JP7031089B2 - 樹脂組成物の製造方法及び樹脂組成物 - Google Patents
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Description
<1>セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計100質量部に対して、水5~45質量部を含有したセルロース繊維組成物と、熱可塑性樹脂(C)とを混練し、混練後の水分含有率を1%以下まで水を除去する工程を有し、セルロース繊維(A)100質量部に対して、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)を20質量部以上200質量部以下配合し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)の25℃の水100gに対する溶解量が1g未満であり、かつ、ガラス転移温度が40~150℃であることを特徴とする樹脂組成物の製造方法、
<2>アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)が、アクリル酸および/またはメタクリル酸を含むモノマーの重合物であって、10~200mgKOH/gの酸価を有することを特徴とする前記<1>に記載の樹脂組成物の製造方法、
<3>セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計と、熱可塑性樹脂(C)との質量比が、[(A)+(B)]/(C)=1/99~60/40であることを特徴とする、前記<1>に記載の樹脂組成物の製造方法、
<4>熱可塑性樹脂(C)が、ポリオレフィンであることを特徴とする前記<1>に記載の樹脂組成物の製造方法、
<5>セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)と、熱可塑性樹脂(C)とを含有する樹脂組成物であって、セルロース繊維(A)100質量部に対して、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)を20質量部以上200質量部以下含有し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)の、25℃の水100gに対する溶解量が1g未満であり、かつ、ガラス転移温度が40~150℃であり、かつ、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)が、アクリル酸および/またはメタクリル酸を含むモノマーの重合物であって、10~200mgKOH/gの酸価を有することを特徴とする樹脂組成物、
<6>セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計と、熱可塑性樹脂(C)との質量比が、[(A)+( 3 B)]/(C)=1/99~60/40であることを特徴とする前記<5> に記載の樹脂組成物、
<7>熱可塑性樹脂(C)が、ポリオレフィンであることを特徴とする前記 <5>に記載の樹脂組成物、
である。
本発明の樹脂組成物は、少なくともセルロース繊維(A)とアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)と熱可塑性樹脂(C)とを原料とする。
・装置:東ソー株式会社製、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(HLC-8320GPC)
・カラム:TSKgel SuperMultipore HZ-H、TSKgel SuperMultipore HZ-Mを順に直列接続して使用
・展開溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI(示差屈折)検出器
・サンプル:0.01gのアクリル樹脂またはスチレンアクリル樹脂(B-1~BH-2)のテトラヒドロフラン10mL溶液
本発明の樹脂組成物の製造方法は、セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計100質量部に対して、水5~45質量部を含有したセルロース繊維組成物と、熱可塑性樹脂(C)とを混練し、混練後の水分含有率を1%以下まで水を除去する工程を有する。
本発明の樹脂組成物は、セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計と、熱可塑性樹脂(C)との質量比が、[(A)+(B)]/(C)=1/99~60/40であることが好ましく、15/85~40/60であるとより好ましい。セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計が1よりも少ないと、樹脂組成物の補強効果が充分得られない場合がある。60よりも多いと、樹脂組成物の溶融粘度が高くなりすぎ成形性に不都合が生じる場合がある。
上記のようにして得られた樹脂組成物を成形体とするには、一般的な成形方法を用いることができる。例えば、射出成形、押出成形、ブロー成型、圧縮成形、発泡成形などが挙げられる。
本実施例に使用の原料のセルロース繊維(A)は、一般に購入可能な針葉樹漂白クラフトパルプ(A-1;以下、単に「セルロース繊維(A-1)」と称する)、または以下のようにして得られる変性したセルロース繊維(A-2)を用いた。
容器へセルロース繊維(A-1)100質量部と水400質量部とN-メチルピロリドン(以下、NMPと記載する)150質量部を仕込み、減圧脱水により水分を留去し、ヘキサデセニルコハク酸無水物19.9質量部を投入し、80℃で4時間反応した。反応後減圧留去によりNMPを留去し、変性したセルロース繊維(A-2)を得た。下記のように算出した多価塩基酸無水物の置換度(DS)は0.051であった。
セルロース繊維(A-2)の置換度DSの算出は、得られた変性セルロース繊維に含まれる未反応の多塩基酸無水物およびその加水分解物を洗浄により除去した後乾固し、以下の式より算出した。
DS=(a/b)/(c/d)
a:(変性後のセルロース繊維(A-2)の洗浄後の乾燥質量)-(変性に用いたセルロース繊維(A-1)の乾燥質量)
b:多価塩基酸無水物の分子量
c:変性に用いたセルロース繊維(A-1)の乾燥質量
d:セルロースを構成するグルコースユニットの分子量(分子量162)
(製造例1B)
