JP7433548B1 - 熱可塑性樹脂組成物、それを用いた成形品、及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
(熱可塑性樹脂組成物)
本実施の形態の熱可塑性樹脂組成物(以下、「本組成物」ということがある。)は、熱可塑性樹脂(A)と、イオン液体(B)及びドナー・アクセプター系化合物(C)のうちの少なくとも一方と、セルロース繊維(D)と、相溶化樹脂(E)と、を含む。熱可塑性樹脂(A)は、オレフィン系樹脂及びスチレン系樹脂のうちの少なくとも一方である。イオン液体(B)は、ホスホニウム塩である。セルロース繊維(D)は、平均繊維径が3nm以上50μm以下であり、かつ、平均繊維長が100nm以上400μm以下である。相溶化樹脂(E)は、熱可塑性樹脂(A)とは異なる樹脂であって、熱可塑性樹脂(A)とセルロース繊維(D)とを相溶化するための樹脂である。
(熱可塑性樹脂(A))
熱可塑性樹脂(A)は、本組成物のベース樹脂である。熱可塑性樹脂(A)は、オレフィン系樹脂及びスチレン系樹脂のうちの少なくとも一方であり、好ましくはオレフィン系樹脂又はスチレン系樹脂である。熱可塑性樹脂(A)は、使用済みの家電製品、並びに、複写機及びコンピュータ等のOA機器等の筐体又は部品等の成形品から回収され、リサイクルされた熱可塑性樹脂であってもよい。
イオン液体(B)はホスホニウム塩であり、本組成物を用いて形成される成形品に帯電防止性及び防汚性を付与することができる。本組成物がドナー・アクセプター系化合物(C)を含む場合、本組成物は、イオン液体(B)を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。本組成物は、1種又は2種以上のイオン液体(B)を含むことができる。
ドナー・アクセプター系化合物(C)は、電子供与基と電子吸引性基とを併せ持った化合物をいう。ドナー・アクセプター系化合物(C)は、本組成物を用いて形成される成形品に帯電防止性及び防汚性を付与することができる。本組成物がイオン液体(B)を含む場合、本組成物は、ドナー・アクセプター系化合物(C)を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。本組成物は、1種又は2種以上のドナー・アクセプター系化合物(C)を含むことができる。
セルロース繊維(D)は、平均繊維径が3nm以上50μm以下であり、かつ、平均繊維長が100nm以上400μm以下である。本組成物がセルロース繊維(D)を含むことにより、成形品の拭き取り等の清掃及び経時変化等によってイオン液体(B)及びドナー・アクセプター系化合物(C)が消失しにくくなり、成形品の優れた帯電防止性及び防汚性を持続させやすくなると考えられる。
相溶化樹脂(E)は、熱可塑性樹脂(A)とは異なる樹脂であって、熱可塑性樹脂(A)とセルロース繊維(D)とを相溶化するための樹脂である。異なる樹脂とは、樹脂を構成する構成単位の組成が互いに異なることをいう。相溶化するとは、本組成物を用いて形成した成形品における熱可塑性樹脂(A)とセルロース繊維(D)との相分離が、相溶化樹脂(E)を含まないこと以外は本組成物と同じである組成物を用いて形成した成形品における熱可塑性樹脂(A)とセルロース繊維(D)との相分離よりも抑制されていることをいう。相溶化樹脂(E)は、好ましくは、セルロース繊維(D)の水酸基(-OH)と相溶し得る酸素原子(O)を含む。
本組成物は、上記した成分以外に他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、無機充填剤、熱可塑性樹脂(A)及び相溶化樹脂(E)以外の他の熱可塑性樹脂、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、イオン液体(B)及びドナー・アクセプター系化合物(C)以外の帯電防止剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、染料、顔料等を含んでいてもよい。本組成物中の他の成分の含有量は、目的とする物性が得られるように適宜調整すればよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)がオレフィン系樹脂であり、
イオン液体(B)、
ドナー・アクセプター系化合物(C)としての化合物(1)、
セルロース繊維(D)、及び、
相溶化樹脂(E)としてのオレフィン系相溶化樹脂を含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)がオレフィン系樹脂であり、
イオン液体(B)、
セルロース繊維(D)、及び、
相溶化樹脂(E)としてのオレフィン系相溶化樹脂を含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)がオレフィン系樹脂であり、
ドナー・アクセプター系化合物(C)としての化合物(1)、
セルロース繊維(D)、及び、
相溶化樹脂(E)としてのオレフィン系相溶化樹脂を含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)としてのオレフィン系樹脂100重量部に対して、
イオン液体(B)を0.5重量部以上3.0重量部以下、
ドナー・アクセプター系化合物(C)としての化合物(1)を0.5重量部以上3.0重量部以下、
セルロース繊維(D)を1.0重量部以上30重量部以下、及び、
