JP7355634B2 - 樹脂組成物の製造方法、及び、成形体の製造方法 - Google Patents

樹脂組成物の製造方法、及び、成形体の製造方法 Download PDF

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本発明は、樹脂組成物の製造方法、及び、成形体の製造方法、より詳しくは、ポリアミドとセルロースとを含む樹脂組成物の製造方法、及び、当該樹脂組成物からなる成形体の製造方法に関する。
樹脂にセルロース繊維(セルロースナノファイバー)を添加することで各種物性を向上させた樹脂組成物が知られている。このような樹脂組成物が、所望の機械物性等を充分に発揮するためには、当該樹脂組成物中でセルロース繊維が十分に分散していることが必要である。しかしながらセルロース繊維は凝集しやすい性質があり、樹脂の種類によっては、樹脂との親和性が低く、樹脂中に分散させるのが難しいという問題がある。そのため、樹脂にセルロース繊維を配合するにあたり、セルロース繊維を水性分散体等にして取り扱うことや、有機溶媒分散体を用いて樹脂とセルロース繊維とを混合することが知られている。
例えば、特許文献1には、
セルロース繊維を水などの分散媒中に分散させて繊維スラリーを調製する工程と、
繊維分散用樹脂を界面活性剤存在下で分散媒中に分散させて樹脂エマルションを調製する工程と、
当該繊維スラリーと当該樹脂エマルションとを混合して混合分散液とする工程と、
当該混合分散液から抄紙等によりコンポジットシート等の成形材料を得る工程と、
当該成形材料とポリエチレンとを溶融混練により混合する工程と
を含む製造方法によりセルロース繊維含有樹脂組成物を得ることが開示されている。
また、特許文献2には、原料セルロース繊維にアイオノマーを被覆してなるセルロース繊維と、マトリックス樹脂との組成物が開示されている。ここで、特許文献2の実施例には、
原料セルロース繊維にエチレン-アクリル酸共重合体アイオノマーのアセトン溶液を加え、その後アセトンを減圧留去してセルロース繊維を得る工程と、
このセルロース繊維と、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、または、ポリカーボネート樹脂とを含む混合物を溶融混練する工程と
を含む製造方法により得られる樹脂組成物が具体的に開示されている。ここで、特許文献2には、マトリックス樹脂として、アミド系樹脂などの各種樹脂を用いうることも記載されている。
特許文献3には、セルロース繊維と、エチレン及び不飽和カルボン酸を共重合成分として含むエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体またはそのアイオノマー樹脂と、を含む樹脂組成物、並びに、当該樹脂組成物を含む成形材料が開示されている。ここで、特許文献3には、この樹脂組成物が、
セルロース繊維を含むディスパージョン(A)と、
エチレン及び不飽和カルボン酸を共重合成分として含むエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体またはそのアイオノマー樹脂を含むディスパージョン(B)と、
を混合する工程を含む製造方法によって得られることが記載されている。また、特許文献3には、前記成形材料が、前記樹脂組成物のほかに熱可塑性樹脂を含んでいても良いことも記載されている。しかし、特許文献3には、前記樹脂組成物が、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体と、そのアイオノマー樹脂との両方を含んでいてもよいとの記載はない。また、特許文献3には、熱可塑性樹脂を含む成形材料は具体的な形では示されておらず、熱可塑性樹脂を含む成形材料を製造する際における、セルロース繊維と、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体またはそのアイオノマー樹脂と、熱可塑性樹脂とを加える順番が、得られる成形体の機械物性に与える影響についても何ら明らかにしていない。
特開2019-035005号公報 特開2011-052339号公報 特開2014-040535号公報
本発明は、取り扱いが簡便な乾燥セルロース繊維を用いて、衝撃強度に優れた樹脂組成物を得る方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリアミド及びセルロース繊維を含む特定の樹脂組成物を製造するにあたり、原料を加える順番を特定のものとすることにより、得られる樹脂組成物における衝撃強度が向上することを見出し、本発明に至ったものである。
本発明は、以下の[1]~[9]に係る。
[1]
ポリアミド(A)と、セルロース繊維(C)とを含む樹脂組成物の製造方法であって、
ポリアミド(A)と、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、を含むマスターバッチ(M)を製造する工程(1)と、
セルロース繊維(C)と、前記工程(1)で得られたマスターバッチ(M)と、を含む樹脂組成物(X)を溶融混練により製造する工程(2)と、
を含む、樹脂組成物の製造方法。
[2]
前記マスターバッチ(M)において、
前記ポリアミド(A)と、
前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)との合計と
の質量比が10:90~90:10である、前記[1]に記載の樹脂組成物の製造方法。
[3]
前記マスターバッチ(M)において、
前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、