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート500質量部を仕込み、攪拌しながら内温145℃まで昇温した。アクリル系モノマーとしてメタクリル酸メチル350質量部、メタクリル酸シクロヘキシル50質量部、アクリル酸ブチル100質量部、重合開始剤としてジ-t-ブチルパーオキサイド40質量部を4時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温145℃で1時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1)を得た。なお、樹脂(B-1)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート500質量部を仕込み、攪拌しながら内温140℃まで昇温した。アクリル系モノマーとしてアクリル酸ブチル150質量部、スチレン系モノマーとしてスチレン350質量部、重合開始剤としてジ-t-ブチルパーオキサイド2.5質量部を3時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温145℃で2時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-2)を得た。なお、樹脂(B-2)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート500質量部を仕込み、攪拌しながら内温140℃まで昇温した。アクリル系モノマーとしてアクリル酸150質量部、スチレン系モノマーとしてスチレン100質量部、α-メチルスチレン250質量部、重合開始剤としてジ-t-ブチルパーオキサイド20質量部を3時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温145℃で2時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-3)を得た。なお、樹脂(B-3)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
モノマーの種類及び仕込み量を表1のように変えた以外は、製造例3Bに記載の方法に準じてアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-4~B-5)を得た。樹脂(B-4~B-5)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート500質量部を仕込み、攪拌しながら内温140℃まで昇温した。アクリル系モノマーとしてアクリル酸2-エチルヘキシル150質量部、アクリル酸100質量部、スチレン系モノマーとしてスチレン250質量部、重合開始剤としてジ-t-ブチルパーオキサイド10質量部を3時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温145℃で2時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-6)を得た。なお、樹脂(B-6)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
モノマーの種類及び仕込み量を表1のように変えた以外は、製造例1Bに記載の方法に準じてアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-7)を得た。樹脂(B-7)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、キシレン500質量部、ポリプロピレン(重量平均分子量4.5万、メルトマスフローレイト 2000g/10min(230℃、2.16kg))を100質量部仕込み、攪拌しながら内温140℃まで昇温し、ポリプロピレンを溶融させた。アクリル系モノマーとしてアクリル酸ブチル50質量部、メタクリル酸25質量部、スチレン系モノマーとしてスチレン325質量部、重合開始剤としてジ-t-ブチルパーオキサイド25質量部を4時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温140℃で1時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-8)を得た。樹脂(B-8)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表1に示す。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、酢酸エチル500質量部を仕込み、攪拌しながら内温70℃まで昇温した。アクリル系モノマーとしてアクリル酸ブチル500質量部、重合開始剤として2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル0.5質量部を1時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温80℃で5時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(BH-1)を得た。なお、樹脂(BH-1)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表2に示す。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル250質量部を仕込み、攪拌しながら内温100℃まで昇温した。プロピレングリコールモノメチルエーテル500質量部、アクリル系モノマーとしてメタクリル酸メチル300質量部、アクリル酸2-エチルヘキシル100質量部、50%アクリルアミド水溶液200質量部、重合開始剤として2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)3質量部を4時間かけて仕込んだ。仕込み終了後、内温100℃で1時間保温し、その後系内の未反応物及び溶媒を除去し、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(BH-2)を得た。なお、樹脂(BH-2)の水への溶解量、ガラス転移温度、酸価、数平均分子量を表2に示す。
製造例1B~2bで得られたアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1~BH-2)を粉砕し、目開き600μmのふるいを通過した樹脂10gを溶解前の質量として精秤し、水100gを加え、25℃で3時間攪拌した。攪拌後の液をろ紙でろ過し、残渣を120℃で2時間乾燥させたものを残渣の質量として精秤し、以下の式より溶解量を算出した。
溶解量(g)=(溶解前の質量)-(残渣の質量)
