WO2018012643A1 - 樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents

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WO2018012643A1
WO2018012643A1 PCT/JP2017/025999 JP2017025999W WO2018012643A1 WO 2018012643 A1 WO2018012643 A1 WO 2018012643A1 JP 2017025999 W JP2017025999 W JP 2017025999W WO 2018012643 A1 WO2018012643 A1 WO 2018012643A1
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resin
water
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resin composition
acid
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PCT/JP2017/025999
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政人 藤橋
真由美 持田
徹 堀内
保雅 河邉
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スターライト工業株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition and a method for producing the same.
  • Patent Document 1 a resin composition obtained by polymerizing a polymerizable compound in a dispersion in which a polymerizable compound and cellulose nanofiber are dispersed in a solvent has been proposed.
  • Patent Document 1 since the polymerizable compound is polymerized in the presence of cellulose nanofibers, the reaction control tends to be complicated, and the cost increases.
  • Patent Document 2 As a dispersant for improving the dispersibility of cellulose nanofibers, a copolymer having a resin affinity segment and a cellulose affinity segment and having a block copolymer structure or a gradient copolymer structure has been proposed.
  • Patent Document 2 The dispersant must be synthesized by a special living radical polymerization method. Moreover, it is necessary to disperse and disperse cellulose nanofibers in an organic solvent using the dispersant, and to disperse the obtained dispersion in a resin organic solvent solution. These series of operations and subsequent processing are very complicated, and there is a problem that precise control is required.
  • the resin composition obtained by mixing cellulose nanofiber, water-soluble nitrogen-containing resin, and the organic compound which has reactivity, and forming a crosslinked structure between cellulose nanofiber and water-soluble nitrogen-containing resin There is an attempt to improve the mechanical properties of a product (Patent Document 3). However, since this technique does not take into account the refinement and uniform dispersion of cellulose nanofibers, there is a problem that the reinforcing effect of cellulose nanofibers tends to be insufficient.
  • thermoplastic resin In order to finely and uniformly disperse cellulose nanofibers in the resin, dispersion with thermoplastic resin by combining cellulose nanofibers and polymer dispersants or modifying hydroxyl groups in cellulose nanofibers with hydrophobic groups The use of hydrophobically modified cellulose nanofibers with improved properties has been proposed (Patent Document 4). Moreover, use of the thermoplastic resin or thermosetting resin which has SP value close
  • the resin mixed with the cellulose nanofiber is not subjected to treatment such as modification.
  • treatment such as modification.
  • cellulose nanofibers are difficult to disperse in resin between cellulose nanofibers and resin.
  • the number of melt kneading is small, the dispersion of cellulose nanofibers in the resin becomes insufficient.
  • melt kneading is performed multiple times to increase the dispersion of cellulose nanofibers in the resin, the shearing action of the kneading screw of the twin screw extruder causes the cellulose nanofibers to be cut and thermally deteriorated, resulting in sufficient mechanical properties.
  • a resin composition (melt-kneaded product) having the above may not be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a resin composition containing cellulose nanofibers and capable of giving a molded article having improved mechanical properties and other properties, and a method for producing the same.
  • thermoplastic resin comprising a resin component and cellulose nanofibers, wherein the resin component is an unmodified water-soluble resin, a water-dispersible resin, and a solubility parameter in the range of 14 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2
  • a resin composition which is at least one selected from the group consisting of a resin and a modified resin of a thermoplastic resin having at least one solvent solubility selected from water solubility and alcohol solubility.
  • the resin composition according to [1] which is at least one selected from the group consisting of a resin based resin and a water-soluble biomass-derived resin.
  • the water-dispersible resin is a thermoplastic resin modified to be water-dispersible, and the thermoplastic resin before being modified to water-dispersible is a thermoplastic biomass-derived resin.
  • the water-dispersible resin is at least one selected from a thermosetting resin and a photocurable resin modified to be water-dispersible, and the thermosetting resin before being modified to water-dispersible is , Epoxy resin, phenol resin, urethane resin, nitrogen-containing thermosetting resin other than urethane resin, thermosetting biomass-derived resin, and at least one selected from the group consisting of polysiloxanes and modified to water dispersibility
  • the resin composition according to any one of [1] to [3] above, wherein the previous photocurable resin is at least one selected from the group consisting of a photopolymerizable resin and a photocrosslinkable resin.
  • Thermoplastic resin having a solubility parameter of 14 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2 is nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 610, nylon 9, nylon 11, nylon 12, nylon
  • the hydrophobic modified cellulose nanofiber is a cellulose nanofiber having a hydrophobic group, and the hydrophobic group is bonded to an oxygen atom in a hydroxyl group derived from cellulose by at least one bond selected from an ether bond and an ester bond.
  • a compound in which the dispersant has at least one functional group selected from an —OH group, —COOH group, —SO 3 H group, and a metal base thereof bonded to a phosphorus atom, and an imidazoline group Acryloyloxyethyl phosphorylcholine homopolymer, and at least one selected from the group consisting of a copolymer comprising a structural unit derived from acryloyloxyethyl phosphorylcholine and a structural unit derived from another monomer copolymerizable therewith
  • [12] having a crosslinked structure bonded via a crosslinking component, the crosslinked structure comprising a crosslinked structure between cellulose nanofibers, a crosslinked structure between cellulose nanofibers and a resin component, and a crosslinked structure between resin components
  • the resin composition according to [11] which is at least one selected from the group.
  • Gel fraction [weight of insoluble matter (g) / initial dry weight (g)] ⁇ 100 [In the formula, the initial dry weight is the weight of the dried product obtained by drying the resin composition at 100 ° C. for 2 hours.
  • the insoluble matter weight is a weight after drying a residue obtained by immersing a dried product in methanol at room temperature for 24 hours with a quantitative filter paper at 100 ° C. for 2 hours.
  • the crosslinking treatment in the third step is chemical crosslinking by heating or physical crosslinking by irradiation with at least one ionizing radiation selected from the group consisting of ultraviolet rays, electron beams and ⁇ rays. Manufacturing method.
  • a resin composition containing cellulose nanofibers and capable of giving a molded article having improved mechanical properties and other properties a resin composition containing cellulose nanofibers and capable of giving a molded article having improved mechanical properties and other properties.
  • the mechanical properties of the molded product of the resin composition of the present embodiment include strength, rigidity, creep resistance, and wear resistance. Further, other properties of the molded body of the resin composition of the present embodiment include flexibility, heat resistance, chemical resistance, weather resistance, water absorption, water retention, coating self-repairability, gas barrier properties, and the like. .
  • cellulose nanofibers are used as reinforcing fibers or reinforcing materials for specific resin components.
  • the resin component is an unmodified water-soluble resin (hereinafter also simply referred to as “water-soluble resin”), a water-dispersible resin, and a heat within a range of a solubility parameter of 14 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2.
  • water-soluble resin unmodified water-soluble resin
  • water-dispersible resin a heat within a range of a solubility parameter of 14 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2.
  • At least one selected from the group consisting of a modified resin of the above-mentioned heat differential plastic resin having at least one solvent solubility selected from a plastic resin, water solubility and alcohol solubility hereinafter also simply referred to as “modified thermoplastic resin”
  • the resin component may be a single use of each of the four types of resins, a combination of a water-soluble resin and a water-dispersible resin, a combination of a water-soluble resin and a thermoplastic resin having a specific SP value, Combination of thermoplastic resin, combination of water-dispersible resin and thermoplastic resin with specific SP value, combination of water-dispersible resin and modified thermoplastic resin, water-soluble resin, water-dispersible resin and heat of specific SP value Combination of plastic resin, combination of water-soluble resin, water-dispersible resin and modified thermoplastic resin, combination of water-soluble resin, thermoplastic resin with specific SP value and modified thermoplastic resin, water-dispersible resin and specific SP Value thermoplastic resin and modified thermoplastic resin, water soluble resin and water dispersible resin, specific SP value thermoplastic resin and modified thermoplastic resin Good.
  • a cellulose nanofiber, a specific dispersant, and a dispersion medium such as water are mixed to prepare a cellulose nanofiber preliminary dispersion (hereinafter, also simply referred to as “preliminary dispersion”), and a resin component It is preferable to add and mix a crosslinking component.
  • the dispersant is adsorbed on the surface of at least some of the cellulose nanofibers by ionic bonds. And since a dispersing agent exists in this surface, the hydroxyl group which exists in the cellulose nanofiber surface is blocked, and dispersion
  • a preferable dispersant to be adsorbed on the cellulose nanofiber at least one selected from P—OH group (hydroxyl group bonded to phosphorus atom), —COOH group, —SO 3 H group, and these metal bases.
  • P—OH group hydroxyl group bonded to phosphorus atom
  • —COOH group —SO 3 H group
  • metal bases Including a compound having a functional group, a compound having an imidazoline group, an acryloyloxyethyl phosphorylcholine homopolymer, and a structural unit derived from acryloyloxyethyl phosphorylcholine and a structural unit derived from another monomer copolymerizable therewith There may be mentioned at least one selected from the group consisting of coalescence.
  • a pre-dispersion suitable for dispersing in a resin component is prepared by a relatively simple method using cellulose nanofibers (preferably unmodified cellulose nanofibers) and a dispersant. Can be made. Therefore, the resin composition of this embodiment can be obtained at low cost.
  • the same type of dispersant is ionically bonded to the cellulose-derived hydroxyl groups on the surface of the cellulose nanofibers, so that an ion repulsive force is generated between one and the other dispersants, and the repulsive force causes cellulose nanofibers to be bonded.
  • the dispersibility of the fiber is greatly increased. Therefore, as a dispersing agent used for a preliminary dispersion, there exists a form using what has ionic properties, such as anionic property and cationic property. Moreover, when using 2 or more types of dispersing agents, there exists a form using the dispersing agent with the same ionicity.
  • an ionic dispersant ionically bonded to a cellulose-derived hydroxyl group on the surface of the cellulose nanofiber has an affinity with a resin component. Therefore, when a cellulose nanofiber pre-dispersion is added to the resin component, the cellulose nanofiber is highly dispersed without agglomeration, and the cellulose nanofiber surface and the resin component (especially dissolved in water or a hydrophilic solvent and / or Alternatively, the interfacial adhesion with the dispersed resin component) becomes strong, and the reinforcing effect of the characteristics represented by the strength, rigidity, heat resistance, wear resistance and the like as the resin composition becomes high. Furthermore, by physically or chemically cross-linking resin components, in addition to mechanical properties such as strength and rigidity, flexibility, heat resistance, chemical resistance, weather resistance, water absorption, water retention, self-healing properties, etc. Can be improved.
  • unmodified cellulose nanofibers hereinafter also referred to as “unmodified CNF”
  • hydrophobically modified cellulose nanofibers hereinafter also referred to as “hydrophobic modified CNF”
  • Hydrophobic modified CNF is obtained by chemically modifying (hydrophobic modifying) unmodified CNF by replacing a hydroxyl group derived from cellulose nanofibers with a hydrophobic group. Even when hydrophobically modified CNF is added to and mixed with the resin component, mechanical properties such as strength and rigidity, flexibility, heat resistance, chemical resistance, weather resistance, and the like can be improved. In addition, when hydrophobic CNF is used and the resin component etc. are bridge
  • the resin composition of this embodiment includes at least one resin selected from the group consisting of a water-soluble resin, a water-dispersible resin, a thermoplastic resin having the specific SP value, and a modified thermoplastic resin as essential components.
  • a component and a cellulose nanofiber, and a dispersing agent, a crosslinking component, etc. are included as arbitrary components.
  • the form containing the said resin component, a cellulose nanofiber, and a dispersing agent is preferable, and the form containing the said resin component, a cellulose nanofiber, a dispersing agent, and a crosslinking component is more preferable.
  • the specific configuration of each component is as follows.
  • ⁇ Resin component> In the resin composition of the present embodiment, as described above, as a resin component, a water-soluble resin, a water-dispersible resin, and a thermoplastic resin having a solubility parameter in the range of 14 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2. And at least one selected from the group consisting of modified thermoplastic resins. Details of these resin components are as follows.
  • the water-soluble resin is a polymer compound that itself has water solubility without being modified by a hydrophilic functional group or the like, that is, an unmodified water-soluble polymer compound.
  • water-soluble means dissolving in water, a hydrophilic solvent or a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent.
  • hydrophilic solvent examples include lower alcohols (methanol, ethanol, propanol, isopropanol), polyhydric alcohols, amides, ketones, keto alcohols, cyclic ethers, glycols, and lower alkyl ethers of polyhydric alcohols.
  • Polyalkylene glycols glycerin, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, Dipropylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2,6-hexanetriol, Polyols such as methylolpropane and pentaerythritol, polyhydric alcohol alkyl ethers such as diethylene glycol monobutyl ether and tetraethylene glycol monomethyl ether, polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether, and polyvalent Alcohol aralkyl ether
  • a hydrophilic solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • As the water ion-exchanged water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, pure water such as distilled water, ultrapure water, or the like can be used.
  • water sterilized by ultraviolet irradiation or addition of hydrogen peroxide is used, generation of microorganisms during long-term storage can be prevented.
  • a hydrophilic solvent and / or water is also used for dispersion of the water-dispersible resin described later, and the above-described hydrophilic solvent and water can be used.
  • resins described later as water-soluble resins there are some resins that are hardly water-soluble or water-insoluble depending on the type and content of structural units, the polymerization method, and the like.
  • Such resins may be used in combination with emulsifiers, surfactants, etc., by introducing hydrophilic functional groups in the resin skeleton and / or at the resin skeleton ends (hereinafter also simply referred to as “introduction of hydrophilic functional groups”), etc.
  • aqueous emulsion forced emulsification type aqueous emulsion, self-emulsification type aqueous emulsion, etc.
  • aqueous slurry an aqueous slurry
  • a resin is also referred to as a water-dispersible resin. Details of the water-dispersible resin will be described later.
  • the water-soluble resin is not particularly limited as long as it is a polymer compound that is soluble in water.
  • the water-soluble resin includes a structural unit derived from an ethylenic double bond-containing compound and / or a structural unit derived from a cyclic ethylene compound.
  • water-soluble resin containing a structural unit derived from an ethylenic double bond-containing compound and / or a structural unit derived from a cyclic ethylene-based compound examples include a water-soluble vinyl resin, a polyethylene oxide resin, and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. And at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic acid resins can be preferably used.
  • a water-soluble vinyl resin has a hydrophilic vinyl alcohol constituent unit (constituent unit derived from vinyl alcohol) in its molecular skeleton, is soluble in water, alcohol, or a mixed solvent of water and alcohol, and is an active hydrogen compound. Can be crosslinked.
  • the water-soluble vinyl resin preferably includes at least a constituent unit derived from vinyl alcohol as a constituent unit derived from an ethylenic double bond-containing compound, that is, a vinyl alcohol structure in the main skeleton.
  • active hydrogen compounds that crosslink water-soluble vinyl resins include epoxy resins, phenol resins, isocyanates, blocked isocyanates, amino group-containing resins (melamine resins, polyethyleneimines), carboxyl group-containing resins (polyester resins, acrylic resins). And polyvalent metal compounds (ammonium carbonate, zirconium), glyoxal, N-methylol compounds, boric acid esters, oxazoline compounds and the like.
  • Water-soluble vinyl resins include polyvinyl alcohol having various degrees of polymerization and saponification, partially saponified polyvinyl alcohol, vinyl alcohol-derived structural units, and small amounts of co-polymers that do not impair the water solubility of the polymer. And water-soluble copolymers containing structural units derived from polymerization components and saponified products thereof.
  • the copolymer component include vinyl ester compounds such as ethylene, propylene, inbutylene, allyl ester, isopropenyl ester, vinyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, (meth) acrylic acid ester, and vinyl acetate.
  • the copolymer components can be used singly or in combination of two or more.
  • water-soluble vinyl resin examples include water-soluble resins containing a structural unit derived from an ethylenic double bond-containing compound.
  • water-soluble resins containing a structural unit derived from an ethylenic double bond-containing compound include, for example, polyvinyl alcohol resins (PVA, PVOH), ethylene-vinyl alcohol copolymers (EVOH), polyvinyl butyral resins (PVB), etc., which are modified without impairing their water solubility. May be used.
  • Polyvinyl alcohol resin is produced by radical polymerization of vinyl acetate and saponification of the obtained polyvinyl acetate. Since it has a large number of hydroxyl groups in the molecular skeleton, it is highly hydrophilic and can be used as it is. Polyvinyl alcohol resin has high water solubility, high adhesion and film forming properties, and exhibits chemically stable properties. Taking advantage of this property, it is frequently used in adhesives, paper, fibers, films, emulsion emulsifiers, binder resins and the like. Polyvinyl alcohol resin has a high crosslinking reactivity and can be self-crosslinked by heat treatment or ultraviolet treatment.
  • the polymerization degree and saponification degree of polyvinyl alcohol are not particularly limited, but the polymerization degree is in the range of 200 to 5000 or 500 to 3000, and the saponification degree is in the range of 70 to 100 mol% or 80 to 100 mol%.
  • Examples of commercially available polyvinyl alcohol include Poval (Kuraray Co., Ltd.), Gohsenx (Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), J-Poval (Nippon Vinegar & Poval Co., Ltd.), and the like.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer can be obtained, for example, by hydrolyzing a copolymer of ethylene and vinyl acetate.
  • EVOH has high gas barrier properties, oil resistance, and transparency comparable to polyvinyl alcohol, and is excellent in moisture resistance, weather resistance, and chemical resistance mainly attributable to ethylene-derived structural units.
  • EVOH has high mechanical strength and has excellent melt extrusion processability. Examples of commercially available products include Eval (Kuraray Co., Ltd.), Soarnol (Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) and the like.
  • Polyvinyl butyral resin is produced by acetalizing a polyvinyl alcohol resin with an aldehyde in an aqueous medium under acidic conditions and in the presence of an acidic catalyst.
  • the acidic catalyst include inorganic salts such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and nitric acid.
  • known aldehydes can be appropriately selected. For example, at least one selected from the group consisting of chain aldehydes, alicyclic aldehydes and aromatic aldehydes is preferable.
  • the aldehyde has 1 to 20 or 2 to 4 carbon atoms.
  • Aldehydes can be used alone or in combination of two or more.
  • the hydroxyl group present in the polyvinyl alcohol resin reacts with the aldehyde, but not all hydroxyl groups react, but the hydroxyl group derived from the polyvinyl alcohol resin and the vinyl acetate group derived from the synthesis of the polyvinyl alcohol resin also remain. ing. Accordingly, the polyvinyl butyral resin becomes a terpolymer composed of vinyl alcohol, vinyl acetate and vinyl butyral.
  • reaction with various resins such as epoxy resin and phenol resin is expected due to the hydroxyl group of vinyl alcohol. Examples of commercially available products include ESREC BK (Sekisui Chemical Co., Ltd.) and TROSIFOL (Kuraray Co., Ltd.). .
  • Polyvinyl butyral resin is transparent and has high adhesion to inorganic materials such as glass and ceramics.
  • a resin composition obtained by adding 1 to 10% by weight of a solid dispersion of cellulose nanofibers to polyvinyl butyral resin can be used, for example, as an adhesive for laminating laminated glass.
  • the adhesive strength, rigidity, impact resistance, heat insulation, sound insulation, and vibration control of the adhesive layer are improved while maintaining transparency.
  • the strength, rigidity, and impact resistance of the adhesive layer are further improved while maintaining transparency, such as window glass for transportation vehicles such as automobiles, liquid crystal display glass for portable terminals, buildings, etc.
  • cellulose nanofibers have a very low coefficient of thermal expansion as described later, when they are combined with polyvinyl butyral resin, the amount of shrinkage due to crosslinking of the resin is reduced, the strain after crosslinking treatment is small, and impact resistance Improves.
  • the polyethylene oxide resin and the copolymer of ethylene oxide and propylene oxide are water-soluble resins containing a structural unit derived from a cyclic ethylene compound, for example, ring-opening polymerization of ethylene oxide, which is a cyclic ether having a three-membered ring structure, or Produced by ring-opening polymerization of ethylene oxide and propylene oxide.
  • a structural unit derived from a cyclic ethylene compound for example, ring-opening polymerization of ethylene oxide, which is a cyclic ether having a three-membered ring structure, or Produced by ring-opening polymerization of ethylene oxide and propylene oxide.
  • the amount of ethylene oxide used is 70% of the total amount of ethylene oxide and propylene oxide used. % Or more.
  • Polyethylene oxide resin has almost the same structure as polyethylene glycol, has a molecular weight of tens of thousands or more, and has thermoplasticity and water solubility. Polyethylene oxide is used, for example, as an insulating material and an electrolyte of an all-solid lithium ion secondary battery.
  • the polyethylene oxide resin contains at least a structural unit derived from ethylene oxide, that is, an ethane structure, as a structural unit derived from a cyclic ethylene-based compound.
  • the cyclic ethylene compound include compounds in which an alkylene moiety such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide is a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
  • a cyclic ethylene type compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • Examples of commercially available products include PEO (Sumitomo Seika Co., Ltd.), Alcox (Meisei Chemical Industry Co., Ltd.), and the like.
  • (Meth) acrylic resin includes acrylic resin and methacrylic resin.
  • the resin comprises at least one selected from the group consisting of acrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid, and methacrylic acid ester as a main monomer component, and for any copolymerization that can be copolymerized therewith if necessary It is a well-known homopolymer or copolymer containing a monomer component.
  • Acrylic resins are either water-soluble or water-dispersible.
  • the water-dispersed type is generally larger in molecular weight than the water-soluble type and can provide a high film strength, and the film after drying is insoluble in water.
  • a resin composition in which cellulose nanofiber or a pre-dispersion thereof is blended with a water-dispersible acrylic resin is a resin composition having no mechanical properties such as strength, rigidity and impact resistance after drying. Compared to
  • (Meth) acrylic acid resin may be modified with a reactive functional group such as an epoxy group or a urethane group.
  • the modified type (meth) acrylic acid resin is, for example, an aqueous dispersion type resin such as an acrylic-urethane emulsion.
  • Modified type acrylic resins having various properties are commercially available, and are appropriately selected according to the use of the resin composition of the present embodiment. Examples of commercially available products include Boncourt series (manufactured by DIC Corporation), Polysol series (manufactured by Showa Denko KK), and the like.
  • Vinyl pyrrolidone resin is a water-soluble resin whose main component is a structural unit derived from N-vinyl pyrrolidone, and is compatible with various organic solvents and resins, as well as adhesiveness, film formability, complex formation ability, and biocompatibility Is expensive. Vinylpyrrolidone resins are nonionic and harmless to the human body, so they are used as excipients and binders for pharmaceuticals, foods, cosmetics, and coating materials such as inkjet paper.
  • vinyl pyrrolidone resin examples include a homopolymer of N-vinyl pyrrolidone (polyvinyl pyrrolidone), a copolymer of N-vinyl pyrrolidone and a compound copolymerizable therewith, and polyvinyl polypyrrolidone.
  • Polyvinyl polypyrrolidone has a structure in which the pyrrolidone portion of polyvinyl pyrrolidone is cross-linked, and is a resin insoluble in water. Therefore, when polyvinylpolypyrrolidone is used as a resin component in the resin composition of the present embodiment, it is dispersed in water and / or a hydrophilic solvent by introducing a hydrophilic functional group as described above or by using an emulsifier together. It is in the form of a self-emulsifying emulsion or a forced emulsifying emulsion.
  • polyvinylpyrrolidone has crosslinkability
  • a cellulose nanofiber pre-dispersion is impregnated in N-vinyl-2-pyrrolidone, and after solvent substitution, this is used as a polymerization initiator (AIBN, azobisisobutyrate).
  • AIBN azobisisobutyrate
  • a crosslinking component ethylene glycol dimethacrylate, etc.
  • the vinylpyrrolidone resin can be obtained in the form of an aqueous solution by polymerizing N-vinylpyrrolidone or N-vinylpyrrolidone and a compound copolymerizable therewith in an aqueous medium in the presence of a radical polymerization initiator.
  • the concentration of the monomer compound N-vinylpyrrolidone in the aqueous medium is, for example, 30% by weight or less.
  • the radical polymerization initiator those usable in an aqueous medium can be used, and examples thereof include a water-soluble peroxide compound and hydrogen peroxide. Water-soluble peroxide compounds include water-soluble peroxides and hydrogen peroxides.
  • hydrogen peroxide is effective in adjusting the molecular weight of the vinyl pyrrolidone resin.
  • the molecular weight of the vinyl pyrrolidone resin depends on the hydrogen peroxide concentration, the molecular weight of the vinyl pyrrolidone resin having a high hydrogen peroxide concentration is low, and the molecular weight of the vinyl pyrrolidone resin is high if the hydrogen peroxide concentration is low. Therefore, the hydrogen peroxide concentration in the aqueous medium is appropriately selected according to the design of the vinyl pyrrolidone resin.
  • An aqueous solution of vinylpyrrolidone resin may be used as it is, or may be solidified by a known method such as spray drying or freeze drying. .
  • copolymerization component In a copolymer of N-vinylpyrrolidone and a compound copolymerizable therewith (hereinafter also referred to as “copolymerization component”), the copolymer component has a polymerizable double bond, and N-vinylpyrrolidone and A copolymerizable compound can be used without particular limitation, and examples thereof include vinyl acetate, maleic anhydride, vinyl alcohol, styrene, (meth) acrylate, (meth) acrylamide, and ⁇ -olefin.
  • a copolymerization component can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • (meth) acrylate is preferable and polyalkylene oxide (meth) acrylate is more preferable from the viewpoint of obtaining a highly water-soluble vinyl alcohol copolymer.
  • Specific examples of the polyalkylene oxide (meth) acrylate include polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, ethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, propoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, and dimethoxypolyethylene glycol (meth). Examples thereof include acrylate, diethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, dipropoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate.
  • Each water-soluble resin described above includes a form having a crosslinkable functional group.
  • the crosslinkable functional group include an epoxy group, hydroxy group, isocyanate group, amino group, amide group, carboxyl group, pyrrolidone group, siloxane group, oxetane group, nitrile group, and fluoroethylene ether group.
  • the resin composition of this embodiment containing a water-soluble resin having a crosslinkable functional group further improves the mechanical properties of the molded product.
  • water-soluble resins in which introduction of a crosslinkable functional group is preferable include polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, and polyvinyl polypyrrolidone.
  • a water-soluble resin having many hydroxyl groups in the resin skeleton such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and polyvinyl pyrrolidone
  • an active hydrogen compound such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and polyvinyl pyrrolidone
  • the active hydrogen compound include resins such as epoxy resin, phenol resin, amino group-containing resin (melamine resin, polyethyleneimine), carboxy group-containing resin (polyester resin, acrylic resin), isocyanate, blocked isocyanate, and polyvalent metal.
  • Examples thereof include compounds (aluminum chloride, calcium chloride, etc.), glyoxal, N-methylol compounds, boric acid esters, oxazoline compounds and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In addition, when using resin, you may use with the form of the self-emulsification type emulsion or the forced emulsion type emulsion by the above-mentioned method.
  • a water-dispersible resin is a polymer compound that has low water solubility or no water solubility but can be dispersed in water, a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent, or the like.
  • the water dispersible resin include a self-emulsifying water dispersible resin and a forced emulsifying water dispersible resin.
  • the self-emulsifying water-dispersible resin (hereinafter also referred to as “self-emulsifying resin”) contains at least one structural unit derived from a hydrophilic functional group in the resin skeleton, or is selected from a side chain of the resin skeleton and a resin skeleton terminal.
  • One of these resins has a hydrophilic functional group and can be dispersed in water or a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent by the action of the hydrophilic functional group.
  • Another form of the self-emulsifying resin is a resin in which the resin is dispersible in water by a method such as low molecular weight or colloidal dispersion.
  • a forced emulsification type water-dispersible resin (hereinafter also referred to as “forced emulsification type resin”) is a resin that can be dispersed in water or a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent by the action of an emulsifier or a surfactant.
  • a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent is also referred to as an aqueous solvent.
  • the water and the hydrophilic solvent are the same as the water and the hydrophilic solvent used for dissolving the water-soluble resin.
  • the self-emulsifying resin having a hydrophilic functional group in the resin skeleton includes a structural unit derived from a polymerizable compound having a nonionic, anionic or cationic hydrophilic functional group.
  • the polymerizable compound is also referred to as a polymerizable compound.
  • the structural unit may be derived from a polymerizable compound having one kind of hydrophilic functional group, or may be derived from a polymerizable compound having two or more kinds of hydrophilic functional groups, and two or more polymerizable substances having different hydrophilic functional groups. It may be derived from a compound.
  • hydrophilic functional groups include epoxy groups, hydroxy groups, isocyanate groups, amino groups, amide groups, carboxyl groups, pyrrolidone groups, siloxane groups, oxetane groups, nitrile groups, fluoroethylene ether groups, sulfone groups, ether groups, etc. Is mentioned.
  • these hydrophilic functional groups have crosslinkability and may act as crosslinkable functional groups.
  • the crosslinkable functional group forms a crosslinked structure, and further improves the mechanical properties and other properties of the molded body made of the resin composition of the present embodiment.
  • the self-emulsifying resin having a hydrophilic functional group at the side chain and / or terminal of the resin skeleton has one or more hydrophilic functional groups at the side chain and / or terminal of the resin skeleton by a chemical reaction or the like. It is a replacement.
  • the hydrophilic functional group is the same as the hydrophilic functional group in the self-emulsifying resin, and similarly acts as a crosslinkable functional group.
  • thermoplastic resin or thermosetting resin that can have the crosslinkable functional group includes an epoxy resin, a phenol resin, a urethane resin, a melamine resin, a polyethyleneimine resin, a polyester resin, a (meth) acrylic resin, an acrylate resin, Examples include polysiloxane resins, oxetane resins, polyacrylonitrile resins, and fluoroethylene / vinyl ether alternating copolymers.
  • water-soluble ones become cross-linkable water-soluble resins by substituting the cross-linkable functional groups, and those that are not water-soluble become water-dispersible by modification to self-emulsifying type or forced emulsification, and further cross-linking By substituting the functional group, a crosslinkable water-dispersible resin is obtained.
  • water-dispersible resins include water-dispersible epoxy resins, water-dispersible phenol resins, water-dispersible urethane resins, water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resins, water-dispersible polysiloxane resins, and water-dispersible biomass-derived resins. , Water dispersible photopolymerizable resins, water dispersible photocrosslinkable resins, and the like.
  • a water dispersible epoxy resin is used as a resin component. Since an epoxy resin has an epoxy group having one or more constituent units, it can be a self-emulsifying resin or a forced emulsification resin. Furthermore, by introducing a hydrophilic functional group other than an epoxy group into the epoxy resin, the dispersibility of the epoxy resin in water and a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent is further improved.
  • Examples of the method for introducing a hydrophilic functional group include a method of introducing a carboxyl group by ester reaction of a polybasic acid or acid anhydride with an epoxy resin, or a non-hydrolytic method for adding thiol (—SH) or phenol (—OH).
  • Examples include a method for introducing a carboxyl group by a decomposition reaction, a method for modifying an epoxy resin with a carboxyl group-containing acrylic resin (an esterification method for adding an acrylic resin to an epoxy resin, a graft method for grafting an acrylic monomer to an epoxy resin), and the like. .
  • water-dispersible epoxy resins include 1,4-butanediol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerin polyglycidyl ether, diglycerin polyglycidyl ether, poly Examples include glycerin polyglycidyl ether and sorbitol polyglycidyl ether.
  • the SP value of 1,4-butanediol diglycidyl ether is 11.4 (cal / cm 3 ) 1/2
  • the SP value of polyethylene glycol ether is 10.5 (cal / cm 3 ) 1/2
  • polypropylene The SP value of glycol is 9.3 (cal / cm 3 ) 1/2 , both of which are ⁇ 6.0 to +6 with respect to the SP value of 15.4 (cal / cm 3 ) 1/2 of cellulose nanofiber. 0.0 cal / cm 3 ) 1/2 .
  • the water-dispersible epoxy resin having crosslinkability is not particularly limited as long as it is a polyepoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule.
  • bisphenol A type bisphenol F type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, bisphenol AF type, biphenyl type, naphthalene type, fluorene type, polyalkylene glycol type, alkylene glycol type, etc.
  • Functional type glycidyl ether type epoxy resin phenol novolak type, orthocresol novolak type, DPP novolak type, trifunctional type, tris-hydroxyphenylmethane type, tetraphenylol ethane type, etc., polyfunctional type glycidyl ether type epoxy resin; Synthetic fatty acid glycidyl ester type epoxy resins such as dimer acid; TGDDM, TGIC, hydantoin type, TETRAD-D type, aminophenol type, aniline type, toluidine type and other glycidylamine types Poxy resin; Cycloaliphatic epoxy resin; Epoxy resin represented by Toray thiocol's Frep 10 epoxy resin main chain having sulfur atom; Urethane modified epoxy resin having urethane bond; Polybutadiene, liquid polyacrylonitrile-butadiene rubber or A rubber-modified epoxy resin containing NBR is exemplified. Among these, bisphenol A type is preferable. These
  • the water-dispersible epoxy resin when used as the resin component, is, for example, an emulsion or slurry dispersed in water or a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent. Used in the form of a dispersion.
  • the content of the water-dispersible epoxy resin in the dispersion is, for example, 0.1 to 50% by weight or 1.0 to 30% by weight.
  • Water-dispersible phenolic resin In the resin composition of this embodiment, a water-dispersible phenol resin is used as the resin component.
  • the water-dispersible phenol resin In the resin composition of this embodiment containing a water-dispersible phenol resin, the water-dispersible phenol resin is mixed with a cellulose nanofiber pre-dispersion and a crosslinking component, and the cellulose nanofiber is uniformly dispersed in the water-dispersible phenol resin. And then solvent removal is included. After the solvent removal, it is preferable to crosslink by chemical crosslinking when the water-dispersible phenol resin is a resol type, or by physical crosslinking or chemical crosslinking when the water-dispersible phenol resin is a novolak type.
  • the water-dispersible phenol resin is obtained by water-dispersing a phenol resin by a method such as low molecular weight, colloidal dispersion, or emulsification described above.
  • the phenol resin is produced, for example, by reacting (polycondensation) at least one phenol and at least one formaldehyde in the presence of a base catalyst (mostly sodium hydroxide).
  • a base catalyst mostly sodium hydroxide
  • the molecular weight is lowered, and many hydrophilic functional groups such as methylol group, amino group, hydroxyl group, ether group, and carboxyl group are added, or their hydrophilicity.
  • hydrophilic functional groups such as methylol group, amino group, hydroxyl group, ether group, and carboxyl group are added, or their hydrophilicity.
  • the reaction molar ratio (A / P) of phenols (P) and aldehydes (A) in the phenol resin is 2.0 to 4.5.
  • a / P is less than 2.0, the amount of unreacted phenol increases and odor becomes a problem, and the water dispersibility after the aforementioned water dispersion becomes insufficient.
  • a / P exceeds 4.5, the amount of unreacted formaldehyde increases and odor becomes a problem.
  • phenols examples include phenol, catechol, resorcin, hydroquinone, orthocresol, metacresol, paracresol, ethylphenol, xylenol, propylphenol, butylphenol, octylphenol, nonylphenol, phenylphenol, cumylphenol, bisphenol A, and the like.
  • aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, benzaldehyde and the like.
  • a hydrophilic functional group such as a methylol group or a hydroxyl group is required, and water solubility is maintained by a metal salt called phenolate.
  • phenolate a metal salt
  • an alkali metal catalyst such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, or potassium hydroxide
  • water dispersibility is easily maintained by forming phenolate even if the molecular weight is increased. Curing speed increases.
  • the novolac-type phenol resin is synthesized by reacting at least one phenol and at least one aldehyde in the presence of an acidic catalyst.
  • the phenols include phenol, orthocresol, metacresol, paracresol, xylenol, para tertiary butylphenol, paraoctylphenol, paraphenylphenol, bisphenol A, bisphenol F, resorcinol and the like.
  • aldehydes examples include formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, acrolein and mixtures thereof, substances that generate these aldehydes, or solutions of these aldehydes.
  • the acidic catalyst examples include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and phosphorous acid, and organic acids such as oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, and organic phosphonic acid. Among these, organic phosphonic acid is preferable.
  • the organic phosphonic acid is an organic compound containing a phosphonic acid group (—PO (OH) 2 ).
  • Organic phosphonic acids include aminopolyphosphonic acids such as ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid, ethylenediaminebismethylenephosphonic acid, aminotrismethylenephosphonic acid, ⁇ -aminoethylphosphonic acid N, N-diacetic acid, aminomethylphosphonic acid N, N— Examples thereof include diacetic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, and the like. Of these, aminotrismethylenephosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid are preferable.
  • the molar ratio (F1 / P) of the aldehyde (F1) to the phenol (P) is, for example, the reaction molar ratio of phenols and aldehydes used in this step. It is 0.1 to 0.85 or 0.3 to 0.8. By selecting from the above range, a novolac-type phenol resin with a low content of unreacted monomer can be efficiently obtained. If the molar ratio is smaller than the above lower limit, the content of unreacted phenols tends to increase, and it may be difficult to obtain a product having a low content of unreacted phenols even when it is resole. .
  • the molar ratio exceeds the above upper limit, in the step of resolubilizing the novolac type phenol resin, gelation may occur depending on the increase in viscosity or reaction conditions.
  • the molar ratio (F1 / P) is, for example, in the range of 0.05 to 0.8 or 0.1 to 0.7.
  • the addition amount of the acidic catalyst is, for example, 0.001 to 3.0 mol or 0.01 to 2.0 mol with respect to 1 mol of phenols when organic phosphonic acid is used. Even if the addition amount exceeds the upper limit, the effect of reducing the remaining amount of unreacted monomer does not change. Moreover, if it is less than the said lower limit, the effect using organic phosphonic acid is small. In addition, when other than organic phosphonic acid is used, the amount is, for example, 0.001 to 0.1 mol or 0.005 to 0.05 mol with respect to 1 mol of phenols.
  • the reaction temperature is, for example, 40 to 240 ° C. or 80 to 140 ° C. when organic phosphonic acid is used.
  • the reaction temperature is lower than 40 ° C., the progress of the reaction is slow, and it takes time to sufficiently reduce the remaining amount of unreacted monomer.
  • organic phosphonic acid is easily hydrolyzed at a temperature higher than 240 ° C.
  • the reaction time is appropriately selected according to the type of starting material, the molar ratio, the amount and type of catalyst used, and the reaction conditions.
  • the water-soluble polymer compound of the novolak-type phenol resin obtained above is added during the synthesis reaction of the novolak-type phenol resin, and further the synthesis reaction is continued, whereby phenol is added.
  • examples thereof include a method of obtaining a resin emulsion, and a method of uniformly mixing a novolak type phenol resin and a water-soluble polymer compound after completion of synthesis to obtain a phenol resin emulsion.
  • the water-soluble polymer compound is used in the form of, for example, an aqueous solution or powder.
  • distribution adjuvant can be used together as needed other than the said water-soluble polymer compound.
  • water-soluble polymer compound what is generally called a protective colloid is preferable.
  • a protective colloid polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxyl methyl cellulose, carboxyl ethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyacrylamides, starch, gelatin, casein, Arabic Examples thereof include rubber and polyethylene oxide.
  • Polyacrylamides include polyacrylamide, polymethacrylamide, polyacrylamide and partial hydrolyzate of polymethacrylamide, copolymer of acrylamide and acrylic acid or methacrylic acid, vinyl-based polyvinyl amide copolymer , Cationized polyacrylamides, amphoteric polyacrylamides, sulfomethyleneated polyacrylamides, those containing an acid amide group in a molecule represented by urethanized polyvinyl alcohol, and the above acid amides such as methylolated polyacrylamide Class of methylol compounds.
  • the addition amount of the water-soluble polymer compound is, for example, 1 to 50 parts by weight or 3 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resol type phenol resin.
  • the water-soluble polymer compound is, for example, 1 to 50 parts by weight or 3 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resol type phenol resin.
  • the phenol resin emulsion may contain a dispersion aid in addition to the water-soluble polymer compound.
  • Dispersing aids are surfactants, chelating agents, protective colloids and the like. More specifically, anionic, cationic, nonionic, zwitterionic surfactants, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, sodium alginate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate partial hydrolysates, starches, tragacanth rubber Protective colloidal substances such as casein, gelatin, gluten, polyvinyl methyl ether, polyvinyl pyrrolidone, styrene maleic anhydride copolymer, polyacrylic acid and polyethylene glycol.
  • the dispersion aid is appropriately selected depending on the type of the alkaline catalyst, the use of the resol type phenol resin emulsion, and the addition amount may be small.
  • a modified product of a water-dispersible phenol resin can be used as the resin component.
  • the modified body include a copolymer of a phenol resin and another resin component, and a mixture of a water-dispersible phenol resin and another resin component.
  • the copolymer needs to be water-dispersible, but when water-insoluble or sparingly water-soluble, it is a water-dispersible modified product obtained by modifying the copolymer to water-dispersible.
  • the resin component is a resin copolymerizable with a phenol resin and / or capable of being water-soluble modified, and includes, for example, a structural unit represented by the chemical structural formula: —CO—O— in the main chain skeleton.
  • examples include at least one selected from the group consisting of the resin (Y) and the resin (Z) in which a carboxy group is substituted on an atom in the main chain skeleton.
  • copolymerizable here includes resins that can be block-polymerized with a phenol resin, and resins that can be copolymerized in the presence of the monomer component of the phenol resin and the monomer component of the resin.
  • Specific examples of such resins (Y) (Z) include, for example, polyester resins. Of these, alkyd resins are preferred.
  • phenol and aldehyde are mixed at a weight ratio of 1: 1.05 to 2.00, and further adipic acid, maleic acid, etc.
  • a polyester synthesized from an aliphatic dibasic acid and an ether group-containing glycol such as diethylene glycol or triethylene glycol, alone or in combination, is charged at a weight ratio of about 6 with respect to phenol 1, and a polyester such as triethylamine or trimethylamine is charged.
  • a triamine is used, a copolymer of a phenol resin and a polyester is obtained and exhibits water solubility.
  • the resol type phenol resin is self-crosslinkable and can be crosslinked as it is by heating, but the novolac type phenol resin can be crosslinked by the following crosslinking (auxiliary) agent.
  • Water-dispersible urethane resin In the resin composition of this embodiment, a water-dispersible urethane resin is used as one of the resin components.
  • the water-dispersible urethane resin is used in the form of, for example, an emulsion or slurry dispersed in water and / or a hydrophilic solvent.
  • the water dispersible urethane resin is obtained by dispersing a urethane resin in water.
  • Water-dispersible urethane resins include urethane resins that can be forcibly emulsified and self-emulsifiable urethane resins. These may be used as a mixture.
  • the urethane resin can be obtained, for example, by reacting a diisocyanate compound and a diol compound according to a known method.
  • a diisocyanate compound and the diol compound any of those commonly used in this field can be used.
  • the urethane resin is preferably a polyether urethane resin, a polyester urethane resin, a polycarbonate urethane resin or the like obtained by using polyether diol, polyester diol, polycarbonate diol or the like as a diol compound.
  • the diisocyanate compound is generally hydrophobic, by adjusting the number average molecular weight of the diol compound, it is possible to control properties such as the hydrophilicity and scratch resistance of the polyurethane skeleton.
  • the ratio of the diisocyanate compound is relatively high, so that the polyurethane skeleton tends to be hydrophobic.
  • a hard diisocyanate compound such as an aromatic diisocyanate or a hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, an isophorone diisocyanate, or an aliphatic bicyclic diisocyanate such as norbornyl diisocyanate
  • a water-dispersible urethane resin is used as a resin component.
  • the scratch resistance of the molded article made of the resin composition is further improved.
  • the number average molecular weight of the diol compound is large, the ratio of the diisocyanate compound is relatively low, so that the polyurethane skeleton is highly hydrophilic because the properties of the diol component are strongly reflected.
  • One or more low molecular diol components can be used from the above-described diol compounds and other compounds.
  • the number average molecular weight of the polyol compound which is a polymer diol is, for example, 10,000 or less from the viewpoint of reactivity, and the obtained urethane resin exhibits water dispersibility.
  • urethane resins For water-dispersible urethane resins, emulsions of relatively low to medium molecular weight heat-reactive urethane resins using blocked isocyanate groups, emulsions of relatively high molecular weight urethane resins mainly composed of linear structures, etc. Is mentioned.
  • the urethane resin is preferably linear, but in addition to the above-mentioned raw material compounds, a trifunctional or higher functional active hydrogen compound or a trifunctional or higher organic polyisocyanate compound is used, and a small amount of three-dimensional network structure is used. You may mix the urethane resin which has this in a linear urethane resin.
  • the urethane resins in these emulsions are obtained after introducing hydrophilic groups such as anionic, cationic, and nonionic into the urethane resin skeleton to impart self-emulsifying properties (dispersibility) to the urethane resin.
  • hydrophilic groups such as anionic, cationic, and nonionic
  • the emulsion of the water-dispersible urethane resin is not particularly limited, and is a self-emulsifiable urethane resin emulsion that does not use an emulsifier such as a surfactant and an emulsifier, and a urethane resin emulsion that is compulsorily emulsified with an emulsifier. Any of these can be preferably used. For example, from the viewpoint of reducing the possibility of deterioration in physical properties due to film formation inhibition or adhesion inhibition by an emulsifier, or bleed-out over time, a self-emulsifying urethane resin emulsion is more preferably used. it can.
  • These self-emulsifying urethane resins that do not use a surfactant (emulsifier) can be obtained, for example, by introducing an anionic or cationic substituent into the urethane skeleton according to a known method.
  • an anionic or cationic substituent-containing compound known compounds can be used without particular limitation, but a carboxylic acid triethylamine salt containing an anionic carboxy group is generally used.
  • the urethane resin is stably dispersed in water as particles having a diameter of several tens to several hundreds of nanometers.
  • aliphatic isocyanates are often used as polyisocyanates for emulsions of water-dispersible urethane resins from the viewpoint of preventing coloring, and there are three types of polyols: polyether-based, polyester-based, and polycarbonate-based. is there.
  • the water-dispersible urethane resin can obtain a self-crosslinking water-dispersible urethane resin by heat by polyaddition reaction between the urethane skeleton and the blocked isocyanate. This blocks the isocyanate groups of the water dispersible urethane prepolymer and imparts thermal reactivity.
  • blocking agents include phenol, butylphenol, chlorophenol, or phenylphenols, oximes such as methyl ethyl ketoxime, cyclohexane oxime, or acetoxime, imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-un Examples thereof include imidazoles such as decyl imidazole and 2-heptadecyl imidazole, and acidic sodium sulfite. These compounds are particularly preferred as blocking agents from the viewpoints of safety and reactivity.
  • those which are not self-crosslinkable water-dispersible urethane resins have various cross-linked structures by introducing the same cross-linkable functional group as described above and / or using in combination with a cross-linking component described later. Can be formed. .
  • Water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resin In the resin composition of this embodiment, a water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resin is used as the resin component.
  • Water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resins are thermosetting resins with excellent hardness, impact resistance, solvent resistance, etc., and other water-soluble resins, cross-linking components such as water-dispersible resins, coating materials, electronic It can also be used for materials.
  • the water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resin is present in the amino group bonded to the end of the resin skeleton (main chain), the amino group bonded as the side chain of the resin skeleton (main chain), and the resin skeleton (main chain).
  • the nitrogen-containing thermosetting resin before being modified to be water-dispersible at least one selected from the group consisting of amino resins and ethyleneimine resins is preferable.
  • the nitrogen-containing thermosetting resin before modification does not contain a urethane resin.
  • the amino resin is an addition condensation reaction product of an amino group-containing compound and an aldehyde compound
  • the ethyleneimine resin is a polymer of ethyleneimine.
  • An amino resin and an ethyleneimine resin are water-dispersible resins that are dispersed in water, a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent, or the like to form an aqueous emulsion or an aqueous slurry.
  • water and the hydrophilic solvent are the same as those described above.
  • the water dispersible nitrogen-containing thermosetting resin may have a crosslinkable functional group.
  • the crosslinkable functional group is the same as described above.
  • An amino resin is an addition condensation reaction product or condensation reaction product of an amino group-containing compound and an aldehyde compound, which is an amino group bonded to the end of the main chain, an amino group bonded as a side chain of the main chain, Selected from the group consisting of a structure derived from an amino group-containing compound or an imino group-containing compound represented by the formula —NH—, and a structure present in the main chain and represented by the formula —N (CH 3 ) —.
  • preferable amino group-containing compounds include at least one selected from the group consisting of melamine, urea, guanamine, benzoguanamine and aniline. Also.
  • Preferable aldehyde compounds include at least one selected from the group consisting of formaldehyde, paraformaldehyde, and glyoxal.
  • Specific examples of such (B1) amino resin include melamine resin, urea resin, benzoguanamine resin, and glyoxal resin. Among these, melamine resin is preferable.
  • Examples of the melamine resin which is a kind of amino resin include a partial or completely methylolated melamine resin obtained by a reaction between melamine and an aldehyde.
  • Examples of the aldehyde include formaldehyde and paraformaldehyde.
  • the partially or completely methylolated melamine resin partially or completely etherified with alcohol can be used.
  • Examples of the alcohol used for etherification include methyl alcohol, ethyl alcohol, n- or i. -Propyl alcohol, n- or i-butyl alcohol, 2-ethylbutanol, 2-ethylhexanol and the like.
  • the methylol group of the above-mentioned partial or completely methylolated melamine resin is partially or completely etherified with methyl alcohol, methyl etherified melamine resin partially or completely etherified with butyl alcohol, methyl alcohol And alkyl etherified melamine resins such as methyl-butyl mixed etherified melamine resins partially or fully etherified with butyl alcohol.
  • the melamine resin those having an imino group can also be used.
  • the melamine resin may be either hydrophobic or hydrophilic type.
  • the weight average molecular weight of the melamine resin is in the range of 1000 to 5000, 1200 to 4000, or 2000 to 3000.
  • a lower alkyl etherified melamine resin or a lower alkyl etherified benzoguanamine resin obtained by etherifying a part or all of methylol groups of a methylolated melamine resin or a methylolated benzoguanamine resin with a lower alcohol.
  • the lower alcohol used in the etherification is preferably methyl alcohol, ethyl alcohol, isobutyl alcohol, or n-butyl alcohol. These alcohols may be used alone or in combination of two or more. Can do.
  • amino resins examples include melamine resin, polyethyleneimine, methylated melamine resin, methylated urea (urea) resin, methylated benzoquaamine resin, and methylated glyoxal resin. These amino resins are often used as curing agents (crosslinking components) for other water-soluble resins. These amino resins are useful for curing various resins having an active hydrogen functional group together with reactive groups such as a methylol group, an imino group, and a methoxy group, and are also used for resin modification. Partially methylolated or methoxymethylated water-soluble melamine resins are unstable due to condensation during storage, but fully methoxymethylated hexakis (methoxymethyl) melamine (HMM) is extremely stable. It is.
  • melamine resins Commercially available products of melamine resin include, for example, Yuban 20SE, 225 (all manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.), Super Becamine J820-60, L-117-60, L-109-65, 47 -508-60, L-118-60, G821-60 (all manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and the like; Cymel 300, 303, 325, 327, 350 730, 736, 738 (all manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.), Melan 522, 523 (all manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), Nicarak MS001, MX430, MX650 (all manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) Sumimar M-55, M-100, M-40S (all manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Resimin 740, 747 (all Mon) Methyl etherified melamine resins, such as Cymel 232, 266, XV-514,
  • benzoguanamine resin examples include tetrakis (methoxymethyl) benzoguanamine (TMB) resin and tetrakis (ethoxymethyl) benzoguanamine (TEB) resin.
  • Commercially available benzoguanamine resins include Cymel 1123 (Mixed etherified benzoguanamine resin of methyl ether and ethyl ether), Cymel 1123-10 (Mixed etherified benzoguanamine resin of methyl ether and butyl ether), Cymel 1128 (Butyl etherified benzoguanamine resin) ), Mycoat 102 (methyl etherified benzoguanamine resin) (all manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.).
  • the glioxal resin is a method of reacting urea or a derivative thereof with glyoxal and then reacting formaldehyde with the reaction mixture, a method of reacting urea or a derivative thereof, glyoxal and formaldehyde, and a resin obtained by these methods. Manufactured by a method of reacting with alcohol.
  • a typical example of the glioxal resin is a reaction product of an aliphatic saturated aldehyde having 2 or more carbon atoms and urea (Japanese Patent Publication No. 42-15635).
  • glyoxal monourein 4,5-dihydroxyimidazolin-2-one
  • aldehyde acetaldehyde, formaldehyde, propionaldehyde, etc.
  • melamine guanamine
  • a product obtained by methyl etherification of the resulting condensate for example, a methylolated product and a methoxylated methylolated product of glyoxal monoureine.
  • a type of glioxal resin Commercial products of glioxal resin include Becamine (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.).
  • the ethyleneimine resin is selected from an ethyleneimine homopolymer and an ethyleneimine copolymer containing a structural unit derived from ethyleneimine as a main structural unit and containing at least one structural unit derived from a compound copolymerizable with ethyleneimine At least one kind.
  • the applications include, for example, paper processing agents, adhesives, pressure-sensitive adhesives, paints, inks, fiber treatment agents, aggregating / separating agents, food packaging films, cosmetics, toiletries, dispersants, and the like.
  • the ethyleneimine resin is obtained, for example, by polymerizing ethyleneimine in the presence of a polymerization initiator.
  • ethyleneimine may be polymerized in an aqueous medium.
  • an ethyleneimine resin aqueous solution is obtained by polymerizing ethyleneimine in an aqueous solution in the presence of a polyhaloalkane polymerization initiator in the temperature range of 55 to 85 ° C. (Japanese Patent Publication No. 43-8828). Publication). Further, by controlling the polymerization reaction temperature, a high-purity ethyleneimine resin with little irritating odor can be obtained.
  • a water-soluble radical generating compound such as hydrogen peroxide, a peroxide diacid salt or a mixture of hydrogen peroxide and a peroxide diacid salt is used.
  • a suitable example of a peroxide diacid salt is a lithium, sodium, potassium or ammonium peroxide diacid salt.
  • a mixture of hydrogen peroxide and peroxide diacid salt it is used in any ratio, preferably in a weight ratio of hydrogen peroxide to peroxide diacid salt of 3: 1 to 1: 3.
  • a mixture of hydrogen peroxide and sodium disulfate is preferably used in a weight ratio of 1: 1.
  • Said water-soluble polymerization initiator is optionally in the form of a so-called redox initiator in combination with a reducing agent such as iron sulfate (n), sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, sodium dithionite, triethanolamine or ascorbic acid. Can be used.
  • a reducing agent such as iron sulfate (n), sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, sodium dithionite, triethanolamine or ascorbic acid.
  • water-soluble organic peroxides examples include acetylacetone peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, tertiary butyl hydroperoxide and cumol hydroperoxide.
  • the water-soluble organic peroxide can also be used with the above reducing agent.
  • the polymerization can also be initiated using a water insoluble polymerization initiator such as dibenzoyl peroxide, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dilauryl peroxide or azodiisobutyronitrile.
  • a water insoluble polymerization initiator such as dibenzoyl peroxide, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dilauryl peroxide or azodiisobutyronitrile.
  • the polymerization initiator is used in an amount of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 7% by weight, based on the total amount of monomers used for the polymerization.
  • the polymerization initiator is added together with or separately from the monomer to the mixture that polymerizes continuously or intermittently in the form of an aqueous solution.
  • ethyleneimine resin not only a homopolymer but also a water-soluble polyimine compound such as a copolymer of ethyleneimine and urea or an ethyleneimine adduct of polyamine polyamide can be preferably used.
  • An ethyleneimine resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more.
  • the water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resin is an aqueous dispersion or a dispersion in a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent. Used in the form of (emulsion or slurry).
  • the content of the water-dispersible nitrogen-containing thermosetting resin in the resin composition is, for example, 0.1 to 50% by weight or 1.0 to 30% by weight of the total solid content of the resin composition.
  • Water-dispersible photopolymerizable resin and water-dispersible photocrosslinkable resin In the resin composition of this embodiment, at least one selected from a water-dispersible photopolymerizable resin and a water-dispersible photocrosslinkable resin is used as the resin component.
  • a photopolymerizable resin and a water-dispersible photocrosslinkable resin are resins that are cured or polymerized and cured by irradiation with light and / or ionizing radiation. For their use, screen printing plate making, various resists, coatings and paints, There is rapid prototyping such as 3D printer.
  • the water-dispersible photopolymerizable resin and the water-dispersible photocrosslinkable resin are used in the form of, for example, a forced emulsification type emulsion, a self-emulsification type emulsion, or an aqueous slurry.
  • Highly water-soluble cellulose nanofibers are uniformly dispersed without aggregation.
  • light such as visible light, ionizing radiation such as ultraviolet (UV), electron beam (EB), ⁇ -ray, and X-ray is used.
  • photopolymerizable resin may contain a monomer and an oligomer as a polymerization component, these also polymerize by irradiation of light and / or ionizing radiation, and form a polymer. Therefore, in this specification, even if it has as a main component at least 1 sort (s) chosen from a monomer and an oligomer, it is called a photopolymerizable resin for convenience.
  • the photopolymerizable resin there is no limitation on the type of resin as long as it can be dispersed in water or a hydrophilic solvent and polymerizes under light irradiation.
  • urethane acrylate resin epoxy acrylate resin
  • Polyester acrylate resin acrylic acrylate resin, oxetane resin, epoxy resin, phenol resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, urethane resin, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl polypyrrolidone, melamine resin, polyethyleneimine, polyester resin, (meth) acrylic resin, acrylate resin , Polysiloxane, oxetane resin, polyacrylonitrile resin, fluoroethylene / vinyl ether alternating copolymer, and the like. These resins are also self-crosslinkable resins.
  • the photopolymerizable resin includes, for example, at least one selected from the group consisting of a polymerizable monomer, a polymerizable oligomer, and a polymerizable polymer, a photopolymerization initiator, and the like, and, if necessary, a sensitizer and other additives. It is used in the form of an aqueous emulsion containing an agent and the like (including an aqueous slurry).
  • the photopolymerization initiator is preferably one that can be dissolved or dispersed in water or an aqueous solvent.
  • the photocrosslinkable resin is preferably used in the form of an aqueous solution or an aqueous emulsion (including an aqueous slurry).
  • a photopolymerizable resin and / or a photocrosslinkable resin aqueous emulsion and cellulose nanofibers are mixed to prepare a resin composition of the present embodiment, which is molded by a technique such as coating, and after desolvation, light and / or Or it can be set as the molded object (cured body) which has a desired shape by irradiating ionizing radiation.
  • the photopolymerizable resin contains at least one polymerization component selected from a polymerizable monomer and a polymerizable oligomer as a main component, and contains a photopolymerization initiator. In some cases, a sensitizer and other additives Is included.
  • Photopolymerizable resins include radical polymerization type photopolymerizable resins, cationic polymerization type photopolymerizable resins, anion polymerization type photopolymerizable resins, etc., depending on the reaction mechanism of the photopolymerization initiator.
  • a radical polymerization type photopolymerizable resin containing an acrylate monomer is the mainstream.
  • the radical polymerization type photopolymerizable resin contains a radical polymerization type photopolymerization initiator as a photopolymerization initiator.
  • a radical polymerization type photopolymerization initiator is a compound that absorbs light (mainly ultraviolet rays) to be in an excited state, generates radicals by cleavage or hydrogen abstraction, and initiates polymerization.
  • the radical polymerization type photopolymerizable resin can further contain a thermal polymerization inhibitor and the like.
  • the cationic polymerization type photopolymerizable resin contains a cationic polymerization type photopolymerization initiator as a photopolymerization initiator.
  • the cationic polymerization type photopolymerization initiator is a compound that generates a cation (acid) by light and thereby initiates polymerization.
  • the anionic polymerization type photopolymerizable resin contains an anionic polymerization type photopolymerization initiator as a photopolymerization initiator.
  • An anionic polymerization type photopolymerization initiator is a compound that generates an anion (base) by light and thereby initiates polymerization.
  • radical polymerization type photopolymerizable resins and cationic polymerization type photopolymerizable resins are preferable, and radical polymerization type photopolymerizable resins are more preferable. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • any compound commonly used in this field can be used.
  • an unsaturated epoxy compound such as a polyvalent glycidyl ether and an ethylenic dimer in the molecular structure.
  • a polyvalent acrylate which is an addition reaction product of a compound having a heavy bond and an active hydrogen (for example, an unsaturated carboxylic acid compound or an unsaturated alcohol compound having an active hydrogen derived from an ethylenically unsaturated double bond and an amine).
  • a (meth) acrylate monomer that is water-soluble and radically polymerizes by irradiation with ultraviolet rays can be preferably used.
  • Specific examples of such (meth) acrylate monomers include, for example, (meth) acrylic monomers such as hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meta ) Acrylate, methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, N- (2-hydroxyethyl) acrylamide, N- (2-hydroxyethyl) methacrylamide, N- (2-hydroxymethyl) acrylamide, Acryloylmorpholine, methylolacrylamide, dimethylacrylacrylamide, methoxymethylacrylamide, diethylacrylamide, isopropylacrylamide, ethylene Kishido modified bisphenol A diacrylate, and the like of
  • any conventionally known photopolymerization initiator can be used as the water-soluble photopolymerization initiator.
  • Specific examples include benzoin alkyl ethers, benzophenones, anthraquinones, benzyls, acetophenones, diacetyls, and the like.
  • the amount of the photopolymerization initiator used is, for example, in the range of 0.01 to 10% by weight based on the total solid content of the photopolymerizable resin.
  • water-soluble radical polymerization type photopolymerization initiator 4 ′-(2-hydroxyethoxy) -2-hydroxy-2-methylpropiophenone, N- [2-hydroxy-3- (3 , 4-Dimethyl-9-oxo-9H-thioxanthen-2-yloxy) propyl] -N, N, N-trimethylaminium chloride, (4-benzoylbenzyl) dimethyl [2- (acryloyloxy) ethyl] aminium bromide And ⁇ -hydroxyacetophenones such as 4 (benzoylbenzyl) trimethylammonium chloride. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the thermal polymerization inhibitor improves, for example, the thermal stability of the cured layer of the photopolymerizable resin.
  • examples of the thermal polymerization inhibitor include phenols, hydroquinones, catechols and the like.
  • the amount of the thermal polymerization inhibitor used is, for example, 0.001 to 5% by weight in the total solid content of the photopolymerizable resin.
  • Examples of the cationic photopolymerization initiator include iodonium salts and sulfonium salts.
  • an acid such as Bronsted acid or Lewis acid is generated, and the generated acid serves as a catalyst to cause cationic polymerization of epoxy or oxetane.
  • Cationic polymerization has a slower polymerization rate than radical polymerization, but the polymerization reaction proceeds by aging or heating even after irradiation with light (ultraviolet rays) is completed.
  • the photopolymerizable resin is a cationic polymerization type
  • a cationic polymerizable polymer and a cationic polymerizable monomer can be preferably used as the polymerization component.
  • the polymerization component By irradiating such a polymerization component with light and / or ionizing radiation, the polymerization component is cured or polymerized and cured to be insolubilized.
  • an aqueous emulsion of a cationic polymerizable resin can be preferably used as the cationic polymerizable polymer.
  • a semi-synthetic polymer or a synthetic polymer can be used (see “Technology for developing a water-soluble polymer”, CMC (1999)).
  • natural polymers include chitin, chitosan, casein, collagen, egg white, starch, carrageenan, xanthan gum, dextran, pullulan and the like.
  • semi-synthetic polymer include dialdehyde starch, starch partial hydrolyzate, hydroxyethyl starch, cyclodextrin, dextrin, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, and the like.
  • Synthetic polymers include polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol acetalized to such an extent that water solubility is not impaired, polyvinylpyrrolidone and copolymers, polyacrylamide and copolymers, N-isopropylacrylamide and copolymers Acrylamide and copolymers, N, N-dimethylacrylamide and copolymers, poly (N-acetylvinylamine), polyethylene glycol, and the like.
  • a suitable cationic polymerizable monomer in the present invention for example, a compound having at least one cationic polymerizable group selected from the group consisting of an epoxy group, an oxetane group, a vinyl ether group, a propenyl ether group and a cyclic orthoester group. Can be used. In order to effectively cause insolubilization, compounds having two or more of these cationic polymerizable groups are particularly preferred. Among the compounds having a cationic polymerizable group, monofunctional epoxy compounds, compounds having two or more glycidyl epoxy groups, oxetane compounds, vinyl ether compounds, propenyl ether compounds, and the like are more preferable.
  • Examples of monofunctional epoxy compounds include the EX-111, EX-121, EX-141, EX-145, EX-146, EX-171, and EX-192 which are Denacol series described in the Nagase ChemteX Corporation catalog. , EX-111, EX-147, M-1230, EHDG-L, and 100MF, which are Epolite series described in the catalog of Kyoeisha Chemical Co., Ltd. If these are used as reactive diluents, high viscosity or solid epoxy resins can be used.
  • Epicoat basic solid type, Epicoat bis F solid type, EHPE alicyclic solid epoxy resin described in the catalog of Daicel Chemical Industries, Ltd., and the like can be used.
  • Examples of the compound having two or more glycidyl type epoxy groups include EX-611, EX-612, EX-614, EX-614B, EX-614, EX which are Denacol series described in the Nagase ChemteX Corporation catalog.
  • examples of the alicyclic epoxy monomer include Celoxide 2021, Celoxide 2080, Celoxide 3000, Epolide GT300, Epolide GT400, Epolide D-100ET, Epolide D-100OT, Epolide D-100DT, Epolide described in the catalog of Daicel Chemical Industries, Ltd.
  • Oxetane compounds include J. V. Crivello and H.C. Sasaki, J .; M.M. S. Pure Appl. Chem. A30 (2 & 3), 189 (1993) or J.A. H. Sasaki and V. Crivello, J.M. M.M. S. Pure Appl. Chem. , A30 (2 & 3), 915 (1993). Examples thereof include OXT-101, OXT-121, OXT-212, OXT-221, OXT-212, OXT-611, Ube Industries, Ltd. ETERNALCOLL-OXA, OXBP, OXTP, oxetane methacrylate, etc. These oxetane compounds can be used by mixing with the above epoxy compounds.
  • vinyl ether compound examples include butanediol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, cyclohexanediol divinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, octadecyl vinyl ether, butanediol monovinyl ether, and the like.
  • propenyl ether compound examples include glycerin tripropenyl ether, pentaerythritol tripropenyl ether, and the like.
  • an onium salt type cationic photopolymerization initiator that generates radical species together with a strong acid having a cationic polymerization initiating ability is preferable.
  • the onium salt cationic photopolymerization initiator include various salts of onium cations such as diazonium, ammonium, iodonium, sulfonium, phosphonium, ferrocenium, and the like.
  • onium salt type cationic photopolymerization initiator examples include, for example, phenyldiazonium, p-methoxydiazonium, ⁇ -naphthyldiazonium, biphenyldiazonium, diphenylamine-4-diazonium, 3-methoxydiphenylamine-4-diazonium, 2,5 -Diethoxy-4-methoxybenzoylamidophenyldiazonium, 2,5-dipropoxy-4- (4-tolyl) thiophenyldiazonium, 4-methoxydiphenylamine-4-diazonium, condensates of 4-diazodiphenylamine and formaldehyde, 1- Methoxyquinolinium, 1-ethoxyisoquinolinium, 1-phenacylpyridinium, 1-benzyl-4-benzoylpyridinium, 1-benzylquinolinium, N-substituted benzothiazol
  • cationic photopolymerization initiator in addition to the aforementioned onium salt type cationic photopolymerization initiator, aromatic polycyclic compounds, porphyrin compounds, phthalocyanine compounds, polymethine dye compounds, merocyanine compounds, coumarin compounds, thiopyrylium compounds, pyrylium compounds, Examples thereof include, but are not limited to, p-dialkylaminostyryl compounds and thioxanthene compounds.
  • aromatic polycyclic compounds examples include those having a basic skeleton composed of hydrocarbons such as naphthalene, phenanthrene, pyrene, anthracene, tetracene, chrysene, pentacene, picene, coronene, hexacene, and ovarene.
  • aromatic heterocyclic 5-membered polycyclic compounds such as benzofuran, dibenzofuran, indole, carbazole, benzothiophene, dibenzothiophene, and the like having oxygen atom, nitrogen atom, and sulfur atom as constituent atoms can also be mentioned.
  • Examples of the basic skeleton of the aromatic hetero 6-membered polycyclic compound include ⁇ -benzopyrone, ⁇ -benzopyrone, ⁇ -thiabenzopyrone, ⁇ -thiabenzopyrone, flavone, xanthone, thioxanthone, phenoxazine, and phenothiazine. Further, these basic skeletons may be substituted with at least one electron-donating group such as an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, and an alkylthio group.
  • sensitizers composed of substituted aromatic polycyclic compounds include 1-methoxynaphthalene, 1,4-dimethylnaphthalene, 1,8-dimethylnaphthalene, 9,10-dimethylphenanthrene, 9-methylanthracene, 9 , 10-dimethylanthracene, 9,10-diphenylanthracene, 9,10-bis (phenylethynyl) anthracene, 1,8-dimethyl-9,10-bis (phenylethynyl) anthracene, 9,10-dimethoxyanthracene, 9, Examples include 10-diethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, 9,10-dibutoxyanthracene, and 1-methylpyrene.
  • Examples of the substituted product of the polycyclic heterocyclic compound include N-methylcarbazole, N-ethylcarbazole, thioxanthone, isopropylthioxanth
  • porphyrin compounds include tetraphenylporphine, octaethylporphine, mesoporphyrin, protoporphyrin, hematoporphyrin, chlorin, tetrabenzoporphine, phenyl-substituted tetrabenzoporphine and the like, and their magnesium complexes, zinc complexes, May be chlorophyll.
  • the phthalocyanine compound includes a naphthocyanine compound, and at least one substituent such as an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, or a halogen group may be introduced into their basic skeleton. Furthermore, magnesium, zinc, cadmium and aluminum are preferable as the central metal.
  • polymethine dye compound a cyanine or merocyanine compound having a structure in which heterocycles containing nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom and the like are connected by polymethine can be used.
  • examples include the dye compounds described in Shin Okawara, Shinjiro Kitao, Kosuke Hiraoka, Ken Matsuoka, “Dye Handbook”, Kodansha Scientific (1986), pages 382 to 417.
  • the indocyanine series consisting of an indole ring the indocyanine series consisting of an indole ring
  • the thiocyanine series consisting of a benzothiazole ring the polymethine series consisting of an iminocyclohexadiene ring
  • a benzoxazole series a pyrylium series
  • a thiapyrylium series examples include squarylium-based and croconium-based.
  • Examples of p-dialkylaminostyryl compounds include 4-diethylaminobenzylideneacetophenone, 4-diethylaminobenzylidene (p-methoxy) acetophenone, 4-diethylaminobenzylidenemalondinitrile, 4-dimethylaminobenzylideneacetoacetic acid ethyl ester, 4-dimethylaminobenzylidenemalon Acid diethyl ester, 4-dimethylaminobenzylidene- ⁇ -cyanoacetophenone, 2,6-bis (4-dimethylaminobenzylidene) cyclohexanone, 4-dimethylaminocinnamylideneacetophenone, 4-dimethylaminocinnamylidenemalon dinitrile, 4- Dimethylaminocinnamylidene cyanoacetic acid ethyl ester, 4-dimethylaminocinnamylidenemalonic acid diethyl ester, 4-di
  • any known photocrosslinkable resin can be used without particular limitation as long as it is cured, preferably crosslinked and cured by irradiation with light and / or ionizing radiation.
