。分光光度計の測定値が吸光度A(A≧0)である場合、T=10-Aから透過率Tを求める。閾値Ttは、0.9が好ましく、0.8がより好ましく、0.7がさらに好ましく、0.6が特に好ましい。
Whether or not it is a water-insoluble hydrophilic resin depends on whether or not the transmittance T (0 ≦ T ≦ 1) of a system in which a powdery resin sample is put in water is equal to or less than a threshold value Tt (0 <Tt <1). Can be distinguished by Since the hydrophobic resin floats or precipitates without dissolving in water, T> Tt. Since the water-soluble resin dissolves in water, T> Tt.
Specifically, a resin sample is added to water so that the resin concentration becomes 1% by weight, and after stirring with a stirrer at 100 rpm or more for 10 minutes or more, the stirring solution is put into a 10 mm cell for a spectrophotometer, and after 10 seconds. Assume that the transmittance T of light having a wavelength of 660 nm is measured. A blank with a transmittance of 1 is adjusted with a 10 mm cell containing ion-exchanged water. When the measured value of the spectrophotometer is absorbance A (A ≧ 0), the transmittance T is obtained from T = 10 −A . The threshold value Tt is preferably 0.9, more preferably 0.8, still more preferably 0.7, and particularly preferably 0.6.

非水溶性親水性樹脂13には、熱可塑性樹脂といった合成樹脂の原料に有機酸といった酸を添加して合成して得られる酸変性樹脂等を用いることができる。合成樹脂には、ゴム及びエラストマーが含まれる。合成樹脂の原料に添加する不飽和酸には、マレイン酸や無水マレイン酸やフマル酸等の不飽和ジカルボン酸又は酸無水物、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和カルボン酸、メチル(メタ)アクリレートや2−エチルヘキシルアクリレート等の不飽和カルボン酸のアルキルエステル誘導体、アクリルアミドやマレイン酸のモノ又はジエチルエステル等の不飽和カルボン酸又は不飽和ジカルボン酸の誘導体、これらの組合せ、等を用いることができる。例えば、付加重合前の合成樹脂の原料に不飽和ジカルボン酸や不飽和カルボン酸等を添加して付加重合を行うと、親水基であるカルボキシル基を有する酸変性樹脂が得られる。非水溶性親水性樹脂の具体例には、酸変性PP(ポリプロピレン)や酸変性PE(ポリエチレン)といった酸変性ポリオレフィン、酸変性PS(ポリスチレン)、酸変性AS(アクリロニトリルスチレン共重合体)、アミン変性樹脂、塩素化樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、等を挙げることができる。   As the water-insoluble hydrophilic resin 13, an acid-modified resin obtained by adding an acid such as an organic acid to a raw material of a synthetic resin such as a thermoplastic resin can be used. Synthetic resins include rubbers and elastomers. The unsaturated acid added to the raw material of the synthetic resin includes unsaturated dicarboxylic acids or anhydrides such as maleic acid, maleic anhydride and fumaric acid, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid, and methyl (meth) acrylate. An alkyl ester derivative of unsaturated carboxylic acid such as 2-ethylhexyl acrylate, an unsaturated carboxylic acid or unsaturated dicarboxylic acid derivative such as mono- or diethyl ester of acrylamide or maleic acid, a combination thereof, or the like can be used. For example, when an addition polymerization is performed by adding an unsaturated dicarboxylic acid or an unsaturated carboxylic acid to the raw material of the synthetic resin before the addition polymerization, an acid-modified resin having a carboxyl group which is a hydrophilic group is obtained. Specific examples of water-insoluble hydrophilic resins include acid-modified polyolefins such as acid-modified PP (polypropylene) and acid-modified PE (polyethylene), acid-modified PS (polystyrene), acid-modified AS (acrylonitrile styrene copolymer), and amine-modified. Examples thereof include resins, chlorinated resins, polyamides, polyurethanes, and the like.

湿式粉砕する場合の固形状の非水溶性親水性樹脂の大きさは、湿式粉砕することができる大きさであればよい。非水溶性親水性樹脂が粉状であると、フィブリル化セルロースと結合し易いので好ましい。粉状には、粒状、繊維状、等が含まれる。粉状の非水溶性親水性樹脂の大きさは、4mmパスが好ましく、2mmパスがより好ましく、1mmパスがさらに好ましく、500μmパスが特に好ましい。   The size of the solid water-insoluble hydrophilic resin in the case of wet pulverization may be a size that allows wet pulverization. It is preferable that the water-insoluble hydrophilic resin is in a powder form because it is easily bonded to fibrillated cellulose. The powder form includes granular form, fibrous form, and the like. The size of the powdery water-insoluble hydrophilic resin is preferably 4 mm path, more preferably 2 mm path, further preferably 1 mm path, and particularly preferably 500 μm path.

さらに、湿式粉砕装置MI1には、水11とセルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13に含まれない一種以上の添加剤16が投入されてもよい。添加剤16には、滑剤、繊維状素材、核剤、顔料といった着色剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、充填材、可塑剤、補強剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、防カビ剤、ケトンパーオキサイドやハイドロパーオキサイド等といった過酸化物、分散材、これらの組合せ、等を用いることができる。また、分散系10に含まれる非水溶性親水性樹脂13の重量比よりも少ない範囲で疎水性樹脂と水溶性樹脂の少なくとも一方が添加剤16に含まれてもよい。湿式粉砕する場合の固形状の添加剤16の大きさは、粉状である場合には、4mmパスが好ましく、2mmパスがより好ましく、1mmパスがさらに好ましく、500μmパスが特に好ましい。   Furthermore, one or more additives 16 that are not included in the water 11, the cellulose raw material 12, and the water-insoluble hydrophilic resin 13 may be added to the wet pulverizer MI1. Additives 16 include lubricants, fibrous materials, nucleating agents, pigments such as pigments, heat stabilizers, light stabilizers, UV absorbers, antistatic agents, fillers, plasticizers, reinforcing agents, flame retardants, flame retardants. Auxiliaries, mold release agents, fungicides, peroxides such as ketone peroxide and hydroperoxide, dispersion materials, combinations thereof, and the like can be used. Further, at least one of a hydrophobic resin and a water-soluble resin may be included in the additive 16 within a range smaller than the weight ratio of the water-insoluble hydrophilic resin 13 included in the dispersion system 10. When the wet additive pulverization is performed, the size of the solid additive 16 is preferably 4 mm path, more preferably 2 mm path, further preferably 1 mm path, and particularly preferably 500 μm path.

分散系中のセルロース原料の重量比は、例えば、水100重量部に対して0.05〜100重量部(より好ましくは0.5〜70重量部、さらに好ましくは1〜50重量部、特に好ましくは2〜20重量部)とすることができる。セルロース原料の重量比を前記下限以上にすると、改質フィブリル化セルロースを好ましい収量にすることができる。セルロース原料の重量比を前記上限以下にすると、分散系中で水によりフィブリル化セルロースの凝集が抑制され、フィブリル化セルロース含有製品を好ましい強度にすることができる。分散系中の非水溶性親水性樹脂の重量比は、例えば、セルロース100重量部に対して0.1〜10000重量部(より好ましくは1〜1000重量部、さらに好ましくは5〜500重量部、特に好ましくは15〜300重量部)とすることができる。水100重量部に対する非水溶性親水性樹脂は、例えば、0.1〜100重量部(より好ましくは0.5〜60重量部、さらに好ましくは1〜30重量部)とすることができる。非水溶性親水性樹脂の重量比を前記下限以上にすると、分散系中で水によりフィブリル化セルロースの凝集が抑制され、フィブリル化セルロース含有製品を好ましい強度にすることができる。非水溶性親水性樹脂の重量比を前記上限以下にすると、フィブリル化セルロースに結合しない非水溶性親水性樹脂が抑制され、フィブリル化セルロース含有製品を好ましい強度にすることができる。   The weight ratio of the cellulose raw material in the dispersion is, for example, 0.05 to 100 parts by weight (more preferably 0.5 to 70 parts by weight, still more preferably 1 to 50 parts by weight, particularly preferably 100 parts by weight of water). 2 to 20 parts by weight). When the weight ratio of the cellulose raw material is set to the above lower limit or more, the modified fibrillated cellulose can be obtained in a preferable yield. When the weight ratio of the cellulose raw material is less than or equal to the above upper limit, aggregation of the fibrillated cellulose is suppressed by water in the dispersion, and the fibrillated cellulose-containing product can have a preferable strength. The weight ratio of the water-insoluble hydrophilic resin in the dispersion is, for example, 0.1 to 10,000 parts by weight (more preferably 1 to 1000 parts by weight, still more preferably 5 to 500 parts by weight, based on 100 parts by weight of cellulose, Particularly preferably, it can be 15 to 300 parts by weight. The water-insoluble hydrophilic resin with respect to 100 parts by weight of water can be, for example, 0.1 to 100 parts by weight (more preferably 0.5 to 60 parts by weight, still more preferably 1 to 30 parts by weight). When the weight ratio of the water-insoluble hydrophilic resin is not less than the above lower limit, aggregation of the fibrillated cellulose is suppressed by water in the dispersion, and the fibrillated cellulose-containing product can have a preferable strength. When the weight ratio of the water-insoluble hydrophilic resin is not more than the above upper limit, the water-insoluble hydrophilic resin that does not bind to the fibrillated cellulose is suppressed, and the fibrillated cellulose-containing product can have a preferable strength.

添加剤16を添加する場合、例えば、フィブリル化セルロース含有製品を好ましい強度にするため、セルロース原料100重量部に対する添加剤の配合比を100000重量部以下(より好ましくは100重量部以下)とすることができる。水100重量部に対する添加剤16は、例えば、100重量部以下(より好ましくは50重量部以下)とすることができる。添加剤16に疎水性樹脂と水溶性樹脂の少なくとも一方の樹脂が含まれる場合、該樹脂の分散系中の重量比は、分散系中の非水溶性親水性樹脂の重量比よりも少なければよく、非水溶性親水性樹脂100重量部に対して50重量部以下が好ましく、30重量部以下がより好ましく、10重量部以下がさらに好ましい。疎水性樹脂と水溶性樹脂の少なくとも一方の樹脂の重量比を前記上限以下にすると、混合後の分散系から水分を除去したときにフィブリル化セルロース同士の凝集が抑制され、フィブリル化セルロースを樹脂等に混合したときにフィブリル化セルロースの高アスペクト比に由来する補強効果が発揮され、製品の強度が向上する。   When the additive 16 is added, for example, in order to make the fibrillated cellulose-containing product have a preferable strength, the blending ratio of the additive to 100 parts by weight of the cellulose raw material is set to 100000 parts by weight or less (more preferably 100 parts by weight or less). Can do. The additive 16 with respect to 100 parts by weight of water can be, for example, 100 parts by weight or less (more preferably 50 parts by weight or less). When the additive 16 contains at least one of a hydrophobic resin and a water-soluble resin, the weight ratio of the resin in the dispersion should be less than the weight ratio of the water-insoluble hydrophilic resin in the dispersion. The amount is preferably 50 parts by weight or less, more preferably 30 parts by weight or less, and still more preferably 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the water-insoluble hydrophilic resin. When the weight ratio of at least one of the hydrophobic resin and the water-soluble resin is less than or equal to the above upper limit, aggregation of the fibrillated cellulose is suppressed when moisture is removed from the dispersion after mixing, and the fibrillated cellulose is replaced with a resin or the like. When mixed, the reinforcing effect derived from the high aspect ratio of fibrillated cellulose is exhibited, and the strength of the product is improved.