前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と
の質量比が20:80~80:20である、前記[1]または[2]に記載の樹脂組成物の製造方法。
[4]
前記樹脂組成物(X)中の前記セルロース繊維(C)の含有量が1~30質量%である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[5]
前記セルロース繊維(C)が乾燥セルロース繊維である、前記[1]~[4]のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[6]
前記ポリアミド(A)がポリアミド12である、前記[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[7]
前記工程(1)が、溶融混練によって行われる、前記[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[8]
前記[1]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法で得られた樹脂組成物(X)を成形する工程(4)を含む、成形体の製造方法。
[9]
前記成形が射出成形によって行われる、前記[8]に記載の成形体の製造方法。
本発明によれば、衝撃強度に優れた樹脂組成物及び成形体を得ることができる。
以下、本発明について説明する。
[樹脂組成物の製造方法]
本発明の樹脂組成物の製造方法は、ポリアミド(A)と、セルロース繊維(C)とを含む樹脂組成物の製造方法であり、具体的には、
ポリアミド(A)を含む特定のマスターバッチ(M)を製造する工程(1)と、
セルロース繊維(C)と、前記工程(1)で得られたマスターバッチ(M)と、を含む樹脂組成物(X)を溶融混練により製造する工程(2)と、
を含む。
<工程(1)>
本発明の製造方法に含まれる工程(1)は、
ポリアミド(A)と、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、を含むマスターバッチ(M)を製造する工程である。
ポリアミド(A)
上記ポリアミド(A)は、アミド結合(-NH-CO-)を介して複数の単量体が重合されてなる鎖状骨格を有する重合体である。
本発明における好適な態様の1つにおいて、ポリアミド(A)は、アミノカルボン酸重合体である。ポリアミド(A)を構成する単量体としては、アミノカプロン酸、アミノウンデカン酸、アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸等のアミノカルボン酸、ε-カプロラクタム、ウンデカンラクタム、ω-ラウリルラクタム等のラクタム等が挙げられる。これらの単量体は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。この態様のポリアミド(A)は、従来公知の方法により得ることができ、そのような方法の例として、アミノカルボン酸の縮重合、及び、ラクタムの開環重合が挙げられる。
さらに、ポリアミド(A)は、ジアミンとジカルボン酸との共重合体であっても良い。すなわち、ポリアミド(A)は、ジアミンとジカルボン酸との共重合により得ることもできる。この場合、単量体としてのジアミンとしては、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,13-ジアミノトリデカン、1,14-ジアミノテトラデカン、1,15-ジアミノペンタデカン、1,16-ジアミノヘキサデカン、1,17-ジアミノヘプタデカン、1,18-ジアミノオクタデカン、1,19-ジアミノノナデカン、1,20-ジアミノエイコサン、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン(2M-5)、2-メチル-1,8-ジアミノオクタン(2M-8)等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン等の脂環式ジアミン、キシリレンジアミン(p-フェニレンジアミン及びm-フェニレンジアミン等)等の芳香族ジアミン等が挙げられる。これらの単量体は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、単量体としてのジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸のような脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のような脂環式ジカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。これらの単量体は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド(A)としては、例えば、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド614、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6T、ポリアミド6I、ポリアミド9T、ポリアミドM5T、ポリアミド1010、ポリアミド1012、ポリアミド10T、ポリアミドMXD6、ポリアミド6T/66、ポリアミド6T/6I、ポリアミド6T/6I/66、ポリアミド6T/2M-5T、ポリアミド9T/2M-8T等が挙げられる。本発明の例示的且つ好適な態様の1つにおいて、ポリアミド(A)はポリアミド12である。なお、本明細書において、ポリアミドは「PA」と称される場合があり、例えば、ポリアミド12は「PA12」と称される場合がある。