相溶化樹脂(E)としてのオレフィン系相溶化樹脂を1.0重量部以上10重量部以下含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)がスチレン系樹脂であり、
イオン液体(B)、
ドナー・アクセプター系化合物(C)としての化合物(1)、
セルロース繊維(D)、及び、
相溶化樹脂(E)としてのスチレン系相溶化樹脂を含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)がスチレン系樹脂であり、
イオン液体(B)、
セルロース繊維(D)、及び、
相溶化樹脂(E)としてのスチレン系相溶化樹脂を含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)がスチレン系樹脂であり、
ドナー・アクセプター系化合物(C)としての化合物(1)、
セルロース繊維(D)、及び、
相溶化樹脂(E)としてのスチレン系相溶化樹脂を含むものであってもよい。
本組成物は、熱可塑性樹脂(A)としてのスチレン系樹脂100重量部に対して、
イオン液体(B)を0.5重量部以上3.0重量部以下、
ドナー・アクセプター系化合物(C)としての化合物(1)を0.5重量部以上3.0重量部以下、
セルロース繊維(D)を1.0重量部以上30重量部以下、及び、
相溶化樹脂(E)としてのオレフィン系相溶化樹脂を1.0重量部以上10重量部以下含むものであってもよい。
(成形品)
本実施の形態の成形品は、本組成物を用いて形成される。上記したように、成形品は、その表面の拭き取り等の清掃及び経時変化等によってイオン液体(B)及びドナー・アクセプター系化合物(C)が消失しにくく、優れた帯電防止性及び防汚性を持続して発揮することができる。成形品は、親水性の粉塵も疎水性の粉塵も付着しにくいという防汚性を有することができる。
(熱可塑性樹脂組成物の製造方法)
本組成物の製造方法は、本組成物に含まれる各成分を混練する工程を含むことができる。本組成物は、熱可塑性樹脂(A)、イオン液体(B)及び前記ドナー・アクセプター系化合物(C)のうちの少なくとも一方、セルロース繊維(D)、並びに、相溶化樹脂(E)を含み、必要に応じて上記した他の成分を含んでいてもよい。
表1~表4に示す組成となるように各成分を混合し、二軸混練押出機(芝浦工業株式会社製「TEX-26SX」)を用い、180~220℃にて溶融混練することにより、3~5mmの長さの熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。ペレットを電気式射出成形機(日精樹脂工業株式会社製「NEX110IV-9EG」)を用いて、成形品として、縦100mm×横100mm×厚さ2mm)の平板片を得た。射出成形条件は、樹脂温度200~240℃、金型温度50℃とした。
(熱可塑性樹脂(A))
A-1:ポリプロピレン系樹脂(日本ポリプロ株式会社製「ノバテックBC03B」)
A-2:ポリプロピレン系樹脂(日本ポリプロ株式会社製「ノバテックMA3H」)
A-3:スチレン系樹脂(PSジャパン株式会社製「PS-JポリスチレンH8672」)
B-1:トリブチルドデシルホスホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(富士フィルム和光純薬株式会社製)
B-2:ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム(竹本油脂株式会社製「エレカットS-418」)
B-3:トリブチルドデシルホスホニウムブロミド(富士フィルム和光純薬株式会社製)
C-1:化合物(1)(株式会社ボロン研究所製「ビオミセルBN-105」)
D-1:中越パルプ工業株式会社製「Nanoforest」
D-2:モリマシナリー株式会社製「CellFim P」
D-3:GSアライアンス株式会社製「GS CNF」
D-4:レッテンマイヤージャパン株式会社製「ARBOCEL」
上記D-1~D-3は、いずれも、平均繊維径が3nm以上200nm以下の範囲内であり、平均繊維長が100nm以上1000nm以下の範囲内であり、上記D-4は、平均繊維径が1μm以上50μm以下の範囲内であり、平均繊維長が10μm以上400μm以下の範囲内であった。
E-1:オレフィン系相溶化樹脂(ビックケミージャパン株式会社製「SCONA TPPP 9212」)
E-2:オレフィン系相溶化樹脂(三洋化成工業株式会社製「ユーメックス1010」)
E-3:スチレン系相溶化樹脂(JSR株式会社製「TR2003」)
実施例及び比較例で作製した平板片(縦100mm×横100mm×厚さ2mm)を2つ又は4つに等分割した。等分割した分割片を液体窒素中で凍結破断し、破断面を作製した。破断面に白金を蒸着して評価試験片を得た。走査型電子顕微鏡を用いて評価試験片の蒸着面を観察し、視野内のセルロース繊維の繊維径及び繊維長を50本以上測定し、これを平均して平均繊維径及び平均繊維長とした。
実使用環境を想定して平板片の加速試験を行った。加速試験は、JIS K7368:1999に準ずる方法で行った。当該JIS規格では、寿命と温度との関係を推定する場合、推奨試験温度が100~150℃に設定されているため、本試験では、試験温度を100℃とし、試験時間を800時間に設定した。
抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製「Hiresta UP MCP-HT450」)を用い、下記に示す試験条件で加速試験前(初期)及び加速試験後における平板片の表面固有抵抗率を測定した。表面固有抵抗率の数値が小さいほど、帯電防止性に優れていることを表す。結果を表1~表4に示す。