湿式粉砕装置MI1には、ボールミル、ビーズミル、ロッドミル、ディスクミル、リングミル、高圧ホモジナイザー、せん断型ミキサー、ニーダー、遊星回転型ミキサー、ジェットミル、アトリションミル、及び、高速ミキサーから選ばれる一種以上を用いることができる。これらの機械は、セルロース原料にせん断力を与えてセルロース原料をフィブリル化することができる。湿式粉砕は、水存在下で行う粉砕を意味する。ボールミルやビーズミルやロッドミルやディスクミル等は、処理媒体ME1を用いるミルである。処理媒体ME1は、粉砕媒体とも呼ばれ、ボール状媒体、ロッド状媒体、ビーズ状媒体、ディスク状媒体、等が含まれる。従って、ミルには、分散系に入れたボール状媒体を被処理物にぶつけるボールミル、分散系に入れたロッド状媒体を被処理物にぶつけるロッドミル、分散系に入れたビーズ状媒体を被処理物にぶつけるビーズミル、分散系を間に入れた二つのディスク状媒体の少なくとも一方を回転させて被処理物を粉砕するディスクミル、等が含まれる。ミルは、処理媒体ME1の動きによりセルロース原料12をフィブリル化させる。処理媒体ME1からの強い機械的エネルギーは、水により膨潤しているセルロース原料12を解繊(叩解)して十分にフィブリル化させるとともに、非水溶性親水性樹脂13を微細化させる。粉砕媒体を用いるミルには、粉砕媒体が挿入されているドラム状の粉砕筒を振動させて中の粉砕媒体を運動させる振動ミルや、粉砕筒を回転させて中の粉砕媒体を運動させるミル等がある。   The wet pulverizer MI1 uses at least one selected from a ball mill, a bead mill, a rod mill, a disk mill, a ring mill, a high-pressure homogenizer, a shear mixer, a kneader, a planetary rotary mixer, a jet mill, an attrition mill, and a high-speed mixer. be able to. These machines can apply a shearing force to the cellulose raw material to fibrillate the cellulose raw material. Wet pulverization means pulverization performed in the presence of water. A ball mill, a bead mill, a rod mill, a disk mill, and the like are mills that use the processing medium ME1. The processing medium ME1 is also called a grinding medium, and includes a ball-shaped medium, a rod-shaped medium, a bead-shaped medium, a disk-shaped medium, and the like. Therefore, the mill includes a ball mill that hits the workpiece with the ball-shaped medium placed in the dispersion, a rod mill that hits the workpiece with the rod-shaped medium placed in the dispersion, and a bead-like medium placed in the dispersion. And a bead mill that hits the disk, a disk mill that pulverizes the workpiece by rotating at least one of the two disk-shaped media with a dispersion system in between. The mill fibrillates the cellulose raw material 12 by the movement of the processing medium ME1. The strong mechanical energy from the processing medium ME1 defibrates (beats) the cellulose raw material 12 swollen with water and sufficiently fibrillates, and also refines the water-insoluble hydrophilic resin 13. For mills that use grinding media, a vibrating mill that vibrates a drum-like grinding cylinder in which grinding media is inserted and moves the grinding media inside, a mill that rotates the grinding cylinder and moves the grinding media inside, etc. There is.

処理媒体ME1の材質には、鋼鉄やステンレス等の金属、アルミナ等のセラミックス、ポリアミド(ナイロン)等の合成樹脂、等を用いることができる。ボール状媒体には、例えば、径10〜50mm程度の球状媒体が用いられる。ロッド状媒体には、例えば、径10〜50mm程度の円柱状媒体が用いられる。
上述の湿式粉砕装置MI1を用いて分散系10を混合すると、分散系10にせん断力が加わるので、フィブリル化セルロース22が非水溶性の親水性樹脂13に入り込み易く、フィブリル化セルロース22の分散性が向上する。従って、湿式粉砕装置MI1を用いると、湿式粉砕装置を使用しない場合と比べてフィブリル化セルロース含有製品の強度がさらに向上する。
As the material of the processing medium ME1, a metal such as steel or stainless steel, a ceramic such as alumina, a synthetic resin such as polyamide (nylon), or the like can be used. For the ball-shaped medium, for example, a spherical medium having a diameter of about 10 to 50 mm is used. For example, a cylindrical medium having a diameter of about 10 to 50 mm is used as the rod-shaped medium.
When the dispersion system 10 is mixed using the above-described wet pulverization apparatus MI1, shear force is applied to the dispersion system 10, so that the fibrillated cellulose 22 easily enters the water-insoluble hydrophilic resin 13 and the dispersibility of the fibrillated cellulose 22 is increased. Will improve. Therefore, when the wet pulverizer MI1 is used, the strength of the fibrillated cellulose-containing product is further improved as compared with the case where the wet pulverizer is not used.

湿式粉砕工程S2では、セルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13を少なくとも含む分散系10に対して湿式粉砕を行う。フィブリル化していないセルロース原料は、湿式粉砕によりフィブリル化される。湿式粉砕の時間は、例えば、5分〜24時間程度、10分〜12時間程度、等とすることができる。湿式粉砕により、ウェットな改質フィブリル化セルロース30が得られる。従って、本製造方法は、水11と、セルロース(12,22)と、非水溶性の親水性樹脂13と、を少なくとも含む分散系10を混合して改質フィブリル化セルロース30を製造することになる。   In the wet grinding step S2, wet grinding is performed on the dispersion system 10 including at least the cellulose raw material 12 and the water-insoluble hydrophilic resin 13. Non-fibrillated cellulose raw material is fibrillated by wet grinding. The wet pulverization time can be, for example, about 5 minutes to 24 hours, about 10 minutes to 12 hours, and the like. The wet modified fibrillated cellulose 30 is obtained by wet pulverization. Therefore, the present production method is to produce the modified fibrillated cellulose 30 by mixing the dispersion system 10 containing at least the water 11, cellulose (12, 22), and the water-insoluble hydrophilic resin 13. Become.

湿式粉砕後に得られるウェットな改質フィブリル化セルロース30は、必要に応じて乾燥工程S3で乾燥させることができる。この乾燥は、例えば40〜120℃程度の加熱による乾燥、送風による乾燥、加熱と送風を併用した乾燥、室温乾燥、減圧乾燥、等の通常の方法により行うことができるが、凍結乾燥等の特別な方法により行ってもよい。例えば、60℃程度で乾燥する場合、ウェットな改質フィブリル化セルロースを5〜7日程度加熱すればよい。真空乾燥する場合、ウェットな改質フィブリル化セルロースを1〜3日程度真空引きをすればよい。得られる改質フィブリル化セルロース32は、凝集が抑制され、落雁状の塊となっていても個々の改質フィブリル化セルロースに解繊することが容易である。フィブリル化セルロースを樹脂製品に混合する場合、フィブリル化セルロースを乾燥させることが求められることが多いため、このような場合に本製造方法は好適である。   The wet modified fibrillated cellulose 30 obtained after the wet pulverization can be dried in the drying step S3 as necessary. This drying can be performed by usual methods such as drying by heating at about 40 to 120 ° C., drying by blowing, drying using both heating and blowing, room temperature drying, reduced pressure drying, etc. It may be performed by any method. For example, when drying at about 60 ° C., the wet modified fibrillated cellulose may be heated for about 5 to 7 days. When vacuum drying, the wet modified fibrillated cellulose may be evacuated for about 1 to 3 days. The resulting modified fibrillated cellulose 32 is prevented from agglomerating and can be easily fibrillated into individual modified fibrillated cellulose even if it is a tumbled lump. When the fibrillated cellulose is mixed with the resin product, it is often required to dry the fibrillated cellulose. In such a case, this production method is suitable.

得られる改質フィブリル化セルロース30,32は、デッキ材用途等のウッドプラスチックの補強材、ガラス繊維補強プラスチックの代替品、機械部品用途等の難燃化したエンジニアリングプラスチックの代替品、コンクリート等のセメント建材の補強材、断熱材、燃焼により気泡化セラミックスを形成するためのグリーン体添加材、等に利用することができる。   The resulting modified fibrillated cellulose 30, 32 is a wood plastic reinforcing material for deck materials, a substitute for glass fiber reinforced plastic, a flame retardant engineering plastic for mechanical parts, cement, etc. It can be used as a reinforcing material for building materials, a heat insulating material, a green body additive for forming a cellular ceramic by combustion, and the like.

図1には、改質フィブリル化セルロースを用いて樹脂製品40を製造する例も示している。樹脂製品40には、樹脂成形品、塗料、接着剤、等が含まれる。むろん、改質フィブリル化セルロース30,32をセメントに混合したコンクリート製品といったセメント建材、多孔質セラミックスグリーン体、等の製品を製造してもよい。樹脂製品化工程S4では、乾燥した改質フィブリル化セルロース32とウェットな改質フィブリル化セルロース30の少なくとも一方と、樹脂33と、必要に応じて一種以上の添加剤36とを混合して樹脂製品40を製造する。得られる樹脂製品40は、改質フィブリル化セルロースと樹脂とが少なくとも混合されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品である。   FIG. 1 also shows an example in which a resin product 40 is manufactured using modified fibrillated cellulose. The resin product 40 includes a resin molded product, a paint, an adhesive, and the like. Of course, a product such as a cement building material such as a concrete product obtained by mixing the modified fibrillated cellulose 30 or 32 with cement, or a porous ceramic green body may be manufactured. In the resin product production step S4, a resin product is prepared by mixing at least one of the dried modified fibrillated cellulose 32 and the wet modified fibrillated cellulose 30, the resin 33, and, if necessary, one or more additives 36. 40 is manufactured. The obtained resin product 40 is a fibrillated cellulose-containing resin product in which at least a modified fibrillated cellulose and a resin are mixed.