ポリアミド(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)、及び、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)
本発明で用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)、及び、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)について説明する。
「エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)」
本発明で用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、透明性と入手のしやすさの点から、不飽和カルボン酸の共重合量が好ましくは1質量%以上35質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上25質量%以下であり、特に好ましくは9質量%以上23質量%以下である。
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)における不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチルなどが挙げられる。これらの中でも、ポリマーの生産性、衛生性などの観点から、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
なお、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)を構成するこれら不飽和カルボン酸は、1種単独であってもよく、あるいは、2種以上の組み合わせであってもよい。
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、エチレンと不飽和カルボン酸の二元共重合体のみならず、他の単量体が任意に共重合された多元共重合体であってもよい。
上記任意に共重合されていてもよい他の共重合成分としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルなどの不飽和カルボン酸エステル;一酸化炭素;二酸化硫黄などが挙げられる。
これらの中でも、好ましくは不飽和カルボン酸エステルであり、特に好ましくはアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも一種である。なお、これら他の共重合成分は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、共重合成分として、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルなどの不飽和カルボン酸エステルをさらに含むと、得られる成形体の柔軟性が向上する点で好ましい。上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、不飽和カルボン酸エステルをさらに含む場合、不飽和カルボン酸エステルの共重合量は、好ましくは0質量%を超え30質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上30質量%以下である。
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(JIS K7210-1999に準拠)が、好ましくは1g/10分以上1000g/10分以下であり、より好ましくは5g/10分以上750g/10分以下であり、特に好ましくは10g/10分以上500g/10分以下である。MFRが上記範囲内であると、成形性・加工性の点で好ましい。
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)の製造方法は特に限定されないが、公知の重合方法によって製造することができる。例えば、エチレンと不飽和カルボン酸を高温、高圧下でラジカル共重合することによって得ることができる。
本実施形態におけるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、通常はランダム共重合体である。
また、本実施形態におけるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、カルボキシル基の一部または全部がアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、1,3-ジメチルアミノシクロヘキサンなどのアミノ化合物で中和されていても良い。
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)のカルボキシル基の中和度は、好ましくは10モル%以上100モル%以下であり、より好ましくは15モル%以上85モル%以下であり、特に好ましくは20モル%以上80モル%以下である。中和度が上記範囲内であると、セルロース繊維の樹脂組成物中での分散性をより一層向上させることができる。
上記アミノ化合物で中和されたエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)は、例えば、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、アミノ化合物とを混合して反応させることにより得ることができる。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)としては、上市されている市販品を用いてもよく、そのような市販品として、例えば、三井・デュポンポリケミカル社製のニュクレル(商品名)シリーズ等を使用することができる。
「エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)」
本発明で用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)(以下、単に「アイオノマー(B2)」と呼ばれる場合がある。)は、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)のカルボキシル基の一部または全部が金属イオンで中和されたものである。つまり、本発明で用いられるアイオノマー(B2)は、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)に該当するエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)と、これに含有される金属イオンとからなるものであり、当該エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)に対応するアニオンが、当該金属イオンとのイオン結合を介して互いに架橋してなる構造を有している。ここで、「エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)に対応するアニオン」とは、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)が有するカルボキシル基の一部または全部が-COO-基に転換してなる構造を有するアニオンをいう。
ここで、上記アイオノマー(B2)を構成するエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)としては、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)として例示したものと同様のものが挙げられる。上記アイオノマー(B2)において、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)のカルボキシル基の中和度は、好ましくは10モル%以上100モル%以下であり、より好ましくは15モル%以上85モル%以下であり、特に好ましくは20モル%以上80モル%以下である。中和度が上記範囲内であると、セルロース繊維の樹脂組成物中での分散性をより一層向上させることができる。なお、ここで言及する中和度とは、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)が有する酸基、特にカルボキシ基のモル数に対する、金属イオンの配合比率(モル%)である。
上記アイオノマー(B2)を構成する金属イオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオン;マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、鉛イオン、銅イオン、チタンイオン、鉄イオン、アルミニウムイオン、ジルコニウムイオンなどの多価金属イオンなどが挙げられる。
これらの中でも、ナトリウムイオン、亜鉛イオンまたはマグネシウムイオンが特に好ましい。これら金属イオンは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記アイオノマー(B2)は、金属イオンの他にアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、1,3-ジメチルアミノシクロヘキサンなどのアミノ化合物を含むものであってもよい。
上記アイオノマー(B2)は、例えば、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と上記金属イオンを含む酸化物、水酸化物、炭酸塩などとを反応させることにより得ることができる。
上記アイオノマー(B2)は、190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(JIS K7210-1999に準拠)が、好ましくは0.2g/10分以上20.0g/10分以下であり、より好ましくは0.5g/10分以上20.0g/10分以下であり、特に好ましくは0.5g/10分以上18.0g/10分以下である。MFRが上記範囲内であると、成形性・加工性の点で好ましい。
本発明で用いられるアイオノマー(B2)は、1種単独であっても良く、あるいは、2種以上の組み合わせであってもよい。また、アイオノマー(B2)を構成するエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B2-0)は、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
上記アイオノマー(B2)としては、上市されている市販品を用いてもよく、そのような市販品として、例えば、三井・デュポンポリケミカル社製のハイミラン(商品名)シリーズ等を使用することができる。
マスターバッチ(M)
本発明において、工程(1)で製造されるマスターバッチ(M)は、上記ポリアミド(A)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、を含む。
ここで、前記マスターバッチ(M)において、
上記ポリアミド(A)と、
上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と上記アイオノマー(B2)との合計と