  • urethane acrylate resin epoxy Acrylate resin, polyester acrylate resin, acrylic acrylate resin, oxetane resin, epoxy resin, phenol resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, urethane resin, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl polypyrrolidone, melamine resin, polyethyleneimine, polyester resin, (meth) acrylic
  • acrylic include resins, acrylate resins, polysiloxanes, oxetane resins, polyacrylonitrile resins, and fluoroethylene / vinyl ether alternating copolymers.
  • photocrosslinkable resins are further improved in photocrosslinkability by using in combination with at least one selected from a photopolymerization initiator and a crosslinking component described later, and have strength, rigidity, heat resistance, creep resistance, and wear resistance.
  • a crosslinked resin composition having excellent mechanical properties such as flexibility, flexibility, chemical resistance, weather resistance, and self-healing properties can be obtained.
  • a photoinitiator it can use suitably selecting from what is contained in a photopolymerizable resin.
  • the photocrosslinkable resin is used, for example, in the form of an aqueous emulsion. Accordingly, it is preferable that the aqueous emulsion of the photocrosslinkable resin contains at least one compound selected from a photopolymerization initiator and a crosslinking component.
  • the photocrosslinkable resin epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, polyester resin, oxetane resin and the like are more preferable. Furthermore, by using a crosslinking component that causes a crosslinking reaction by irradiation with light and / or ionizing radiation together with these photocrosslinkable resins, the photocrosslinkability is further improved, and a molded product or a cured product having excellent mechanical properties and the like. You can get a body.
  • preferred photocrosslinkable resins will be described in more detail.
  • a resin having one or more epoxy groups at the prepolymer terminal is an epoxy resin
  • a water-soluble epoxy resin obtained by water-solubilizing or water-dispersing it can be produced by the following method.
  • the method include a method of introducing a carboxyl group into an epoxy resin by ester reaction with a polybasic acid or an acid anhydride, a non-hydrolysis in which a thiol (—SH) or a phenolic hydroxyl group (—OH) is added.
  • modifying the epoxy resin by a carboxyl group-containing acrylic resin, etc. are mentioned.
  • a method for modifying the epoxy resin more specifically, there are an esterification method in which an acrylic resin is added to the epoxy resin, and a graft method in which an acrylic monomer is graft-polymerized to the epoxy resin.
  • crosslinked the 1 type (s) or 2 or more types of the epoxy group containing compound and the epoxy group containing compound can be used.
  • the epoxy group-containing compound include 1,4-butanediol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerin polyglycidyl ether, diglycerin polyglycidyl ether, polyglycerin poly Examples thereof include glycidyl ether and sorbitol-based polyglycidyl ether.
  • An epoxy group containing compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • a urethane resin as a photocrosslinkable resin will be described.
  • a urethane resin The urethane resin obtained by reacting a diisocyanate compound and a diol compound is preferable, and the urethane resin which water-solubilized or water-dispersed this urethane resin is more preferable.
  • diisocyanate compound examples include alicyclic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated 1,4-cyclohexane diisocyanate, and 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate.
  • araliphatic diisocyanate compounds such as xylylene diisocyanate and tetramethylxylylene diisocyanate
  • aromatic diisocyanate compounds such as toluylene diisocyanate and phenylmethane diisocyanate
  • modified products of these diisocyanates carbodiimide, uretdione, uretoimine-containing modified products, etc.
  • diol compound examples include diol compounds obtained by (co) polymerizing alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide, and heterocyclic ethers such as tetrahydrofuran.
  • diol compound include polyether diols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, polyhexamethylene ether glycol, polyethylene adipate, polybutylene adipate, polyneopentyl adipate, poly-3-methylpentyl adipate Polyester diols such as polyethylene / butylene adipate, polyneopentyl / hexyl adipate, polylactone diols such as polycaprolactone diol, polycarbonate diol, carboxylic acid groups such as dimethylolacetic acid, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, sulfonic acid groups, etc.
  • Desirable urethane resins include polyether urethane resins, polyester urethane resins, and polycarbonate urethane resins obtained by using diols such as polyether diols, polyester diols, and polycarbonate diols as diol compounds.
  • the form of the urethane resin is not particularly limited.
  • an emulsion type for example, an emulsion of a urethane resin that can be forcibly emulsified, an emulsion of a self-emulsifiable urethane resin, and the like can be given.
  • an acidic group (among others) obtained by using a diol having an acidic group such as a carboxy group or a sulfonic acid group and further adding a low molecular weight polyhydroxy compound as necessary.
  • a self-emulsifying urethane resin having a carboxy group introduced therein is preferred.
  • the urethane resin may be synthesized by a prepolymer method, and in this case, a low molecular weight polyhydroxy compound may be used.
  • a low molecular weight polyhydroxy compound examples include the glycol and alkylene oxide low molar adducts mentioned as the raw materials for the polyester diol, trihydric alcohols such as glycerin, trimethylolethane, and trimethylolpropane, and the alkylene oxide low molar adducts thereof. Is mentioned.
  • Urethane prepolymer can be extended with water or di- or triamine after neutralizing the acid group derived from dimethylolalkanoic acid or while neutralizing.
  • the polyamine used for extending the amine include diamine and triamine. Specific examples thereof include hexamethylene diamine, isophorone diamine, hydrazine, piperazine and the like.
  • the base used in the neutralization include alkylamines such as butylamine and triethylamine, alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine, and inorganic bases such as morpholine, ammonia and sodium hydroxide. It is done. *
  • the isocyanate group-containing compound is generally hydrophobic, by adjusting the number average molecular weight of the diol component, it is possible to control required properties such as hydrophilicity and scratch resistance of the polyurethane skeleton.
  • the number average molecular weight of the diol component is small, the ratio of the isocyanate group-containing compound is relatively high, so that the polyurethane skeleton tends to be hydrophobic.
  • a hard diisocyanate such as an aromatic diisocyanate or an aliphatic bicyclic isocyanate such as hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate or norbornyl diisocyanate, a film having excellent scratch resistance can be formed.
  • the number average molecular weight of the diol component when the number average molecular weight of the diol component is large, the ratio of the isocyanate group-containing compound is relatively low, so that the hydrophilicity of the polyurethane skeleton strongly reflects the properties of the diol component and becomes highly hydrophilic.
  • the low molecular diol component used here may be one or more of the above-mentioned diols and other compounds.
  • the number average molecular weight of polyols which are polymer diols is preferably 10,000 or less from the viewpoint of reactivity, and further shows water solubility.
  • the urethane resins in these emulsions are obtained after introducing hydrophilic groups such as anionic, cationic, and nonionic into the urethane resin skeleton to impart self-emulsifying properties (dispersibility) to the urethane resin.
  • hydrophilic groups such as anionic, cationic, and nonionic
  • acrylic resin as a photocrosslinkable resin
  • Commercially available acrylic resins include water-dispersible acrylic emulsions and water-soluble resins.
  • the emulsion type is generally advantageous in that it has a molecular weight that is larger than that of a water-soluble one, and it is easy to increase the strength of the film produced by the resin.
  • the water-soluble resin should be such that the water-soluble acrylic resin after neutralization described later dissolves in water at 25 ° C. in an amount of more than 2% by mass, and 5% or more dissolves in water at 25 ° C. It is preferable to dissolve 10% or more.
  • the water-dispersible acrylic resin has a glass transition temperature (Tg) of 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
  • Tg glass transition temperature
  • Tg is 30 ° C. or higher
  • Tg is high and blocking does not occur.
  • Tg is 100 ° C. or lower
  • Tg of this water-soluble acrylic resin can be adjusted with the kind and composition ratio of the monomer to be copolymerized.
  • the water-soluble acrylic resin has a weight average molecular weight (Mw) of 20,000 or more and 80,000 or less.
  • the more preferable water-soluble acrylic resin has a weight average molecular weight of 25,000 or more and 70,000 or less.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble acrylic resin can be adjusted by reaction conditions such as the monomer concentration and the amount of initiator at the time of polymerization. For example, the weight average molecular weight can be increased by increasing the monomer concentration, By increasing the amount, the weight average molecular weight can be reduced.
  • the monomer constituting the water-soluble acrylic resin contains at least methyl methacrylate, alkyl acrylate ester or alkyl methacrylate ester, and an acid monomer.
  • polyester resin as a photocrosslinkable resin
  • the polyester resin is composed of phosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid at the latest during the polycondensation.
  • the polyester resin comprises 20 to 90% by weight of the above polyester resin, an ester of a fatty acid having 14 to 28 carbon atoms and a 1 to 4 valent alcohol, oxidized polyethylene wax, oxidized wax, and natural wax having a melting point of 50 to 100 ° C.
  • a resin composition containing 80 to 10% by weight of wax emulsion obtained by emulsifying a wax having a melting point of 50 to 100 ° C. selected from the group with a nonionic active agent and / or an anionic active agent may be used. .
  • Dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, trimethyladipic acid, pimelic acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1, 3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,5-norbornanedicarboxylic acid, 1,4-naphthalic acid, diphenic acid, diglycolic acid, thiodi And propionic acid and 2,5-naphthalenedicarboxylic acid.
  • the acid anhydride, ester, acid chloride, etc. corresponding to the above-mentioned acid are contained in the dicarboxylic acid component in this invention.
  • diol component an aliphatic, alicyclic or aromatic diol can be used.
  • diol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexane-1,3-diol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and 2-ethyl.
  • a dicarboxylic acid containing —SO 3 M group (wherein M is hydrogen or a metal ion) bonded to an aromatic nucleus to make the resulting polycondensate water-soluble is used.
  • Other difunctional monomers (including derivatives thereof) or diols (including derivatives thereof) can be used in combination.
  • aromatic nuclei include benzene, naphthalene, anthracene, diphenyl, oxydiphenyl, sulfonyldiphenyl, methylenediphenyl, and the like.
  • the metal ions of the sulfonate base include Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ , and Fe 3+ .
  • alkali metal hydroxide as neutralizing agents include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like, and alkanolamines as mono-, di- or tri-ethanolamine, mono-, di- or Tri-propanolamine, aminomethylpropanol, aminomethylpropanediol, aminoethylpropanediol, morpholine and the like are used.
  • the oxetane resin as the photocrosslinkable resin will be described.
  • the oxetane resin has an oxetane ring that is a four-membered cyclic ether as a cationically curable functional group, and the cationically curable material is polymerized by a photolatent polymerization initiator or a thermal latent polymerization initiator.
  • the main oxetane resins include 7-ethyl-7-hydroxymethyloxetane, 2-ethylhexane oxetane, xylene bisoxetane, 3-ethyl-3 (((3-ethyloxetane-3-yl) methoxy) methyl) oxetane Is mentioned.
  • the oxetane resin can be obtained, for example, by reacting a phenol resin, which is a polyaddition reaction product of dicyclopentadiene and phenol, with 3-alkyl-3-chloromethyloxetane or 3-chloromethyloxetane in the presence of an alkali. .
  • a solvent or a phase transfer catalyst may be used.
  • other oxetane compounds include 3-chloromethyloxetane, 3-chloromethyl-3-methyloxetane, 3-chloromethyl-3-ethyloxetane, and -chloromethyl-3-propyloxetane.
  • 3-alkyl-3-chloromethyloxetane is preferable, and 3-chloromethyl-3-methyloxetane or 3-chloromethyl-3-ethyloxetane is more preferable.
  • an oxetane resin is used as a resin component in the resin composition of the present embodiment, modification to a self-emulsifying type by introduction of a hydrophilic functional group into the oxetane resin skeleton and / or an emulsifier or a surfactant, as in the aforementioned method
  • the emulsion can be used in the form of an emulsion in which an oxetane resin is dispersed in water and / or a hydrophilic solvent.
  • biomass-derived resin is used as a resin component.
  • Biomass-derived resin is also called biomass plastic, and refers to a resin made from a compound chemically and biologically synthesized from a biological organic compound that can be regenerated as a raw material.
  • Raw materials include food raw materials such as corn and sugarcane, food waste, livestock excrement, building waste, waste such as waste paper, unused biomass resources such as agricultural non-edible parts, forest residue, marine plants and genes
  • Various resins have been synthesized using biomass-specific plants such as recombinant plants.
  • Biomass-derived resins include water-soluble resins and water-dispersible resins, and thermoplastic resins and thermosetting resins, which will be described collectively here.
  • Biomass-derived resins include biologically derived cellulose acetate, polylactic acid (PLA), nylon 11, nylon 4, polytrimethylene terephthalate (bioPTT), polybutylene succinate (bioPBS), polyhydroalkanoic acid (PHA), Various materials are produced using raw materials such as polyglycolic acid (PGA), polyethylene furanoate, isosorbite diol polycarbonate copolymer, biopolypropylene, biopolyethylene, and biopolyethylene terephthalate.
  • PHA polyglycolic acid
  • PGA polyethylene furanoate
  • isosorbite diol polycarbonate copolymer biopolypropylene
  • biopolyethylene biopolyethylene
  • biopolyethylene terephthalate biopolyethylene terephthalate
  • the biomass-derived resin is not particularly limited as long as it is derived from biomass and has water-solubility or water-dispersibility, but for example, a resin derived from biomass itself, a biomass-derived polymerizable monomer And resins derived from synthetic substances by microorganisms. In addition, some biomass-derived resins have poor water solubility or water insolubility. As described above, such a biomass-derived resin can be modified into a self-emulsifying type or forced emulsifying type water-dispersible resin by introducing a hydrophilic functional group or using an emulsifier. Further, a crosslinkable functional group may be introduced into the biomass-derived resin to make it self-crosslinkable.
  • Examples of the resin derived from biomass itself include cellulose resin, starch resin, gelatin resin, urushiol resin, and derivatives thereof. These resins can be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the resin composed of a biomass-derived polymerizable monomer include polylactic acid, polybutylene succinate, polytrimethylene terephthalate, biomass-derived polyol, biomass-derived polyamide, biomass-derived polyglycolic acid resin, biomass-derived polyethylene, and biomass-derived polyethylene terephthalate. , Biomass-derived polycarbonate, biomass-derived nylon 11, biomass-derived nylon 610, biomass-derived nylon 1010, biomass-derived nylon 1012, and derivatives thereof. These resins can be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the resin derived from a synthetic substance by microorganisms include polyhydroxyalkates.
  • Cellulose resin which is a resin derived from biomass itself, can be produced, for example, by a method including a pretreatment activation process, an acetylation process, an aging process, and a posttreatment process.
  • the pretreatment activation step the cellulose raw material having a relatively high ⁇ -cellulose content is disaggregated and crushed and then sprayed and mixed with acetic acid or acetic acid containing a small amount of an acidic catalyst to obtain activated cellulose.
  • the activated cellulose obtained in the previous step is treated with a mixed acid composed of acetic anhydride, acetic acid and an acidic catalyst (for example, sulfuric acid) to obtain primary cellulose acetate.
  • an acidic catalyst for example, sulfuric acid
  • the primary cellulose acetate obtained in the previous step is hydrolyzed to obtain secondary cellulose acetate having a desired degree of acetylation.
  • the cellulose cellulose is obtained as cellulose acetate (acetyloid) by precipitating, separating, purifying, stabilizing and drying the secondary cellulose acetate obtained in the previous step.
  • anionic cellulose derivative carboxymethylcellulose, CMC
  • nonionic cellulose derivative hydroxyethylcellulose, HEC
  • nitrified cellulose celluloid
  • the starch resin is a resin obtained by modifying starch derived from grains such as corn, and examples thereof include hydroxypropylated starch and hydroxyethyl starch. Since the starch resin is water-soluble, it can be easily mixed with cellulose nanofibers or a pre-dispersion thereof as an aqueous solution and processed.
  • Commercially available products include Corn Paul CP (starch fatty acid ester, Nippon Corn Starch Co., Ltd.), Matterby (chemically modified, Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), Placon (Chemically modified, Nippon Food & Chemicals Co., Ltd.) Acrylic acid in starch. Examples include grafted sunwet (Sanyo Chemical Industry Co., Ltd.), WAS (Nissho Chemical Co., Ltd.), and the like.
  • Gelatin resin is derived from collagen obtained from animal bones and skins, has high gelling ability, in addition to alkali-treated gelatin, acid-treated gelatin may be used, and gelatin hydrolyzate can also be used, It suffices to have at least one free amino group, and the same applies to glue.
  • a glue-based aqueous adhesive (Nitta Gelatin Co., Ltd.) can be preferably used.
  • the gelatin resin can be produced according to a known method such as the method described in Japanese Patent No. 2699260.
  • Urushiol resin is the main component of the sap of urushiaceae plants and is a dihydric phenol with an unsaturated side chain of 15 carbon atoms, and there are five types depending on the structure of the side chain. Almost insoluble in water, but soluble in alcohol. Therefore, by introducing the hydrophilic functional group described above, a self-emulsifying emulsion can be obtained, or a forced emulsifying emulsion can be obtained using an emulsifier. Further, since urushiol resin is alcohol-soluble, it can be mixed with cellulose nanofibers or a pre-dispersion thereof by making an alcohol solution. Resins derived from biomass itself include these derivatives in addition to the above resins.
  • Resins composed of biomass-derived polymerizable monomers include polylactic acid, polybutylene succinate, polytrimethylene terephthalate, biomass-derived polyol, biomass-derived polyamide, biomass-derived polyglycolic acid resin, biomass-derived polyethylene, biomass-derived polyethylene terephthalate, biomass Examples include derived polycarbonate, biomass-derived nylon 6, biomass-derived nylon 10, biomass-derived nylon 11, biomass-derived nylon 610, biomass-derived nylon 612, biomass-derived nylon 1010, biomass-derived nylon 1012, and derivatives thereof.
  • Some of these resins are prepared, for example, by polymerizing petroleum-derived polymerizable monomers (such as aromatic carboxylic acids and diols) and plant-derived polymerizable monomers (such as lactic acid, isosorbide, and succinic acid). .
  • petroleum-derived polymerizable monomers such as aromatic carboxylic acids and diols
  • plant-derived polymerizable monomers such as lactic acid, isosorbide, and succinic acid.
  • Polylactic acid is obtained, for example, in a process of producing lactic acid by fermentation using corn as a raw material, a process of obtaining a low molecular weight polylactic acid oligomer by heat dehydration polymerization of lactic acid obtained in the previous process, and a process in the previous process.
  • the resulting polylactic acid oligomer is further thermally decomposed under reduced pressure to obtain lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid, and the lactide obtained in the previous step is polymerized in the presence of a metal salt catalyst to produce polylactic acid. It can manufacture by the manufacturing method including the process of obtaining.
  • Polybutylene succinate is obtained by condensing 1,4 butanediol and succinic acid, and a plurality of types of diols can be copolymerized with succinic acid. Both 1,4-butanediol and succinic acid can be produced by fermenting sugar (glucose).
  • biomass-derived resins are preferably polymerized from low molecular weight compounds such as monomers made from biomass raw materials. Since ancient times, ethanol, acetic acid, lactic acid and the like have been produced by fermentation. In addition, when bioethanol produced by fermentation is dehydrated, bioethylene is obtained, and bioethylene glycol is made from bioethylene by an existing synthesis method.
  • Materials produced from biomass resources as raw material monomers for biomass resins include ethylene, ethanol, ethylene glycol, lactic acid, epichlorohydrin, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 3-hydroxypropionic acid, acrylic acid, n-butanol, iso-butanol, butadiene, succinic acid, 1,4-butanediol, isoprene, itaconic acid, adipic acid, sorbitol, isosorbite, 5-hydroxymethylfurfural, furandicarboxylic acid, p-xylene, sebacic acid Can be mentioned.
  • a resin comprising a biomass-derived polymerizable monomer can be obtained by polymerizing the biomass-derived polymerizable monomer as a raw material by a known method such as emulsion polymerization.
  • a known method such as emulsion polymerization.
  • emulsifier used in the emulsion polymerization a conventionally known surfactant for emulsion polymerization, that is, an anionic reactive surfactant or a nonionic reactive surfactant is used.
  • Anionic reactive surfactants include alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, alkylbenzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl sulfosuccinates, alkyl diphenyl ether disulfonates, naphthalene sulfonate formalin condensation Or polyoxyethylene polycyclic phenyl ether sulfate or polyoxyethylene distyrenated phenyl ether sulfate.
  • nonionic surfactant examples include polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether, polyoxyethylene distyrenated phenyl ether, and polyoxyethylene alkyl phenyl ether.
  • a reactive emulsifier when used, since the free emulsifier does not remain in the aqueous resin emulsion, there is less risk of adverse effects when using a water-soluble resin or a water-dispersible resin.
  • anion-reactive surfactants include, for example, Aqualon KH-05 and KH-10 (both manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Adekalia Soap SR-10 and SR-20 (both ( Adeka Co., Ltd., Latemul PD-104 (manufactured by Kao Co., Ltd.), etc.
  • nonionic reactive surfactants include Adeka Soap ER-10 and ER-20 (both Asahi) Dentsu Kogyo Co., Ltd.), Latemul PD-420, PD-430 (both manufactured by Kao Corporation) and the like.
  • Polymer particles are obtained by emulsion polymerization of the above polymerizable monomer in the presence of the above emulsifier.
  • the amount of the emulsifier used is preferably about 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer.
  • a protective colloid such as a cationic surfactant or polyvinyl alcohol may be added together with the emulsifier as long as the performance of the emulsion is not impaired.
  • a polymerization regulator such as isopropanol or mercaptans, a metal salt, an organic acid, a plasticizer, or the like may be added as appropriate.
  • a water-soluble radical polymerization catalyst for example, a water-soluble radical polymerization catalyst, an oil-soluble radical polymerization catalyst, or a redox polymerization catalyst can be appropriately selected and used.
  • the water-soluble radical polymerization catalyst include persulfates such as potassium persulfate (KPS) and ammonium persulfate (APS).
  • the oil-soluble radical polymerization catalyst include azo compounds such as azobisisobutyronitrile, persulfates such as benzoyl peroxide, and the like.
  • a redox polymerization catalyst As a redox polymerization catalyst, a combination of an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl peroxide or persulfate and a reducing agent such as glucose, dextrose, sodium formaldehyde sulfoxylate or sodium bisulfite Is mentioned.
  • the amount of the polymerization initiator used is preferably about 0.01 to 0.5% by weight based on the polymerizable monomer used.
  • resins composed of biomass-derived polymerizable monomers include: Lacia (Mitsui Chemicals) for polylactic acid, Ingeo (Nature-Works), and Bionore (Showa Polymer Co., Ltd.) for polybutylene succinate resin. , Polytrimethylene terephthalate (PTT, Asahi Kasei Corporation), biomass-derived polyol (DuPont), biomass-derived polyamide (Rilsan, Arkema), biomass-derived polyglycolic acid resin (PDA, Kureha) It is done.
  • Lacia Mitsubishi Chemicals
  • Ingeo Nature-Works
  • Bionore Showa Polymer Co., Ltd.
  • PTT Polytrimethylene terephthalate
  • PTT Asahi Kasei Corporation
  • biomass-derived polyol DuPont
  • biomass-derived polyamide Rosan, Arkema
  • biomass-derived polyglycolic acid resin PDA, Kureha
  • Examples of the resin derived from a synthetic substance by microorganisms include polyhydroxyalkanoate (PHA), which is a polyester synthesized by microorganisms as an energy storage substance, and examples of commercially available resins include ANIOLEX (Kaneka Corporation) and mirel (Telles). There are).
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • ANIOLEX Kaneka Corporation
  • mirel Telles
  • the microorganism that produces PHA is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing PHAs.
  • PHB poly (3-hydroxybutyrate)
  • Bacillus megaterium discovered in 1925 was first, and other Capriavidus necator (formerly) Classification: Natural microorganisms such as Alcaligenes eutrophus (Alcaligenes eutrophus, Ralstonia eutropha), Alkalinenes latus (Alcaligenes latus) are known, and PHB accumulates in the cells in these microorganisms.
  • the method for extracting the resin component from the microorganism is not particularly limited, and a known method can be used.
  • a method described in JP 2012-115145 A can be mentioned.
  • a method for emulsifying and dispersing PHA in an aqueous medium a dispersion liquid composed of PHA and a surfactant is put into an emulsifier and strongly stirred to emulsify PHA.
  • the emulsifier is not particularly limited as long as it can uniformly emulsify fat and water and water, and examples thereof include a high-pressure homogenizer, an ultrasonic crusher, an emulsifying disperser, and a bead mill.
  • the surfactant used in this step include an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant.
  • the biomass-derived resin By making the biomass-derived resin into an aqueous solution or aqueous dispersion (self-emulsifying emulsion, forced emulsifying emulsion, aqueous slurry), it becomes easy to mix the cellulose nanofiber with the aqueous dispersion or pre-dispersion. Is uniformly dispersed in the biomass-derived resin to obtain a resin composition of the present embodiment.
  • water-dispersible polysiloxane In the resin composition of this embodiment, water-dispersible polysiloxane is used as the resin component.
  • the water-dispersible polysiloxane is obtained by making polysiloxane water-dispersible by the method described above (modification to a self-emulsifying resin using hydrophilic functional groups, forced emulsification using an emulsifier, surfactant, etc.).
  • the polysiloxane includes a polysiloxane structural unit, and the structural unit is preferably linear or branched, and a part of the linear or branched chain may include a cyclic structure.
  • the functional group is a monovalent functional group that can be covalently bonded to a silicon atom.
  • the functional group include, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group, an aryl group such as a phenyl group, an aralkyl group such as a benzyl group and a phenylethyl group, a methoxy group, an ethoxy group, Examples include C1-C4 alkoxy groups such as propoxy groups, aryloxy groups such as phenoxy groups, dialkylamino groups such as amino groups and diethylamino groups, mercapto groups, amide groups, hydrogen atoms, halogen atoms such as chlorine atoms, and the like. . These functional groups may be further substituted with other functional groups. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group, an aryl group
  • Polysiloxane is obtained, for example, by polyoxyalkylene (ethylene, propylene) modification or acrylic modification of polysiloxane.
  • polyoxyethylene-modified polydimethylsiloxane PEOS
  • PEOS polyoxyethylene-modified polydimethylsiloxane
  • the combination of an acrylic resin and polysiloxane, which is one of the modified polysiloxane (II) described later, is an alkoxysilyl group of an acrylic resin having both a carboxyl group and an alkoxysilyl group, and an alkoxysilyl group of the polysiloxane.
  • examples of the monomer (a) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic.
  • N-butyl acid N-butyl acid, i-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (meth Octyl acrylate, i-nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, hydroxy (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, and the like.
  • n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate and the like are preferable.
  • a monomer (a) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the monomer (a) used is 50 to 99.5% by weight, 70 to 99% by weight or 80 to 98% by weight based on the total monomers from the viewpoint of imparting water resistance, weather resistance and adhesion to the resulting emulsion. It is in the range of wt%. If it is less than 50% by weight, the water resistance, composition resistance and adhesion may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 99.5% by weight, the stability and adhesion of the emulsion may be insufficient.
  • Examples of the monomer (b) include itaconic acid, (meth) acrylic acid, fumaric acid, maleic acid, and crotonic acid, and (meth) acrylic acid is preferable.
  • a monomer (b) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the monomer (b) used is 0.5 to 15% by weight or 0.5 to 10% by weight based on the total monomers from the viewpoint of maintaining a high balance between polymerization stability and water resistance of the resulting emulsion. % Range. If it is less than 0.5% by weight, the polymerization stability and adhesion of the resulting emulsion may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 15% by weight, the water resistance may be insufficient.
  • Examples of the monomer (c) include aromatic vinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene and vinyltoluene; alkyl amides of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylamide and N-methylolacrylamide; vinyl acetate Carboxylic acid vinyl esters such as vinyl propionate; acid anhydrides, monoalkyl esters and monoamides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as aminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate and butylaminoethyl acrylate Aminoalkyl esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as aminoethyl acrylamide, dimethylaminomethyl methacrylamide, methylaminopropyl methacrylamide; (meth) acryloni Lil, vinyl cyanide monomers
  • the amount of monomer (c) used is in the range of 0 to 49.5% by weight or 0 to 30% by weight of the total monomers. If the amount used exceeds 49.5% by weight, the water resistance and adhesiveness are reduced due to the decrease in film forming property, and when the film is formed, discoloration after film formation, film shrinkage, etc. May happen.
  • emulsifiers include anionic emulsifiers such as sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium diphenyl ether disulfonate, succinic acid, sodium dialkyl ester sulfonate, and nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl ester and polyoxyethylene alkyl ether. Is mentioned.
  • One kind of superiorizing agent can be used alone, or two or more kinds can be combined. Among these, sodium alkylbenzene sulfonate is preferable.
  • the amount of the emulsifier used is in the range of 0.2 to 4% by weight or 0.5 to 3% by weight of the total amount of the monomers (a) to (c).
  • the amount of the emulsifier used is less than 0.2% by weight, the polymerization stability may be deteriorated, for example, a coagulated product is generated.
  • the amount of the emulsifier used exceeds 4% by weight, the weather resistance and water resistance of the film formed from the resulting emulsion may be lowered.
  • ⁇ -methylstyrene dimer preferably ⁇ -mail styrene dimer containing 60% by weight or more of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene component, terpinolene, ⁇ -terpinene, ⁇ -terpinene, Dipentene carbon tetrachloride, octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-hexadodecyl mercaptan, diethyl xanthogen disulfide, dimethyl xanthogen disulfide, diisopropyl xanthogen disulfide, tetraethyl thiuram monosulfide, tetraethyl thiuram disulfide, tetrabutyl thiuram disulfide, Dipentamethylene thiuram disul
  • Polymerization initiators include inorganic initiators and organic initiators.
  • inorganic initiators include persulfate initiators such as potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, and hydrogen peroxide.
  • Organic initiators include inorganic peroxides such as cumene hydroperoxide, isopropylbenzene hydroperoxide, paramentane hydroperoxide, and besizoyl peroxide, and azo initiators such as azobisisobutyronitrile. Can be mentioned.
  • the amount of the polymerization initiator used is, for example, 0.03 to 2% by weight or 0.05 to 1% by weight.
  • chelating agents such as glycine, alanine and sodium ethylenediaminetetraacetate can also be used in combination.
  • a chain transfer agent such as sodium ethylenediaminetetraacetate
  • various electrolytes such as sodium ethylenediaminetetraacetate
  • the total amount of monomers (a) to (c) is 100 parts by weight.
  • 80 to 300 parts by weight of water and an emulsifier, a chain transfer agent, a polymerization initiator and the like are used in an amount within the above range, and a polymerization temperature of 10 to 90 ° C or 40 to 80 ° C and a polymerization time of 6 to 40 hours are used.
  • Emulsion polymerization is performed under polymerization conditions.
  • polysiloxane examples include, for example, poly (dimethyldimethoxysilane), poly (dimethyldimethoxysilane / ⁇ -methacryloxytrimethoxysilane), poly (dimethyldimethoxysilane / vinyltrimethoxysilane), poly (dimethyl Dimethoxysilane / 2-hydroxyethyltrimethoxysilane), poly (dimethyldimethoxysilane / 3-glycidoxypropyltriethoxysilane), poly (dimethyldimethoxysilane / diphenyl / dimethoxysilane / ⁇ -methacryloxytrimethoxysilane), these And the like. Since various types of polysiloxane are commercially available, those suitable for the design of the resin composition can be selected and used.
  • the molecular weight of the polysiloxane before being dispersed in water used in the resin composition of the present embodiment is, for example, in the range of about 30,000 to 1,000,000 or about 50,000 to 300,000 as a polystyrene-equivalent weight average molecular weight by the GPC method.
  • modified polysiloxane may be used as a polysiloxane that is a raw material for the water-dispersible polysiloxane that is a resin component.
  • a water-dispersible modified polysiloxane is obtained by making the modified polysiloxane water-dispersible.
  • the modified polysiloxane is not particularly limited, and examples thereof include modified polysiloxane (I) in which a functional group is bonded to at least one bonding site selected from a side chain, one terminal, and the other terminal.
  • examples of the functional group include a monoamine group, a diamine group, a polyether group, an epoxy group, an alicyclic epoxy group, an aralkyl group, a carbinol group, a mercapto group, a carboxy group, a hydrogen atom, an acrylic group, and a methacryl group.
  • These functional groups can be used alone or in combination of two or more.
  • the modified polysiloxane (II) can be obtained by bonding a polymer containing no siloxane structural unit to the polysiloxane or the modified polysiloxane (I).
  • the modified polysiloxane (II) is in the form of, for example, a block copolymer or a graft copolymer.
  • the polymer not containing a siloxane structural unit is not particularly limited, and examples thereof include various acrylic polymers, polyurethane polymers, and polyester polymers containing a structural unit derived from an ethylenic double bond. .
  • acrylic polymers are particularly preferable from the viewpoint of durability.
  • the polymer containing no siloxane structural unit may be any of a homopolymer, a homologous polymer, and a copolymer. Also.
  • the polymer which does not contain a siloxane structural unit can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the ratio of the polysiloxane or the modified polysiloxane (I) and the polymer not containing the siloxane structural unit is not particularly limited.
  • the ratio of the polysiloxane or the modified polysiloxane (I) Is in the range of 15 to 85% by weight or 20 to 80% by weight of the total amount of the modified polysiloxane (II). If the ratio of polysiloxane or modified polysiloxane (I) is less than 15% by weight, the resulting resin composition may have poor adhesion in a moist heat environment, and if it exceeds 85% by mass, the resulting resin composition is dispersed. Stability may be insufficient.
  • Acrylic acid esters eg, ethyl acrylate, butyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc.
  • methacrylic acid esters eg, methyl methacrylate, butyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, glycidyl
  • Methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate and the like
  • examples of the monomer include carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid, styrene, acrylonitrile, vinyl acetate, acrylamide, and divinylbenzene.
  • the acrylic polymer is a polymer obtained by polymerizing one or more of these monomers, and may be a homopolymer or a copolymer.
  • acrylic polymer examples include methyl methacrylate / ethyl acrylate / acrylic acid copolymer, methyl methacrylate / ethyl acrylate / 2-bidroxyethyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, methyl methacrylate / butyl acrylate / 2-bidoxy
  • examples thereof include ethyl methacrylate / methacrylic acid / ⁇ -methacryloxytrimethoxysilane copolymer, methyl methacrylate / ethyl acrylate / glycidyl methacrylate / acrylic acid copolymer, and the like.
  • a polyurethane-based polymer composed of a polyisocyanate such as toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate and a polyol such as diethylene glycol, triethylene glycol or neopentyl glycol can be preferably used.
  • a polyisocyanate such as toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate
  • a polyol such as diethylene glycol, triethylene glycol or neopentyl glycol
  • polyurethane-based polymer examples include urethane obtained from toluene diisocyanate and diethylene glycol, urethane obtained from toluene diisocyanate and diethylene glycol / neopentyl glycol, and urethane obtained from hexamethylene diisocyanate and diethylene glycol.
  • polyester polymer a polyester polymer composed of a polycarboxylic acid such as terephthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, sulfoisophthalic acid and the polyol described in the section of polyurethane can be preferably used.
  • a polycarboxylic acid such as terephthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, sulfoisophthalic acid and the polyol described in the section of polyurethane
  • a well-known synthesis method can be used.
  • polyester polymers include polyesters obtained from terephthalic acid / isophthalic acid and diethylene glycol, polyesters obtained from terephthalic acid / isophthalic acid / sulfoisophthalic acid and diethylene glycol, adipic acid / isophthalic acid / sulfoisophthalic acid and diethylene glycol. There are polyesters obtained from
  • the molecular weight of the polymer not containing the siloxane structural unit is not particularly limited, but is in the range of about 3000 to 1000000 or about 5000 to 300000 as the polystyrene-reduced weight average molecular weight by the GPC method.
  • the method of reacting polysiloxane or modified polysiloxane (I) (hereinafter also referred to as “the former polymer”) and a polymer not containing a siloxane structural unit (hereinafter also referred to as “the latter polymer”) is particularly limited.
  • a method of chemically bonding the former polymer and the latter polymer synthesized separately, a method of graft polymerization of the latter polymer to the former polymer, a method of graft polymerization of the former polymer to the latter polymer, and the like can be mentioned.
  • the method of graft polymerization is preferable because the synthesis of the modified polysiloxane (II) is easy.
  • a known polymerization initiator such as potassium persulfate, ammonium persulfate, or azobisisobutyronitrile is preferably used.
  • polysiloxane or modified polysiloxane (I) for example, polysiloxane or modified polysiloxane (I) containing ⁇ -methacryloxytrimethylsilane or the like is synthesized, And acrylic monomers are radically polymerized.
  • a method for copolymerizing an acrylic polymer with polysiloxane or modified polysiloxane (I) an acrylic polymer containing ⁇ -methacryloxytrimethylsilane and an alkoxysilane compound are mixed in an aqueous medium and simultaneously hydrolyzed. There is a method of proceeding with a reaction and a condensation polymerization reaction.
  • polysiloxane or modified polysiloxane (I) As a polymerization method for reacting polysiloxane or modified polysiloxane (I) with an acrylic polymer, known polymerization methods such as emulsion polymerization and bulk polymerization can be used. From the viewpoint of obtaining a dispersion, emulsion polymerization is preferred.
  • modified polysiloxane (II) As a commercially available modified polysiloxane (II) that can be used in this embodiment.
  • Ceranate WSA 1060, 1070 both trade names, manufactured by DIC Corporation
  • Polydurex H7620, H7630, H7650 all trade names, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation
  • H7650 all trade names, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation
  • 3D printer resin is used as the resin component.
  • a 3D printer is an apparatus that creates a three-dimensional object by stacking cross-sectional shapes based on three-dimensional shape data created on a computer.
  • Examples of the raw resin for 3D printer include epoxy resin, phenol resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, urethane resin, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl polypyrrolidone, melamine resin, polyethylene imine, polyester resin, (meth) acrylic resin, polysiloxane, oxetane. Resin, polyacrylonitrile resin, fluoroethylene / vinyl ether alternating copolymer, and the like. These resins overlap with the resin component of the present embodiment described above. Some of these resins are water-soluble and water-insoluble, and some are cross-linkable and some are non-cross-linkable.
  • water-insoluble ones are introduced with hydrophilic functional groups or forcedly emulsified with emulsifiers, surfactants and the like to be water-dispersible, and non-crosslinkable ones are as described above. It may be made crosslinkable by introducing a similar crosslinkable functional group.
  • polyester resin is a water-insoluble resin.
  • a method of neutralizing a carboxy group present in the polyester resin skeleton with an amine, a polymer compound having a monomer compound of a polyester resin and a sulfonic acid metal salt portion The polyester resin is made into a self-emulsifying type and is used as an emulsion dispersed in water and / or a hydrophilic solvent by a method of copolymerizing with a compound.
  • the self-emulsifying type polyester resin may improve the heat resistance, water resistance, and the like of the molded article made of the resin composition of the present embodiment because there are few free emulsifiers in the emulsion.
  • the latter method can increase the molecular weight of the obtained polyester resin, and can be highly dispersed in water or an aqueous solvent due to the high hydrophilicity of the sulfonic acid metal salt without impairing the properties of the polyester resin itself. is there.
  • a crosslinkable water-soluble resin As the 3D printer resin, a crosslinkable water-soluble resin, a non-crosslinkable water-soluble resin, a crosslinkable water-dispersible resin, a non-crosslinkable water-dispersible resin, or the like can be used.
  • various synthetic resins illustrated here can be used as a resin component in the form of a self-emulsifying type or a forced emulsifying type emulsion in the present embodiment of the resin composition for uses other than those for 3D printing.
  • thermoplastic resin having an SP value of 14 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2 is used as the resin component.
  • the solubility parameter (Solubility Parameter, SP value) is a value defined by the regular solution theory introduced by Hildebrand, and is a measure of the solubility of the binary solution. In regular solution theory, the force acting between the solvent and the solution is assumed to be only between molecules, so the solubility parameter is used as a measure of the intermolecular force.
  • an actual solution is not necessarily a regular solution, it is empirically known that the solubility increases as the difference between the SP values of the two components decreases.
  • the SP value is a value represented by the square root of the molecular cohesive energy, and in this specification, a solubility parameter [unit: (cal / cm 3 ) 1/2 ] calculated by the Fedors method is used.
  • the SP value is a value represented by the following equation.
  • SP value ( ⁇ ) ( ⁇ H / V) 1/2
  • ⁇ H represents the heat of vaporization [cal]
  • V represents the molar volume [cm 3 ].
  • the sum ⁇ vi (V) of the volume ( ⁇ vi) can be used and is determined from ( ⁇ ei / ⁇ vi) 1/2 .
  • the heat of the cellulose nanofiber can be obtained by using a thermoplastic resin having the above SP value range.
  • the dispersibility with respect to the plastic resin is improved, and the mechanical properties and other properties of the molded body made of the resin composition of the present embodiment are remarkably increased.
  • thermoplastic resin having an SP value in the above range can be selected from thermoplastic resins.
  • Thermoplastic resins include polyethylene resin, polypropylene resin, polylactic acid resin, polyvinyl alcohol resin, polyamide resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, acrylonitrile-styrene (AS) resin, polymethyl methacrylate resin, polyvinylidene chloride resin And at least one selected from the group consisting of ethylene vinyl alcohol resin, polyacrylonitrile resin, polyacetal resin, polyketone resin, polyethylene glycol, polylactic acid and cyclic polyolefin resin.
  • polyethylene resin, polypropylene resin, polylactic acid resin, polyvinyl alcohol resin, polyamide resin and the like are preferable.
  • the SP value of nylon 66 is 13,6 (cal / cm 3 ) 1/2
  • the SP value of polyvinyl alcohol is 12,6 (cal / cm 3 ) 1/2
  • the SP value of polylactic acid is 11. 4 (cal / cm 3 ) 1/2 ).
  • polyamide resins have SP values in the above range, and therefore polyamide resins are more preferable.
  • polyamide resin having the SP value in the above range include, for example, nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 610, nylon 9, nylon 11, nylon 12, nylon 1010, nylon 9T, nylon 6/66, nylon 66/610, nylon 6/11, and the like. These polyamide resins can be used alone or in combination of two or more.
  • thermoplastic resin having such a predetermined SP value is water-insoluble or poorly water-soluble, water and Alternatively, a self-emulsifying emulsion or a forced emulsifying emulsion may be dispersed in a hydrophilic solvent.
  • a modified thermoplastic resin is used as the resin component.
  • the modified thermoplastic resin is selected from the group consisting of water-soluble, water-dispersible and alcohol-soluble by modifying the repeating structural unit in the resin or the side chain or terminal of the resin skeleton among the thermoplastic resins. It is a so-called modified body having at least one selected property.
  • thermoplastic resin before modification examples include polyethylene resin, polypropylene resin, polylactic acid resin, polyvinyl alcohol resin, polyamide resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, acrylonitrile-styrene (AS) resin, Examples thereof include at least one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate resin, polyvinylidene chloride resin, ethylene vinyl alcohol resin, polyacrylonitrile resin, polyacetal resin, polyketone resin, polyethylene glycol, polyacrylonitrile, polylactic acid, and cyclic polyolefin resin.
  • the thermoplastic resin used as the raw material for the modified thermoplastic resin has a range close to the solubility parameter (SP value) of cellulose, that is, the SP value is, for example, 18 to 9.5 (cal / cm 3 ) 1/2 or 14 to 9.5. (Cal / cm 3 ) 1/2 is preferably used.
  • SP value solubility parameter
  • cellulose nanofibers are used in combination with a modified thermoplastic resin whose SP value before modification is close to that of cellulose nanofibers, the uniform dispersibility of both is improved.
  • the SP value is a value defined by the regular solution theory introduced by Hildebrand as described above.
  • the thermoplastic resin before modification of the modified thermoplastic resin used as the resin component is particularly preferably a polyamide resin from the SP value.
  • Specific examples thereof include nylon 6, nylon 66, and nylon. 46, nylon 610, nylon 9, nylon 11, nylon 12, nylon 1010, nylon 9T, nylon 6/66, nylon 66/610, and nylon 6/11.
  • the thermoplastic resin before modification may be a polyethylene resin, polypropylene resin, polylactic acid having a relatively low melting point.
  • resins and polyvinyl alcohol resins among polyamide resins, nylon 6 or the like may be particularly preferably used.
  • a modified polyamide resin will be described as an example of the modified thermoplastic resin of the present embodiment.
  • a preferable example is a water-soluble and / or alcohol-soluble modified polyamide resin as described above.
  • the water solubility is a property of being dissolved in water and / or dispersed in water.
  • a polyamide resin molded into a film is immersed in water or warm water and rubbed with a brush or the like, the polyamide resin is eluted completely or partially, or the polyamide resin is swollen and dispersed and dispersed in water. This means that the film loses weight or collapses.
  • the water-soluble polyamide resin is not particularly limited.
  • a polyamide containing a sulfonic acid group or a sulfonate group copolymerized with sodium 3,5-dicarboxybenzenesulfonate Japanese Patent Laid-Open No. 48-72250.
  • a polyamide having an ether bond obtained by copolymerizing any one of dicarboxylic acid, diamine or cyclic amide having an ether bond in the molecule Japanese Patent Laid-Open No.
  • N, N′-di ( ⁇ -aminopropyl) piperazine copolymerized polyamides containing basic nitrogen JP-A-50-7605
  • polyamides obtained by quaternizing these polyamides with acrylic acid, etc. molecular weight Copolyamide containing 150 to 1500 polyether segments
  • a copolymerized polyamide containing a polyether segment having a molecular weight of 150 to 1500, more specifically, an amino group at the terminal and a molecular weight of the polyether segment portion of 150 to 1500 A copolymer polyamide containing 30 to 70% by weight of a structural unit comprising polyoxyethylene and an aliphatic dicarboxylic acid or diamine is preferred.
  • These water-soluble polyamides can be used alone or in combination of two or more.
  • alcohol-soluble polyamides examples include linear polyamide homopolymers, copolymers and block polymers synthesized from dibasic fatty acids and diamines, ⁇ -amino acids, lactams or derivatives thereof.
  • a polyamide having a substituent on the carbon atom or nitrogen atom contained in the main chain of the linear polyamide, or a polyamide containing a bond other than the C—C—N—CO— bond in the main chain can also be used. As a specific example thereof, for example.
  • water-soluble and / or alcohol-soluble modified polyamide resins include AQ nylon (manufactured by Toray Industries, Inc.), fine resin (manufactured by Lead City Corporation), and resin (manufactured by Nagase ChemteX Corporation). Etc.
  • the form of the modified thermoplastic resin may be a solution system dissolved in a dispersion medium of water or alcohol, a dispersion system dispersed in such a dispersion medium, or a pellet or powder form. That is, it is mainly used in the form of an aqueous solution, an alcohol solution, etc., and may be used in the form of an aqueous emulsion.
  • the modified thermoplastic resin takes the form of a solution system or a dispersion system
  • the dispersion medium used in these forms is the same as the dispersion medium used for cellulose nanofibers, and in the solution (dispersion)
  • the concentration of the solid content is the same as the component.
  • the modified thermoplastic resin is a solution (or dispersion)
  • the means for drying the solution (or dispersion) to form powder is also the drying of the cellulose nanofibers described later or the resin composition of the present embodiment. The method is the same.
  • the cellulose nanofiber used in the resin composition of the present embodiment has an upper limit value of the fiber diameter of, for example, 100 nm or less, 80 nm or less, 60 nm or less, 40 nm or less, or 10 nm or less, and the lower limit value of the fiber diameter exceeds, for example, 0 nm. It is 0.1 nm or more, 0.5 nm or more, 1 nm or more, 4 nm or more, or 3 nm or more. Any one of a plurality of upper limit values and any one of a plurality of lower limit values can be combined to form a fiber diameter range.
  • a plurality of cellulose nanofibers are sufficiently unwound.
  • the fiber diameter may be 4 to 10 nm.
  • the fiber length of the cellulose nanofiber is 10 to 1000 ⁇ m or 100 to 500 ⁇ m, and the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) is 1000 to 15000 or 2000 to 10,000.
  • the fiber diameter and fiber length of cellulose nanofibers are the arithmetic average values of the fiber diameter and fiber length measured for 20 cellulose nanofibers randomly extracted from an electron micrograph.
  • Cellulose nanofibers are very small in the order of nanometers, so when they are dispersed in water at a low concentration, it is not visible to the naked eye that cellulose nanofibers are dispersed in water. Or it becomes a transparent dispersion. Further, when cellulose nanofibers are dispersed in water at a high concentration, an opaque dispersion liquid is obtained.
  • the dispersion includes various forms such as an emulsion, a slurry, a gel, and a paste.
  • the stretched-chain crystal of cellulose nanofibers has an elastic modulus and strength of 140 GPa and 3 GPa, respectively, is equal to typical high-strength fibers such as aramid fibers, and is more elastic than glass fibers. Moreover, its linear thermal expansion coefficient is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., which is as small as quartz glass. Since the aqueous dispersion of cellulose nanofibers of this embodiment is excellent in dispersibility of cellulose nanofibers, it functions as a useful reinforcing fiber when combined with a resin component.
  • Examples of the cellulose nanofiber include at least one selected from the group consisting of unmodified CNF and hydrophobically modified CNF.
  • Examples of the usage form of the cellulose nanofiber include a form in which unmodified CNF is used alone, a form in which hydrophobic modified CNF is used alone, and a form in which unmodified CNF and hydrophobic modified CNF are used in combination. Any of these three forms can be combined with all resin components. More specifically, the unmodified CNF is one in which the molecular chain terminal or the hydroxyl group derived from cellulose in the molecular chain remains without being modified.
  • the hydrophobically modified CNF is a chemical modification (hydrophobic modification) by substituting at least a part of hydrogen atoms bonded to the terminal of the molecular chain or a hydroxyl group derived from cellulose in the molecular chain with a hydrophobic group. It is what.
  • the hydrophobic group is bonded to an oxygen atom obtained by removing a hydrogen atom from a hydroxyl group derived from cellulose by an ether bond or an ester bond that includes the oxygen atom.
  • unmodified CNF Since unmodified CNF has many hydroxyl groups derived from cellulose as described above, it is preferably used in the form of an aqueous dispersion.
  • a dispersant When using unmodified CNF, a dispersant may be used in combination in order to improve the dispersibility of the unmodified CNF in the resin component. By using the dispersant together, stable uniform dispersibility in the resin component can be ensured.
  • a raw material of unmodified CNF for example, a cellulose-containing raw material containing cellulose, cellulose, or the like can be used.
  • these are also referred to as cellulose raw materials.
  • cellulose raw materials it does not specifically limit as a shape of a cellulose raw material, For example, fibrous form, a granular form, etc. are mentioned.
  • Cellulose raw materials are often fibrous in nature.
  • the granular cellulose raw material can be obtained, for example, by subjecting the cellulose raw material to a pulverization treatment such as mechanical pulverization.
  • a granular cellulose raw material is preferable from the viewpoint of ease of mechanical shearing and promotion of solvent penetration in chemical treatment.
  • the cellulose-containing raw material examples include pulp.
  • the cellulose microfibrillated cellulose from which lignin and hemicellulose have been removed is preferable. Commercially available cellulose may also be used.
  • the microfibrillated cellulose is treated with a medialess disperser, hydrogen bonds derived from hydroxyl groups present on the cellulose surface are unwound and thinned while maintaining the length of the microfibrillated cellulose fibers. Further, it is possible to cut the fiber and reduce the molecular weight by changing the processing conditions.
  • Unmodified CNF can be obtained, for example, by subjecting a cellulose raw material (preferably an aqueous dispersion of the cellulose raw material) to a defibrating treatment.
  • a defibrating treatment include chemical treatment, mechanical shearing treatment (mechanical defibrating treatment) and the like.
  • the chemical treatment include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) method, copper ammonia solution method, ionic liquid method and the like.
  • the ionic liquid method is a method using a solution containing an ionic liquid (hereinafter also referred to as “treatment liquid”).
  • treatment liquid a solution containing an ionic liquid
  • the cellulose raw material can be defibrated by bringing the cellulose raw material into contact with the treatment liquid. Specifically, for example, when a cellulose raw material is added to the treatment liquid with stirring, the cellulose raw material swells and disperses to obtain unmodified CNF.
  • the stirring conditions, the treatment time, etc., the defibration degree, crystallinity, etc. of the unmodified CNF can be adjusted.
  • unmodified CNF can also be obtained by subjecting the cellulose raw material to a mechanical defibrating treatment.
  • Hydrophobic modified CNF suppresses strong adhesion due to hydrogen bonding between cellulose nanofibers and is excellent in dispersibility in the resin component.
  • the hydroxyl group on the surface is substituted with a hydrophobic group, so that the hydroxyl group is reduced as compared with unmodified CNF.
  • the volume effect of the hydrophobic group bonded to the hydroxyl group contributes to the suppression of adhesion between the semi-rose nanofibers.
  • hydrophobic modification CNF is excellent in heat resistance compared with unmodified CNF, the heat resistance of the resin molding containing this improves.
  • the hydrophobically modified CNF may be made into a dispersion together with the anionic dispersant, similarly to the unmodified CNF.
  • the modification rate in the hydrophobically modified CNF (the ratio of the total hydroxyl groups in the cellulose nanofibers substituted by hydrophobic groups) is not particularly limited, and is 100%, 0.01% to 50% or 10%. 35% (molding, vol. 26 (6), p232, 2016).
  • the modification rate can be calculated from the element ratios of carbon, hydrogen, and oxygen obtained by elemental analysis.
  • Hydrophobically modified CNF is obtained, for example, by modifying a hydroxyl group derived from cellulose in unmodified CNF with a hydrophobic group.
  • the cellulose raw material is subjected to a fibrillation treatment by an ionic liquid method, and hydrophobic modification (chemical modification) is performed in a treatment liquid in which unmodified CNF exists, thereby obtaining a hydrophobic modified CFN.
  • the hydrophobically modified CNF can be easily recovered from the processing solution by, for example, filtration or centrifugation. Modification of the cellulose-derived hydroxyl group can be carried out, for example, by etherification or esterification.
  • the amount of the etherifying agent used for etherification and the amount of the esterifying agent used for esterification depends on, for example, the proportion of hydroxyl groups that are hydrophobically modified among all hydroxyl groups of unmodified CNF present in the treatment liquid. Selected.
  • etherification examples include alkyl etherification, silyl etherification, and benzyl bromide.
  • alkyl etherification an alkyl group is introduced as a hydrophobic group by an alkyl etherifying agent.
  • alkyl etherifying agent alkyl halides such as methyl chloride and ethyl chloride; dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate; dialkyl sulfates such as dimethyl sulfate and diethyl sulfate; alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide are preferable. .
  • silyl etherification a silyl group is introduced as a hydrophobic group by a silyl etherification agent.
  • silyl etherifying agents include n-butoxytrimethylsilane, tert-butoxytrimethylsilane, sec-butoxytrimethylsilane, isobutoxytrimethylsilane, ethoxytriethylsilane, octyldimethylethoxysilane, cyclohexyloxytrimethylsilane, and other alkoxysilanes; Alkoxysiloxanes such as dimethylsiloxane; disilazanes such as hexamethyldisilazane, tetramethyldisilazane, diphenyltetramethyldisilazane; silyl halides such as trimethylsilyl chloride and diphenylbutyl chloride; silyl trifluoromethanes such as tert-butyldimethylsilyl tri
  • an acyl group such as an acetyl group is introduced as a hydrophobic group by an esterifying agent.
  • esterifying agents include carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid halides that may contain heteroatoms. Acetic acid, propionic acid, butyric acid, acrylic acid, methacrylic acid, and derivatives thereof are preferred, and acetic acid, anhydrous Acetic acid and butyric anhydride are more preferable.
  • alkyl etherification, alkylsilyl etherification, and alkyl esterification are preferable in order to improve the dispersibility of hydrophobically modified CNF in a resin, particularly a hydrophobic resin.
  • a part of the cellulose-derived hydroxyl group in the unmodified cellulose CNF is represented by the formula (1): —O—CO—X (where X is an alicyclic carbonization).
  • a group having a hydrogen group or an alicyclic hydrocarbon group. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-148629, claim 1, paragraphs [0038] to [0234], etc.
  • modified cellulose nanofibers obtained by neutralizing the cationic groups of cationic cellulose nanofibers with an anionic additive Japanese Patent No. 5150792, paragraphs [0016] to [0038], etc.
  • ⁇ Dispersant> In the resin composition of the present embodiment, a form in which a dispersant is used in combination with cellulose nanofiber (unmodified CNF, hydrophobically modified CNF, or a combination of unmodified CNF and hydrophobically modified CNF) is preferable. A form in which unmodified CNF and a dispersant are used in combination is more preferable.
  • the resin component, cellulose nanofiber, dispersant, cross-linking component, etc. may be mixed at one time, but the cellulose nanofiber and dispersant are mixed to prepare a preliminary dispersion. It is preferable to obtain the resin composition by mixing the pre-dispersion prepared and the resin component, the crosslinking component, and the like.
  • the dispersant used in the present embodiment is a water-soluble dispersant, preferably a dispersant capable of ionic bonding with a functional group such as a cellulose-derived hydroxyl group on the surface of the cellulose nanofiber, and more preferably cellulose nanofiber.
  • the dispersant is capable of ionic bonding with a functional group such as a hydroxyl group on the surface of the fiber and can enhance the dispersion stability of the cellulose nanofiber in the resin composition of the present embodiment by electrostatic repulsion.
  • an ionic repulsive force is generated between one and other cellulose nanofibers, while suppressing aggregation of the cellulose nanofibers, in the water or a hydrophilic solvent.
  • the dispersant exhibits high affinity with the water-soluble, water-dispersible or alcohol-soluble resin component.
  • an unexpected effect of not only uniform dispersion of the resin component and cellulose nanofibers in the resin composition but also significant improvement in adhesion at the interface between the resin component and cellulose nanofibers was obtained. Reflecting this effect, the molded body made of the resin composition of the present embodiment is excellent in mechanical characteristics and other characteristics.
  • the dispersant is not particularly limited as long as it is water-soluble as described above, but an anionic dispersant can be preferably used.
  • the anionic dispersant include a compound having at least one functional group selected from a phosphoric acid group (P—OH group), —COOH group, —SO 3 H group, and these metal ester groups, and imidazoline.
  • P—OH group phosphoric acid group
  • —COOH group —SO 3 H group
  • imidazoline imidazoline.
  • An anionic dispersing agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • anionic dispersant examples are not particularly limited.
  • -Containing copolymer Japanese Patent Laid-Open No. 2015-196790
  • polymaleic acid copolymer polystyrene sulfonic acid
  • polyaniline sulfonic acid polyaniline sulfonic acid
  • sulfonic acid group-bonded polyester examples include carboxylic acid anionic dispersant such as salts thereof, alkyl Heterocyclic anionic dispersants such as imidazoline compounds (Japanese Patent Laid-Open Nos.
  • anionic dispersants having an acid value and an amine value Kaikai 2010-186124 No.
  • pyrophosphoric acid polyphosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrapolyphosphoric acid, metaphosphoric acid
  • Phosphoric acid anionic dispersants such as remetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, phosphonic acid, and salts thereof
  • sulfonic acid anionic dispersants such as sulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, lignin sulfonic acid, and salts thereof
  • other anionic dispersants such as orthosilicic acid, metasilicic acid, humic acid, tannic acid, dodecylsulfuric acid, and salts thereof.
  • monomers other than the (meth) acrylic acid polymer include, for example, ⁇ -hydroxyacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and the like.
  • examples thereof include saturated carboxylic acids and salts thereof, unsaturated sulfonic acids such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, and styrenesulfonic acid and salts thereof.
  • the cation constituting the salt of the anionic dispersant described above is not particularly limited, and examples thereof include alkali metals such as sodium, potassium and lithium, alkaline earth metals such as calcium, magnesium and ammonium groups. From the viewpoint of solubility in water, sodium, potassium, ammonium group and the like are more preferable, and potassium is most preferable.
  • a commercially available anionic dispersant may be used, and specific examples of commercially available products include Aron A-6114 (trade name, carboxylic acid dispersant, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Aron A-6012. (Trade name, sulfonic acid-based dispersant, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), Demol NL (trade name, sulfonic acid-based dispersant, manufactured by Kao Corporation), SD-10 (trade name, polyacrylic acid-based dispersant) And Toa Gosei Co., Ltd.).
  • Aron A-6114 trade name, carboxylic acid dispersant, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • Aron A-6012. Trade name, sulfonic acid-based dispersant, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.
  • Demol NL trade name, sulfonic acid-based dispersant, manufactured by Kao Corporation
  • SD-10 trade name, polyacrylic acid-based dispersant
  • a (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer may be used as the anionic dispersant used in the resin composition of the present embodiment.
  • the (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer can improve the dispersion stability of each component in the resin composition of the present embodiment, in particular, the dispersion stability of cellulose nanofibers, and can be biocompatible.
  • a molded article made of the resin composition of the present embodiment can be suitably used as a dispersant when used for medical use, food use and the like.
  • (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine includes methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and acryloyloxyethyl phosphorylcholine.
  • These are produced according to conventional methods. For example, 2-bromoethyl phosphoryl dichloride, 2-hydroxyethyl phosphoryl dichloride and 2-hydroxyethyl methacrylate are reacted to obtain 2-methacryloyloxyethyl-2'-bromoethyl phosphate, which is further dissolved in trimethylamine and methanol solution. It can obtain by making it react.
  • a multipoint terminal type dispersant can be used, and specific examples thereof include a dispersant having a carboxy group bonded to the terminal (International Publication No. 2015/125870).
  • cellulose nanofibers As a combined form of cellulose nanofibers (a combination of unmodified CNF or hydrophobically modified CNF or unmodified CNF and hydrophobically modified CNF) and an anionic dispersant, for example, cellulose nanofiber and an anionic dispersant are used.
  • Examples of the pH adjuster include acids such as citric acid, acetic acid, and malic acid, and alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, and potassium bicarbonate.
  • Examples of the dispersion medium used for the preliminary dispersion include water, lower alcohol (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, etc.), glycols (ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, etc.), glycerin, acetone, dioxane, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethyl. Formamide, dimethyl sulfoxide, acetamide and the like can be mentioned, and the dispersion medium can be used alone or in combination of two or more.
  • Preferred examples of the dispersion medium include water and a water-containing solvent, and water that does not require special waste liquid treatment equipment and hardly pollutes the environment is particularly preferable.
  • the content of cellulose nanofibers in the pre-dispersion is not particularly limited.
  • cellulose nanofiber non-modified CNF or hydrophobically modified CNF or a combination of non-modified CNF and hydrophobically modified CNF
  • the content of the dispersing agent (or anionic dispersing agent) is not particularly limited, but for example, 0.1 to 100 parts by weight, 1 to 50 parts by weight, 1 to 25 parts by weight, 3 to 25 parts by weight, 5 to 25 parts by weight, or 5 to 20 parts by weight.
  • the content of the dispersion medium may be appropriately selected from a range in which sedimentation or the like does not occur in the preliminary dispersion. For example, 50 to 99.8 wt%, 60 to 99.5 wt%, or 70 wt% of the total amount of the preliminary dispersion. ⁇ 99% by weight.
  • the contents of the cellulose nanofibers, the dispersant, and the dispersion medium in the preliminary dispersion can be set by selecting any one of the above-described numerical ranges of the respective components and combining them.
  • the preliminary dispersion can be prepared, for example, by mixing cellulose nanofibers, an anionic dispersant, and a dispersion medium.
  • the cellulose raw material is converted into nanofibers (unmodified CNF), and the preliminary dispersion is prepared. May be performed simultaneously.
  • the preliminary dispersion at least a part of the cellulose nanofibers may be ion-bonded with the anionic dispersant.
  • the ionic conjugate of cellulose nanofibers and anionic dispersant may remain as it is in the resin composition of the present embodiment prepared using this preliminary dispersion.
  • a mechanical fibrillation process to a cellulose raw material.
  • a mechanical defibrating means is used.
  • Examples of mechanical defibrating means include a grinder, a kneading machine, a bead mill, a high-pressure homogenizer, an underwater counter collision, a high-speed rotating disperser, a beadless disperser, a medialess disperser, and a high-speed stirring type medialess disperser.
  • a medialess disperser and a high-speed agitation type medialess disperser are preferable from the viewpoint of obtaining a pre-dispersion containing cellulose nanofibers with high purity and less impurities, and a high-speed agitation type medialess disperser is preferred. More preferred.
  • a medialess disperser performs a dispersion process using a shearing force without substantially using a dispersive medium (for example, beads, sand, balls, etc.).
  • the medialess disperser is not particularly limited.
  • DR-PILOT2000, ULTRA-TURRAX series, Dispax-Reactor series all trade names, manufactured by IKA
  • T.C. K. Homomixer T.W. K.
  • Pipeline homomixer (Brand name, manufactured by Primix Co., Ltd.), High Shear Mixer (Brand name, manufactured by Silverson), Milder, Cavitron (Brand name, manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd.), Clare mix (trade name, manufactured by M Technique Co., Ltd.), manufactured by M Technic Co., Ltd., homomixer, pipeline mixer (trade name, manufactured by Mizuho Industry Co., Ltd.), Jet Pasta (manufactured by Nippon Spindle Manufacturing Co., Ltd.) , Apex Disperser ZERO (trade name, manufactured by Hiroshima Metal & Machinery Co., Ltd.) and the like.
  • a high-speed stirring disperser including a rotor and a stator is preferable.
  • Specific examples include Apex Disperser ZERO (trade name, manufactured by Hiroshima Metal & Machinery Co., Ltd.).
  • the disperser includes a stator and a rotor that rotates inside the stator. A shearing force can be applied to the mixed liquid by supplying the liquid to be processed to the gap between the stator and the rotor (shear clearance) under the rotation of the rotor.
  • a medialess disperser in which a roller and a stator are installed in multiple stages may be used.
  • an inline circulation type medialess disperser in which the mixed liquid circulates in the disperser is more preferable.
  • the shear rate in the medialess disperser exceeds 900000 [1 / sec].
  • the shear rate is 900000 [1 / sec] or less, the cellulose raw material may not be sufficiently defibrated.
  • the shear rate is, for example, 2000000 [1 / sec] or less, 1500000 [1 / sec] or less, or 1200000 [1 / sec] or less.
  • the lower limit of the shear clearance of the medialess disperser is appropriately set according to the shear rate, but is 10 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, or 20 ⁇ m or more from the viewpoint of obtaining cellulose nanofibers with the smallest possible diameter. Further, from the viewpoint of keeping the rotation speed of the medialess disperser at an appropriate value, the upper limit of the clearance is 100 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, or 40 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the rotational peripheral speed of the medialess disperser is appropriately set according to the shear rate. From the viewpoint of obtaining cellulose nanofibers having a diameter as small as possible, 18 m / s or more, 20 m / s or more, or 23 m / s. That's it. Moreover, from a viewpoint of obtaining the cellulose nanofiber of an optimal diameter, the upper limit of the said rotational peripheral speed is 50 m / s or less, 40 m / s or less, or 35 m / s or less.
  • the rotational peripheral speed is the peripheral speed of the most advanced portion of the rotor.
  • the temperature of the dispersion inside the medialess disperser is, for example, in the range of 10 to 80 ° C., 10 to 60 ° C., or 20 to 40 ° C.
  • the temperature of the dispersion is closely related to the viscosity of the dispersion.
  • the medialess disperser may be used in the step of obtaining the resin composition of the present embodiment in addition to the step of defibrating the cellulose raw material to obtain cellulose nanofibers and the step of obtaining a preliminary dispersion of cellulose nanofibers. is there.
  • the temperature of the dispersion exceeds 80 ° C., partial crosslinking of the resin component proceeds, the viscosity of the dispersion increases, and cellulose nanofibers may not be sufficiently dispersed.
  • the temperature inside the medialess disperser can be controlled, for example, by attaching a temperature adjusting jacket to the stator.
  • the pH of the dispersion is maintained, for example, in the range of pH value ⁇ 3.0 of the dispersion of the cellulose nanofiber alone from the viewpoint of dispersion stability of the cellulose nanofiber in the dispersion.
  • a preliminary dispersion obtained by mechanical defibrating treatment preferably defibrating treatment with a medialess disperser, more preferably defibrating treatment with a high-speed stirring type medialess disperser
  • an anion is present on at least a part of the surface.
  • Cellulose nanofibers to which an ionic dispersant is ion-bonded are included.
  • the average fiber diameter of the cellulose nanofibers in the preliminary dispersion is about 10 to 100 nm, about 10 to 40 nm, or about 15 to 25 nm.
  • the zeta potential of the preliminary dispersion is, for example, ⁇ 20 to ⁇ 50 mV, or ⁇ 30 to ⁇ 40 mV.
  • the dispersion of cellulose nanofibers becomes non-uniform and precipitation tends to occur. If it exceeds ⁇ 50 mV, the cellulosic nanofibers are cut and the network structure is not sufficiently formed. Sedimentation is likely to occur.
  • the resin component is a water-insoluble or slightly water-soluble and water-soluble resin that can be modified to be water-soluble, water-dispersible, or alcohol-soluble.
  • the previous resin component has a predetermined SP value
  • the uniform dispersibility of the cellulose nanofibers in the preliminary dispersion with respect to the resin component is further improved.
  • the resin composition of the present embodiment includes a resin component, a cellulose nanofiber, and a cross-linking component, and includes or does not include a dispersant (or an anionic dispersant).
  • a crosslinking treatment By subjecting the resin composition of this form to a crosslinking treatment, one or a plurality of crosslinked structures via a crosslinking component are formed.
  • the crosslinked structure include a crosslinked structure between cellulose nanofibers (such as a crosslinked structure within one cellulose nanofiber, a crosslinked structure between one cellulose nanofiber and another cellulose nanofiber), and between resin components.
  • Cross-linked structures cross-linked structures within one resin component, cross-linked structures between one resin component and other resin components, etc.
  • cross-linked structures between cellulose nanofibers and resin components and the like.
  • crosslinking component Although it does not specifically limit as a crosslinking component, It is preferable to use a well-known resin crosslinking component and resin crosslinking adjuvant.
  • resin crosslinking component include, for example, a polyfunctional monomer, a polyfunctional resin, a crosslinking component (crosslinking aid), an organic peroxide, and a polymerization initiator.
  • a crosslinking component can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • polyfunctional monomer examples include polyfunctional acrylic monomers, polyfunctional allyl monomers, and mixed monomers thereof.
  • polyfunctional acrylic monomer examples include, for example, ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipenta Erythritol monohydroxypentaacrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol hexaacrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane triacrylate, EO modified trimethylolpropanetri (Meth) acrylate, PO-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tris (acrylo Shiechiru) isocyanurate, tris (methacryloxyethyl) isocyanurate,
  • tris (acryloxyethyl) isocyanurate, (tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, and the like are preferable.
  • Specific examples of the polyfunctional allyl monomer include, for example, triallyl cyanurate (TAC), triallyl isocyanurate (TAIC), diallyl monoglycidyl isocyanurate (DA-MGIC), diallyl phthalate, diallyl benzene phosphonate. And a mixture thereof.