樹脂33は、固体でも液体でもよく、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂といった合成樹脂等を用いることができる。熱可塑性樹脂には、例えば、ポリオレフィン(ポリプロピレン(PP),ポリエチレン(PE),ポリブテン、等),パラフィン,ポリスチレン,ポリメチルメタアクリレート,塩化ビニル,ポリアミド(ナイロン),ポリカーボネート,ポリアセタール,ポリブチレンテレフタレート,ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレングリコール(PEG),ポリビニルアルコール(PVA),オレフィン系熱可塑性エラストマー,スチレン系熱可塑性エラストマー、これらの樹脂の原料に不飽和酸等の不飽和単量体(アクリル酸,メタクリル酸等の不飽和カルボン酸、メチル(メタ)アクリレート,2−エチルヘキシルアクリレート等の不飽和カルボン酸のアルキルエステル誘導体、マレイン酸,無水マレイン酸,フマル酸等の不飽和ジカルボン酸又は酸無水物、アクリルアミド,マレイン酸のモノ又はジエチルエステル等の不飽和カルボン酸又は不飽和ジカルボン酸の誘導体、等)を添加して合成して得られる樹脂、これらの混合物、等を用いることができる。   The resin 33 may be solid or liquid, and a synthetic resin such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin (polypropylene (PP), polyethylene (PE), polybutene, etc.), paraffin, polystyrene, polymethyl methacrylate, vinyl chloride, polyamide (nylon), polycarbonate, polyacetal, polybutylene terephthalate, Polyethylene terephthalate, polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol (PVA), olefinic thermoplastic elastomers, styrene thermoplastic elastomers, unsaturated monomers such as unsaturated acids as raw materials for these resins (acrylic acid, methacrylic acid, etc.) Unsaturated carboxylic acids, alkyl ester derivatives of unsaturated carboxylic acids such as methyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc., and unsaturated dicarls such as maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, etc. Resin obtained by adding an acid or acid anhydride, an unsaturated carboxylic acid such as acrylamide or mono- or diethyl ester of maleic acid or a derivative of unsaturated dicarboxylic acid, etc.), a mixture thereof, or the like is used. be able to.

熱硬化性樹脂には、例えば、不飽和ポリエステル樹脂,エポキシ樹脂,ウレタン樹脂,シリコーン樹脂,フェノール樹脂,ユリア樹脂,メラミン樹脂、これらの混合物、等を用いることができる。液状熱硬化性樹脂には、必要に応じて、スチレンやビニルトルエン等のラジカル重合性モノマー、これらのオリゴマー、ハイドロキノンやp−ベンゾキノン等の重合禁止剤、充填材(フィラー)、相溶化剤、滑剤、繊維状素材、核剤、顔料、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、等の添加剤が含まれていてもよい。
上述した樹脂のうち、ポリオレフィン等の疎水性樹脂や、非水溶性親水性樹脂は、改質フィブリル化セルロース30,32を良好に分散させる点で好ましい。
As the thermosetting resin, for example, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a urethane resin, a silicone resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a mixture thereof, or the like can be used. For liquid thermosetting resins, if necessary, radically polymerizable monomers such as styrene and vinyltoluene, oligomers thereof, polymerization inhibitors such as hydroquinone and p-benzoquinone, fillers (fillers), compatibilizing agents, lubricants In addition, additives such as fibrous materials, nucleating agents, pigments, antioxidants, heat stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents, and the like may be included.
Of the above-described resins, hydrophobic resins such as polyolefins and water-insoluble hydrophilic resins are preferable in that the modified fibrillated cellulose 30 and 32 are well dispersed.

樹脂100重量部に対する改質フィブリル化セルロースの重量比は、例えば、1〜1000重量部、2〜100重量部、3〜50重量部、5〜30重量部、等とすることができる。   The weight ratio of the modified fibrillated cellulose to 100 parts by weight of the resin can be, for example, 1-1000 parts by weight, 2-100 parts by weight, 3-50 parts by weight, 5-30 parts by weight, and the like.

添加剤36は、固体でも液体でもよく、滑剤、繊維状素材、核剤、顔料といった着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、充填材、可塑剤、補強剤、金属不活性化剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、防カビ剤、これらの組合せ、等を用いることができる。添加剤36を添加する場合、例えば、樹脂製品を好ましい強度にするため、樹脂100重量部に対する添加剤36の配合比を100重量部以下(より好ましくは50重量部以下)とすることができる。   The additive 36 may be solid or liquid, and is a colorant such as a lubricant, a fibrous material, a nucleating agent, or a pigment, an antioxidant, a heat stabilizer, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, a filler, a plasticizer. , Reinforcing agents, metal deactivators, flame retardants, flame retardant aids, mold release agents, fungicides, combinations thereof, and the like can be used. When the additive 36 is added, for example, in order to make the resin product have a preferable strength, the compounding ratio of the additive 36 with respect to 100 parts by weight of the resin can be 100 parts by weight or less (more preferably 50 parts by weight or less).

樹脂製品40の成形装置には、投入された材料を射出成形、押出成形、プレス成形、注型成形、等により成形する射出成形機、押出成形機、プレス成形機、注型成形機、等を用いることができる。また、成形装置を用いず、材料を被塗布物に刷毛等で塗布して樹脂製品を形成してもよい。さらに、特開2004-17502号公報に記載されるペレット製造装置等で一旦ペレット化し、形成されたペレットを押出成形等により後成形して樹脂製品を形成してもよい。   The molding apparatus for the resin product 40 includes an injection molding machine, an extrusion molding machine, a press molding machine, a casting molding machine, and the like for molding the input material by injection molding, extrusion molding, press molding, cast molding, etc. Can be used. Further, a resin product may be formed by applying a material to an object to be coated with a brush or the like without using a molding apparatus. Further, the resin product may be formed by once pelletizing with a pellet manufacturing apparatus described in JP-A No. 2004-17502 and post-molding the formed pellet by extrusion molding or the like.

図5には、非水溶性親水性樹脂を用いた改質フィブリル化セルロースの凝集抑制作用を模式的に示している。フィブリル化セルロース22の表面には、極性の高い官能基である水酸基が多数ある。従って、改質されていないフィブリル化セルロースと水を含む分散系を加熱等の通常の方法により乾燥させると、フィブリル化セルロース同士が水素結合により結び付き、フィブリル化セルロースの凝集塊が生じる。フィブリル化セルロースは、水酸基が多いので結合が強固となり、微細化しているので結合が複雑となる。従って、凝集塊を個々のフィブリル化セルロースに解繊するのは困難であり、樹脂等に混合したときにフィブリル化セルロースが均一に分散しない。これでは、フィブリル化セルロースの高アスペクト比に由来する補強効果を製品内で発揮させることができない。なお、分散系を凍結乾燥等の特別な方法により乾燥させることは、製造コストが高くなる。   FIG. 5 schematically shows the aggregation suppressing action of the modified fibrillated cellulose using a water-insoluble hydrophilic resin. The surface of the fibrillated cellulose 22 has many hydroxyl groups that are highly polar functional groups. Therefore, when a dispersion containing unmodified fibrillated cellulose and water is dried by an ordinary method such as heating, the fibrillated celluloses are bonded to each other by hydrogen bonding, and aggregates of fibrillated cellulose are generated. Since the fibrillated cellulose has many hydroxyl groups, the bond becomes strong, and since it is refined, the bond becomes complicated. Therefore, it is difficult to defibrate the agglomerates into individual fibrillated cellulose, and the fibrillated cellulose is not uniformly dispersed when mixed with a resin or the like. With this, the reinforcing effect derived from the high aspect ratio of fibrillated cellulose cannot be exhibited in the product. Note that drying the dispersion by a special method such as freeze-drying increases the manufacturing cost.

本製造方法によると、混合後の分散系では、図5の上段に示すように、フィブリル化セルロース22の水酸基に非水溶性親水性樹脂13の親水基が結合すると考えられる。この結合は、フィブリル化セルロースと非水溶性親水性樹脂とを相互作用により結びつける広義の結合、すなわち、物理吸着及び化学結合を含む。改質フィブリル化セルロースの表面にある非水溶性親水性樹脂に親水基があるものの、改質フィブリル化セルロースの親水基はフィブリル化セルロース単体の水酸基よりも少ないと考えられる。改質フィブリル化セルロース30の中にはフィブリル化セルロース同士が水素結合により結び付く可能性があるものの、フィブリル化セルロースと結合した非水溶性親水性樹脂の存在によりフィブリル化セルロースの凝集塊は生じ難いと考えられる。フィブリル化セルロース単体よりも親水基が少ない改質フィブリル化セルロースは、加熱等の通常の方法により乾燥させても、図5の中段に示すように、凝集し難い。また、乾燥により落雁状に固まったとしても、改質フィブリル化セルロース32の塊を個々の改質フィブリル化セルロースに解繊することは容易である。   According to this production method, in the dispersion system after mixing, it is considered that the hydrophilic group of the water-insoluble hydrophilic resin 13 is bonded to the hydroxyl group of the fibrillated cellulose 22 as shown in the upper part of FIG. This bond includes a broad bond that binds the fibrillated cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin by interaction, that is, physical adsorption and chemical bond. Although the water-insoluble hydrophilic resin on the surface of the modified fibrillated cellulose has a hydrophilic group, the modified fibrillated cellulose is considered to have fewer hydrophilic groups than the hydroxyl group of the fibrillated cellulose alone. Although there is a possibility that the fibrillated celluloses are bonded to each other by hydrogen bonding in the modified fibrillated cellulose 30, it is difficult to produce aggregates of the fibrillated cellulose due to the presence of the water-insoluble hydrophilic resin bonded to the fibrillated cellulose. Conceivable. Modified fibrillated cellulose having fewer hydrophilic groups than fibrillated cellulose alone is less likely to agglomerate as shown in the middle of FIG. 5 even when dried by a normal method such as heating. Moreover, even if it becomes solid in a deciduous shape by drying, it is easy to defibrate the mass of the modified fibrillated cellulose 32 into individual modified fibrillated cellulose.

さらに、樹脂は一般に疎水性であり、非水溶性親水性樹脂13と疎水性樹脂とは相容性を有する。このため、改質フィブリル化セルロース30,32を樹脂33に混合したとき、図5の下段に示すように、非水溶性親水性樹脂13と樹脂33とが馴染み易く、改質フィブリル化セルロース30,32が良好に分散する。   Furthermore, the resin is generally hydrophobic, and the water-insoluble hydrophilic resin 13 and the hydrophobic resin are compatible. For this reason, when the modified fibrillated cellulose 30, 32 is mixed with the resin 33, the water-insoluble hydrophilic resin 13 and the resin 33 are easily adapted as shown in the lower part of FIG. 32 is well dispersed.

図6は、水溶性樹脂を用いた比較例のフィブリル化セルロースの様子を模式的に示している。水を含む分散系の中では、図6の上段に示すように、フィブリル化セルロースの水酸基に水溶性樹脂の親水基が結合すると考えられる。フィブリル化セルロースに水溶性樹脂が結合しているので、分散系を乾燥させても、図6の中段に示すように、フィブリル化セルロースの凝集塊は生じ難いと考えられる。しかし、水溶性樹脂と疎水性樹脂とは馴染み難いため、水溶性樹脂が結合したフィブリル化セルロースを一般的な疎水性樹脂に混合したとき、図6の下段に示すように、水溶性樹脂と疎水性樹脂との界面の強度が弱く、樹脂製品の強度が十分には向上しない。   FIG. 6 schematically shows a fibrillated cellulose in a comparative example using a water-soluble resin. In the dispersion containing water, it is considered that the hydrophilic group of the water-soluble resin is bonded to the hydroxyl group of the fibrillated cellulose as shown in the upper part of FIG. Since the water-soluble resin is bonded to the fibrillated cellulose, it is considered that even when the dispersion is dried, aggregates of the fibrillated cellulose are hardly generated as shown in the middle part of FIG. However, since the water-soluble resin and the hydrophobic resin are difficult to be used, when the fibrillated cellulose to which the water-soluble resin is bonded is mixed with a general hydrophobic resin, as shown in the lower part of FIG. The strength of the interface with the functional resin is weak and the strength of the resin product is not sufficiently improved.