の質量比は、10:90~90:10であることが好ましく、30:70~70:30であることがより好ましく、40:60~60:40であることがさらに好ましい。この質量比が前記の範囲であると、得られる樹脂組成物における物性と成形性とのバランスがよいため好ましい。
ところで、前記マスターバッチ(M)における上記アイオノマー(B2)の含有量が過度に多いと、得られる樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて混練が困難となる場合がある。この問題を回避し、得られる樹脂組成物の硬さを調製するため、本発明においては、上記アイオノマー(B2)に上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)が併用される。本発明者らは、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と上記アイオノマー(B2)との合計を100質量部としたときの上記アイオノマー(B2)の量を80質量部以下とすると混練性が良いことを見出している。これを踏まえると、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と上記アイオノマー(B2)との質量比は、20:80~80:20であることが好ましく、40:60~60:40であることがより好ましい。
以上の通り、上記マスターバッチ(M)は、上記ポリアミド(A)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、を含む。ここで、本発明の典型的な態様において、上記マスターバッチ(M)は、上記ポリアミド(A)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、からなる。ただ、本発明において、上記マスターバッチ(M)が、上記ポリアミド(A)にも、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)にも、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)にも該当しないその他の成分(以下、「マスターバッチ構成副成分」)をさらに含むことを妨げるものでない。このような「マスターバッチ構成副成分」の例として、相溶化剤、エラストマー樹脂などの各種樹脂、及び、各種添加剤などが挙げられる。ここで、前記相溶化剤および添加剤は、それぞれ、各種樹脂用の相溶化剤および添加剤として一般に用いられるものとすることができる。
上記マスターバッチ(M)が前記「マスターバッチ構成副成分」を含む場合、上記マスターバッチ(M)における上記ポリアミド(A)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)との合計含有量は、通常95質量%以上100質量%未満である。
本発明の製造方法を構成する工程(1)において、上記マスターバッチ(M)は、上記ポリアミド(A)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、オプショナルの前記「マスターバッチ構成副成分」とを混合することにより製造することができる。ここで、この工程(1)は、従来公知の方法によって行うことができ、例えば、溶融混練によって好適に行うことができる。この溶融混練は、従来公知の方法により行うことができ、例えば、射出成形機または二軸押出機などを用いて行うことができる。工程(1)を溶融混練によって行う場合、溶融混練を行う温度は、通常180~250℃である。
<工程(2)>
本発明の製造方法に含まれる工程(2)は、
セルロース繊維(C)と、上記工程(1)で得られたマスターバッチ(M)と、を含む樹脂組成物(X)を溶融混練により製造する工程である。
セルロース繊維(C)
セルロース繊維(C)の種類は特に限定されないが、木材、竹などの植物、またはそれらを精製及び脱色して得られるパルプ、を機械的または化学的に解繊して得られるセルロースナノファイバー(CNF)であることが好ましい。CNFは、リグニンを含むリグノセルロースであってもよい。
ここで、本発明で行われる工程(2)において、セルロース繊維(C)は、乾燥状態で用いられ、水その他の溶媒を含む分散体(ペーストなど)の形では用いられない。つまり、本発明の典型的な態様において、セルロース繊維(C)は乾燥セルロース繊維である。ここで、本発明で用いられるセルロース繊維(C)の含水率は、通常、1.0質量%以下である。ここで、本発明の好適且つ典型的な態様の1つにおいて、セルロース繊維(C)の含水率は、0.6~0.8質量%である。ただ、このことは、セルロース繊維(C)の含水率を0.6質量未満とすることを妨げるものではない。ここで、セルロース繊維(C)の含水率は、熱重量分析(TGA)によって測定することができる。
セルロース繊維(C)は、比表面積が0.1m2/g以上1000m2/g以下であることが好ましい。上記比表面積が0.1m2/g以上であると、成形体等の弾性率および強度をより高めることができる。上記比表面積が1000m2/g以下であると、セルロース繊維(C)の凝集による分散性の低下を抑制することができる。上記観点から、セルロース繊維(C)の比表面積は、1m2/g以上500m2/g以下であることがより好ましく、3m2/g以上300m2/g以下であることがさらに好ましい。
セルロース繊維(C)の比表面積は、窒素吸着によるBET法で求めた値とすることができる。