  • a polyfunctional monomer and at least one of a polymerization initiator, a catalyst, a stabilizer and the like can be used in combination.
  • These polymerization initiators, catalysts, stabilizers and the like may be mixed with a crosslinking component or a resin component.
  • the amount of the polyfunctional monomer used is 0.01 to 10 parts by weight or 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin component.
  • the content of the polyfunctional monomer is less than 0.01% by weight, the effect of improving the mechanical properties and thermal properties of the resin component may not be obtained.
  • the content of the polyfunctional monomer exceeds 10 parts by weight, mechanical properties such as elongation and impact strength may be adversely affected.
  • a polyfunctional monomer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • polyfunctional resin are not particularly limited as long as they are polyfunctional, but are epoxy resins, isocyanate resins, cyanate resins, maleimide resins, acrylate resins, methacrylate resins, unsaturated polyester resins, oxetanes.
  • examples thereof include resins, vinyl ether resins, urea resins, melamine resins, and the like. Among these, a melamine resin and a carbodiimide compound are preferable.
  • a polyfunctional resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The amount of the polyfunctional resin used is 3 to 20 parts by weight or 5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin component.
  • Organic peroxide for example, generates free radicals by heating to form the above-mentioned crosslinked structure.
  • Specific examples thereof include, for example, dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di- (tert-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2, 5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3, 1,3-bis (tert-butylperoxyisopropyl) benzene, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate, benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, tert-butylperoxybenzoate, tert-butylperoxy Is
  • Benzoyl peroxide and t-butyl hydroperoxide can be used as polymerization initiators described later.
  • An organic peroxide can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The organic peroxide is used in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight, 0.01 to 5 parts by weight, or 0.1 to 100 parts by weight of the total amount of resin component and cellulose nanofiber (solid content weight). ⁇ 3 parts by weight.
  • the polymerization initiator generates free radicals by, for example, heating or irradiation with ionizing radiation, and forms the aforementioned crosslinked structure.
  • the polymerization initiator is selected from azo compounds, persulfates, and organic peroxides, and can be used regardless of water solubility or hydrophobicity.
  • polymerization initiator examples include hydrophobic azo compounds such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis [2- (2- Imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxy) Water-soluble azo compounds such as ethyl) propionamide] and persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate and sodium persulfate.
  • a polymerization initiator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the polymerization initiator used is 0.0001-5 parts by weight, 0.01-3 parts by weight, or 0.1-1 with respect to 100 parts by weight of the total amount of resin component and cellulose nanofiber (solid content weight). Parts by weight.
  • the acid catalyst for example, reacts a functional group in the resin component with a nucleophilic reactive group in the crosslinking component.
  • the acid catalyst include organic acids such as p-toluenesulfonic acid, citric acid and acetic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and sulfonic acid.
  • the acid catalyst is preferably used in combination with glutaraldehyde or terephthalaldehyde.
  • the amount of the acid catalyst used is, for example, 0.1 to 8.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total solid content of the resin component. If the amount of the acid catalyst used is less than 0.1 parts by weight, the degree of crosslinking may be low, and if it exceeds 8.0 parts by weight, the compatibility may deteriorate.
  • the crosslinking component may be added to and / or mixed with each component in the solid state, but may be used in the form of a solution dissolved in water, a water-soluble solvent, a mixed solvent of water and a water-soluble solvent, or the like.
  • the water-soluble solvent is not particularly limited, for example, a linear or branched lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol is preferable.
  • the resin composition of the present embodiment may further contain a stabilizer, an antifoaming agent, other additives, and the like.
  • ⁇ Stabilizer> You may mix
  • the reducing agent and / or antioxidant include hindered phenol compounds having two or more hindered phenol groups in one molecule (for example, pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl).
  • hindered amine compounds eg, tetrakis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) butane-1,2,3,4-tetracarboxylate
  • thioether compounds For example, di (tridecyl) -3,3′-thiodipropionate
  • phosphate ester phosphite ester
  • sodium nitrite L-ascorbic acid and the like.
  • weather resistance imparting agent include triazine compounds.
  • One stabilizer can be used alone, or two or more stabilizers can be used in combination.
  • the amount of stabilizer used is the total amount of resin component and cellulose nanofiber (total solid weight) or the total amount of resin component, cellulose nanofiber and dispersant (total solid content). Weight) 0.1 to 10 parts by weight or 0.2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight.
  • a stabilizer in particular, a reducing agent and / or an antioxidant, for example, coloring of a molded article made of the resin composition of the present embodiment can be prevented.
  • Antifoaming agent You may mix
  • antifoaming agents include nonionic surfactants, silicone antifoaming agents, acrylic ester antifoaming agents, ethylene oxide, and propylene oxide copolymers. Antifoaming agents that are soluble in water-soluble or hydrophilic solvents are preferred. By adding an antifoaming agent, foaming at the time of dispersion of cellulose nanofibers is suppressed, defoaming work in the production process of the molded body made of the resin composition of the present embodiment becomes unnecessary, and the quality of the molded body is improved. .
  • Examples of commercially available antifoaming agents include nonionic Surfynol 465, Surfynol DF75 (both trade names, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), and Adecanol LG (trade name, manufactured by Adeka Corporation). It is done.
  • the resin composition of this invention may contain the additive other than the above.
  • This form of resin composition comprises resin components, cellulose nanofibers (unmodified CNF or hydrophobically modified CNF or a combination of unmodified CNF and hydrophobically modified CNF), a dispersant (or anionic dispersant), and other additives Contains agents.
  • additives examples include UV absorbers; light stabilizers such as hindered amines; plasticizers; antistatic agents; flame retardants; vulcanizing agents (vulcanization accelerators, vulcanization accelerators, activators, vulcanizations) Retarder); lubricant: mold release agent; surfactant: antifoaming agent; leveling agent; inorganic fillers such as glass fiber, glass beads, metal powder, talc, mica, silica, organic fillers; pigments, dyes, etc. Colorant; Lubricant; Water-repellent agent; Anti-blocking agent; Flexibility improver; Metal soap; Organosilane; Organometallic compound; Resin having unsaturated bond; Other additives can be used alone or in combination of two or more.
  • Preferred other additives include surfactants.
  • a surfactant in the resin composition of the present embodiment, when several tens to 100 ppm of a surfactant is blended as another additive, the wettability, permeability, leveling property, etc. of a molded body such as a coating film made of the resin composition of the present embodiment, etc. And the surface of the coating film becomes smoother.
  • fluorine-based surfactants are preferable.
  • Specific examples of the fluorosurfactant include Surflon S-231 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) as a commercial product.
  • the durability of the molded body made of the resin composition of the present embodiment is improved, and its mechanical properties are maintained over a long period of time. Maintained at a high level.
  • the first embodiment including a resin component and cellulose nanofibers
  • the second embodiment including the resin component, cellulose nanofibers, and a dispersant
  • the resin component, cellulose nanofibers, and the dispersant
  • a third embodiment including a crosslinking component
  • a fourth embodiment including a resin component, cellulose nanofibers and a crosslinking component, at least selected from a resin component, cellulose nanofibers and a stabilizer, an antifoaming agent and other additives.
  • resin component comprising at least one selected from a fiber, a dispersant, a crosslinking component, a stabilizer, an antifoaming agent and other additives
  • resin component comprising at least one selected from a fiber, a dispersant, a crosslinking component, a stabilizer, an antifoaming agent and other additives
  • Cellulose nanofibers with a crosslinking component and a stabilizer and the like eighth embodiment and at least one selected from antifoaming agents and other additives.
  • At least one resin component selected from the group consisting of the above-described water-soluble resin, water-dispersible resin, and modified thermoplastic resin, depending on the components included in the form.
  • unmodified CNF and / or hydrophobically modified CNF from a dispersant or an anionic dispersant or a —OH group, —COOH group, —SO 3 H group, metal base thereof, and imidazoline group bonded to a phosphorus atom
  • the resin component content is 70 to 99.5% by weight of the total resin composition weight (solid content weight) of the embodiment, 85 to 99.4995 wt%, 85 to 98.999 wt%, or 85 to 98.9 wt%, and the cellulose nanofiber content is determined based on the total amount of resin composition (solid content) of the embodiment.
  • the amount of the polyfunctional monomer used is 0.01 to 10 parts by weight or 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin component.
  • Select from a range and use multifunctional resin The amount is selected from the range of 3 to 20 parts by weight or 5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin component, and the amount of organic peroxide used is the total amount of the resin component and cellulose nanofiber (
  • the solid content is selected from the range of 0.0001 to 10 parts by weight, 0.01 to 5 parts by weight, or 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight.
  • the amount of the acid catalyst used is 0.1 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin component.
  • the content of the resin component is less than 70% by weight, the moldability of the resulting resin composition is lowered, and the resin composition is melt-kneaded. In some cases, a material in which the resin component and the cellulose nanofiber are combined may not be obtained. When the content exceeds 99.5% by weight, a resin composition having physical properties almost the same as those of the resin component alone may be obtained. If the cellulose nanofiber content is less than 0.5% by weight, the strength and dimensional stability in the resulting resin composition may be insufficiently improved. If the content exceeds 20% by weight, the resin composition has a high viscosity. May be obtained, and the moldability may be insufficient.
  • the dispersibility of the cellulose nanofiber is lowered, it is difficult to uniformly disperse, and aggregates may be generated.
  • the content of the dispersant is less than 0.0005% by weight, when unmodified CNF is used, the dispersibility of the unmodified CNF may decrease, and the unmodified CNF may not be uniformly dispersed in the resin component. If it exceeds wt%, only the dispersant is dissolved or dispersed in the resin component, and the mechanical properties and the like of the obtained resin composition may be lowered.
  • the resin composition of the present embodiment for example, the resin composition of the first to eighth embodiments, is prepared by, for example, mixing each component contained in the resin composition of the present embodiment in the presence or absence of a solvent. Obtainable. A mixture obtained by mixing each component in the presence of a solvent is a wet resin composition, and a mixture obtained by mixing each component in the absence of a solvent and a product obtained by drying and pulverizing the wet resin composition are used as a dry resin composition.
  • the manufacturing method of the resin composition of this embodiment for example, the wet resin composition of the first to eighth embodiments, for example, the manufacturing method of the first embodiment.
  • the manufacturing method of the first form includes a mixing step, and further includes a drying step and a pulverizing step following the mixing step, if necessary.
  • a wet resin composition is manufactured by mixing each component contained in the resin composition of the embodiment and a dispersion medium.
  • a dispersion medium For example, water, a mixed solvent of water and a water-soluble solvent, and aqueous solvents, such as a water-soluble solvent, are preferable.
  • water, a mixed solvent of water and a water-soluble agent, and the like are preferable, and water is more preferable, from the viewpoints of ease of wastewater treatment, suppression of environmental burden, worker safety, and the like.
  • a water-soluble solvent For example, alcohol etc. are mentioned.
  • the resin component Prior to mixing the components, the resin component is preferably an aqueous solution or an aqueous dispersion. Moreover, in mixing of the resin composition of embodiment containing a cellulose nanofiber and a dispersing agent, it is preferable to mix these with a solvent and to make a preliminary dispersion. When the preliminary dispersion is used, the preliminary dispersion and other components may be mixed at once, or other components may be added and mixed one by one to the preliminary dispersion. A plurality of other components may be added and mixed in the preliminary dispersion, and the remaining other components may be added and mixed.
  • a general mixer is used for mixing each component with the solvent or the preliminary dispersion.
  • the mixer include a batch mixer such as a Henschel mixer, an in-line mixer, a twin screw kneader, a high shear mixer, a portable portable mixer, and a medialess disperser.
  • the drying process by drying the wet resin composition obtained in the mixing process.
  • the dispersion medium is removed from the wet resin composition part to obtain a solid resin composition (hereinafter also referred to as “dried product”).
  • the form of the solid resin composition is not particularly limited, and examples thereof include a three-dimensional shape, a film shape, a sheet shape, a powder shape, and a granular shape.
  • This solid form can be adjusted, for example, by appropriately selecting a method for drying the wet resin composition (method for removing the dispersion medium).
  • a wet resin composition can be cast (cast) and dried to form a film or a sheet. By spray-drying the wet resin composition, it can be formed into powder or granules.
  • the wet resin composition can be molded into a three-dimensional shape by pouring into a mold having an arbitrary shape and drying.
  • solid resin compositions having various shapes can be used for various applications as they are.
  • the drying method (dispersion medium removal method) of the wet resin composition can be appropriately selected according to the type of the dispersion medium contained in the wet resin composition.
  • natural drying heat drying, vacuum drying (vacuum drying) , Freeze drying, spray drying and the like.
  • spray drying for example, a wet resin composition is ejected from a nozzle to form fine droplets, and the droplets are heated and dried in convection air.
  • natural drying or heat drying for example, from the viewpoint of drying efficiency, the wet resin composition is formed into a film or film by spin coating or bar coating, and the obtained molded body is dried.
  • the wet resin composition is frozen and dried by sublimating the dispersion medium by reducing the pressure in the frozen state.
  • the method for freezing the wet resin composition in lyophilization is not particularly limited.
  • a refrigerant method in which the wet resin composition is frozen in a refrigerant
  • a low temperature atmosphere method in which the wet resin composition is frozen in a low temperature atmosphere
  • a wet resin composition There is a decompression method for freezing under reduced pressure.
  • the refrigerant method is preferable.
  • the freezing temperature of the wet resin composition is not higher than the freezing point of the dispersion medium contained in the resin composition, for example, not higher than ⁇ 50 ° C. or not higher than ⁇ 80 ° C. Also.
  • the dispersion medium in the frozen wet resin composition is sublimated under reduced pressure, so the pressure during reduced pressure is, for example, 100 Pa or less or 10 Pa or less. When the pressure exceeds 100 Pa, the dispersion medium in the frozen wet resin composition may melt.
  • the drying means there is little deterioration in the quality of the obtained dried product, and the dried product is in the form of a fine cut fiber, which is easy and easy to handle in subsequent processing steps, so that freeze drying is possible. preferable.
  • the grinding process following the drying process is performed as necessary.
  • the dried product of the resin composition obtained in the drying step is pulverized to obtain a powdery dry resin composition.
  • the pulverization is performed using, for example, a high-speed rotary mixer.
  • the high-speed rotary mixer has a blade capable of high-speed rotation, and performs pulverization and mixing by impact and shear force generated by high-speed rotation of the blade.
  • the high-speed rotary mixer is not particularly limited, and examples thereof include a Henschel mixer, a speed mixer, and a cutter mixer. Among these, a cutter mixer having a sharp cutter blade is preferable.
  • the pulverization by the high-speed rotary mixer is performed under the control of the rotation speed and / or the peripheral speed of the blade.
  • the rotational speed is 2000 rpm or more or a peripheral speed 50 m / second or more, or the rotational speed 3000 to 20000 rpm or a peripheral speed 70 to 115 m / second.
  • the powdered dry resin composition containing no solvent, obtained by pulverization is collected, for example, with a cyclone or a bag filter at a temperature of 20 ° C. or lower.
  • a solvent-free powdery resin composition can be obtained.
  • the pulverization is preferably performed so that the average particle size of the obtained powdery dry resin composition is 50 ⁇ m or less.
  • the production method of the second embodiment is a method for obtaining the dry resin composition of the first to eighth embodiments, and includes a preliminary drying step and a mixing step or a kneading step.
  • the pre-drying step of drying each component contained in the resin composition of the embodiment to be obtained is an optional step performed as necessary. However, it is preferable to perform preliminary drying from the viewpoint of obtaining a uniform mixture or kneaded product in the next step. Drying in the preliminary drying step is performed by, for example, hot air drying or reduced pressure drying. The drying temperature is set to 80 to 100 ° C., and drying is performed so that the water content of each component is 0.1% or less. When the resin composition of the said embodiment contains a cellulose nanofiber and a dispersing agent, after preparing a preliminary dispersion, you may dry this. Subsequent to the preliminary drying step, a mixing step or a kneading step is performed.
  • each component contained in the resin composition of the embodiment to be obtained is mixed.
  • each component may be pre-dried or may not be pre-dried.
  • a general mixer such as a paste mixer, a tumbler mixer, a super mixer, a super floater, and a Henschel mixer, a powdery dry resin composition can be obtained.
  • each component contained in the resin composition of the embodiment to be obtained is melt-kneaded.
  • each component may be pre-dried or may not be pre-dried.
  • you may melt-knead the powdery dry-type resin composition obtained at the mixing process.
  • you may melt-knead the mixture or pellet which mixed and melt-kneaded the resin component and the cellulose nanofiber previously, and other components.
  • you may melt-knead the dry product obtained with the manufacturing method of a 1st form, and the powdery dry-type resin composition obtained with the manufacturing method of a 1st form.
  • Cellulose nanofibers have high water absorption, and some resin components have high water absorption. Therefore, in order to remove moisture and other volatile components from the components in the kneading step, the vent may be opened or melt kneading may be performed under a deaeration facility.
  • melt-kneading apparatus a general apparatus can be used, and examples thereof include a single-screw extruder, a twin-screw kneading extruder, a kneader, a Banbury mixer, a reciprocating kneader (BUSS KNEADER, etc.), and a roll kneader.
  • a single-screw extruder, a twin-screw kneading extruder, a Banbury mixer, and a reciprocating kneader are preferable from the viewpoints of productivity and work simplicity.
  • those having high airtightness inside the melt-kneading apparatus are preferable.
  • the melt-kneading temperature may be a temperature at which the resin component contained in the resin component of the embodiment is smoothly melted, and is selected from a range of 100 to 240 ° C., for example.
  • the obtained melt-kneaded product may be pelletized.
  • a pelletizer is used for pelletization.
  • the molten melt-kneaded material may be pulverized to be pelletized.
  • a plastic pulverizer such as a hammer mill, a cutter mill, or a pin mill, which is equipped with a rotary blade and a fixed blade and pulverizes by rotating the rotary blade at a high speed is used.
  • a screen of a constant mesh at the material outlet of the rotary pulverizer so that the maximum particle size of the pulverized product can be adjusted to a desired level or less.
  • This crusher can also be used for crushing the dried product.
  • the pellet-shaped resin composition obtained in the kneading step can be molded into a molded product having a desired shape by the same molding method as that for the thermoplastic resin.
  • the resin component and cellulose nanofibers may be the main components and may contain at least one selected from a dispersant, a crosslinking component, a stabilizer, an antifoaming agent, and other components.
  • a dispersant such as extrusion molding, injection molding, transfer molding and melt spinning.
  • the resin composition that has been pulverized and mixed in a high-speed rotary mixer without pelletizing is directly used as a raw material for molding, or the powder composition is hardened and melted with a compactor to improve the bite of the powder composition with a molding machine hopper. It can also be molded.
  • the composition of the present invention can be further granulated and used as a powder molding or coating material.
  • a crosslinking step may be performed.
  • the crosslinking step is preferably carried out when the resin composition of the embodiment includes a crosslinking factor as a component.
  • the crosslinking factor is selected from the group consisting of a water-soluble resin having a crosslinkable group, a water dispersible resin having a crosslinkable group, a modified thermoplastic resin having a crosslinkable group, a dispersant having a crosslinkable group, and a crosslinking component. At least one of them.
  • a cross-linked structure is formed through the cross-linkable group derived from the resin component, the cross-linkable group derived from the dispersant and the cross-link component, or by the action of the cross-link component.
  • a crosslinked structure a crosslinked structure within one cellulose nanofiber, a crosslinked structure between one cellulose nanofiber and another cellulose nanofiber, a crosslinked structure within one resin component, one resin component and another resin Examples include a crosslinked structure between components and a crosslinked structure between cellulose nanofibers and a resin component.
  • the mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, abrasion resistance, scratch resistance, water absorption of the final molded product are obtained.
  • other properties such as water retention and self-healing properties are significantly improved.
  • Examples of the crosslinking method include a chemical crosslinking method by heating and a physical crosslinking method in which ionizing radiation (electron beam or other radiation) is irradiated.
  • the physical crosslinking method is preferable from the viewpoint of easy control.
  • Examples of the ionizing radiation include electron beams, ⁇ rays, X rays, charged particle beams, ultraviolet rays, and neutron rays.
  • ultraviolet rays and electron beams are preferable from the viewpoints of availability of an apparatus for controlling ionizing radiation, ease of control, safety, and the like.
  • the degree of cross-linking is appropriately set according to the intended mechanical properties of the molded article and other properties in the heat treatment and ionizing radiation treatment.
  • the resin composition of the first to eighth embodiments As a heating mode of the chemical crosslinking method, for example, when the resin composition of the first to eighth embodiments is molded by cast molding or compression molding, it is brought into a high temperature state (about 120 to 150 ° C.) in the mold.
  • the form to be held (the same manner as the molding of the thermosetting resin) and the forming method are not limited.
  • After the molded product of the resin composition of the first to eighth embodiments is taken out of the mold, it is post-cured in a hot air oven or the like.
  • a method in which the resin composition of the first to eighth embodiments is coated on a solid surface and post-cured in a hot air oven or the like, and the resin composition of the first to eighth embodiments is hydrogelated and post-cured as it is. A method is mentioned.
  • the heating conditions in the chemical crosslinking method are not particularly limited, and for example, about 30 ° C. or more for a long time, about 30 ° C. to about 220 ° C. for about 10 minutes or more, about 100 ° C. to about 180 ° C. for about 5 to about 40 minutes, Or about 125 ° C. to about 140 ° C. for about 1 to about 20 minutes. In the case of 50 ° C. or lower, it may take 48 hours or longer. Moreover, when performing chemical crosslinking, you may coexist an acid catalyst and another crosslinking component.
  • the irradiation amount of ionizing radiation for obtaining a desired degree of crosslinking can be appropriately selected depending on the type and composition of the resin component contained in the resin composition of the first to eighth embodiments. It is selected from the range of 10 to 1000 kGy, or 10 to 50 kGy. By selecting the irradiation dose from the above range, a molded product having a sufficient degree of crosslinking, high mechanical properties (particularly mechanical properties at high temperatures) and heat resistance, and no discoloration can be obtained.
  • the degree of crosslinking (gel fraction,%) is used as an index indicating the degree of crosslinking.
  • the degree of crosslinking is determined from the following formula.
  • Gel fraction [weight of insoluble matter (g) / initial dry weight (g)] ⁇ 100
  • the initial dry weight is the weight of the dried product obtained by drying the resin composition at 100 ° C. for 2 hours.
  • the insoluble matter weight is a weight obtained by drying a dissolved residue separated from a solution obtained by immersing a dried product in methanol at room temperature for 24 hours at 100 ° C. for 2 hours. ]
  • the degree of crosslinking is selected from the range of 20 to 98% or 60 to 98%, for example.
  • the degree of cross-linking is, for example, the selection of the type and content of the above-mentioned cross-linking factors in the resin compositions of the first to eighth embodiments, the selection of heating conditions in the chemical cross-linking method, and the irradiation dose of ionizing radiation in the physical cross-linking method. It can be adjusted by selecting.
  • a molded product having a desired shape can be obtained by molding the resin composition of the first to eighth embodiments by an appropriate molding method according to the form, the type of the resin component contained, and the like.
  • the form includes wet type, dry type, dry product, pellet and the like.
  • the resin component include a water-soluble resin, a thermoplastic resin and a thermosetting resin modified to be water-dispersible, and a thermoplastic resin imparted with water solubility and / or alcohol solubility by modification. More specifically, when the wet resin compositions of the first to eighth embodiments are used.
  • a molded body can be obtained using a resin coating method.
  • the resin coating method examples include spin coater, bar coater, spray coating, application with a brush or roller, dipping, solution casting method, and the like. Further, there is a molding method in which a wet resin composition is impregnated into a cotton canvas, glass fiber fabric, carbon fiber fabric or the like to prepare a prepreg, and the resulting prepreg press or autoclave is heated under pressure.
  • the resin composition of the first to eighth embodiments is a dry product (after desolvation), it is molded by a flat press method, extrusion molding method, blow molding method, compression molding method, vacuum molding method, injection molding method, etc. Is possible.
  • the resin composition of the first to eighth embodiments includes a resin that is cured by irradiation with ionizing radiation or the like as a resin component
  • a molded product can be produced by a method using ionizing radiation.
  • Material jetting, binder jetting, and stereolithography 3D printing can also be used.
  • an example of the flow from the manufacturing method of the first form to the molding and crosslinking is as follows.
  • a pre-dispersion of cellulose nanofibers with a dispersant, a water-soluble solvent solution of a resin component, an aqueous solution or an alcohol solution of a crosslinking component, and other additives are mixed with stirring.
  • the obtained wet resin composition of the seventh embodiment is formed into a film by a coating method such as spin coating, dip coating, spray coating, or casting, and dried to remove the solvent to obtain a film-like dry product.
  • This film-like dried product is formed into a film-like molded product having a crosslinked structure by chemical crosslinking by heating and physical crosslinking by ionizing radiation irradiation.
  • the obtained wet resin composition of the seventh form is dried and molded by compression molding, injection molding, extrusion molding, etc., and the resulting molded product is crosslinked by chemical crosslinking by heating or physical crosslinking by ionizing radiation irradiation.
  • a film-like molded article having a structure is used.
  • the resin composition of this embodiment can be obtained easily.
  • the resin compositions of the first to eighth embodiments are excellent in mechanical properties, creep resistance, wear resistance, flexibility, heat resistance, chemical resistance, weather resistance, and the like.
  • Weather-resistant, abrasion-resistant, scratch-resistant coatings, or adhesives for electronic devices, optical component coatings and adhesives, marine and vehicle coatings, medical applications including fields requiring biocompatibility, nursing care and welfare It can be suitably used for 3D printer materials such as materials, extrusion-formed tubes, wire coatings, films, small machine parts, material jetting, binder jetting or stereolithography 3D printers. It is preferred for medical, nursing and welfare materials including necessary fields, tubes by extrusion, wire coating, films, and small machine parts. It can be used.
  • a 50,000-fold field emission electron microscope (FE-SEM) photograph was taken of the microfibers obtained in the examples and comparative examples, and two lines were placed at arbitrary positions across the photograph on the photographed photographs.
  • the method of drawing a line is not particularly limited as long as the number of fibers crossing the line is 20 or more. Further, the standard deviation of the fiber diameter distribution and the maximum fiber diameter were determined from the measured values of the fiber diameter. In the case of microfibers having a maximum fiber diameter of more than 1 ⁇ m, calculation was performed using a SEM photograph of 5,000 times.
  • [Pencil hardness] A pencil hardness tester is applied to a coating film obtained by coating the composition obtained by the present invention on a glass substrate hydrophilized with a spin coater to a thickness of 5 ⁇ m and then crosslinking (physical crosslinking or chemical crosslinking). (All Good Co., Ltd.) was used and measured according to JIS K5600. A Mitsubishi pencil Hi-uni (hardness 10H to 10B) was used as the measurement pencil.
  • unmodified cellulose nanofiber (BiNFi-s, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.), acrylic sulfonic acid dispersant (Aron A-6012, Toagosei Co., Ltd.) as a dispersant.
  • An unmodified cellulose nanofiber dispersion X was prepared by repeating the medialess dispersion treatment five times for an aqueous dispersion to which 5% by weight of unmodified cellulose nanofiber was added in terms of solid content of unmodified cellulose nanofiber.
  • the unmodified cellulose nanofiber may be referred to as unmodified CNF.
  • the appearance of the obtained water dispersion X is a white turbid liquid, and there is no dispersion unevenness or aggregation of the unmodified cellulose nanofibers. Even if the water dispersion X is left for 24 hours or more, unmodified cellulose nanofibers No precipitate was observed, and the slurry was stable. Further, the dispersion X had a zeta potential of ⁇ 39.67 mV. Unmodified cellulose nanofibers contained in the water dispersion X had an average fiber diameter of 20 to 50 nm.
  • the obtained dispersion Y had a zeta potential of ⁇ 12.8 mV, and after standing for a while. Precipitation started, and after 12 hours, the added cellulose nanofibers were precipitated to about 1 ⁇ 2 of the liquid amount.
  • Example 1A ⁇ Physical cross-linking>
  • a water-soluble vinyl resin having a —OH group in the structure a polyvinyl alcohol resin (Poval PVA-205, manufactured by Kuraray Co., Ltd., expressed as “PVA” in Tables 1 to 3) was used. This resin pellet was dissolved in water to obtain an aqueous solution having a solid concentration of 12.5% by weight.
  • a coating film having a thickness of 5 ⁇ m was formed on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma using a spin coater under conditions of 700 rpm ⁇ 10 seconds, and after removing the solvent by natural drying, ⁇ rays were used as physical crosslinks.
  • ⁇ rays were used as physical crosslinks.
  • the presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water soluble components of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured. The results are shown in Table 1.
  • Example 1A In Example 1A, the dispersion was operated in the same manner as in Example 1A, except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion X was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofibers (T-NP101, manufactured by Seiko PMC Co., Ltd.). A composition was prepared, and cellulose nanofiber dispersibility and cellulose nanofiber sedimentation stability were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 1A, and after the physical crosslinking treatment, pencil hardness and scratch resistance were measured. The results are shown in Table 1.
  • Example 1A The dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 1B except that the crosslinking component (TAIC) was not used, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 1B The dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 1A except that the crosslinking component (TAIC) was not used, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 1C A dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 1B except that the dispersion Y was used in place of the dispersion X, and the same evaluation was performed thereafter. The results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1D The dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1C except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not used, and then the same evaluation was performed. .
  • the results are shown in Table 1.
  • Example 1E A dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 1A except that unmodified CNF was not used, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 1C, 1D and Comparative Examples 1F-1J ⁇ Chemical cross-linking>
  • 5% by weight of double-ended isocyanate type polycarbodiimide (Carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) was added as a crosslinking component instead of TAIC, and crosslinking treatment was performed.
  • the procedure was the same as in Examples 1A and 1B and Comparative Examples 1A to 1E, except that the chemical crosslinking was changed from physical crosslinking to chemical crosslinking heated at 150 ° C. for 1 hour (Examples 3 and 4 and Comparative Examples 6 to 10).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 1E and 1F and Comparative Examples 1K to 1O In Examples 1A and 1B and Comparative Examples 1A to 1E, instead of polyvinyl alcohol resin as a water-soluble resin, polyvinyl butyral resin (ESREC KW-01, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., aqueous solution with a solid content of 20% by weight, table 1 to 3 except that “PVB” is used), and the same procedures as in Examples 1A and 1B and Comparative Examples 1A to 1E were performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment. After that, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
  • polyvinyl butyral resin ESREC KW-01, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., aqueous solution with a solid content of 20% by weight, table 1 to 3 except that “PVB” is used
  • Example 1G and 1H and Comparative Examples 1P to 1T In Examples 1C and 1D and Comparative Examples 1F to 1J, a polyvinyl butyral resin (ESREC KW-01, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., an aqueous solution having a solid content of 20% by weight, instead of the polyvinyl alcohol resin as a water-soluble resin, Table 1 To 3 in the same manner as in Examples 1C and 1D and Comparative Examples 1F to 1J, and the preparation of the dispersion composition, the formation of the coating film, and the crosslinking treatment were performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 2.
  • ESREC KW-01 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • Examples 1I, 1J and Comparative Examples 1U-1Y solid content using polyethylene oxide resin (Alcox CPA-2H, manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd.) instead of polyvinyl alcohol resin as a water-soluble resin 12.5% by weight aqueous solution, indicated as “PEO” in Tables 1 to 3, TAIC as a crosslinking component, water-soluble radical polymerization initiator (V-50,2,2-azobis (2-amidinepropane) ) Preparation of dispersion composition, coating film by operating in the same manner as in Examples 1A and 1B and Comparative Examples 1A to 1E except that 1% by weight of dihydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added. After the formation and crosslinking treatment, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 2.
  • Example 1K and 1L and Comparative Examples 1Z1 to 1Z5 In Examples 1C and 1D and Comparative Examples 1F to 1J, a polyethylene oxide resin (Alcox CPA-2H, manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd., represented as “PEO” in Tables 1 to 3) instead of the polyvinyl alcohol resin.
  • a polyethylene oxide resin Alcox CPA-2H, manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd., represented as “PEO” in Tables 1 to 3
  • Example 1M to 1N and Comparative Examples 1Z6 to 1Z10 In Examples 1C and 1D and Comparative Examples 1F to 1J, instead of polyvinyl alcohol resin, an acrylic-urethane resin emulsion (Boncoat CG-5010EF, manufactured by DIC Corporation, solid content 45% by weight, in Table 2, “AU” In the same manner as in Examples 1M and 1N and Comparative Examples 1F to 1J, a dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed, followed by the same evaluation. Was done. The results are shown in Table 2.
  • Example 1A the amount of unmodified cellulose nanofiber added was changed from 1% to 3% by weight (Example 1O), 5% by weight (Example 1P), and 10% by weight (Example 1Q).
  • Example 1O the amount of unmodified cellulose nanofiber added was changed from 1% to 3% by weight
  • Example 1P 5% by weight
  • Example 1Q 10% by weight
  • Example 1R In Example 1G, the amount of unmodified cellulose nanofiber added was 3 wt%, and the cross-linking component was a polyfunctional epoxy monomer (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.). By operating, a dispersion composition was obtained, and cellulose nanofiber dispersibility, cellulose nanofiber dispersion stability, presence or absence of gelation, and gel fraction were measured.
  • TG-G polyfunctional epoxy monomer
  • the dispersion composition before crosslinking treatment obtained in Example 1R was applied to one side of a slide glass (75 mm ⁇ 50 mm ⁇ 1 mm) to a thickness of 200 ⁇ m using a bar coater, and 30 ° C. in a drying furnace at 50 ° C. After pre-drying for minutes, another unpainted glass is overlaid so that bubbles do not enter the coating film, and then subjected to a crosslinking treatment by heating (80 ° C. ⁇ 30 minutes) using the same drying furnace. Thus, a laminated glass sample was produced.
  • the obtained laminated glass sample was fixed horizontally on a flat table, and a steel ball ( ⁇ 17) having a mass of 20 g as defined in JIS B1501 was dropped from the laminated glass sample freely from a height of 1000 mm to obtain a steel ball.
  • a steel ball ⁇ 17 having a mass of 20 g as defined in JIS B1501 was dropped from the laminated glass sample freely from a height of 1000 mm to obtain a steel ball.
  • Example 1R the dispersion composition (Comparative Example 1Z11) prepared in the same manner as Example 1R except that unmodified cellulose nanofibers and a dispersant were not added, and the same as Example 1R, except that only the polyvinyl butyral resin was used.
  • a laminated glass was prepared in the same manner as in Example 1R and subjected to a crosslinking treatment. Evaluation similar to Example 18 was implemented about the obtained laminated glass sample. The results are shown in Table 4 and FIG.
  • Example 1R in FIG. 1 some cracks occurred in the lower glass plate, but the steel ball did not penetrate at the location where the upper glass steel ball hit, and there was almost no crack in the glass plate.
  • Comparative Example 1Z11 the steel ball penetrated the upper glass plate, the glass plate was broken radially around the location where the upper glass plate hit the steel ball, and the lower glass plate was also cracked. Further, in Comparative Example 1Z12, the two glass plates were crushed by the steel balls penetrating the two glass plates.
  • Example 1A the cellulose nanofiber dispersion X was 5% by weight in terms of solid content, and 5 wt.
  • isocyanate-terminated polycarbodiimide Carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • TAIC TAIC
  • % was added and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After the CNF dispersibility of the obtained dispersion composition was visually evaluated, the presence / absence of sedimentation of the cellulose nanofiber (CNF sedimentation) after standing for 24 hours was visually observed.
  • the dispersion composition was spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m, and the solvent was removed by natural drying.
  • the coating film after solvent removal was irradiated with ultraviolet rays (1000 mJ / cm 2 ) through a chromium mask to form a cured body of the coating film.
  • the cured body was washed with warm water and developed, and the presence or absence of patterning was visually determined. “ ⁇ ” indicates that the entire pattern is clearly visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern formation is partially visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern outline is unclear, and no pattern formation is visible at all. The thing was determined as "x”. The results are shown in Table 5.
  • Example 1P In Example 1P, except that unmodified cellulose nanofibers were not added, the same operation as in Example 1P was carried out to prepare a dispersion composition, to form a coating film, and to perform a crosslinking treatment. Thereafter, the same evaluation was performed. . The results are shown in Table 5.
  • the coating film properties are those to which cellulose nanofibers are not added (comparison) Examples 1E, 1J, 1O, 1T, 1Y, 1Z5, 1Z10) or those that did not crosslink the resin component (Comparative Examples 1D, 1I, 1N, 1S, 1X, 1Z4, 1Z9).
  • a sufficient effect was obtained when the amount of cellulose nanofiber added was 5% by weight (Table 3).
  • Example 1A the dispersant was methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
  • a resin composition was prepared in the same manner as in Example 1A, except that the change was made, and the same evaluation as in Example 1A was performed.
  • the dispersibility, sedimentation stability, presence / absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance of cellulose nanofibers are the same as in Example 1A, and the effects of crosslinking and addition of cellulose nanofibers can be confirmed. It was.
  • Example 1S and Comparative Example 1Z13 the suitability of application of the water-soluble vinyl resin to the 3D printer application of the material jetting method, binder jetting method or stereolithography method was examined. Even if it is a water-soluble vinyl resin (polyvinyl alcohol resin), patterning is possible when it is photopolymerized by ultraviolet irradiation, and it is judged that it can be used as a material for modeling by a 3D printer (Table 5).
  • a water-soluble vinyl resin polyvinyl alcohol resin
  • Example 1K This is the same as in Example 1K, even in the dispersion composition in which the water-soluble resin was changed from the polyvinyl alcohol resin to the polyethylene oxide resin, patterning was similarly generated using a chromium mask by ultraviolet irradiation. From this result, it was judged that the resin composition of this embodiment based on a polyethylene oxide resin can be used for the material for 3D printers. Further, when cellulose nanofibers were not added to the polyvinyl alcohol resin (Comparative Example 1E), although gelation occurred, the properties as a coating film were low. From the comparison between Example and Comparative Example 1E, the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • Example 1A and Comparative Example 1B were dropped on each of the coating films of Example 1A and Comparative Example 1B with a precision syringe, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. Although there was no change in the coating film of Example 1A, the appearance of the coating film of Comparative Example 1B became cloudy and elution of components was observed.
  • Example 1A and Comparative Example 1E For each coating film of Example 1A and Comparative Example 1E, a weather resistance test was performed with a sunshine weather meter under conditions of 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes. When both samples were visually observed 50 hours after the start of the test, fading was observed in both samples, but film loss was also observed in the coating film of Comparative Example 1E, which faded more than the coating film of Example 1A. From the above, it was confirmed that the chemical resistance and weather resistance of the coating film according to the present invention were improved.
  • Example 2A ⁇ Chemical cross-linking>
  • vinyl pyrrolidone resin polyvinyl pyrrolidone (K-85N, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., white powder, indicated as “PVP” in the table) was used.
  • An aqueous solution with a solid content of 20% by weight was prepared using purified water, 5% by weight of a water-dispersible melamine resin (Nicarac MX-035, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and an acid catalyst (p-toluene) as a crosslinking component.
  • sulfonic acid amide manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.
  • cellulose nanofiber dispersion X obtained in Synthesis Example 1 was added in terms of solid content, and 300 rpm using a laboratory stirrer. Stir for 1 hour. After visually evaluating the dispersibility of the obtained dispersion composition, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • a coating film having a size of 100 ⁇ 200 mm and a thickness of 5 ⁇ m was formed by a bar coater on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma (speed: 3 m / min), and desolvation by natural drying. Later, it was crosslinked by chemical crosslinking by heating at 170 ° C. for 20 minutes. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water soluble components of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured.
  • the coating film after the removal of the solvent was irradiated with ultraviolet rays of 1000 (mJ / cm 2 ) through a chromium mask to form a cured body of the coating film.
  • the cured body was washed with warm water and developed, and the presence or absence of patterning was visually determined. “ ⁇ ” indicates that the entire pattern is clearly visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern formation is partially visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern outline is unclear, and no pattern formation is visible at all. The thing was determined as "x”. The results are shown in Table 6.
  • Example 2B In Example 2A, the dispersion composition was operated in the same manner as in Example 1 except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, manufactured by Hoshiko PMC Co., Ltd.). The product was prepared, and the dispersibility of the cellulose nanofiber and the sedimentation stability of the cellulose nanofiber were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 2A, and after the physical crosslinking treatment, the pencil hardness and the scratch resistance were measured. Furthermore, the presence or absence of the pattern production
  • Example 2B In Example 2B, the same operation as in Example 2B was carried out except that the crosslinking component was not added, and the preparation of the dispersant composition, the formation of the coating film, and the crosslinking treatment were performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 6.
  • Example 2B In Example 2A, except that a crosslinking component was not added, the same operation as in Example 2A was carried out to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 6.
  • Example 2C Comparative Example 2C
  • Dispersion Y was used in place of Dispersion X
  • the same operation as in Example 2B was performed, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. went.
  • Comparative Example 2D In Comparative Example 2C, except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, the same operation as in Comparative Example 2C was performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment. Evaluation was performed.
  • Example 2E In Example 2A, the same operation as in Example 2A was carried out except that unmodified CNF was not used, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed.
  • Example 2C, 2D and Comparative Examples 2F to 2J ⁇ Physical cross-linking>
  • 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer triallyl isocyanurate, TAIC, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • a dispersion composition was prepared in the same manner as in Examples 2A and 2B and Comparative Examples 2A to 2E, except that the cross-linking treatment was changed from chemical cross-linking to physical cross-linking with UV irradiation of 1000 (mJ / cm 2 ). Preparation of coating film, formation of coating film and crosslinking treatment were performed, and thereafter the same evaluation was performed. The results are shown in Table 6.
  • Example 2A the amount of unmodified cellulose nanofiber dispersion X added was 3% by weight (Example 2E), 5% by weight (Example 2F), and 10% by weight (Example 2G).
  • Example 2A the amount of unmodified cellulose nanofiber dispersion X added was 3% by weight (Example 2E), 5% by weight (Example 2F), and 10% by weight (Example 2G).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the presence or absence of gelation was determined, the gel fraction was determined, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were determined. In addition, the presence or absence of patterning due to crosslinking was evaluated. The results are shown in Table 6.
  • the following evaluation relates to the pencil hardness and scratch resistance of the coating film when the coating film is formed from the resin composition, and does not evaluate the overall characteristics of the resin composition.
  • Examples 2A to 2E patterning with a chrome mask was clearly confirmed.
  • Examples 2F and 2G where the amount of cellulose nanofiber added was large, and Comparative Examples 2E and 2J where no dispersant was added, the clarity of the pattern was slightly impaired.
  • Comparative Examples 2A to 2D, 2F to 2I, and 2K to 2O having no crosslinking component no pattern was observed. From this, it was found that when 1 to 3% by weight of cellulose nanofibers was added to the vinylpyrrolidone resin, a clear pattern was formed, and the cross-linking process was also effective for generating a clear pattern.
  • the dispersant (Aron A-6012) is a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, Toagosei Co., Ltd.).
  • a dispersant composition was prepared in the same manner as in Example 2A except that it was changed to (made by Co., Ltd.), and a coating film was formed and crosslinked.
  • Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence / absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance are the same as in Example 2A. It could be confirmed.
  • Example 2A and Comparative Example 2A were dropped with a precision syringe on the coating films of Example 2A and Comparative Example 2A, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in Example 2A, but in Comparative Example 2A, the appearance was clouded, and further elution of the components was observed.
  • Example 2A and Comparative Example 2A were tested with a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • both samples were visually observed 50 hours after the start of the test, fading was observed in both samples, but the degree of Example 2A was slight and that of Comparative Example 2B was more fading, and part of the coating was missing. was recognized. From the above, it was confirmed that the chemical resistance and weather resistance of the coating film were improved.
  • Example 3A ⁇ Physical cross-linking>
  • an epoxy resin emulsion (Adeka Resin EM-0427WC, manufactured by Adeka Co., Ltd., solid content 50% by weight) was used.
  • 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate, TAIC) manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd. is used as a crosslinking component
  • the cellulose nanofiber dispersion X is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin.
  • % By weight and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of settling of the added component after standing for 24 hours was visually observed.
  • a coating film having a thickness of 5 ⁇ m was formed on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma using a spin coater under conditions of 700 rpm ⁇ 10 seconds, and after removing the solvent by natural drying, ⁇ rays were used as physical crosslinks.
  • ⁇ rays were used as physical crosslinks.
  • Example 3B In Example 3A, except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, manufactured by Seiko PMC Co., Ltd.) and 5% by weight of the crosslinking component (TAIC) was used.
  • a dispersion composition was prepared in the same manner as in Example 3A, and the cellulose nanofiber dispersibility and the cellulose nanofiber sedimentation stability were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 3A, and after the physical crosslinking treatment, the pencil hardness and the scratch resistance were measured.
  • Example 3A The dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 3B, except that the crosslinking component (TAIC) was not added, and then the same evaluation was performed.
  • TAIC crosslinking component
  • Example 3B The dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 3A except that the crosslinking component (TAIC) was not used, and then the same evaluation was performed.
  • TAIC crosslinking component
  • Example 3C A dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 3B except that the dispersion Y was used in place of the dispersion X, and then the same evaluation was performed.
  • Comparative Example 3D A dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 3C except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, and then the same evaluation was performed.
  • hydrophobically modified cellulose nanofiber hydrophobic modified CNF
  • Example 3E A dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 3A except that unmodified CNF was not used, and then the same evaluation was performed.
  • Example 3C, 3D and Comparative Examples 3F-3J ⁇ Chemical cross-linking>
  • an acid amine complex boron trifluoride monoethylamine complex, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Example 3A, 3B 5% by weight of an acid amine complex (boron trifluoride monoethylamine complex, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a crosslinking component instead of TAIC (Examples) 3C, 3D, Comparative Example 3J), and Example 3A, 3B, except that the crosslinking treatment was changed from physical crosslinking to chemical crosslinking heated at 150 ° C. for 1 hour (Examples 3C, 3D, Comparative Examples 3F to 3J).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed, and then the same evaluation was performed.
  • Example 3A the amount of unmodified cellulose nanofiber added was changed from 1 wt% to 3 wt% (Example 3E), 5 wt% (Example 3F), or 10 wt% (Example 3F).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed.
  • Epoxy resin emulsion (Adeka Resin EM-0427WC, Adeka Co., Ltd., solid content 50% by weight) known as a 3D printer resin and photopolymerizable resin was used, and triarylsulfonium salt (reagent grade 1) was used as a polymerization initiator. 1% by weight in terms of resin solid content, 5% by weight of polyfunctional epoxy monomer (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and 5% by weight of cellulose nanofiber dispersion X The mixture was stirred at 300 rpm for 1 hour using an industrial stirrer.
  • Example 3A After the CNF dispersibility of the obtained dispersion composition was visually evaluated, the presence / absence of sedimentation of the cellulose nanofiber (CNF sedimentation) after standing for 24 hours was visually observed.
  • spin coating was performed under the same conditions as in Example 3A, ultraviolet rays were irradiated at 1000 (mJ / cm 2 ) as physical crosslinking, and the presence or absence of three-dimensional crosslinking was determined by patterning generation using a chromium mask.
  • Example 3K The same operation as in Example H was performed except that Dispersion Y was used instead of Dispersion X (Comparative Example 3J), and the same operation as in Comparative Example 3J was performed except that the dispersible epoxy resin and unmodified cellulose nanofibers were not used.
  • Comparative Example 3K Preparation of a dispersion composition, formation of a coating film, and crosslinking treatment were performed, and the same evaluation was performed thereafter. The results are shown in Tables 7 and 8.
  • the characteristics of the coating film to which 1 to 10% by weight of cellulose nanofibers are added are sufficiently higher than those to which cellulose nanofibers are not added or resin components are not cross-linked, and the addition of 5% by weight has a sufficient effect. Obtained.
  • Example 3A the dispersant was changed to a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, manufactured by Toagosei Co., Ltd.).
  • a dispersion composition was prepared in the same manner as in Example 3A except for changing, and evaluated in the same manner as in Example 3A. Dispersion of cellulose nanofiber, sedimentation stability, presence or absence of gelation, gel fraction, pencil Hardness and scratch resistance were equivalent to Example 3A. As a result, the effect of crosslinking and the effect of adding cellulose nanofibers were confirmed.
  • Example 3H and Comparative Examples 3K and 3L the applicability of water-dispersible epoxy resin to 3D printer applications was examined. It was found that when a dispersion composition containing a water-dispersible epoxy resin was photopolymerized by irradiation with ultraviolet rays, patterning was possible and it could be sufficiently used for 3D printer applications. Further, from Comparative Examples 3K and 3L, even when the dispersant was not added and when the cellulose nanofiber was not added, although the crosslinking occurred, the gel fraction was low and the crosslinking did not proceed sufficiently. From this, it is thought that the crosslinked structure between a cellulose nanofiber and a resin component and / or the crosslinked structure of cellulose nanofibers have arisen.
  • Example 3A and Comparative Example 3B 0.05 ml each of 10% sodium hydroxide, 10% hydrochloric acid solution and toluene was dropped with a precision syringe on the coating films of Example 3A and Comparative Example 3B, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in the coating film of Example 3A, but the appearance of the coating film of Comparative Example 3B became cloudy and elution of components was observed.
  • Example 4A As the water-dispersible phenol resin, a novolak-type phenol resin water-dispersed emulsion (WSR-SP82, manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd., solid content of 30% by weight, referred to as “Novolak emulsion” in Table 9) was used.
  • WSR-SP82 a novolak-type phenol resin water-dispersed emulsion
  • Novolak emulsion solid content of 30% by weight
  • Cellulose nanofiber dispersion obtained in Synthesis Example 1 with 5% by weight of polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.) as a crosslinking component with respect to the solid content of the resin X was added at 1% by weight in terms of solid content, and the mixture was stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of the obtained dispersion composition, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • polyfunctional allyl monomer triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m.
  • ⁇ rays are used as physical crosslinks.
  • Example 4B In Example 4A, the dispersion composition was operated in the same manner as in Example 1 except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, Starlight PMC Co., Ltd.). Was prepared, and the dispersibility of cellulose nanofibers and the sedimentation stability of cellulose nanofibers were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 4A, and after the physical crosslinking treatment, the pencil hardness and the scratch resistance were measured. The results are shown in Table 9.
  • Example 4A Except for not adding a crosslinking component, the same operation as in Example 4A was carried out to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 9.
  • Example 4B In Example 4A, the dispersion Y obtained in Synthesis Example 1 was used in place of the dispersion X, and the procedure similar to that in Example 4A was performed, except that no crosslinking component was added. The coating film was formed and crosslinked, and thereafter the same evaluation was performed. The results are shown in Table 9.
  • Example 4C A dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed in the same manner as in Example 4A, except that unmodified CNF was not used, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 9.
  • Example 4C and 4D, and Comparative Examples 4D to 4F ⁇ Chemical cross-linking>
  • 5 wt% of both-end polyisocyanate type polycarbodiimide (Carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) was added as a crosslinking component instead of TAIC (Example 4C).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 9.
  • Example 4E, 4F, and Comparative Examples 4G-4I Water-dispersible resol / Chemical crosslinking>
  • a water-dispersible resol resin PR-50781, manufactured by DIC Corporation, self-crosslinking resin, solid content 64 wt. % Except that an aqueous solution was used and no crosslinking component was added, operations were performed in the same manner as in Examples 4C, 4D, and Comparative Examples 4D to 4F to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment. Then, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 9.
  • Example 4G and 4H and Comparative Examples 4J to 4L ⁇ Alkyd-modified phenolic resin / physical crosslinking>
  • Example 4A and 4B and Comparative Examples 4A to 4C instead of the novolak type phenol resin water-dispersed emulsion, the water-dispersible resole resin and the water-dispersible alkyd resin (Haridip WS-730-60, Harima Kasei Co., Ltd.)
  • Example 4A and 4B and Comparative Examples 4A to 4C respectively, except that the alkyd resin mixture was stirred for 30 minutes using a desktop stirrer at a solid content weight ratio of 1: 1.
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 9.
  • Example 4K The same operation as in Example 4C was performed except that the amount of addition of the unmodified cellulose nanofiber dispersion X was changed to 3% by weight (Example 4K), 5% by weight (Example 4L), and 10% by weight (Example 4M). Then, the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed, and then the same evaluation was performed, and the results are shown in Table 9.
  • Example 4N ⁇ Crosslinking by UV irradiation (physical crosslinking)>
  • a water-dispersible phenol resin a novolak-type phenol resin water-dispersed emulsion (WSR-SP82, manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd., solid content 30% by weight) is used, and a triarylsulfonium salt (reagent grade 1) is used as a polymerization initiator.
  • 1% by weight in terms of resin solid content 5% by weight of a polyfunctional epoxy monomer (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a cross-linking component, and 5% by weight of the cellulose nanofiber dispersion X were added.
  • TG-G polyfunctional epoxy monomer
  • the mixture was stirred at 300 rpm for 1 hour using an industrial stirrer. After the CNF dispersibility of the obtained dispersion composition was visually evaluated, the presence / absence of sedimentation of the cellulose nanofiber (CNF sedimentation) after standing for 24 hours was visually observed.
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m.
  • ultraviolet rays are used as physical crosslinking. It was irradiated with 1,000 (mJ / cm 2 ) for crosslinking.
  • the presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water soluble components of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured. The results are shown in Table 10.
  • Example 4P 4Q
  • Dispersion Y was used instead of Dispersion X
  • Comparative Example 4P was performed except that unmodified cellulose nanofibers were not used (Comparative Example 4Q).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 10.
  • Examples 4O to 4Q 1% by weight of unmodified cellulose nanofibers in terms of solid content, and 5% by weight of acrylic sulfone-based dispersant based on the solid content of water-dispersible resole resin (self-crosslinking type) aqueous solution % Of a reducing agent (pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, ADK STAB AO-60, manufactured by ADEKA Corporation) in a water-dispersible resol resin aqueous solution 0.5% by weight and 0.5% by weight of an antifoaming agent (Surfinol 465, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) were added, and a dispersion composition was prepared using the medialess disperser.
  • a reducing agent penentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl
  • Example 4O what added an antifoamer was set to Example 4P, and the thing which does not add a reducing agent was set to Example 4Q, and except having these, it operated similarly to Example 4P and evaluated. The results are shown in Table 11. In Table 11, when no color change or foaming is observed at all, ⁇ , when the color change or foaming is slightly recognized, ⁇ , when the color change or foaming is clearly recognized as x. Judged.
  • the water-dispersible phenolic resin is a water-dispersible resole resin (Examples 4E, 4F, and Comparative Examples 4G to 4I)
  • the chemical can be added without adding a crosslinking component. Crosslinking occurred due to crosslinking, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were increased.
  • Example 4A the dispersant was changed to methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, manufactured by Toagosei Co., Ltd.). Except for the change, preparation of a dispersant composition, formation of a coating film, and crosslinking treatment were performed in the same manner as in Example 4A, and evaluation was performed in the same manner as in Example 4A. Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence or absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance were the same as in Example 4A. Even when the above two kinds of dispersants were used, the effect of crosslinking and the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation
  • acrylic carboxylic acid copolymer Aron A-6114, manufactured by
  • Example 4N and Comparative Examples 4P and 4Q in Table 10 the presence or absence of photocrosslinking of the water-soluble phenol resin was examined using a polymerization initiator and a crosslinking component.
  • photopolymerization of a water-dispersible phenol resin can be carried out by ultraviolet irradiation.
  • Comparative Examples 4N and 4O even when the dispersant or the cellulose nanofiber was not added, although the crosslinking occurred, the gel fraction was low and the crosslinking did not proceed sufficiently. This suggests that crosslinking between the cellulose nanofibers and the resin component and / or crosslinking between the cellulose nanofibers occurs.
  • the dispersibility of the cellulose nanofibers was determined in Example 4A by dispersing the water-dispersible resol resin, unmodified cellulose nanofibers, dispersant, reducing agent, and antifoaming agent in a single stage using a medialess disperser. As good as ⁇ 4N. Moreover, the dispersion composition was free from foaming immediately after the dispersion treatment, and the color of the coating film did not change even when the coating film was cross-linked and kept at a high temperature for a long time. Therefore, the addition of the reducing agent and the antifoaming agent improves the workability during coating and suppresses the appearance deterioration of the coating film.
  • Example 4A 0.05 ml of 10% sodium hydroxide, 10% hydrochloric acid solution, and toluene was dropped on the coating films of Example 4A and Comparative Example 4A with precision syringes, respectively, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in Example 4A, but in Comparative Example 4A, the appearance was clouded, and further elution of the components was observed.
  • Example 4A and Comparative Example 4A The weather resistance of each coating film of Example 4A and Comparative Example 4A was evaluated with a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • the coating film of Comparative Example 4A was greatly discolored, and some defects were observed.
  • the fading of the coating film of Example 4A was slight. From the above, it was confirmed that the chemical resistance and weather resistance of the coating film were improved according to this embodiment.
  • Example 5A As a water-dispersible urethane resin, a water-dispersed emulsion of a self-emulsifiable urethane resin (Superflex 820, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., solid content of 30% by weight, referred to as “self-emulsifiable urethane resin” in Table 1) Using. Cellulose nanofiber dispersion obtained in Synthesis Example 1 by adding 5% by weight of polyisocyanate type polycarbodiimide (carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) as a crosslinking component to the solid content of the resin.
  • polyisocyanate type polycarbodiimide carbbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • X was added at 1% by weight in terms of solid content, and the mixture was stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of the obtained dispersion composition, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma was spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m, and after removing the solvent by natural drying, it was at 150 ° C. for 1 hour. It was crosslinked by chemical crosslinking by heating. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water soluble components of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured. The results are shown in Table 12.
  • Example 5A the dispersion composition was operated in the same manner as in Example 1 except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, manufactured by Hoshiko PMC Co., Ltd.). The product was prepared, and the dispersibility of the cellulose nanofiber and the sedimentation stability of the cellulose nanofiber were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 5A, and the pencil hardness and scratch resistance were measured after the physical crosslinking treatment. The results are shown in Table 12.
  • Example 5B In Example 5B, except that a crosslinking component was not added, the same operation as in Example 5B was carried out to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 12.
  • Example 5B In Example 5A, except that no cross-linking component was added, the same operation as in Example 5A was performed to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a cross-linking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 12.
  • Example 5C Comparative Example 5C
  • Dispersion Y was used in place of Dispersion X
  • the same operation as in Example 2 was performed, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. went.
  • the results are shown in Table 12.
  • Comparative Example 5D In Comparative Example 5C, the same operations as in Comparative Example 3 were performed except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Evaluation was performed. The results are shown in Table 12.
  • Example 5E In Example 5A, the same operation as in Example 5A was carried out except that unmodified CNF was not used, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 12.
  • Example 5C and 5D and Comparative Examples 5F to 5J Example 5A and 5B and Comparative Examples 5A to 5E
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • the crosslinking treatment was changed from chemical crosslinking to physical crosslinking by irradiating ⁇ rays at 30 kGy.
  • Table 12 Table 12
  • an organotin catalyst (CAT-21, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) is used as the curing catalyst. Except for the addition of 3% based on the solid content weight, the same operations as in Examples 5A and 5B and Comparative Examples 5A to 5E were performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment. The same evaluation was performed. The results are shown in Table 12.
  • Example 5A the amount of the unmodified cellulose nanofiber dispersion X added was 3% by weight (Example 5G), 5% by weight (Example 5H), and 10% by weight (Example 5I).
  • Example 5A The same operation as 5A was performed, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 12.
  • Example 5J ⁇ Crosslinking by UV irradiation (physical crosslinking)> (Example 5J)
  • a water-dispersible urethane resin a water-dispersed emulsion of a self-emulsifiable urethane resin (Superflex 820, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., solid content 30% by weight) is used, and a triarylsulfonium salt (reagent 1) is used as a polymerization initiator.
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m.
  • ultraviolet rays are used as physical crosslinking. It was irradiated with 1,000 (mJ / cm 2 ) and cross-linked, and the presence or absence of three-dimensional cross-linking was determined by patterning generation using a chromium mask. Furthermore, the presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the water-soluble component of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured. The results are shown in Table 13.
  • Example 5P, 5Q In Example 4J, operation was performed in the same manner as in Example 4J except that Dispersion Y was used instead of Dispersion X (Comparative Example 5P). In Comparative Example 5P, Comparative Example 5P was used except that unmodified cellulose nanofibers were not used. (Comparative Example 5Q), and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed, followed by the same evaluation. The results are shown in Table 13.
  • the following evaluation does not evaluate the overall characteristics of the resin composition with respect to the pencil hardness and scratch resistance of the coating film when the coating film is formed from the resin composition.
  • the dispersibility of the cellulose nanofibers is good in the dispersion longitudinal composition to which the cellulose nanofiber preliminary dispersion and the crosslinking component are added. It was found that the dispersion stability was high. Further, when the coating film made of each dispersion composition was physically or chemically crosslinked, it was confirmed that the gel fraction was 90% or more and the crosslinking was sufficiently advanced (Examples 5A to 5F).
  • a cellulose nanofiber a pre-dispersion in which a part of unmodified cellulose nanofiber is replaced with hydrophobic modified cellulose nanofiber (Examples 5B, 5D, and 5F) can be used. It had pencil hardness and scratch resistance equivalent to the dispersion composition (Examples 5A, 5C, 5E) using the fiber pre-dispersion.
  • Comparative Examples 5A to 5I if no crosslinking component was added to the self-emulsifying type water-dispersible urethane resin, no gel was formed (crosslinking did not occur), and the properties of the coating film were lowered. Further, as in Comparative Examples 5K to 5N, even when the water-dispersible urethane resin was self-crosslinkable, the crosslinking did not occur unless the curing catalyst was added, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were lowered. .
  • any of the unmodified cellulose nanofibers and the hydrophobic modified cellulose nanofibers can be used to form a coating film pencil.
  • the hardness and scratch resistance were lower than that of the coating film which became a dispersion composition in which crosslinking occurred.
  • the coating film had low pencil hardness and scratch resistance even after the crosslinking treatment (Comparative Examples 5E, 5J, and 5O). From this, it was confirmed that the mechanical properties of the coating film were improved by adding cellulose nanofibers to the water-dispersible urethane resin.
  • the characteristics of the coating film in which 1 to 10% by weight of cellulose nanofibers were added were sufficiently higher than those in which cellulose nanofibers were not added or in which the resin component was not crosslinked. In particular, a sufficient effect was obtained with addition of 5% by weight.
  • Example 5A the dispersant (Aron A-6012) was replaced with a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, Toagosei Co., Ltd.).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, the crosslinking treatment, and the coating film after crosslinking were evaluated in the same manner as in Example 5A except that the product was changed to “made by Co., Ltd.”
  • Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence or absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance were the same as in Example 5A. Even when the above two kinds of dispersants were used, the effect of crosslinking and the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • Example 5J the presence or absence of photocrosslinking of the water-dispersible urethane resin was examined using a polymerization initiator and a crosslinking component. According to Example 5J, photopolymerization of the water-dispersible urethane resin by ultraviolet irradiation could be performed. Moreover, according to Comparative Examples 5P and 5Q, although the crosslinking occurs even when the dispersant or the cellulose nanofiber is not added, the gel fraction is slightly low and the degree of crosslinking is small. From this, it is thought that the crosslinked structure between a cellulose nanofiber and a resin component, or the crosslinked structure of cellulose nanofibers has arisen. Moreover, in Example 5J, it turned out that the said dispersion composition can be used as a photoresist material from the production
  • Example 5A and Comparative Example 5A were dropped on each of the coating films of Example 5A and Comparative Example 5A with a precision syringe, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in Example 5A, but in Comparative Example 5A, the appearance was clouded, and further elution of the components was observed.
  • Example 5A and Comparative Example 5A The weather resistance of each coating film of Example 5A and Comparative Example 5A was evaluated with a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • the coating film of Comparative Example 5A was greatly discolored and a part of the coating film was missing.
  • the coating film of Example 5A was only slightly faded. From the above, it was confirmed that the chemical resistance and weather resistance of the coating film according to the present embodiment were improved.
  • Example 6A ⁇ Generation of photopolymerizable resin (acrylate resin) and cured product thereof by cationic polymerization>
  • an acrylate monomer an aqueous solution of 2-hydroxyethyl acrylate (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) with a solid content of 40% by weight was prepared.
  • ⁇ -hydroxyacetophenone (1- [4- (hydroxyethoxy) -phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, water-soluble, IRGACURE 2959, BASF) as a photopolymerization initiator 1% by weight was added, 1% by weight of the cellulose nanofiber dispersion X obtained in Synthesis Example 1 was added in terms of solid content, and the mixture was stirred at 300 rpm for 1 hour using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of the obtained aqueous dispersion composition, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • the aqueous dispersion composition obtained above was spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m.
  • the obtained spin coat film was desolvated by natural drying, and then irradiated with ultraviolet rays (1000 mJ / cm 2 ) to form a cured body of the coating film. Water was dropped on the cured coating film, and the presence or absence of polymerization was visually determined from the solubility. Further, the pencil hardness and scratch resistance of the cured coating film were measured. The results are shown in Table 14.
  • Example 6B In Example 6A, an aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, manufactured by Hoshiko PMC Co., Ltd.). A composition was prepared, and the dispersibility of cellulose nanofibers and the sedimentation stability of cellulose nanofibers were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 6A. Similarly, after the polymerization treatment by ultraviolet irradiation, the pencil hardness and the scratch resistance were measured. The results are shown in Table 14.
  • Example 6B In Example 6B, except that a polymerization initiator was not added, the same operation as in Example 6B was performed to prepare an aqueous dispersion composition, form a coating film, and perform a polymerization treatment, and thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 14.
  • Example 6B In Example 6A, except that a polymerization initiator was not added, the same operation as in Example 6A was performed to prepare an aqueous dispersion composition, form a coating film, and perform a polymerization treatment, and then perform the same evaluation. The results are shown in Table 14.
  • Example 6C Comparative Example 6C
  • Dispersion Y was used in place of Dispersion X
  • the same operation as in Example 6B was performed to prepare an aqueous dispersion composition, form a coating film, and perform a polymerization treatment, and then perform the same evaluation. Went.
  • Table 14 The results are shown in Table 14.
  • Comparative Example 6D In Comparative Example 6C, except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, the same operation as in Comparative Example 6C was carried out to prepare an aqueous dispersion composition, to form a coating film, and to polymerize, and then the same Was evaluated. The results are shown in Table 14.
  • Example 6E In Example 6A, the same operation as in Example 6A was carried out except that unmodified CNF was not used. Preparation of an aqueous dispersion composition, formation of a coating film and polymerization treatment were performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 14.
  • the resin component (B) was an epoxy resin (Adeka Resin EM-0427WC, manufactured by Adeka Co., Ltd., an aqueous solution having a solid content of 50% by weight), and IRGACURE2959 was used as a photopolymerization initiator.
  • Example 6I ⁇ Effect of addition amount of cellulose nanofiber dispersion X> (Examples 6I to 6K)
  • the amount of the unmodified cellulose nanofiber dispersion X added was 3% by weight (Example 6I), 5% by weight (Example 6J), and 10% by weight (Example 6K).
  • the same operation as in 6A was performed to prepare an aqueous dispersion composition, form a coating film, and perform a polymerization treatment, and then perform the same evaluation. The results are shown in Table 14.
  • acrylate monomer 2-hydroxyethyl acrylate (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) was used.
  • ⁇ -hydroxyacetophenone (1- [4- (hydroxyethoxy) -phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, IRGACURE2959, manufactured by BASF) was used as a photopolymerization initiator.
  • the dispersion composition was spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m, and the solvent was removed by natural drying.
  • the coating film after solvent removal was irradiated with ultraviolet rays (1000 mJ / cm 2 ) through a chromium mask to form a cured body of the coating film.
  • the cured body was washed with warm water and developed, and the presence or absence of patterning was visually determined. “ ⁇ ” indicates that the entire pattern is clearly visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern formation is partially visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern outline is unclear, and no pattern formation is visible at all. The thing was determined as "x”. The results are shown in Table 15.
  • the following evaluation does not evaluate the overall characteristics of the resin composition with respect to the pencil hardness and scratch resistance of the coating film when the coating film is formed from the resin composition.
  • the dispersion compositions containing the photopolymerizable resins of Examples 6A to 6L and Comparative Examples 6A to 6V were subjected to radical polymerization or cationic polymerization by ultraviolet irradiation, and addition of a photopolymerization initiator.
  • a photopolymerization initiator Investigate the effect of coating presence / absence, presence / absence of crosslinking component, presence / absence of addition of cellulose nanofiber, presence / absence of dispersant, addition amount of cellulose nanofiber, presence / absence of crosslinking on physical properties (pencil hardness and scratch resistance) of coating film It was.
  • cellulose nanofiber predispersions and dispersion compositions with added photopolymerization initiators have good dispersibility and stable dispersion of cellulose nanofibers. It was found that the nature is high. Furthermore, it was found that when each dispersion composition was irradiated with ultraviolet rays, radical polymerization or cationic polymerization proceeded (Examples 6A to 6H).
  • the coating film using the pre-dispersion which substituted a part of unmodified cellulose nanofiber with the hydrophobic modified cellulose nanofiber is an unmodified cellulose nanofiber. It had pencil hardness and scratch resistance equivalent to the coating films (Examples 6A, 6C, and 6E) using the preliminary dispersion.
  • the coating films Examples 6A, 6C, and 6E
  • no photopolymerization initiator was added to the photopolymerizable resin as in Comparative Examples 6A to 6D and 6F to 6I, polymerization did not occur, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film decreased.
  • Example 6A the dispersant (Aron A-6012) was replaced with a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, Toagosei Co., Ltd.). Except for changing to “made by Co., Ltd.”, the preparation of the dispersant composition, the formation of the coating film, the execution of the polymerization treatment, and the evaluation of the coating film after polymerization were performed in the same manner as in Example 6A. Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence / absence of polymerization, pencil hardness, and scratch resistance were the same as in Example 6A. Therefore, even when the above two kinds of dispersants were used, the effect of polymerization and the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer Lipidure BL, manufactured by NO
  • Example 6K the presence or absence of crosslinking of the photopolymerizable resin was examined using a polymerization initiator and a crosslinking component.
  • Example 6K photopolymerization of the photopolymerizable resin by ultraviolet irradiation could be performed.
  • Comparative Examples 6U and 6V photopolymerization occurred even when no dispersant or cellulose nanofiber was added, but the gel fraction was slightly low and the degree of crosslinking was small. This suggests the formation of crosslinks between the cellulose nanofibers and the resin component or between the cellulose nanofibers.
  • the dispersion composition can be used as a photoresist material from the generation of patterning with a chrome mask in Example 6L, and further as a material for 3D printers such as a material jetting method, a binder jetting method, and an optical modeling method. It turned out to be promising.
  • Example 6A 0.05 ml of 10% sodium hydroxide, 10% hydrochloric acid solution, and toluene was dropped on each of the coating films of Example 6A and Comparative Example 6A with a precision syringe, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, followed by washing with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in Example 6A, but in Comparative Example 6A, the appearance was clouded, and further elution of the components was observed.