図7は、疎水性樹脂を用いた比較例のフィブリル化セルロースの様子を模式的に示している。水を含む分散系の中では、図7の上段に示すように、フィブリル化セルロースと疎水性樹脂との結合が弱く、フィブリル化セルロースは疎水性樹脂とくっついていてもフィブリル化セルロースの水酸基が減っていないため凝集し易い状態である。このため、分散系を乾燥させると、図7の中段に示すように、フィブリル化セルロース同士が凝集する。また、分散系にあった疎水性樹脂と樹脂製品化の際に混合する樹脂(疎水性)との相容性が大きいため、図7の下段に示すように、フィブリル化セルロースと樹脂(疎水性)との界面の強度が弱く、樹脂製品の強度が十分には向上しない。   FIG. 7 schematically shows a fibrillated cellulose in a comparative example using a hydrophobic resin. In the dispersion containing water, as shown in the upper part of FIG. 7, the bond between the fibrillated cellulose and the hydrophobic resin is weak, and the fibrillated cellulose has a reduced hydroxyl group even if it adheres to the hydrophobic resin. It is in a state of being easily aggregated. For this reason, when the dispersion is dried, fibrillated cellulose aggregates as shown in the middle of FIG. In addition, since the compatibility between the hydrophobic resin in the dispersion and the resin (hydrophobic) mixed at the time of resin production is large, as shown in the lower part of FIG. 7, the fibrillated cellulose and the resin (hydrophobic) ) And the strength of the resin product is not sufficiently improved.

一方、図5で示したように、非水溶性親水性樹脂を用いる本製造方法は、疎水性樹脂を用いる場合とは異なりフィブリル化セルロースの凝集塊が抑制され、水溶性樹脂を用いる場合とは異なりフィブリル化セルロースと結合した樹脂と樹脂製品化の際に混合する疎水性樹脂との結合が強く、樹脂製品の強度が十分に向上する。また、フィブリル化セルロースを改質する際に有機溶媒や有機のイオン液体等を含む有機溶液を必要としない。従って、本技術は、簡単な処理でフィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能な新規の改質フィブリル化セルロースの製造方法、及び、フィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能な新規の改質フィブリル化セルロースを提供することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in the present production method using a water-insoluble hydrophilic resin, unlike the case of using a hydrophobic resin, the aggregate of fibrillated cellulose is suppressed, and the case of using a water-soluble resin. Differently, the bond between the resin bonded to fibrillated cellulose and the hydrophobic resin mixed at the time of making the resin product is strong, and the strength of the resin product is sufficiently improved. Further, when modifying the fibrillated cellulose, an organic solution containing an organic solvent or an organic ionic liquid is not required. Therefore, the present technology can improve the strength of a fibrillated cellulose-containing product and a method for producing a new modified fibrillated cellulose that can improve the strength of the fibrillated cellulose-containing product with a simple treatment. New modified fibrillated cellulose can be provided.

(1−2)製法方法例2:
図2は、改質フィブリル化セルロースの製造方法例2を示している。この製造方法例2は、セルロース原料12を少なくとも含む分散系101に対して湿式粉砕を行ってセルロース原料12をフィブリル化させた後、非水溶性親水性樹脂13を少なくとも添加して分散系10を混合し、フィブリル化セルロース22に少なくとも非水溶性親水性樹脂13が結合した改質フィブリル化セルロース30,32を製造するものである。なお、セルロース原料12、非水溶性親水性樹脂13、添加剤16,36、湿式粉砕装置MI1、及び、処理媒体ME1には、製造方法例1で示したものを用いることができる。セルロース原料12、非水溶性親水性樹脂13、及び、添加剤16の配合比も、製造方法例1で示した比にすることができる。乾燥の条件も、製造方法例1と同じ条件にすることができる。図3に示す製造方法例3も、同様である。
(1-2) Manufacturing method example 2:
FIG. 2 shows Production Method Example 2 of modified fibrillated cellulose. In this production method example 2, the dispersion system 101 containing at least the cellulose raw material 12 is wet-pulverized to fibrillate the cellulose raw material 12, and then the water-insoluble hydrophilic resin 13 is added at least to disperse the dispersion system 10. These are mixed to produce modified fibrillated cellulose 30 and 32 in which at least the water-insoluble hydrophilic resin 13 is bonded to the fibrillated cellulose 22. In addition, what was shown in the manufacturing method example 1 can be used for the cellulose raw material 12, the water-insoluble hydrophilic resin 13, the additives 16, 36, the wet grinding apparatus MI1, and the processing medium ME1. The blending ratio of the cellulose raw material 12, the water-insoluble hydrophilic resin 13, and the additive 16 can also be set to the ratio shown in Production Method Example 1. The drying conditions can also be the same as in Production Method Example 1. The same applies to the manufacturing method example 3 shown in FIG.

投入工程S1では、水11とセルロース原料12と必要に応じて一種以上の添加剤16とをそれぞれ計量して湿式粉砕装置MI1に入れる。湿式粉砕工程S21では、前述の材料を含む分散系101に対して湿式粉砕を行ってセルロース原料12をフィブリル化させる。湿式粉砕の時間は、例えば、5分〜24時間程度、10分〜12時間程度、等とすることができる。水100重量部に対するセルロース原料の重量比が5重量部程度である場合、フィブリル化セルロース22を含む分散系101はヨーグルト状、すなわち、非常に細かい粒子が分散したスラリー状になる。   In the charging step S1, the water 11, the cellulose raw material 12, and one or more additives 16 as required are weighed and put into the wet pulverizer MI1. In the wet pulverization step S21, the cellulose raw material 12 is fibrillated by performing wet pulverization on the dispersion system 101 containing the aforementioned materials. The wet pulverization time can be, for example, about 5 minutes to 24 hours, about 10 minutes to 12 hours, and the like. When the weight ratio of the cellulose raw material to 100 parts by weight of water is about 5 parts by weight, the dispersion system 101 containing the fibrillated cellulose 22 is in a yogurt form, that is, a slurry form in which very fine particles are dispersed.

その後、非水溶性親水性樹脂13と必要に応じて一種以上の添加剤16とをそれぞれ計量して湿式粉砕装置MI1に入れる。投入工程S1で投入する添加剤16と湿式粉砕工程S21で投入する添加剤16とは、同じ種類でもよいし、異なる種類でもよい。両工程S1,S21で添加剤16を投入する場合、添加剤16の配合比の合計を製造方法例1に記載の添加剤16の配合比にすればよい。湿式粉砕工程S22では、フィブリル化セルロース22と非水溶性親水性樹脂13を少なくとも含む分散系10に対して湿式粉砕を行う。この湿式粉砕により、非水溶性親水性樹脂13が微細化する。また、セルロース原料12のフィブリル化が進むことがある。湿式粉砕の時間は、例えば、5分〜24時間程度、10分〜12時間程度、等とすることができる。湿式粉砕により、ウェットな改質フィブリル化セルロース30が得られる。従って、本製造方法は、水11と、セルロース(22)と、非水溶性の親水性樹脂13と、を少なくとも含む分散系10を混合して改質フィブリル化セルロース30を製造することになる。   Thereafter, the water-insoluble hydrophilic resin 13 and, if necessary, one or more additives 16 are weighed and put into the wet pulverizer MI1. The additive 16 added in the charging step S1 and the additive 16 charged in the wet grinding step S21 may be the same type or different types. In the case where the additive 16 is added in both steps S1 and S21, the total mixing ratio of the additive 16 may be set to the mixing ratio of the additive 16 described in Manufacturing Method Example 1. In the wet pulverization step S <b> 22, wet pulverization is performed on the dispersion system 10 including at least the fibrillated cellulose 22 and the water-insoluble hydrophilic resin 13. By this wet pulverization, the water-insoluble hydrophilic resin 13 is refined. Moreover, the fibrillation of the cellulose raw material 12 may progress. The wet pulverization time can be, for example, about 5 minutes to 24 hours, about 10 minutes to 12 hours, and the like. The wet modified fibrillated cellulose 30 is obtained by wet pulverization. Therefore, in this production method, the modified fibrillated cellulose 30 is produced by mixing the dispersion system 10 containing at least the water 11, the cellulose (22), and the water-insoluble hydrophilic resin 13.

湿式粉砕後に得られるウェットな改質フィブリル化セルロース30は、必要に応じて乾燥工程S3で乾燥させることができる。樹脂製品化工程S4では、改質フィブリル化セルロース30,32の少なくとも一方と、樹脂33と、必要に応じて一種以上の添加剤36とを混合して樹脂製品40を製造する。製造方法例2も、簡単な処理で製品の強度を向上させることができる。また、製造方法例2は、非水溶性親水性樹脂と比べてセルロース原料をより長く粉砕したい場合に好適である。
なお、セルロースナノファイバーといったフィブリル化セルロースの市販品を使用すれば、投入工程S1を省略可能である。
The wet modified fibrillated cellulose 30 obtained after the wet pulverization can be dried in the drying step S3 as necessary. In the resin product production step S4, the resin product 40 is produced by mixing at least one of the modified fibrillated cellulose 30, 32, the resin 33, and, if necessary, one or more additives 36. The manufacturing method example 2 can also improve the strength of the product by a simple process. Production method example 2 is suitable when the cellulose raw material is to be pulverized longer than the water-insoluble hydrophilic resin.
If a commercial product of fibrillated cellulose such as cellulose nanofiber is used, the charging step S1 can be omitted.

(1−3)製法方法例3:
図3に示す改質フィブリル化セルロースの製造方法例3は、セルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13とを少なくとも含む材料を混練してコンパウンド14を生成した後、コンパウンド14を少なくとも含む分散系10に対して湿式粉砕を行い、フィブリル化セルロース22に少なくとも非水溶性親水性樹脂13が結合した改質フィブリル化セルロース30,32を製造するものである。
(1-3) Manufacturing method example 3:
The modified fibrillated cellulose production method example 3 shown in FIG. 3 is a dispersion system including at least a compound 14 after kneading a material containing at least a cellulose raw material 12 and a water-insoluble hydrophilic resin 13 to produce a compound 14. 10, wet pulverization is performed to produce modified fibrillated cellulose 30 and 32 in which at least the water-insoluble hydrophilic resin 13 is bonded to the fibrillated cellulose 22.