(試験条件)
電圧:1000V
時間:60秒
温度:23℃
相対湿度:50%
粉塵付着性の評価では、JIS Z8901:2006の「試験用粉体及び試験用粒子」に準拠した粉体を使用した。親水性の粉塵として、関東ローム(JIS試験用粉体の11種)を使用し、疎水性の粉塵として、カーボンブラック(JIS試験用粉体1の12種)を使用した。
A:平板片の表面における粉塵付着率が4%未満である。
B:平板片の表面における粉塵付着率が4%以上である。
A:初期及び加速試験後の平板片の表面における親水性及び疎水性の粉塵の粉塵付着率がいずれも5%未満である。
B:初期及び加速試験後の平板片の表面における親水性及び疎水性の粉塵の粉塵付着率のうちの5%以上である。
Claims (12)
- 熱可塑性樹脂(A)と、ドナー・アクセプター系化合物(C)と、セルロース繊維(D)と、相溶化樹脂(E)と、を含み、
前記熱可塑性樹脂(A)は、オレフィン系樹脂及びスチレン系樹脂のうちの少なくとも一方であり、
前記セルロース繊維(D)は、ナノファイバー及びマイクロファイバーを含み、
前記ナノファイバーは、平均繊維径が3nm以上200nm以下であり、かつ、平均繊維長が100nm以上1000nm以下であり、
前記マイクロファイバーは、平均繊維径が1μm以上50μm以下であり、かつ、平均繊維長が10μm以上400μm以下であり、
前記相溶化樹脂(E)は、前記熱可塑性樹脂(A)とは異なる樹脂であって、前記熱可塑性樹脂(A)と前記セルロース繊維(D)とを相溶化するための樹脂であり、
前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、
前記ドナー・アクセプター系化合物(C)の含有量は、0.5重量部以上3.0重量部以下であり、
前記セルロース繊維(D)の含有量は、11.0重量部以上31.0重量部以下であり、
前記ナノファイバーの含有量は、10重量部以上30重量部以下であり、
前記マイクロファイバーの含有量は、1.0重量部以上10重量部以下であり、
前記相溶化樹脂(E)の含有量は、1.0重量部以上10重量部以下である、熱可塑性樹脂組成物。 - 前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、
前記セルロース繊維(D)の含有量は、11.0重量部以上30重量部以下である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。 - さらに、イオン液体(B)を含み、
前記イオン液体(B)は、ホスホニウム塩である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。 - 前記イオン液体(B)は、トリブチルドデシルホスホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリブチルドデシルホスホニウムブロミド、及びドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウムからなる群より選択される1種以上である、請求項3に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、前記イオン液体(B)の含有量は、0.5重量部以上3.0重量部以下である、請求項3に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂(A)は、ポリプロピレン系樹脂を含み、
前記相溶化樹脂(E)は、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂を含む、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。 - 前記熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系樹脂を含み、
前記相溶化樹脂(E)は、スチレン系エラストマーを含む、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。 - 前記熱可塑性樹脂組成物を用いて縦100mm×横100mm×厚み2mmの大きさに形成した平板片の温度23℃、相対湿度50%における表面固有抵抗率は、1.0×1012Ω/sq以下である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物を用いて形成された成形品。
- 請求項1、2、6~9のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂(A)と、前記ドナー・アクセプター系化合物(C)と、前記セルロース繊維(D)と、前記相溶化樹脂(E)とを溶融混練する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 - 請求項3~5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂(A)と、前記イオン液体(B)と、前記ドナー・アクセプター系化合物(C)と、前記セルロース繊維(D)と、前記相溶化樹脂(E)とを溶融混練する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
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