  • Example 6A and Comparative Example 6B The weather resistance of each coating film of Example 6A and Comparative Example 6B was evaluated using a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes. When each coating film was visually observed 50 hours after the start of the test, the coating film of Comparative Example 6B was greatly discolored and partially lost. The coating film of Example 6A showed only slight fading. From the above, it was confirmed that the chemical resistance and weather resistance of the coating film were improved according to this embodiment.
  • Example 7A As the water-dispersible amino resin, a methylated melamine resin (Nicalak MX-035, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., solid content of 70% by weight, described as “MM resin” in Table 1) was used. An aqueous solution having a solid content concentration of 20% by weight is prepared using purified water, and (D) 5% by weight of polyvinyl alcohol resin (Poval PVA-205, manufactured by Kuraray Co., Ltd., hereinafter referred to as “PVA”) is used as a crosslinking component.
  • PVA polyvinyl alcohol resin
  • a coating film having a size of 100 ⁇ 200 mm and a thickness of 5 ⁇ m was formed by a bar coater on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma (speed: 3 m / min), and desolvation by natural drying. Later, it was crosslinked by chemical crosslinking by heating at 170 ° C. for 20 minutes. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water soluble components of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured.
  • the coating film after the removal of the solvent was irradiated with ultraviolet rays of 1000 (mJ / cm 2 ) through a chromium mask to form a cured body of the coating film.
  • the cured body was washed with warm water and developed, and the presence or absence of patterning was visually determined. “ ⁇ ” indicates that the entire pattern is clearly visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern formation is partially visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern outline is unclear, and no pattern formation is visible at all. The thing was determined as "x”. The results are shown in Table 16.
  • Example 7B In Example 7A, except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, manufactured by Hoshiko PMC Co., Ltd.), the dispersion composition was operated in the same manner as in Example 7A. The product was prepared, and the dispersibility of the cellulose nanofiber and the sedimentation stability of the cellulose nanofiber were visually evaluated. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 7A, and the pencil hardness and scratch resistance were measured after the heat crosslinking treatment in the same manner. Further, in the same manner as in Example 1, the presence / absence of patterning was determined using a chromium mask and ultraviolet rays having the same intensity. The results are shown in Table 16.
  • Example 7B In Example 7B, the same operation as in Example 7B was carried out except that no crosslinking component was added, and the preparation of the dispersant composition, the formation of the coating film, and the crosslinking treatment were performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 16.
  • Example 7B In Example 7A, except that no cross-linking component was added, the same operation as in Example 7A was performed to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a cross-linking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 16.
  • Example 7C Comparative Example 7C
  • Dispersion Y was used in place of Dispersion X
  • the same operation as in Example 7B was performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then perform the same evaluation. went.
  • the results are shown in Table 16.
  • Comparative Example 7D In Comparative Example 7C, the same operation as in Comparative Example 7C was performed except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Evaluation was performed. The results are shown in Table 16.
  • Example 7E In Example 7A, the same operation as in Example 7A was carried out except that unmodified CNF was not used, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 16.
  • Example 7C and 7D and Comparative Examples 7F to 7J Example 7A and 7B and Comparative Examples 7A to 7E, 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate, TAIC, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.) was added as a crosslinking component, and the crosslinking treatment was started from chemical crosslinking.
  • a polyfunctional allyl monomer triallyl isocyanurate, TAIC, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
  • Example 7E and 7F and Comparative Examples 7K to 7O In Examples 7A and 7B and Comparative Examples 7A to 7E, instead of the methylated melamine resin, an alkylated urea resin (Nicalak MX-270, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd. In the same manner as in Examples 7A and 7B and Comparative Examples 7A to 7E, the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. went. The results are shown in Table 16.
  • Example 7G and 7H and Comparative Examples 7P to 7T Example 7G and 7H and Comparative Examples 7P to 7T
  • glyoxal resin Nicalak BL-60, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., listed as “GO resin” in Table 1
  • Example 7A and 7B and Comparative Examples 7A to 7E instead of methylated melamine resin, glyoxal resin (Nicalak BL-60, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., listed as “GO resin” in Table 1)
  • glyoxal resin Nicalak BL-60, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., listed as “GO resin” in Table 1
  • Example 7I and 7J and Comparative Examples 7U to 7Y In Examples 7A and 7B and Comparative Examples 7A to 7E, as the amino resin, instead of the methylated melamine resin, a methylated benzoguanamine resin (Beckamine NS-11, manufactured by DIC Corporation, represented as “BG resin” in Table 16) )), And the same procedure as in Examples 7A and 7B and Comparative Examples 7A to 7E was performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then perform the same evaluation. . The results are shown in Table 17.
  • BG resin methylated benzoguanamine resin
  • Example 7K and 7L and Comparative Examples 7Z1 to 7Z5 Comparative Examples 7Z5 to 7Z5
  • an ethyleneimine resin polyethyleneimine 7000, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., referred to as “EI resin” in Table 1
  • EI resin ethyleneimine resin
  • Example 7A the amount of the unmodified cellulose nanofiber dispersion X added was 3% by weight (Example 7M), 5% by weight (Example 7N), and 10% by weight (Example 7O).
  • Example 7A the amount of the unmodified cellulose nanofiber dispersion X added was 3% by weight (Example 7M), 5% by weight (Example 7N), and 10% by weight (Example 7O).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the presence or absence of gelation was determined, the gel fraction was determined, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were determined. In addition, the presence or absence of patterning due to crosslinking was evaluated. The results are shown in Table 17.
  • the dispersion longitudinal composition containing an amino resin or ethyleneimine resin and added with a cellulose nanofiber pre-dispersion and a crosslinking component has good dispersibility of cellulose nanofiber and high dispersion stability. It was. Further, when each dispersion composition was physically or chemically crosslinked, the gel fraction was 90% or more, and it was confirmed that the crosslinking was sufficiently advanced (Examples 7A to 7L).
  • a dispersion composition containing an amino resin (Comparative Examples 7A to 7D, Comparative Examples 7F to 7I, Comparative Examples 7K to 7N, Comparative Examples 7P to 7S, Comparative Examples 7U to 7X), or a dispersion containing an ethyleneimine resin If no crosslinking component was added to the composition (Comparative Examples 7Z1 to 7Z4), no gel was formed (crosslinking did not occur), and the properties of the coating film were lowered.
  • Comparative Examples 7A to 7D Comparative Examples 7F to 7I, Comparative Examples 7K to 7N, Comparative Examples 7P to 7S, Comparative Examples 7U to 7X, and Comparative Examples 7Z1 to 7Z4, dispersed longitudinal compositions without cross-linking
  • Comparative Examples 7A to 7D Comparative Examples 7F to 7I, Comparative Examples 7K to 7N, Comparative Examples 7P to 7S, Comparative Examples 7U to 7X, and Comparative Examples 7Z1 to 7Z4
  • dispersed longitudinal compositions without cross-linking In the product, even when unmodified cellulose nanofibers or hydrophobically modified cellulose nanofibers were added, the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were lower than those of the coating film made of the dispersion composition in which crosslinking occurred.
  • the coating film after the crosslinking treatment had low pencil hardness and scratch resistance (Comparative Examples 7E, 7J, 70, 7T, 7Y, 7Z5). From this, it was confirmed that mechanical properties of the coating film were improved by adding cellulose nanofibers to amino resin or ethyleneimine resin.
  • Examples 7A to 7M patterning with a chrome mask was clearly confirmed. However, the clarity of the pattern was slightly impaired in Examples 7N and 7O with a large amount of cellulose nanofiber added and Comparative Examples 7E, 7J, 7O, 7T, 7Y, and 7Z5 in which no dispersant was added. Further, in Comparative Examples 7A to 7D, 7F to 7I, 7K to 7N, 7P to 7S, 7U to 7X, and 7Z1 to 7Z5 that did not contain a crosslinking component, no pattern was observed.
  • Example 7A the dispersant (Aron A-6012) was replaced with a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, Toagosei Co., Ltd.). Except for changing to (made by Co., Ltd.), in the same manner as in Example 7A, preparation of a dispersant composition, formation of a coating film, crosslinking treatment, and evaluation after crosslinking treatment were performed. Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence or absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance were the same as in Example 7A. Therefore, even when the above two types of dispersants were used, the effect of crosslinking and the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation
  • Example 7A and Comparative Example 7A were dropped with a precision syringe on the coating films of Example 7A and Comparative Example 7A, respectively, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in Example 7A, but in Comparative Example 7A, the appearance was clouded, and further elution of the components was observed. Moreover, the weather resistance of each coating film of Example 7A and Comparative Example 7A was evaluated using a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • Example 8A As a water-soluble biomass-derived resin, a pellet of a water-soluble starch resin (Corn Pole L-1, Nippon Corn Starch Co., Ltd., hereinafter also referred to as “ST resin”) is used, and the pellet is pulverized into a powder having an average particle diameter of 50 ⁇ m. did.
  • ST resin Water-soluble starch resin
  • K-2 Ex Disperser ZERO
  • Hiroshima Metal & Machinery Co., Ltd. was used as a medialess disperser.
  • CNF dispersibility After visually evaluating the dispersibility (CNF dispersibility) of the obtained dispersion composition, the presence or absence of precipitation of the cellulose nanofibers (CNF sedimentation stability) after standing for 24 hours was visually observed.
  • dispersibility those that are white turbid as a whole and that do not produce white shades are evaluated as “ ⁇ ”, and those that partially produce white shades are indicated as “x”. evaluated.
  • CNF sedimentation stability (A) cellulose nanofibers that did not settle even after 24 hours of standing were evaluated as “ ⁇ ”, and even after 24 hours of standing (A) cellulose nanofibers settled slightly. The thing which produced was evaluated as "x”.
  • a coating film having a size of 100 ⁇ 200 mm and a thickness of 5 ⁇ m was formed by a bar coater on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma (speed: 3 m / min), and desolvation by natural drying. Later, it was crosslinked by chemical crosslinking by heating at 170 ° C. for 20 minutes. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water-soluble components in the coating film composed of this crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured.
  • the coating film after the solvent removal in the same manner as described above was irradiated with 1000 (mJ / cm 2 ) of ultraviolet rays through a chromium mask to form a cured body that is a resin crosslinked body of the coating film.
  • the cured body was washed with warm water and developed, and the presence or absence of patterning was visually determined. “ ⁇ ” indicates that the entire pattern is clearly visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern formation is partially visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern outline is unclear, and no pattern formation is visible at all. The thing was determined as "x”. The results are shown in Table 18.
  • Example 8B In Example 8A, a dispersion composition was prepared in the same manner as in Example 8A, except that 30% of the total amount of unmodified cellulose nanofibers was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofibers (T-NP101, manufactured by Seiko PMC Co., Ltd.). The product was prepared and visually evaluated for dispersibility and sedimentation stability as a whole including unmodified cellulose nanofibers and hydrophobically modified cellulose nanofibers. Furthermore, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 8A, and the pencil hardness and scratch resistance were measured after the heat crosslinking treatment in the same manner. Further, in the same manner as in Example 1, the presence / absence of patterning was determined using a chromium mask and ultraviolet rays having the same intensity. The results are shown in Table 18.
  • Example 8B In Example 8B, except that a crosslinking component was not added, the same operation as in Example 8B was performed to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 18.
  • Example 8B In Example 8A, except that a crosslinking component was not added, the same operation as in Example 8A was carried out to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 18.
  • Example 8C a dispersion composition was prepared in the same manner as in Example 8B except that 30% by weight of the unmodified cellulose nanofibers were replaced with hydrophobically modified cellulose nanofibers without adding a dispersant.
  • the coating film was formed and crosslinked, and thereafter the same evaluation was performed. The results are shown in Table 18.
  • Comparative Example 8D In Comparative Example 8C, the same operation as in Comparative Example 8C was carried out except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Evaluation was performed. The results are shown in Table 18.
  • the hydrophobically modified cellulose nanofiber hydrophobic modified CNF
  • Example 8E In Example 8A, the same operation as in Example 8A was carried out except that unmodified cellulose nanofibers were not used, and the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed. Thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 18.
  • Example 8C and 8D and Comparative Examples 8F to 8J Examples 8C and 8D and Comparative Examples 8F to 8J
  • 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer triallyl isocyanurate, TAIC, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • Preparation of the dispersion composition and formation of the coating film were carried out in the same manner as in Examples 8A and 8B and Comparative Examples 8A to 8E, respectively, except that physical crosslinking was performed by irradiation with ultraviolet rays (1,000 mJ / cm 2 ). And the crosslinking process was performed and the same evaluation was performed after that. The results are shown in Table 18.
  • a polylactic acid resin (Ingeo Biopolymer 3001D, manufactured by Nature Works, hereinafter referred to as “PL resin”), which is a resin composed of biomass-derived polymerizable monomers, is used in the following procedure. An aqueous dispersion of resin was prepared.
  • Polylactic acid resin pellets frozen and pulverized into a powder with an average particle size of 60 ⁇ m, 20% by weight of resin, and 0.4% by weight of sodium dodecyl sulfate as an emulsifier were added to purified water, and a homogenizer (Ultra Turrax T25, IKA) In the product) and stirred and mixed at 2,000 rpm for 10 minutes to obtain an aqueous dispersion of polylactic acid resin.
  • a homogenizer Ultra Turrax T25, IKA
  • Example 8A and 8B and Comparative Examples 8A to 8E as the water-soluble biomass-derived resin, in place of the water-soluble starch resin, the polylactic acid resin aqueous dispersion, which is a resin composed of biomass-derived polymerizable monomers, is used.
  • a dispersion composition was prepared, a coating film was formed, and a crosslinking treatment was performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 18.
  • Example 8G and 8H and Comparative Examples 8P to 8T a polylactic acid resin dispersion was used as a water-soluble biomass-derived resin, and a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate, TAIC, Nippon Kasei Chemical) was used instead of PVA as a crosslinking component.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • Examples 8E and 8F and Comparative Examples 8K to 8O respectively.
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, and the crosslinking treatment was performed, and then the same evaluation was performed. The results are shown in Table 18.
  • Example 8A is the same as Example 8A, except that the amount of unmodified cellulose nanofiber added is 3% by weight (Example 8I), 5% by weight (Example 8J), and 10% by weight (Example 8K).
  • Example 8I 3% by weight
  • Example 8J 5% by weight
  • Example 8K 10% by weight
  • To prepare a dispersion composition form a coating film, and perform crosslinking treatment, and then determine the presence or absence of gelation and determine the gel fraction, and further determine the pencil hardness and scratch resistance of the coating film and crosslinking The presence or absence of patterning was evaluated. The results are shown in Table 18.
  • the following evaluation does not evaluate the overall characteristics of the resin composition of the present embodiment with respect to the pencil hardness and scratch resistance of the coating film made of the resin composition (dispersion composition) obtained in the examples.
  • the resin derived from the biomass itself and the resin composed of the polymerizable monomer derived from the biomass are cellulose cellulose, a dispersing agent, and a cross-linking component are charged simultaneously and mixed with a beadless mill disperser. It was found that a dispersion composition having good nanofiber dispersibility and high dispersion stability can be obtained. Furthermore, when each dispersion composition was physically or chemically crosslinked, it was confirmed that the gel fraction was 90% or more and the crosslinking was sufficiently advanced (Examples 8A to 8K).
  • each dispersion composition as the cellulose nanofiber, when using a pre-dispersion (Examples 8B, 8D, 8F, 8H) in which a part of the unmodified cellulose nanofiber was replaced with a hydrophobically modified cellulose nanofiber, A coating film having pencil hardness and scratch resistance equivalent to those obtained using the pre-dispersion of unmodified cellulose nanofibers alone (Examples 8A, 8C, 8E, 8G, 8I, 8K) was obtained.
  • dispersion compositions containing starch resins (Comparative Examples 8A to 8D, Comparative Examples 8F to 8I) or polylactic acid resins (Comparative Examples 8K to 9N, Comparative Examples 8P to 8S) have gels unless a crosslinking component is added. It does not occur (crosslinking does not occur), and the predetermined characteristics of the coating film cannot be obtained.
  • Comparative Examples 8A to 8D Comparative Examples 8F to 8I, Comparative Examples 8K to 8N, and Comparative Examples 8P to 8S, from dispersion compositions containing uncrosslinked and unmodified cellulose nanofibers or hydrophobically modified cellulose nanofibers
  • the pencil hardness and scratch resistance of the resulting coating film were lower than those of the coating film made of the dispersion composition that had undergone crosslinking.
  • the dispersion composition containing starch resin or polylactic acid resin and not containing cellulose nanofibers had low pencil hardness and scratch resistance of the coating film even after the crosslinking treatment (Comparative Examples 8E, 8J, 8O). , 8T). From this, it was confirmed that the mechanical properties of the coating film were improved by adding cellulose nanofibers to the biomass-derived resin.
  • Examples 8I to 8K when 1 to 10% by weight of cellulose nanofibers are added, the pencil hardness and scratch resistance of the coating film are sufficiently higher than those without addition of unmodified cellulose nanofibers and those without crosslinking of the resin component. It turned out to be expensive. In particular, a sufficient effect was obtained with addition of 5% by weight. In Examples 8I to 8K, the generation of patterning was confirmed.
  • Examples 8A to 8I patterning with a chrome mask was clearly confirmed.
  • Examples 8J and 8K where the amount of unmodified cellulose nanofiber added was large, the clarity of the pattern was slightly impaired, but it was in a practically sufficient range.
  • Comparative Examples 8E, 8J, 8O, and 8T in which cellulose nanofibers were not added, the clarity of the pattern was relatively greatly impaired.
  • Comparative Examples 8A to 8D, 8F to 8I, 8K to 8N, and 8P to 8S containing no crosslinking component no pattern was generated. From this, it was found that a clear pattern was formed by adding cellulose nanofibers to the biomass-derived resin, for example, 1 to 3% by weight, and that the pattern was further clarified by the crosslinking treatment.
  • Example 8A the dispersant (Aron A-6012) was replaced with a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, Toagosei Co., Ltd.).
  • the dispersion composition was prepared, the coating film was formed, the crosslinking treatment, and the coating film after crosslinking were evaluated in the same manner as in Example 8A except that the product was changed to “made by Co., Ltd.”
  • Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence or absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance were the same as in Example 8A. Therefore, even when the above two types of dispersants were used, the effect of crosslinking and the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • Example 9A As water-dispersible polysiloxane (moisture-modified polysiloxane (II)), an acrylic-modified silicone resin (Ceranate WSA-1070, DIC Corporation solid content 40% by weight) was used. Prepare a weight% aqueous solution, and convert (D) a carbodiimide compound (carbodilite V-02-L2, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd., aqueous solution with a solid content of 40% by weight, hereinafter referred to as “carbodiimide”) as a crosslinking component.
  • a carbodiimide compound carbodilite V-02-L2, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd., aqueous solution with a solid content of 40% by weight
  • the cellulose nanofiber dispersion X obtained in Synthesis Example 1 was added in an amount of 1% by weight in terms of solid content, and the mixture was stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of the product, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • a coating film having a size of 100 ⁇ 200 mm and a thickness of 5 ⁇ m was formed by a bar coater on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma (speed: 3 m / min), and desolvation by natural drying. Later, it was crosslinked by chemical crosslinking by heating at 170 ° C. for 20 minutes. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of water soluble components of the crosslinked resin, and the pencil hardness and scratch resistance of the coating film were measured. The results are shown in Table 19.
  • Example 9A the dispersion composition was operated in the same manner as in Example 9A, except that 30% of the cellulose nanofiber dispersion was replaced with hydrophobically modified cellulose nanofiber (T-NP101, manufactured by Hoshiko PMC Co., Ltd.). The product was prepared, and the dispersibility of the cellulose nanofiber and the sedimentation stability of the cellulose nanofiber were visually evaluated. Further, using the obtained dispersion composition, a coating film was formed in the same manner as in Example 9A, and after the heat crosslinking treatment, the pencil hardness and the scratch resistance were measured. The results are shown in Table 19.
  • Example 9B In Example 9B, except that a crosslinking component was not added, the same operation as in Example 9B was carried out to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and thereafter, the same evaluation was performed. The results are shown in Table 19.
  • Example 9B In Example 9A, except that no cross-linking component was added, the same operation as in Example 0A was performed to prepare a dispersant composition, form a coating film, and perform a cross-linking treatment, and then performed the same evaluation. The results are shown in Table 19.
  • Example 9C Comparative Example 9C
  • Dispersion Y was used in place of Dispersion X
  • the same operation as in Example 9B was performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then perform the same evaluation. went.
  • the results are shown in Table 19.
  • Comparative Example 9D In Comparative Example 9C, except that the hydrophobically modified cellulose nanofiber (hydrophobic modified CNF) was not added, the same operation as in Comparative Example 9C was performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment. Evaluation was performed. The results are shown in Table 19.
  • Example 9E In Example 9A, except that unmodified CNF was not used and a dispersant was not used, the same operation as in Example 9A was performed to prepare a dispersion composition, form a coating film, and perform a crosslinking treatment, and then perform the same evaluation. I did it. The results are shown in Table 19.
  • Example 9C and 9D and Comparative Examples 9F to 9J Example 9A and 9B and Comparative Examples 9A to 9E, 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate, TAIC, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.) was added as a crosslinking component, and the crosslinking treatment was started from chemical crosslinking.
  • a polyfunctional allyl monomer triallyl isocyanurate, TAIC, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
  • Example 9C and 9D and Comparative Examples 9F to 9J were irradiated with ultraviolet rays of 1000 (mJ / cm 2 ) through a chromium mask to form a cured body of the coating film.
  • the cured body was washed with warm water and developed, and the presence or absence of patterning was visually determined. “ ⁇ ” indicates that the entire pattern is clearly visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern formation is partially visible, “ ⁇ ” indicates that the pattern outline is unclear, and no pattern formation is visible at all. The thing was determined as "x”. The results are shown in Table 19.
  • Example 9E ⁇ Effect of addition amount of cellulose nanofiber dispersion X> (Examples 9E to 9G)
  • the addition amount of the unmodified cellulose nanofiber dispersion X was 3% by weight (Example 9E), 5% by weight (Example 9F), and 10% by weight (Example 9G) in terms of solid content.
  • Table 19 Note that.
  • acrylic-modified silicone resin (Ceranate WSA-1070) is referred to as “AMPS resin”.
  • carbodiimide is expressed as “CBDI”.
  • the following evaluation does not evaluate the overall characteristics of the dispersion composition (resin composition) with respect to the pencil hardness and scratch resistance of the coating film made of the dispersion composition.
  • Examples 9B and 9D coating films made of a dispersion composition to which a preliminary dispersion in which a part of unmodified cellulose nanofibers was replaced with hydrophobic modified cellulose nanofibers were added (Examples 9B and 9D) were not modified. It had pencil hardness and scratch resistance equivalent to the coating films (Examples 9A and 9C) made of the dispersion composition to which the cellulose nanofiber preliminary dispersion was added. From this, it was confirmed that the mechanical properties of the coating film were improved by adding cellulose nanofibers to the water-dispersible modified polysiloxane.
  • Examples 9C to 9D patterning with a chrome mask was clearly confirmed after UV crosslinking.
  • Comparative Examples 9F to 9I containing no crosslinking component no pattern was observed, and in Comparative Example 9J containing no cellulose nanofiber, patterning clarity was slightly impaired after UV crosslinking. From this, it was found that the addition of cellulose nanofibers to the water-dispersible modified polysiloxane produced a clear pattern, and that the crosslinking treatment by ultraviolet irradiation was effective for further clarifying the pattern. .
  • Example 9A the dispersant (Aron A-6012) was replaced with a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, Toagosei Co., Ltd.). Except for changing to (made by Co., Ltd.), preparation of the dispersant composition, formation of the coating film, crosslinking treatment, and evaluation of the coating film after crosslinking were carried out in the same manner as in Example 9A. Cellulose nanofiber dispersibility, sedimentation stability, presence or absence of gelation, gel fraction, pencil hardness, and scratch resistance were the same as in Example 9A. From this result, even when the above two kinds of dispersants were used, the effect of crosslinking and the effect of adding cellulose nanofibers could be confirmed.
  • a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer Lipidure BL, manufactured by NOF Corporation
  • Example 9A 0.05 ml of 10% sodium hydroxide aqueous solution, 10% hydrochloric acid aqueous solution, and toluene were dropped with precision syringes on the coating films of Example 9A and Comparative Example 9A, respectively, and allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then washed with purified water. The state of the coating film was observed. As a result, no change was observed in Example 9A, but in Comparative Example 9A, the appearance was clouded, and further elution of the components was observed.
  • the weather resistance of the coating films of Example 9A and Comparative Example 9A was evaluated using a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • a sunshine weather meter at 63 ° C. and a rainfall time of 12 minutes / 60 minutes.
  • the coating film of Comparative Example 9A was greatly discolored and a part of the coating film was missing.
  • the coating film of Example 9A was only slightly faded. From the above, it was confirmed that the chemical resistance and weather resistance of the coating film according to the present embodiment were improved.
  • cellulose nanofibers, water-dispersible polysiloxane, a dispersant, and a crosslinking component having the same composition as in Examples 9A to 9G and Comparative Examples 9A to 9J were added to a medialess disperser (trade name: Apex Disperser ZERO, Inc. ) Hiroshima Metal & Machinery) was used to prepare a dispersion composition that was mixed in one step, and a coating film was formed and crosslinked, followed by the same evaluation.
  • a medialess disperser trade name: Apex Disperser ZERO, Inc.
  • Hiroshima Metal & Machinery Hiroshima Metal & Machinery
  • the water-dispersible polysiloxane resin composition having high cellulose nanofiber dispersibility and sedimentation stability can be obtained even by the above-mentioned one-stage mixing method, and the characteristics of the coating film made of the resin composition are as described in Example 9A. It was found to be equivalent to a coating film of ⁇ 9G.
  • Example 10A to 10B Comparative Examples 10A to 10D
  • K-2 Example Disperser ZERO
  • slurry containing purified water as a dispersion medium cellulose, which is a raw material for cellulose nanofibers, and a dispersing agent are dispersed.
  • the product was put into the medialess disperser and circulated at a rotational peripheral speed of 30 m / s, and the dispersion of cellulose was promoted by shearing to obtain cellulose nanofibers with stable dispersion.
  • cellulose nanofiber raw material (BiNFi-s, manufactured by Sugino Machine), acrylic sulfonic acid dispersant (Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) as a dispersant
  • a cellulose nanofiber dispersion was prepared by repeating the medialess dispersion treatment five times for the aqueous dispersion added with 10% by weight in terms of solid content of cellulose nanofiber.
  • the obtained dispersion had a zeta potential of ⁇ 39.67 mV, a bulk density of the powder of 119 g / L, and a fiber diameter of 20 to 50 nm.
  • the obtained dispersion was placed in a freeze-drying container, frozen at ⁇ 80 ° C., and then freeze-dried with a freeze-dryer (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., FD-1).
  • the obtained freeze-dried product was pulverized with a pulverizer to obtain powdered cellulose nanofibers.
  • the types of various dispersants used in Examples and Comparative Examples are as described above.
  • the mechanical properties of each test piece were evaluated by Shimadzu Autograph (AGX-Plus, manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the dynamic viscoelasticity of the molded product is Rheogel E-4000 (manufactured by UBM), giving a sine wave amplitude at a load of 50 g in the tensile mode, -100 to 250 ° C., temperature rising rate 2 ° C. Measured at / min.
  • the gel fraction (degree of crosslinking) of the molded product was determined by measuring the weight after drying the residue when methanol was extracted at room temperature for 24 hours at 100 ° C. for 2 hours and calculating the weight ratio before and after extraction. . The results are shown in Table 20.
  • nylon 11 resin as a resin component is nylon 6/66 resin (Amilan CM6041XF, manufactured by Toray Industries, Inc., solubility parameter 11.6 (cal / cm 3 ) 1/2 )
  • the tensile strength, tensile modulus, tensile elongation at break and tan ⁇ peak of the obtained molded product were measured, and the gel fraction (degree of crosslinking) was determined.
  • the results are shown in Table 20.
  • the dispersion had a zeta potential of ⁇ 40.24 mV, the bulk density of the powder was 118 g / L, and the fiber diameter was 20 to 50 nm or less.
  • Example 10E to 10F Comparative Examples 10I to 10L
  • nylon 11 resin As a resin component, nylon 6/12 resin (Amilan CM6541X3, manufactured by Toray Industries, Inc., solubility parameter 11.6 (cal / cm 3 ) 1 / 2 )
  • TAIC solubility parameter 11.6 (cal / cm 3 ) 1 / 2
  • the tensile strength, the tensile modulus, the elongation at break and the tan ⁇ peak are measured in the same manner except that the kneading temperature is lowered by 50 ° C. and the cross-linking temperature is 125 ° C.
  • the gel fraction crosslinking degree
  • the results are shown in Table 20.
  • the obtained dispersion had a zeta potential of ⁇ 40.24 mV, a bulk density of the powder of 118 g / L, and a fiber diameter of 20 to 50 nm.
  • Example 10G to 10H Comparative Examples 10M to 10P
  • examples 10A to 10B and Comparative Examples 10A to 10D instead of the unmodified cellulose nanofiber powder (including a dispersant) as the cellulose nanofiber, hydrophobic modified cellulose nanofiber (T-NP101, Starlight PMC Co., Ltd.)
  • T-NP101 hydrophobic modified cellulose nanofiber
  • the tensile strength, the tensile modulus, the tensile elongation at break and the tan ⁇ peak were measured in the same manner except that the product was replaced with (manufactured), and the gel fraction (degree of crosslinking) was determined.
  • the results are shown in Table 20.
  • the obtained dispersion had a zeta potential of ⁇ 38.56 mV, a bulk density of the powder of 125 g / L, and a fiber diameter of 20 to 50 nm.
  • Example 10A and Comparative Example 10B the dispersant was changed from an acrylic sulfonic acid dispersant (Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) to a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, NOF ( Co.) or an acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), dispersions were obtained and evaluated in the same manner as in Example 10A and Comparative Example 10A.
  • the dispersibility, sedimentation stability, gel fraction, and impact resistance of the unmodified cellulose nanofibers are the same as those of Example 10A and Comparative Example 10A, respectively. Was confirmed.
  • Example 10A the resin component was polyethylene (solubility parameter 7.9 (cal / cm 3 ) 1/2 ) (Comparative Example 10Q) or polyacrylonitrile (solubility parameter 14.8 (cal / cm 3 ) 1/2 ).
  • a dispersion was produced in the same manner as in Example 10A, except that the change was made to (Comparative Example 10R) and the amount of dispersant added was 1% by weight. When films obtained by hot pressing the dispersion were visually evaluated, aggregates of cellulose nanofibers were confirmed in all cases.
  • Example 11A to 11D Comparative Examples 11A to 11F
  • K-2 Examples 11A to 11D, Comparative Examples 11A to 11F
  • slurry containing purified water as a dispersion medium cellulose, which is a raw material for cellulose nanofibers, and a dispersing agent are dispersed.
  • the product was put into the medialess disperser and circulated at a rotational peripheral speed of 30 m / s, and the dispersion of cellulose was promoted by shearing to obtain cellulose nanofibers with stable dispersion.
  • cellulose nanofiber raw material (BiNFi-s, manufactured by Sugino Machine), acrylic sulfonic acid dispersant (Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) as a dispersant. ) was repeated 5 times for the aqueous dispersion added with 10% by weight in terms of solid content of cellulose nanofibers to prepare a cellulose nanofiber dispersion. Thereafter, the mixture was transferred to a freeze-drying container and frozen at ⁇ 80 ° C., and then freeze-dried using a freeze-dryer (FD-1 manufactured by Tokyo Rika Machinery Co., Ltd.).
  • FD-1 manufactured by Tokyo Rika Machinery Co., Ltd.
  • the bulk density of the powdered material obtained from the freeze-dried powdery cellulose nanofibers using a pulverizer was measured according to JIS K7365.
  • the obtained dispersion had a zeta potential of ⁇ 39.67 mV, a bulk density of the powder of 119 g / L, and a fiber diameter of 20 to 50 nm.
  • the measurement sample was prepared in two ways: a liquid system (methanol solution) and a solid phase system, and chemical crosslinking (thermal crosslinking) and physical crosslinking ( ⁇ -ray irradiation) using a polyfunctional monomer were performed.
  • a mold cavity dimension: 50 ⁇ 100 mm
  • the powdery cellulose nanofiber is added in an amount of 0.45% by weight as a solid content, and is kneaded for 5 to 10 minutes using two 8-inch rolls under conditions of a roll temperature of 150 ° C., a roll gap of 0.5 mm, and a rotation speed of 50 rpm. A composition was obtained.
  • ⁇ Crosslinking treatment> The sheet-like composition obtained by the above operation was subjected to chemical cross-linking held at 150 ° C. for 1 hour or physical cross-linking with ⁇ -irradiation 30 kGy.
  • the cross-linked sheet was punched with a micro dumbbell-shaped punching die to obtain a micro dumbbell tensile test piece having a parallel part size of 5 ⁇ 12 mm. Thereafter, the mechanical properties of each test piece were evaluated by Shimadzu Autograph (AGX-Plus, manufactured by Shimadzu Corporation).
  • each test piece is Rheogel E-4000 (manufactured by UBM Co., Ltd.), a sinusoidal amplitude is given at a load of 50 g in a tensile mode, and the temperature rise rate is ⁇ 100 to 250 ° C. Measured at ° C / min.
  • the gel fraction of each test piece was obtained by drying the residue when methanol was extracted at room temperature for 24 hours, measuring the weight by drying at 100 ° C. for 2 hours, and determining the weight ratio before and after extraction. The results are shown in Table 21.
  • the resin component was a methoxymethylated nylon resin (Fine Resin FR-101, manufactured by Lead City Co., Ltd.), and 9 wt. %
  • TAIC triallyl isocyanate
  • Example 11I to 11L Comparative Examples 11M to 11R
  • the resin component was a carbodiimide-modified nylon resin (Amilan CM8000, manufactured by Toray Industries, Inc.), citric acid (reagent grade 1) was 9% as a crosslinking component, and a crosslinking aid was used.
  • the tensile strength, tensile modulus and elongation at break of the molded product were the same except that 9% by weight of triallyl isocyanate (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added (both solid and liquid).
  • Tan ⁇ peak, and gel fraction were determined. The results are shown in Table 21.
  • Example 11A and Comparative Example 11A the dispersant was changed from an acrylic sulfonic acid dispersant (Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) to a methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (co) polymer (Lipidure BL, NOF ( Co., Ltd.) or acrylic carboxylic acid copolymer (Aron A-6114, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) in the same manner as in Example 11A and Comparative Example 11A, respectively. And evaluated. The dispersibility, sedimentation stability, gel fraction, and impact resistance of the unmodified cellulose nanofibers were equivalent to those of Example 11A and Comparative Example 11A, respectively. From this result, the effect of crosslinking and the effect of adding unmodified cellulose nanofibers could be confirmed.
  • an acrylic sulfonic acid dispersant Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • Example 12A to 12Z2 Comparative Examples 12A to 12L
  • K-2 Examples 12A to 12Z2
  • purified water, cellulose nanofibers and dispersant were dispersed as a dispersion medium.
  • the slurry was put into the medialess disperser and circulated at a rotational peripheral speed of 30 m / s, and the dispersion of cellulose was promoted by shearing to obtain cellulose nanofibers with stable dispersion.
  • Dispersant A Acrylic sulfonic acid copolymer (Aron A-6012) , Manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
  • dispersant B methacryloyloxyethylenephosphophorylcholine (co) polymer (Lipidure BL (manufactured by NOF Corporation)
  • dispersant C acrylic carboxylic acid copolymer (A-) 6114, manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
  • an aqueous dispersion in which 10% by weight in terms of solid content of cellulose nanofibers was added was subjected to medialess dispersion treatment five times to prepare a preliminary dispersion of cellulose nanofibers.
  • the dispersion had a zeta potential in the range of ⁇ 38.2 to ⁇ 39.67 mV, then transferred to a freeze-drying container and frozen at ⁇ 80 ° C.
  • the powder was freeze-dried using a freeze dryer (FD-1 manufactured by Tokyo Rika Machinery Co., Ltd.) After freeze-drying, powdered cellulose nanofibers were obtained using a pulverizer, and the bulk density of the powder was JIS K7365. Measured according to
  • the preliminary dispersion obtained above had a zeta potential, a bulk density of the powder of 98 to 120 g / L, and a fiber diameter of 20 to 50 nm.
  • the types of various dispersants used in the examples and comparative examples are as described above.
  • Preparation of the measurement sample was carried out in two ways: a liquid system (methanol solution) and a solid phase system, and chemical crosslinking (thermal crosslinking) and physical crosslinking ( ⁇ -ray irradiation) using reactive monomers were performed.
  • a liquid system methanol solution
  • a solid phase system a solid phase system
  • chemical crosslinking thermal crosslinking
  • physical crosslinking ⁇ -ray irradiation
  • cellulose nanofiber powder three types for each dispersant
  • the roll temperature is 150 using an 8-inch two-roll.
  • the composition was obtained by kneading for 5 to 10 minutes under the conditions of 0 ° C., a roll gap of 0.5 mm, and a rotation speed of 50 rpm. This was put into the same mold (cavity size: 50 ⁇ 100 mm) as described above and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm.
  • Example 12G to 12I PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.), dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) as a crosslinking component, 9% by weight, and triallyl isocyanate (as a crosslinking aid) TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., 9% by weight, and Irganox 1035 (manufactured by BASF) and Seanox 412S (manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.) as an antioxidant were mixed at a weight ratio of 1: 2.
  • TAIC triallyl isocyanate
  • Irganox 1035 manufactured by BASF
  • Seanox 412S manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.
  • Example 12J to 12L PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.), polymerization initiator (VF-096, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 5% by weight, triallyl isocyanate (TAIC, Shikoku) as a crosslinking aid 9% by weight of Kasei Kogyo Co., Ltd., and 2 mixture of Irganox 1035 (BASF) and Sinox 412S (Cipro Kasei Co., Ltd.) as an antioxidant in a weight ratio of 1: 2.
  • TAIC triallyl isocyanate
  • BASF Irganox 1035
  • Sinox 412S Cipro Kasei Co., Ltd.
  • cellulose nanofiber powder (three types for each dispersant) is added to PEG-modified nylon resin, and the roll temperature is 150 using two 8-inch rolls.
  • the composition was obtained by kneading for 5 to 10 minutes under the conditions of 0 ° C., a roll gap of 0.5 mm, and a rotation speed of 50 rpm. This was put into the same mold (cavity size: 50 ⁇ 100 mm) as described above and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm.
  • Example 12M-12O Carbodiimide-modified nylon resin (Amilan CM8000, manufactured by Toray Industries, Inc.) 9% citric acid (reagent grade 1) as a crosslinking component, triallyl isocyanate (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) 9% as a crosslinking aid % And a mixture of Irganox 1035 (manufactured by BASF) and Cynox 412S (manufactured by Cypro Kasei Co., Ltd.) at a weight ratio of 1: 2 was added and blended with 2.3 wt% as an antioxidant, Further, 0.5% by weight of the above cellulose nanofiber powder (three types depending on the dispersant) was added to the carbodiimide-modified nylon resin, and the roll temperature was 150 ° C.
  • TAIC triallyl isocyanate
  • Cynox 412S manufactured by Cypro Kasei Co., Ltd.
  • the roll gap was 0.5 mm using two 8-inch rolls.
  • the mixture was kneaded for 5 to 10 minutes under the condition of a rotation speed of 50 rpm to obtain a composition.
  • This was put into a mold (cavity dimension: 50 ⁇ 100 mm) and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm, and subjected to the physical crosslinking treatment described below. .
  • Example 12P to 12R A carbodiimide-modified nylon resin (Amilan CM8000, manufactured by Toray Industries, Inc.) was mixed and added with 9.5% by weight of a polyfunctional epoxy resin (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component. 0.5% by weight of cellulose nanofiber powder (three types depending on the dispersant) was added, and 5 to 5 inches under the conditions of a roll temperature of 150 ° C., a roll gap of 0.5 mm, and a rotation speed of 50 rpm using two 8-inch rolls. The composition was obtained by kneading for 10 minutes. This was put into a mold (cavity size: 50 ⁇ 100 mm) and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm.
  • a polyfunctional epoxy resin TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co
  • Example 12S to 12U PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.) and PA11 (Rilsan BMNO, manufactured by Arkema Co., Ltd.) were blended at a weight ratio of 80:20, and triallyl isocyanate (TAIC) was used as a crosslinking aid. , Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added and mixed 9% by weight, 0.5% by weight of the above cellulose nanofiber dispersion (three types for each dispersant) was added, and an 8-inch two-roll was used.
  • TAIC triallyl isocyanate
  • the composition was obtained by kneading for 5 to 10 minutes under the conditions of a roll temperature of 150 ° C., a roll gap of 0.5 mm, and a rotation speed of 50 rpm. This was put into a mold (cavity size: 50 ⁇ 100 mm) and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm.
  • Example 12V to 12X PA11 (Rilsan BMNO, manufactured by Arkema Co., Ltd.), 9% by weight of triallyl isocyanate (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking aid, and Irganox 1035 (manufactured by BASF) as an antioxidant Mixing 2.3 wt% of Sinox 412S (manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.) at a weight ratio of 1: 2, and using an 8 inch two roll, roll temperature 150 ° C., roll gap 0.5 mm, The composition was obtained by kneading for 5 to 10 minutes at a rotation speed of 50 rpm. This was put into a mold (cavity size: 50 ⁇ 100 mm) and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm.
  • TAIC triallyl iso
  • Example 12Y to 12Z2 PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.) is blended with 9.5% of a polyfunctional epoxy resin (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a cross-linking component to make it hydrophobic.
  • a polyfunctional epoxy resin TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • Modified cellulose nanofiber powder Starlight PMC Co., Ltd.
  • Example 25 or a dispersion composed of the above-mentioned unmodified cellulose nanofiber (using Dispersant A) and hydrophobic modified cellulose nanofiber powder (Starlight PMC Co., Ltd.) ) 0.45% by weight of a prototype product) mixed at a weight ratio of 50:50 was added, and 5 rolls were used under the conditions of a roll temperature of 150 ° C., a roll gap of 0.5 mm, and a rotation speed of 50 rpm using two 8-inch rolls. A composition was obtained by kneading for ⁇ 10 minutes. This was put into a mold (cavity size: 50 ⁇ 100 mm) and compressed at a pressure of 20 MPa with a hot press at 150 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.5 mm, and subjected to the chemical crosslinking treatment described below. .
  • Comparative Examples 12A to 12M Samples were prepared in the same manner and subjected to the test when the above three kinds of modified polyamide resins were used and no cellulose nanofibers were added or no crosslinking treatment was performed.
  • Examples 12A to 12Z2 and Comparative Examples 12A to 12M all materials were dried at 80 ° C. for 12 hours or more before preparing the composition, whereas only Comparative Example 13 had a normal temperature / non-adjusted room.
  • the composition obtained by blending and kneading the materials stored in the above state was pulverized, and the test was performed using a product obtained by compression molding in the same manner as described above after drying at 80 ° C. for 12 hours or more.
  • the dynamic viscoelasticity of the molded article is Rheogel E-4000 (manufactured by UBM Co., Ltd.), a sinusoidal amplitude is given at a load of 50 g in the tension mode, and the temperature rise rate is ⁇ 100 to 250 ° C. Measured in min.
  • the gel fraction of the molded product was obtained by measuring the weight after drying the residue when the methanol was extracted at room temperature for 24 hours at 100 ° C. for 2 hours, and obtaining the weight fraction from before and after the extraction.
  • each coating composition obtained by the above operation was formed on a SUS plate with a roll coater with a thickness of 100 ⁇ m or more on the SUS plate before desolvation, each composition was held at 80 ° C. for 3 hours,
  • the coating film obtained by performing the crosslinking treatment was loaded with ⁇ 24 steel balls (about 500 g) for 12 hours, and the presence or absence of traces after the removal of caustic was visually determined. The results are shown in Tables 22 and 23.
  • these effects may be either unmodified cellulose nanofibers treated with a dispersant or hydrophobically modified cellulose nanofibers. Furthermore, the same effect can be obtained with a blend of modified polyamide resin and unmodified polyamide resin for the resin component, and the liquid process is more characteristic than the solid-phase process for the composite method. The improvement effect is high.
  • the dispersibility of the cellulose nanofibers in the resin can be improved by a relatively simple means, and the crosslinking treatment can be further performed. Therefore, characteristic mechanical characteristics, heat resistance, and creep resistance that are not conventionally obtained can be obtained, and improvements in chemical resistance, weather resistance, wear resistance, and the like can be expected.
  • Example 12R Comparative Example 12M
  • the polyamide resin and cellulose nanofibers used in the composition are dried before kneading the composition (Example 12R) and when drying after kneading, the latter is the composition.
  • the mechanical properties of the object are slightly degraded. This is because, when heated and kneaded in the presence of moisture (Comparative Example 12M), the mechanical properties of the composition obtained by hydrolysis of the modified polyamide resin or cellulose nanofibers are reduced, but these are dried before kneading. As a result, the mechanical properties of the obtained molded composition do not deteriorate. This is considered to be because hydrolysis of the modified polyamide and cellulose nanofibers was suppressed.
  • composition in the solid phase by adjusting the composition in the solid phase, it can be applied to molding means frequently used in the industry such as injection molding, compression molding and extrusion molding, which avoids the influence of moisture as much as possible and has little risk of deterioration of physical properties.
  • molding means frequently used in the industry such as injection molding, compression molding and extrusion molding, which avoids the influence of moisture as much as possible and has little risk of deterioration of physical properties.
  • a composition can be obtained.
  • Example 13A to 12Z2 Comparative Examples 13A to 13M
  • the measurement sample was prepared by chemical crosslinking (thermal crosslinking) and physical crosslinking ( ⁇ -ray irradiation) using a reactive monomer, respectively, as a liquid system (methanol solution).
  • the crosslinking method shown in Tables 24 and 25 was used and the crosslinking method was used.
  • Example 13A to 13F Methanol solution (concentration 20% by weight) of methoxymethylated nylon resin (Fine Resin FR-101, manufactured by Lead City Co., Ltd.) and citric acid (reagent grade 1) as acid catalyst 9% in terms of solid content, crosslinking aid 9% by weight of triallyl isocyanate (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as an agent, and 1: 2 of Irganox 1035 (manufactured by BASF) and Seanox 412S (manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.) as antioxidants
  • TAIC triallyl isocyanate
  • Irganox 1035 manufactured by BASF
  • Seanox 412S manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.
  • the above cellulose nanofiber aqueous dispersion (three types depending on the dispersant) was added to the solid content of the methoxymethylated nylon resin so that the cellulose nanofiber solid content was 0.45 wt%, and the mixture was rocked for 1 hour. After mixing, the solvent was removed by maintaining at 80 ° C. for 3 hours or more. The obtained solid composition was put into a mold (cavity dimension: 50 ⁇ 100 mm) heated to 150 ° C. and compression molded at a pressure of 20 MPa to obtain a sheet-like composition having a thickness of 0.5 mm.
  • Example 13G to 13I PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.) in methanol solution (concentration 20% by weight), and polyfunctional epoxy resin (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component
  • a methanol solution concentration 20% by weight
  • convert the cellulose nanofiber aqueous dispersion three types depending on the dispersant
  • the obtained solid composition was put into a mold (cavity dimension: 50 ⁇ 100 mm) heated to 150 ° C. and compression molded at a pressure of 20 MPa to obtain a sheet-like composition having a thickness of 0.5 mm.
  • Example 13J to 13L Methanol solution (concentration 20% by weight) of PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.) and methanol of 2-methyl-2-oxazoline (reagent, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a crosslinking component
  • a solution concentration 20% by weight
  • 2-methyl-2-oxazoline reagent, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • a crosslinking component Prepare a solution (concentration 20% by weight), 9.5% in terms of solid content, and the above cellulose nanofiber aqueous dispersion (3 types for each dispersant) with respect to the solid content of PEG-modified nylon resin.
  • Each was added to 0.45 wt% and mixed with a rocking mill for 1 hour, and then the solvent was removed at 80 ° C. for 3 hours or more.
  • the obtained solid composition was put into a mold (cavity dimension: 50 ⁇ 100 mm) heated to 150 ° C. and compression molded at a pressure of
  • Example 13M to 13R Carbodiimide-modified nylon resin (Amilan CM8000, manufactured by Toray Industries, Inc.) in methanol (concentration 20% by weight) and citric acid (reagent grade 1) as a cross-linking component, 9% in terms of solid content, triallyl isocyanate as a cross-linking aid 9% by weight (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), and Irganox 1035 (manufactured by BASF) and Seanox 412S (manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.) as an antioxidant were mixed at a weight ratio of 1: 2.
  • TAIC manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • Irganox 1035 manufactured by BASF
  • Seanox 412S manufactured by Sipro Kasei Co., Ltd.
  • Example 13S to 13X PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.) and PA11 (Rilsan BMNO, manufactured by Arkema Corporation) in a weight ratio of 80:20, a methanol solution (concentration 20% by weight), and crosslinking 9% by weight of triallyl isocyanate (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) is added and mixed as an auxiliary, and the above cellulose nanofiber aqueous dispersion (for each dispersant) is added to the solid content of the PEG-modified nylon resin. 3 types) were added so that it might become 0.45 weight% by solid content of a cellulose nanofiber, and it mixed for 1 hour with the rocking mill, Then, it hold
  • TAIC triallyl isocyanate
  • PA11 (Rilsan BMNO, manufactured by Arkema Co., Ltd.) was blended at a weight ratio of 80:20 and methanol solution (concentration 20% by weight) was mixed with triallyl isocyanate (TAIC, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking aid.
  • TAIC triallyl isocyanate
  • the obtained solid composition was put into a mold (cavity dimension: 50 ⁇ 100 mm) heated to 150 ° C. and compression molded at a pressure of 20 MPa to obtain a sheet-like composition having a thickness of 0.5 mm.
  • Example 13Y to 12Z2 Methanol solution (concentration 20% by weight) of PEG-modified nylon resin (AQ nylon A-90, manufactured by Toray Industries, Inc.) and methanol of polyfunctional epoxy resin (TG-G, cross-linking component, manufactured by Shikoku Chemical Industries, Ltd.) Prepare a solution (concentration 20% by weight), hydrophobically modified cellulose nanofiber powder (prototype of Starlight PMC Co., Ltd.), or a pre-dispersion of the above-mentioned unmodified cellulose nanofiber with dispersant A and hydrophobically modified cellulose nanofiber powder 0.45% by weight of a solid (Starlight PMC Co., Ltd. prototype) mixed at 50:50 in terms of solid content was added, mixed for 1 hour on a rocking mill, and held at 80 ° C. for 3 hours or longer Desolvation was performed.
  • a solid Starlight PMC Co., Ltd. prototype
  • Citric acid (acid catalyst, reagent grade 1) in terms of solid content 9%, triallyl isocyanate (TAIC, crosslinking aid, manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) 9% by weight, Irganox 1035, antioxidant, A mixture of BASF) and Cinox 412S (Cipro Kasei Co., Ltd.) mixed at a weight ratio of 1: 2 was blended and added to 2.3% by weight to prepare a methanol solution (concentration 20% by weight). .
  • TAIC triallyl isocyanate
  • Irganox 1035 antioxidant
  • antioxidant antioxidant
  • Cinox 412S Cipro Kasei Co., Ltd.
  • the raw material cellulose nanofiber (BiNFi-s, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) was added to the solid content of the methoxymethylated nylon resin so that the solid content would be 0.45% by weight, and an experimental propeller stirrer was mixed for 2 hours to obtain a resin composition (modified polyamide / cellulose nanofiber aqueous dispersion).
  • the dynamic viscoelasticity of the molded body was Rheogel E-4000 (manufactured by UBM), a sinusoidal amplitude was given at a load of 50 g in a tensile mode, and the temperature was increased from ⁇ 100 to 250 ° C. and a temperature increase rate of 2 ° C. min. Measured at In addition, the gel fraction of the molded body was determined from the weight ratio before and after extraction by drying the residue when methanol was extracted for 24 hours at room temperature and drying at 100 ° C. for 2 hours.
  • each coating composition obtained by the above operation was formed on a SUS plate with a roll coater with a thickness of 100 ⁇ m or more on the SUS plate before desolvation, each composition was held at 80 ° C. for 3 hours, The coating film obtained by performing the crosslinking treatment was loaded with ⁇ 24 steel balls (about 500 g) for 12 hours, and the presence or absence of traces after the removal of caustic was visually determined. The results are shown in Tables 24 and 25.
  • the dispersion stability of cellulose nanofibers is not mixed with a water-dispersible polyamide, dispersant, cross-linking component, and antioxidant at the same time without preparing a pre-dispersion of cellulose nanofibers.
  • precipitation and phase separation occurred immediately after mixing (Comparative Example 13M).
  • the modified polyamide resin, cellulose nanofibers and the crosslinking component in a liquid system the dispersibility of the cellulose nanofibers in the resin can be improved by a relatively simple means, and further by crosslinking treatment, Unprecedented characteristic mechanical properties, heat resistance and creep resistance can be obtained, and improvements in chemical resistance, weather resistance, wear resistance and the like can be expected.
  • Example 14A to 14V Comparative Examples 14A to 14V
  • a medialess disperser K-2 (Apex Disperser ZERO) manufactured by Hiroshima Metal & Machinery Co., Ltd. is used, and a slurry-like product in which purified water, cellulose nanofibers and a dispersant are dispersed as the medialess
  • the dispersion was introduced into a disperser and circulated at a rotational peripheral speed of 30 m / s, and cellulose dispersion was promoted by shearing to obtain cellulose nanofibers with stable dispersion.
  • cellulose nanofiber (BiNFi-s, manufactured by Sugino Machine) is 0.1% by weight, and acrylic sulfonic acid dispersant (Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as the dispersant.
  • acrylic sulfonic acid dispersant Aron A-6012, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the medialess dispersion treatment was repeated 5 times to prepare a cellulose nanofiber dispersion.
  • the dispersion obtained above had the following zeta potential and fiber diameter.
  • the types of various dispersants used in the examples and comparative examples are as described above.
  • Zeta potential -39.67 mV
  • fiber diameter 20-50 nm
  • Preparation of the measurement sample is an aqueous solution.
  • the appearance of the obtained aqueous dispersion is a cloudy liquid, and dispersion and aggregation of the cellulose nanofibers are not observed. No fiber precipitation was observed, and the slurry was stable.
  • the zeta potential is 12.8 mV, and after a while, the precipitation starts, and after 12 hours, Added cellulose nanofibers precipitated to about 1/2 of the liquid volume.
  • the crosslinking component of the water-dispersible resin was selected on the assumption that it is soluble in water.
  • ⁇ Water-dispersible epoxy resin> As a water-dispersible epoxy resin having an epoxy group in its structure, an epoxy resin emulsion (Adeka Resin EM-0427WC, manufactured by Adeka Co., Ltd., solid content 50% by weight) was used. 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin. % By weight and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of settling of the added component after standing for 24 hours was visually observed.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • a coating film having a thickness of 5 ⁇ m was formed on a glass substrate hydrophilized by oxygen plasma using a spin coater (700 rpm ⁇ 10 seconds), and after removing the solvent, ⁇ rays were irradiated with 30 kGy as physical crosslinking, The matrix resin component was crosslinked. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the soluble part of the resin crosslinked body in water, and the pencil hardness of the coating film was measured (Example 14A).
  • a water-dispersible phenolic resin having a phenolic hydroxyl group in its structure (WSR-SP82, manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd., 30% by weight solid content aqueous solution) was used.
  • 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin.
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma was spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m, and crosslinked by irradiating 30 kGy of ⁇ rays as physical crosslinking. .
  • the presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the soluble part of the resin crosslinked body in water, and the pencil hardness of the coating film was measured (Example 14C).
  • a cross-linking component as a double-ended isocyanate type polycarbodiimide (Carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) was added and mixed by stirring to prepare a cellulose nanofiber / resin dispersion. Using what was spin-coated under the same conditions, as a crosslinking condition, it was heated at 150 ° C. for 1 hour for chemical crosslinking. Using this resin crosslinked body, pencil hardness was measured (Example 14D).
  • a resin aqueous solution having a solid content of 12.5% by weight was prepared from polyvinyl alcohol (Poval PVA-205, manufactured by Kuraray Co., Ltd., pellets) as a resin having a hydroxyl group in the structure.
  • polyfunctional allyl monomer TAIC, manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • a coating film having a thickness of 5 ⁇ m is formed by spin coating (700 rpm ⁇ 10 seconds) on a glass substrate hydrophilized with oxygen plasma, and irradiated with 30 kGy of ⁇ -rays as a physical cross-link.
  • the ingredients were cross-linked.
  • the presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the soluble part of the resin crosslinked body in water, and the pencil hardness of the coating film was measured (Example 14E).
  • a polyfunctional epoxy monomer (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component was added by 5% by weight and mixed by stirring to prepare a cellulose nanofiber / resin dispersion. Using what was spin-coated under the same conditions, as a crosslinking condition, it was heated at 150 ° C. for 1 hour for chemical crosslinking. Pencil hardness was measured using this resin crosslinked body. (Example 14F).
  • polyvinyl butyral (ESREC KW-1, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., aqueous solution with a solid content of 20% by weight) is used as a resin having a hydroxyl group, the polyfunctional allylic monomer is 5% by weight as a crosslinking component, and
  • the cellulose nanofiber dispersion was added in an amount of 1% by weight in terms of solid content, and stirred at 300 rpm for 1 hour using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • hydrogel composition was obtained by ⁇ -ray irradiation and physical crosslinking under the same conditions as described above in a water-containing state (Example 14G).
  • ⁇ Water-dispersible urethane resin> As a water-dispersible urethane resin having an isocyanate group in the skeleton, Elastron MF25K (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., solid content 25% by weight aqueous solution) was used. 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin. % By weight and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • a coating film having a thickness of 5 ⁇ m was formed by spin coating (700 rpm ⁇ 10 seconds) on a glass substrate that had been subjected to a hydrophilic treatment, and after removing the solvent, ⁇ rays were irradiated at 30 kGy for crosslinking. .
  • the presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the soluble part of the crosslinked resin in water, and the pencil hardness of the coating film was measured (Example 14I).
  • the curing catalyst is Elastron CAT-21 (organotin-based catalyst, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and spin-coated under the same conditions, and heated at 150 ° C. for 1 hour for chemical crosslinking. . Using this resin crosslinked body, pencil hardness was measured (Example 14J).
  • Polyvinylpyrrolidone resin As a polyvinylpyrrolidone resin having a pyrrolidone group in the skeleton, K-85N (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., aqueous solution with a solid content of 20% by weight) was used. 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin. % By weight and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • hydrogel composition was obtained by ⁇ -ray irradiation and physical crosslinking under the same conditions as described above in a water-containing state (Example 14K).
  • the cross-linking component was Elastron CAT-21 (organotin-based catalyst, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and the mixture was stirred and mixed under the same conditions, and the dispersibility of this dispersion was visually evaluated. The presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed. Next, this was heated at 50 ° C. for 1 hour and chemically crosslinked to obtain a hydrogel composition (Example 14L).
  • Water-dispersible melamine resin polyethyleneimine resin
  • a resin having an amino group in its structure a water-dispersible melamine resin (Nicarac MW-30, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., a viscous liquid having a solid content of 98% by weight), and polyethyleneimine (1200, Junsei Chemical Co., Ltd.) And an aqueous solution having a solid content of 20% by weight.
  • a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin.
  • % By weight and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m. Irradiated and cross-linked. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the water-soluble component of the crosslinked resin, and the pencil hardness of the coating film was measured (Examples 14M and 14O).
  • polyvinyl alcohol (PVA-205, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was used as the cross-linking component and spin-coated under the same conditions, and the cross-linking conditions were heated at 150 ° C. for 1 hour for chemical cross-linking. Pencil hardness was measured using this crosslinked resin (Examples 14N, 14P).
  • Water-dispersible polyester resin, water-dispersible polyacrylic acid resin As a resin having a carboxyl group in the structure, a water-dispersible polyester resin (Plus Coat Z-730, manufactured by Kyoyo Chemical Industry Co., Ltd., an aqueous solution having a solid content of 25% by weight), and a water-dispersible polyacrylic acid resin (Viscomate NP- 700, manufactured by Showa Denko KK, an aqueous dispersion having a solid content of 2% by weight).
  • a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a cross-linking component and the cellulose nanofiber dispersion as a solid component with respect to the solid content of the water-dispersible polyester resin 1% by weight in terms of minutes was added, and the mixture was stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m. Irradiated and cross-linked. The presence or absence of gelation was determined from the presence or absence of the soluble part of the resin crosslinked body in water, and the pencil hardness of the coating film was measured (Example 14Q).
  • the cross-linking component was oxazoline (WS-700, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), and after stirring and mixing, the dispersibility of the dispersion was visually evaluated, and then allowed to stand for 24 hours. The presence or absence of sedimentation of the cellulose nanofibers was visually observed. Further, a spin coat using the dispersion under the same conditions was heated at 150 ° C. for 1 hour for chemical crosslinking. Pencil hardness was measured using this crosslinked resin (Example 14R).
  • the cross-linking component is a double-ended isocyanate type polycarbodiimide (Carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.), and after stirring and mixing, the dispersibility of the dispersion was visually evaluated. The presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed. Next, this was heated at 50 ° C. for 1 hour and chemically crosslinked to obtain a hydrogel composition (Example 14T).
  • a double-ended isocyanate type polycarbodiimide Carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • ⁇ Water-dispersible polysiloxane composite acrylic resin> As the polysiloxane resin having a siloxane group in the skeleton, an aqueous polysiloxane composite acrylic resin (Ceranate WSA-1070, manufactured by DIC Corporation, aqueous solution having a solid content of 40% by weight) was used. 5% by weight of a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and the cellulose nanofiber dispersion is 1 in terms of solid content with respect to the solid content of the resin. % By weight and stirred for 1 hour at 300 rpm using a laboratory stirrer. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m. Irradiation and crosslinking were performed, and the pencil hardness of the coating film was measured.
  • Example 14U To the polysiloxane resin, 5% by weight of an epoxy group-containing exclusive crosslinking component Watersol WSA-950 (manufactured by DIC Corporation) and 1% by weight of the cellulose nanofiber dispersion in terms of solid content are added, and an experimental stirrer is used. And stirred at 300 rpm for 1 hour.
  • photopolymerizable resin > 3D printer resin and water dispersible oxetane resin (Aron Oxetane OXT-101, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) are selected as photopolymerizable resin, and triarylsulfonium salt (reagent grade 1) is solid resin as a polymerization initiator 1% by weight in terms of a fraction, 5% by weight of a polyfunctional epoxy monomer (TG-G, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a crosslinking component, and 1% by weight of the cellulose nanofiber dispersion were added, and an experimental stirrer was added.
  • TG-G polyfunctional epoxy monomer
  • Water dispersible PA11 (RILSAN BMNO, manufactured by Arkema Co., Ltd.) using castor oil as a starting material is selected as a biomass-derived resin, and a polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) )) And 5% by weight of the cellulose nanofiber dispersion in terms of solid content, and kneaded at a barrel temperature of 190 ° C. using an experimental biaxial kneader (MC15M manufactured by DSM Xlpore). A small dumbbell test piece was molded at a mold temperature of 60 ° C.
  • Example 14A to 14V a sample in which cellulose nanofiber was not added was prepared and measured from each sample composition.
  • the preparation conditions and characteristic evaluation methods for each resin system, and the conditions thereof are the same as those in Examples 14A to 14V (Comparative Examples 14A to 14V).
  • the resin was crosslinked without adding the cellulose nanofiber dispersion (Comparative Example 14W), and the cellulose nanofiber dispersion.
  • a resin that does not crosslink the resin (Comparative Example 14X) was prepared, and the pencil hardness was measured in the same manner.
  • the polyacrylic acid resin of Example 14T the one that was subjected only to chemical crosslinking treatment without adding cellulose nanofibers, and the one that was not subjected to crosslinking treatment by adding cellulose nanofibers were prepared (Comparative Example 14Y, 14Z).
  • Examples 14A to 14V and Comparative Examples 14A to 14V the case of chemical crosslinking and the case of physical crosslinking were compared for each water-dispersible resin, and whether or not a crosslinking component was added to each resin system, and cellulose nanofibers The presence or absence of the addition of was examined for the presence or absence of crosslinking and the physical properties (pencil hardness) of the coating film.
  • any resin composition by adding a crosslinking component, gelation was observed in both physical crosslinking and chemical crosslinking, and it was confirmed that three-dimensional crosslinking was performed (Examples 14A to 14F, 14I, 14J, 14M-14R, 14T, 14U).
  • hydrogels with or without cellulose nanofibers can be obtained by adding both ends isocyanate type polycarbodiimide (carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) as a crosslinking component.
  • isocyanate type polycarbodiimide carboxymethyl methacrylate (carbodilite VS-02, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.)
  • gelation did not occur in the case where no crosslinking component was present.
  • the water dispersible oxetane resin which is a photopolymerizable resin and can be applied to a resin for a 3D printer, has no problem in the dispersibility and sedimentation stability of cellulose nanofibers as in the above resin group, and ultraviolet irradiation was used. It was recognized that patterning by a chrome mask was caused by physical crosslinking and gelation (crosslinking) was performed, but patterning did not occur unless a crosslinking component and cellulose nanofibers were added (Example 14W, Comparative Example 14Z2). .
  • the biomass-derived resin PA11 which has been physically crosslinked by adding a powder derived from a cellulose nanofiber dispersion and a crosslinking component, has a high tensile elastic modulus without adding these, and the effect of cellulose nanofiber and crosslinking is recognized.
  • polyacrylonitrile resin As a resin having a nitrile group in the structure, polyacrylonitrile resin (reagent grade 1, manufactured by Sigma-Aldrich Japan) was used. A polyacrylonitrile resin is dissolved in water to prepare an aqueous solution having a solid content of 20% by weight. A polyfunctional allyl monomer (triallyl isocyanurate (TAIC), manufactured by Nippon Kasei Kogyo Co., Ltd.) is used as a crosslinking component for the solid content. was added in an amount of 5% by weight, and the cellulose nanofiber dispersion was added in an amount of 1% by weight in terms of solid content. After visually evaluating the dispersibility of this dispersion, the presence or absence of sedimentation of cellulose nanofibers after standing for 24 hours was visually observed.
  • TAIC triallyl isocyanurate
  • a glass film hydrophilized with oxygen plasma is spin-coated (700 rpm ⁇ 10 seconds) to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m. Irradiation and crosslinking were performed, and the pencil hardness of the coating film was measured. The dispersibility of each component in this dispersion composition was good, and no sedimentation of the composition component was observed (Example 14T).
  • the FEVE alternating copolymer which is an alternating copolymer of tetrafluoroethylene and vinyl ether, is water-dispersible and crosslinks with ultraviolet rays.
  • An aqueous solution having a solid content of 20% by weight of a FEVE alternating copolymer (Lumiflon, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is prepared, and the cellulose nanofiber dispersion is added at 1% by weight in terms of solid content, and the speed is adjusted to 300 rpm using a laboratory stirrer. And stirred for 1 hour.
  • ⁇ Emulsion resin> The resins dispersed in water by emulsifying the resin were verified using the epoxy resins of Examples 14A and 14B and Comparative Examples 14A and 14B. Thereby, even in the emulsion type, gelation occurred due to the addition effect of the cellulose nanofiber dispersion and the crosslinking treatment of the matrix resin as in the case of other water-dispersible resins, and the pencil hardness was improved.