混練工程S11では、セルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13と必要に応じて添加剤16とをそれぞれ計量して混練装置KN1に投入し、材料を混練してコンパウンド14を生成する。混練により、セルロース原料12と非水溶性親水性樹脂13とがよく馴染む。混練装置KN1には、種々の装置を用いることができ、例えば、ホッパーから投入した材料を筒状のバレル内で加熱し混練して不定形のコンパウンドを押し出す押出機を用いることができる。材料を不定形の状態で押し出すためには、バレルのヘッド(下流側の端部)にダイを取り付けないようにするか、バレルのヘッドの位置における材料の圧力が5.0MPa以下、より好ましくは3.0MPa以下、さらに好ましくは1.0MPa以下となる開口を有するダイを取り付けるかすればよい。不定形のコンパウンド14は、粉砕機で乾式粉砕されてもよい。   In the kneading step S11, the cellulose raw material 12, the water-insoluble hydrophilic resin 13 and, if necessary, the additive 16 are weighed and added to the kneading apparatus KN1, and the material is kneaded to produce the compound 14. By kneading, the cellulose raw material 12 and the water-insoluble hydrophilic resin 13 are well adapted. Various apparatuses can be used as the kneading apparatus KN1, for example, an extruder that heats and kneads a material charged from a hopper in a cylindrical barrel to extrude an amorphous compound. In order to extrude the material in an indefinite state, the die should not be attached to the barrel head (downstream end), or the pressure of the material at the barrel head position should be 5.0 MPa or less, more preferably A die having an opening of 3.0 MPa or less, more preferably 1.0 MPa or less may be attached. The amorphous compound 14 may be dry pulverized by a pulverizer.

投入工程S12では、水11とコンパウンド14と必要に応じて一種以上の添加剤16とをそれぞれ計量して湿式粉砕装置MI1に入れる。湿式粉砕工程S2では、前述の材料を含む分散系10に対して湿式粉砕を行う。この湿式粉砕により、コンパウンド14が微細化し、非水溶性親水性樹脂13とよく馴染んだセルロース原料12がフィブリル化する。湿式粉砕の時間は、例えば、5分〜24時間程度、10分〜12時間程度、等とすることができる。湿式粉砕により、ウェットな改質フィブリル化セルロース30が得られる。従って、本製造方法は、水11と、セルロース(12,22)と、非水溶性の親水性樹脂13と、を少なくとも含む分散系10を混合して改質フィブリル化セルロース30を製造することになる。   In the charging step S12, the water 11, the compound 14, and, if necessary, one or more additives 16 are weighed and put into the wet pulverizer MI1. In the wet pulverization step S2, wet pulverization is performed on the dispersion system 10 containing the aforementioned materials. By this wet pulverization, the compound 14 is refined, and the cellulose raw material 12 that is well-familiar with the water-insoluble hydrophilic resin 13 is fibrillated. The wet pulverization time can be, for example, about 5 minutes to 24 hours, about 10 minutes to 12 hours, and the like. The wet modified fibrillated cellulose 30 is obtained by wet pulverization. Therefore, the present production method is to produce the modified fibrillated cellulose 30 by mixing the dispersion system 10 containing at least the water 11, cellulose (12, 22), and the water-insoluble hydrophilic resin 13. Become.

湿式粉砕後に得られるウェットな改質フィブリル化セルロース30は、必要に応じて乾燥工程S3で乾燥させることができる。樹脂製品化工程S4では、改質フィブリル化セルロース30,32の少なくとも一方と、樹脂33と、必要に応じて一種以上の添加剤36とを混合して樹脂製品40を製造する。製造方法例3も、簡単な処理で製品の強度を向上させることができる。また、製造方法例3は、フィブリル化セルロースと非水溶性親水性樹脂との馴染みが向上することが期待され、樹脂製品40中での改質フィブリル化セルロース30,32と樹脂33との馴染みが向上することが期待される。   The wet modified fibrillated cellulose 30 obtained after the wet pulverization can be dried in the drying step S3 as necessary. In the resin product production step S4, the resin product 40 is produced by mixing at least one of the modified fibrillated cellulose 30, 32, the resin 33, and, if necessary, one or more additives 36. The manufacturing method example 3 can also improve the strength of the product by a simple process. In addition, production method example 3 is expected to improve the familiarity between the fibrillated cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin, and the familiarity between the modified fibrillated cellulose 30 and 32 and the resin 33 in the resin product 40 is expected. It is expected to improve.

(1−4)製法方法例4:
図4に示す改質フィブリル化セルロースの製造方法例4は、水11とセルロース原料12と非水溶性親水性樹脂23とを少なくとも含む分散系10を混合し、得られる分散系から水分を除去してフィブリル化セルロース含有樹脂製品50を製造するものである。得られる樹脂製品50は、フィブリル化セルロース22に少なくとも非水溶性の親水性樹脂23が結合した改質フィブリル化セルロース30から形成されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品である。なお、セルロース原料12、添加剤16,36、湿式粉砕装置MI1、及び、処理媒体ME1には、製造方法例1で示したものを用いることができる。セルロース原料12、及び、添加剤16の配合比も、製造方法例1で示した比にすることができる。乾燥の条件も、製造方法例1と同じ条件にすることができる。
(1-4) Manufacturing method example 4:
The modified fibrillated cellulose production method example 4 shown in FIG. 4 mixes a dispersion system 10 containing at least water 11, a cellulose raw material 12, and a water-insoluble hydrophilic resin 23, and removes water from the obtained dispersion system. Thus, the fibrillated cellulose-containing resin product 50 is manufactured. The obtained resin product 50 is a fibrillated cellulose-containing resin product formed from a modified fibrillated cellulose 30 in which at least a water-insoluble hydrophilic resin 23 is bonded to the fibrillated cellulose 22. In addition, what was shown in the manufacturing method example 1 can be used for the cellulose raw material 12, the additives 16, 36, the wet grinding apparatus MI1, and the processing medium ME1. The mixing ratio of the cellulose raw material 12 and the additive 16 can also be the ratio shown in Production Method Example 1. The drying conditions can also be the same as in Production Method Example 1.

図4に示す投入工程S1では、水11とセルロース原料12と低軟化点の非水溶性親水性樹脂23と必要に応じて添加剤16とをそれぞれ計量して湿式粉砕装置MI1に入れている。低軟化点非水溶性親水性樹脂23は、軟化温度が水の沸点以下である熱可塑性の樹脂であり、融点が水の沸点以下である低融点の非水溶性親水性樹脂が好ましい。水の沸点は、1気圧のもとで100℃である。低軟化点非水溶性親水性樹脂23の具体例には、低融点PEといった低融点ポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、等を挙げることができ、商品名としては三井化学株式会社製α-オレフィン共重合体タフマー(登録商標)XM7070(軟化温度67℃、融点75℃)等を挙げることができる。湿式粉砕する場合の固形状の低軟化点非水溶性親水性樹脂の大きさは、湿式粉砕することができる大きさであればよい。粉状の低軟化点非水溶性親水性樹脂の好ましい大きさは、非水溶性親水性樹脂13と同様である。低軟化点非水溶性親水性樹脂の好ましい配合比も、非水溶性親水性樹脂13と同様である。   In the charging step S1 shown in FIG. 4, the water 11, the cellulose raw material 12, the water-insoluble hydrophilic resin 23 having a low softening point, and, if necessary, the additive 16 are weighed and put into the wet pulverizer MI1. The low softening point water-insoluble hydrophilic resin 23 is a thermoplastic resin having a softening temperature equal to or lower than the boiling point of water, and is preferably a low melting point water-insoluble hydrophilic resin having a melting point equal to or lower than the boiling point of water. The boiling point of water is 100 ° C. under 1 atm. Specific examples of the low softening point water-insoluble hydrophilic resin 23 include a low melting point polyolefin such as a low melting point PE, an ethylene-vinyl acetate copolymer, and the like. Examples thereof include olefin copolymer TAFMER (registered trademark) XM7070 (softening temperature: 67 ° C., melting point: 75 ° C.). The size of the solid low softening point water-insoluble hydrophilic resin in the case of wet pulverization may be any size that allows wet pulverization. The preferred size of the powdery low softening point water-insoluble hydrophilic resin is the same as that of the water-insoluble hydrophilic resin 13. The preferable blending ratio of the low softening point water-insoluble hydrophilic resin is also the same as that of the water-insoluble hydrophilic resin 13.

湿式粉砕工程S2では、セルロース原料12と低軟化点非水溶性親水性樹脂23を少なくとも含む分散系10に対して湿式粉砕を行う。湿式粉砕の時間は、例えば、5分〜24時間程度、10分〜12時間程度、等とすることができる。湿式粉砕により、ウェットな改質フィブリル化セルロース30が得られる。   In the wet pulverization step S <b> 2, wet pulverization is performed on the dispersion system 10 including at least the cellulose raw material 12 and the low softening point water-insoluble hydrophilic resin 23. The wet pulverization time can be, for example, about 5 minutes to 24 hours, about 10 minutes to 12 hours, and the like. The wet modified fibrillated cellulose 30 is obtained by wet pulverization.

その後、改質フィブリル化セルロース30を含む分散系を加熱し乾燥させて樹脂製品50を製造する(加熱乾燥工程S5)。乾燥時の加熱により低軟化点非水溶性親水性樹脂23が少なくとも軟化するので、分散系から樹脂製品50の形状に成形することができる。非水溶性親水性樹脂23の融点が水の沸点以下であれば、乾燥時の加熱により非水溶性親水性樹脂23が融解し、容易に樹脂製品50を賦形することができる。例えば、樹脂製品50の形状に合わせた型に分散系を入れ、型を加熱して水分を除去し、冷却することにより、乾燥と同時に製品化することができる。分散系の成形は、注型成形、射出成形、押出成形、プレス成形、等の熱成形でもよいし、被塗布物に刷毛等で分散系を塗布して加熱するものでもよい。得られる種々の樹脂製品は、凝集の抑制されたフィブリル化セルロースが少なくとも低軟化点非水溶性親水性樹脂23に分散したフィブリル化セルロース含有樹脂製品となることが期待される。
以上より、製造方法例4は、簡単な処理でフィブリル化セルロース含有樹脂製品の強度を向上させることが可能な製造方法、及び、強度を向上させた新規なフィブリル化セルロース含有樹脂製品を提供することが可能となる。
Thereafter, the dispersion system containing the modified fibrillated cellulose 30 is heated and dried to produce a resin product 50 (heat drying step S5). Since the low softening point water-insoluble hydrophilic resin 23 is at least softened by heating during drying, the resin product 50 can be molded from the dispersion. If the melting point of the water-insoluble hydrophilic resin 23 is equal to or lower than the boiling point of water, the water-insoluble hydrophilic resin 23 is melted by heating during drying, and the resin product 50 can be easily shaped. For example, by putting a dispersion system in a mold that matches the shape of the resin product 50, heating the mold to remove moisture, and cooling, the product can be commercialized simultaneously with drying. The dispersion molding may be thermoforming such as cast molding, injection molding, extrusion molding, press molding, or the like, or may be performed by applying the dispersion system to the object to be coated with a brush or the like and heating. The various resin products obtained are expected to be fibrillated cellulose-containing resin products in which fibrillated cellulose with suppressed aggregation is dispersed in at least a low softening point water-insoluble hydrophilic resin 23.
From the above, production method example 4 provides a production method capable of improving the strength of a fibrillated cellulose-containing resin product by a simple treatment, and a novel fibrillated cellulose-containing resin product having improved strength. Is possible.