酸価は、得られたアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1~BH-2)をJIS K0070の規定に準拠した水酸化カリウムによる酸塩基滴定法で測定した。
数平均分子量(Mn)は、得られたアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1~BH-2)を下記の装置、及び条件により測定し、標準ポリスチレン換算の分子量として求めた。
・装置:東ソー株式会社製、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(HLC-8320GPC)
・カラム:TSKgel SuperMultipore HZ-H、TSKgel SuperMultipore HZ-Mを順に直列接続して使用
・展開溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI(示差屈折)検出器
・サンプル:0.01gのアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1~BH-2)のテトラヒドロフラン10mL溶液
MMA:メタクリル酸メチル、CHMA:メタクリル酸シクロヘキシル、BA:アクリル酸ブチル
2EHA:アクリル酸2-エチルヘキシル、AA:アクリル酸、MAA:メタクリル酸、AAm:アクリルアミド
ST:スチレン、αMST:α-メチルスチレン、PP:ポリプロピレン(重量平均分子量4.5万、メルトマスフローレイト 2000g/10min(230℃、2.16kg))
[ポリプロピレン樹脂組成物の製造]
容器へセルロース繊維(A)としてセルロース繊維(A-1)67質量部と、水268質量部とアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1)33質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル134質量部を投入し、70℃で混合した後、130℃へ昇温し減圧下で水とプロピレングリコールモノメチルエーテルを留去し、セルロース繊維(A-1)とアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1)からなるセルロース繊維組成物を得た。次にセルロース繊維組成物100質量部へ水を7.5質量部加え、混合することで含水セルロース繊維組成物を得た。続いて含水セルロース繊維組成物107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)としてポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製「プライムポリプロ(登録商標)J108M」 融点165℃)233質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.2%であった。
セルロース繊維(A)の種類及び仕込み量、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)の種類及び仕込み量、熱可塑性樹脂(C)の仕込み量を表4のように変えた以外は、実施例1に記載の方法に準じて樹脂組成物を得た。
容器へセルロース繊維(A)として変性セルロース繊維(A-2)71質量部とアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-7)29質量部、水7.5質量部を加え混合することで含水セルロース繊維組成物を得た。続いて含水セルロース繊維組成物107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)としてポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製「プライムポリプロJ108M」 融点165℃)194質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.4%であった。
容器へセルロース繊維(A)としてセルロース繊維(A-1)100質量部と、水を7.5質量部加え、混合することで含水セルロース繊維を得た。続いて含水セルロース繊維107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)としてポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製「プライムポリプロJ108M」 融点165℃)400質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.5%であった。
容器へアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-1)100質量部と、水を7.5質量部加え、混合することで含水アクリル樹脂を得た。続いて含水アクリル樹脂107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)としてポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製「プライムポリプロJ108M」 融点165℃)233質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.3%であった。
容器へセルロース繊維(A)としてセルロース繊維(A-1)67質量部と、水268質量部と無水マレイン酸変性ポリプロピレン(トーヨータック PMA H-1000P、東洋紡株式会社製)33質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル134質量部を投入し、70℃で混合した後、130℃へ昇温し減圧下で水とプロピレングリコールモノメチルエーテルを留去し、セルロース繊維(A-1)とマレイン酸変性ポリプロピレンからなるセルロース繊維組成物を得た。次にセルロース繊維組成物100質量部へ水を7.5質量部加え、混合することで含水セルロース繊維組成物を得た。続いて含水セルロース繊維組成物107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)としてポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製「プライムポリプロJ108M」 融点165℃)233質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.3%であった。