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Abstract

セルロースナノファイバー及び樹脂成分を含み、樹脂成分を、水溶性樹脂、水分散性樹脂、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲にある熱可塑性樹脂、水溶性及びアルコール溶解性から選ばれた少なくとも1種の溶剤溶解性を有する前記熱可塑性樹脂の変性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種とすることにより、セルロースナノファイバーの樹脂成分中への分散性、およびセルロースナノファイバーと樹脂成分との界面での接着強度を高め、機械特性およびその他の特性に優れた樹脂組成物を得る。

Description

樹脂組成物およびその製造方法
 本発明は、樹脂組成物およびその製造方法に関する。
 従来、セルロースナノファイバーを含む樹脂組成物が多々提案されている。
 しかしながら、セルロースナノファイバーを樹脂に複合化した従来の樹脂組成物では、セルロースナノファイバーの樹脂中での分散性が低いことがある。特に、樹脂が疎水性の比較的高い樹脂である場合には、セルロースナノファイバーが高親水性であることから、その樹脂中での分散性が低くなりやすい。
 セルロースナノファイバーの樹脂中での分散性を高めるために、例えば、重合性化合物とセルロースナノファイバーとを溶剤に分散させた分散液中で、重合性化合物を重合させた樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。しかしながら、特許文献1では、セルロースナノファイバーの存在下で重合性化合物を重合させるために、反応制御が複雑になりがちであり、コストも高くなる。 
 また、セルロースナノファイバーの分散性を向上させる分散剤として、樹脂親和性セグメントとセルロース親和性セグメントとを有し、かつブロック共重合体構造またはグラジエント共重合体構造を有する共重合体が提案されている(特許文献2)。該分散剤は特殊なリビングラジカル重合法で合成することが必要である。また、該分散剤を用いてセルロースナノファイバーを有機溶剤中で解繊及び分散させ、得られた分散液を樹脂の有機溶剤溶液中に分散させることが必要である。これら一連の操作及びその後処理は非常に煩雑であり、精密な制御を要するという問題がある。
 また、セルロースナノファイバーと、水溶性含窒素樹脂と、反応性を有する有機化合物とを混合し、セルロースナノファイバーと水溶性含窒素樹脂との間に架橋構造を形成することにより、得られる樹脂組成物の機械特性を向上させる試みがある(特許文献3)。しかしながら、この技術では、セルロースナノファイバーの微細化および均一な分散は考慮されていないことから、セルロースナノファイバーによる補強効果が不十分になり易いという問題がある。
 セルロースナノファイバーを樹脂中に微細かつ均一に分散させるために、セルロースナノファイバーと高分子分散剤との併用や、セルロースナノファイバー中の水酸基を疎水性基で変性することにより、熱可塑性樹脂に対する分散性を高めた疎水変性セルロースナノファイバーの使用が提案されている(特許文献4)。また、セルロースナノファイバーのSP値(solubility parameter)に近いSP値を有する熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の使用が考えられる。しかしながら、これらの方法で得られる樹脂組成物も、剛性、耐クリープ性、耐摩耗性などの機械特性が充分とはいえない場合もある。
 また、従来技術では、セルロースナノファイバーと混合する樹脂には、変性などの処理は施されていない。前述したように、セルロースナノファイバーと樹脂との間には、セルロースナノファイバーが樹脂に分散し難いという問題がある。 
 また、セルロースナノファイバーと熱可塑性樹脂との混合物を、二軸押出機などで複数回溶融混練し、セルロースナノファイバーの微細化と、セルロースナノファイバーの熱可塑性樹脂中への均一な分散を得ようとする試みがなされている。しかしながら、溶融混練の回数が少ないと、セルロースナノファイバーの樹脂中での分散が不十分になる。また、セルロースナノファイバーの樹脂中での分散を高めるために複数回の溶融混練を行なうと、二軸押出機の混練スクリュのせん断作用によってセルロースナノファイバーの切断や熱劣化を生じ、十分な機械特性を有する樹脂組成物(溶融混練物)が得られないことがある。
特開2014-105217号公報 特開2014-162880号公報 特開2015-160870号公報 特許第5150792号公報
 本発明の目的は、セルロースナノファイバーを含み、機械特性やその他の特性が向上した成形体を与え得る樹脂組成物及びその製造方法を提供することである。
 本発明は、好ましい実施形態として、下記〔1〕~〔13〕の樹脂組成物、および下記〔14〕~〔15〕の樹脂組成物の製造方法を提供する。
 〔1〕樹脂成分とセルロースナノファイバーとを含み、樹脂成分が、未変性水溶性樹脂、水分散性樹脂、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲にある熱可塑性樹脂、ならびに水溶性およびアルコール溶解性から選ばれた少なくとも1種の溶剤溶解性を有する熱可塑性樹脂の変性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、樹脂組成物。
 〔2〕未変性水溶性樹脂が、エチレン性二重結合含有化合物由来の構成単位および環状エチレン系化合物由来の構成単位から選ばれた少なくとも1種の構成単位を含む未変性水溶性樹脂、ビニルピロリドン系樹脂、ならびに水溶性バイオマス由来樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、上記〔1〕の樹脂組成物。
 〔3〕水分散性樹脂が、水分散性に変性された熱可塑性樹脂であり、水分散性に変性される前の熱可塑性樹脂が熱可塑性バイオマス由来樹脂である、上記〔1〕または〔2〕に記載の樹脂組成物。
 〔4〕水分散性樹脂が、水分散性に変性された、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂から選ばれた少なくとも1種であり、水分散性に変性される前の熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン樹脂以外の含窒素熱硬化性樹脂、熱硬化性バイオマス由来樹脂およびポリシロキサンよりなる群から選ばれた少なくとも1種であり、水分散性に変性される前の光硬化性樹脂が、光重合性樹脂および光架橋性樹脂よりなる群から選ばれけた少なくとも1種である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかの樹脂組成物。
 〔5〕溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲である熱可塑性樹脂が、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン610、ナイロン9、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン1010、ナイロン9T、ナイロン6/66、ナイロン66/610、およびナイロン6/11よりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリアミド樹脂である、上記〔1〕~〔4〕いずれかの樹脂組成物。
 〔6〕水溶性およびアルコール溶解性から選ばれた少なくとも1種の溶剤溶解性を有する変性樹脂が、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲である熱可塑性樹脂の、ポリエチレングリコール、N-メチロールメチル、およびカルボジイミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種による変性物である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかの樹脂組成物。
 〔7〕セルロースナノファイバーが、未変性セルロースナノファイバー及び疎水変性セルロースナノファイバーよりなる群から選ばれた少なくとも1種である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかの樹脂組成物。
 〔8〕疎水変性セルロースナノファイバーが、疎水性基を有するセルロースナノファイバーであり、疎水性基が、エーテル結合及びエステル結合から選ばれた少なくとも1つの結合により、セルロース由来の水酸基中の酸素原子に結合する、上記〔1〕~〔7〕のいずれかの樹脂組成物。
 〔9〕分散剤をさらに含み、セルロースナノファイバーの少なくとも一部が、分散剤とイオン結合する、上記〔1〕~〔8〕のいずれかの樹脂組成物。
 〔10〕分散剤が、リン原子に結合する-OH基、-COOH基、-SOH基、およびこれらの金属塩基から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、イミダゾリン基を有する化合物、アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単独重合体、ならびにアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン由来の構成単位とそれに共重合可能な他の単量体由来の構成単位とを含む共重合体よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、上記〔9〕の樹脂組成物。
 〔11〕架橋成分をさらに含む、上記〔1〕~〔10〕のいずれかの樹脂組成物。
 〔12〕架橋成分を介して結合した架橋構造を有し、架橋構造が、セルロースナノファイバー間の架橋構造、セルロースナノファイバーと樹脂成分との間の架橋構造、および樹脂成分間の架橋構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、上記〔11〕の樹脂組成物。
 〔13〕下記式で表わされる架橋度(ゲル分率、%)が20~98%である、上記〔11〕または〔12〕の樹脂組成物。
  ゲル分率=[不溶解分重量(g)/初期乾燥重量(g)]×100
〔式中、初期乾燥重量は、樹脂組成物を100℃で2時間乾燥させて得られた乾燥物の重量である。不溶解分重量は、乾燥物を常温下メタノール中に24時間浸漬した液から、定量ろ紙により分取した残渣を100℃で2時間乾燥させた後の重量である。〕
 〔14〕上記〔11〕~〔13〕のいずれかの樹脂組成物の製造方法であって、
 セルロースナノファイバーと分散剤との混合により、セルロースナノファイバーの予備分散体を得る工程と、
 予備分散体、樹脂成分、および架橋成分を溶剤中で撹拌および混合して樹脂組成物を得る工程と、
 樹脂組成物を乾燥させて乾燥体またはその成形体を得る工程と、
 乾燥体または成形体に架橋処理をする工程と、
を含む、樹脂組成物の製造方法。
 〔15〕第3工程の架橋処理が、加熱による化学的架橋または紫外線、電子線及びγ線よりなる群から選ばれた少なくとも1種の電離放射線の照射による物理的架橋である、上記〔14〕の製造方法。
 本発明によれば、セルロースナノファイバーを含み、機械特性やその他の特性が向上した成形体を与え得る樹脂組成物が提供される。
実施例1R及び比較例1Z11、1Z12の樹脂組成物を合わせガラスの接着剤として用いた場合の、耐貫通性試験の結果を示す図面である。
 本実施形態の樹脂組成物の成形体の機械特性には、強度、剛性、耐クリープ性、耐摩耗性などがある。また、本実施形態の樹脂組成物の成形体の他の特性には、柔軟性、耐熱性、耐薬品性、耐候性、吸水性、保水性、塗膜の自己修復性、ガスバリア性などがある。
 本実施形態の樹脂組成物では、セルロースナノファイバー(好ましくは親水性の高い未変性のセルロースナノファイバー)を特定の樹脂成分の強化繊維または補強材として使用する。ここで、樹脂成分は、未変性水溶性樹脂(以下単に「水溶性樹脂」ともいう)、水分散性樹脂、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲にある熱可塑性樹脂、水溶性およびアルコール溶解性から選ばれた少なくとも1種の溶剤溶解性を有する前記熱差可塑性樹脂の変性樹脂(以下単に「変性熱可塑性樹脂」ともいう)よりなる群から選ばれた少なくとも1種である。
 すなわち、樹脂成分は、前記4種の樹脂のそれぞれ単独使用でも良く、水溶性樹脂と水分散性樹脂との組み合わせ、水溶性樹脂と特定SP値の熱可塑性樹脂との組み合わせ、水溶性樹脂と変性熱可塑性樹脂との組み合わせ、水分散性樹脂と特定SP値の熱可塑性樹脂との組み合わせ、水分散性樹脂と変性熱可塑性樹脂との組み合わせ、水溶性樹脂と水分散性樹脂と特定SP値の熱可塑性樹脂との組み合わせ、水溶性樹脂と水分散性樹脂と変性熱可塑性樹脂との組み合わせ、水溶性樹脂と特定SP値の熱可塑性樹脂と変性熱可塑性樹脂との組み合わせ、水分散性樹脂と特定SP値の熱可塑性樹脂と変性熱可塑性樹脂との組み合わせ、水溶性樹脂と水分散性樹脂と特定SP値の熱可塑性樹脂と変性熱可塑性樹脂との組み合わせのいずれであってもよい。
 本実施形態では、セルロースナノファイバーと特定の分散剤と水などの分散媒とを混合してセルロースナノファイバーの予備分散体(以下単に「予備分散体」ともいう)を調製し、これに樹脂成分および架橋成分を添加混合することが好ましい。予備分散体中では、少なくとも一部のセルロースナノファイバーの表面にイオン結合により分散剤が吸着する。そして、該表面に分散剤が存在することで、セルロースナノファイバー表面に存在する水酸基がブロックされ、そのイオン反発力でセルロースナノファイバーの分散が均一かつ安定なものとなる。ここで、セルロースナノファイバーに吸着させる好ましい分散剤としては、P-OH基(リン原子に結合した水酸基)、-COOH基、-SOH基、およびこれらの金属塩基から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、イミダゾリン基を有する化合物、アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単独重合体、ならびにアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン由来の構成単位とそれに共重合可能な他の単量体由来の構成単位とを含む共重合体よりなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
 このように、本実施形態の樹脂組成物では、セルロースナノファイバー(好ましくは未変性セルロースナノファイバー)と分散剤とを用い、比較的簡易な方法で樹脂成分への分散に適した予備分散体を作製できる。したがって、本実施形態の樹脂組成物を低コストで得ることができる。
 セルロースナノファイバーの予備分散体では、セルロースナノファイバー表面のセルロース由来の水酸基に同種の分散剤がイオン結合することから、一および他の分散剤間にイオン反発力が生じ、その反発力によってセルロースナノファイバーの分散性が非常に高まる。したがって、予備分散体に使用する分散剤としては、アニオン性、カチオン性などのイオン性を有するものを用いる形態がある。また、2種以上の分散剤を用いる場合は、同じイオン性を持つ分散剤を用いる形態がある。一方で、セルロースナノファイバー表面のセルロース由来の水酸基にイオン結合したイオン性を有する分散剤は、樹脂成分との親和性を有することが本発明者らの研究により判明している。したがって、セルロースナノファイバーの予備分散体を樹脂成分に添加する場合には、セルロースナノファイバーが凝集することなく高分散すると共に、セルロースナノファイバー表面と樹脂成分(特に水や親水性溶剤に溶解および/または分散した樹脂成分)との界面接着が強くなり、樹脂組成物としての強度、剛性、耐熱性、耐摩耗性などに代表される特性の補強効果が高くなる。さらに、樹脂成分を物理的または化学的に架橋することにより、強度や剛性などの機械特性のほか、柔軟性、耐熱性、耐薬品性、耐候性、吸水性、保水性、自己修復性などを向上させることができる。
 また、本実施形態では、セルロースナノファイバーとして、未変性セルロースナノファイバー(以下「未変性CNF」ともいう)、および疎水変性セルロースナノファイバー(以下「疎水変性CNF」ともいう)を使用できる。疎水変性CNFは、セルロースナノファイバー由来の水酸基を疎水性基に置換することにより、未変性CNFを化学変性(疎水変性)したものである。疎水変性CNFを樹脂成分に添加および混合しても、強度や剛性などの機械特性、柔軟性、耐熱性、耐薬品性、耐候性などを向上させることができる。なお、疎水性CNFを用いかつ樹脂成分などを架橋させた場合には、その補強効果が一層向上する。
 本実施形態の樹脂組成物は、必須成分として、水溶性樹脂、水分散性樹脂、上記特定のSP値を有する熱可塑性樹脂、および変性熱可塑性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂成分と、セルロースナノファイバーと、を含み、任意成分として分散剤、架橋成分などを含む。本実施形態の樹脂組成物の中でも、上記樹脂成分、セルロースナノファイバーおよび分散剤を含む形態が好ましく、上記樹脂成分、セルロースナノファイバー、分散剤および架橋成分を含む形態がより好ましい。各成分の具体的構成は次の通りである。
 <樹脂成分>
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として、前述のように、水溶性樹脂、水分散性樹脂、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲にある熱可塑性樹脂、および変性熱可塑性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種を使用する。これらの樹脂成分の詳細は次の通りである。
 <水溶性樹脂>
 水溶性樹脂は、親水性官能基などにより変性されることなく、それ自体が水溶性を有する高分子化合物、すなわち未変性の水溶性高分子化合物である。本明細書において、水溶性とは、水、親水性溶剤又は水と親水性溶剤との混合溶剤に溶解することを意味する。
 親水性溶媒としては、例えば、低級アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール)、多価アルコール類、アミド類、ケトン類、ケトアルコール類、環状エーテル類、グリコール類、多価アルコールの低級アルキルエーテル類、ポリアルキレングリコール類、グリセリン、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類,エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類および多価アルコールアラルキルエーテル類、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、ε-カプロラクタム等のラクタム類、1,3-ジメチルイミダゾリジノンアセトン、N-メチルー2-ピロリドン、m-ブチロラクトン、グリセリンのポリオキシアルキレン付加物、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルスルホキシド、ジアセトンアルコール、ジメチルホルムアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトアミドなどである。親水性溶媒は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。水には、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、超純水などを使用できる。また、紫外線照射、または過酸化水素添加などにより滅菌した水を用いれば、長期保存での微生物の発生を防止できる。後述する水分散性樹脂の分散にも親水性溶剤および/または水が用いられ、上述の親水性溶剤および水を使用できる。
 なお水溶性樹脂として後述する樹脂の中にも、構成単位の種類や含有量の違い、重合方法などにより難水溶性又は非水溶性のものもある。このような樹脂は、乳化剤、界面活性剤などとの組み合わせ、樹脂骨格中および/または樹脂骨格末端への親水性官能基などの導入(以下単に「親水性官能基の導入」ともいう)などにより、水、親水性溶媒又は水と親水性溶媒との混合溶媒に分散して、水性エマルジョン(強制乳化型水性エマルジョンや自己乳化型水性エマルジョン等)や水性スラリーを形成することもある。本明細書では、このような樹脂を水分散性樹脂とも呼ぶ。水分散性樹脂の詳細は、後述する。
 水溶性樹脂としては水に溶解可能な高分子化合物であれば特に限定されないが、例えば、エチレン性二重結合含有化合物由来の構成単位及び/又は環状エチレン系化合物由来の構成単位を含む水溶性樹脂、ビニルピロリドン系樹脂、バイオマス由来水溶性樹脂、ポリエステル系水溶性樹脂などが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 エチレン性二重結合含有化合物由来の構成単位及び/又は環状エチレン系化合物由来の構成単位を含む水溶性樹脂としては、例えば、水溶性ビニル樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、及び(メタ)アクリル酸系樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種を好ましく使用できる。
 水溶性ビニル樹脂は、その分子骨格内に親水性のビニルアルコール構成単位(ビニルアルコール由来の構成単位)を有し、水、アルコール、又は水とアルコールとの混合溶剤に可溶で、活性水素化合物によって架橋させることができる。水溶性ビニル樹脂としては、エチレン性二重結合含有化合物由来の構成単位として、少なくともビニルアルコール由来の構成単位、すなわちビニルアルコール構造を主骨格に含むものが好ましい。また、水溶性ビニル樹脂を架橋させる活性水素化合物の例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート、ブロックイソシアネート、アミノ基含有樹脂(メラミン樹脂、ポリエチレンイミン)、カルボキシル基含有樹脂(ポリエステル樹脂、アクリル樹脂)、多価金属化合物(炭酸アンモニウム、ジルコニウム)、グリオキザール、N-メチロール化合物、ホウ酸エステル、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
 水溶性ビニル樹脂としては、各種の重合度、けん化度を有するポリビニルアルコールをはじめ、部分ケン化ポリビニルアルコールの他、ビニルアルコール由来の構成単位と、重合体の水溶性を阻害しない程度の少量の共重合成分由来の構成単位とを含有する水溶性共重合体及びそのケン化物などが挙げられる。該共重合成分としては、例えば、エチレン、プロピレン、インブチレン、アリルエステル、イソプロペニルエステル、ビニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、(メタ)アクリル酸エステル、酢酸ビニル等のビニルエステル化合物が挙げられる。該共重合体の製造において、該共重合成分は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
 水溶性ビニル樹脂としては、例えば、エチレン性二重結合含有化合物由来の構成単位を含む水溶性樹脂が挙げられる。その具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂(PVA、PVOH)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)などが挙げられ、これらの水溶性を損なうことなく、変性して用いてもよい。
 ポリビニルアルコール樹脂は酢酸ビニルをラジカル重合し、得られたポリ酢酸ビニルをケン化することで製造される。分子骨格中に多数の水酸基を有していることから、親水性が高くそのまま水溶液とすることができる。ポリビニルアルコール樹脂は、水溶性が高く、接着性、製膜性が高く、化学的に安定な性質を示す。この特性を生かして、接着剤、紙、繊維、フィルム、エマルジョン乳化剤、バインダー樹脂などに多用されている。またポリビニルアルコール樹脂は架橋反応性が高く、熱処理や紫外線処理により自己架橋させることもできる。
 ポリビニルアルコールの重合度、ケン化度は特に制限はないが、重合度が200~5000または500~3000の範囲で、ケン化度が70~100モル%または80~100モル%の範囲である。ポリビニルアルコールの市販品としては、ポバール((株)クラレ)、ゴーセネックス(日本合成化学工業(株))、J-ポバール(日本酢ビ・ポバール(株))などが挙げられる。
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)は、例えば、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体を加水分解することにより得られる。EVOHは、ポリビニルアルコールと同程度のハイガスバリア性や耐油性、透明性を有するとともに、主にエチレン由来の構成単位に起因する耐湿性や耐候性、耐薬品性に優れる。また、EVOHは、機械的強度が高く、すぐれた溶融押出加工性等を併せ持っている。市販品としては、エバール((株)クラレ)、ソアノール(日本合成化学工業(株))などが挙げられる。
 ポリビニルブチラール樹脂(PVB)は、ポリビニルアルコール樹脂を水性媒体中にて
酸性条件下および酸性触媒の存在下でアルデヒドを用いてアセタール化することにより製造される。酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸、硝酸などの無機塩が挙げられる。アルデヒド類としては、公知のアルデヒド類からを適宜選択でき、例えば、鎖状アルデヒド類、脂環式アルデヒド類及び芳香族アルデヒド類よりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。アルデヒドの炭素数は1~20または2~4である。その具体例としては、例えば、ベンズアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソノナンアルデヒド、ヒドロキシアルデヒド、これらのアルデヒドの誘導体(例えば、各種置換基を有する誘導体)などが挙げられる。アルデヒド類は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 上記アセタール化反応ではポリビニルアルコール樹脂に存在する水酸基がアルデヒドと反応するが、すべての水酸基が反応するのではなく、ポリビニルアルコール樹脂由来の水酸基ならびにポリビニルアルコール樹脂の合成に由来する酢酸ビニル基も残存している。したがって、ポリビニルブチラール樹脂は、ビニルアルコール、酢酸ビニルならびにビニルブチラールからなるターポリマーとなる。特にビニルアルコールの水酸基により、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などのさまざまな樹脂との反応が期待される。市販品としては、エスレックBK(積水化学工業(株))、TROSIFOL((株)クラレ)などが挙げられる。。
 ポリビニルブチラール樹脂は、透明であり、ガラスやセラミックスなどの無機材料との接着性が高い。ポリビニルブチラール樹脂にセルロースナノファイバーの予備分散体を固形分重量で1~10重量%添加した樹脂組成物は、例えば、合わせガラスの貼り合わせ用接着剤として使用できる。セルロースナノファイバーの予備分散体を添加しない場合に比べ、透明性を維持したまま、接着層の接着強度や剛性、耐衝撃性、遮熱性、遮音性、制振性が向上する。さらに該樹脂組成物を架橋処理すると、透明性を維持したまま接着層の強度や剛性、耐衝撃性がさらに向上し、自動車等の交通車両用窓ガラス、携帯端末の液晶表示ガラス、建物等の窓ガラスなどの用途に使用できる。さらに、セルロースナノファイバーは、後述するように熱膨張率が非常に小さいことから、ポリビニルブチラール樹脂に複合化すると、該樹脂の架橋による収縮量が少なくなり、架橋処理後のひずみが小さく、耐衝撃性が向上する。
 ポリエチレンオキシド樹脂およびエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体は、環状エチレン系化合物由来の構成単位を含む水溶性樹脂であり、例えば、三員環の構造を持つ環状エーテルであるエチレンオキシドの開環重合又はエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの開環重合により製造される。親水性であるエチレンオキシドと疎水性であるプロピレンオキシドとを共重合させる場合、得られる共重合体の水溶性の観点から、エチレンオキシドの使用量は、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの各使用量の合計の70重量%以上である。
 ポリエチレンオキシド樹脂は、ポリエチレングリコールとほぼ同じ構造を有し、分子量数万以上であり、熱可塑性および水溶性を有する。ポリエチレンオキシドは例えば全固体リチウムイオン二次電池の絶縁材および電解質として用いられる。ポリエチレンオキシド樹脂は、環状エチレン系化合物由来の構成単位として、少なくともエチレンオキシド由来の構成単位、すなわちエタン構造を主骨格に含む。環状エチレン系化合物としては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレン部分が炭素数2~4の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基である化合物が挙げられる。環状エチレン系化合物は1種を単独で又は2種以上を併用できる。市販品としては、PEO(住友精化(株))、アルコックス(明成化学工業(株))などが挙げられる。
 (メタ)アクリル酸系樹脂は、アクリル酸系樹脂及びメタアクリル酸系樹脂を含む。該樹脂は、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、及びメタクリル酸エステルよりなる群から選ばれた少なくとも1種を主なモノマー成分とし、必要に応じてこれらに共重合可能な任意の共重合用モノマー成分を含む周知の単独重合体又は共重合体である。アクリル酸系樹脂には、水溶性のものと、水分散性のものがある。水分散型のものは一般的に分子量が水溶性のものより大きく、高い皮膜強度が得られるとともに、乾燥後の皮膜は水に不溶である。水分散型アクリル酸系樹脂に、セルロースナノファイバーまたはその予備分散体を配合した樹脂組成物は、乾燥後の強度、剛性、耐衝撃性などの機械特性が、セルロースナノファイバー無添加の樹脂組成物に比べて向上する。
 (メタ)アクリル酸系樹脂を、エポキシ基、ウレタン基等の反応性官能基で変性してもよい。変性タイプの(メタ)アクリル酸系樹脂は、例えば、アクリル-ウレタン系エマルジョン等の水分散型のものである。変性タイプのアクリル酸系樹脂は種々の特性を有するものが市販され、本実施形態の樹脂組成物の用途などに応じて適宜選択される。市販品としては、例えば、ボンコートシリーズ(DIC(株)製)、ポリゾールシリーズ(昭和電工(株)製)などが挙げられる。
 ビニルピロリドン樹脂は、N-ビニルピロリドン由来の構成単位を主成分とする水溶性樹脂であり、種々の有機溶剤や樹脂と相溶するうえ、接着性、成膜性、錯形成能、生体適合性が高い。ビニルピロリドン樹脂は非イオン性であり、人体に無害なので、医薬品、食品、化粧品などの賦形剤や結合剤、インクジェット紙などのコーティング材に用いられている。ビニルピロリドン樹脂には、例えば、N-ビニルピロリドンの単独重合体(ポリビニルピロリドン)、N-ビニルピロリドンとこれに共重合可能な化合物との共重合体、ポリビニルポリピロリドンなどがある。
 ポリビニルポリピロリドンは、ポリビニルピロリドンのピロリドン部分が架橋された構造を有し、水に不溶な樹脂である。したがって、本実施形態の樹脂組成物においてポリビニルポリピロリドンを樹脂成分として用いる場合には、前述と同様の親水性官能基の導入または乳化剤の併用により、水および/または親水性溶剤に分散させた、自己乳化型エマルジョンまたは強制乳化型エマルジョンの形態にする。また、ポリビニルピロリドンが架橋性を有することから、例えば、セルロースナノファイバーの予備分散体をN-ビニル-2-ピロリドンに含浸して溶媒置換後、これを、重合開始剤(AIBN、アゾビスイソブチロニトリルなど)および架橋成分(エチレングリコールジメタクリレートなど)を含むN-ビニル-2-ピロリドンに浸漬して紫外線を照射することにより、本実施形態の樹脂組成物からなる架橋体(成形体)が得られる。
 ビニルピロリドン樹脂は、例えば、水性媒体中にてラジカル重合開始剤の存在下にN-ビニルピロリドン又はN-ビニルピロリドンとこれに共重合可能な化合物とを重合させることにより水溶液などの形態で得られる。ここで、反応熱の制御の観点から、モノマー化合物であるN-ビニルピロリドンの水性媒体中での濃度は例えば30重量%以下である。ラジカル重合開始剤としては、水性媒体中で使用可能なものを使用でき、例えば、水溶性ペルオキシド化合物、過酸化水素などが挙げられる。水溶性ペルオキシド化合物は、水溶性のペルオキシド及びヒドロゲンペルオキシドを含み、その具体例としては、例えば、t-ブチルヒドロペルオキシド、t-アミルヒドロペルオキシド、クモールヒドロペルオキシド、ピナンヒドロペルオキシド、ペルオキソジ硫酸及びそれらの塩、それらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、ペルカーボネート、ペルオキソエステルなどが挙げられる。
 上記ラジカル重合開始剤の中でも、過酸化水素は、ビニルピロリドン樹脂の分子量の調整に有効である。ビニルピロリドン樹脂の分子量は過酸化水素濃度に依存し、過酸化水素濃度が高いビニルピロリドン樹脂の分子量が低くなり、過酸化水素濃度が低いとビニルピロリドン樹脂の分子量が高くなる。したがって、ビニルピロリドン樹脂の設計に応じて、水性媒体中での過酸化水素濃度が適宜選択される。ビニルピロリドン樹脂の水溶液をそのまま用いてもよく、また、スプレー乾燥や凍結乾燥などの公知の方法で固体化して用いてもよい。。
 N-ビニルピロリドンとこれに共重合可能な化合物(以下「共重合成分」ともいう)との共重合体において、共重合体成分としては、重合性二重結合を有し、N-ビニルピロリドンと共重合可能な化合物を特に限定なく使用でき、例えば、酢酸ビニル、無水マレイン酸、ビニルアルコール、スチレン、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、α-オレフィンなどが挙げられる。共重合成分は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。これらの共重合成分の中でも、水溶性の高いビニルアルコール共重合体を得る観点からは、(メタ)アクリレートが好ましく、ポリアルキレンオキシド(メタ)アクリレートがさらに好ましい。ポリアルキレンオキシド(メタ)アクリレートの具体例としては、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、プロポキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジエトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジプロポキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 上記した各水溶性樹脂は、架橋性官能基を有する形態をも含む。架橋性官能基としては、エポキシ基、ヒドロキシ基、イソシアネート基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、ピロリドン基、シロキサン基、オキセタン基、ニトリル基、フルオロエチレンエーテル基などが挙げられる。架橋性官能基を有する水溶性樹脂を含む本実施形態の樹脂組成物は、その成形体の機械特性が一層向上する。なお、架橋性官能基の導入が好ましい水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルポリピロリドンなどが挙げられる。
 また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールや、ポリビニルピロリドンなどの、樹脂骨格中に多くの水酸基を有する水溶性樹脂は、活性水素化合物との併用により架橋し、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の機械特性や他の特性が一層向上する。活性水素化合物としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミノ基含有樹脂(メラミン樹脂、ポリエチレンイミン)、カルボキシ基含有樹脂(ポリエステル樹脂、アクリル樹脂)などの樹脂類、イソシアネート、ブロックイソシアネート、多価金属化合物(塩化アルミニウム、塩化カルシウムなど)、グリオキザール、N-メチロール化合物、ホウ酸エステル、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。なお、樹脂類を用いる場合は、前述の方法で自己乳化型エマルジョンまたは強制乳化型エマルジョンの形態で用いてもよい。
 <水分散性樹脂>
 水分散性樹脂は、水溶性が低いかまたは水溶性を有しないものの、水、水と親水性溶剤との混合溶剤などに分散可能な高分子化合物である。水分散性樹脂には、自己乳化型水分散性樹脂、強制乳化型水分散性樹脂などがある。自己乳化型水分散性樹脂(以下「自己乳化型樹脂」ともいう)は、樹脂骨格中に親水性官能基由来の構成単位を含むかまたは樹脂骨格の側鎖および樹脂骨格末端から選ばれる少なくとも1つに親水性官能基を有し、該親水性官能基の作用により水や水と親水性溶剤との混合溶剤に分散可能な樹脂である。また、別形態の自己乳化型樹脂は、当該樹脂を低分子量化、コロイダルディスパージョン化などの方法で水に分散可能にした樹脂である。また、強制乳化型水分散性樹脂(以下「強制乳化型樹脂」ともいう)は、乳化剤や界面活性剤の作用により水や水と親水性溶剤との混合溶剤に分散可能な樹脂である。以下、水と親水性溶剤との混合溶剤を水性溶剤ともいう。ここで、水および親水性溶剤は、水溶性樹脂の溶解に用いられる水および親水性溶剤と同じものである。
 樹脂骨格中に親水性官能基を有する自己乳化型樹脂とは、非イオン性、アニオン性、カチオン性の親水官能基を有する重合可能な化合物由来の構成単位を含むものである。以下、重合可能な化合物を、重合性化合物ともいう。該構成単位は、1種の親水性官能基を有する重合性化合物由来でもよく、2種以上の親水性官能基を有する重合性化合物由来でもよく、異なる親水性官能基を有する2以上の重合性化合物由来でもよい。親水性官能基としては、例えば、エポキシ基、ヒドロキシ基、イソシアネート基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、ピロリドン基、シロキサン基、オキセタン基、ニトリル基、フルオロエチレンエーテル基、スルホン基、エーテル基などが挙げられる。なお、これらの親水性官能基は、架橋性を有しており、架橋性官能基としても作用することがある。架橋性官能基は架橋構造を形成し、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の機械特性やその他の特性を一層向上させる。
 樹脂骨格の側鎖および/または末端に親水性官能基を有する自己乳化型樹脂とは、化学反応などにより、樹脂骨格の側鎖および/または末端に1種または2種以上の親水性官能基を置換したものである。ここで、親水性官能基は、自己乳化型樹脂における親水性官能基と同じものであり、同様に架橋性官能基としても作用する。
 なお、上記架橋性官能基を有し得る熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリレート樹脂、ポリシロキサン樹脂、オキセタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、フルオロエチレン・ビニルエーテル交互共重合体が挙げられる。これらの樹脂のうち、水溶性のものは架橋性官能基を置換することにより、架橋性水溶性樹脂となり、水溶性でないものは自己乳化型への変性又は強制乳化により水分散性とし、さらに架橋性官能基を置換することにより架橋性水分散性樹脂となる。
 水分散性樹脂としては、例えば、水分散性エポキシ樹脂、水分散性フェノール樹脂、水分散性ウレタン樹脂、水分散性含窒素熱硬化性樹脂、水分散性ポリシロキサン樹脂、水分散性バイオマス由来樹脂、水分散性光重合性樹脂、水分散性光架橋性樹脂などが挙げられる。
 [水分散性エポキシ樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として水分散性エポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂は、構成単位が1以上のエポキシ基を有するので、自己乳化型樹脂および強制乳化型樹脂となり得る。さらに、エポキシ樹脂にエポキシ基以外の親水来官能基を導入することにより、水中、水と親水性溶剤との混合溶剤中でのエポキシ樹脂の分散性がさらに向上する。親水性官能基の導入方法としては、例えば、エポキシ樹脂に多塩基酸や酸無水物をエステル反応させてカルボキシル基を導入する方法、チオール(-SH)またはフェノール(-OH)を付加する非加水分解反応によるカルボキシル基を導入する方法、カルボキシル基含有アクリル樹脂でエポキシ樹脂を変性する方法(アクリル樹脂をエポキシ樹脂に付加させるエステル化法、アクリルモノマーをエポキシ樹脂にグラフトするグラフト法)などが挙げられる。

 水分散性エポキシ樹脂の具体例としては、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ジグリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル、ソルビトール系ポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。ここで、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルのSP値は11.4(cal/cm1/2、ポリエチレングリコールエーテルのSP値は10.5(cal/cm1/2、ポリプロピレングリコールのSP値は9.3(cal/cm1/2であって、何れもセルロースナノファイバーのSP値15.4(cal/cm1/2に対して-6.0~+6.0cal/cm1/2の範囲にある。
 架橋性を有する水分散性エポキシ樹脂は、エポキシ基を1分子中に2個以上持つポリエポキシ化合物であれば特に限定されない。例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオレン型、ポリアルキレングリコール型、アルキレングリコール型等の二官能タイプのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、DPPノボラック型、3官能型、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の多官能タイプのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;ダイマー酸等の合成脂肪酸のグリシジルエステル型エポキシ樹脂;TGDDM、TGIC、ヒダントイン型、TETRAD-D型、アミノフェノール型、アニリン型、トルイジン型等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;脂環型エポキシ樹脂;東レチオコール社製のフレップ10に代表されるエポキシ樹脂主鎖に硫黄原子を有するエポキシ樹脂;ウレタン結合を有するウレタン変性エポキシ樹脂;ポリブタジエン、液状ポリアクリロニトリル-ブタジエンゴムまたはNBRを含有するゴム変性エポキシ樹脂が挙げられる。中でも、ビスフェノールA型が好ましい。これらを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい(特開2001-139770号公報)。
 本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分として水分散性エポキシ樹脂を用いる場合、水分散性エポキシ樹脂は、例えば、水または水と親水性溶剤との混合溶剤に分散させたエマルジョンやスラリーなどの分散液の形態で用いられる。該分散液における水分散性エポキシ樹脂の含有量は、例えば、0.1~50重量%または1.0~30重量%である。
 [水分散性フェノール樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として水分散性フェノール樹脂を用いる。水分散性フェノール樹脂を含む本実施形態の樹脂組成物には、水分散性フェノール樹脂をセルロースナノファイバーの予備分散体および架橋成分と混合し、セルロースナノファイバーを水分散性フェノール樹脂中に均一分散させ、次いで脱溶剤する形態が含まれる。脱溶剤後に、水分散性フェノール樹脂がレゾール型である場合は化学架橋、水分散性フェノール樹脂がノボラック型の場合は物理架橋または化学架橋により架橋させることが好ましい。
 水分散性フェノール樹脂は、フェノール樹脂を、低分子量化、コロイダルディスパージョン化、前述のエマルジョン化などの方法により、水分散化したものである。フェノール樹脂は、例えば、フェノール類の少なくとも1種とホルムアルデヒド類の少なくとも1種とを塩基触媒(多くは水酸化ナトリウム)の存在下で反応(重縮合)させて製造される。低分子量化による水分散性フェノール樹脂は、粘度調整、濃度調整などの作業が容易で、基材に対する含浸性も良好である。フェノール樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂などの硬化性樹脂では、分子量を低くし、メチロール基、アミノ基、水酸基、エーテル基、カルボキシル基などの親水性官能基を多く付加したり、またはこれらの親水性官能基をアルカリ金属、アルカリ土類金属の塩とする事により比較的容易に水分散性樹脂とすることが可能である。低分子量化による水分散性硬化性樹脂は、前述の他の水分散化の方法に比べて、無機物のフィラーや顔料の沈降防止性、分散性が良い。
 フェノール樹脂の、フェノール類(P)とアルデヒド類(A)の反応モル比(A/P)は2.0~4.5である。A/Pが2.0未満では未反応のフェノール量が増加し臭気が問題となり、前述の水分散化後の水分散性が不十分になる。また、A/Pが4.5を超えると未反応のホルムアルデヒド量が増加し臭気が問題となる。フェノール類としては、フェノール、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、エチルフェノール、キシレノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、フェニルフェノール、クミルフェノール、ビスフェノールAなどか挙げられる。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒドなどか挙げられる。
 フェノール樹脂の水分散化には、メチロール基、水酸基などの親水性のある官能基が必要であり、又、フェノラートと呼ばれる金属塩によって水溶性が保たれる。水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属触媒を用いてフェノール樹脂を製造した場合、分子量を大きくしてもフェノラートを形成することによって水分散性を保ちやすく、水溶性フェノール樹脂の硬化速度が速くなる。
 ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類の少なくとも1種とアルデヒド類の少なくとも1種とを酸性触媒の存在下で反応させて合成する。フェノール類としては、例えば、フェノール、オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、キシレノール、パラターシャリーブチルフェノール、パラオクチルフェノール、パラフェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシンなどが挙げられる。
 アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレインやこれらの混合物、これらのアルデヒドの発生源となる物質、あるいは、これらのアルデヒドの溶液などが挙げられる。
 酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸などの無機酸、蓚酸、p-トルエンスルホン酸、有機ホスホン酸などの有機酸が挙げられる。これらの中でも、有機ホスホン酸が好ましい。
 上記有機ホスホン酸は、ホスホン酸基(-PO(OH))を含む有機化合物である。
有機ホスホン酸としては、アミノポリホスホン酸類であるエチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸、エチレンジアミンビスメチレンホスホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸、β-アミノエチルホスホン酸N,N-ジ酢酸、アミノメチルホスホン酸N,N-ジ酢酸や、1-ヒドロキシエチリデン-1,1’-ジホスホン酸、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸等が挙げられる。これらの中でも、アミノトリスメチレンホスホン酸や、1-ヒドロキシエチリデン-1,1’-ジホスホン酸、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸が好ましい。
 本工程で用いられるフェノール類とアルデヒド類との反応モル比は、酸性触媒が有機ホスホン酸である場合は、フェノール類(P)に対するアルデヒド類(F1)のモル比(F1/P)が、例えば0.1~0.85または0.3~0.8である。前記範囲内からの選択より、未反応モノマーの含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂が効率的に得られる。モル比が上記下限値より小さいと、未反応フェノール類の含有量が多くなる傾向があり、これをレゾール化したときにも未反応フェノール類の含有量が少ないものを得ることが難しいことがある。一方、モル比が上記上限値を超えると、ノボラック型フェノール樹脂をレゾール化する工程において、高粘度化または反応条件によってはゲル化することがある。また、酸性触媒として有機ホスホン酸以外のものを用いる場合は、モル比(F1/P)は、例えば、0.05~0.8または0.1~0.7の範囲である。
 酸性触媒の添加量は、有機ホスホン酸を用いる場合は、フェノール類1モルに対して、例えば、0.001~3.0モルまたは0.01~2.0モルである。添加量が前記上限値を超えても、未反応モノマーの残存量の低減化効果は変わらない。また上記下限値未満では、有機ホスホン酸を用いる効果が小さい。また、有機ホスホン酸以外のものを用いる場合は、フェノール類1モルに対して、例えば、0.001~0.1モルまたは0.005~0.05モルである。
 反応温度は、有機ホスホン酸を用いる場合は、例えば40~240℃または80~140℃である。反応温度が40℃より低いと、反応の進行が遅く、未反応モノマーの残存量を十分に低下させるのに時間を要する。また、240℃より高温では有機ホスホン酸が加水分解し易い。また、有機ホスホン酸以外のものを用いる場合は、温度管理の容易な還流条件で反応すればよい。反応時間は、出発原料の種類、配合モル比、触媒の使用量及び種類、反応条件に応じて適宜選択される。
 上記で得られるノボラック型フェノール樹脂の水溶性高分子化合物を用いたエマルジョン化には、ノボラック型フェノール樹脂の合成反応の途中で水溶性高分子化合物を添加し、更に合成反応を続けることにより、フェノール樹脂のエマルジョンを得る方法、合成終了後のノボラック型フェノール樹脂と水溶性高分子化合物とを均一に混合し、フェノール樹脂のエマルジョンを得る方法などが挙げられる。ここで、水溶性高分子化合物は、例えば、水溶液、粉末などの形態で使用する。また、レゾール型フェノール樹脂エマルジョンを得る際には、上記水溶性高分子化合物のほか、必要に応じて分散助剤を併用できる。
 水溶性高分子化合物としては、一般的に保護コロイドと呼ばれるものが好ましく、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、カルボキシルエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリルアマイド類、澱粉、ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。ポリアクリルアマイド類には、ポリアクリルアマイド、ポリメタアクリルアマイド、ポリアクリルアマイド及びポリメタアクリルアマイドの部分加水分解物、アクリルアマイドとアクリル酸ないしメタクリル酸の共重合物、ビニル系ポリビニルアマイド共重合物、カチオン化ポリアクリルアマイド、両性のポリアクリルアマイド、スルホメチレン化ポリアクリルアマイド、ウレタン化ポリビニルアルコールなどによって代表される分子中に酸アマイド基を含有するもの、メチロール化ポリアクリルアマイドなどの上記酸アマイド類のメチロール化合物などがある。
 レゾール型フェノール樹脂エマルジョンにおいて、水溶性高分子化合物の添加量は、レゾール型フェノール樹脂100重量部に対して、例えば1~50重量部または3~40重量部である。これにより、安定性と取り扱い性に優れたものとなる。上記下限値未満であると、フェノール樹脂をエマルジョン化するのが難しくなることがある。また、上記上限値を超えると、フェノール樹脂エマルジョンの粘度が高くなり、セルロースナノファイバーの分散性が低下することがある。
 フェノール樹脂エマルジョンは、水溶性高分子化合物のほか、分散助剤を含み得る。分散助剤は、界面活性剤、キレート剤、保護コロイドなどである。より具体的には、アニオン型、カチオン型、非イオン型、両性イオン型の界面活性剤、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル部分加水分解物、澱粉類、トラガカントゴム、カゼイン、ゼラチン、グルテン、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、スチレン無水マレイン酸共重合物、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールなどの保護コロイド物質などである。分散助剤は、アルカリ性触媒の種類、レゾール型フェノール樹脂エマルジョンの用途などによって適宜選択され、添加量は少量でよい。
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として、水分散性フェノール樹脂の変性体を使用できる。変性体としては、例えば、フェノール樹脂と他の樹脂成分との共重合体、水分散性フェノール樹脂と他の樹脂成分との混合物などが挙げられる。該共重合体は水分散性であることが必要であるが、非水溶性又は難水溶性である場合は、該共重合体を水分散性に変性した水分散性変性体である。ここで、樹脂成分としては、フェノール樹脂と共重合可能及び/又は水溶性変性が可能な樹脂であり、例えば、化学構造式:-CO-O-で表わされる構成単位を主鎖骨格中に含む樹脂(Y)及び主鎖骨格中の原子にカルボキシ基が置換した樹脂(Z)よりなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。なお、ここでの共重合可能とは、フェノール樹脂とブロック重合可能な樹脂、及びフェノール樹脂のモノマー成分と当該樹脂のモノマー成分との共存下にて共重合可能な樹脂を包含するものとする。このような樹脂(Y)(Z)の具体例としては、例えば、ポリエステル樹脂が挙げられ。その中でもアルキド樹脂が好ましい。
 例えば、レゾール型フェノール樹脂とポリエステル樹脂との共重合体を合成する場合、フェノールとアルデヒドを、重量比で1:1.05~2.00の割合で混合し、さらにアジピン酸、マレイン酸等の脂肪族二塩基酸と、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のエーテル基含有グリコール類の単独または複合物から合成されるポリエステルを、重量比でフェノール1に対して6程度仕込み、トリエチルアミン、トリメチルアミンのような第三アミンを用いると、フェノール樹脂とポリエステルの共重合体が得られ、水溶性を示す。
 レゾール型フェノール樹脂は、自己架橋性で加熱によりそのまま架橋が可能であるが、ノボラック型フェノール樹脂は、下記の架橋(助)剤により架橋させることができる。
 [水分散性ウレタン樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分の1つとして、水分散性ウレタン樹脂を用いる。水分散性ウレタン樹脂は、例えば、水および/または親水性溶剤に分散させたエマルジョン、スラリー等の形態で用いられる。水分散性ウレタン樹脂は、ウレタン樹脂を水分散化したものである。水分散性のウレタン樹脂には、強制乳化可能なウレタン樹脂、及び自己乳化性ウレタン樹脂などがある。これらは混合して用いてもよい。ウレタン樹脂は、公知の方法に従って、例えば、ジイソシアネート化合物とジオール化合物とを反応させることにより得られる。ジイソシアネート化合物およびジオール化合物としてはこの分野で常用されるものをいずれも使用できる。
 ウレタン樹脂としては、ジオール化合物としてポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールなどを用いて得られるポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂などが好ましい。
 ジイソシアネート化合物は一般に疎水性であるため、ジオール化合物の数平均分子量を調節する事により、ポリウレタン骨格の親水持続性、耐擦傷性等の特性を制御できる。ジオール化合物の数平均分子量が小さい場合、ジイソシネート化合物の比率が相対的に高くなるためポリウレタン骨格は疎水性となる傾向にある。芳香族ジイソシアネート又は水添ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルニルジイソシアネート等の脂肪族複環式ジイソシアネート等の硬質のジイソシアネート化合物を使用することにより、水分散性ウレタン樹脂を樹脂成分とする本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の耐擦傷性が一層向上する。一方、ジオール化合物の数平均分子量が大きい場合にはジイソシアネート化合物の比率が相対的に低くなるため、ポリウレタン骨格はジオール成分の性質が強く反映されて高親水性となる。低分子ジオール成分は既述のジオール化合物及びその他の化合物から一種以上を使用できる。又、高分子ジオールであるポリオール化合物の数平均分子量は反応性の観点から例えば10000以下であり、得られたウレタン樹脂は水分散性を示す。
 水分散性ウレタン樹脂には、ブロックイソシアネート基を利用した比較的低分子量~中分子量域の熱反応型ウレタン樹脂のエマルジョン、直鎖状構造を主体とする比較的高分子量域のウレタン樹脂のエマルジョンなどが挙げられる。なお、ウレタン樹脂は直鎖状であることが好ましいが、上記した各原料化合物に加えて、3官能以上の活性水素化合物や3官能以上の有機ポリイソシアネート化合物などを用い、少量の3次元網目構造を有するウレタン樹脂を直鎖状ウレタン樹脂に混入してもよい。
 これらのエマルジョン中のウレタン樹脂は、そのウレタン樹脂骨格中にアニオン性、カチオン性、非イオン性等の親水性基を導入してウレタン樹脂に自己乳化性(分散性)を付与した後、得られた自己乳化性ウレタン樹脂を水中に分散させたもの、又は、強制乳化可能な疎水性のウレタン樹脂に乳化剤を添加して強制的に水に分散させたものである。
 水分散性ウレタン樹脂のエマルジョンは特に制限されず、界面活性剤、乳化剤などの乳化剤を用いない自己乳化性ウレタン樹脂のエマルジョン、及び乳化剤により強制的に乳化させた強制乳化可能なウレタン樹脂のエマルジョンのいずれをも好ましく使用できるが、例えば、乳化剤による成膜阻害や接着阻害、或いは経時的なブリードアウトによる、物性低下の可能性をより少なくする観点から、自己乳化性ウレタン樹脂のエマルジョンを更に好ましく使用できる。
 これら界面活性剤(乳化剤)を用いない自己乳化性ウレタン樹脂は、例えば、公知の方法に従って、アニオン性やカチオン性の置換基をウレタン骨格中に導入することにより得られる。アニオン性やカチオン性置換基含有化合物としては公知のものを特に限定なく使用できるが、アニオン性のカルボキシ基を含有するカルボン酸トリエチルアミン塩が一般的である。
 水分散性ウレタン樹脂のエマルジョンは、ウレタン樹脂が直径数十~数百nmの粒子として水中に安定して分散している。一般的に水分散性ウレタン樹脂のエマルジョンに用いられるポリイソシアネートは、着色防止の観点から脂肪族イソシアネートが使用されることが多く、ポリオールとしては、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系の3種類がある。
 水分散性ウレタン樹脂は、ウレタン骨格とブロックイソシアネートを重付加反応させることにより、熱による自己架橋型の水分散性ウレタン樹脂を得ることができる。これは、水分散性ウレタンプレポリマーのイソシアネート基をブロック化し、熱反応性を付与する。ブロック化剤として、例えばフェノール、ブチルフェノール、クロロフェノール、又はフェニルフェノール類、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサンオキシム又はアセトオキシム等オキシム類、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール等イミダゾール類又は酸性亜硫酸ソーダ等が挙げられ、これらの化合物は安全性、反応性等の点から、特にブロック剤として好ましい。
 ブロックイソシアネートを有する水分散性ウレタンプレポリマーとブロック化剤を、触媒例えば第三級アミン、ソディウムメチラートなどの金属塩類の存在下又は不存在下、約30~100℃で反応させることで得られる。水分散性ウレタンプレポリマーとブロック化剤の反応割合は、ブロック化剤が水分散性ウレタンプレポリマーの分子末端イソシアネート基すなわち遊離イソシアネート基に対して等モル量から1.5倍量となるような割合である。
 また、本樹脂形態の樹脂組成物において、自己架橋性の水分散性ウレタン樹脂でないものは、上記と同じ架橋性官能基の導入および/または後述する架橋成分との併用などにより、種々の架橋構造を形成できる。。
 [水分散性含窒素熱硬化性樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として水分散性含窒素熱硬化性樹脂を用いる。水分散性含窒素熱硬化性樹脂は、硬度、耐衝撃性、耐溶剤性などに優れた熱硬化樹脂であり、他の水溶性樹脂、水分散性樹脂などの架橋成分や、コーティング材料、電子材料等にも使用できる。水分散性含窒素熱硬化性樹脂としては、樹脂骨格(主鎖)末端に結合したアミノ基、樹脂骨格(主鎖)の側鎖として結合したアミノ基、樹脂骨格(主鎖)中に存在し、式-NH-で表わされるアミノ基含有化合物又はイミノ基含有化合物由来の構成単位、及び主鎖中に存在し、式-N(CH)-で表わされる構成単位よりなる群から選ばれた少なくとも1種を有するものである。
 水分散性に変性する前の含窒素熱硬化性樹脂としては、アミノ樹脂、およびエチレンイミン樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。なお、変性前の含窒素熱硬化性樹脂は、ウレタン樹脂を含まない。アミノ樹脂は、アミノ基含有化合物とアルデヒド化合物との付加縮合反応物であり、エチレンイミン樹脂は、エチレンイミンの重合体である。アミノ樹脂、およびエチレンイミン樹脂は、水、水と親水性溶剤との混合溶剤などに分散して水性エマルジョンや水性スラリーを形成する水分散性樹脂である。ここで、水および親水性溶剤はそれぞれ上述のものと同じである。水分散性含窒素熱硬化性樹脂は、架橋性官能基を有していてもよい。架橋性官能基は上述のものと同じである。
 アミノ樹脂としては、アミノ基含有化合物とアルデヒド化合物との付加縮合反応物又は縮合反応物であって、主鎖の末端に結合したアミノ基、主鎖の側鎖として結合したアミノ基、主鎖中に存在し、式-NH-で表わされるアミノ基含有化合物又はイミノ基含有化合物由来の構造、及び主鎖中に存在し、式-N(CH)-で表わされる構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種を有するものであれば特に限定されず、公知のものを使用できる。ここで、好ましいアミノ基含有化合物としては、メラミン、尿素、グアナミン、ベンゾグアナミン及びアニリンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。また。好ましいアルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド及びグリオキザールよりなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。このような(B1)アミノ樹脂の具体例としては、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、グリオキザール樹脂などが挙げられる。これらのなかでも、メラミン樹脂が好適である。
 アミノ樹脂の1種であるメラミン樹脂としては、例えば、メラミンとアルデヒドとの反応によって得られる部分もしくは完全メチロール化メラミン樹脂が挙げられる。該アルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドなどが挙げられる。また、上記部分もしくは完全メチロール化メラミン樹脂をアルコールによって部分的もしくは完全にエーテル化したものも使用することができ、エーテル化に用いられるアルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-もしくはi-プロピルアルコール、n-もしくはi-ブチルアルコール、2-エチルブタノール、2-エチルヘキサノールなどが挙げられる。なかでも上記部分もしくは完全メチロール化メラミン樹脂のメチロール基を、メチルアルコールで部分的もしくは完全にエーテル化したメチルエーテル化メラミン樹脂、ブチルアルコールで部分的もしくは完全にエーテル化したブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルアルコール及びブチルアルコールで部分的もしくは完全にエーテル化したメチル-ブチル混合エーテル化メラミン樹脂などのアルキルエーテル化メラミン樹脂が特に好ましい。メラミン樹脂としては、また、イミノ基が併存しているものも使用することができる。メラミン樹脂は疎水性又は親水性のいずれのタイプのものであってもよい。メラミン樹脂の重量平均分子量は、1000~5000、1200~4000または2000~3000の範囲である。
 また、アミノ樹脂としては、上述のように、メチロール化メラミン樹脂もしくはメチロール化ベンゾグアナミン樹脂のメチロール基の一部又は全部を低級アルコールによってエーテル化した、低級アルキルエーテル化メラミン樹脂又は低級アルキルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。前記エーテル化に使用する低級アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ブチルアルコールが好ましく、これらのアルコールは、単独で又は2種以上を混合して、前記エーテル化に使用することができる。
 アミノ樹脂としては、メラミン樹脂、ポリエチレンイミン、メチル化メラミン樹脂、メチル化尿素(ユリア)樹脂、メチル化ベンゾクアナミン樹脂、メチル化グリオキザール樹脂などが挙げられる。これらのアミノ樹脂は、他の水溶性樹脂の硬化剤(架橋成分)として用いられる例が多い。また、これらのアミノ樹脂は、メチロール基、イミノ基、メトキシ基などの反応性基と共に、活性水素官能基を有する各種の樹脂の硬化に役立ち、樹脂の改質にも用いられる。なお、部分的にメチロール化、またはメトキシメチル化された水溶性メラミン樹脂は貯蔵中に縮合が進み不安定であるが、完全にメトキシメチル化されたヘキサキス(メトキシメチル)メラミン(HMM)はきわめて安定である。
 メラミン樹脂の市販品には、例えば、ユーバン20SE、同225(いずれも三井東圧(株)製)、スーパーベッカミンJ820-60、同L-117-60、同L-109-65、同47-508-60、同L-118-60、同G821-60(いずれも大日本インキ化学工業(株)製)等のブチルエーテル化メラミン樹脂;サイメル300、同303、同325、同327、同350、同730、同736、同738(いずれも三井サイテック(株)製)、メラン522、同523(いずれも日立化成(株)製)、ニカラックMS001、同MX430、同MX650(いずれも三和ケミカル(株)製)、スミマールM-55、同M-100、同M-40S(いずれも住友化学(株)製)、レジミン740、同747(いずれもモンサント社製)等のメチルエーテル化メラミン樹脂;サイメル232、同266、同XV-514、同1130(いずれも三井サイテック(株)製)、ニカラックMX500、同MX600、同MS95(いずれも三和ケミカル(株)製)、レジミン753、同755(いずれもモンサント社製)、スミマールM-66B(住友化学(株)製)等のメチルエーテルとブチルエーテルとの混合エーテル化メラミン樹脂などがある。
 ベンゾグアナミン樹脂には、テトラキス(メトキシメチル)ベンゾグアナミン(TMB)樹脂、テトラキス(エトキシメチル)ベンゾグアナミン(TEB)樹脂などがある。ベンゾグアナミン樹脂の市販品には、サイメル1123(メチルエーテルとエチルエーテルとの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂)、サイメル1123-10(メチルエーテルとブチルエーテルとの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂)、サイメル1128(ブチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂)、マイコート102(メチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂)(いずれも三井サイテック(株)製)などがある。
 グリオキザール樹脂は、尿素又はその誘導体とグリオキザールを反応させ、次いで、該反応混合物にホルムアルデヒドを反応させる方法、尿素又はその誘導体とグリオキザールとホルムアルデヒドを反応させる方法、及び、これらの方法で得た樹脂を更にアルコールと反応させる方法等で製造される。グリオキザール樹脂の代表例として、炭素数2以上の脂肪族飽和アルデヒド類と尿素との反応生成物などが挙げられる(特公昭42-15635号公報)。また、グリオキザールと尿素との付加反応によりグリオキザールモノウレイン(4,5-ジヒドロキシイミダシリン-2-オン)を合成する際に、アルデヒド(アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒドなど)、メラミン、グアナミン等を重縮合できる。得られる縮合物を公知の方法でメチルエーテル化したもの、例えば、グリオキザールモノウレインのメチロール化物及びメトキシ化メチロール化物も。グリオキザール樹脂の一種である。グリオキザール樹脂の市販品にはベッカミン(大日本インキ化学工業(株)製)などがある。
 エチレンイミン樹脂は、エチレンイミン単独重合体及びエチレンイミン由来の構成単位を主構成単位としかつエチレンイミンに共重合可能な化合物由来の構成単位の少なくとも1種を含んでいるエチレンイミン共重合体から選ばれる少なくとも1種である。その用途には、例えば、紙加工剤、接着剤、粘着剤、塗料、インキ、繊維処理剤、凝集分離剤、食品包装用フィルム、化粧品、トイレタリー、分散剤などがある。
 エチレンイミン樹脂は、例えば、エチレンイミンを重合開始剤の存在下に重合させて得られる。高重合度のエチレンイミン樹脂を得るためには、水性媒体中でエチレンイミンを重合させればよい。より具体的には、水性溶液中でポリハロアルカン重合開始剤の存在下、55~85℃の温度範囲でエチレンイミンを重合させることにより、エチレンイミン樹脂の水溶液が得られる(特公昭43-8828号公報)。また、重合反応温度の制御により、刺激臭の少ない高純度のエチレンイミン樹脂が得られる。
 エチレンイミン樹脂の重合開始剤としては、例えば、水溶性ラジカル生成化合物、例えば過酸化水素、過酸化二値酸塩又は過酸化水素と過酸化二値酸塩の混合物が用いられる。過酸化二値酸塩の適例は、リチウム、ナトリウム、カリウム又はアンモニウムの過酸化二値酸塩である。過酸化水素と過酸化二値酸塩の混合物の場合は、任意の比率で、好ましくは過酸化水素対過酸化二値酸塩の重量比3:1ないし1:3で用いられる。過酸化水素と過酸化二硫酸ナトリウムの混合物は、好ましくは1:1の重量比で用いられる。前記の水溶性重合開始剤は、場合により還元剤例えば硫酸鉄(n)、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム、トリエタノールアミン又はアスコルビン酸と組合わせて、いわゆるレドックス開始剤の形で使用できる。
 適当な水溶性有機過酸化物の例は、アセチルアセトンパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド、三級ブチルヒドロパーオキシド及びクモールヒドロパーオキシドである。水溶性有機過酸化物は、前記の還元剤と共に使用することもできる。他の水溶性重合開始剤は、アゾ開始剤例えば2.2′-アゾビス-(2-アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2′-アゾビス-(N、N’-ジメチレン)-イソブチルアミジンニ塩酸塩、2-カルバモイルアゾ-イソブチロニトリル又ハ4.4’-アゾビス=(4-シアノバレリアン酸)である。重合は水不溶性重合開始剤、例えばジベンゾイルパーオキシド、ジシクロヘキシルパーオキシジカーボネート、ジラウリルパーオキシド又はアゾジイソブチロニトリルを用いて開始することもできる。
 重合開始剤は重合に用いられる単量体の合計に対し、0.1~10重量%好ましくは0.5~7重量%の量で用いられる。重合開始剤は単量体と一緒に又はそれと別個に、水溶液の形で連続的に又は間欠的に重合する混合物に添加される。
 エチレンイミン樹脂としては、ホモポリマーだけでなく、エチレンイミンと尿素との共重合体、ポリアミンポリアミドのエチレンイミン付加物等の水溶性ポリイミン化合物も好ましく使用できる。エチレンイミン樹脂は1種を単独で又は2以上を組み合わせて使用できる。
 樹脂成分として水分散性含窒素熱硬化性樹脂を用いる本実施形態の樹脂組成物において、水分散性含窒素熱硬化性樹脂は水分散液または水と親水性溶剤との混合溶剤への分散液(エマルジョンやスラリー)の形態で用いられる。水分散性含窒素熱硬化性樹脂の樹脂組成物における含有量は例えば樹脂組成物の全固形分量の0.1~50重量%または1.0~30重量%である。
 [水分散性光重合性樹脂および水分散性光架橋性樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として水分散性光重合性樹脂および水分散性光架橋性樹脂から選ばれる少なくとも1種を用いる。光重合性樹脂および水分散性光架橋性樹脂とは、光及び/又は電離放射線の照射により硬化又は重合、硬化する樹脂であり、その用途にはスクリーン印刷の製版、各種レジスト、コーティング・塗料、3Dプリンタなどのラピッドプロトタイピングなどがある。水分散性光重合性樹脂および水分散性光架橋性樹脂は、例えば、強制乳化型エマルジョン、自己乳化型エマルジョン、水性スラリーなどの形態で用いられる。これにより。水溶性の高いセルロースナノファイバーが凝集することなく、均一に分散する。硬化反応のエネルギー源である光として、可視光線などの光、紫外線(UV)、電子線(EB)、γ線、X線などの電離放射線が用いられる。なお、光重合性樹脂は、重合成分としてモノマーやオリゴマーを含む場合があるが、これらも光及び/又は電離放射線の照射により重合してポリマーを形成する。したがって、本明細書では、モノマー及びオリゴマーから選ばれる少なくとも1種を主成分とするものであっても、便宜上光重合性樹脂と呼ぶ。
 光重合性樹脂としては、水や親水性溶媒への分散化が可能でありかつ光照射下で重合するものであれば樹脂種には制限がなく、例えば、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクレレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、オキセタン樹脂,エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ウレタン樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルポリピロリドン、メラミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリレート樹脂、ポリシロキサン、オキセタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、フルオロエチレン・ビニルエーテル交互共重合体などが挙げられる。なお、これらの樹脂は、自己架橋性樹脂でもある。
 光重合性樹脂は、例えば、重合性モノマー、重合性オリゴマー及び重合性ポリマーよりなる群から選ばれた少なくとも1種、光重合開始剤などを含み、更に必要に応じて増感剤やその他の添加剤などを含む水性エマルジョン(水性スラリーをも含む)の形態で用いられる。光重合開始剤も水または水性溶剤に溶解又は分散可能なものが好ましい。光架橋性樹脂は、好ましくは、水性溶液又は水性エマルジョン(水性スラリーをも含む)の形態で用いられる。光重合性樹脂および/または光架橋性樹脂水性エマルジョンと、セルロースナノファイバーとを混合して本実施形態の樹脂組成物を調製し、これをコーティング等の手法で成形し、脱溶媒後に光及び/又は電離放射線を照射することにより、所望の形状を有する成形体(硬化体)とすることができる。
 光重合性樹脂は、上述のように、重合性モノマー及び重合性オリゴマーから選ばれる少なくとも1種の重合成分を主成分として、光重合開始剤を含み、場合によってさらに増感剤ならびにその他の添加剤を含むものである。光重合性樹脂は、光重合開始剤の反応機構別にラジカル重合型光重合性樹脂、カチオン重合型光重合性樹脂、アニオン重合型光重合性樹脂等があり、コストなどの点から、重合成分としてアクリレートモノマーを含む、ラジカル重合型光重合性樹脂が主流である。
 ラジカル重合型光重合性樹脂は、光重合開始剤としてラジカル重合型光重合開始剤を含む。ラジカル重合型の光重合開始剤は、光(主に紫外線)を吸収して励起状態となり、開裂あるいは水素引き抜きを生じることでラジカルが発生し、重合を開始させる化合物である。ラジカル重合型光重合性樹脂は、さらに熱重合禁止剤などを含むことができる。カチオン重合型光重合性樹脂は、光重合開始剤としてカチオン重合型光重合開始剤を含む。カチオン重合型光重合開始剤は、光によりカチオン(酸)を発生させ、それによって重合を開始させる化合物である。アニオン重合型光重合性樹脂は、光重合開始剤としてアニオン重合型光重合開始剤を含む。アニオン重合型光重合開始剤は、光によりアニオン(塩基)を発生させ、それによって重合を開始させる化合物である。これらの中でも、ラジカル重合型光重合性樹脂、カチオン重合型光重合性樹脂が好ましく、ラジカル重合型光重合性樹脂がより好ましい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
 ラジカル重合型光重合性樹脂に含まれる重合性モノマーには、この分野で常用される化合物をいずれも使用でき、例えば、多価グリシジルエーテル等の不飽和エポキシ化合物と、分子構造内にエチレン性二重結合と活性水素を有する化合物(例えばエチレン性不飽和二重結合及びアミン等に由来する活性水素を有する不飽和カルボン酸化合物や不飽和アルコール化合物等)との付加反応物である、多価アクリレート、メタアクリレート、グリシジルアクリレートや、、不飽和ポリエステル、不飽和ポリウレタンなどが挙げられる。これらの中でも、水溶性でありかつ紫外線の照射によりラジカル重合する(メタ)アクリレート系モノマーを好ましく使用できる。このような(メタ)アクリレート系モノマーの具体例としては、例えば、(メタ)アクリルモノマーとしては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)メタアクリルアミド、N-(2-ヒドロキシメチル)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メチロールアクリルアミド、ジメチルアクリルアクリルアミド、メトキシメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジアクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールFジアクリレートなどが挙げられる。これらのモノマーは1種を単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 水溶性の光重合開始剤は、従来公知の光重合開始剤が全て使用できる。具体例としては、例えば、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンゾフェノン類、アントラキノン類、ベンジル類、アセトフェノン類、ジアセチル類などが挙げられる。光重合開始剤はの使用量は、例えば光重合性樹脂の全固形分中の0.01~10重量%の範囲である。水溶性ラジカル重合型光重合開始剤としては、入手容易性の観点から、4‘-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、N-[2-ヒドロキシー3-(3,4-ジメチル-9-オキソ-9H-チオキサンテンー2-イルオキシ)プロピル]-N,N,N-トリメチルアミニウム・クロリド、(4-ベンゾイルベンジル)ジメチル[2-(アクリロイルオキシ)エチル]アミニウム・ブロマイド、4(ベンゾイルベンジル)塩化トリメチルアンモニウムなどのα-ヒドロキシアセトフェノン類が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
 熱重合禁止剤は、例えば、光重合性樹脂の硬化層の熱安定性を向上させる。熱重合禁止剤としては、フェノール類、ハイドロキノン類、カテコール類などが挙げられる。熱重合禁止剤の使用量は、例えば光重合性樹脂の全固形分中の0.001~5重量%である。
 カチオン光重合開始剤としては、例えば、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などが挙げられる。カチオン重合開始剤に光及び/又は電離放射線を照射するとブレンステッド酸やルイス酸等の酸が発生し、発生した酸が触媒となってエポキシやオキセタンなどがカチオン重合する。カチオン重合はラジカル重合に比べて重合速度は遅いが、光(紫外線)の照射が終わっても、経時又は加熱により重合反応が進行する。
 光重合性樹脂がカチオン重合型である場合、重合成分としてはカチオン重合性ポリマー及びカチオン重合性モノマーを好ましく使用できる。このような重合成分に光及び/又は電離放射線を照射することにより、重合成分の硬化又は重合及び硬化が起こり、不溶化する。カチオン重合性ポリマーとしては、カチオン重合性樹脂の水性エマルジョンを好ましく使用できる。
 カチオン重合性樹脂としては、半合成高分子及び合成高分子のいずれも用いることができる(「水溶性高分子の開発技術」、シーエムシー(1999)参照)。天然高分子としては、キチン、キトサン、カゼイン、コラーゲン、卵白、デンプン、カラーギナン、キサンタンガム、デキストラン、プルラン等が挙げられる。半合成高分子としては、ジアルデヒドデンプン、デンプン部分加水分解物、ヒドロキシエチルスターチ、シクロデキストリン、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、等が挙げられる。合成高分子としては、ポリビニルアルコール、部分鹸化ポリビニルアルコール、水溶性を損なわない程度にアセタール化されたポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよび共重合体、ポリアクリルアミドおよび共重合体、N-イソプロピルアクリルアミドおよび共重合体、アクリルアミドおよび共重合体、N,N-ジメチルアクリルアミドおよび共重合体、ポリ(N-アセチルビニルアミン)、ポリエチレングリコール、等が挙げられる。
 本発明における好適なカチオン重合性モノマーとしては、例えば、エポキシ基、オキセタン基、ビニルエーテル基、プロペニルエーテル基および環状オルソエステル基よりなる群から選ばれた少なくとも1種のカチオン重合性基を有する化合物を用いることができる。不溶化を効果的に引き起こすために、これらのカチオン重合性基を2つ以上有する化合物が特に好ましい。カチオン性重合性基を有する化合物の中でも、単官能性エポキシ化合物、2つ以上のグリシジルエポキシ基を有する化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物、プロペニルエーテル化合物などがより好ましい。
 単官能性エポキシ化合物としては、例えば、ナガセケムテックス株式会社カタログ記載のデナコールシリーズであるEX-111、EX-121、EX-141、EX-145、EX-146、EX-171、EX-192、EX-111、EX-147、共栄社化学株式会社カタログ記載のエポライトシリーズであるM-1230、EHDG-L、100MFが挙げられる。これらを反応性希釈剤として用いれば、高粘度あるいは固形のエポキシ樹脂を用いることができる。たとえば、東都化成株式会社カタログ記載のBPF型エポキシ樹脂、BPA型エポキシ樹脂、BPF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、油化シェルエポキシ(株)カタログ記載のエピコート基本固形タイプ、エピコートビスF固形タイプ、ダイセル化学工業株式会社カタログ記載のEHPE脂環式固形エポキシ樹脂、などを用いることができる。
 2つ以上のグリシジル型エポキシ基を有する化合物としては、たとえば、ナガセケムテックス株式会社カタログ記載のデナコールシリーズであるEX-611、EX-612、EX-614、EX-614B、EX-614、EX-622、EX-512、EX-521、EX-411、EX-421、EX-313、EX-314、EX-321、EX-201、EX-211、EX-212、EX-252、EX-810、EX-811、EX-850、EX-851、EX-821、EX-830、EX-832、EX-841、EX-861、EX-911、EX-941、EX-920、EX-721、EX-221、EM-150、EM-101、EM-103、東都化成株式会社カタログ記載のYD-115、YD-115G、YD-115CA、YD-118T、YD-127、共栄社化学株式会社カタログ記載のエポライトシリーズである40E、100E、200E、400E、70P、200P、400P、1500NP、1600、80MF、100MF、4000、3002、1500、などが挙げられる。さらには、脂環式エポキシモノマーとしては、ダイセル化学工業株式会社カタログ記載のセロキサイド2021、セロキサイド2080、セロキサイド3000、エポリードGT300、エポリードGT400、エポリードD-100ET、エポリードD-100OT、エポリードD-100DT、エポリードD-100ST、エポリードD-200HD、エポリードD-200E、エポリードD-204P、エポリードD-210P、エポリードD-210P、エポリードPB3600、エポリードPB4700などが挙げられる。
 オキセタン化合物としては、J.V.Crivello and H.Sasaki,J.M.S.Pure Appl.Chem.,A30(2&3),189(1993)あるいはJ.H.Sasaki and V.Crivello,J.M.S.Pure  Appl.Chem.,A30(2&3),915(1993)に記載の化合物が挙げられる。たとえば、東亞合成株式会社のOXT-101、OXT-121、OXT-211、OXT-221、OXT-212、OXT-611、宇部興産株式会社ETERNALCOLL-OXA、OXBP、OXTP、オキセタンメタクリレートなどが挙げられる。これらのオキセタン化合物を上記のエポキシ化合物と混合して用いることができる。
 ビニルエーテル化合物としては、例えば、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、ブタンジオールモノビニルエーテルなどが挙げられる。
 プロペニルエーテル化合物としては、例えば、グリセリントリプロペニルエーテル、ペンタエリスリトールトリプロペニルエーテルなどが挙げられる。
 本実施形態で好適に用いられる光重合開始剤としては、カチオン重合開始能を有する強酸とともにラジカル種を発生するオニウム塩型カチオン光重合開始剤が好ましい。オニウム塩型カチオン光重合開始剤としては、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウム、フェロセニウムなどのオニウムカチオンの各種の塩を示すことができる。
 オニウム塩型カチオン光重合開始剤の具体例としては、例えば、フェニルジアゾニウム、p-メトキシジアゾニウム、α-ナフチルジアゾニウム、ビフェニルジアゾニウム、ジフェニルアミン-4-ジアゾニウム、3-メトキシジフェニルアミン-4-ジアゾニウム、2,5-ジエトキシ-4-メトキシベンゾイルアミドフェニルジアゾニウム、2,5-ジプロポキシ-4-(4-トリル)チオフェニルジアゾニウム、4-メトキシジフェニルアミン-4-ジアゾニウム、4-ジアゾジフェニルアミンとホルムアルデヒドとの縮合物、1-メトキシキノリニウム、1-エトキシイソキノリニウム、1-フェナシルピリジニウム、1-ベンジル-4-ベンゾイルピリジニウム、1-ベンジルキノリニウム、N-置換ベンゾチアゾリウム(特開平5-140143号公報参照)等が挙げられる。
 カチオン光重合開始剤としては、前述のオニウム塩型カチオン光重合開始剤の他に、芳香族多環化合物、ポルフィリン化合物、フタロシアニン化合物、ポリメチン色素化合物、メロシアニン化合物、クマリン化合物、チオピリリウム化合物、ピリリウム化合物、p-ジアルキルアミノスチリル化合物、チオキサンテン化合物等が挙げられるが、これに限定されるものではない。これらの多くは、大河、平嶋、松岡、北尾編集、「色素ハンドブック」(講談社)、社団法人色材協会編集、「色材工学ハンドブック」、朝倉書店(1989年発行)、林原生物化学研究所感光色素研究所「Dye Catalogue」などに掲載されている。