なお、熱可塑性の非水溶性親水性樹脂の軟化温度が水の沸点よりも高くても、加熱乾燥工程S5で分散系から樹脂製品を形成することが可能である。この場合、加熱乾燥工程S5で分散系を加熱すれば、まず、水の沸点付近で分散系から水分が除去され、その後、軟化温度以上で非水溶性親水性樹脂が軟化し、樹脂製品の形状に熱成形することができる。
また、非水溶性親水性樹脂が熱硬化性であっても、加熱乾燥工程S5で分散系から樹脂製品を形成することが可能である。この場合、加熱乾燥工程S5で分散系を加熱すれば、分散系から水分が除去されるとともに非水溶性親水性樹脂が熱硬化し、樹脂製品の形状に熱成形することができる。
さらに、分散系中の非水溶性親水性樹脂が水分の除去により固まる性質を有していれば、加熱せずに分散系から水分を除去しても、樹脂製品の形状に成形することができる。
上述の製造方法は、いずれも、水と、セルロースと、非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系を混合し、得られる分散系から水分を除去してフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造する方法である。得られる樹脂製品は、フィブリル化セルロースに少なくとも非水溶性の親水性樹脂が結合した改質フィブリル化セルロースから形成されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品である。
Even if the softening temperature of the thermoplastic water-insoluble hydrophilic resin is higher than the boiling point of water, it is possible to form a resin product from the dispersion in the heat drying step S5. In this case, if the dispersion is heated in the heating and drying step S5, first, moisture is removed from the dispersion near the boiling point of water, and then the water-insoluble hydrophilic resin is softened at a temperature equal to or higher than the softening temperature. Can be thermoformed.
Further, even if the water-insoluble hydrophilic resin is thermosetting, it is possible to form a resin product from the dispersion system in the heat drying step S5. In this case, if the dispersion is heated in the heating and drying step S5, moisture is removed from the dispersion and the water-insoluble hydrophilic resin is thermoset and can be thermoformed into a resin product shape.
Furthermore, if the water-insoluble hydrophilic resin in the dispersion has a property of solidifying by removing moisture, it can be molded into a resin product shape even if moisture is removed from the dispersion without heating. .
In any of the above production methods, a dispersion containing at least water, cellulose, and a water-insoluble hydrophilic resin is mixed, and water is removed from the resulting dispersion to obtain a fibrillated cellulose-containing resin product. It is a manufacturing method. The obtained resin product is a fibrillated cellulose-containing resin product formed from modified fibrillated cellulose in which at least a water-insoluble hydrophilic resin is bound to fibrillated cellulose.

(1−5)変形例:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、ウェットな改質フィブリル化セルロースを含む分散系から水分を除去する工程は、乾燥工程S3や加熱乾燥工程S5以外にも、分散系をろ過してろ液を除去する工程、分散系を遠心分離して上澄みを除去する工程、等でもよい。
投入工程S1、樹脂製品化工程S4、湿式粉砕工程S22、混練工程S11、投入工程S12、等の原料の投入順は、限定されない。例えば、投入工程S1では、セルロース原料12を投入した後に非水溶性親水性樹脂13を投入してもよいし、非水溶性親水性樹脂13を投入した後にセルロース原料12を投入してもよいし、両原料12,13を同時に投入してもよい。
(1-5) Modification:
Various modifications can be considered for the present invention.
For example, the step of removing moisture from the dispersion containing wet modified fibrillated cellulose is not limited to the drying step S3 and the heat drying step S5, the step of filtering the dispersion to remove the filtrate, and centrifuging the dispersion Then, the step of removing the supernatant may be used.
The order in which the raw materials are charged, such as the charging step S1, the resin product forming step S4, the wet grinding step S22, the kneading step S11, the charging step S12, is not limited. For example, in the charging step S1, the water-insoluble hydrophilic resin 13 may be charged after the cellulose raw material 12 is charged, or the cellulose raw material 12 may be charged after the water-insoluble hydrophilic resin 13 is charged. Both raw materials 12 and 13 may be charged simultaneously.

また、水11と非水溶性親水性樹脂13と必要に応じて添加剤16を含む分散系を湿式粉砕した後、セルロース原料12を必要に応じて添加剤16を添加して分散系を混合し、改質フィブリル化セルロースを製造してもよい。この製造方法は、セルロース原料と比べて非水溶性親水性樹脂をより長く粉砕したい場合に好適である。
さらに、水11とセルロース原料12と必要に応じて添加剤16を含む分散系(分散系Aとする。)を調製し、水11と非水溶性親水性樹脂13と必要に応じて添加剤16を含む分散系(分散系Bとする。)を調製し、両分散系A,Bを混合して改質フィブリル化セルロースを製造してもよい。この製造方法は、フィブリル化セルロースの分散条件と非水溶性親水性樹脂の分散条件とを別々に調整することができるので、改質フィブリル化セルロースを用いた製品の品質が向上することが期待される。
Moreover, after wet-grinding the dispersion containing water 11, water-insoluble hydrophilic resin 13 and additive 16 as necessary, cellulose raw material 12 is added with additive 16 as necessary and the dispersion is mixed. Modified fibrillated cellulose may be produced. This manufacturing method is suitable when it is desired to pulverize the water-insoluble hydrophilic resin longer than the cellulose raw material.
Furthermore, a dispersion system (dispersion system A) containing water 11, cellulose raw material 12 and additive 16 as necessary is prepared, water 11, water-insoluble hydrophilic resin 13, and additive 16 as required. A dispersion (containing Dispersion B) may be prepared, and both dispersions A and B may be mixed to produce modified fibrillated cellulose. In this production method, the dispersion condition of the fibrillated cellulose and the dispersion condition of the water-insoluble hydrophilic resin can be adjusted separately, so that the quality of the product using the modified fibrillated cellulose is expected to be improved. The

なお、分散系にフィブリル化セルロースと微細な非水溶性親水性樹脂が含まれていれば、湿式粉砕工程S2,S22の代わりに湿式粉砕されないような混合工程を設けてもよい。分散系に投入する微細な非水溶性親水性樹脂の大きさは、500μmパスが好ましく、300μmパスがより好ましく、100μmパスがさらに好ましく、50μmパスが特に好ましい。   If the dispersion system contains fibrillated cellulose and fine water-insoluble hydrophilic resin, a mixing step that does not wet pulverize may be provided instead of the wet pulverization steps S2 and S22. The size of the fine water-insoluble hydrophilic resin introduced into the dispersion is preferably 500 μm pass, more preferably 300 μm pass, further preferably 100 μm pass, and particularly preferably 50 μm pass.

(2)実施例:
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
(2) Example:
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by the following examples.

[実施例1]
セルロース原料には、日本製紙株式会社製セルロースパウダーKCフロック(登録商標)を用いた。非水溶性の親水性樹脂には、三洋化成工業株式会社製マレイン酸変性PP系樹脂ユーメックス(登録商標)1010ブロック粉砕品(JIS K0070-1992に規定の酸度52mgKOH/g、環球法による軟化点145℃、100μmパス)を用いた。分光光度計に日本分光株式会社製V-670を用い、非水溶性の親水性樹脂について上述した透過率を測定したところ、75%であった。水とセルロース原料と非水溶性の親水性樹脂の配合比は、以下の通りである。
水 95重量部
セルロース原料 5重量部
非水溶性の親水性樹脂 4重量部
[Example 1]
Cellulose powder KC Flock (registered trademark) manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd. was used as the cellulose raw material. Non-water-soluble hydrophilic resins include maleic acid-modified PP resin Yumex (registered trademark) 1010 block pulverized product manufactured by Sanyo Chemical Industries Ltd. (acidity 52 mgKOH / g as defined in JIS K0070-1992, softening point 145 by ring and ball method) ° C, 100 µm pass). The transmittance described above for the water-insoluble hydrophilic resin was measured using V-670 manufactured by JASCO Corporation as a spectrophotometer, and found to be 75%. The mixing ratio of water, cellulose raw material, and water-insoluble hydrophilic resin is as follows.
Water 95 parts by weight Cellulose raw material 5 parts by weight Water-insoluble hydrophilic resin 4 parts by weight

混合装置には、フリッチュ社製遊星ボールミルP−5/4型を用いた。容器には、フリッチュ社製アルミナI製粉砕容器を用いた。処理媒体には、直径20mmのアルミナ製ボール25個を用いた。このとき、処理媒体の容積率は30%であった。回転数は、200rpmに設定した。   As the mixing device, a planetary ball mill P-5 / 4 manufactured by Fritsch was used. As a container, a pulverized container made of Fritsch alumina I was used. As the treatment medium, 25 alumina balls having a diameter of 20 mm were used. At this time, the volume ratio of the processing medium was 30%. The rotation speed was set to 200 rpm.

まず、上述した配合重量で水とセルロース原料と非水溶性の親水性樹脂をボールミルに投入し、240分間、せん断混合を行った。得られた分散系を目視により確認したところ、水に非水溶性の親水性樹脂が分散していた。得られたウェットな改質フィブリル化セルロースを乾燥機に移し、60℃で恒量になるまで乾燥させ、乾燥サンプルを作製した。   First, water, a cellulose raw material, and a water-insoluble hydrophilic resin were put into a ball mill with the above-described blending weight, and shear mixing was performed for 240 minutes. When the obtained dispersion system was visually confirmed, a water-insoluble hydrophilic resin was dispersed in water. The obtained wet modified fibrillated cellulose was transferred to a dryer and dried at 60 ° C. until a constant weight was obtained, thereby preparing a dried sample.

[比較例1]
セルロース原料、分光光度計、及び、混合装置には、実施例1と同じものを用いた。疎水性樹脂には、日本ポリプロ株式会社製PPノバテック(登録商標)BC03B(JIS K7210:1999に規定のMFR30g/10min、100μmパス)を用いた。この疎水性樹脂について上述した透過率を測定したところ、93%であった。水とセルロース原料と疎水性樹脂の配合比は、以下の通りである。
水 95重量部
セルロース原料 5重量部
疎水性樹脂 4重量部
[Comparative Example 1]
The same cellulose raw material, spectrophotometer, and mixing apparatus as in Example 1 were used. PP Novatec (registered trademark) BC03B (MFR 30 g / 10 min defined in JIS K7210: 1999, 100 μm pass) manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd. was used as the hydrophobic resin. The transmittance described above for this hydrophobic resin was measured and found to be 93%. The mixing ratio of water, cellulose raw material, and hydrophobic resin is as follows.
Water 95 parts by weight Cellulose raw material 5 parts by weight Hydrophobic resin 4 parts by weight

上述した配合重量で水とセルロースと疎水性樹脂をボールミルに投入し、240分間、せん断混合を行った。得られた分散系を目視により確認したところ、水から疎水性樹脂が分離して浮いていた。得られた分散系を乾燥機に移し、60℃で恒量になるまで乾燥させ、乾燥サンプルを作製した。   Water, cellulose, and a hydrophobic resin were charged into the ball mill at the blending weight described above, and shear mixing was performed for 240 minutes. When the obtained dispersion was visually confirmed, the hydrophobic resin was separated from the water and floated. The obtained dispersion was transferred to a dryer and dried at 60 ° C. until a constant weight was obtained, thereby preparing a dried sample.