セルロース繊維(A)の仕込み量、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)の種類及び仕込み量、水の添加量、熱可塑性樹脂(C)の仕込み量を表4のように変えた以外は、実施例1に記載の方法に準じて樹脂組成物を得た。
[ポリエチレン樹脂組成物の製造]
容器へセルロース繊維(A)としてセルロース繊維(A-1)67質量部と、水268質量部とアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-7)33質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル134質量部を投入し、70℃で混合した後、130℃へ昇温し減圧下で水とプロピレングリコールモノメチルエーテルを留去し、セルロース繊維(A-1)とアクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B-7)からなるセルロース繊維組成物を得た。次にセルロース繊維組成物100質量部へ水を7.5質量部加え、混合することで含水セルロース繊維組成物を得た。続いて含水セルロース繊維組成物107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)として高密度ポリエチレン樹脂(旭化成株式会社製「サンテック(登録商標)J320」 融点130℃)233質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.3%であった。
容器へセルロース繊維(A)としてセルロース繊維(A-1)100質量部と、水を7.5質量部加え、混合することで含水セルロース繊維を得た。続いて含水セルロース繊維107.5質量部と熱可塑性樹脂(C)として高密度ポリエチレン樹脂(旭化成株式会社製「サンテックJ320」 融点130℃)400質量部を二軸押出機(軸径15mm、L/D=45、株式会社テクノベル製)にて減圧しながら170℃で混練し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物中の水分含有率は0.4%であった。
(水分含有率の算出)
実施例1~12、比較例1~8で得られた樹脂組成物を5g取り、乾燥前の質量を精秤した。その後、150℃の電気乾燥機で30分乾燥した後、デシケータ内で15分間放冷したものを乾燥後の質量として精秤し、以下の式より算出した。結果を表4、表5に示す。
水分含有率(%)=(乾燥前の質量-乾燥後の質量)/(乾燥前の質量)×100
得られた樹脂組成物を射出成形機を用いてJIS規格 K7171に記載のバー型試験片を成形し、JIS K7171に準拠して、オリエンテック株式会社製万能試験機「テンシロン(登録商標)RTM-50」で曲げ弾性率を測定し、樹脂単独に対する曲げ弾性率の向上率を指数として比較した結果を表4、表5に示す。
弾性率[指数]=(実施例、及び比較例の曲げ弾性率)/(樹脂単独の曲げ弾性率)
得られた樹脂組成物を、熱プレス成形機を用いてフィルム(厚さ0.2mm)にし、直径約8cmの円の中に存在する大きさが1mm以上の凝集物の数を以下の基準に従って評価した。結果を表4、表5に示す。
HDPE:高密度ポリエチレン樹脂(旭化成株式会社製「サンテックJ320」 融点130℃)
Claims (7)
- セルロース繊維(A)と、
アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計100質量部に対して、水5~45質量部を含有したセルロース繊維組成物と、
熱可塑性樹脂(C)とを混練し、
混練後の水分含有率を1%以下まで水を除去する工程を有し、
セルロース繊維(A)100質量部に対して、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)を20質量部以上200質量部以下配合し、
アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)の25℃の水100gに対する溶解量が1g未満であり、かつ、ガラス転移温度が40~150℃であることを特徴とする樹脂組成物の製造方法。 - アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)が、アクリル酸および/またはメタクリル酸を含むモノマーの重合物であって、
10~200mgKOH/gの酸価を有することを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。 - セルロース繊維(A)と、
アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計と、熱可塑性樹脂(C)との質量比が、[(A)+(B)]/(C)=1/99~60/40であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。 - 熱可塑性樹脂(C)が、ポリオレフィンであることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
- セルロース繊維(A)と、
アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)と、
熱可塑性樹脂(C)とを含有する樹脂組成物であって、
セルロース繊維(A)100質量部に対して、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)を20質量部以上200質量部以下含有し、
アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)の、25℃の水100gに対する溶解量が1g未満であり、かつ、ガラス転移温度が40~150℃であり、かつ、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)が、アクリル酸および/またはメタクリル酸を含むモノマーの重合物であって、10~200mgKOH/gの酸価を有することを特徴とする樹脂組成物。 - セルロース繊維(A)と、アクリル樹脂および/またはスチレンアクリル樹脂(B)との合計と、熱可塑性樹脂(C)との質量比が、[(A)+(B)]/(C)=1/99~60/40であることを特徴とする請求項5に記載の樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂(C)が、ポリオレフィンであることを特徴とする請求項5に記載の樹脂組成物。
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