 芳香族多環化合物としては、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、テトラセン、クリセン、ペンタセン、ピセン、コロネン、ヘキサセン、オバレン等の炭化水素からなる基本骨格を有するものが挙げられる。また、酸素原子、窒素原子、イオウ原子を構成原子とするベンゾフラン、ジベンゾフラン、インドール、カルバゾール、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、等の芳香族複素5員環多環化合物も挙げることができる。芳香族複素6員環多環化合物の基本骨格としては、α-ベンゾピロン、β-ベンゾピロン、α-チアベンゾピロン、β-チアベンゾピロン、フラボン、キサントン、チオキサントン、フェノキサジン、フェノチアジン、などが挙げられる。さらに、これらの基本骨格は、少なくとも一つのアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルチオ基などの電子供与性基で置換されていてもよい。置換された芳香族多環化合物からなる増感剤を例示すれば、1-メトキシナフタレン、1,4-ジメチルナフタレン、1,8-ジメチルナフタレン、9,10-ジメチルフェナントレン、9-メチルアントラセン、9,10-ジメチルアントラセン、9,10-ジフェニルアントラセン、9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセン、1,8-ジメチル-9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセン、9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ジプロポキシアントラセン、9,10-ジブトキシアントラセン、1-メチルピレン等が挙げられる。多環複素環化合物の置換体としては、N-メチルカルバゾール、N-エチルカルバゾール、チオキサントン、イソプロピルチオキサントン、等が挙げられる。
 ポルフィリン化合物としては、テトラフェニルポルフィン、オクタエチルポルフィン、メソポルフィリン、プロトポルフィリン、ヘマトポルフィリン、クロリン、テトラベンゾポルフィン、フェニル置換テトラベンゾポルフィン等の基本骨格からなる化合物及びこれらのマグネシウム錯体、亜鉛錯体、さらには、クロロフィルが挙げられる。
 フタロシアニン化合物としては、ナフトシアニン化合物をも含むものであって、それらの基本骨格に少なくとも一つのアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ハロゲン基等の置換基が導入されていてもよい。さらに、中心金属として、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウムが好ましい。
 ポリメチン色素化合物は、窒素原子、酸素原子、イオウ原子などを含む複素環がポリメチンによって連結された構造を持つシアニン系あるいはメロシアニン系などを用いることができる。たとえば、大河原信、北尾悌次郎、平岡恒亮、松岡賢編、「色素ハンドブック」、講談社サイエンティフィク(1986年)、382~417ページに記載の色素化合物が挙げられる。具体的には、キノリン環からなるシアニン系、インドール環からなるインドシアニン系、ベンゾチアゾール環からなるチオシアニン系、イミノシクロヘキサジエン環からなるポリメチン系のほかに、ベンゾオキサゾール系、ピリリウム系、チアピリリウム系、スクアリリウム系、クロコニウム系などを例示することができる。
 クマリン化合物としては、大河原信、北尾悌次郎、平岡恒亮、松岡賢編、「色素ハンドブック」、講談社サイエンティフィク(1986年)、432~438ページに記載のモノクマリン化合物および3-(2-ベンゾチアゾリル)-7-(ジエチルアミノ)クマリン、3-(2-ベンゾチアゾリル)-7-(ジブチルアミノ)クマリン、3-(2-ベンゾチアゾリル)-7-(ジオクチルアミノ)クマリン、3-(2-ベンゾイミダゾリル)-7-(ジエチルアミノ)クマリン、10-(2-ベンゾチアゾリル)-2,3,6,7-テトラヒドロ-1,1,7,7-テトラメチル-1H,5H,11H-〔1〕ベンゾピラノ〔6,7,8-ij〕キノリジン-11-オン、3,3-カルボニルビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3,3-カルボニルビス(7-ジブチルアミノクマリン)などが挙げられる。
 p-ジアルキルアミノスチリル化合物としては、4-ジエチルアミノベンジリデンアセトフェノン、4-ジエチルアミノベンジリデン(p-メトキシ)アセトフェノン、4-ジエチルアミノベンジリデンマロンジニトリル、4-ジメチルアミノベンジリデンアセト酢酸エチルエステル、4-ジメチルアミノベンジリデンマロン酸ジエチルエステル、4-ジメチルアミノベンジリデン-α-シアノアセトフェノン、2,6-ビス(4-ジメチルアミノベンジリデン)シクロヘキサノン、4-ジメチルアミノシンナミリデンアセトフェノン、4-ジメチルアミノシンナミリデンマロンジニトリル、4-ジメチルアミノシンナミリデンシアノ酢酸エチルエステル、4-ジメチルアミノシンナミリデンマロン酸ジエチルエステル、4-ジメチルアミノシンナミリデン-α-シアノアセトフェノン、4-ジメチルアミノシンナミリデン-ビス(4-ジメチルアミノベンジリデン)シクロヘキサノン、などが挙げられる。
 光架橋性樹脂としては、光及び/又は電離放射線の照射により硬化、好ましくは架橋及び硬化するものであれば、公知の光架橋性樹脂を特に限定なく使用できるが、例えば、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクレレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、オキセタン樹脂, エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ウレタン樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルポリピロリドン、メラミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリレート樹脂、ポリシロキサン、オキセタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、フルオロエチレン・ビニルエーテル交互共重合体等が挙げられる。これらの光架橋性樹脂は、光重合開始剤及び後述する架橋成分より選ばれる少なくとも1種との併用により、その光架橋性が一層向上し、強度、剛性、耐熱性、耐クリープ性、耐摩耗性などの機械特性や、柔軟性、耐薬品性、耐候性、自己修復性に優れた架橋された樹脂組成物が得られる。光重合開始剤としては光重合性樹脂に含まれるものの中から適宜選択して使用できる。本実施形態では光架橋性樹脂は例えば水性エマルジョンの形態で用いられる。したがって、光架橋性樹脂の水性エマルジョンには、光重合開始剤及び架橋成分から選ばれる少なくとも1種の化合物が含まれていることが好ましい。
 光架橋性樹脂としては、前記の中でも、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂などがより好ましい。さらに、これらの光架橋性樹脂と共に、光及び/又は電離放射線の照射により架橋反応を生じる架橋成分を使用することで、その光架橋性がさらに向上し、機械特性等に優れた成形体または硬化体を得ることができる。以下、好ましい光架橋性樹脂についてさらに詳しく説明する。
 ここでは、光架橋性樹脂としてのエポキシ樹脂について説明する。プレポリマー末端にエポキシ基を一つ以上有する樹脂がエポキシ樹脂であり、それを水溶化又は水分散化した水溶性エポキシ樹脂は以下の方法により作製できる。該方法としては、例えば、エポキシ樹脂に、多塩基酸や酸無水物をエステル反応させてカルボキシル基を導入する方法、チオール(-SH)またはフェノール性水酸基(-OH)を付加反応させる非加水分解によるカルボキシル基を導入する方法、カルボキシル基含有アクリル樹脂によるエポキシ樹脂を変性する方法等が挙げられる。エポキシ樹脂を変性する方法として、より具体的には、アクリル樹脂をエポキシ樹脂に付加させるエステル化法、アクリルモノマーをエポキシ樹脂にグラフト重合するグラフト法がある。
 エポキシ樹脂としては公知のものを使用できるが、例えば、エポキシ基含有化合物、及びエポキシ基含有化合物の1種又は2種以上を重合及び/又は架橋させたポリマーを使用できる。エポキシ基含有化合物としては、例えば、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ジグリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル、ソルビトール系ポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。エポキシ基含有化合物は、1種を単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。
 ここでは、光架橋性樹脂としてのウレタン樹脂について説明する。ウレタン樹脂としては、特に制限はなく、ジイソシアネート化合物とジオール化合物とを反応して得られるウレタン樹脂が好ましく、該ウレタン樹脂を水溶性化又は水分散性化したウレタン樹脂がより好ましい。
 ジイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート化合物、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート化合物、トルイレンジイソシアネート、フェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物、これらジイソシアネートの変性物(カルボジイミド、ウレトジオン、ウレトイミン含有変性物など)等が挙げられる。   
 ジオール化合物としては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドやテトラヒドロフラン等の複素環式エーテルを(共)重合させて得られるジオール化合物が挙げられる。ジオール化合物の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルジオール、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリネオペンチルアジペート、ポリ-3-メチルペンチルアジペート、ポリエチレン/ブチレンアジペート、ポリネオペンチル/ヘキシルアジペート等のポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール等のポリラクトンジオール、ポリカーボネートジオールや、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸などのカルボン酸基、スルホン酸基などの酸性基を有するジオール化合物が挙げられる。これらの中では、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール及びポリカーボネートジオールのうち1種以上が好ましい。
 ウレタン樹脂としては、望ましくは、ジオール化合物としてポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール等のジオールを用いて得られるポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂が挙げられる
 ウレタン樹脂の形態も特に限定されない。代表的には、エマルジョンタイプ、例えば、強制乳化可能なウレタン樹脂のエマルジョン、自己乳化性ウレタン樹脂のエマルジョンなどが挙げられる。特に、上記のウレタン樹脂用原料化合物のうちカルボキシ基、スルホン酸基などの酸性基を有するジオールを用い、更に必要に応じて低分子量のポリヒドロキシ化合物を添加することにより得られる、酸性基(中でもカルボキシ基)を導入した自己乳化性ウレタン樹脂などが好ましい。
 ウレタン樹脂はプレポリマー法によって合成してもよく、その際、低分子量のポリヒドロキシ化合物を使用してもよい。低分子量のポリヒドロキシ化合物としては、上記のポリエステルジオールの原料として挙げたグリコール及びアルキレンオキシド低モル付加物、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の3価アルコール、そのアルキレンオキシド低モル付加物などが挙げられる。
 ウレタンプレポリマーは、ジメチロールアルカン酸に由来する酸基を中和した後または中和しながら水延長またはジ若しくはトリアミン延長することが出来る。アミン延長の際に使用するポリアミンとしては、通常ジアミン又はトリアミンが挙げられる。また、その具体例としてはヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ヒドラジン、ピペラジン等が挙げられる。上記の中和の際に使用する塩基としては、例えば、ブチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、モルホリン、アンモニア、水酸化ナトリウム等の無機塩基が挙げられる。 
 イソシアネート基含有化合物は一般に疎水性であるためジオール成分の数平均分子量を調節する事によりポリウレタン骨格の親水持続性、耐擦傷性等の必要とする特性を制御することができる。ジオール成分の数平均分子量が小さい場合にはイソシネート基含有化合物の比率が相対的に高くなるためポリウレタン骨格は疎水性となる傾向にある。芳香族ジイソシアネート又は水添ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルニルジイソシアネート等の脂肪族複環式イソシアネート等の硬質のジイソシアネートを使用することにより耐擦傷性に優れた皮膜を形成することができる。一方、ジオール成分の数平均分子量が大きい場合にはイソシアネート基含有化合物の比率が相対的に低くなるためポリウレタン骨格の親水性はジオール成分の性質が強く反映され、高親水性となる。ここで使用する低分子ジオール成分は既述のジオール類及びその他の化合物から一種以上を使用する事ができる。又、高分子ジオールであるポリオール類の数平均分子量は10000以下であることが反応性の点で好ましく、さらに水溶性を示す。
 水分散性ウレタン樹脂には、ブロックイソシアネート基を利用した比較的低分子量~中分子量域の熱反応型ウレタン樹脂のエマルジョン、直鎖状構造を主体とする比較的高分子量域のウレタン樹脂のエマルジョンなどが挙げられる。
 これらのエマルジョン中のウレタン樹脂は、そのウレタン樹脂骨格中にアニオン性、カチオン性、非イオン性等の親水性基を導入してウレタン樹脂に自己乳化性(分散性)を付与した後、得られた自己乳化性ウレタン樹脂を水中に分散させたもの、又は、強制乳化可能な疎水性のウレタン樹脂に乳化剤を添加して強制的に水に分散させたものである。
 ここでは光架橋性樹脂としてのアクリル系樹脂について説明する。市販のアクリル系樹脂には、水分散性アクリルエマルジョンと水溶性樹脂がある。エマルジョンタイプは一般的に分子量が水溶性のものより大きく樹脂が作る皮膜強度を高めやすいメリットがある。ここでの水溶性樹脂とは、後述する中和を行った後の前記水溶性アクリル樹脂が、25℃の水に2質量%を超えて溶解すればよく、25℃の水に5%以上溶解することが好ましく、10%以上溶解することが更に好ましい。
 また、水分散性アクリル樹脂はガラス転移温度(Tg)が、30℃以上、100℃以下である。Tgが30℃以上では耐擦性が高く、またブロッキングも発生しない。また、Tgが100℃以下では耐擦性が良好である。これは、乾燥後の皮膜が室温下で脆くならずに柔軟性を保っているため,と考えられる。なお、該水溶性アクリル樹脂のTgは共重合されるモノマーの種類と組成比で調整できる。前記水溶性アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2万以上、8万以下である。重量平均分子量が2万以上であれば耐擦性が良好であり、更に好ましい該水溶性アクリル樹脂の重量平均分子量は2万5千以上、7万以下である。前記水溶性アクリル樹脂の重量平均分子量は重合時のモノマー濃度や開始剤の量などの反応条件で調整することができ、例えば、モノマー濃度を高くすることにより重量平均分子量を大きくしたり、開始剤の量を増やすことにより重量平均分子量を小さくすることができる。
 前記水溶性アクリル樹脂を構成する共重合させるモノマーとして、少なくともメタクリル酸メチル、アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステル、及び酸モノマーを含むことが、好ましい。
 ここでは、光架橋性樹脂としてのポリエステル樹脂について説明する。ポリエステル樹脂は、少なくとも1種のジカルボン酸と少なくとも1種のジオールをエステル化し、重縮合してポリエステル樹脂を製造するに際して、遅くともその重縮合時にリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、亜リン酸からなる群から選ばれた少なくとも1種のリン酸化合物と 一般式HO-(-CH-)-OH(式中、nは2~6の整数である)で示される化合物のエステル化物をモノマー全量に対して10重量%以下添加して合成されたポリエステル樹脂を含むものである。
 ポリエステル樹脂として、上記ポリエステル樹脂20~90重量%と、炭素数14~28の脂肪酸と1~4価のアルコールとのエステル、酸化ポリエチレンワックス、酸化ワツクス、及び融点50~100℃の天然ワックスよりなる群から選ばれた少なくとも1種の融点50~100℃のワックスを非イオン活性剤及び/又はアニオン活性剤で乳化したワックスエマルジヨン80~10重量%と、を含む樹脂組成物を用いてもよい。
 ジカルボン酸成分としては、脂肪族、脂環族又は芳香族酸を使用できる。ジカルボン酸としては、シユウ酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタール酸、アジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2-ジメチルグルタール酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、フまタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,5-ノルボルナンジカルボン酸、1,4-ナフタール酸、ジフエニン酸、ジグリコール酸、チオジプロピオン酸、及び2,5-ナフタレンジカルボン酸などである。なお、本発明におけるジカルボン酸成分には、上述の酸に対応する酸無水物、エステル、及び酸クロライドなどが含まれる。
 ジオール成分としては、脂肪族、脂環族又は芳香族ジオールを使用できる。ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2,4-ジメチル-2-エチルヘキサン-1,3-ジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-2-イソブチル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4,-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール、4,4′-チオジフエノール、4,4′-メチレンジフエノール、4,4′-(2-ノルボルニリデン)ジフエノール、4,4′-ジヒドロキシビフエノール、o-,m-,p-ジヒドロキシベンゼン、4,4′-イソプロピリデンジフエノール、4,4′-イソプロピリデンビス(2,6-ジクロロフエノール)、2,5-ナフタレンジオール、p-キシレンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールなどである。
 水分散性ポリエステル樹脂の製造には、生成重縮合物を水溶性にするために芳香族核に結合した-SOM基(式中、Mは水素又は金属イオンである)を含有するジカルボン酸(その誘導体を含む)又はジオール(その誘導体を含む)その他の二官能性単量体を併用することができる。そのような芳香族核の例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ジフエニル、オキシジフエニル、スルホニルジフエニル、メチレンジフエニル等が挙げられる。上記のスルホネート塩基の金属イオンは、Na、K、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+、およびFe3+などである。
 さらに、生成重縮合物を水溶性にするために少なくとも1種の水酸化アルカリ金属、アンモニア水、アルカノールアミンで中和することができる。そのような中和剤としての水酸化アルカリ金属には水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが、またアルカノールアミンとしてはモノ-、ジ-又はトリ-エタノールアミン、モノ-、ジ-又はトリ-プロパノールアミン、アミノメチルプロパノール、アミノメチルプロパンジオール、アミノエチルプロパンジオール、モルホリンなどが使用される。
 ここでは、光架橋性樹脂としてのオキセタン樹脂について説明する。オキセタン樹脂は、カチオン硬化性官能基として4員環環状エーテルであるオキセタン環を有し、カチオン硬化型材料は、光潜在性重合開始剤または熱潜在性重合開始剤により重合する。主なオキセタン樹脂としては、7-エチル-7-ヒドロキシメチルオキセタン、2-エチルへきしるオキセタン、キシレンビスオキセタン、3-エチル-3(((3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ)メチル)オキセタンが挙げられる。
 オキセタン樹脂は、例えば、ジシクロペンタジエンとフェノールとの重付加反応物であるフェノール樹脂と、3-アルキル-3-クロロメチルオキセタンまたは3-クロロメチルオキセタンとをアルカリ存在下で反応させることにより得られる。本反応では必要であれば溶剤や相間移動触媒を用いても良い。他のオキセタン化合物としては、3-クロロメチルオキセタン、3-クロロメチル-3-メチルオキセタン、3-クロロメチル-3-エチルオキセタン、-クロロメチル-3-プロピルオキセタンなどが挙げられる。本実施形態では、3-アルキル-3-クロロメチルオキセタンが好ましく、更に3-クロロメチル-3-メチルオキセタン、または3-クロロメチル-3-エチルオキセタンが好ましい。
 本実施形態の樹脂組成物においてオキセタン樹脂を樹脂成分として用いる場合、前述の方法と同様に、オキセタン樹脂骨格への親水性官能基の導入による自己乳化型への変性および/または乳化剤や界面活性剤などの併用による強制乳化により、オキセタン樹脂を水および/または親水性溶剤に分散させたエマルジョンの形態で使用できる。
 [水分散性バイオマス樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物では、バイオマス由来樹脂を樹脂成分として用いる。バイオマス由来樹脂は、バイオマスプラスチックとも呼ばれ、原料として再生可能な生物由来の有機化合物から、化学的・生物学的に合成された化合物を原料とする樹脂をいう。原料としては、トウモロコシやサトウキビなどの食物原料、食物廃棄物、家畜排泄物、建築廃材、古紙などの廃棄物、農作物非食用部、林地残材などの未利用バイオマス資源、さらには海洋植物や遺伝子組み換え植物などのバイオマス専用植物などを用いて、さまざまな樹脂が合成されている。なお、バイオマス由来樹脂には、水溶性のものと水分散性のものや、熱可塑性のものと熱硬化性のものとがあるが、ここで一括して説明する。
 バイオマス由来樹脂は、生物由来の、酢酸セルロース、ポリ乳酸(PLA)、ナイロン11、ナイロン4、ポリトリメチレンテレフタレート(バイオPTT)、ポリブチレンサクシネート(バイオPBS)、ポリヒドロアルカン酸(PHA)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリエチレンフラノエート、イソソルバイトジオールポリカーボネート共重合体、バイオポリプロピレン、バイオポリエチレン、バイオポリエチレンテレフタレートなどの原料を用いて種々のものが作製されている。大別すると、バイオマス由来樹脂としては、バイオマス由来のものでありかつ水溶性又は水分散性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、バイオマス自体を由来とする樹脂、バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂、微生物による合成物質由来の樹脂などが挙げられる。なお、バイオマス由来樹脂の中でも、難水溶性または非水溶性のものもある。そのようなバイオマス由来樹脂には、前述のように、親水性官能基の導入または乳化剤などの使用により、自己乳化型または強制乳化型の水分散性樹脂に変性して使用できる。また、バイオマス由来樹脂に架橋性官能基を導入して自己架橋性にしてもよい。
 バイオマス自体を由来とする樹脂としては、例えば、セルロース樹脂、でんぷん樹脂、ゼラチン樹脂、ウルシオール樹脂、及びそれらの誘導体などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂としては、例えば、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリトリメチレンテレフタレート、バイオマス由来ポリオール、バイオマス由来ポリアミド、バイオマス由来ポリグリコール酸樹脂、バイオマス由来ポリエチレン、バイオマス由来ポリエチレンテレフタレート、バイオマス由来ポリカーボネート、バイオマス由来ナイロン11、バイオマス由来ナイロン610、バイオマス由来ナイロン1010、バイオマス由来ナイロン1012、それらの誘導体などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。微生物による合成物質由来の樹脂としては、ポリヒドロキシアルカエートが挙げられる。
 バイオマス自体を由来とする樹脂であるセルロース樹脂は、例えば、前処理活性化工程と、酢化工程と、熟成工程と、後処理工程と、を含む方法により製造できる。前処理活性化工程では、α-セルロース含有量の比較的高いセルロース原料を、離解及び解砕後、酢酸又は少量の酸性触媒を含んだ酢酸を散布混合し、活性化セルロースを得る。酢化工程では、前工程で得られた活性化セルロースを、無水酢酸、酢酸及び酸性触媒(例えば硫酸)よりなる混酸で処理して、1次酢酸セルロースを得る。熟成工程では、前工程で得られた1次酢酸セルロースを加水分解して所望の酢酸化度の2次酢酸セルロースを得る。後処理工程では、前工程で得られた2次酢酸セルロースを反応溶液から沈澱分離、精製、安定化、乾燥することにより、セルロース樹脂を酢酸セルロース(アセチロイド)として得る。また、アニオン系セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、CMC)ならびにノニオン系セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、HEC)、あるいは硝化セルロース(セルロイド)を強制乳化したものを、セルロース樹脂として好ましく使用することができる。
 でんぷん樹脂は、トウモロコシなどの穀物由来のでんぷんを変性することによって得られた樹脂であり、例えばヒドロキシプロピル化でんぷん、ヒドロキシエチルでんぷんなどが挙げられる。でんぷん樹脂は水溶性を示すので、そのまま水溶液として容易にセルロースナノファイバーまたはその予備分散体と混合して、加工することができる。
 市販品として、コーンポールCP(でんぷん脂肪酸エステル、日本コーンスターチ(株))、マタービー(化学変性、日本合成化学工業(株))、プラコーン(化学変性、日本食品化工(株)。でんぷんにアクリル酸をグラフトした、サンウェット(三洋化成工業(株))、WAS(日澱化学(株))などが挙げられる。
 ゼラチン樹脂は、動物の骨や皮から得られるコラーゲン由来のもので、ゲル化能が高く、アルカリ処理ゼラチンのほか、酸処理ゼラチンを用いてもよく、またゼラチン加水分解物も用いることができ、少なくとも1個の遊離のアミノ基を持っていればよく、にかわも同様である。ゼラチン樹脂としては、にかわ系水性接着剤(新田ゼラチン(株))が好ましく使用できる。ゼラチン樹脂は、例えば、特許2699260号に記載の方法などの公知の方法に従って製造できる。
 ウルシオール樹脂は、ウルシ科の植物の樹液の主成分で、炭素原子数15個の不飽和の側鎖のついた二価フェノールで,側鎖の構造により5種のものがある。水にはほぼ不溶であるが、アルコールには可溶である。したがって、上記した親水性官能基の導入により、自己乳化型エマルジョンとしたり、また、乳化剤により強制乳化型エマルジョンとすることができる。また、ウルシオール樹脂はアルコール可溶であるから、アルコール溶液とすることでセルロースナノファイバーまたはその予備分散体と混合することができる。バイオマス自体を由来とする樹脂には、上記樹脂のほか、これらの誘導体も含まれる。
 バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂としては、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリトリメチレンテレフタレート、バイオマス由来ポリオール、バイオマス由来ポリアミド、バイオマス由来ポリグリコール酸樹脂、バイオマス由来ポリエチレン、バイオマス由来ポリエチレンテレフタレート、バイオマス由来ポリカーボネート、バイオマス由来ナイロン6、バイオマス由来ナイロン10、バイオマス由来ナイロン11、バイオマス由来ナイロン610、バイオマス由来ナイロン612、バイオマス由来ナイロン1010、バイオマス由来ナイロン1012、これらの誘導体などが挙げられる。これらの樹脂のうちのいくつかは、例えば、石油由来の重合性モノマー(芳香族カルボン酸、ジオールなど)と、植物由来の重合性モノマー(乳酸、イソソルバイド、コハク酸など)を重合させて作製する。
 ポリ乳酸は、例えば、トウモロコシを原料にして、発酵により乳酸を作製する工程と、前工程で得られた乳酸を加熱脱水重合することにより低分子量のポリ乳酸オリゴマーを得る工程と、前工程で得られたポリ乳酸オリゴマーをさらに減圧下加熱分解することにより、乳酸の環状二量体であるラクチドが得る工程と、前工程で得られたラクチドを金属塩触媒存在下で重合することでポリ乳酸を得る工程と、を含む製造方法により製造できる。
 ポリブチレンサクシネートは、1,4ブタンジオールとコハク酸を縮合して得られ、複数の種類のジオールをコハク酸を共重合させることもできる。1、4-ブタンジオール、コハク酸共に、糖(グルコース)を発酵させることで製造することができる。
 これらのバイオマス由来樹脂は、バイオマス原料から作られる、モノマーなどの低分子量化合物から重合するのが好ましい。古くから、エタノール、酢酸、乳酸などは発酵法により生産されている。また、発酵法により生産されたバイオエタノールを脱水するとバイオエチレンが得られ、また、バイオエチレンから既存の合成法でバイオエチレングリコールが作られている。
 バイオマス樹脂の原料モノマーとしてバイオマス資源から製造されているものは、エチレン、エタノール、エチレングリコール、乳酸、エピクロルヒドリン、1,3-プロパンジオール、1,2-プロパンジオール、3‐ヒドロキシプロピオン酸、アクリル酸、n-ブタノール、iso-ブタノール、ブタジエン、コハク酸、1,4-ブタンジオール、イソプレン、イタコン酸、アジピン酸、ソルビトール、イソソルバイト、5-ヒドロキシメチルフルフラール、フランジカルボン酸、p-キシレン、セバシン酸が挙げられる。
 バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂は、上記のバイオマス由来の重合性モノマーを原料とし、例えば乳化重合などの公知の方法で重合することで得ることができる。
 該乳化重合に用いられる乳化剤としては、従来公知の乳化重合用界面活性剤、すなわち、陰イオン反応性界面活性剤又は非イオン反応性界面活性剤が用いられる。陰イオン反応性界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル塩又はポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル硫酸エステル塩等が用いられる。非イオン界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等が挙げられる。この中でも、反応性乳化剤を使用すると、水性樹脂エマルジョン中に遊離した乳化剤が残存しないため、水溶性樹脂又は水分散性樹脂の使用にあたって悪影響を及ぼす恐れが少なくなる。陰イオン反応性界面活性剤の市販品としては、例えば、アクアロンKH-05、KH-10(いずれも第一工業製薬(株)製)、アデカリアソープSR-10、SR-20(いずれも(株)アデカ製、ラテムルPD-104(花王(株)製)等が挙げられる。非イオン反応性界面活性剤の市販品としては、例えば、アデカリアソープER-10、ER-20(いずれも旭電化工業(株)製)、ラテムルPD-420、PD-430(いずれも花王(株)製)等が挙げられる。
 上記した乳化剤の存在下で、上記した重合性単量体を乳化重合することによって、重合体粒子を得る。乳化剤の使用量は、重合性単量体100質量部に対して1~10質量部程度が好ましい。乳化重合する際に、乳化剤と共に、エマルジョンの性能を損なわない範囲でカチオン系界面活性剤やポリビニルアルコール等の保護コロイドを添加してもよい。また、乳化重合する際に、イソプロパノールやメルカプタン類等の重合調節剤、金属塩、有機酸又は可塑剤等を適宜添加してもよい。
 乳化重合に用いられる重合開始剤としては、たとえば、水溶性ラジカル重合触媒、油溶性ラジカル重合触媒又はレドックス重合触媒の中から適宜選択して使用できる。水溶性ラジカル重合触媒の例としては、過硫酸カリウム(KPS)や過硫酸アンモニウム(APS)等の過硫酸塩が挙げられる。油溶性ラジカル重合触媒としては、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイドなどの過硫酸物等が挙げられる。レドックス重合触媒としては、過酸化水素、クメンヒドロパーオキサイド、t-ブチルパーオキサイド又は過硫酸塩等の酸化剤と、グルコース、デキストロース、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシラート又は亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤との組み合わせが挙げられる。重合開始剤の使用量は、使用する重合性モノマーに対して0.01~0.5重量%程度が好ましい。
 バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂の市販品としては、ポリ乳酸ではレイシア(三井化学(株))、Ingeo(Nature-Works社)、ポリブチレンサクシネート樹脂ではビオノーレ(昭和高分子(株))、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT、旭化成(株))、バイオマス由来ポリオール(DuPont社)、バイオマス由来ポリアミド(リルサン、アルケマ(株))、バイオマス由来ポリグリコール酸樹脂(PDA、(株)クレハ)が挙げられる。
 微生物による合成物質由来の樹脂としては、微生物がエネルギー貯蔵物質として合成するポリエステルであるポリヒドロキシアルカノエート(PHA)が挙げられ、市販の当該樹脂として、ANIOLEX((株)カネカ)および、mirel(Telles社製)がある。
 PHAを生産する微生物としては、PHA類生産能を有する微生物であれば特に限定されない。例えば、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)(以下、「PHB」と略称する。)生産菌としては、1925年に発見されたBacillus megateriumが最初で、他にもカプリアビダス・ネケイター(Cupriavidus necator)(旧分類:アルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus、ラルストニア・ユートロフア(Ralstonia eutropha))、アルカリゲネス・ラタス(Alcaligenes latus)などの天然微生物が知られており、これらの微生物ではPHBが菌体内に蓄積される。
 微生物から樹脂成分を取り出す方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、特開2012-115145号公報に記載の方法が挙げられる。
 PHAを水媒体に乳化分散させる方法としては、PHAと界面活性剤からなる分散液を、乳化機に投入して強撹拌を行いPHAを乳化させることが挙げられる。乳化機は、油脂と水を均一に乳化させることができる装置であれば特に限定されないが、例えば、高圧ホモジナイザー、超音波破砕機、乳化分散機、ビーズミル等が挙げられる。この工程で使用する界面活性剤としては、陰イオン界面活性化剤、陽イオン界面活性化剤、両性界面活性化剤、非イオン界面活性化剤が挙げられる。
 バイオマス由来樹脂を水溶液または水分散液(自己乳化型エマルジョン、強制乳化型エマルジョン、水性スラリー)とすることにより、セルロースナノファイバーの水分散体または予備分散体との混合が容易になり、セルロースナノファイバーがバイオマス由来樹脂中に均一に分散して複合化した本実施形態の樹脂組成物が得られる。
 [水分散性ポリシロキサン]
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として水分散性ポリシロキサンを用いる。水分散性ポリシロキサンはポリシロキサンを前述の方法(親水性官能基を用いた自己乳化型樹脂への変性、乳化剤、界面活性剤などを用いた強制乳化など)により水分散性化したものである。ポリシロキサンは、ポリシロキサン構造単位を含み、該構造単位は直鎖状または分岐鎖状のものが好ましく、直鎖状または分岐鎖状の一部に環状構造を含んでいてもよい。該構造単位中の珪素原子に結合可能な2つの原子又は官能基は同一でも異なってもよい。該官能基は、珪素原子と共有結合可能な1価の官能基である。該官能基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基などの炭素数1~4のアルキル基、フェニル基などのアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基などアラルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などの炭素数1~4のアルコキシ基、フェノキシ基などのアリールオキシ基、アミノ基、ジエチルアミノ基などのジアルキルアミノ基、メルカプト基、アミド基、水素原子、塩素原子などハロゲン原子等が挙げられる。これらの官能基には、他の官能基がさらに置換していてもよい。これらの中でも、炭素数1~4のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基などが好ましい。
 ポリシロキサンは、例えば、ポリシロキサンのポリオキシアルキレン(エチレン、プロピレン)変性、またはアクリル変性により得られる。例えば、ポリオキシエチレン変性ポリジメチルシロキサン(PEOS)は、白金触媒存在下でのビニル基を有するポリオキシエチレンとSiH基を有するポリジメチルシロキサンとの反応により得られる。また、後述する変性ポリシロキサン(II)の1つである、アクリル樹脂とポリシロキサンとの結合体は、カルボキシル基とアルコキシシリル基を併せ持つアクリル樹脂のアルコキシシリル基と、ポリシロキサンが有するアルコキシシリル基とを心酔性有機溶剤中で共加水分解縮合することにより作製できる。
 自己分散型ポリシロキサンのエマルジョンは、例えば、(a)アルキル部分の炭素数が1~10の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体50~99.5重量%、(b)エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.5~15重量%、および(c)これらに共重合可能な他の単量体0~49.5重量%(ただし(a)+(b)+(c)=100重量%)を、乳化剤、重合開始剤、連鎖移動剤などの存在下で乳化重合し、得られた共重合体ラテックス100重量部(固形分換算)とアルコキシシラン化合物0.1~500重量部とを縮合することにより水性エマルジョンが製造できる。
 ここで、単量体(a)としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸i-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸i-アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸i-ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、ヒドロキシ(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチルなどが好ましい。単量体(a)は、1種単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。単量体(a)の使用量は、得られるエマルジョンに耐水性、耐候性および密着性を与える観点から、全単量体の50~99.5重量%、70~99重量%または80~98重量%の範囲である。50重量%未満では耐水性、耐構成、密着性が不十分になることがあり、一方、99.5重量%を超えるとエマルジョンの安定性や、密着性などが不十分になることがある。
 単量体(b)としては、例えば、イタコン酸、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸などが挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸である。単量体(b)は1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。単量体(b)の使用量は、得られるエマルジョンの重合安定性と耐水性のバランスを高水準に保つ観点から、全単量体の0.5~15重量%または0.5~10重量%の範囲である。0.5重量%未満では得られるエマルジョンの重合安定性および密着性が不十分になることがある。一方、15重量%を超えると耐水性が不十分になることがある。
 単量体(c)としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物;(メタ)アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミドなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアルキルアミド;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル;エチレン系不飽和ジカルボン酸の酸無水物、モノアルキルエステル、モノアミド類;アミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ブチルアミノエチルアクリレートなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキルエステル;アミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノメチルメタクリルアミド、メチルアミノプロピルメタクリルアミドなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミド;(メタ)アクリロニトリル、α-クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体;グリシジル(メタ)アクリレートなどの不飽和脂肪族グリシジルエステルなどが挙げられる。これらの中でも、スチレン、アクリロニトリル、α-メチルスチレンなどが好ましい。単量体(c)は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 単量体(c)の使用量は、全単量体の0~49.5重量%または0~30重量%の範囲である。使用量が49.5重量%を超えると、造膜性の低下に起因して、耐水性、密着性が低下することや、膜を形成した場合に、成膜後の変色、膜の収縮などが起こることがある。
 乳化剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、コハク酸、ジアルキルエステルスルホン酸ナトリウムなどのアニオン系乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのノニオン系乳化剤などが挙げられる。に優化剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい。乳化剤の使用量は、単量体(a)~(c)の合計量の、0.2~4重量%または0.5~3重量%の範囲である。乳化剤の使用量が0.2重量%未満では、凝固物が発生するなど重合安定性が悪くなることがある。一方、乳化剤の使用量が4重量%を超えると、得られるエマルジョンから形成された膜の耐候性、耐水性が低下することがある。
 連鎖移動剤としては、α-メチルスチレンダイマー、好ましくは2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン成分を60重量%以上含むα-メイルスチレンダイマー、ターピノーレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、ジペンテン四塩化炭素、オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、n-ヘキサドデシルメルカプタン、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、テトラエチルチウラムモノスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムジスルフィド、9,10-ジヒドロアントラセン、1,4-ジヒドロアントラセン、1,4-シクロヘキサジエン、1,4-シクロペンタジエン、2,5-ジヒドロフラン、キサンテン、3-フェニル-1-ペンテンなどをが挙げられる。連鎖移動剤の使用量は単量体(a)~(c)の合計量の、例えば0~15重量%の範囲である。
 重合開始剤には無機系開始剤および有機系開始剤があり、無機系開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩系開始剤、過酸化水素などが挙げられ、有機系開始剤としては、クメンハイドロパーオキサイド、イソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ベシゾイルパーオキサイドなどの無機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系開始剤などが挙げられる。重合開始剤の使用量は、例えば、0.03~2重量%または0.05~1重量%である。
 なお、乳化重合を促進させるために、例えばピロ重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第一鉄、グルコース、ホルムアルデヒド、ナトリウムスルホキシレート、L-アスコルビン酸およびその塩、亜硫酸水素ナトリウムの還元剤、グリシン、アラニン、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムなどのキレート剤を併用することもできる。乳化重合に際しては、乳化剤、連鎖移動剤、重合開始剤などのほかに、必要に応じて各種電解質、pH調整剤などを併用し、単量体(a)~(c)の合計量100重量部に対して、水80~300重量部と乳化剤、連鎖移動剤、重合開始剤などを前記範囲内の量で使用し、重合温度10~90℃または40~80℃、重合時間6~40時間の重合条件化で乳化重合される。
 こうして得られるポリシロキサンの具体例としては、例えば、ポリ(ジメチルジメトキシシラン)、ポリ(ジメチルジメトキシシラン/γ-メタクリロキシトリメトキシシラン)、ポリ(ジメチルジメトキシシラン/ビニルトリメトキシシラン)、ポリ(ジメチルジメトキシシラン/2-ヒドロキシエチルトリメトキシシラン)、ポリ(ジメチルジメトキシシラン/3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、ポリ(ジメチルジメトキシシラン/ジフェニル/ジメトキシシラン/γ-メタクリロキシトリメトキシシラン)、これらの加水分解縮合物等が挙げられる。ポリシロキサンとしては種々のものが市販されているので、その中から樹脂組成物の設計に適合するものを選択して使用できる。
 本実施形態の樹脂組成物において用いられる水分散化前のポリシロキサンの分子量は、GPC法によるポリスチレン換算重量平均分子量として、例えば、30000~1000000程度または50000~300000程度の範囲である。
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分である水分散性ポリシロキサンの原料になるポリシロキサンとして、変性ポリシロキサンを使用してもよい。変性ポリシロキサンを水分散性化したものが水分散性変性ポリシロキサンとなる。変性ポリシロキサンとしては特に限定されないが例えば、側鎖、一方の末端および他方の末端から選ばれる少なくとも1種の結合箇所に官能基を結合させた変性ポリシロキサン(I)が挙げられる。ここで、官能基としては、例えば、モノアミン基、ジアミン基、ポリエーテル基、エポキシ基、脂環式エポキシ基、アラルキル基、カルビノール基、メルカプト基、カルポキシル基、水素原子、アクリル基、メタクリル基、フェノール基、水酸基、カルボン酸無水物基、ジオール基、メトキシ基、フロロアルキル基、長鎖アルキル基、高級脂肪酸エステル基、高級脂肪酸アミド基などが挙げられる。これらの官能基は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 また、ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)にシロキサン構造単位を含まない重合体を結合させることにより、変性ポリシロキサン(II)が得られる。変性ポリシロキサン(II)は、例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体の形態となる。ここで、シロキサン構造単位を含まない重合体としては、特に制限されるものではなく、エチレン性二重結合由来の構成単位を含む各種のアクリル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリエステル系ポリマーなどが挙げられる。このうち、耐久性の観点からアクリル系ポリマーは特に好ましい。また、シロキサン構造単位を含まない重合体は、単独重合体、同族重合体および共重合体のいずれであってもよい。また。シロキサン構造単位を含まない重合体は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 変性ポリシロキサン(II)において、ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)と、シロキサン構造単位を含まない重合体と、の割合は特に限定されないが、例えば、ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)の割合を変性ポリシロキサン(II)全量の15~85重量%または20~80重量%の範囲である。ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)の割合が15重量%未満では、得られる樹脂組成物の湿熱環境下での接着性が劣る場合があり、85質量%を超えると得られる樹脂組成物の分散安定性が不十分になる場合がある。
 以下、シロキサン構造単位を含まない重合体について、さらに詳しく説明する。
 アクリル系ポリマーを構成するモノマーとしてアクリル酸のエステル(例:エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート等)又はメタクリル酸のエステル(例:メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等)から成るポリマーが挙げられる。さらに、モノマーとしてアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸などのカルボン酸、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリルアミド、ジビニルベンゼン等が挙げられる。アクリル系ポリマーはこれらのモノマーの1種以上を重合したポリマーでホモポリマーでもコポリマーでもよい。
 アクリルポリマーの具体例としては、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/2-ビドロキシエチルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体、メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2-ビドロキシエチルメタアクリレート/メタクリル酸/γ-メタクリロキシトリメトキシシラン共重合体、メチルメタクリレート/エチルアクリレート/グリシジルメタクリレート/アクリル酸共重合体等が挙げられる。
 ポリウレタン系ポリマーとしては、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどのポリイソシアネートとジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのポリオールからなるポリウレタン系ポリマーを好ましく使用できる。ポリウレタン系ポリマーの作成方法には特に制限はなく公知の合成方法を使用できる。
 ポリウレタン系ポリマーの具体例としては、例えば、トルエンジイソシアネートとジエチレングリコールから得られるウレタン、トルエンジイソシアネートとジエチレングリコール/ネオペンチルグリコールから得られるウレタン、ヘキサメチレンジイソシアネートとジエチレングリコールから得られるウレタン等が挙げられる。
 ポリエステル系ポリマーとしては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、スルホイソフタル酸などのポリカルボン酸とポリウレタンのところで述べたポリオールからなるポリエステル系ポリマーを好ましく使用できる。ポリエステル系ポリマーの作成方法には特に制限はなく公知の合成方法を使用できる。ポリエステル系ポリマーの具体例としては、例えば、テレフタル酸/イソフタル酸とジエチレングリコールから得られるポリエステル、テレフタル酸/イソフタル酸/スルホイソフタル酸とジエチレングリコールから得られるポリエステル、アジピン酸/イソフタル酸/スルホイソフタル酸とジエチレングリコールから得られるポリエステル等がある。
 シロキサン構造単位を含まない重合体の分子量は特に限定されないが、GPC法によるポリスチレン換算重量平均分子量として、3000~1000000程度または5000~300000程度の範囲である。
 ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)(以下「前者のポリマー」ともいう)と、シロキサン構造単位を含まない重合体(以下「後者のポリマー」ともいう)と、を反応させる方法としては、特に制限はなく、例えば、別々に合成した前者および後者のポリマーを化学結合させる方法、前者のポリマーに後者のポリマーをグラフト重合する方法、後者のポリマーに前者のポリマーをグラフト重合する方法等が挙げられる。グラフト重合させる方法は、変性ポリシロキサン(II)の合成が容易であることから好ましい。グラフト重合では、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチロニトリルなどの公知の重合開始剤を用いることが好ましい。
 より具体的には、ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)にアクリルポリマーを共重合する方法として、例えば、γ-メタクリロキシトリメチルシラン等を含むポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)を合成し、これとアクリルモノマーをラジカル重合する方法がある。また、アクリルポリマーにポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)を共重合させる方法として、水系媒体中にて、γ-メタクリロキシトリメチルシランを含むアクリルポリマーと、アルコキシシラン化合物とを混合し、同時に加水分解反応と縮重合反応と進行させるる方法がある。なお、ポリシロキサンまたは変性ポリシロキサン(I)とアクリル系ポリマーとを反応させる場合の重合方法としては、乳化重合、塊状重合などの公知の重合方法を利用できるが、合成のしやすさや水系のポリマー分散物が得られる点から乳化重合が好ましい。
 本実施形態で使用できる変性ポリシロキサン(II)の市販品としては。例えば、セラネートWSA1060、1070(いずれも商品名、DIC(株)製)、ポリデュレックスH7620、H7630、H7650(いずれも商品名、旭化成ケミカルズ(株)製)等が挙げられる。
 [3Dプリンタ用樹脂]
 本実施形態の樹脂組成物では、樹脂成分として3Dプリンタ用樹脂を使用する。3Dプリンタとは、コンピュータ上で作成した3次元形状データを基にして、その断面形状を積層していくことで立体物を作製する装置である。
 前記3Dプリンタ用原料樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ウレタン樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルポリピロリドン、メラミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリシロキサン、オキセタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、フルオロエチレン・ビニルエーテル交互共重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、上記した本実施態の樹脂成分と重複するものである。そして、これらの樹脂の中には、水溶性のものおよび非水溶性のものがあり、また、架橋性のものおよび非架橋性のものがある。したがって、前述したのと同様の方法で、水不溶性のものは親水性官能基の導入または乳化剤、界面活性剤などによる強制乳化を行なって水分散性とし、また、非架橋性のものは前記と同様の架橋性官能基の導入により架橋性としてもよい。
 例えば、ポリエステル樹脂は、水不溶性樹脂である。ポリエステル樹脂を本実施形態の樹脂組成物において樹脂成分として用いるには、ポリエステル樹脂骨格中に存在するカルボキシ基をアミンで中和する方法、ポリエステル樹脂のモノマー化合物とスルホン酸金属塩部分を有する重合性化合物とを共重合する方法などにより、ポリエステル樹脂を自己乳化型とし、水および/または親水性溶剤に分散させたエマルジョンとして用いる。自己乳化型のポリエステル樹脂は、そのエマルジョン中にフリーの乳化剤が少ないことなどから、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の耐熱性、耐水性などを向上させることがある。また、後者の方法は、得られるポリエステル樹脂を高分子量化でき、ポリエステル樹脂自体の特性を損なうことなく、スルホン酸金属塩の高い親水性により、水や水性溶剤に対して高分散化が可能である。
 3Dプリンタ用樹脂としては、架橋性水溶性樹脂、非架橋性水溶性樹脂、架橋性水分散性樹脂、非架橋性水分散性樹脂などを使用できる。また、ここで例示した各種合成樹脂は、3Dプリント用以外の用途の本実施形態里樹脂組成物において、自己乳化型または強制乳化型エマルジョンの形態で樹脂成分として使用できる。
 <所定SP値の熱可塑性樹脂>
 本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分として、SP値が14~9.5(cal/cm1/2の熱可塑性樹脂を用いる。溶解度パラメータ(Solubility Parameter、SP値)は、ヒルデブラント(Hildebrand)によって導入された正則溶液論により定義された値であり、2成分系溶液の溶解度の目安となる。正則溶液論では溶媒-溶液間に作用する力は分子間のみと仮定されるので溶解パラメータは分子間力を表す尺度として使用される。実際の溶液は正則溶液とは限らないのが、2つの成分のSP値の差が小さいほど溶解度が大となることが経験的に知られている。
 SP値は、分子凝集エネルギーの平方根で表される値であり、本明細書において、Fedors法によって計算される溶解度パラメータ〔単位:(cal/cm1/2〕を用いている。SP値は、次式で表される値である。
 SP値(δ)=(ΔH/V)1/2
 式中、ΔHはモル蒸発熱[cal]を表し、Vはモル体積[cm]を表す。また、ΔH、Vとしては各々、「R.F.Fedors,Polymer Engineering Science,14,p147(1967)」に記載の、原子団のモル蒸発熱(△ei)の合計ΣΔei(=ΔH)、モル体積(△vi)の合計ΣΔvi(V)を用いることができ、(ΣΔei/ΣΔvi)1/2から求められる。
 セルロースナノファイバーを構成するセルロースのSP値がほぼ15.6(cal/cm1/2であることから、上記SP値の範囲を有する熱可塑性樹脂を用いることにより、セルロースナノファイバーの該熱可塑性樹脂に対する分散性が向上し、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の機械特性やその他の特性が顕著に高まる。
 本実施形態の樹脂組成物では、熱可塑性樹脂の中から上記範囲のSP値を有するものを選択して使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル-スチレン(AS)樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸および環状ポリオレフィン樹脂の群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂などが好ましい。例えば、ナイロン66のSP値は13,6(cal/cm1/2)、ポリビニルアルコールのSP値は12,6(cal/cm1/2)、ポリ乳酸のSP値は11.4(cal/cm1/2)である。
 上記した熱可塑性樹脂の中でも、ポリアミド樹脂の多くは上記範囲のSP値を有することから、ポリアミド樹脂がより好ましい。上記範囲のSP値を有するポリアミド樹脂の具体例としては、例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン610、ナイロン9、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン1010、ナイロン9T、ナイロン6/66、ナイロン66/610、ナイロン6/11などが挙げられる。これらのポリアミド樹脂は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
 なお、このような所定のSP値を有する熱可塑性樹脂でも、水不溶性または難水溶性である場合は、例えば、前述の親水性官能基の導入または乳化剤や界面活性剤の併用などにより、水および/または親水性溶剤に分散させ、自己乳化型エマルジョンまたは強制乳化型エマルジョンとしてもよい。
 <変性熱可塑性樹脂>
 本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分として変性熱可塑性樹脂を用いる。ここで、変性熱可塑性樹脂とは、熱可塑性樹脂のうち、樹脂中の繰り返し構造単位または樹脂骨格の側鎖若しくは末端を変性することにより、水溶性、水分散性およびアルコール溶解性よりなる群から選ばれた少なくとも1つの特性が付与された、いわゆる変性体である。ここで、変性前の熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル-スチレン(AS)樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエチレングリコール、ポリアクリロニトリル、ポリ乳酸および環状ポリオレフィン樹脂の群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
 変性熱可塑性樹脂の原料になる熱可塑性樹脂は、セルロースの溶解度パラメータ(SP値)に近い範囲、すなわちSP値が例えば18~9.5(cal/cm1/2または14~9.5(cal/cm1/2のものが好ましく用いられる。このように、セルロースナノファイバーと、変性前のSP値がセルロースナノファイバーに近い熱可塑性樹脂の変性体と、を組み合わせて使用すると、両者の均一分散性が向上する。SP値は、前述のように、ヒルデブラントによって導入された正則溶液論により定義された値である。
 本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分として用いる変性熱可塑性樹脂の変性前の熱可塑性樹脂としては、SP値から、特にポリアミド樹脂が好ましく、その具体例としては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン610、ナイロン9、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン1010、ナイロン9T、ナイロン6/66、ナイロン66/610、およびナイロン6/11の群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
 また、本発明の樹脂組成物においては、セルロースナノファイバーは、耐熱性が充分ではない場合があるので、変性前の熱可塑性樹脂としては、融点の比較的低い、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリビニルアルコール樹脂のほか、ポリアミド樹脂のうち、ナイロン6などが特に好適に用いられる場合もある。
 以下、本実施形態の変性熱可塑性樹脂として、変性ポリアミド樹脂を例にとり、詳述する。
 変性熱可塑性樹脂のうち、好ましい一例としては、上記のように、水溶性および/またはアルコール溶解性の変性ポリアミド樹脂が挙げられる。ここでの水溶性とは、水に溶解および/または水に分散する性質である。例えばフィルム状に成形したポリアミド樹脂を水または温水に浸漬し、ブラシ等で擦過したときに、ポリアミド樹脂が全面溶出するか、または一部溶出することにより、あるいはポリアミド樹脂が膨潤離散し水中に分散することによりフィルムが減量あるいは崩壊するものをいう。
 水溶性ポリアミド樹脂としては特に限定されないが、例えば、3,5-ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナトリウムなどを共重合した、スルホン酸基またはスルホネ-ト基を含有するポリアミド(特開昭48-72250号公報)、分子中にエ-テル結合を持つジカルボン酸、ジアミン、または環状アミドのうちいずれか1種を共重合した、エ-テル結合を有するポリアミド(特開昭49-43465号公報)、N,N´-ジ(γ-アミノプロピル)ピペラジン等を共重合した、塩基性窒素を含有するポリアミド(特開昭50-7605号公報)、これらのポリアミドをアクリル酸等で四級化したポリアミド、分子量150~1500のポリエ-テルセグメントを含有する共重合ポリアミド(特開昭55-74537号公報)、α-(N,N´-ジアルキルアミノ)-ε-カプロラクタムの開環重合またはα-(N,N´-ジアルキルアミノ)-ε-カプロラクタムとε-カプロラクタムの開環共重合したポリアミドなどが挙げられる。
 これらの水溶性ポリアミドのうちでは、分子量150~1500のポリエ-テルセグメントを含有する共重合ポリアミド、より具体的には末端にアミノ基を有し、かつポリエ-テルセグメント部分の分子量が150~1500であるポリオキシエチレンと脂肪族ジカルボン酸またはジアミンとから成る構成単位を30~70重量%含有するところの共重合ポリアミドが好ましい。これらの水溶性ポリアミドは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 アルコール溶解性ポリアミドとしては、二塩基性脂肪酸とジアミン、ω-アミノ酸、ラクタムまたはこれらの誘導体とから合成された、線状ポリアミドのホモポリマ-、コポリマー、ブロックポリマーなどが挙げられる。線状ポリアミドの主鎖に含まれる炭素原子、または窒素原子上に置換基を有するポリアミド、また主鎖にC-Cおよび-C-N-CO-結合以外の結合を含むポリアミドなども使用できる。それらの具体例として、例えば。ナイロン3、4、5、6、8、11、12、13、66、610、6/10、13/13、メタキシリレンジアミンとアジピン酸からのポリアミド、トリメチルヘキサメチレンジアミン、あるいはイソホロンジアミンとアジピン酸からのポリアミド、ε-カプロラクタム/アジピン酸/ヘキサメチレンジアミン/4,4´-ジアミノジシクロヘキシルメタン共重合ポリアミド、ε-カプロラクタム/アジピン酸/ヘキサメチレンジアミン/2,4,4´-トリメチルヘキサメチレンジアミン共重合ポリアミド、ε-カプロラクタム/アジピン酸/ヘキサメチレンジアミン/イソホロンジアミン共重合ポリアミド、あるいはこれらの成分を含むポリアミド、それらのN-メチロール、N-アルコキシメチル誘導体などが挙げられる。アルコール可溶性ポリアミド樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 水溶性および/またはアルコール溶解性の変性ポリアミド樹脂の市販品としては、AQナイロン(東レ(株)製)、ファインレジン(鉛市(株)製)、トレジン(ナガセケムテックス(株)製)lなどが挙げられる。
 変性熱可塑性樹脂の形態は、水やアルコールの分散媒に溶解した溶液系でも、またこれらの分散媒に分散した分散系でも、さらにはペレットや粉末状の形態であってもよい。すなわち、主に水溶液、アルコール溶液などの形態で用いられ、水性エマルジョンの形態で用いられることもある。特に、変性熱可塑性樹脂が溶液系または分散系の形態をとる場合には、これらの形態に用いられる分散媒は、セルロースナノファイバーに用いられる分散媒と同様であり、また溶液(分散体)における固形分の濃度も、成分と同様である。変性熱可塑性樹脂が溶液(または分散体)である場合に、この溶液(または分散体)を乾燥して、粉末状とする手段も、後述するセルロースナノファイバーまたは本実施形態の樹脂組成物の乾燥方法と同じである。
 <セルロースナノファイバー>
 本実施形態の樹脂組成物に用いられるセルロースナノファイバーは、繊維径の上限値が例えば100nm以下、80nm以下、60nm以下、40nm以下または10nm以下であり、繊維径の下限値が例えば0nmを超え、0.1nm以上、0.5nm以上、1nm以上、4nm以上または3nm以上である。複数の上限値のいずれか1つと、複数の下限値のいずれか1つとを組み合わせて、繊維径範囲とすることができる。なお、本実施形態の樹脂組成物中では、複数のセルロースナノファイバーが十分にほどけて。その繊維径が4~10nmとなることもある。セルロースナノファイバーの繊維長は、10~1000μmまたは100~500μmであり、アスペクト比は(繊維長/繊維径)は1000~15000または2000~10000である。
 本明細書において、セルロースナノファイバーの繊維径および繊維長は、電子顕微鏡写真から無作為に抽出した20本のセルロースナノファイバーについて測定した繊維径および繊維長の算術平均値である。
 セルロースナノファイバーは、繊維径がナノオーダーと非常に小さいことから、これを低濃度で水に分散させた場合、水中にセルロースナノファイバーが分散していることは肉眼では認められず、透明な溶液または透明な分散液になる。また、セルロースナノファイバーを高濃度で水に分散させると、不透明な分散液となる。ここで、分散液は、エマルジョン、スラリー、ゲル、ペーストなどの種々の形態を含む。
 セルロースナノファイバーの伸びきり鎖結晶は、弾性率、強度がそれぞれ140GPaおよび3GPaに達し、アラミド繊維などの代表的な高強度繊維に等しく、ガラス繊維よりも高弾性であることが知られている。しかも、その線熱膨張係数は1.0×10-7/℃と石英ガラスに匹敵する小ささである。本実施形態のセルロースナノファイバーの水分散液は、セルロースナノファイバーの分散性に優れているので、樹脂成分と複合化した場合に、有用な補強繊維として機能する。
 セルロースナノファイバーとしては、未変性CNFおよび疎水変性CNFよりなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。セルロースナノファイバーの使用形態には、未変性CNFを単独使用する形態、疎水変性CNFを単独使用する形態、未変性CNFと疎水変性CNFとを併用する形態が挙げられる。これら3種の形態は、いずれも、全ての樹脂成分と組み合わせることができる。未変性CNFとは、より具体的には、その分子鎖末端又はその分子鎖中のセルロース由来の水酸基が変性されずにそのまま残っているものである。疎水変性CNFとは、より具体的には、その分子鎖末端又はその分子鎖中のセルロース由来の水酸基に結合する水素原子の少なくとも一部を疎水性基で置換することにより化学変性(疎水変性)したものである。疎水性基は、セルロース由来の水酸基から水素原子を除いた酸素原子に、該酸素原子を含んで構成されるエーテル結合またはエステル結合により結合している。
 未変性CNFは、前述のようにセルロース由来の水酸基を多く有しているので、好ましくは水分散体の形態で用いられる。未変性CNFを用いる場合、未変性CNFの樹脂成分への分散性を向上させるために、分散剤を併用してもよい。分散剤の併用により、樹脂成分への安定な均一分散性を確保することができる。
 未変性CNFの原料としては、例えば、セルロースを含むセルロース含有原料、セルロースなどを用いることができる。以下、これらをセルロース原料ともいう。セルロース原料の形状としては、特に限定されないが、例えば、繊維状、粒状などが挙げられる。セルロース原料は元々繊維状であることが多い。また、粒状のセルロース原料は、例えば、セルロース原料に例えば機械粉砕などの粉砕処理を施すことにより得ることができる。これらの中でも、機械的せん断の容易さ、化学的処理における溶剤の浸透促進の観点から、粒状のセルロース原料が好ましい。
 セルロース含有原料には、例えば、パルプなどがある。また、セルロースとしては、リグニンやヘミセルロースを除去したミクロフィブリル化セルロースが好ましい。また、市販のセルロースを使用してもよい。ミクロフィブリル化セルロースをメディアレス分散機で処理すると、ミクロフィブリル化セルロースの繊維の長さを保ったまま、該セルロース表面に存在する水酸基に由来する水素結合がほどけて細くなる。また、処理条件を変えることで、繊維の切断や、分子量を低下させることも可能である。
 未変性CNFは、例えば、セルロース原料(好ましくはセルロース原料の水分散体)に解繊処理を施すことにより得ることができる。解繊処理には、化学的処理、機械的せん断処理(機械的解繊処理)などが挙げられる。化学的処理には、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(TEMPO)法、銅アンモニア溶液法、イオン液体法等が挙げられる。これらの中でも、簡便に解繊度や結晶化度を制御できる、高分子量の未変性CNFが得られやすい、未変性CNFに与えるダメージが少なく、高耐熱性のものが得られる等の利点があることから、イオン液体法が好ましい。また、機械的解繊処理については後述する。
 イオン液体法は、イオン液体を含有する溶液(以下「処理液」ともいう)を使用する方法である。セルロース原料を処理液に接触させることにより、セルロース原料を解繊することができる。具体的には、例えば、撹拌下に処理液にセルロース原料を添加すると、セルロース原料が膨潤および分散して未変性CNFが得られる。このときの処理液中のイオン液体の種類や濃度、撹拌条件、処理時間などを調節することで、未変性CNFの解繊度、結晶化度等を調節できる。解繊度が高いほど、処理液中に含まれる未変性CNFの凝集塊の最小太さが小さくなる。処理液中からの未変性CNFの回収には、例えば、濾過、遠心分離などの方法を利用できる。
 なお、後述するように、セルロース原料に機械的解繊処理を施すことによっても、未変性CNFが得られる。
 疎水変性CNF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が抑制され、樹脂成分中での分散性に優れている。疎水変性CNFでは、表面の水酸基が疎水性基に置換されることにより、未変性CNFに比べて水酸基が減少していることや。水酸基に結合した疎水性基の体積効果などが、セミロースナノファイバー間の密着抑制の一因になっている。また、疎水変性CNFは、未変性CNFに比べて耐熱性に優れることから、これを含有する樹脂成形体の耐熱性も向上する。なお、疎水変性CNFを、未変性CNFと同様に、陰イオン性分散剤と共に分散体としてもよい。
 疎水変性CNFにおける変性率(セルロースナノファイバー中の全体の水酸基のうち、疎水性基により置換された割合)は、特に限定されるものではなく、100%、0.01%~50%または10%~35%である(成型加工、vol.26(6)、p232、2016)。変性率は、元素分析により得られた炭素、水素、酸素の元素割合から算出できる。
 疎水変性CNFは、例えば、未変性CNF中のセルロース由来の水酸基を疎水性基で変性することにより得られる。例えば、イオン液体法によりセルロース原料に解繊処理を施し、未変性CNFが存在する処理液中で疎水変性(化学変性)を実施することにより、疎水変性CFNが得られる。疎水変性CNFは、例えば、濾過、遠心分離などにより処理液中から容易に回収できる。セルロース由来の水酸基の変性は、例えばエーテル化、エステル化などにより実施できる。エーテル化に用いられるエーテル化剤、およびエステル化に用いられるエステル化剤の使用量は、例えば、処理液中に存在する未変性CNFの全水酸基のうち、疎水変性される水酸基の割合などに応じて選択される。
 エーテル化には、例えば、アルキルエーテル化、シリルエーテル化、ベンジルブロマイドなどがある。
 アルキルエーテル化では、アルキルエーテル化剤により疎水性基としてアルキル基が導入される。アルキルエーテル化剤としては、メチルクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化アルキル;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸ジアルキル;硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等の硫酸ジアルキル;エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド等が好ましい。
 シリルエーテル化では、シリルエーテル化剤により疎水性基としてシリル基が導入される。シリルエーテル化剤としては、n-ブトキシトリメチルシラン、tert-ブトキシトリメチルシラン、sec-ブトキシトリメチルシラン、イソブトキシトリメチルシラン、エトキシトリエチルシラン、オクチルジメチルエトキシシラン又はシクロヘキシルオキシトリメチルシラン等のアルコキシシラン;ブトキシポリジメチルシロキサン等のアルコキシシロキサン;ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ジフェニルテトラメチルジシラザン等のジシラザン;トリメチルシリルクロライド、ジフェニルブチルクロライド等のシリルハライド;tert-ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート等のシリルトリフルオロメタンスルホネート;などが挙げられる。これらの中でも、ケイ素原子に結合したアルキル基を有するアルキルシリルエーテル化剤が好ましい。
 エステル化では、エステル化剤により疎水性基として、アセチル基等のアシル基が導入される。エステル化剤としては、ヘテロ原子を含んでも良いカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸ハロゲン化物が挙げられ、酢酸、プロピオン酸、酪酸、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの誘導体が好ましく、酢酸、無水酢酸、無水酪酸がより好ましい。
 エーテル化、エステル化の中でも、アルキルエーテル化、アルキルシリルエーテル化、アルキルエステル化が、疎水変性CNFの樹脂、特に疎水性樹脂への分散性を向上させるために好ましい。
 また、本実施形態の樹脂組成物では、疎水変性CNFとして、未変性セルロースCNF中のセルロース由来水酸基の一部を、式(1):-O-CO-X(式中Xは脂環式炭化水素基又は脂環式炭化水素基を有する基を示す。)で表される疎水性基で変性したもの(特開2014-148629号公報、請求項1、段落[0038]~[0234]など)、カチオン性セルロースナノファイバーのカチオン基をアニオン性添加剤で中和した変性セルロースナノファイバー(特許第5150792号公報、段落[0016]~[0038]など)などを使用できる。
 <分散剤>
 本実施形態の樹脂組成物では、セルロースナノファイバー(未変性CNF、疎水変性CNF、または未変性CNFと疎水変性CNFとの組み合わせ)に対して、分散剤を併用する形態が好ましい。未変性CNFと分散剤とを併用する形態がより好ましい。本実施形態の樹脂組成物を作製する際に、樹脂成分、セルロースナノファイバー、分散剤、架橋成分などを一度に混合してもよいが、セルロースナノファイバーおよび分散剤を混合して予備分散体を作製し、得られた予備分散体と、樹脂成分、架橋成分などを混合して樹脂組成物を得ることが好ましい。
 本実施形態で使用する分散剤は、水溶性を有する分散剤であり、好ましくはセルロースナノファイバーが表面に有するセルロース由来水酸基などの官能基とイオン結合可能な分散剤であり、より好ましくはセルロースナノファイバーが表面に有する水酸基などの官能基とイオン結合可能でありかつ静電反発力により本実施形態の樹脂組成物中でのセルロースナノファイバーの分散安定性を高め得るような分散剤である。本実施形態では前記のような分散剤を用いることにより、一および他のセルロースナノファイバー間にイオン性の反発力が生じ、セルロースナノファイバーの凝集を抑制しつつ、その水又は親水性溶剤中での分散性を高めると共に、該分散剤が水溶性、水分散性又はアルコール溶解性樹脂成分とが高い親和性を示すことを見出した。その結果、樹脂組成物中での樹脂成分とセルロースナノファイバーの均一分散だけでなく、樹脂成分とセルロースナノファイバーとの界面における接着性の顕著な向上という予想外の効果が得られた。この効果の反映により、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体は、機械特性およびその他の特性に優れたものとなる。
 該分散剤としては、前述のように水溶性であれば特に限定されないが、陰イオン性分散剤を好ましく使用できる。陰イオン性分散剤としては、例えば、リン酸基(P-OH基)、-COOH基、-SOH基、これらの金属エステル基から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、イミダゾリン基を有する化合物、ならびにアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単独重合体、アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン由来の構成単位と、それに共重合可能な他の単量体由来の構成単位とを含むアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン共重合体などが挙げられる。陰イオン性分散剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
 陰イオン性分散剤の具体例としては特に限定されないが、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸系共重合体、ポリイタコン酸、オレフィン由来モノマーおよび不飽和カルボン酸(塩)由来モノマーを含む共重合体(特開2015-196790号公報)、ポリマレイン酸共重合体、ポリスチレンスルホン酸、ポリアニリンスルホン酸、スルホン酸基結合ポリエステル、これらの塩などのカルボン酸系陰イオン性分散剤、アルキルイミダゾリン系化合物(特開2015-934号公報、特開2014-118521号公報)などの複素環系陰イオン性分散剤、酸価とアミン価とを有する陰イオン性分散剤(得開2010-186124号公報)、ピロリン酸、ポリリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、メタリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸、ホスホン酸、これらの塩などのリン酸系陰イオン分散剤、スルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、リグニンスルホン酸、これらの塩などのスルホン酸系陰イオン分散剤、オルトケイ酸、メタケイ酸、フミン酸、タンニン酸、ドデシル硫酸、これらの塩などのその他の陰イオン性分散剤などが挙げられる。これらの中でも、リン酸、ポリリン酸、リン酸塩、ポリリン酸塩、ポリアニリンスルホン酸、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸系共重合体、これらの塩などが好ましい。
 また、(メタ)アクリル酸系共重合体において、(メタ)アクリル酸重合体以外の単量体としては、例えば、α-ヒドロキシアクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸とその塩、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸とその塩などが挙げられる。
 上記した陰イオン性分散剤の塩を構成するカチオンとしては特に限定されないが、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属、カルシウムなどのアルカリ土類金属、マグネシウム、アンモニウム基などが挙げられる。水に対する溶解性の点からナトリウム、カリウム、アンモニウム基などがより好ましく、カリウムが最も好ましい。
 本発明では市販の陰イオン性分散剤を用いてもよく、市販品の具体例としては、アロンA-6114(商品名、カルボン酸系分散剤、東亜合成(株)製)、アロンA-6012(商品名、スルホン酸系分散剤、東亜合成(株)製)、デモールNL(商品名、スルホン酸系分散剤、花王(株)製)、SD-10(商品名、ポリアクリル酸系分散剤、東亜合成(株)製)などが挙げられる。
 また、本実施形態の樹脂組成物に用いられる陰イオン性分散剤として、(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体を用いてもよい。(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体は、本実施形態の樹脂組成物中の各成分の分散安定性、特にセルロースナノファイバーの分散安定性を高めことができ、また、生体適合性を有し、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体を医療用途、食品用途などに用いる場合の分散剤として好適に使用できる。
 ここで、(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリンとは、メタアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、及びアクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを包含する。これらは、常法に従って製造される。例えば、2-ブロモエチルホスホリルジクロリドと2-ヒドロキシエチルホスホリルジクロリドと2-ヒドロキシエチルメタクリレートとを反応させて2-メタクリロイルオキシエチル-2′-ブロモエチルリン酸を得、更にこれをトリメチルアミンとメタノール溶液中で反応させて得ることができる。
 (メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体には市販品がある。市販品としては、例えば、ポリメタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンである、「リピジュアHM」(日本油脂(株)製)、メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン・メタクリル酸ブチルコポリマーである、「リピジュアPMB」(日本油脂(株)製)、メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン・メタクリル酸ステアリルコポリマーである、「リピジュアNR」(日本油脂(株)製)等が好ましく例示できる。
 他の陰イオン性分散剤として、多点末端型分散剤を使用でき、その具体例として末端にカルボキシ基が結合した分散剤(国際公開第2015/125870号公報)が挙げられる。
 セルロースナノファイバー(未変性CNFまたは疎水変性CNFまたは未変性CNFと疎水変性CNFとの組み合わせ)と、陰イオン性分散剤との併用形態としては、例えば、セルロースナノファイバーと陰イオン性分散剤とを分散媒に溶解および/または分散させた第1形態の予備分散体、セルロースナノファイバーと陰イオン性分散剤と後述するpH調整剤とを分散媒に溶解および/または分散させた第2形態の予備分散体などが挙げられる。pH調整剤としては、例えば、クエン酸、酢酸、リンゴ酸などの酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリが挙げられる。pH調整剤を用いて予備分散液のpHを弱アルカリに調整する事で、セルロースナノファイバーの分散性がさらに向上する。
 予備分散体に用いられる分散媒としては、水、低級アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなど)、グリコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなど)、グリセリン、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトアミドなどが挙げられ、分散媒は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。好ましい分散媒は、水、含水溶媒が挙げられ、特別な廃液処理設備が不要で環境汚染をしにくい水が特に好ましい。
 予備分散体におけるセルロースナノファイバーの含有量は特に限定されないが、例えば、セルロースナノファイバー(未変性CNFまたは疎水変性CNFまたは未変性CNFと疎水変性CNFとの組み合わせ)を予備分散体全量の0.1~10重量%、0.5~5.0重量%または1.0~3.0重量%である。分散剤(または陰イオン性分散剤)の含有量は特に限定されないが、例えば、セルロースナノファイバーの固形分重量100重量部に対して0.1~100重量部、1~50重量部、1~25重量部、3~25重量部、5~25重量部または5~20重量部である。分散媒の含有量は、予備分散体中に沈降などが生じない範囲から適宜選択すればよいが、例えば、予備分散体全量の50~99.8重量%、60~99.5重量%または70~99重量%である。予備分散体におけるセルロースナノファイバー、分散剤、および分散媒の含有量は、上記した各成分の複数の数値範囲の中からいずれかを選択し、組み合わせて設定できる。
 予備分散体は、例えば、セルロースナノファイバー、陰イオン性分散剤、および分散媒を混合することにより調製できる。また、セルロース原料、陰イオン性分散剤、および分散媒を含む混合物に機械的解繊を1~複数回施すことにより、セルロース原料のナノファイバー化(未変性CNF)と、予備分散体の調製とを同時に行なってもよい。予備分散体において、セルロースナノファイバーの少なくとも一部が、陰イオン性分散剤とイオン結合していることがある。この、セルロースナノファイバーと陰イオン性分散剤とのイオン結合体は、この予備分散体を用いて調製した本実施形態の樹脂組成物中にもそのまま残存していることもある。なお、セルロース原料から未変性CNFを作製する際に、セルロース原料に機械的解繊処理を施してもよい。機械的解繊処理を施すためには、例えば、機械的解繊手段が用いられる。