[樹脂製品サンプルの作製]
樹脂成形装置には、射出成形機付き小型混練機(DSM社製Xplore(登録商標) MC5)を用いた。混練温度は190℃に設定し、混練スクリュー回転数は100rpmに設定し、混練時間は5分に設定した。
実施例1及び比較例1の乾燥サンプルについて、それぞれ、乳鉢で塊をほぐした。ほぐした乾燥サンプルをセルロース量が1重量%となるようにPP(上記疎水性樹脂)と混合し、上記樹脂成形装置で混練し、DSM社Xplore(登録商標) Injectorで射出成形を行った。得られた射出成形体2.5gを190℃のホットプレスにて厚さ約1mmのシート状にし、矩形状にトリミングした。
[Production of resin product samples]
A small kneader with an injection molding machine (Xplore (registered trademark) MC5 manufactured by DSM) was used as the resin molding apparatus. The kneading temperature was set to 190 ° C., the kneading screw rotation speed was set to 100 rpm, and the kneading time was set to 5 minutes.
About the dry sample of Example 1 and Comparative Example 1, the lump was loosened with the mortar, respectively. The loose dried sample was mixed with PP (the hydrophobic resin) so that the amount of cellulose was 1% by weight, kneaded with the resin molding apparatus, and injection molded with a DSM Xplore (registered trademark) Injector. 2.5 g of the obtained injection-molded body was formed into a sheet having a thickness of about 1 mm by a hot press at 190 ° C. and trimmed into a rectangular shape.

[試験結果]
図8は実施例1の射出成形体から得られたシートの写真を示し、図9は比較例1の射出成形体から得られたシートの写真を示している。図9に示すように、疎水性樹脂を用いたサンプルは、フィブリル化セルロースが凝集した黒い点が多数見られた。一方、図8に示すように、非水溶性の親水性樹脂を用いたサンプルのフィブリル化セルロースは、高い分散性を示した。
従って、水とセルロースと非水溶性の親水性樹脂を含む分散系を混合すると、フィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能になる。
[Test results]
FIG. 8 shows a photograph of a sheet obtained from the injection-molded article of Example 1, and FIG. 9 shows a photograph of a sheet obtained from the injection-molded article of Comparative Example 1. As shown in FIG. 9, in the sample using the hydrophobic resin, many black spots in which fibrillated cellulose aggregated were observed. On the other hand, as shown in FIG. 8, the fibrillated cellulose of the sample using the water-insoluble hydrophilic resin showed high dispersibility.
Accordingly, when a dispersion containing water, cellulose and a water-insoluble hydrophilic resin is mixed, the strength of the fibrillated cellulose-containing product can be improved.

[実施例2]
セルロースナノファイバー含有分散系として、モリマシナリー株式会社製セルロースナノファイバー(水95重量部に対してセルロースナノファイバー5重量部を含む分散系、セルロースナノファイバーの繊維幅30〜200nm、セルロースナノファイバーの比表面積150m2/g)を用いた。非水溶性の親水性樹脂には、実施例1と同じものを用いた。分散材(添加剤)として、太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメントを用いた。水とセルロース原料と非水溶性の親水性樹脂と添加剤の配合比は、以下の通りである。
水 95重量部
セルロース原料 5重量部
非水溶性の親水性樹脂 1重量部
添加剤 1重量部
[Example 2]
Cellulose nanofibers manufactured by Mori Machinery Co., Ltd. (dispersion containing 5 parts by weight of cellulose nanofibers with respect to 95 parts by weight of water, fiber width of cellulose nanofibers of 30 to 200 nm, ratio of cellulose nanofibers) A surface area of 150 m 2 / g) was used. The same water-insoluble hydrophilic resin as in Example 1 was used. Normal Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. was used as a dispersant (additive). The blending ratio of water, cellulose raw material, water-insoluble hydrophilic resin, and additive is as follows.
Water 95 parts by weight Cellulose raw material 5 parts by weight Water-insoluble hydrophilic resin 1 part by weight Additive 1 part by weight

混合装置には、フリッチュ社製遊星ボールミルP−5/4型を用いた。容器には、フリッチュ社製アルミナI製粉砕容器を用いた。処理媒体には、直径20mmのアルミナ製ボール25個を用いた。このとき、処理媒体の容積率は30%であった。回転数は、250rpmに設定した。   As the mixing device, a planetary ball mill P-5 / 4 manufactured by Fritsch was used. As a container, a pulverized container made of Fritsch alumina I was used. As the treatment medium, 25 alumina balls having a diameter of 20 mm were used. At this time, the volume ratio of the processing medium was 30%. The rotation speed was set to 250 rpm.

上述した配合重量でセルロースナノファイバー含有分散系(計100重量部)と非水溶性の親水性樹脂と添加剤をボールミルに投入し、10分間、せん断混合を行った。得られた分散系を目視により確認したところ、水に非水溶性の親水性樹脂が分散していた。   The cellulose nanofiber-containing dispersion (total 100 parts by weight), the water-insoluble hydrophilic resin, and the additive were added to the ball mill at the blending weight described above, and shear mixing was performed for 10 minutes. When the obtained dispersion system was visually confirmed, a water-insoluble hydrophilic resin was dispersed in water.

[比較例2]
セルロースナノファイバー含有分散系、添加剤、及び、混合装置には、実施例2と同じものを用いた。水とセルロース原料と添加剤の配合比は、以下の通りである。
水 95重量部
セルロース原料 5重量部
補強剤 1重量部
上述した配合重量でセルロースナノファイバー含有分散系(計100重量部)と添加剤をボールミルに投入し、10分間、せん断混合を行った。
[Comparative Example 2]
The same cellulose nanofiber-containing dispersion, additive, and mixing apparatus as in Example 2 were used. The mixing ratio of water, cellulose raw material, and additive is as follows.
Water 95 parts by weight Cellulose raw material 5 parts by weight Reinforcing agent 1 part by weight The cellulose nanofiber-containing dispersion (total 100 parts by weight) and additives were added to the ball mill with the above-mentioned blending weight, and shear mixing was performed for 10 minutes.

[比較例3]
後述する樹脂製品サンプル作製用の樹脂として、疎水性樹脂である日本ポリプロ株式会社製PPノバテック(登録商標)J107Gを準備した。比較例3では、せん断混合を行っていない。
[Comparative Example 3]
PP Novatec (registered trademark) J107G manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., which is a hydrophobic resin, was prepared as a resin for preparing a resin product sample to be described later. In Comparative Example 3, shear mixing is not performed.

[樹脂製品サンプルの作製]
樹脂には、比較例3で準備した疎水性樹脂を用いた。
加熱混練装置には、株式会社井上製作所トリミックス(登録商標)TX−0.5を用いた。成形機には、射出成形機付き小型混練機(DSM社製Xplore(登録商標) MC5)を用いた。混練温度は190℃に設定し、混練スクリュー回転数は30rpmに設定し、混練時間は5分に設定した。
[Production of resin product samples]
As the resin, the hydrophobic resin prepared in Comparative Example 3 was used.
Inoue Seisakusho Trimix (registered trademark) TX-0.5 was used for the heating and kneading apparatus. As the molding machine, a small kneader with an injection molding machine (Xplore (registered trademark) MC5 manufactured by DSM) was used. The kneading temperature was set to 190 ° C., the kneading screw rotation speed was set to 30 rpm, and the kneading time was set to 5 minutes.

実施例2のウェットなサンプル102重量部と上記疎水性樹脂93重量部とを上記加熱混練装置に入れ(樹脂の合計は94重量部)、230℃で15分間、乾燥及び混練を行った。得られた混練物を上記成形機に入れ、JIS K6251:2010(加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方)に規定されるダンベル状8号形試験片の形状に射出成形した。
また、比較例2のウェットなサンプル101重量部と上記疎水性樹脂94重量部とを上記加熱混練装置に入れ、230℃で15分間、乾燥及び混練を行った。得られた混練物を上記成形機に入れ、上記ダンベル状8号形試験片の形状に射出成形した。
さらに、比較例3の疎水性樹脂100重量部を上記成形機に入れ、上記ダンベル状8号形試験片の形状に射出成形した。
102 parts by weight of the wet sample of Example 2 and 93 parts by weight of the hydrophobic resin were placed in the heating and kneading apparatus (the total amount of the resin was 94 parts by weight), and dried and kneaded at 230 ° C. for 15 minutes. The obtained kneaded material was put into the above molding machine and injection molded into the shape of a dumbbell-shaped No. 8 test piece defined in JIS K6251: 2010 (vulcanized rubber and thermoplastic rubber—how to obtain tensile properties).
Further, 101 parts by weight of the wet sample of Comparative Example 2 and 94 parts by weight of the hydrophobic resin were put into the heating and kneading apparatus, and dried and kneaded at 230 ° C. for 15 minutes. The obtained kneaded material was put into the molding machine and injection molded into the shape of the dumbbell-shaped No. 8 test piece.
Further, 100 parts by weight of the hydrophobic resin of Comparative Example 3 was placed in the molding machine and injection molded into the shape of the dumbbell-shaped No. 8 test piece.

[引張試験]
JIS K7161:1994(プラスチック−引張特性の試験方法 第1部:通則)、及び、JIS K7162:1994(プラスチック−引張特性の試験方法 第2部:型成形,押出成形及び注型プラスチックの試験条件)に準拠して、実施例2及び比較例2,3の試験片(樹脂製品サンプル)の引張強さσM(単位:MPa)を測定した。
[Tensile test]
JIS K7161: 1994 (Plastics-Test methods for tensile properties Part 1: General rules) and JIS K7162: 1994 (Plastics-Test methods for tensile properties Part 2: Test conditions for molding, extrusion molding and cast plastic) The tensile strength σ M (unit: MPa) of the test pieces (resin product samples) of Example 2 and Comparative Examples 2 and 3 was measured.

[試験結果]
表1は、実施例2及び比較例2,3の試験結果を示している。
[Test results]
Table 1 shows the test results of Example 2 and Comparative Examples 2 and 3.

表1に示すように、比較例2の試験片の引張強さはセルロース原料を使用していない比較例3の試験片の引張強度とほぼ同じであり、比較例2の樹脂製品サンプルはセルロースナノファイバーの高アスペクト比に由来する補強効果が発揮されていない。一方、非水溶性の親水性樹脂を使用した実施例2の試験片の引張強さは比較例2,3よりも大きく、実施例2の樹脂製品サンプルはセルロースナノファイバーの高アスペクト比に由来する補強効果が発揮されている。
従って、水とセルロースと非水溶性の親水性樹脂を含む分散系を混合するとフィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能になることが確認された。
As shown in Table 1, the tensile strength of the test piece of Comparative Example 2 is almost the same as the tensile strength of the test piece of Comparative Example 3 that does not use the cellulose raw material. The reinforcing effect derived from the high aspect ratio of the fiber has not been demonstrated. On the other hand, the tensile strength of the test piece of Example 2 using a water-insoluble hydrophilic resin is larger than that of Comparative Examples 2 and 3, and the resin product sample of Example 2 is derived from the high aspect ratio of cellulose nanofibers. The reinforcing effect is demonstrated.
Therefore, it was confirmed that the strength of the fibrillated cellulose-containing product can be improved by mixing a dispersion containing water, cellulose and a water-insoluble hydrophilic resin.