セルロース繊維(C)は、平均繊維長が0.1μm以上3000μm以下であることが好ましい。上記平均繊維長が1μm以上であると、工程(2)で上記マスターバッチ(M)と溶融混練して得られる樹脂組成物(X)の弾性率や強度などの機械物性をより高めることができる。上記平均繊維長が3000μm以下であると、セルロース繊維(C)の凝集による分散性の低下を抑制することができる。上記観点から、セルロース繊維(C)の平均繊維長は、0.5μm以上2000μm以下であることがより好ましく、1μm以上1000μm以下であることがさらに好ましい。
セルロース繊維(C)は、平均繊維径が5nm以上20μm以下であることが好ましい。上記平均繊維径が5nm以上20μm以下であると、工程(2)で上記マスターバッチ(M)と溶融混練して得られる樹脂組成物(X)の強度をより高めることができるほか、セルロース繊維(C)の凝集による分散性の低下を抑制することができる。上記観点から、セルロース繊維(C)の平均繊維径は、10nm以上3μm以下であることがより好ましく、20nm以上1μm以下であることがさらに好ましい。
セルロース繊維(C)の平均繊維長及び平均繊維径は、セルロース繊維(C)をオイルなどで分散させて観察用の試験片を作製し、実体顕微鏡で上記試験片を撮影して画像解析を行って、測定することができる。
樹脂組成物(X)
工程(2)で製造される樹脂組成物(X)は、上記セルロース繊維(C)と、上記工程(1)で得られたマスターバッチ(M)とを含む。前記樹脂組成物(X)は、セルロース繊維(C)を1~30質量%含有することが好ましく、10~20質量%含有することがさらに好ましい。
ここで、本発明の好適な態様の1つにおいて、上記樹脂組成物(X)は、上記セルロース繊維(C)と、上記マスターバッチ(M)とからなる。ただ、本発明においては、上記樹脂組成物(X)が、上記セルロース繊維(C)にも上記マスターバッチ(M)にも該当しないその他の成分(以下、「その他の成分」)をさらに含んでいても良い。
本発明で用いうる「その他の成分」の例として、相溶化剤、エラストマー樹脂などの各種樹脂、及び、各種添加剤などが挙げられる。
ここで、前記相溶化剤は、各種樹脂用の相溶化剤として一般に用いられるものとすることができ、その例として、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂などの酸変性ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記樹脂組成物(X)が前記相溶化剤を含む場合、樹脂組成物(X)における前記相溶化剤の含有量は、3~10質量%とすることが好ましい。
本発明の好適な態様の1つにおいて、樹脂組成物(X)は、上記セルロース繊維(C)、及び、上記マスターバッチ(M)に加えて、前記相溶化剤をさらに含む。ただ、より高い衝撃強度が得られる点で、樹脂組成物(X)は、前記相溶化剤を含まない方が好ましい傾向にある。
また、樹脂組成物(X)は、上記マスターバッチ(M)に含まれる上記ポリアミド(A)とは別に、「その他の成分」としてポリアミド(A')をさらに含んでも構わない。ここで、前記ポリアミド(A')の例として、上記「ポリアミド(A)」の項で例示したものと同様のものが挙げられる。
ポリアミド(A')は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、樹脂組成物(X)を構成するポリアミド(A')は、上記マスターバッチ(M)に含まれるポリアミド(A)と同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。
また、上記添加剤は、各種樹脂用の添加剤として一般に用いられるものとすることができる。
上記樹脂組成物(X)が、前記「その他の成分」を含む場合、上記樹脂組成物(X)における「その他の成分」の割合は通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。
本発明の製造方法を構成する工程(2)において、上記樹脂組成物(X)は、上記セルロース繊維(C)と、上記マスターバッチ(M)と、オプショナルの前記「その他の成分」との溶融混練により製造することができる。本発明の典型的な態様において、工程(2)は、上記セルロース繊維(C)と、上記マスターバッチ(M)と、オプショナルの前記「その他の成分」とをまず混合して前駆混合物を得る工程と、当該前駆混合物に対して溶融混練を行う工程とを含んでいる。
前記混合は、従来公知の方法により行うことができ、例えば、ドライブレンドにより行うことができる。
前記溶融混練は、従来公知の方法により行うことができ、例えば、射出成形機または二軸押出機などを用いて行うことができる。前記溶融混練を行う温度は、本発明で得られる樹脂組成物(X)が充分な衝撃強度を有することができる限り特に限定されないものの、上記セルロース繊維(C)の劣化を抑制する観点からは一定以下であることが好ましく、一方、十分な混練を行いうる観点からは一定以上であることが好ましい。これらを踏まえると、前記溶融混練を行う温度は、通常180~250℃、好ましくは180~220℃である。
<その他の工程>
本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、上述した工程(1)及び上述した工程(2)を含む。ここで、本発明の製造方法は、上述した工程(1)と上述した工程(2)とからなるものであっても良く、あるいは、上述した工程(1)及び上述した工程(2)に加えて、さらに、上述した工程(1)でも上述した工程(2)でもないその他の工程(以下、「その他の工程」)をさらに含んでいても良い。