 機械的解繊手段としては、グラインダー、混練機、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、水中カウンターコリジョン、高速回転分散機、ビーズレス分散機、メディアレス分散機、高速撹拌型メディアレス分散機などが挙げられる。これらの中でも、不純物の混入が少なく、純度の高いセルロースナノファイバーを含む予備分散体を得るという観点から、メディアレス分散機、高速撹拌型メディアレス分散機が好ましく、高速撹拌型メディアレス分散機がより好ましい。
 メディアレス分散機は、分散メディア(例えば、ビーズ、サンド(砂)、ボール等)を実質的に用いずに、せん断力を利用して分散処理を行う。メディアレス分散機としては、特に限定はされないが、例えば、DR-PILOT2000、ULTRA-TURRAXシリーズ、Dispax―Reactorシリーズ(いずれも商品名、IKA社製)、T.K.ホモミクサー、T.K.パイプラインホモミクサー(いずれも商品名、プライミクス(株)製)、ハイ・シアー・ミキサー(商品名、シルバーソン社製)、マイルダー、キャビトロン(いずれも商品名、大平洋機工(株)製)、 クレアミックス(商品名、エムテクニック(株)製)、エムテクニック株式会社製、ホモミキサー、パイプラインミキサー(商品名、みずほ工業(株)製)、ジェットペースタ(日本スピンドル製造(株)製)、アペックスディスパーザー ZERO(商品名、株)広島メタル&マシナリー製)等が挙げられる。
 これらメディアレス分散機の中でも、ロータとステータとを備える高速撹拌型分散機が好ましい。具体例としては、アペックスディスパーザーZERO(商品名、(株)広島メタル&マシナリー製)が挙げられる。この分散機は、ステータと、ステータの内部で回転するロータと、を備える。ロータの回転下に、ステータとロータの隙間(せん断部クリアランス)に被処理液を供給することで、混合液にせん断力を付与できる。また、ローラとステータとが多段階に設置されたメディアレス分散機を用いてもよい。また、処理を均一に行う観点から、分散機の中を混合液が循環するインライン循環式のメディアレス分散機がより好ましい。
 メディアレス分散機におけるせん断速度は、900000[1/sec]を超える。せん断速度が900000[1/sec]以下である場合には、セルロース原料が十分に解繊されないことがある。せん断速度は、例えば、2000000[1/sec]以下、1500000[1/sec]以下、または1200000[1/sec]以下である。
 メディアレス分散機のせん断部クリアランスの下限は、せん断速度に応じて適宜設定されるが、できるだけ小さな径のセルロースナノファイバーを得る観点から、10μm以上、15μm以上、または20μm以上である。また、メディアレス分散機の回転速度を適切な数値に保つ観点から、当該クリアランスの上限は、100μm以下、50μm以下、または40μm以下である。
 メディアレス分散機の回転周速の下限は、上記剪断速度に応じて適宜設定されるが、できるだけ小さな径のセルロースナノファイバーを得る観点から、18m/s以上、20m/s以上、または23m/s以上である。また、最適な径のセルロースナノファイバーを得る観点から、当該回転周速の上限は、50m/s以下、40m/s以下、または35m/s以下である。回転周速は、ロータの最先端部分の周速である。
 メディアレス分散機内部の該分散液の温度は、例えば10~80℃、10~60℃、または20~40℃の範囲である。分散液の温度は、分散液の粘度と密接に関係する。メディアレス分散機は、セルロース原料を解繊してセルロースナノファイバーを得る工程、およびセルロースナノファイバーの予備分散体を得る工程の他に、本実施形態の樹脂組成物を得る工程でも用いられることがある。樹脂組成物の製造工程では、分散液の温度が80℃を超えると、樹脂成分の一部の架橋が進み、分散液の粘度が上昇し、セルロースナノファイバーの分散が不十分になることがある。メディアレス分散機の内部の温度は、例えば、ステータに温度調節用のジャケットを取り付ることにより制御できる。また、分散液のpHは、分散液中でのセルロースナノファイバーの分散安定性の観点から、例えば、当該セルロースナノファイバー単体の分散液のpH値±3.0の範囲に保持する。
 機械的解繊処理(好ましくはメディアレス分散機による解繊処理、より好ましくは高速撹拌型メディアレス分散機による解繊処理)により得られる予備分散体中には、表面の少なくとも一部に陰イオン性分散剤がイオン結合したセルロースナノファイバーが含まれる。また、予備分散体中のセルロースナノファイバーの平均繊維径は10~100nm程度、10~40nm程度、または15~25nm程度である。また、予備分散体のゼータ電位は、例えば、-20~-50mV、または-30~-40mVである。-20mV未満では、セルロースナノファイバーの分散が不均一になって沈降が生じ易い。-50mVを超えると、セルロールナノファイバーの切断し、ネットワーク構造の形成が不十分になるため。沈降が生じ易い。
 本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分が水不溶性又は難水溶性かつ水溶性に変性可能な樹脂であり、該樹脂を水溶性または水分散性またはアルコール溶解性に変性して用いる場合、変性前の樹脂成分が所定のSP値を有することにより、予備分散体におけるセルロースナノファイバーの樹脂成分に対する均一分散性が一層向上する。このため、前述したように、セルロースナノファイバー(SP値14~9.5(cal/cm1/2)に近いSP値を有する樹脂を変性して用いることが好ましい。
 <架橋成分>
 本実施形態の樹脂組成物には、樹脂成分、セルロースナノファイバーおよび架橋成分を含み、分散剤(または陰イオン性分散剤)を含みまたは含まない形態がある。この形態の樹脂組成物に架橋処理を施すことにより、架橋成分を介した1または複数の架橋構造が形成される。該架橋構造としては、例えば、セルロースナノファイバー間の架橋構造(一のセルロースナノファイバー内での架橋構造、一のセルロースナノファイバーと他のセルロースナノファイバーとの間の架橋構造など)、樹脂成分間の架橋構造(一の樹脂成分内での架橋構造、一の樹脂成分と他の樹脂成分との間での架橋構造など)、セルロースナノファイバーと樹脂成分との間の架橋構造などが挙げられる。
 架橋成分としては特に限定されないが、公知の樹脂架橋成分および樹脂架橋助剤を使用することが好ましい。架橋成分の具体例としては、例えば、多官能性モノマー、多官能性樹脂、架橋成分(架橋助剤)、有機過酸化物、重合開始剤などが挙げられる。架橋成分は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。

 多官能性モノマーとしては、多官能アクリル系モノマー、多官能アリル系モノマー、およびこれらの混合モノマー等が挙げられる。
 多官能アクリル系モノマーの具体例としては、例えば、エチレンオキシド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(イソシアヌル酸のトリアクリル酸エステル)、これらの混合物などが挙げられる。これらの中でも、低皮膚刺激性の観点から、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、(トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートなどが好ましい。
 また、多官能アリル系モノマーの具体例としては、例えば、トリアリルシアヌレート(TAC)、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート(DA-MGIC)、ジアリルフタレート、ジアリルベンゼンホスフォネート、これらの混合物などが挙げられる。
 必要に応じて、多官能性モノマーと、重合開始剤、触媒、安定剤などの少なくとも1種とを併用できる。これらの重合開始剤、触媒、安定剤などは、架橋成分または樹脂成分と混合してもよい。
 多官能性モノマーの使用量は、樹脂成分の固形分重量100重量部に対して、0.01~10重量部または0.1~5重量部である。多官能モノマーの含有量が0.01重量%未満では、樹脂成分の機械特性、熱的特性の向上効果が得られないことがある。多官能モノマーの含有量が10重量部を超えると、伸びや衝撃強さなどの機械特性に悪影響を及ぼすことがある。多官能モノマーは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 多官能性樹脂(多官能性ポリマー)の具体例としては、多官能であれば特に限定されないが、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、アクリレート樹脂、メタクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、メラミン樹脂や、カルボジイミド化合物が好ましい。多官能性樹脂は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。多官能性樹脂の使用量は、樹脂成分の固形分重量100重量部に対して、3~20重量部または5~15重量部である。
 有機過酸化物は、例えば、加熱によりフリーラジカルを発生させ、上述の架橋構造を形成する。その具体例としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、1,3-ビス(tert-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、n-ブチル-4,4-ビス(tert-ブチルパーオキシ)バレレート、ベンゾイルパーオキサイド、p-クロロベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、tert-ブチルクミルパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、t-ブチルヒドロパーオキサイドなどが挙げられる。なお、過酸化ベンゾイルおよびt-ブチルヒドロパーオキサイドは、後述する重合開始剤として使用できるものである。有機過酸化物は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。有機過酸化物の使用量は、樹脂成分とセルロースナノファイバーとの合計量(固形分重量)100重量部に対し、0.0001~10重量部、0.01~5重量部、または0.1~3重量部である。
 重合開始剤は、例えば、加熱または電離放射線照射により遊離ラジカルを発生し、前述の架橋構造を形成する。重合開始剤は、アゾ化合物、過硫酸塩、有機過酸化物から選択され、水溶性および疎水性を問わず使用できる。
 重合開始剤の具体例としては、例えばアゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)などの疎水性アゾ化合物、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]などの水溶性アゾ化合物、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムなどの過硫酸塩などが挙げられる。重合開始剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。重合開始剤の使用量は、樹脂成分とセルロースナノファイバーとの合計量(固形分重量)100重量部に対し、0.0001~5重量部、0.01~3重量部または0.1~1重量部である。
 酸触媒は、例えば、樹脂成分中の官能基と架橋成分中の求核性反応基とを反応させる。酸触媒の具体例としては、p-トルエンスルホン酸、クエン酸、酢酸などの有機酸、塩酸、硫酸、スルホン酸などの無機酸が挙げられる。酸触媒は、グルタルアルデヒドやテレフタルアルデヒドなどと併用することが好ましい。酸触媒の使用量は、例えば、樹脂成分の全固形分重量100重量部に対して0.1~8.0重量部である。酸触媒の使用量が0.1重量部未満では、架橋度が低くなることがあり、8.0重量部を超えると相溶性が悪化することがある。
 架橋成分は、固形分のまま各成分に添加および/または混合してもよいが、水、水溶性溶媒、水と水溶性溶媒との混合溶媒などに溶解した溶液の形態で用いてもよい。水溶性溶媒としては特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの炭素数1~4の直鎖または分岐鎖状の低級アルコールが好ましい。 
 本実施形態の樹脂組成物は、さらに、安定剤、消泡剤、他の添加剤などを含んでいてもよい。
 <安定剤>
 本実施形態の樹脂組成物には、還元剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候性付与剤などの安定剤を配合してもよい。還元剤および/または酸化防止剤としては、例えば、1分子中にヒンダードフェノール基を2個以上有するヒンダードフェノール系化合物(例えば、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル -4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、ヒンダードアミン系化合物(例えば、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシレート)、チオエーテル系化合物(例えば、ジ(トリデシル)-3,3'-チオジプロピオネート)、リン酸エステル、亜リン酸エステル、亜硝酸ナトリウム、L-アスコルビン酸などが挙げられる。耐候性付与剤としては、トリアジン系化合物などが挙げられる。安定剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。本実施形態の樹脂組成物における、安定剤の使用量は、樹脂成分とセルロースナノファイバーとの合計量(全固形分重量)または樹脂成分とセルロースナノファイバーと分散剤との合計量(全固形分重量)100重量部に対して0.1~10重量部または0.2~5重量部である。安定剤、特に還元剤および/または酸化防止剤の使用により、例えば、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の着色を防止できる。
 <消泡剤>
 本実施形態の樹脂組成物には、消泡剤を配合してもよい。消泡剤としては非イオン系界面活性剤、シリコーン系消泡剤、アクリル酸エステル系消泡剤、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド共重合体などが挙げられる。水溶性または親水性溶媒に溶解可能な消泡剤が好ましい。消泡剤の添加により、セルロースナノファイバーの分散時の起泡が抑制され、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の製造過程での脱泡作業が不要となり、成形体の品質が向上する。消泡剤の市販品としては、非イオン系のサーフィノール465、サーフィノールDF75(いずれも商品名、日信化学工業(株)製)、アデカノールLG(商品名、(株)アデカ製)が挙げられる。
 <他の添加剤>
 また、本発明の樹脂組成物は、上記以外の添加剤を含んでいてもよい。この形態の樹脂組成物は、樹脂成分、セルロースナノファイバー(未変性CNFまたは疎水変性CNFまたは未変性CNFと疎水変性CNFとの組み合わせ)、分散剤(または陰イオン性分散剤)、および他の添加剤を含む。他の添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤;ヒンダードアミンなどの光安定剤;可塑剤;帯電防止剤;難燃剤;加硫剤(加硫促進剤、加硫促進助剤、活性剤、加硫遅延剤);滑剤:離型剤;界面活性剤:消泡剤;レベリング剤;ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉末、タルク、マイカ、シリカなどの無機充填剤、有機充填材;顔料、染料などの着色剤;滑剤;揆水剤;アンチブロッキング剤;柔軟性改良剤;金属石鹸;有機シラン;有機金属化合物;不飽和結合を有する樹脂;防腐剤:などが挙げられる。他の添加剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
 好ましい他の添加剤としては、界面活性剤が挙げられる。本実施形態の樹脂組成物において、他の添加剤として界面活性剤を数10~100ppm配合すると、本実施形態の樹脂組成物からなるコーティング膜などの成形体の濡れ性、浸透性、レベリング性などが向上し、コーティング膜表面が一層滑らかになる。界面活性剤の中でも、フッ素系界面活性剤が好ましい。フッ素系界面活性剤の具体例としては、市販品として、サーフロンS-231(AGCセイミケミカル(株)製)、などが挙げられる。
 また、本実施形態の樹脂組成物において、他の添加剤として酸化防止剤を配合すると、例えば、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体の耐久性が向上し、その機械特性が長期間にわたって高水準に維持される。
 本実施形態の樹脂組成物には、樹脂成分とセルロースナノファイバーとを含む第1実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと分散剤とを含む第2実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと分散剤と架橋成分とを含む第3実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと架橋成分とを含む第4実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと安定剤、消泡剤および他の添加剤から選ばれる少なくとも1種とを含む第5実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと分散剤と安定剤、消泡剤および他の添加剤から選ばれる少なくとも1種とを含む第6実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと分散剤と架橋成分と安定剤、消泡剤および他の添加剤から選ばれる少なくとも1種とを含む第7実施形態、樹脂成分とセルロースナノファイバーと架橋成分と安定剤、消泡剤および他の添加剤から選ばれる少なくとも1種とを含む第8実施形態などがある。
 第1~第8実施形態のいずれにおいても、当該形態に含まれる成分に応じて、上述した水溶性樹脂、水分散性樹脂および変性熱可塑性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂成分と;未変性CNFおよび/または疎水変性CNFと;分散剤または陰イオン性分散剤またはリン原子に結合する-OH基、-COOH基、-SOH基、これらの金属塩基、及びイミダゾリン基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基を有する化合物、若しくはアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体である陰イオン性分散剤またはリン酸、ポリリン酸、リン酸塩、ポリリン酸塩、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸系共重合体、カルボン酸系分散剤、スルホン酸系分散剤、およびこれらの塩(カリウム塩、ナトリウム塩またはアンモニウム塩)、アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の陰イオン性界面活性剤と多官能性モノマー(または多官能アクリル系モノマーまたは多官能アリル系モノマーまたはこれらの混合物)、多官能性樹脂(またはメラミン樹脂またはカルボジイミド化合物)、有機過酸化物、重合開始剤、および酸触媒よりなる群から選ばれた少なくとも1種の架橋成分と;上述の他の添加剤と;をそれぞれ組み合わせて使用できる。
 第1~第8実施形態においても、当該形態に含まれる成分に応じて、樹脂成分の含有量を当該実施形態の樹脂組成物全量(固形分重量)の70~99.5重量%、85~99.4995重量%、85~98.999重量%または85~98.9重量%のいずれかの範囲から選択し、かつ、セルロースナノファイバーの含有量を当該実施形態の樹脂組成物全量(固形分重量)の0.5~30重量%、0.5~20重量%または1~10重量%の範囲から選択し、かつ分散剤の含有量を当該樹脂組成物全量の0.0005~10重量%または0.001~5重量%の範囲から選択し、かつ多官能モノマーの使用量を樹脂成分の固形分重量100重量部に対して0.01~10重量部または0.1~5重量部の範囲から選択し、多官能性樹脂の使用量を樹脂成分の固形分重量100重量部に対して3~20重量部または5~15重量部の範囲から選択し、有機過酸化物の使用量を樹脂成分とセルロースナノファイバーとの合計量(固形分重量)100重量部に対して0.0001~10重量部または0.01~5重量部または0.1~3重量部の範囲から選択し、重合開始剤の使用量を樹脂成分とセルロースナノファイバーとの合計量(固形分重量)100重量部に対して0.0001~5重量部または0.01~3重量部または0.1~1重量部の範囲から選択し、或いは。酸触媒の使用量を樹脂成分の固形分重量100重量部に対して0.1~8重量部とする。
 上述の第1~第8実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分の含有量が70重量%未満では、得られる樹脂組成物の成形性が低下し、また、該樹脂組成物を溶融混練しても樹脂成分とセルロースナノファイバーとが複合化した材料が得られないことがあり、99.5重量%を超えると、樹脂成分単体とほとんど変わらない物性の樹脂組成物が得られることがある。セルロースナノファイバーの含有量が0.5重量%未満では、得られる樹脂組成物における強度や寸法安定性の向上が不十分になることがあり、20重量%を超えると、高粘度の樹脂組成物が得られ、その成形性が不十分になることがある。また、セルロースナノファイバーの分散性が低下し、均一分散しにくくなり、凝集物が発生することがある。分散剤の含有量が0.0005重量%未満では、未変性CNFを用いた場合に、未変性CNFの分散性が低下し、未変性CNFが樹脂成分中に均一に分散しないことがあり、10重量%を超えると、樹脂成分中に分散剤のみが溶解または分散し、得られた樹脂組成物の機械特性などが低下することがある。
 本実施形態の樹脂組成物、例えば第1~第8実施形態の樹脂組成物は、例えば、溶剤の存在下または非存在下に当該実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分を混合することにより得ることができる。溶剤の存在下に各成分を混合したものを湿式樹脂組成物とし、溶剤の非存在下に各成分を混合したもの、並びに湿式樹脂組成物を乾燥および粉砕したものを乾式樹脂組成物とする。
 本実施形態の樹脂組成物、例えば第1~第8実施形態の湿式樹脂組成物の製造方法としては、例えば、第1形態の製造方法。第2形態の製造方法などがある。
 第1形態の製造方法は、混合工程を含み、さらに必要に応じて、混合工程に続く乾燥工程、粉砕工程を含む。
 混合工程では、例えば、当該実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分と、分散媒と、を混合することにより、湿式樹脂組成物を製造する。分散媒としては特に限定されないが、例えば、水、水と水溶性溶剤との混合溶剤、水溶性溶剤などの水性溶剤が好ましい。これの中でも、排水処理の容易さ、環境負荷の抑制、作業員の安全性などの観点から、水、水と水溶性用剤との混合溶剤などが好ましく、水がより好ましい。ここで、水溶性溶剤とは特に限定されないが、例えば、アルコール類などが挙げられる。各成分の混合に先立ち、樹脂成分は水溶液または水分散液とすることが好ましい。また、セルロースナノファイバーと分散剤とを含む実施形態の樹脂組成物の混合では、これらを溶剤と共に混合し、予備分散体とすることが好ましい。予備分散体を用いる場合、予備分散体と他の成分とを一度に混合してもよく、予備分散体に他の成分を一つずつ添加混合してもよく。予備分散体に複数の他の成分を添加混合し、さらに残りの他の成分を添加混合してもよい。
 各成分と溶剤または予備分散体との混合には一般的な混合機が用いられる。該混合機としては、例えば、ヘンシェルミキサなどのバッチ式ミキサ、インラインミキサ、二軸ニーダー、高せん断ミキサー、可搬式ポータブルミキサ、メディアレス分散機などが挙げられる。
 乾燥工程では、混合工程で得られた湿式樹脂組成物を乾燥することにより。湿式樹脂組成部から分散媒を除去し、固形状の樹脂組成物(以下「乾燥品」ともいう)が得られる。固形状の樹脂組成物の形態は特に限定されず、例えば、立体状、膜状、シート状、粉末状または粒状などが挙げられる。この固形状の形態は、例えば、湿式樹脂組成物の乾燥方法(分散媒の除去方法)を適宜選択することによって調整できる。例えば、湿式樹脂組成物をキャスト(流延)して乾燥させることで膜状やシート状に成形できる。湿式樹脂組成物を噴霧乾燥することで、粉末状や粒状に成形できる。湿式樹脂組成物を任意の形状の型に流し込んで乾燥することで、立体状に成形できる。本実施形態では、各種形状の固形状樹脂組成物をそのまま各種用途に用いることもできる。
 湿式樹脂組成物の乾燥方法(分散媒の除去方法)としては、湿式樹脂組成物に含まれる分散媒の種類に応じて適宜選択できるが、例えば、自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥(減圧乾燥)、凍結乾燥、噴霧乾燥などが挙げられる。噴霧乾燥によれば、例えば、湿式樹脂組成物をノズルから噴出させて微細な液滴とし、該液滴を対流空気中で加熱乾燥する。自然乾燥や加熱乾燥によれば、例えば、乾燥効率の観点から、湿式樹脂組成物をスピンコートまたはバーコートなどにより膜状またはフィルム状に成形し、得られた成形体を乾燥させる。
 凍結乾燥によれば、湿式樹脂組成物を凍結し、凍結状態のまま減圧して分散媒を昇華させることによって乾燥する。凍結乾燥における湿式樹脂組成物の凍結方法は特に限定されないが、例えば、湿式樹脂組成物を冷媒中で凍結させる冷媒法、湿式樹脂組成物を低温雰囲気下で凍結させる低温雰囲気法、湿式樹脂組成物を減圧下で凍結させる減圧法などがある。これらの中でも冷媒法が好ましい。湿式樹脂組成物の凍結温度は、該樹脂組成物中に含まれる分散媒の凝固点以下であり、例えば-50℃以下または-80℃以下である。また。凍結乾燥では、凍結した湿式樹脂組成物中の分散媒を減圧下で昇華させることから、減圧時の圧力は、例えば、100Pa以下または10Pa以下である。圧力が100Paを超えると、凍結した湿式樹脂組成物中の分散媒が融解することがある。
 乾燥手段としては、得られる乾燥品の品質の劣化が少なく、また乾燥体が、微細なカットファイバー状の形態となり、その後の加工工程等での取扱いが簡便かつ容易である点から、凍結乾燥が好ましい。
 乾燥工程に続く粉砕工程は、必要に応じて実施される。粉砕工程では、乾燥工程で得られた樹脂組成物の乾燥品を粉砕し、粉末状の乾式樹脂組成物を得る。粉砕は、例えば、高速回転式混合機を用いて実施される。高速回転式混合機は、高速回転が可能なブレードを持ち、ブレードの高速回転により生ずる衝撃やせん断力で粉砕および混合を行なうものである。高速回転式混合機としては特に限定されず、例えば、ヘンシェルミキサ、スピードミキサ、カッターミキサなどが挙げられる。これらの中でも、鋭いカッター状のブレードを有するカッターミキサが好ましい。高速回転式混合機による粉砕は、ブレードの回転数および/または周速度の制御下に実施される。例えば、回転数を2000rpm以上または周速度50m/秒以上、或いは回転数3000~20000rpmまたは周速度70~115m/秒とする。
 粉砕により得られる、溶剤を含まない粉末状の乾式樹脂組成物は、例えば、20℃以下の温度下でサイクロンやバグフィルタなどで回収される。脱溶媒された粉末状の樹脂組成物を得ることができる。なお、粉砕は、得られる粉末状の乾式樹脂組成物の平均粒径がが50μm以下になるように行なうことが好ましい。
 第2形態の製造方法は、第1~第8実施形態の乾式樹脂組成物を得る方法であり、予備乾燥工程と、混合工程または混練工程と、を含む。
 予備乾燥工程では、得ようとする当該実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分をそれぞれ乾燥させる、予備乾燥工程は、必要に応じて行なわれる任意の工程である。しかし、次工程で均一な混合物または混練物を得るといった観点から、予備乾燥を行なうことが好ましい。予備乾燥工程における乾燥は、例えば、熱風乾燥、減圧乾燥などで行なう。乾燥温度は80~100℃に設定され、各成分の水分量が0.1%以下になるように乾燥を行なう。当該実施形態の樹脂組成物がセルロースナノファイバーおよび分散剤を含む場合は、予備分散体を作製した後に、これを乾燥させてもよい。予備乾燥工程に続いて、混合工程または混練工程が実施される。
 混合工程では、得ようとする当該実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分を混合する。ここで、各成分は予備乾燥されたものでもよく、予備乾燥されていないものでもよい。ペーストミキサ、ターブラーミキサ、スーパーミキサ、スーパーフロータ、ヘンシェルミキサなどの一般的な混合機を用いて各成分を混合することにより、粉状の乾式樹脂組成物が得られる。
 混練工程では、得ようとする当該実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分を溶融混練する。ここで、各成分は予備乾燥されたものでもよく、予備乾燥されていないものでもよい。また、混合工程で得られた粉状の乾式樹脂組成物を溶融混練してもよい。また、樹脂成分とセルロースナノファイバーとを予め混合または溶融混練した混合物またはペレットと、それ以外の成分とを溶融混練してもよい。また、第1形態の製造方法で得られる乾燥品と、第1形態の製造方法で得られる粉状の乾式樹脂組成物を溶融混練してもよい。なお、セルロースナノファイバーは吸水性が高く、また、樹脂成分の中にも吸水性の高いものがある。したがって、混練工程で、成分から揮発する水分やその他の揮発分を除去するため、ベントの開放や、脱気設備下での溶融混練を行なってもよい。
 溶融混練装置としては一般的なものを使用でき、例えば、単軸押出機、二軸混練押出機、ニーダ、バンバリーミキサ、往復式混練機(BUSS KNEADERなど)、ロール混練機などが挙げられる。これらの中でも、生産性や作業の簡便性などの観点から、単軸押出機、二軸混練押出機、バンバリーミキサ、往復式混練機が好ましい。また、各成分が均一に分散し、かつ、粗大凝集物の含有量が少ない当該実施形態の樹脂組成物を得る観点から、溶融混練装置内部の密閉性が高いものが好ましい。
 溶融混練温度は、当該実施形態の樹脂成分に含まれる樹脂成分が円滑に溶融する温度とすればよいが、例えば100~240℃の範囲から選択される。この範囲の温度下で溶融混練を行なうことにより、セルロースナノファイバーの熱による繊維の断裂、酸化劣化、変性などが顕著に抑制され、また、不快な臭気の発生が抑制され、高い機械特性を有する変色のない当該実施形態の樹脂組成物が得られる。
 混練工程では、得られる溶融混練物をペレット化してもよい。ペレット化にはペレタイザが用いられるが、塊状の溶融混練物を粉砕してペレット化してもよい。粉砕には、ハンマーミル、カッターミル、ピンミルなどの、回転刃と固定刃を備え、回転刃が高速で回転して粉砕する方式のプラスチック用粉砕機が用いられる。特に、回転式粉砕機の材料出口に一定メッシュのスクリーンを備え、粉砕物の最大粒度を所望レベル以下にそろえることができるものが好ましい。この粉砕機は、上記乾燥品の粉砕にも使用できる。
 混練工程で得られるペレット状の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と同様の成形方法により、所望形状の成形物に成形できる。
 なお、下記のように、樹脂成分およびセルロースナノファイバーを主成分とし、分散剤、架橋成分、安定剤、消泡剤およびその他の成分から選ばれる少なくとも1種を含有してもよい。本発明の樹脂組成物の場合は、通常の溶融押出機を通してペレット化してから押出成形、射出成形、トランスファー成形、溶融紡糸などの溶融成形をすることができる。勿論、ペレット化せずに高速回転混合機で粉砕及び混合された樹脂組成物を直接成形原料とするかあるいは成形機ホッパーで粉末組成物の食い込みをよくするためコンパクターで粉末組成物を固めて溶融成形することもできる。また、本発明の組成物をさらに造粒して粉末成形やコーティング用材料としても使用できる。
 第1~第8の実施形態の樹脂組成物では、上記成形工程と同時または成形工程の後に、
架橋工程を実施してもよい。架橋工程は、当該実施形態の樹脂組成物が成分として架橋因子を含んでいる場合に好ましく実施される。架橋因子としては、架橋性基を有する水溶性樹脂、架橋性基を有する水分散性樹脂、架橋性基を有する変性熱可塑性樹脂、架橋性基を有する分散剤、および架橋成分よりなる群から選ばれた少なくとも1種である。また、架橋工程を、第1、第2形態の製造方法でのいずれかの工程と同時またはいずれかの工程の後に実施してもよい。特に、第1形態の製造方法において、乾燥工程と同時または乾燥工程の後に架橋工程を実施することが好ましい。
 <架橋工程>
 架橋工程では、樹脂成分由来の架橋性基、分散剤由来の架橋性基や架橋成分を介して、または架橋成分の作用により、架橋構造が形成される。架橋構造としては、一のセルローナノファイバー内での架橋構造、一のセルロースナノファイバーと他のセルロースナノファイバー間の架橋構造、一の樹脂成分内での架橋構造、一の樹脂成分と他の樹脂成分間での架橋構造、セルロースナノファイバーと樹脂成分との間での架橋構造などが挙げられる。第1~第8の実施形態の樹脂組成物中に架橋構造を形成することにより、最終的に得られる成形品の機械特性や耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性、耐傷つき性、吸水性、保水性、自己修復性などの他の特性が共に顕著に向上する。
 架橋方法としては、加熱による化学的架橋方法、電離放射線(電子線や他の放射線)を照射する物理的架橋方法などが挙げられる。これらの中でも、制御の容易さの観点から、物理的架橋法が好ましい。電離放射線としては、電子線、γ線、X線、荷電粒子線、紫外線、中性子線などが挙げられる。これらの中でも、電離放射線を執政させる装置の入手しやすさ、制御の容易さ、安全性等の観点から、紫外線、電子線が好ましい。
 架橋の程度は、加熱処理、電離放射線処理においても成形体の目的とする機械特性や、他の特性に応じて適宜設定される。
 化学架橋法の加熱形態としては、例えば、第1~第8実施形態の樹脂組成物を注型成形や圧縮成形などで成形する際に、金型内で高温状態(120~150℃程度)に保持する形態(熱硬化性樹脂の成形と同様のやり方)、形成方法は限定されず、第1~第8実施形態の樹脂組成物の成形品を金型から取り出した後に熱風炉等でポストキュアする方法、第1~第8実施形態の樹脂組成物を固体表面にコーティングして熱風炉等でポストキュアする方法、第1~第8実施形態の樹脂組成物をハイドロゲル化し、そのままポストキュアする方法が挙げられる。化学架橋法における加熱条件は特に限定されず、例えば、約30℃以上で長時間、約30℃~約220℃で約10分以上、約100℃~約180℃で約5~約40分、または約125℃~約140℃で約1~約20分である。50℃以下の場合は、48時間以上かかる場合もある。また、化学架橋を行なう際に、酸触媒と、他の架橋成分とを共存させてもよい。
 物理的架橋法における、所望の架橋度を得るための電離放射線の照射量は、第1~第8実施形態の樹脂組成物に含まれる樹脂成分の種類や組成などにより適宜選択できるが、例えば、10~1000kGy、または10~50kGyの範囲から選択される。照射量を前記範囲から選択することにより、十分な架橋度を有し、機械特性(特に高温時の機械特性)や耐熱性が高く、変色のない成形品が得られる。
 本明細書では、架橋の程度を示す指標として、架橋度(ゲル分率、%)を用いる。架橋度は、下記式から求められる。
  ゲル分率=[不溶解分重量(g)/初期乾燥重量(g)]×100
〔式中、初期乾燥重量は、樹脂組成物を100℃で2時間乾燥させて得られた乾燥物の重量である。不溶解分重量は、乾燥物を常温下メタノール中に24時間浸漬した液から、定量ろ紙により分取した溶解残渣を100℃で2時間乾燥させた後の重量である。〕
 第1~第8実施形態の樹脂組成物において、架橋度は、例えば、20~98%または60~98%の範囲から選択される。架橋度を前記範囲内とすることにより、機械特性が高く、耐熱性、耐クリープ性、耐摩耗性などの他の特性に優れた成形品が得られる。架橋度は、例えば、第1~第8実施形態の樹脂組成物における上述の架橋因子の種類や含有量の選択、化学的架橋法における加熱条件の選択、物理的架橋法における電離放射線の照射量の選択などにより調整できる。
 第1~第8実施形態の樹脂組成物を、その形態や、含まれる樹脂成分の種類などに応じて、適切な成形方法で成形することにより、所望の形状を有する成形品が得られる。その形態とは、湿式、乾式、乾燥品、ペレットなどがある。樹脂成分の種類には、水溶性樹脂、水分散性に変性された熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂、変性により水溶性および/またはアルコール溶解性を付与された熱可塑性樹脂などがある。より具体的には、第1~第8実施形態の湿式の樹脂組成物を用いる場合には。例えば、樹脂コーティング法を利用して成形体が得られる。樹脂コーティング法には、例えば、スピンコータ、バーコータ、スプレーコート、ブラシやローラーによる塗布、ディッピング、溶液キャスト法などがある。また、湿式樹脂組成物を綿帆布やガラス繊維織物、炭素繊維織物などに含浸させてプリプレグを作製し、得られたプリプレグプレスやオートクレーブにより加圧加熱する成形法が挙げられる。第1~第8実施形態の樹脂組成物が乾燥品(脱溶媒後)である場合は、平面プレス法、押出成形法、ブロー成形法、圧縮成形法、真空成形法、射出成形法などにより成形可能である。第1~第8実施形態の樹脂組成物が樹脂成分として電離放射線などの照射により硬化する樹脂を含む場合は、電離放射線を用いた方法により成形品を製造することができる。マテリアルジェッティング方式、バインダージェッティング方式、光造形方式の3Dプリンティングも利用できる。
 第1形態の製造方法から成形、架橋までの流れの一例をより具体的に示せば次の通りである。セルロースナノファイバーの分散剤による予備分散体、樹脂成分の水溶性溶媒溶液、および、架橋成分の水溶液またはアルコール溶液、および他の添加剤を撹拌下に混合する。得られた第7形態の湿式樹脂組成物を、スピンコート、ディップコート、スプレーコートなどのコーティング法や、キャスティングなどにより成膜し、乾燥して溶剤を除去して膜状の乾燥品を得る。この膜状の乾燥品を、加熱による化学架橋、電離放射線照射による物理架橋により、架橋構造を有する膜状の成形品とする。また、得られた第7形態の湿式樹脂組成物を乾燥し、圧縮成形、射出成形、押出し成形などにより成形し、得られた成形品を加熱による化学架橋、電離放射線照射による物理架橋により、架橋構造を有する膜状の成形品とする。
 また、本実施形態の樹脂組成物の別形態の製造方法として、樹脂成分の水溶液又は水分散液、セルロースナノファイバーの予備分散体、および必要に応じて架橋剤、安定剤、消泡剤、その他の添加剤の少なくとも1種を予備混合する混合工程と、得られた予備混合物にメディアレス分散機により機械的せん断処理を施す分散工程と、を含む方法が挙げられる。この製造方法でも、セルロースナノファイバーが樹脂中にほぼ均一に分散した。本実施形態の樹脂組成物を容易に得ることができる。
 第1~第8実施形態の樹脂組成物は、機械特性や、耐クリープ性、耐摩耗性、柔軟性、耐熱性、耐薬品性、耐候性などに優れることから、例えば、一般機械部品向けの耐候性、耐摩耗性、耐傷つき性コーティング、あるいは電子機器等向の接着剤、光学部品用コーティングや接着剤、船舶、車両用コーティング、生体適合性の必要な分野を含む医療用、介護・福祉用部材、押出成形によるチューブ、電線被覆、フィルム、さらに小型の機械部品あるいはマテリアルジェッティング方式、バインダージェッティングもしくは光造形方式の3Dプリンタ用材料などに好適に使用することができるて、生体適合性の必要な分野を含む医療用、介護・福祉用部材、押出成形によるチューブ、電線被覆、フィルム、さらに小型の機械部品などに好ましく使用することができる。
 以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、実施例中における測定項目は下記のとおりである。
 [繊維径]
 実施例および比較例で得られた微小繊維について50,000倍の電界放出型電子顕微鏡(FE-SEM)写真を撮影し、撮影した写真上において、写真を横切る任意の位置に2本の線を引き、線と交差する全ての繊維径をカウントして平均繊維径(n=20以上)を算出した。線の引き方は、線と交差する繊維の数が20以上となれば、特に限定されない。さらに、繊維径の測定値から、繊維径分布の標準偏差および最大繊維径を求めた。なお、最大繊維径が1μmを超える微小繊維の場合には、5,000倍のSEM写真を用いて算出した。
 [ゼータ電位測定法]
 以下の順序でサンプル調製およびゼータ電位の測定を行った。
 サンプルを充分攪拌したのち、ディスポーザブルガラス試験管を用いて、蒸留水で希釈しセルロースナノファイバー濃度を0.01重量%に調整する。次いで、30分超音波処理後、下記のゼータ電位測定に供した。使用機器および測定条件は以下のとおりである。
 測定機器:ゼータ電位、粒径測定システム(大塚電子(株)製)
 測定条件:ゼータ電位用 標準セルSOP
 測定温度:25.0℃
 ゼータ電位換算式:Smolchowskiの式
 溶媒:水(溶媒の屈折率・粘度・誘電率のパラメータは、大塚電子(株)製ELSZソフトの値をそのまま適用)
 システム適合性:Latex262nm標準溶液(0.001%)で規格値の範囲を超えない。
 [嵩密度]
 JIS K7365に記載のシリンダーならびに漏斗を用いて2回測定し、算術平均値を嵩密度とした。
 [ゲル分率]
 本発明により得られた組成物を乾燥(100℃×2時間)後秤量し、初期乾燥重量(g)とした。これを水に常温で24時間浸漬し後、溶解残渣を定量ろ紙で濾過し、100×2時間乾燥後秤量し、不溶解分重量(g)とした。下記の計算式にて架橋度(ゲル分率、%)を求めた。
  架橋度(ゲル分率)=[(不溶解分重量)/(初期乾燥重量)]×100
 [鉛筆硬度]
 本発明により得られた組成物を、スピンコーターで親水化処理したガラス基板上に厚さ5μm厚にコーティングした後に架橋(物理架橋、あるいは化学架橋)させたコーティング膜に対して、鉛筆硬度試験機(オールグッド(株)製)を用いて、JIS K5600に準じて測定した。
 測定用鉛筆には、三菱鉛筆Hi-uni(硬さ10H~10B)を使用した。
 [耐擦傷性]
 スピンコートによるコーティング膜の架橋処理後、簡易試験装置を用いて当該コーティング膜の表面をスチールウール#0000(日本スチールウール(株)製)で加重400g、接触面積10×10mm、移動距離130mm、毎秒約100mmの条件で押し当て、10往復させた。試験後に以下の基準で目視評価した。
 ◎:キズが全くない。
 ○:細かなキズが数本ある。
 △:細かなキズは多数ある。
 ×:明らかなキズがあり摩耗粉が生じている。
 [耐貫通性]
 鋼球が合わせガラスに当たったあとで、上側のガラス板にはひびが入るものの、鋼球がガラス試料を貫通しないものを◎、ガラス板が2枚ともにひびが入るが、鋼球は貫通しないものを○、鋼球がガラス板2枚とも貫通するものを×として評価した。
 [ガラス破片飛散性]
 鋼球が合わせガラスに当たったあとで、上側のガラスにひびが入るがガラス片の飛散がないものを◎、ガラス板2枚ともひびが入るが、ガラス片は飛散せず原形をとどめているものを○、ガラス板が2枚ともばらばらになるものを×と評価した。
 (合成例1)<セルロースナノファイバー分散体の調製>
 メディアレス分散機として、(株)広島メタル&マシナリー製の商品名:K―2(商品名が「アペックスディスパーサーZERO」に変更された)を用い、分散媒としての精製水、セルロースナノファイバーおよび分散剤を分散したスラリー状物を当該メディアレス分散機に投入して回転周速30m/sで循環させ、せん断によりセルロースの分散を促進させて、分散が安定した未変性セルロースナノファイバーを得た。
 すなわち、上記の装置を用いて、未変性セルロースナノファイバー(BiNFi-s、(株)スギノマシン製)を0.1重量%、分散剤としてアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)を未変性セルロースナノファイバーの固形分換算で5重量%添加した水分散液について5回メディアレス分散処理を繰り返し、未変性セルロースナノファイバー分散体Xを調製した。以下において、未変性セルロースナノファイバーを未変性CNFと呼ぶことがある。
 得られた水分散体Xの外観は白濁液状で、未変性セルロースナノファイバーの分散ムラや凝集は見られず、また、この水分散体Xを24時間以上静置しても未変性セルロースナノファイバーの沈殿は見られず、安定したスラリーであった。また、該分散体Xのゼータ電位-39.67mVであった。該水分散体Xに含まれる、未変性セルロースナノファイバーは平均繊維径は20~50nmであった。
 ここで、セルロースナノファイバー分散体を作製する際に、上記分散剤を添加せずに同一条件で作製すると、得られた分散体Yはゼータ電位が-12.8mVであり、静置後しばらくして沈殿が始まり、12時間後には加えたセルロースナノファイバーが液量の1/2程度にまで沈殿するものであった。
 (実施例1A)<物理架橋>
 構造に-OH基を有する水溶性ビニル樹脂として、ポリビニルアルコール樹脂(ポバール PVA-205、(株)クラレ製、表1~3では「PVA」と表記する)を用いた。この樹脂ペレットを水に溶解し、固形分濃度12.5重量%の水溶液を得た。この溶液の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC)、日本化成(株)製)を5重量%、セルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体組成物(樹脂組成物)の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後の添加成分の沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマにより親水化処理したガラス基板上にスピンコーターにて厚さ5μmのコーティング膜を700rpm×10秒の条件で形成し、自然乾燥による脱溶媒後に物理架橋としてγ線を30kGy照射して架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表1に示す。
 (実施例1B)
 実施例1Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体Xのうち30%を疎水変性セルロースナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換えた以外は、実施例1Aと同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバー分散性とセルロースナノファイバー沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例1Aと同様にしてコーティング膜を形成、物理架橋処理後に、鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表1に示す。
 (比較例1A)
 架橋成分(TAIC)を用いない以外は実施例1Bと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表1に示す。
 (比較例1B)
 架橋成分(TAIC)を用いない以外は実施例1Aと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表1に示す。
 (比較例1C)
 分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例1Bと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表1に示す。
 (比較例1D)
 疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を用いない以外は比較例1Cと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
 (比較例1E)
 未変性CNFを用いない以外は実施例1Aと同様にして、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表1に示す。
 (実施例1C、1Dおよび比較例1F~1J)<化学架橋>
 実施例1A、1Bおよび比較例1A~1Eにおいて、架橋成分としてTAICに代えて両末端イソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)を5重量%を添加し、かつ架橋処理を物理架橋から150℃で1時間加熱する化学架橋に変更(実施例3、4、比較例6~10)する以外は、それぞれ実施例1A,1B、および比較例1A~1Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
 (実施例1E、1Fおよび比較例1K~1O)
 実施例1A、1B、および比較例1A~1Eにおいて、水溶性樹脂としてポリビニルアルコール樹脂に代えてポリビニルブチラール樹脂(エスレック KW-01、積水化学工業(株)製、固形分20重量%の水溶液、表1~3では「PVB」と表記する。)とする以外は、実施例1A、1Bおよび比較例1A~1Eと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
 (実施例1G、1Hおよび比較例1P~1T)
 実施例1C、1Dおよび比較例1F~1Jにおいて、水溶性樹脂としてポリビニルアルコール樹脂に代えてポリビニルブチラール樹脂(エスレック KW-01、積水化学工業(株)製、固形分20重量%の水溶液、表1~3では「PVB」と表記する。)とする以外は、実施例1C、1Dおよび比較例1F~1Jと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
 (実施例1I、1Jおよび比較例1U~1Y)
 実施例1A、1B、および比較例1A~1Eにおいて、水溶性樹脂としてポリビニルアルコール樹脂に代えてポリエチレンオキシド樹脂(アルコックス CPA-2H、明成化学工業(株)製)の粉体を用いた固形分12.5重量%の水溶液、表1~3では「PEO」と表記する)とし、架橋成分としてTAICのほか、水溶性ラジカル重合開始剤(V-50,2,2-アゾビス(2-アミジンプロパン)二塩酸塩、和光純薬工業(株)製)を1重量%を加える以外は、実施例1A、1Bおよび比較例1A~1Eと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
 (実施例1K、1Lおよび比較例1Z1~1Z5)
 実施例1C、1Dおよび比較例1F~1Jにおいて、ポリビニルアルコール樹脂に代えてポリエチレンオキシド樹脂(アルコックス CPA-2H、明成化学工業(株)製、表1~3では「PEO」と表記する。)の粉体を用いて固形分12.5重量%の水溶液)、架橋成分を両末端イソシアネート型ポリカルボジイミドから水溶性ラジカル重合開始剤(V-50,2,2-アゾビス(2-アミジンプロパン)二塩酸塩、和光純薬工業(株)製)とする以外は、実施例1K、1Lおよび比較例1F~1Jと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
 (実施例1M~1N、および比較例1Z6~1Z10)
 実施例1C、1D及び比較例1F~1Jにおいて、ポリビニルアルコール樹脂に代えてアクリル-ウレタン樹脂系エマルジョン(ボンコート CG-5010EF、DIC(株)製、固形分45重量%、表2では「A-U」と表記する。)とする以外は、実施例1M、1Nおよび比較例1F~1Jと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
 (実施例1O~1Q)
 実施例1Aにおいて、未変性セルロースナノファイバーの添加量を1重量%から3重量%(実施例1O)、5重量%(実施例1P)、および10重量%(実施例1Q)にそれぞれ変更する以外は、実施例1Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
 (実施例1R)
実施例1Gにおいて、未変性セルロースナノファイバーの添加量を3重量%とし、架橋成分を多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)とした以外は、実施例1Gと同様に操作して分散体組成物を得て、セルロースナノファイバー分散性、ならびにセルロースナノファイバー分散安定性、ゲル化の有無、ゲル分率を測定した。
 実施例1Rで得られた架橋処理前の分散体組成物を、スライドガラス(75mm×50mm×1mm)の片面に、バーコーターを用いて200μm厚さに塗布し、乾燥炉内で50℃で30分間予備乾燥してから、別の未塗装のガラスを、塗布膜に気泡が入らないようにして重ね合わせた後、同じ乾燥炉を用いて加熱による架橋処理(80℃×30分)を行うことで、合わせガラス試料を作製した。得られた合わせガラス試料を平面の台に水平に固定し、JIS B1501に規定されている質量20gの鋼球(φ17)を該合わせガラス試料から、1000mmの高さから自由落下させて、鋼球が該合わせガラス試料に当たった際の耐貫通性およびガラス破片飛散性を目視判定した。結果を表4、及び図1に示す。
(比較例1Z11、1Z12)
 実施例1Rにおいて、未変性セルロースナノファイバー及び分散剤を添加しない以外は実施例1Rと同様にして作製した分散体組成物(比較例1Z11)、ポリビニルブチラール樹脂のみを用いる以外は実施例1Rと同様にして作製した分散体組成物(比較例1Z12)を用い、実施例1Rと同様にして合わせガラスを作製し、架橋処理を施した。得られた合わせガラス試料について実施例18と同様の評価を実施した。結果を表4、及び図1に示す。
 図1の実施例1Rでは、下側のガラス板に多少の割れが生じているが、上側ガラスの鋼球が当たった箇所では鋼球の貫通は起こらず、ガラス板の割れもほとんどなかった。比較例1Z11では、鋼球が上側のガラス板を貫通し、上側のガラス板の鋼球が当たった箇所を中心にして放射状にガラス板が割れ、下側のガラス板にも割れが生じた。また、比較例1Z12では、鋼球が2枚のガラス板を貫通することにより、2枚のガラス板が砕け散った。
 (実施例1S)
 実施例1Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で5重量%とし、架橋成分としてTAICに代えて両末端イソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)を5重量%を添加し、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物のCNF分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無(CNF沈降性)を目視観察した。
 この分散体組成物を、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、自然乾燥で溶媒を除去した。次いで、脱溶媒後のコーティング膜にクロムマスクを介して紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の硬化体を形成した。この硬化体を温水で洗浄して現像し、パターニング生成の有無を目視判定した。パターン全体が明確に視認できるものを「◎」、パターンの形成が部分的に視認できるものを「○」、パターンの輪郭が不明瞭であるものを「△」、及びパターンの形成が全く視認できないものを「×」と判定した。結果を表5に示す。
 (比較例1Z13)
 実施例1Pにおいて、未変性セルロースナノファイバーを添加しない以外は、実施例1Pと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
 表1~2より、実施例1A~1Nならびに比較例1A~1Z10において、水溶性ビニル樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、および水分散性ポリカルボン酸系樹脂について、それぞれの樹脂系について、化学架橋の場合と物理架橋において、コーティング皮膜に与える効果を比較し、さらにそれぞれの樹脂での架橋成分の添加の有無、ならびにセルロースナノファイバーの添加の有無が、架橋の有無、ならびにコーティング膜の物性(鉛筆硬度)耐擦傷性について調べ、さらに、紫外線照射時のクロムマスクによるパターニング生成の有無により3次元架橋の有無から、マテリアルジェッティング方式、バインダージェッティング方式または光造形方式などの3Dプリンタ用樹脂としての適合性を判断した。
 実施例1A~1Nから、水溶性樹脂にセルロースナノファイバーの予備分散体を添加すると、その分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらにこれらを物理架橋または化学架橋によると、ゲル分率が90%以上であり、十分に架橋が進んでおり、比較例1A~1D、比較例1F~1I、比較例1K~1N、比較例1P~1S、比較例1U~1X、比較例1Z1~1Z4、比較例1Z6~1ZQのように架橋成分を添加しないと、架橋が生じず、コーティング膜としての特性値は低くなる。 
 さらに、未変性セルロースナノファイバーの添加量が1~10重量%であれば(実施例1O~1Q)、コーティング膜の特性(鉛筆硬度、耐擦傷性)は、セルロースナノファイバーを添加しないもの(比較例1E、1J、1O、1T、1Y、1Z5、1Z10)または樹脂成分を架橋しないもの(比較例1D、1I、1N、1S、1X、1Z4、1Z9)に比べ充分に高かった。特にセルロースナノファイバーの添加量が5重量%で十分な効果が得られていた(表3)。
 水溶性ビニル樹脂のうち、ポリビニルブチラール樹脂の合わせガラスの中間層としてのガラス板への接着性、ならびに耐衝撃性を調べた。ポリビニルブチラール樹脂にセルロースナノファイバーを3重量%添加し、さらに架橋させたものは鋼球の衝撃を受けても鋼球は貫通せず、ガラスの割れが多少生じたが、鋼球が当たった瞬間のガラスの飛散はなかった。また、セルロースナノファイバーを添加せずに架橋したものまたはポリビニルブチラール樹脂のみで架橋処理のないものは、耐貫通性およびガラス破片飛散性が低くなった。以上の結果から、セルロースナノファイバーの添加により、あわせガラスの耐衝撃性が高くなることがわかった(表4、図1)。
 実施例1Aのうち、分散剤をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL,日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は実施例1Aと同様にして樹脂組成物(分散体組成物)を作製し、実施例1Aと同様の評価を行った。その結果、セルロースナノファイバーの分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例1Aと同等であり、架橋およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 実施例1Sおよび比較例1Z13において、水溶性ビニル樹脂の、マテリアルジェッティング方式、バインダージェッティング方式または光造形方式の3Dプリンタ用途への応用の適否を調べた。水溶性ビニル樹脂(ポリビニルアルコール樹脂)であっても、紫外線照射により光重合させるとパターニングは可能で、3Dプリンタによる造形用材料として使用できると可能性があると判断される(表5)。
 これは、実施例1Kにおいて、水溶性樹脂をポリビニルアルコール樹脂からポリエチレンオキシド樹脂に代えた分散体組成物においても、紫外線照射でクロムマスクによって、同様にパターニングが生成した。この結果から、ポリエチレンオキシド樹脂をベースとする本実施形態の樹脂組成物を3Dプリンタ用材料に利用できると判断された。また、ポリビニルアルコール樹脂にセルロースナノファイバーを添加しない場合は(比較例1E)、ゲル化が生じるものの、コーティング膜としての特性が低かった。実施例と比較例1Eとの対比から、セルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 また、実施例1Aと比較例1Bのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。実施例1Aのコーティング膜には変化がなかったが、比較例1Bのコーティング膜は外観が白濁し、成分の溶出が認められた。
 実施例1Aと比較例1Eの各コーティング膜について、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で耐侯性試験を行なった。試験開始後50時間後に両サンプルを目視観察すると、いずれも退色が認められたが、実施例1Aのコーティング膜よりも大きく退色した比較例1Eのコーティング膜には、膜の欠損も認められた。以上より、本発明によるコーティング膜の耐薬品性ならびに耐侯性の向上が確認できた。
 (実施例2A)<化学架橋>
 ビニルピロリドン樹脂として、ポリビニルピロリドン(K-85N、(株)日本触媒製、白色粉末、表中では「PVP」と表記する。)を使用した。精製水を用いて固形分濃度20重量%の水溶液を調製し、架橋成分として水分散性メラミン樹脂(ニカラック MX-035、(株)三和ケミカル製)を5重量%および酸触媒(p-トルエンスルホン酸アミド、キシダ化学(株)製)を1重量%添加し、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上に、バーコーターにより、100×200mmのサイズで厚さ5μmのコーティング膜を形成し(速度3m/分)、自然乾燥による脱溶媒後に、170℃で20分加熱することで化学架橋して架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。
 また、上記の脱溶媒後のコーティング膜にクロムマスクを介して紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の硬化体を形成した。この硬化体を温水で洗浄して現像し、パターニング生成の有無を目視判定した。パターン全体が明確に視認できるものを「◎」、パターンの形成が部分的に視認できるものを「○」、パターンの輪郭が不明瞭であるものを「△」、及びパターンの形成が全く視認できないものを「×」と判定した。結果を表6に示す。
 (実施例2B)
 実施例2Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換える以外は、実施例1と同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバーの分散性とセルロースナノファイバーの沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例2Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に物理架橋処理後に、鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。さらにクロムマスクを用いて加熱架橋によるパターン生成の有無を判定した。結果を表6に示す。
 (比較例2A)
 実施例2Bにおいて、架橋成分を加えない以外は実施例2Bと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表6に示す。
 (比較例2B)
 実施例2Aにおいて、架橋成分を加えない以外は、実施例2Aと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表6に示す。
 (比較例2C)
 実施例2Bにおいて、分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例2Bと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。
 (比較例2D)
 比較例2Cにおいて、疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例2Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。
 (比較例2E)
 実施例2Aにおいて、未変性CNFを用いない以外は実施例2Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。
 (実施例2C、2Dおよび比較例2F~2J)<物理架橋>
 実施例2A、2Bおよび比較例2A~2Eにおいて、架橋成分として水分散性メラミン樹脂に代えて多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC、日本化成(株)製)を5重量%添加し、かつ架橋処理を化学架橋から、紫外線を1000(mJ/cm)照射する物理架橋に代えた以外は、それぞれ実施例2A、2Bおよび比較例2A~2Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表6に示す。
 (比較例2K~2O)
 実施例2A、2B、比較例2C、2D、2Eにおいて、架橋成分ならびに酸触媒を加えず、さらに架橋処理を行わない他は、実施例2A、2B、比較例2C、2D、2Eと同様に操作し同様の評価を行った。結果を表6に示す。
 <セルロースナノファイバー分散体X添加量の効果> 
 (実施例2E~2G)
 実施例2Aにおいて、未変性セルロースナノファイバー分散体Xの添加量を3重量%(実施例2E)、5重量%(実施例2F)、10重量%(実施例2G)とした以外は、実施例1と同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後にゲル化の有無を判定するとともにゲル分率を求め、さらにコーティング膜の鉛筆硬度と耐擦傷性ならびに架橋によるパターニング生成の有無を評価した。結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
 以下の評価は、樹脂組成物からコーティング膜を形成した場合の、該コーティング膜の鉛筆硬度や耐擦傷性に関するものであり、樹脂組成物全般の特性を評価するものではない。
 表6より、実施例2A~2Gおよび比較例2A~2Oにおいて、ポリビニルピロリドン樹脂について、物理架橋の場合と化学架橋の場合を比較し、さらに架橋成分の添加の有無、ならびにセルロースナノファイバーの添加の有無、分散剤添加の有無、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度)、耐擦傷性、およびクロムマスクによるパターン生成の有無に与える影響について調べた。
 表6から、ビニルピロリドン樹脂、セルロースナノファイバーの予備分散体および架橋成分を混合した分散体組成物では、セルロースナノファイバーの分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに該分散体組成物を物理架橋または化学架橋した宇都のゲル分率が90%以上であり、架橋が十分に進んでいた(実施例2A~2G)。
 また、セルロースナノファイバーの30重量%を未変性セルロースナノファイバーで置換した予備分散体を用いても(実施例2B、2D、2F)、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体を用いた分散体組成物(実施例2A、2C、2E)と同等の鉛筆硬度ならびに耐擦傷性が得られた。
 一方、ビニルピロリドン樹脂に架橋成分を添加しないと、ゲルが生じず(架橋が生じず)、コーティング膜の特性が低くなった(比較例2A~2D、比較例2F~2I、及び比較例2K~2O)。また、ビニルピロリドン樹脂に酸触媒を添加して自己架橋させたコーティング膜は、実施例2A、2Bと同等の鉛筆硬度および耐擦傷性を有していた(実施例2E~2G)。
 ビニルピロリドン樹脂にセルロースナノファイバーを添加しない場合は、架橋処理を行っても、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性が低くなり(比較例2E、2J、2O)、セルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。セルロースナノファイバーの分散体組成物への添加量が1~10重量%であれば、コーティング膜の特性は、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは、樹脂成分を架橋しないものに比べて有意な高く、5重量%で十分な効果が得られた(実施例2E~2G)。
 また、実施例2A~2Eにおいて、クロムマスクによるパターニングが明確に確認できた。しかしながら、セルロースナノファイバー添加量の多い実施例2F、2G、ならびに分散剤を添加しない比較例2E、2Jはパターンの明瞭性が少し損なわれた。さらに架橋成分のない比較例2A~2D、2F~2Iおよび2K~2Oではパターンの生成が見られなかった。このことから、ビニルピロリドン樹脂にセルロースナノファイバーを1~3重量%添加すると明瞭なパターンが生成し、また、架橋工程も明瞭なパターンの生成に有効であることがわかった。
 実施例2Aにおいて、分散剤(アロン A-6012)をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に代える以外は実施例2Aと同様にして分散剤組成物を調製し、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、実施例2Aと同様の評価を行った。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例2Aと同等であり、上記分散剤の添加でも架橋およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 また、実施例2Aと比較例2Aのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例2Aに変化は見られなかったが、比較例2Aでは外観に曇りが生じ、さらに成分の溶出が認めらた。
 耐侯性試験として、実施例2Aと比較例2Aをサンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で試験した。試験開始後50時間後に両サンプルを目視観察すると、いずれも退色が認められたが、実施例2Aはその程度はわずかで、比較例2Bはより強く退色しており、一部は塗膜の欠損が認められた。
 以上より、本コーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上を確認できた。
(実施例3A)<物理架橋>
 構造にエポキシ基を有する水分散性エポキシ樹脂として、エポキシ樹脂エマルジョン(アデカレジン EM-0427WC、(株)アデカ製、固形分50重量%)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC)、日本化成(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後の添加成分の沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマにより親水化処理したガラス基板上にスピンコーターにて厚さ5μmのコーティング膜を700rpm×10秒の条件で形成し、自然乾燥による脱溶媒後に物理架橋としてγ線を30kGy照射して架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。
(実施例3B)
 実施例3Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロースナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換え、かつ架橋成分(TAIC)5重量%を用いる以外は、実施例3Aと同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバー分散性とセルロースナノファイバー沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例3Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に物理架橋処理後に、鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。
(比較例3A)
 架橋成分(TAIC)を加えない以外は実施例3Bと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。
(比較例3B)
 架橋成分(TAIC)を用いない以外は実施例3Aと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。
(比較例3C)
 分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例3Bと同様に操作して、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。
(比較例3D)
 疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例3Cと同様にして、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。
(比較例3E)
 未変性CNFを用いない以外は実施例3Aと同様にして、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。
(実施例3C、3D及び比較例3F~3J)<化学架橋>
 実施例3A,3B、および比較例3A~3Eにおいて、架橋成分としてTAICに代えて酸アミン錯体(三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、和光純薬(株)製)5重量%を添加し(実施例3C、3D、比較例3J)、かつ架橋処理を物理架橋から150℃で1時間加熱する化学架橋に変更する以外は(実施例3C、3D、比較例3F~3J)、それぞれ実施例3A,3B、および比較例3A~3Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。
(実施例3E~3G)
 実施例3Aにおいて、未変性セルロースナノファイバーの添加量を1重量%から3重量%(実施例3E)、5重量%(実施例3F)又は10重量%(実施例3F)に変更する以外は、実施例3Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。
(実施例3H)
 3Dプリンタ用樹脂及び光重合性樹脂として知られるエポキシ樹脂エマルジョン(アデカレジン EM-0427WC、(株)アデカ製、固形分50重量%)を用い、重合開始剤としてトリアリールスルホニウム塩(試薬1級)を樹脂固形分換算で1重量%、および架橋成分として多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)を5重量%、ならびに前記セルロースナノファイバー分散体Xを5重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物のCNF分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無(CNF沈降性)を目視観察した。この分散体組成物を用いて、実施例3Aと同条件でスピンコートし、物理架橋として紫外線を1000(mJ/cm)照射し、クロムマスクによるパターニング生成により3次元架橋の有無を判定した。
(比較例3K、3L)
 分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例Hと同様に操作し(比較例3J)、分散性エポキシ樹脂及び未変性セルロースナノファイバーを用いない以外は比較例3Jと同様に操作し(比較例3K)、それぞれ分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表7、8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 
 表7より、実施例3A~3Hおよび比較例3A~3Jでは、水分散性エポキシ樹脂を樹脂成分として含む分散体組成物(樹脂組成物)について、セルロースナノファイバー添加の有無、架橋成分添加の有無、および架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度、耐擦傷性)に与える影響を調べた。また、各分散体組成物の3Dプリンタ用樹脂および光重合性樹脂としての適合性を判断した
 実施例3A~3Gから、水分散性エポキシ樹脂は、予備分散体を撹拌下に添加すると、その分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに得られた分散体組成物を物理架橋または化学架橋すると、ゲル分率が90%以上になり、架橋が十分に進むことがわかった。比較例3A~3D、比較例3F~3Iのように架橋成分を添加しないと、架橋が生じず、コーティング膜の特性は低くなった。
 さらに、セルロースナノファイバーを1~10重量%を添加したコーティング膜の特性は、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは樹脂成分を架橋しないものに比べ充分に高く、5重量%の添加で十分な効果が得られた。
 実施例3Aにおいて、分散剤をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピデュアBL,日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は実施例3Aと同様にして分散体組成物をを作製し、実施例3Aと同様に評価したところ、セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例3Aと同等であった。その結果、架橋の効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 実施例3Hおよび比較例3K,3Lにおいて、水分散性エポキシ樹脂の3Dプリンタ用途への応用可能性を調べた。水分散性エポキシ樹脂を含む分散体組成物を紫外線照射により光重合させると、パターニングが可能で、3Dプリンタ用途に十分使用できることがわかった。また、比較例3K、3Lから、分散剤を添加しない場合、およびセルロースナノファイバーを添加しない場合でも、架橋は生じるもののゲル分率が低く、架橋が十分に進んでいなかった。このことから、セルロースナノファイバーと樹脂成分との間の架橋構造、および/またはセルロースナノファイバー同士の架橋構造が生じていると考えられる。
 また、実施例3Aと比較例3Bのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例3Aのコーティング膜に変化は見られなかったが、比較例3Bのコーティング膜は外観が白濁し、成分の溶出が認めらた。
 耐侯性試験として、実施例3Aおよび比較例3Eの各コーティング膜の対候性を、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で評価した。評価開始後50時間後に各コーティング膜を目視観察すると、比較例3Eのコーティング膜は、実施例3Aのコーティング膜よりも大きく退色し、一部に塗膜の欠損を有していた。以上より、本実施形態によるコーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上が確認できた
 <ノボラックエマルジョン/物理架橋>
(実施例4A)
 水分散性フェノール樹脂として、ノボラック型フェノール樹脂水分散エマルジョン(WSR-SP82、小西化学工業(株)製、固形分30重量%、表9では「ノボラックエマルジョン」とする)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC))、日本化成(株)製)を5重量%、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、自然乾燥による脱溶媒後に、物理架橋としてγ線を30kGy照射し架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表9に示す。
(実施例4B)
 実施例4Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株))に置き換える以外は、実施例1と同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバーの分散性とセルロースナノファイバの沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例4Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に物理架橋処理後に、鉛筆硬度及び耐擦傷性を測定した。結果を表9に示す。
(比較例4A)
架橋成分を加えない以外は実施例4Aと同様に操作して、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
(比較例4B)
実施例4Aにおいて、分散体Xに代えて合成例1で得られた分散体Yを用い、さらに架橋成分を加えない以外は、実施例4Aと同様の操作を行い、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
(比較例4C)
 未変性CNFを用いない以外は実施例4Aと同様にして、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表9に示す。
(実施例4C、4D、及び比較例4D~4F)<化学架橋>
 実施例4A、4B及び比較例4A~4Cにおいて、架橋成分としてTAICに代えて両末端ポリイソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)を5重量%添加し(実施例4C、4D、比較例4F)、かつ架橋処理を物理架橋から150℃で1時間加熱する化学架橋に変更(実施例4C、4D、及び比較例4D~4F)した以外は、それぞれ実施例4A~4B、比較例4A~4Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
 <水分散性レゾール/化学架橋>
(実施例4E、4F、及び比較例4G~4I)
 実施例4C、4D、及び比較例4D~4Fにおいて、ノボラック型フェノール樹脂水分散エマルジョンに代えて、水分散性レゾール樹脂(PR-50781、DIC(株)製、自己架橋性樹脂、固形分64重量%)水溶液を用い、かつ架橋成分を加えない以外は、それぞれ実施例4C、4D、及び比較例4D~4Fと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
<アルキド変性フェノール樹脂/物理架橋>
(実施例4G、4H及び比較例4J~4L)
実施例4A、4B及び比較例4A~4Cにおいて、ノボラック型フェノール樹脂水分散エマルジョンに代えて、上記水分散性レゾール樹脂と、水分散性アルキド樹脂(ハリディップ WS-730-60、ハリマ化成(株)製、固形分65重量%)とを固形分重量比で1:1で卓上攪拌機を用いて30分攪拌したアルキド樹脂混合物を用いた以外は、それぞれ実施例4A、4B及び比較例4A~4Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
(実施例4I、4J及び比較例4M~4O)<化学架橋>
 実施例4G、4H及び比較例4J~4Lにおいて、架橋成分としてTAICに代えて両末端ポリイソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)を5重量%添加し、かつ架橋処理を物理架橋から150℃で1時間加熱する化学架橋に変更した以外は、それぞれ実施例4G、4H及び比較例4J~4Lと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
(実施例4K~4M)
 未変性セルロースナノファイバー分散体Xの添加量を3重量%(実施例4K)、5重量%(実施例4L)、10重量%(実施例4M〉とした以外は、実施例4Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表9に示す。
 <紫外線照射による架橋(物理架橋)>
(実施例4N)
 水分散性フェノール樹脂として、ノボラック型フェノール樹脂水分散エマルジョン(WSR-SP82、小西化学工業(株)製、固形分30重量%)を用い、重合開始剤としてトリアリールスルホニウム塩(試薬1級)を樹脂固形分換算で1重量%、および架橋成分として多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)を5重量%、および前記セルロースナノファイバー分散体Xを5重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物のCNF分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無(CNF沈降性)を目視観察した。
この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、自然乾燥による脱溶媒後に、物理架橋として紫外線を1、000(mJ/cm)照射し架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表10に示す。
(比較例4P、4Q)
 分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例4Nと同様に操作し(比較例4P)、未変性セルロースナノファイバーを用いない以外は比較例4Pと同様に操作し(比較例4Q)、それぞれ分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表10に示す。
(実施例4O~4Q)
 水分散性レゾール樹脂(自己架橋タイプ)水溶液の固形分に対し、未変性セルロースナノファイバーを固形分換算で1重量%、アクリルスルホン系分散剤を未変性セルロースナノファイバーの固形分に対して5重量%、還元剤(ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル -4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、アデカスタブAO-60、(株)ADEKA社製)を水分散性レゾール樹脂水溶液の固形分に対して0.5重量%、及び消泡剤(サーフィノール465、日信化学工業(株)製)を0.5重量%添加し、前記メディアレス分散機で分散体組成物を調製した直後のセルロースナノファイバーの分散性を目視評価すると共に、分散体組成物の起泡の有無を目視判定した。得られた分散体組成物を用いて、実施例4Cと同様にガラス板上にコーティング膜を形成した後、化学架橋を行い、そのまま架橋処理温度である150℃で48時間保持後のコーティング膜の色の変化(黄変)の有無を目視判定した。(実施例4O)。
 また、実施例4Oにおいて、消泡剤を加えないものを実施例4P、還元剤を加えないものを実施例4Qとし、これら以外は実施例4Pと同様に操作して、評価した。結果を表11に示す。
 なお、表11では色の変化、起泡共にまったく認められないものを○、色の変化、起泡が僅かに認められるものを△、色の変化、起泡が明確に認められるものを×として判定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 
 表9、表10に示すように、実施例4A~4Jおよび比較例4A~4Oの、各種水分散性フェノール樹脂を含む分散体組成物について、架橋成分の添加の有無、セルロースナノファイバー添加の有無、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度、耐擦傷性)に与える影響を調べた。
 表9から、水分散性フェノール樹脂にセルロースナノファイバー予備分散体および架橋成分を添加すると、セルロースナノファイバーの分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに物理架橋または化学架橋を行なうと、ゲル分率が90%以上となり、架橋が十分に進んでいることが確認できた(実施例4A~4Jおよび比較例4C、4F、4I、4L、4O)。
 また、セルロースナノファイバーは、未変性セルロースナノファイバーの一部を疎水変性セルロースナノファイバーで置換した予備分散体を用いても(実施例4B、4D、4F、4H、4J)、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体を用いた場有と同等の鉛筆硬度および耐擦傷性を有するコーティング膜が得られた。一方、比較例4A、4B、4D、4E、4J、4K、4M、4Nのように架橋成分を添加しないと、架橋が生じず、コーティング膜の特性は低くなる。ただし、水分散性フェノール樹脂が水分散性レゾール樹脂である場合は(実施例4E、4F、及び比較例4G~4I)、該樹脂が自己架橋性であることから、架橋成分を加えずとも化学架橋により架橋が生じ、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性が高くなった。
 また、水分散性フェノール樹脂を用いかつセルロースナノファイバーを添加しない場合は(比較例4C、4F、4I、4L、4O)、架橋処理を行っても、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性は低くなった。このことから、水分散性フェノール樹脂へのセルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。
 さらに実施例4K~4Mから、セルロースナノファイバーを1~10重量%添加すれば、コーティング膜の特性は、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは樹脂成分を架橋しないものに比べ十分に高く、特に5重量%で十分な効果が得られた。
 実施例4Aにおいて、分散剤をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピデュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は実施例4Aと同様にして、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、実施例4Aと同様に評価した。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例4Aと同等であった。上記2種の分散剤を用いても、架橋による効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 表10の実施例4Nおよび比較例4P、4Qにおいて、重合開始剤と架橋成分を用いて水溶性フェノール樹脂の光架橋の有無を調べた。実施例4Nによれば、紫外線照射により水分散性フェノール樹脂の光重合を実施でき。また、比較例4N、4Oによれば、分散剤またはセルロースナノファイバーを添加しない場合でも、架橋は生じるもののゲル分率が低く、架橋が十分に進んでいなかった。このことは、セルロースナノファイバーと樹脂成分間の架橋、および/またはセルロースナノファイバー同士の架橋が生じていることを示唆している。