(3)具体例:
さらに、具体例を示して本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
(3) Specific examples:
Furthermore, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[比較例4]
セルロース原料、分光光度計、及び、混合装置には、実施例1と同じものを用いる。水溶性樹脂には、ポリビニルアルコールを用いる。この水溶性樹脂について上述した透過率を測定すると、90%よりも大きくなる。水とセルロース原料と水溶性樹脂の配合比は、以下の通りである。
水 95重量部
セルロース原料 5重量部
水溶性樹脂 4重量部
[Comparative Example 4]
The same materials as in Example 1 are used for the cellulose raw material, the spectrophotometer, and the mixing apparatus. Polyvinyl alcohol is used for the water-soluble resin. When the above-described transmittance is measured for this water-soluble resin, it is greater than 90%. The mixing ratio of water, cellulose raw material, and water-soluble resin is as follows.
Water 95 parts by weight Cellulose raw material 5 parts by weight Water-soluble resin 4 parts by weight

上述した配合重量で水とセルロースと水溶性樹脂をボールミルに投入し、240分間、せん断混合を行う。得られる分散系を乾燥機に移し、60℃で恒量になるまで乾燥させ、乾燥サンプルを作製する。   Water, cellulose, and a water-soluble resin are charged into the ball mill with the above blending weight, and shear mixing is performed for 240 minutes. The resulting dispersion is transferred to a dryer and dried at 60 ° C. until a constant weight is obtained to produce a dry sample.

[樹脂製品サンプルの曲げ弾性率測定]
樹脂成形装置には、射出成形機付き小型混練機(DSM社製Xplore(登録商標) MC5)を用いる。混練温度は190℃に設定し、混練スクリュー回転数は100rpmに設定し、混練時間は5分に設定する。
[Measurement of flexural modulus of resin product samples]
For the resin molding apparatus, a small kneader with an injection molding machine (Xplore (registered trademark) MC5 manufactured by DSM) is used. The kneading temperature is set to 190 ° C., the kneading screw rotation speed is set to 100 rpm, and the kneading time is set to 5 minutes.

実施例1及び比較例1,4の乾燥サンプルについて、それぞれ、乳鉢で塊をほぐし、ほぐした乾燥サンプルをセルロース量が1重量%となるようにPP(日本ポリプロ株式会社製PPノバテック(登録商標)BC03B)と混合し、上記樹脂成形装置で混練し、縦6mm、横50mm、厚み2mmの樹脂製品サンプルを射出成形する。得られる樹脂製品サンプルの曲げ弾性率をJIS K7171-1994確認2006(プラスチック−曲げ特性の試験方法)に準拠して試験速度2mm/min、支点間距離L=32mmの条件で測定する。実施例1の樹脂製品サンプルの曲げ弾性率は比較例1,4の樹脂製品サンプルの曲げ弾性率よりも大きくなると推測される。すなわち、実施例1の樹脂製品サンプルの強度は比較例1,4の樹脂製品サンプルの強度よりも大きいと推測される。   For the dried samples of Example 1 and Comparative Examples 1 and 4, the lump was loosened in a mortar, and PP (PP Novatec (registered trademark) manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.) was used so that the amount of cellulose in the dried sample was 1% by weight. BC03B) and kneaded by the resin molding apparatus, and a resin product sample having a length of 6 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 2 mm is injection molded. The flexural modulus of the resin product sample obtained is measured under the conditions of a test speed of 2 mm / min and a fulcrum distance L = 32 mm in accordance with JIS K7171-1994 Confirmation 2006 (Plastic—Bending Properties Test Method). It is estimated that the flexural modulus of the resin product sample of Example 1 is larger than the flexural modulus of the resin product sample of Comparative Examples 1 and 4. That is, the strength of the resin product sample of Example 1 is estimated to be greater than the strength of the resin product samples of Comparative Examples 1 and 4.

(4)結び:
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、簡単な処理でフィブリル化セルロース含有製品の強度を向上させることが可能な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
(4) Conclusion:
As described above, according to the present invention, according to various aspects, it is possible to provide a technique that can improve the strength of a fibrillated cellulose-containing product with a simple process. Needless to say, the above-described basic actions and effects can be obtained even with a technique that does not have the constituent requirements according to the dependent claims but includes only the constituent requirements according to the independent claims.

また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。   In addition, the configurations disclosed in the embodiments and modifications described above are mutually replaced, the combinations are changed, the known technology, and the configurations disclosed in the embodiments and modifications described above are mutually connected. It is possible to implement a configuration in which replacement or combination is changed. The present invention includes these configurations and the like.

10,101…分散系、
11…水、12…セルロース原料、13…非水溶性親水性樹脂、14…コンパウンド、
16,36…添加剤、
22…フィブリル化セルロース、23…低軟化点非水溶性親水性樹脂、
30,32…改質フィブリル化セルロース、
33…樹脂、
40,50…樹脂製品、
KN1…混練装置、ME1…処理媒体、MI1…湿式粉砕装置、
S1,S12…投入工程、S2,S21,S22…湿式粉砕工程、S3…乾燥工程、
S4…樹脂製品化工程、S5…加熱乾燥工程、S11…混練工程。
10, 101 ... dispersion system,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Water, 12 ... Cellulose raw material, 13 ... Water-insoluble hydrophilic resin, 14 ... Compound,
16, 36 ... additives,
22 ... fibrillated cellulose, 23 ... low softening point water-insoluble hydrophilic resin,
30, 32 ... modified fibrillated cellulose,
33 ... resin,
40, 50 ... Resin products,
KN1 ... kneading device, ME1 ... treatment medium, MI1 ... wet grinding device,
S1, S12 ... charging step, S2, S21, S22 ... wet grinding step, S3 ... drying step,
S4 ... Resin product production step, S5 ... Heat drying step, S11 ... Kneading step.

Claims (10)

処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って前記セルロースをフィブリル化させ改質フィブリル化セルロースを製造することを特徴とする改質フィブリル化セルロースの製造方法。 Using a mill using a treatment medium, the treatment medium in a dispersion system containing at least water, cellulose, and a water-insoluble hydrophilic resin is hit against the cellulose and the water-insoluble hydrophilic resin. wet milling performed by fibrillating the cellulose, producing method of reforming fibrillated cellulose, characterized in that to produce a modified fibrillated cellulose to said dispersion Te. 前記非水溶性の親水性樹脂に軟化温度が水の沸点以下の樹脂を用いることを特徴とする請求項1に記載の改質フィブリル化セルロースの製造方法。 The method for producing modified fibrillated cellulose according to claim 1, wherein a resin having a softening temperature equal to or lower than the boiling point of water is used as the water-insoluble hydrophilic resin. 処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、軟化温度が水の沸点以下の非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って改質フィブリル化セルロースを得て、該改質フィブリル化セルロースを含む分散系を加熱することにより前記非水溶性の親水性樹脂を軟化または溶融させ前記得られた分散系を乾燥させて賦形されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造することを特徴とするフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法。 Using a mill using a treatment medium, the cellulose and the non-treatment medium are placed in a dispersion containing at least water, cellulose, and a water-insoluble hydrophilic resin having a softening temperature equal to or lower than the boiling point of water. A water-soluble hydrophilic resin is applied to the dispersion to perform wet pulverization to obtain a modified fibrillated cellulose, and the dispersion containing the modified fibrillated cellulose is heated to form the water-insoluble hydrophilic A method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product , characterized in that a fibrillated cellulose-containing resin product is produced by softening or melting a functional resin and drying the obtained dispersion . 処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、熱可塑性の非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って改質フィブリル化セルロースを得て、該改質フィブリル化セルロースを含む分散系を加熱することにより該分散系から水分を除去し該分散系を熱成形して賦形されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造することを特徴とする、フィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法。  Using the mill using the processing medium, the cellulose and the water-insoluble hydrophilicity are used as the processing medium in a dispersion containing at least water, cellulose, and a thermoplastic water-insoluble hydrophilic resin. The dispersion system is subjected to wet pulverization by hitting a resin to obtain modified fibrillated cellulose, and the dispersion system containing the modified fibrillated cellulose is heated to remove moisture from the dispersion system. A method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product, which is characterized by producing a fibrillated cellulose-containing resin product shaped by thermoforming a resin. 処理媒体を用いるミルを用い、水と、セルロースと、熱硬化性の非水溶性の親水性樹脂と、を少なくとも含む分散系に入れた前記処理媒体を前記セルロース、及び、前記非水溶性の親水性樹脂にぶつけて前記分散系に対して湿式粉砕を行って改質フィブリル化セルロースを得て、該改質フィブリル化セルロースを含む分散系を加熱することにより該分散系から水分を除去し前記非水溶性の親水性樹脂を熱硬化させて賦形されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造することを特徴とする、フィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法。  Using a mill using a treatment medium, the treatment medium in a dispersion containing at least water, cellulose, and a thermosetting water-insoluble hydrophilic resin is used as the cellulose and the water-insoluble hydrophilic property. The modified fibrillated cellulose is obtained by applying wet pulverization to the dispersed system by hitting the resin, and removing the moisture from the dispersed system by heating the dispersed system containing the modified fibrillated cellulose. A method for producing a fibrillated cellulose-containing resin product, characterized by producing a fibrillated cellulose-containing resin product formed by thermosetting a water-soluble hydrophilic resin. 請求項1又は請求項2に記載の改質フィブリル化セルロースの製造方法により得られる改質フィブリル化セルロースと樹脂とを少なくとも混合してフィブリル化セルロース含有樹脂製品を製造することを特徴とするフィブリル化セルロース含有樹脂製品の製造方法。 A fibrillated cellulose-containing resin product is produced by mixing at least a modified fibrillated cellulose obtained by the method for producing a modified fibrillated cellulose according to claim 1 or 2 and a resin. A method for producing a cellulose-containing resin product. フィブリル化セルロースに少なくとも有機酸により変性した酸変性ポリオレフィンである非水溶性の親水性樹脂が結合した改質フィブリル化セルロース。
ただし、ノニオン界面活性剤が存在する場合を除く。
The fibrillated cellulose, at least, modified fibrillated cellulose water-insoluble hydrophilic resin which is an acid-modified polyolefin modified by an organic acid is bonded.
However, the case where a nonionic surfactant is present is excluded.
有機酸により変性した酸変性ポリオレフィンである非水溶性の親水性樹脂にフィブリル化セルロースが入り込んだ改質フィブリル化セルロース。  Modified fibrillated cellulose in which fibrillated cellulose is incorporated into a water-insoluble hydrophilic resin, which is an acid-modified polyolefin modified with an organic acid. 請求項7又は請求項8に記載の改質フィブリル化セルロースから形成されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品。 A fibrillated cellulose-containing resin product formed from the modified fibrillated cellulose according to claim 7 or 8 . 請求項7又は請求項8に記載の改質フィブリル化セルロースと、樹脂と、が少なくとも混合されたフィブリル化セルロース含有樹脂製品。 A fibrillated cellulose-containing resin product in which the modified fibrillated cellulose according to claim 7 or 8 and a resin are mixed at least.
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