前記「その他の工程」の例として、上記工程(2)で得られた樹脂組成物(X)をペレタイズしてペレット状とする工程(3)が挙げられる。この工程(3)は、多くの場合上記(2)の直後に行うことができ、例えば、二軸押出機などを用いて上記工程(2)の溶融混練を行う場合、当該溶融混練によって得られる溶融状態の樹脂組成物(X)に対してそのまま工程(3)を行うことができる。
本発明で得られる樹脂組成物(X)は、成形体の原料として好適に用いることができる。ここで、樹脂組成物(X)は、ペレットの形態で成形体の製造に供しても良く、あるいは、溶融状態のまま成形体の製造に供しても良い。
[成形体及びその製造方法]
本発明で提供される成形体は、上記樹脂組成物の製造方法により得られる樹脂組成物(X)からなる。
ここで前記成形体は、上記樹脂組成物(X)を成形することにより得ることができる。言い換えると、本発明では、上記「樹脂組成物の製造方法」により得られる樹脂組成物(X)を成形する工程(4)を含む成形体の製造方法も提供されるといえる。
前記工程(4)で行われる成形は、樹脂の成形に一般に用いられる従来公知の各種方法、例えば、射出成形などによって行うことができる。
本発明の好適な態様の1つにおいて、前記工程(4)は、前記工程(3)によって得られるペレット状の樹脂組成物(X)を成形する工程(4a)の形で行われる。この態様においては、ペレット状の樹脂組成物(X)の成形を、樹脂の成形に一般に用いられる各種方法によって行うことができ、これにより成形体を得ることができる。
本発明のもう1つの好適な態様において、前記工程(4)は、上記工程(2)の直後に前記樹脂組成物(X)を成形する工程(4b)の形で行われる。この態様では、上記工程(2)と前記工程(4b)とは一続きのプロセスとして行われ、例えば、射出成形機を用いて行うことができる。この場合、射出成形を行う条件は、金型の温度なども含め、樹脂組成物(X)の性状、並びに、得ようとする成形体の大きさ及び形状などによって適宜設定することができる。
本発明で得られる成形体は、高い衝撃強度を有している。このことから、本発明で得られる成形体は、日用品やレクリエーション用途など家庭用品から一般産業用途、工業用品に至る広い用途で用いられる。例えば、家電材料部品、通信機器部品、電気部品、電子部品、などが挙げられる。
家電材料部品、通信機器部品、電気部品、電子部品の具体例としては、例えば、プリンター、パソコン、ワープロ、キーボード、PDA(小型情報端末機)、ヘッドホンステレオ、携帯電話、電話機、ファクシミリ、複写機、ECR(電子式金銭登録機)、電卓、電子手帳、電子辞書、カード、ホルダー、文具等の事務・OA機器;洗濯機、冷蔵庫、掃除機、電子レンジ、照明器具、ゲーム機、アイロン、炬燵などの家電機器;TV、VTR、ビデオカメラ、ラジカセ、テープレコーダー、ミニディスク、CDプレイヤー、スピーカー、液晶ディスプレイなどのAV機器;コネクター、リレー、コンデンサー、スイッチ、プリント基板、コイルボビン、半導体封止材料、電線、ケーブル、トランス、偏向ヨーク、分電盤、時計などが挙げられる。
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は、下記の実施例の内容に限定されるものではない。
(原料)
下記実施例及び比較例で用いられた原料は、以下の通りである:
ポリアミド(A)
ポリアミド(A)として、宇部興産(株)製 12ナイロン UBESTA(登録商標)3012U(以下、「PA12」)を使用した。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)として、三井・ダウポリケミカル(株)製ニュクレル(登録商標)(以下、「エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1-1)」)を使用した。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)として、三井・ダウポリケミカル(株)製ハイミラン(登録商標)HM1706(イオンタイプ:Zn、MFR:0.9g/10分(190℃、2.16kg荷重))(以下、「アイオノマー(B2-1)」)を使用した。
セルロース繊維(C)
セルロース繊維(C)として、モリマシナリー(株)製 乾燥セルロースナノファイバー セルフィムP(セルフィムは登録商標)を使用した。
相溶化剤
相溶化剤として、三井化学(株)製、酸変性ポリプロピレンアドマー(登録商標)AT2606(MFR:220g/10min(230℃、2.16kg荷重)、密度900kg/m3)を使用した。
[調製例1:マスターバッチの製造]
上記ポリアミド(PA12)と上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1-1)と上記アイオノマー(B2-1)とを、下記表1に示す割合で配合し、溶融混練を行い、マスターバッチMB1、MB2、及び、MB3をそれぞれ得た。ここで、前記溶融混練は、二軸押出機を用いて190℃にて行った。
Figure 0007355634000001
[実施例1]
(成形体の製造)
上記調製例1で得られたマスターバッチMB3 80質量%と、上記セルロース繊維 10質量%と、上記相溶化剤 10質量%とをドライブレンドした。得られる混合物を、射出成形機(株式会社日本製鋼所社製J100ADS-180U)のホッパーにフィードし、射出成形機内で、180℃で溶融混練して樹脂組成物とし、この樹脂組成物を金型に射出成形して成形体を得た。このとき、成形温度を180℃、金型温度を60℃、計量時のスクリュー回転数を50rpm、成形サイクルを約60sとした。また、得られた成形体は、ランナー付きISOダンベル試験片の形状を有している。
(評価)
上記「成形体の製造」で得られた成形体につき、JIS K7111に記載の方法によりシャルピー衝撃強度の測定を行った。測定対象とする成形体として、上記「成形体の製造」で得られた成形体を切削加工してJIS K7111に記載のタイプ1試験片を得、このタイプ1試験片の中央にノッチ加工を施して得られるシングルノッチ試験片を用いた。
下記表2に結果を示す。
[実施例2及び比較例2~6]
ドライブレンドに供する原料の組成を下記表2に示したものに変更したことを除き、実施例1と同様に成形体の製造及び評価を行った。
下記表2に結果を示す。
Figure 0007355634000002
ここで、PA12とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1-1)とアイオノマー(B2-1)との割合は、比較例5では上記マスターバッチMB2と同様の割合となっており、比較例6では上記マスターバッチMB3と同様の割合となっている。比較例5と実施例2との対比結果から、たとえPA12とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1-1)とアイオノマー(B2-1)との割合が同等の原料を用いたとしても、PA12とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1-1)とアイオノマー(B2-1)とセルロース繊維とを一度に混合した場合には、PA12とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1-1)とアイオノマー(B2-1)とを混合して一旦マスターバッチとした後にこのマスターバッチにセルロース繊維を配合した場合と比べて、成形体としたときの衝撃強度が劣ることがわかる。
実施例1、実施例2ともに衝撃強度が優れるが、相溶化剤を含まない実施例2のほうがより優れる。
なお、マスターバッチの粘度は、アイオノマー(B2-1)の含有量が多いほど高いため、MB3>MB2>MB1の関係にある。ここで、MB1であれば単独で射出成形可能であった(比較例2)が、MB2、MB3については単独での評価は不可だった。

Claims (9)

  1. ポリアミド(A)と、セルロース繊維(C)とを含む樹脂組成物の製造方法であって、
    ポリアミド(A)と、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と、を含むマスターバッチ(M)を製造する工程(1)と、
    セルロース繊維(C)と、前記工程(1)で得られたマスターバッチ(M)と、を含む樹脂組成物(X)を溶融混練により製造する工程(2)と、
    を含む、樹脂組成物の製造方法。
  2. 前記マスターバッチ(M)において、
    前記ポリアミド(A)と、
    前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)との合計と
    の質量比が10:90~90:10である、請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
  3. 前記マスターバッチ(M)において、
    前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体(B1)と、
    前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー(B2)と
    の質量比が20:80~80:20である、請求項1または2に記載の樹脂組成物の製造方法。
  4. 前記樹脂組成物(X)中の前記セルロース繊維(C)の含有量が1~30質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  5. 前記セルロース繊維(C)が乾燥セルロース繊維である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  6. 前記ポリアミド(A)がポリアミド12である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  7. 前記工程(1)が、溶融混練によって行われる、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  8. 請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法で得られた樹脂組成物(X)を成形する工程(4)を含む、成形体の製造方法。
  9. 前記成形が射出成形によって行われる、請求項8に記載の成形体の製造方法。
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JP2014040535A (ja) 2012-08-23 2014-03-06 Du Pont Mitsui Polychem Co Ltd 樹脂組成物、成形材料、成形体、および樹脂組成物の製造方法
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009031284A1 (ja) 2007-09-03 2009-03-12 Unitika Ltd. 樹脂組成物およびそれを用いた成形体
JP2012236906A (ja) 2011-05-11 2012-12-06 Nissan Motor Co Ltd 樹脂組成物
JP2014040535A (ja) 2012-08-23 2014-03-06 Du Pont Mitsui Polychem Co Ltd 樹脂組成物、成形材料、成形体、および樹脂組成物の製造方法
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