 表11から、水分散性レゾール樹脂、未変性セルロースナノファイバー、分散剤、還元剤、消泡剤を、メディアレス分散機で一段で分散処理することにより、セルロースナノファイバーの分散性は実施例4A~4Nと同じく良好であった。また、分散処理直後に分散体組成物には起泡がなく、コーティング膜を架橋して高温で長時間保持してもコーティング膜の色は変化しなかった。したがって、還元剤、消泡剤の添加により、コーティング時の作業性が向上するとともに、コーティング膜の外観上の劣化が抑制された。
 また、実施例4Aと比較例4Aのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例4Aに変化は見られなかったが、比較例4Aでは外観に曇りが生じ、さらに成分の溶出が認めらた。
 実施例4Aと比較例4Aの各コーティング膜の対候性を、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で評価した。評価開始後50時間後に各コーティング膜を目視観察すると、比較例4Aのコーティング膜は大きく退色し、一部に欠損が認められた。実施例4Aのコーティング膜の退色はわずかであった。以上より、本実施形態による、コーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上を確認できた。
 <水分散性ウレタン樹脂>
 (実施例5A)
 水分散性ウレタン樹脂として、自己乳化性ウレタン樹脂の水分散エマルジョン(スーパーフレックス820、第一工業製薬(株)製、固形分30重量%、表1では「自己乳化性ウレタン樹脂」とする)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として両末端ポリイソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)を5重量%添加し、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、自然乾燥による脱溶媒後に、150℃で1時間加熱することで化学架橋して架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表12に示す。
 (実施例5B)
 実施例5Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換える以外は、実施例1と同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバーの分散性とセルロースナノファイバーの沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例5Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に物理架橋処理後に、鉛筆硬度及び耐擦傷性を測定した。結果を表12に示す。
 (比較例5A)
 実施例5Bにおいて、架橋成分を加えない以外は実施例5Bと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表12に示す。
 (比較例5B)
 実施例5Aにおいて、架橋成分を加えない以外は、実施例5Aと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表12に示す。
 (比較例5C)
 実施例5Bにおいて、分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例2と同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表12に示す。
 (比較例5D)
 比較例5Cにおいて、疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例3と同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表12に示す。
 (比較例5E)
 実施例5Aにおいて、未変性CNFを用いない以外は実施例5Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表12に示す。
 (実施例5C、5D及び比較例5F~5J)
 実施例5A、5B及び比較例5A~5Eにおいて、架橋成分としてカルボジライトに代えてTAIC(トリアリルイソシアヌレート)を用い、かつ架橋処理を化学架橋から、γ線を30kGy照射する物理架橋に代えた以外は、それぞれ実施例5A、5B及び比較例5A~5Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表12に示す。
 <自己架橋型水分散性ウレタン樹脂>
 (実施例5E、5F及び比較例5K~5O)
 実施例5A、5B及び比較例5A~5Eにおいて、自己乳化型ウレタン樹脂の水分散エマルジョンに代えて、自己架橋型水分散性ウレタン樹脂の水分散エマルジョン(エラストロン MF-25K、第一工業製薬(株)製、固形分25重量%、表12では「自己架橋型ウレタン樹脂」とする)を用いた。自己架橋型ウレタン樹脂の水分散エマルジョンのpHを炭酸水素ナトリウムを用いて、6.0に調整後、硬化触媒として有機スズ系触媒(CAT-21,第一工業製薬(株)製)を該エマルジョンの固形分重量に対して3%添加した以外は、それぞれ実施例5A、5B及び比較例5A~5Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表12に示す。
 <セルロースナノファイバー分散体X添加量の効果> 
 (実施例5G~5I)
 実施例5Aにおいて、未変性セルロースナノファイバー分散体Xの添加量を3重量%(実施例5G)、5重量%(実施例5H)、10重量%(実施例5I)とした以外は、実施例5Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 
 <紫外線照射による架橋(物理架橋)>
 (実施例5J)
 水分散性ウレタン樹脂として、自己乳化性ウレタン樹脂の水分散エマルジョン(スーパーフレックス820、第一工業製薬(株)製、固形分30重量%)を用い、重合開始剤としてトリアリールスルホニウム塩(試薬1級)を樹脂固形分換算で1重量%、および架橋成分(架橋助剤)として多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)を5重量%、および前記セルロースナノファイバー分散体Xを5重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物のCNF分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無(CNF沈降性)を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、自然乾燥による脱溶媒後に、物理架橋として紫外線を1、000(mJ/cm)照射し架橋させ、クロムマスクによるパターニング生成により3次元架橋の有無を判定した。さらに、この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表13に示す。
 (比較例5P、5Q)
 実施例4Jにおいて、分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例4Jと同様に操作し(比較例5P)、比較例5Pにおいて、未変性セルロースナノファイバーを用いない以外は比較例5Pと同様に操作し(比較例5Q)、それぞれ分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 
 以下の評価は、樹脂組成物からコーティング膜を形成した場合の、該コーティング膜の鉛筆硬度や耐擦傷性に関し、樹脂組成物全般の特性を評価するものではない。
 表12、表13に示すように、実施例5A~5J及び比較例5A~5Qの、各水分散性ウレタン樹脂を含む分散体組成物について、架橋成分添加の有無、セルロースナノファイバー添加の有無、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度、耐擦傷性)に与える影響を調べた。
 表12から、水分散性ウレタン樹脂は自己架橋タイプ、自己乳化タイプに関係なく、セルロースナノファイバーの予備分散体および架橋成分を添加した分散縦組成物では、セルロースナノファイバーの分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに各分散体組成物からなるコーティング膜を物理架橋または化学架橋すると、ゲル分率が90%以上であり、架橋が十分に進んでいることが確認できた(実施例5A~5F)。
 また、セルロースナノファイバーとして、未変性セルロースナノファイバーの一部を疎水変性セルロースナノファイバーに置換した予備分散体を用いても(実施例5B、5D、5F)、そのコーティング膜は、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体を用いた分散体組成物(実施例5A、5C、5E)と同等の鉛筆硬度および耐擦傷性を有していた。
 一方、比較例5A~5Iのように、自己乳化型水分散性ウレタン樹脂に架橋成分を添加しないと、ゲルが生じず(架橋が生じず)、コーティング膜の特性は低くなった。また、比較例5K~5Nのように、水分散性ウレタン樹脂が自己架橋性であっても、硬化触媒を添加しないと、架橋が生じず、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性が低くなった。
 また、比較例5B、5C、5G、5H、5L、5Mの、架橋を生じていない分散体組成物では、未変性セルロースナノファイバーおよび疎水変性セルロースナノファイバーのいずれを用いても、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性は、架橋が生じた分散体組成物かになるコーティング膜よりも低くなった。
 また、水分散性ウレタン樹脂を用いかつセルロースナノファイバーを用いない場合は、架橋処理を行っても、コーティング膜は鉛筆硬度および耐擦傷性が低くなった(比較例5E、5J、5O)。このことから、水分散性ウレタン樹脂へのセルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。
 さらに表12から、セルロースナノファイバーを1~10重量%添加する、コーティング膜の特性は、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは樹脂成分を架橋しないものに比べ十分に高くなった。特に5重量%の添加で十分な効果が得られた。
 実施例5Aにおいて、分散剤(アロン A-6012)をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は実施例5Aと同様にして、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成、架橋処理および架橋後のコーティング膜の評価を行った。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例5Aと同等であった。上記2種の分散剤を用いても、架橋による効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 表13の、実施例5Jおよび比較例5P、5Qにおいて、重合開始剤と架橋成分を用いて水分散性ウレタン樹脂の光架橋の有無を調べた。実施例5Jによれば、水分散性ウレタン樹脂の紫外線照射による光重合を実施できた。また、比較例5P、5Qによれば、分散剤またはセルロースナノファイバーを添加しない場合でも架橋は生じるものの、ゲル分率はやや低く、架橋度が小さい。このことから、セルロースナノファイバーと樹脂成分間の架橋構造、またはセルロースナノファイバー同士の架橋構造が生じていると考えられる。また、実施例5Jにおいて、クロムマスクによるパターニングの生成から、当該分散体組成物がフォトレジスト材料として使用できることがわかった。
 また、実施例5Aと比較例5Aのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例5Aに変化は見られなかったが、比較例5Aでは外観に曇りが生じ、さらに成分の溶出が認めらた。
 実施例5Aと比較例5Aの各コーティング膜の耐候性を、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で評価した。評価開始後50時間後に各コーティング膜を目視観察すると、比較例5Aのコーティング膜は大きく退色し、一部が欠損していた。実施例5Aのコーティング膜は、僅かに退色しただけであった。以上より、本実施形態によるコーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上を確認できた。
 <カチオン重合による光重合性樹脂(アクリレート樹脂)及びその硬化体の生成>
 (実施例6A)
 アクリレートモノマーとして、2-ヒドロキシエチルアクリレート(日本触媒(株)製)の固形分40重量%の水溶液を調製した。このモノマーに対し、光重合開始剤としてα-ヒドロキシアセトフェノン(1-[4-(ヒドロキシエトキシ)-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン-1-オン、水溶性、IRGACURE2959、BASF社製)を1重量%添加し、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた水性分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 上記で得られた水性分散体組成物を、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成した。得られたスピンコート膜を、自然乾燥による脱溶媒後に、紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の硬化体を形成した。このコーティング膜硬化体に水を滴下して溶解性の有無から重合の有無を目視判定した。さらにこのコーティング膜硬化体の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表14に示す。
 (実施例6B)
 実施例6Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換える以外は、実施例1と同様に操作して水性分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバーの分散性とセルロースナノファイバーの沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例6Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に紫外線照射による重合処理後に、鉛筆硬度及び耐擦傷性を測定した。結果を表14に示す。
 (比較例6A)
 実施例6Bにおいて、重合開始剤を加えない以外は実施例6Bと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および重合処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 (比較例6B)
 実施例6Aにおいて、重合開始剤を加えない以外は、実施例6Aと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および重合処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 (比較例6C)
 実施例6Bにおいて、分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例6Bと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び重合処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 (比較例6D)
 比較例6Cにおいて、疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例6Cと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び重合処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表14に示す。
 (比較例6E)
 実施例6Aにおいて、未変性CNFを用いない以外は実施例6Aと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成及び重合処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表14に示す。
 <光架橋性樹脂(エポキシ樹脂)の光重合開始剤による架橋>
 (実施例6C、6D及び比較例6F~6J)
 実施例6A、6B及び比較例6A~6Eにおいて、(B)樹脂成分をエポキシ樹脂(アデカレジン EM-0427WC、(株)アデカ製、固形分50重量%の水溶液)とし、光重合開始剤としてはIRGACURE2959に代えて芳香族ヨードニウム塩〔ヨードニウム(4-メチルフェニル)[4-(2-メチルプロピル)フェニル]-ヘキサフルオロフォスフェート:プロピレンカーボネート=3:1(重量比)の混合物、TRUGACURE250、BASF社製)を用いた以外は、それぞれ実施例6A、6B及び比較例6A~6Eと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 <カチオン重合による光重合性樹脂(オキセタン樹脂)及びその硬化体の生成>
 (実施例6E、6F及び比較例6K~6O)
 実施例6C、6D及び比較例6F~6Jにおいて、樹脂成分をオキセタンモノマー(3-メチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、OXT-101、東亜合成(株)製、水溶性)の固形分40重量%の水溶液を調製した以外は、それぞれ実施例6C、6D及び比較例6F~6Jと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および重合処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 <光架橋性樹脂(ビニルエーテルポリマー)の光重合開始剤による架橋>
 (実施例6G、6H及び比較例6P~6T)
 実施例6C、6D及び比較例6F~6Jにおいて、(B)樹脂成分を水溶性ビニルエーテル(ポリビニルメチルエーテル、試薬、和光純薬工業(株)製、固型分50重量%の水溶液)とした以外は、それぞれ実施例6C、6D及び比較例6F~6Jと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および重合処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 <セルロースナノファイバー分散体X添加量の効果> 
 (実施例6I~6K)
 実施例1において、未変性セルロースナノファイバー分散体Xの添加量を3重量%(実施例6I)、5重量%(実施例6J)、10重量%(実施例6K)とした以外は、実施例6Aと同様に操作し、水性分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および重合処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表14に示す。
 <パターニング生成について(物理架橋)>
 (実施例6L、比較例6U,6V)
 アクリレートモノマーとして、2-ヒドロキシエチルアクリレート(日本触媒(株)製)を用いた。このモノマーに対し、光重合開始剤としてα-ヒドロキシアセトフェノン(1-[4-(ヒドロキシエトキシ)-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン-1-オン、IRGACURE2959、BASF社製)を1重量%、および架橋成分としてポリエチレングリコールジアクリレート(NKエステル、A-400、新中村化学工業(株)製)を5重量%添加し、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物を、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、自然乾燥で溶媒を除去した。次いで、脱溶媒後のコーティング膜にクロムマスクを介して紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の硬化体を形成した。この硬化体を温水で洗浄して現像し、パターニング生成の有無を目視判定した。パターン全体が明確に視認できるものを「◎」、パターンの形成が部分的に視認できるものを「○」、パターンの輪郭が不明瞭であるものを「△」、及びパターンの形成が全く視認できないものを「×」と判定した。結果を表15に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 
 以下の評価は、樹脂組成物からコーティング膜を形成した場合の、該コーティング膜の鉛筆硬度や耐擦傷性に関し、樹脂組成物全般の特性を評価するものではない。
 表14、表15に示すように、実施例6A~6L及び比較例6A~6Vの、光重合性樹脂を含む分散体組成物について、紫外線照射によるラジカル重合またはカチオン重合、光重合開始剤添加の有無、架橋成分添加の有無、セルロースナノファイバー添加の有無、分散剤添加の有無、セルロースナノファイバーの添加量、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度及び耐擦傷性)に与える影響を調べた。
 表14から、モノマー。オリゴマー、樹脂といった水分散性光重合性樹脂の種類に関係なく、セルロースナノファイバーの予備分散体および光重合開始剤を添加した分散体組成物では、セルロースナノファイバーの分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに、各分散体組成物に紫外線を照射すると、ラジカル重合またはカチオン重合が進行することがわかった(実施例6A~6H)。
 また、セルロースナノファイバーとして、未変性セルロースナノファイバーの一部を疎水変性セルロースナノファイバーで置換した予備分散体を用いたコーティング膜は(実施例6B、6D、6F、6H)、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体を用いたコーティング膜(実施例6A、6C、6E)と同等の、鉛筆硬度および耐擦傷性を有していた。一方、比較例6A~6D、6F~6Iのように、光重合性樹脂に光重合開始剤を添加しないと、重合が生じず、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性が低くなった。
 また、比較例6B、6C、6G、6H、6L、6M、6Q、6Rのように、重合していない分散体組成物では、未変性セルロースナノファイバーおよび/または疎水変性セルロースナノファイバーを添加しても、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性は、重合した分散体組成物からなるコーティング膜よりも低くなった。
 また、光重合性樹脂を用いかつセルロースナノファイバーを添加しない場合は、架橋処理を行っても、各コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性が低くなった(比較例6E、6J、6O、6T)。このことから、光重合性樹脂へのセルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。
 さらに表14から、セルロースナノファイバーを1~10重量%添加すると、コーティング膜の特性が、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは樹脂成分を架橋しないものに比べ十分に高くなった。特に5重量%の添加で十分な効果が得られた(実施例6I、6J、6K)。
 実施例6Aにおいて、分散剤(アロン A-6012)をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は、実施例6Aと同様にして、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成、重合処理の実施、および重合後のコーティング膜の評価を行った。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、重合の有無、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例6Aと同等であった。したがって、上記2種の分散剤を用いても、重合による効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 表15の、実施例6K、および比較例6U、6Vにおいて、重合開始剤と架橋成分を用いて光重合性樹脂の架橋の有無を調べた。実施例6Kによれば、紫外線照射による光重合性樹脂の光重合を実施できた。比較例6U、6Vによれば、分散剤またはセルロースナノファイバーを添加しない場合でも光重合は起こるものの、ゲル分率はやや低く、架橋度が小さくなった。このことは、セルロースナノファイバーと樹脂成分間の架橋またはセルロースナノファイバー同士の架橋の生成を示唆する。また、実施例6Lにおける、クロムマスクによるパターニングの生成から、その分散体組成物をフォトレジスト材料として使用できること、さらにはマテリアルジェッティング方式やバインダージェッティング方式、光造形方式などの3Dプリンタ用材料として有望であることがわかった。
 また、実施例6Aと比較例6Aのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例6Aに変化は見られなかったが、比較例6Aでは外観に曇りが生じ、さらに成分の溶出が認められた。
 実施例6Aと比較例6Bの各コーティング膜の耐候性を、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で評価した。試験開始後50時間後に各コーティング膜を目視観察すると、比較例6Bのコーティング膜は大きく退色し、一部欠損していた。実施例6Aのコーティング膜はわずかな退色がみられるだけであった。以上より、本実施形態による、コーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上が確認できた。
 以下に、水分散性含窒素熱硬化性樹脂の測定試料作製および特性値を測定した実施例を示す。なお、水分散性含窒素熱硬化性樹脂の架橋成分は、水に可溶であるものを前提として選定した。また、文中の重量%はすべて固形分換算とした。以下の実施例では、水分散性含窒素熱硬化性樹脂のうち、アミノ樹脂、エチレンイミン樹脂を分けて示す。
 (実施例7A)
 水分散性アミノ樹脂として、メチル化メラミン樹脂(ニカラック MX-035、(株)三和ケミカル製、固形分70重量%、表1では「MM樹脂」と表記する。)を使用した。精製水を用いて固形分濃度20重量%の水溶液を調製し、(D)架橋成分としてポリビニルアルコール樹脂(ポバール PVA-205、(株)クラレ製、以下「PVA」と表記する。)を5重量%および酸触媒(p-トルエンスルホン酸アミド、キシダ化学(株)製)を1重量%添加し、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上に、バーコーターにより、100×200mmのサイズで厚さ5μmのコーティング膜を形成し(速度3m/分)、自然乾燥による脱溶媒後に、170℃で20分加熱することで化学架橋して架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。
 また、上記の脱溶媒後のコーティング膜にクロムマスクを介して紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の硬化体を形成した。この硬化体を温水で洗浄して現像し、パターニング生成の有無を目視判定した。パターン全体が明確に視認できるものを「◎」、パターンの形成が部分的に視認できるものを「○」、パターンの輪郭が不明瞭であるものを「△」、及びパターンの形成が全く視認できないものを「×」と判定した。結果を表16に示す。
 (実施例7B)
 実施例7Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換える以外は、実施例7Aと同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバーの分散性とセルロースナノファイバーの沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例7Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に加熱架橋処理後に、鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。さらに実施例1と同様にクロムマスク及び同強度の紫外線を用いてパターニング生成の有無を判定した。結果を表16に示す。
 (比較例7A)
 実施例7Bにおいて、架橋成分を加えない以外は実施例7Bと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表16に示す。
 (比較例7B)
 実施例7Aにおいて、架橋成分を加えない以外は、実施例7Aと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表16に示す。
 (比較例7C)
 実施例7Bにおいて、分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例7Bと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表16に示す。
 (比較例7D)
 比較例7Cにおいて、疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例7Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表16に示す。
 (比較例7E)
 実施例7Aにおいて、未変性CNFを用いない以外は実施例7Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表16に示す。
 (実施例7C、7Dおよび比較例7F~7J)
 実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eにおいて、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC、日本化成(株)製)を5重量%添加し、かつ架橋処理を化学架橋から、紫外線を1000(mJ/cm)照射する物理架橋に代えた以外は、それぞれ実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表16に示す。
 (実施例7E、7Fおよび比較例7K~7O)
 実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eにおいて、アミノ樹脂として、メチル化メラミン樹脂に代えてアルキル化尿素樹脂(ニカラック MX-270、(株)三和ケミカル製、表1では「尿素樹脂」と表記する。)を用いる以外は、それぞれ実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表16に示す。
 (実施例7G、7Hおよび比較例7P~7T)
 実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eにおいて、アミノ樹脂として、メチル化メラミン樹脂に代えてグリオキザール樹脂(ニカラック BL-60、(株)三和ケミカル製、表1では「GO樹脂」と表記する。)を用いる以外は、それぞれ実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表16に示す。
 (実施例7I、7Jおよび比較例7U~7Y)
 実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eにおいて、アミノ樹脂として、メチル化メラミン樹脂に代えてメチル化ベンゾグアナミン樹脂(ベッカミン NS-11、DIC(株)製、表16では「BG樹脂」と表記する。)を用いる以外は、それぞれ実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表17に示す。
 (実施例7K、7Lおよび比較例7Z1~7Z5)
 実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eにおいて、メチル化メラミン樹脂に代えてエチレンイミン樹脂(ポリエチレンイミン 7000、純正化学(株)製、表1では「EI樹脂」と表記する。)を用いる以外は、それぞれ実施例7A、7Bおよび比較例7A~7Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表17に示す。
 <セルロースナノファイバー分散体X添加量の効果>
 (実施例7M~7O)
 実施例7Aにおいて、未変性セルロースナノファイバー分散体Xの添加量を3重量%(実施例7M)、5重量%(実施例7N)、10重量%(実施例7O)とした以外は、実施例1と同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後にゲル化の有無を判定するとともにゲル分率を求め、さらにコーティング膜の鉛筆硬度と耐擦傷性および架橋によるパターニング生成の有無を評価した。結果を表17に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 
 表16に示すように、実施例7A~7Oおよび比較例7A~7Z5の、水分散性含窒素樹脂を含む分散体組成物について、架橋成分添加の有無、セルロースナノファイバー添加の有無、分散剤添加の有無、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度、耐擦傷性)、およびクロムマスクによるパターニング生成に与える影響を調べた。
 表16から、アミノ樹脂またはエチレンイミン樹脂を含み、セルロースナノファイバーの予備分散体および架橋成分を添加した分散縦組成物で、セルロースナノファイバーの分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに各分散体組成物を物理架橋または化学架橋すると、ゲル分率が90%以上になり、架橋が十分に進んでいることが確認できた(実施例7A~7L)。また、セルロースナノファイバーとして、未変性セルロースナノファイバーの一部を疎水変性セルロースナノファイバーで置換した予備分散体を用いても(実施例7B、7D、7F、7H、7J、7L)、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体を用いた場合(実施例7A、7C、7E、7G、7I、7K)と同等の鉛筆硬度および耐擦傷性を有するコーティング膜が得られた。一方、アミノ樹脂を含む分散体組成物(比較例7A~7D、比較例7F~7I、比較例7K~7N、比較例7P~7S、比較例7U~7X)、またはエチレンイミン樹脂を含む分散体組成物(比較例7Z1~7Z4)に架橋成分を添加しないと、ゲルが生じず(架橋が生じず)、コーティング膜の特性は低くなった。
 また、比較例7A~7D、比較例7F~7I、比較例7K~7N、比較例7P~7S、比較例7U~7X、及び比較例7Z1~7Z4のように、架橋を生じていない分散縦組成物では、未変性セルロースナノファイバーまたは疎水変性セルロースナノファイバーを添加しても、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性は、架橋が生じた分散体組成物からなるコーティング膜よりも低くなった。
 また、アミノ樹脂またはエチレンイミン樹脂を用い、かつセルロースナノファイバーを添加しない場合は、架橋処理後のコーティング膜は、鉛筆硬度および耐擦傷性が低くなった(比較例7E、7J、7O、7T、7Y、7Z5)。このことから、アミノ樹脂またはエチレンイミン樹脂へのセルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。
 さらに実施例7M~7Oから、セルロースナノファイバーを1~10重量%添加すると、コーティング膜の鉛筆硬度、および耐擦傷性は、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは樹脂成分を架橋しないものに比べ十分に高くなった。特に5重量%の添加でほぼ飽和値に達しており、セルロースナノファイバーの添加量としては5重量%であれば十分な効果が得られた。また、各分散体組成物においてパターニングの生成を確認した。
 また、実施例7A~7Mにおいて、クロムマスクによるパターニングが明確に確認できた。しかしながら、セルロースナノファイバー添加量の多い実施例7N、7O、および分散剤を添加しない比較例7E、7J、7O、7T、7Y、7Z5ではパターンの明瞭性が少し損なわれた。さらに架橋成分を含まない比較例7A~7D、7F~7I、7K~7N、7P~7S、7U~7X、および7Z1~7Z5ではパターンの生成が見られなかった。このことから、アミノ樹脂またはエチレンイミン樹脂にセルロースナノファイバーを添加すると明瞭なパターンが生成すること、架橋によりパターンがさらに明瞭化すること、およびセルロースナノファイバーを1~3重量%添加すると明瞭なパターンが生成することがわかった。
 実施例7Aにおいて、分散剤(アロン A-6012)をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は、実施例7Aと同様にして、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成、架橋処理、および架橋処理後の評価を行った。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例7Aと同等であった。したがって、上記2種の分散剤を用いても、架橋による効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 また、実施例7Aおよび比較例7Aのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム、10%塩酸溶液、トルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例7Aに変化は見られなかったが、比較例7Aでは外観に曇りが生じ、さらに成分の溶出が認めらた。また、実施例7Aおよび比較例7Aの各コーティング膜の耐候性を、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で評価した。評価開始後50時間後に各コーティング膜を目視観察すると、比較例7Aのコーティング膜は大きく退色し、一部が欠損していた。実施例7Aのコーティング膜はわずかに退色するのみであった。以上より、本実施形態によるコーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上を確認できた。
 以下に、水溶性バイオマス由来樹脂の測定試料作製および特性値を測定した実施例を示す。なお、水溶性バイオマス由来樹脂の架橋成分は、水に可溶であるものを前提として選定した。また、文中の重量%はすべて固形分換算とした。
 (実施例8A)
 水溶性バイオマス由来樹脂として、水溶性でんぷん樹脂(コーンポールL‐1、日本コーンスターチ(株)、以下「ST樹脂」とも呼ぶ。)のペレットを用い、このペレットを平均粒径50μmの粉体に粉砕した。
 メディアレス分散機として、(株)広島メタル&マシナリー製のK―2(アペックスディスパーサーZERO)を用いて、(A)セルロースナノファイバーとして未変性セルロースナノファイバー(BiNFi-s、(株)スギノマシン製)を1重量%、分散剤としてアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)を未変性セルロースナノファイバーの固形分換算で5重量%、およびバイオマス自体を由来とする樹脂として、でんぷん樹脂(コーンポールL‐1、日本コーンスターチ(株))を20重量%、および架橋成分としてポリビニルアルコール樹脂(ポバール PVA-205、(株)クラレ製、以下「PVA」と表記することがある。)を5重量%、および酸触媒(p-トルエンスルホン酸アミド、キシダ化学(株)製)を1重量%添加し、残分を精製水とした混合溶液を、前記メディアレス分散機に投入し、5回メディアレス分散処理を繰り返し、未変性セルロースナノファイバー及びでんぷん樹脂が分散した分散体組成物を調製した。
 得られた分散体組成物の分散性(CNF分散性)を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無(CNF沈降安定性)を目視観察した。分散性(CNF分散性)については、全体に白濁し、白色性の濃淡を生じていないものを「○」と評価し、部分的にでも白色性の濃淡を生じているものを「×」と評価した。また、CNF沈降安定性については、24時間静置後も(A)セルロースナノファイバーの沈降が生じないものを「○」と評価し、24時間静置後に僅かでも(A)セルロースナノファイバーの沈降が生じるものを「×」と評価した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上に、バーコーターにより、100×200mmのサイズで厚さ5μmのコーティング膜を形成し(速度3m/分)、自然乾燥による脱溶媒後に、170℃で20分加熱することで化学架橋して架橋させた。この樹脂架橋体からなるコーティング膜の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。
 また、上記と同様にして脱溶媒まで行なった後のコーティング膜にクロムマスクを介して紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の樹脂架橋体である硬化体を形成した。この硬化体を温水で洗浄して現像し、パターニング生成の有無を目視判定した。パターン全体が明確に視認できるものを「◎」、パターンの形成が部分的に視認できるものを「○」、パターンの輪郭が不明瞭であるものを「△」、及びパターンの形成が全く視認できないものを「×」と判定した。結果を表18に示す。
 (実施例8B)
 実施例8Aにおいて、未変性セルロースナノファイバー全量の30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換える以外は、実施例8Aと同様に操作して分散体組成物を調製し、未変性セルロースナノファイバー及び疎水変性セルロースナノファイバーを含めた全体としての分散性及び沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例8Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に加熱架橋処理後に、鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。さらに実施例1と同様にクロムマスク及び同強度の紫外線を用いてパターニング生成の有無を判定した。結果を表18に示す。
 (比較例8A)
 実施例8Bにおいて、架橋成分を加えない以外は実施例8Bと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表18に示す。
 (比較例8B)
 実施例8Aにおいて、架橋成分を加えない以外は、実施例8Aと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表18に示す。
 (比較例8C)
 実施例8Bにおいて、分散剤を添加せずにさらに未変性セルロースナノファイバーのうち30重量%を、疎水変性セルロースナノファイバーに置き換える以外は実施例8Bと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表18に示す。
 (比較例8D)
 比較例8Cにおいて、疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例8Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表18に示す。
 (比較例8E)
 実施例8Aにおいて、未変性セルロースナノファイバーを用いない以外は実施例8Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表18に示す。
 (実施例8C、8Dおよび比較例8F~8J)
 実施例8A、8Bおよび比較例8A~8Eにおいて、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC、日本化成(株)製)を5重量%添加し、かつ架橋処理を化学架橋から、紫外線(1,000mJ/cm)を照射する物理架橋に代えた以外は、それぞれ実施例8A、8Bおよび比較例8A~8Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表18に示す。
 (実施例8E、8Fおよび比較例8K~8O)
 水溶性バイオマス由来樹脂として、バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂であるポリ乳酸樹脂(Ingeo Biopolymer 3001D、Nature Works社製、以下「PL樹脂」とも呼ぶ。)を用いて、以下の手順でポリ乳酸樹脂の水分散液を調製した。
 ポリ乳酸樹脂のペレットを冷凍粉砕した平均粒径60μmの粉体とした樹脂20重量%、乳化剤としてドデシル硫酸ナトリウム0.4重量%を精製水に添加して、ホモジナイザー(ウルトラタラックス T25、IKA社製)にて、2,000rpmで10分間攪拌、混合してポリ乳酸樹脂の水分散液を得た。 
 実施例8A、8Bおよび比較例8A~8Eにおいて、水溶性バイオマス由来樹脂として、水溶性でんぷん樹脂に代えて、バイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂である前記ポリ乳酸樹脂水分散液を用いる以外は、それぞれ実施例8A、8Bおよび比較例8A~8Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表18に示す。
 (実施例8G、8Hおよび比較例8P~8T)
 実施例8E、8Fおよび比較例8K~8Oにおいて、水溶性バイオマス由来樹脂として、ポリ乳酸樹脂分散液を用い、架橋成分としてPVAに代えて多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC、日本化成(株)製)を5重量%添加し、かつ架橋処理を化学架橋から、紫外線(1000mJ/cm)を照射する物理架橋に代えた以外は、それぞれ実施例8E、8Fおよび比較例8K~8Oと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表18に示す。
 <(A1)未変性セルロースナノファイバー添加量の効果>
 (実施例8I~8K)
 実施例8Aにおいて、未変性セルロースナノファイバーの添加量を3重量%(実施例8I)、5重量%(実施例8J)、10重量%(実施例8K)とした以外は、実施例8Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後にゲル化の有無を判定するとともにゲル分率を求め、さらにコーティング膜の鉛筆硬度と耐擦傷性および架橋によるパターニング生成の有無を評価した。結果を表18に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 
 以下の評価は、実施例で得られた樹脂組成物(分散体組成物)からなるコーティング膜の鉛筆硬度や耐擦傷性に関し、本実施形態の樹脂組成物全般の特性を評価するものではない。
 表18に示す、実施例8A~8Kおよび比較例8A~8Tの、水溶性バイオマス由来樹脂を含む分散体組成物について、架橋成分添加の有無、セルロースナノファイバー添加の有無、分散剤添加の有無、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度、耐擦傷性およびクロムマスクによるパターニング生成に与える影響を調べた。
 表18から、バイオマス自体を由来とする樹脂およびバイオマス由来の重合性モノマーからなる樹脂は、セルロースナノファイバー、分散剤、および架橋成分を同時に投入し、ビーズレスミル分散機で混合する場合には、セルロースナノファイバーの分散性が良好でかつ分散安定性が高い分散体組成物が得られることがわかった。さらに各分散体組成物を物理架橋または化学架橋すると、ゲル分率が90%以上であり、架橋が十分に進んでいることを確認できた(実施例8A~8K)。
 また、各分散体組成物において、セルロースナノファイバーとしては、未変性セルロースナノファイバーの一部を疎水変性セルロースナノファイバーで置換した予備分散体(実施例8B、8D、8F、8H)を用いると、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体単独(実施例8A、8C、8E、8G、8I、8K)を用いた場合と同等の鉛筆硬度および耐擦傷性を有するコーティング膜が得えれた。一方、でんぷん樹脂(比較例8A~8D、比較例8F~8I)またはポリ乳酸樹脂(比較例8K~9N、比較例8P~8S)を含む分散体組成物は、架橋成分を添加しないとゲルが生じず(架橋が生じず)、コーティング膜の所定の特性が得られない。
 また、比較例8A~8D、比較例8F~8I、比較例8K~8N、比較例8P~8Sから、未架橋でありかつ未変性セルロースナノファイバーまたは疎水変性セルロースナノファイバーを含む分散体組成物からなるコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性は、架橋を生じた分散体組成物からなるコーティング膜よりも低くなった。
 また、でんぷん樹脂またはポリ乳酸樹脂を含みかつセルロースナノファイバーを含まない分散体組成物は、架橋処理を行っても、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性が低かった(比較例8E、8J、8O、8T)。このことから、バイオマス由来樹脂へのセルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。
 さらに実施例8I~8Kから、セルロースナノファイバーを1~10重量%添加すると、コーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性は、未変性セルロースナノファイバーを添加しないものおよび樹脂成分を架橋しないものに比べ十分に高いことがわかった。特に5重量%の添加で十分な効果が得られた。また、実施例8I~8Kではパターニングの生成が確認された。
 また、実施例8A~8Iでは、クロムマスクによるパターニングが明確に確認できた。未変性セルロースナノファイバー添加量の多い実施例8J、8Kでは、パターンの明瞭性がやや損なわれたが、実用上十分な範囲であった。また、セルロースナノファイバーを添加しない比較例8E、8J、8O、8Tではパターンの明瞭性が比較的大きく損なわれた。さらに架橋成分を含まない比較例8A~8D、8F~8I、8K~8N、8P~8Sではパターンが生成しなかった。このことから、バイオマス由来樹脂にセルロースナノファイバーの添加、例えば1~3重量%の添加により明瞭なパターンが生成すること、および架橋処理によりパターンが一層明瞭化することがわかった。
 実施例8Aにおいて、分散剤(アロン A-6012)をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は実施例8Aと同様にして、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成、架橋処理、および架橋後のコーティング膜の評価を行った。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例8Aと同等であった。したがって、上記2種の分散剤を用いても、架橋による効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 以下に、水分散性ポリシロキサンの測定試料作製および特性値を測定した実施例を示す。なお、水分散性ポリシロキサンの架橋成分は、水に可溶であるものを前提として選定した。また、文中の重量%はすべて固形分換算とした。
 (実施例9A)
 水分散性ポリシロキサン(水分性変性ポリシロキサン(II))として、アクリル変性シリコーン樹脂(セラネート WSA-1070、DIC(株)固形分40重量%、を使用した。精製水を用いて固形分濃度20重量%の水溶液を調製し、(D)架橋成分としてカルボジイミド化合物(カルボジライト V-02-L2、日清紡ケミカル(株)製、固形分40重量%の水溶液、以下「カルボジイミド」と表記)を固形分換算で10重量%添加し、合成例1で得られたセルロースナノファイバー分散体Xを固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。得られた分散体組成物の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上に、バーコーターにより、100×200mmのサイズで厚さ5μmのコーティング膜を形成し(速度3m/分)、自然乾燥による脱溶媒後に、170℃で20分加熱することで化学架橋して架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表19に示す。
 (実施例9B)
 実施例9Aにおいて、セルロースナノファイバー分散体のうち30%を疎水変性セルロールナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に置き換える以外は、実施例9Aと同様に操作して分散体組成物を調製し、セルロースナノファイバーの分散性とセルロースナノファイバーの沈降安定性を目視評価した。さらに、得られた分散体組成物を用い、実施例9Aと同様にしてコーティング膜を形成し、同様に加熱架橋処理後に、鉛筆硬度および耐擦傷性を測定した。結果を表19に示す。
 (比較例9A)
 実施例9Bにおいて、架橋成分を加えない以外は実施例9Bと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表19に示す。
 (比較例9B)
 実施例9Aにおいて、架橋成分を加えない以外は、実施例0Aと同様に操作し、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表19に示す。
 (比較例9C)
 実施例9Bにおいて、分散体Xに代えて分散体Yを用いる以外は実施例9Bと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。結果を表19に示す。
 (比較例9D)
 比較例9Cにおいて、疎水変性セルロースナノファイバー(疎水変性CNF)を添加しない以外は比較例9Cと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表19に示す。
 (比較例9E)
 実施例9Aにおいて、未変性CNFを用いず分散剤も用いない以外は実施例9Aと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行なった。結果を表19に示す。
 (実施例9C、9Dおよび比較例9F~9J)
 実施例9A、9Bおよび比較例9A~9Eにおいて、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート、TAIC、日本化成(株)製)を5重量%添加し、かつ架橋処理を化学架橋から、紫外線を1000(mJ/cm)照射する物理架橋に代えた以外は、それぞれ実施例9A、9Bおよび比較例9A~9Eと同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後に同様の評価を行った。結果を表19に示す。
 また、実施例9C、9Dおよび比較例9F~9Jのコーティング膜にクロムマスクを介して紫外線を1000(mJ/cm)照射し、コーティング膜の硬化体を形成した。この硬化体を温水で洗浄して現像し、パターニング生成の有無を目視判定した。パターン全体が明確に視認できるものを「◎」、パターンの形成が部分的に視認できるものを「○」、パターンの輪郭が不明瞭であるものを「△」、及びパターンの形成が全く視認できないものを「×」と判定した。結果を表19に示す。
  <セルロースナノファイバー分散体X添加量の効果>
 (実施例9E~9G)
 実施例1において、未変性セルロースナノファイバー分散体Xの添加量を固形分換算で3重量%(実施例9E)、5重量%(実施例9F)、10重量%(実施例9G)とした以外は、実施例1と同様に操作し、分散体組成物の調製、コーティング膜の形成および架橋処理を行い、その後にゲル化の有無を判定するとともにゲル分率を求め、さらにコーティング膜の鉛筆硬度と耐擦傷性および架橋によるパターニング生成の有無を評価した。結果を表19に示す。
 なお。下記表19では、アクリル変性シリコーン樹脂(セラネート WSA-1070)を「AMPS樹脂」と表記する。また、カルボジイミドを「CBDI」と表記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 
  以下の評価は、分散体組成物からなるコーティング膜の鉛筆硬度や耐擦傷性に関し、分散体組成物(樹脂組成物)全般の特性を評価するものではない。
 表19に示すように、実施例9A~9Dおよび比較例9A~9Jの、水分散性変性ポリシロキサンを含む分散体組成物について、架橋成分添加の有無、セルロースナノファイバー添加の有無、分散剤添加の有無、架橋の有無が、コーティング膜の物性(鉛筆硬度、耐擦傷性)に及ぼす影響、および紫外線架橋の場合に、セルロースナノファイバー添加の有無がクロムマスクによるパターニング生成に及ぼす影響を調べた。
 表19から、水分散性変性ポリシロキサンである変性ポリシロキサン樹脂、セルロースナノファイバーの予備分散体および架橋成分を含む分散体組成物で、セルロースナノファイバーの分散性は良好でかつ分散安定性が高いことがわかった。さらに各分散体組成物を物理架橋または化学架橋すると、ゲル分率が90%以上であり、架橋が十分に進んでいることを確認できた(実施例9A~9D)。
 また、分散体組成物において、未変性セルロースナノファイバーの一部を疎水変性セルロースナノファイバーで置換した予備分散体を添加した分散体組成物からなるコーティング膜は(実施例9B、9D)、未変性セルロースナノファイバーの予備分散体を添加した分散体組成物からなるコーティング膜(実施例9A、9C)と同等の鉛筆硬度および耐擦傷性を有していた。このことから、水分散性変性ポリシロキサンへのセルロースナノファイバーの添加による、コーティング膜の機械特性の向上を確認できた。
 実施例9E~9Gから、セルロースナノファイバーを1~10重量%添加したコーティング膜の鉛筆硬度、および耐擦傷性は、セルロースナノファイバーを添加しないものまたは樹脂成分を架橋しないものに比べ十分に高いことがわかった。特に5重量%の添加で十分な効果が得られた。また、いずれの分散体組成物もパターニングの生成を確認した。
 実施例9C~9Dでは、紫外線架橋後にクロムマスクによるパターニングが明確に確認できた。架橋成分を含まない比較例9F~9Iではパターンの生成が見られず、セルロースナノファイバーを含まない比較例9Jでは、紫外線架橋後にパターニングの明瞭性がやや損なわれた。このことから、水分散性変性ポリシロキサンへのセルロースナノファイバーの添加により明瞭なパターンが生成すること、および該パターンの一層の明瞭化には紫外線照射による架橋処理が有効であること、がわかった。
 実施例9Aにおいて、分散剤(アロン A-6012)をメタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は、実施例9Aと同様にして、分散剤組成物の調製、コーティング膜の形成、架橋処理、および架橋後のコーティング膜の評価を行なった。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、ゲル化の有無、ゲル分率、鉛筆硬度、耐擦傷性は、実施例9Aと同等であった。この結果から、上記2種の分散剤を用いても、架橋による効果およびセルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 実施例9Aおよび比較例9Aのコーティング膜上に10%水酸化ナトリウム水溶液、10%塩酸水溶液、およびトルエンをそれぞれ精密シリンジにて0.05ml滴下し、室温で24時間放置後に精製水で洗浄し、コーティング膜の状態を観察した。その結果、実施例9Aに変化は見られなかったが、比較例9Aでは外観に曇りが生じ、さらに成分の溶出が認めらた。
 実施例9Aおよび比較例9Aのコーティング膜の耐候性を、サンシャインウエザーメーターにて、63℃、降雨時間12分/60分の条件で評価した。評価開始後50時間後に各コーティング膜を目視観察すると、比較例9Aのコーティング膜は大きく退色し、一部が欠損していた。実施例9Aのコーティング膜は、僅かに退色したのみであった。以上より、本実施形態によるコーティング膜の耐薬品性および耐侯性の向上を確認できた。
 さらに、実施例9A~9G、比較例9A~9Jと同じ組成で、セルロースナノファイバー、水分散性ポリシロキサン、分散剤、架橋成分を、メディアレス分散機(商品名:アペックスディスパーザー ZERO、(株)広島メタル&マシナリー製)を用いて、一段で混合した分散体組成物を調製し、コーティング膜の形成および架橋処理を行ない、その後に同様の評価を行った。セルロースナノファイバー分散性、沈降安定性、架橋処理によるゲル化(硬化)、ゲル分率、コーティング膜の鉛筆硬度、耐擦傷性、及びパターニング生成は、表19に示す実施例9A~9G、比較例9A~9Jと同等どあった。この結果から、上記の一段で混合する方法でも、セルロースナノファイバー分散性および沈降安定性の高い水分散性ポリシロキサン樹脂組成物が得られ、該樹脂組成物からなるコーティング膜の特性が実施例9A~9Gのコーティング膜と同等であることがわかった。
 (実施例10A~10B、比較例10A~10D)
 メディアレス分散機として、(株)広島メタル&マシナリー製のK―2(アペックスディスパーサーZERO)を用い、分散媒としての精製水、セルロースナノファイバーの原料であるセルロースおよび分散剤を分散したスラリー状物を当該メディアレス分散機に投入して回転周速30m/sで循環させ、せん断によりセルロースの分散を促進させて、分散が安定したセルロースナノファイバーを得た。
 上記の装置を用いて、セルロースナノファイバー原料(BiNFi-s、スギノマシン製)を0.1重量%、分散剤としてアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)をセルロースナノファイバーの固形分換算で10重量%添加した水分散液について5回メディアレス分散処理を繰り返し、セルロースナノファイバー分散体を調製した。得られた分散体のゼータ電位は-39.67mVおよび粉末の嵩密度は119g/L、繊維径は20~50nmであった。得られた分散体を凍結乾燥用容器に収容し、-80℃で凍結した後、凍結乾燥機(東京理化機械(株)製、FD-1)で凍結乾燥した。得られた凍結乾燥物を粉砕機で粉砕し、粉末状のセルロースナノファイバーを得た。実施例、比較例で用いた各種の分散剤の種類は、前掲したとおりである。
 上記の粉末状のセルロースナノファイバーを、ナイロン11樹脂(アルケマ(株)製、リルサンHT CMNO、溶解度パラメーター 10.2(cal/cm1/2)に対して0.45重量%、架橋成分としてTAIC(トリアリルイソシアネート、日本化成(株)製)を9重量%、酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.6重量%になるように配合し、2軸の混練押出装置((株)プラスチック工学研究所社製「BT―30」、L/D=30)にてセルロースナノファイバーと樹脂を複合化した後、射出成形にて試験片を成形した。その後、化学架橋の場合は、150℃で1時間保持し、物理架橋の場合はガンマ線を30kGy照射した。
 その後、各試験片を島津オートグラフ(AGX-Plus、(株)島津製作所製)にて機械特性を評価した。また、成形物の動的粘弾性をRheogel E-4000((株)ユービーエム製)をもちいて、引張モードで荷重50gにて正弦波振幅を与え、-100~250℃、昇温速度2℃/分にて測定した。また、成形物のゲル分率(架橋度)を、メタノールを用いて常温で24時間抽出した際の残渣物を100℃で2時間乾燥して重量を測定し、抽出前後の重量比から求めた。結果を表20に示す。
 (実施例10C~10D、比較例10E~10H)
 実施例10A~10B、比較例10A~10Dにおいて、樹脂成分としてナイロン11樹脂をナイロン6/66樹脂(アミラン CM6041XF、東レ(株)製、溶解度パラメーター 11.6(cal/cm1/2)とした以外は同様に操作して、得られた成形体の引張強さ、引張弾性率、引張破断伸び及びtanδピークを測定すると共に、ゲル分率(架橋度)を求めた。結果を表20に示す。分散体のゼータ電位は-40.24mVおよび粉末の嵩密度は118 g/L、繊維径は20~50nm以下であった。
 (実施例10E~10F、比較例10I~10L)
 実施例10A~10B、比較例10A~10Dにおいて、樹脂成分としてナイロン11樹脂に代えてナイロン6/12樹脂(アミラン CM6541X3、東レ(株)製、溶解度パラメーター11.6(cal/cm1/2)に、架橋成分としてTAICに代え、混練温度を50℃下げ、架橋温度を125℃とした以外は同様に操作して、引張強さ、引張弾性率、引張破断伸び及びtanδピークを測定すると共に、ゲル分率(架橋度)を求めた。結果を表20に示す。得られた分散体のゼータ電位は-40.24mVおよび粉末の嵩密度は118g/L、繊維径は20~50nmであった。
 (実施例10G~10H、比較例10M~10P)
 実施例10A~10B、比較例10A~10Dにおいて、セルロースナノファイバーとして上記未変性セルロースナノファイバー粉体(分散剤を含む)に代えて、疎水変性セルロースナノファイバー(T-NP101、星光PMC(株)製)に代えた以外は同様に操作して、引張強さ、引張弾性率、引張破断伸び及びtanδピークを測定すると共に、ゲル分率(架橋度)を求めた。結果を表20に示す。得られた分散体のゼータ電位は-38.56mVおよび粉末の嵩密度125 g/L、繊維径は20~50nmであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 
 表20から、樹脂成分として未変性のポリアミド樹脂を用いると、機械特性(引張強さ及び引張弾性率)、耐熱性(tanδピーク温度)が架橋処理およびCNF(セルロースナノファイバー)の添加により、それぞれ高くなっていることが分かる。これは未変性セルロースナノファイバー、又は疎水変性セルロースナノファイバー共に同様である。
 実施例10A、比較例10Bにおいて、分散剤をアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)から、メタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は実施例10A、比較例10Aと同様にして分散体を得、評価を行った。未変性セルロースナノファイバーの分散性、沈降安定性、ゲル分率、耐衝撃性はそれぞれ実施例10A、比較例10Aと同等の結果であり、いずれも架橋の効果および未変性セルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 (比較例10Q~10R)
 実施例10Aにおいて、樹脂成分を、ポリエチレン(溶解度パラメーター7.9(cal/cm1/2)(比較例10Q)またはポリアクリロニトリル(溶解度パラメーター14.8(cal/cm1/2)(比較例10R)に変更し、かつ分散剤の添加量を1重量%とする以外は実施例10Aと同様にして分散体を作製した。この分散体を熱プレスして得られたフィルムを目視評価すると、いずれも、セルロースナノファイバーの凝集体が確認された。
 (実施例11A~11D、比較例11A~11F)
 メディアレス分散機として、(株)広島メタル&マシナリー製のK―2(アペックスディスパーサーZERO)を用い、分散媒としての精製水、セルロースナノファイバーの原料であるセルロースおよび分散剤を分散したスラリー状物を当該メディアレス分散機に投入して回転周速30m/sで循環させ、せん断によりセルロースの分散を促進させて、分散が安定したセルロースナノファイバーを得た。
 すなわち、上記の装置を用いて、セルロースナノファイバー原料(BiNFi-s、スギノマシン製)を0.1重量%、分散剤としてアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)をセルロースナノファイバーの固形分換算で10重量%添加した水分散液について5回メディアレス分散処理を繰り返し、セルロースナノファイバー分散体を調製した。その後、凍結乾燥用の容器に移して-80℃にて凍結した後、凍結乾燥機(東京理化機械(株)製、FD-1)用いて凍結乾燥した。凍結乾燥後に粉砕機を用いて粉末状のセルロースナノファイバーを得た粉体物の嵩密度はJIS K7365に準拠して測定した。得られた分散体のゼータ電位は-39.67mVおよび粉末の嵩密度は119g/L、繊維径は20~50nmであった。
 測定サンプルの調製は、液体系(メタノール溶液)および固相系の2通りとし、それぞれ多官能性モノマーを使用した化学架橋(熱架橋)および物理架橋(γ線照射)を行った。
 <液体系>
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)および架橋成分として多官能性エポキシ樹脂(TG-G、四国化成工業(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)を調製し、PEG変性ナイロン樹脂の固形分に対して、前記粉末状セルロースナノファイバーを固形分で0.45重量%添加し、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。得られた固形の組成物を、150℃に加熱した金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して圧力20MPaで圧縮成形し、厚さ0.5mmのシート状組成物を得た。
 <固相系>
 また、上記AQナイロンペレットに、架橋成分としてジクミルパーオキサイド(パークミルD、日油(株)製)を12重量%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し、さらに前記粉末状セルロースナノファイバーを固形分で0.45重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを上記と同じ金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た。
 <架橋処理>
 上記の操作で得たシート状組成物に対し、150℃で1時間保持の化学的架橋またはγ線照射 30kGyの物理的架橋を行なった。架橋後のシートを、マイクロダンベル状打抜き型で打抜いて、平行部寸法が5×12mmであるマイクロダンベル引張り試験片を得た。その後、各試験片の機械特性を島津オートグラフ(AGX-Plus、(株)島津製作所製)で評価した。
 また、各試験片の動的粘弾性をRheogel E-4000((株)ユービーエム製)をもちいて、引張モードで荷重50gにて正弦波振幅を与え、-100~250℃、昇温速度2℃/分にて測定した。また、各試験片のゲル分率を、メタノールを用いて常温で24時間抽出した際の残渣物を100℃で2時間乾燥して重量を測定し、抽出前後の重量比から求めた。結果を表21に示す。
 (実施例11E~11H、比較例11G~11L>
 実施例11A~11D、比較例11A~11Fにおいて、樹脂成分をメトキシメチル化ナイロン樹脂(ファインレジン FR‐101、(株)鉛市製)とし、架橋成分としてクエン酸(試薬1級)を9重量%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%添加した(固体系、液体系とも)以外は同様に操作して、成形体の引張強さ、引張弾性率、破断伸びひずみ、tanδピーク、およびゲル分率を求めた。結果を表21に示す。
 (実施例11I~11L、比較例11M~11R)
 実施例11A~11D、比較例11A~11Fにおいて、樹脂成分をカルボジイミド変性ナイロン樹脂(アミラン CM8000、東レ(株)製)とし、架橋成分としてクエン酸(試薬1級)を9%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%添加した(固体系、液体系とも)以外は同様に操作して、成形体の引張強さ、引張弾性率、破断伸びひずみ、tanδピーク、およびゲル分率を求めた。結果を表21に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 表21から、変性ポリアミドの種類に関係なく、架橋処理の実施、およびセルロースナノファイバーの添加により、コーティング膜の機械特性が大幅に向上した。樹脂などの高分子化合物の破断時ひずみは、繊維などの充填材の添加や架橋により低下するが、本実施形態ではかえって上昇する現象が見られた。これは、樹脂組成物の機械特性は試験規格の常温(25℃)で測定し、この測定温度が各樹脂組成物のtanδピーク温度(ガラス転移温度)より高い温度であることから、樹脂組成物のゴム領域で機械特性を測定したことになるためと考えられる。さらに、ガラス転移温度より低いガラス状領域では、本実施形態の樹脂組成物からなる成形体は、一層高い機械特性を示す、極低温での応用に適していると考えられる。
 実施例11A、比較例11Aにおいて、分散剤をアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)から、メタクロイルオキシエチルホスホリルコリン(共)重合体(リピジュアBL、日油(株)製)またはアクリルカルボン酸共重合体(アロン A-6114、東亞合成(株)製)に変更する以外は、それぞれ実施例11Aおよび比較例11Aと同様にして、分散体組成物の作製、および評価した。未変性セルロースナノファイバーの分散性、沈降安定性、ゲル分率、耐衝撃性はそれぞれ実施例11Aおよび比較例11Aと同等であった。この結果から、架橋による効果および未変性セルロースナノファイバーの添加効果を確認できた。
 (実施例12A~12Z2、比較例12A~12L)
 粉末状セルロースナノファイバーの調製
 メディアレス分散機として、(株)広島メタル&マシナリー製のK―2(アペックスディスパーサーZERO)を用い、分散媒としての精製水、セルロースナノファイバおよび分散剤を分散したスラリー状物を当該メディアレス分散機に投入して回転周速30m/sで循環させ、せん断によりセルロースの分散を促進させて、分散が安定したセルロースナノファイバーを得た。
 上記の装置を用いて、セルロースナノファイバー原料(BiNFi-s、(株)スギノマシン製)を0.1重量%、分散剤として、分散剤A:アクリルスルホン酸系共重合体(アロン A-6012、東亞合成(株)製)、分散剤B:メタクロイルオキシエチレンホスホホリルコリン(共)重合体(リピデュアBL(日油(株)製)、分散剤C:アクリルカルボン酸共重合体(A-6114東亞合成(株)製)いずれか1種類を、セルロースナノファイバーの固形分換算で10重量%添加した水分散液について5回メディアレス分散処理を繰り返し、セルロースナノファイバーの予備分散体を調製した。この分散体のゼータ電位は、-38.2~-39.67mVの範囲であった。その後、凍結乾燥用の容器に移して―80℃にて凍結した後、凍結乾燥機(東京理化機械(株)製、FD-1)用いて凍結乾燥した。凍結乾燥後に粉砕機を用いて粉末状のセルロースナノファイバーを得た。粉体物の嵩密度はJIS K7365に準拠して測定した。
 上記で得られた予備分散体のゼータ電位および粉末の嵩密度98~120g/L、繊維径20~50nmであった。なお、実施例、比較例で用いた各種の分散剤の種類は、前掲したとおりである。測定サンプルの調製は、液体系(メタノール溶液)および固相系の2通りとして、それぞれ反応性モノマーを使用した化学架橋(熱架橋)および物理架橋(γ線照射)を行なった。実施例12A~12Z2、比較例12A~12Lでは、表22、表23に示す分散剤および架橋成分を用い、架橋方法を用いた。
 <固相系による樹脂組成物、樹脂成形品の調製>
(実施例12A~12F)
 メトキシメチル化ナイロン樹脂(ファインレジン FR‐101、(株)鉛市製)に、架橋成分としてクエン酸(試薬1級)を9%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し・添加し、さらにメトキシメチル化ナイロン樹脂に対して上記のセルロースナノファイバーの粉体(分散剤別に3種類)を0.5重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを上記と同じ金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た。
(実施例12G~12I)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)に、架橋成分としてジクミルパーオキサイド(パークミルD、日油(株)製)を9重量%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し、さらにPEG変性ナイロン樹脂に対して上記のセルロースナノファイバーの粉体(分散剤別に3種類)を0.5重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを上記と同じ金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た
(実施例12J~12L)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)に、重合開始剤(VF-096,和光純薬(株)製)5重量%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し、さらにPEG変性ナイロン樹脂に対して上記のセルロースナノファイバーの粉体(分散剤別に3種類)を0.5重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを上記と同じ金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た。
(実施例12M~12O)
 カルボジイミド変性ナイロン樹脂(アミラン CM8000、東レ(株)製)に架橋成分としてクエン酸(試薬1級)を9%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し・添加し、さらに上記のセルロースナノファイバーの粉体(分散剤別に3種類)をカルボジイミド変性ナイロン樹脂に対して0.5重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得て、下記に記す物理架橋処理した。
(実施例12P~12R)
 カルボジイミド変性ナイロン樹脂(アミラン CM8000、東レ(株)製)に架橋成分として多官能性エポキシ樹脂(TG-G、四国化成工業(株)製)を9.5重量%配合・添加して、さらに上記のセルロースナノファイバーの粉体(分散剤別に3種類)を0.5重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た。
(実施例12S~12U)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)とPA11(リルサン BMNO、アルケマ(株)製)を重量比で80:20でブレンドし、および架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%を添加・混合して、上記のセルロースナノファイバー分散体(分散剤別に3種類)を0.5重量%添加し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た。
(実施例12V~12X)
 PA11(リルサン BMNO、アルケマ(株)製)に、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得た。
(実施例12Y~12Z2)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)に、架橋成分として多官能性エポキシ樹脂(TG-G、四国化成工業(株)製)を9.5%配合して、疎水変性セルロースナノファイバー粉体(星光PMC(株)試作品、実施例25)、あるいは上記未変性セルロースナノファイバーからなる分散体(分散剤A使用)と疎水変性セルロースナノファイバー粉体(星光PMC(株)試作品)を重量比50:50で混合したものを0.45重量%添加して、8インチ2本ロールを用いてロール温度150℃、ロールギャップ0.5mm、回転数50rpmの条件で5~10分混練して組成物を得た。これを金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して150℃の熱プレスで圧力20MPaにて圧縮し、厚さ0.5mmのシート状成形体を得て、下記に記す化学架橋処理した。
(比較例12A~12M)
 上記3種類の変性ポリアミド樹脂を用い、セルロースナノファイバーを添加しない場合、架橋処理を行わない場合について、同様に試料を調製し試験に供した。
 なお、実施例12A~12Z2および比較例12A~12Mについては、組成物を調製する前に、全ての材料を80℃×12時間以上乾燥させたのに対し、比較例13のみ常温・無調室の状態で保管していた材料を配合、混練して得た組成物を粉砕し、80℃×12時間以上乾燥させたものを上記と同様に圧縮成形したものを用いて試験を行った。
 <架橋処理>
 上記の操作で得たシート状組成物に以下の架橋処理を行った。
 化学架橋 ・・ 150℃、1時間保持
 物理架橋 ・・ γ線照射 30kGy
 これらの架橋シートを、マイクロダンベル状打抜き型で打抜いて、平行部寸法が5×12mmであるマイクロダンベル引張り試験片を得た。得られた各試験片を島津オートグラフ(AGX-Plus)にて特性を機械評価した。また、成形物の動的粘弾性をRheogel E-4000((株)ユービーエム製)をもちいて、引張モードで荷重50gにて正弦波振幅を与え、-100~250℃、昇温速度2℃minにて測定した。
 また、成形物のゲル分率を、メタノールを用いて常温で24時間抽出した際の残渣物を100℃で2時間乾燥して重量を測定し、抽出前後の重量比から求めた。
 さらに、上記の操作で得られたそれぞれの組成物を脱溶媒前にSUS板上に、ロールコーターにて厚さ100μm以上のコーティング膜を形成した後、80℃で3時間保持してからそれぞれの架橋処理を行い得た塗膜に対し、φ24鋼球(約500g)を12時間負荷し、除苛後の痕跡の有無を目視判定した。結果を表22、23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 
 表22、23から、変性ポリアミド樹脂の各種機械特性、耐熱性に対する架橋の効果、セルロースナノファイバーの添加効果を読み取ることができる。さらに架橋については化学架橋より物理架橋の方が物性向上効果が高く、分散剤としてはアクリルスルホン酸共重合体の効果が高い。
 これらの効果は、分散剤にて処理した未変性セルロースナノファイバーであっても、疎水変性セルロースナノファイバーであっても良いことがわかる。さらに、樹脂成分については変性ポリアミド樹脂と未変性ポリアミド樹脂のブレンド体であっても同様の効果が得られ、複合化の手法についても液体系でのプロセスのほうが、固相系でのプロセスより特性の向上効果が高い。
 このように、変性ポリアミド樹脂とセルロースナノファイバーおよび架橋成分を液体系で混合することでセルロースナノファイバーの樹脂中での分散性が比較的簡単な手段で向上させることができ、さらに架橋処理することによって、従来にない特徴的な機械特性、耐熱性、耐クリープ性を得ることができ、また、耐薬品性、耐候性、耐摩耗性などの向上も期待できる。
 また、実施例12Rと比較例12Mの比較から、組成物に用いるポリアミド樹脂およびセルロースナノファイバーを組成物混練前に乾燥する場合(実施例12R)と、混練後に乾燥する場合では、後者のほうが組成物の機械特性がやや低下している。これは、水分の存在する状態(比較例12M)で加熱混練すると、変性ポリアミド樹脂あるいはセルロースナノファイバーが加水分解して得られた組成物の機械特性が低下するが、これらを混練前に乾燥してくと、得られた組成物成形体の機械特性が低下しない。これは、変性ポリアミドおよびセルロースナノファイバーの加水分解が抑制されたためであると考えられる。
 このように、固相で組成物を調整することにより、水分の影響を極力避けて物性低下の恐れの少ない、射出成形、圧縮成形、押出成形といった産業界で多用される成形手段に適用可能な組成物を得ることができる。
(実施例13A~12Z2、比較例13A~13M)
 測定サンプルの調製は、液体系(メタノール溶液)として、それぞれ反応性モノマーを使用した化学架橋(熱架橋)および物理架橋(γ線照射)を行った。実施例13A~12Z2、比較例13A~13Mでは、表24、表25に示す分散剤および架橋成分を用い、架橋方法を用いた。
 <液体系による樹脂組成物、樹脂成形品の調製>
(実施例13A~13F)
 メトキシメチル化ナイロン樹脂(ファインレジン FR‐101、(株)鉛市製)のメタノール溶液(濃度20重量%)、および酸触媒としてクエン酸(試薬1級)を固形分換算で9%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し・添加し、メタノール溶液(濃度20重量%)を調製した。
 さらにメトキシメチル化ナイロン樹脂の固形分に対して上記のセルロースナノファイバー水分散体(分散剤別に3種類)をセルロースナノファイバー固形分で0.45重量%になるよう添加し、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。得られた固形の組成物を、150℃に加熱した金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して圧力20MPaで圧縮成形し、厚さ0.5mmのシート状組成物を得た。
(実施例13G~13I)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)、および架橋成分として多官能性エポキシ樹脂(TG-G、四国化成工業(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)を調製し固形分換算で9.5%、PEG変性ナイロン樹脂の固形分に対して上記のセルロースナノファイバー水分散体(分散剤別に3種類)をセルロースナノファイバー固形分で0.45重量%になるようそれぞれ添加し、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。得られた固形の組成物を、150℃に加熱した金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して圧力20MPaで圧縮成形し、厚さ0.5mmのシート状組成物を得た。
(実施例13J~13L)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)、および架橋成分として2-メチルー2-オキサゾリン(試薬、東京化成工業(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)を調製し固形分換算で9.5%、PEG変性ナイロン樹脂の固形分に対して上記のセルロースナノファイバー水分散体(分散剤別に3種類)をセルロースナノファイバー固形分で0.45重量%になるようそれぞれ添加し、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。得られた固形の組成物を、150℃に加熱した金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して圧力20MPaで圧縮成形し、厚さ0.5mmのシート状組成物を得た。
(実施例13M~13R)
 カルボジイミド変性ナイロン樹脂(アミラン CM8000、東レ(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)、および架橋成分としてクエン酸(試薬1級)を固形分換算で9%、架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し、さらにカルボジイミド変性ナイロン樹脂の固形分に対して上記のセルロースナノファイバーの水分散体(分散剤別に3種類)をセルロースナノファイバー固形分で0.45重量%になるよう添加し、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。得られた固形の組成物を、150℃に加熱した金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して圧力20MPaで圧縮成形し、厚さ0.5mmのシート状組成物を得た。
(実施例13S~13X)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)とPA11(リルサン BMNO、アルケマ(株)製)を重量比80:20でブレンドしもののメタノール溶液(濃度20重量%)、および架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%を添加・混合して、PEG変性ナイロン樹脂の固形分に対して上記のセルロースナノファイバー水分散体(分散剤別に3種類)をセルロースナノファイバー固形分で0.45重量%になるよう添加し、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。
 PA11(リルサン BMNO、アルケマ(株)製)を重量比80:20でブレンドしもののメタノール溶液(濃度20重量%)に架橋助剤としてトリアリルイソシアネート(TAIC、四国化成工業(株)製)を9重量%、および酸化防止剤としてイルガノックス1035(BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。得られた固形の組成物を、それぞれ150℃に加熱した金型(キャビティ寸法:50×100mm)に投入して圧力20MPaで圧縮成形し、厚さ0.5mmのシート状組成物を得た
(実施例13Y~12Z2)
 PEG変性ナイロン樹脂(AQナイロン A-90、東レ(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)および多官能性エポキシ樹脂(TG-G、架橋成分、四国化成工業(株)製)のメタノール溶液(濃度20重量%)を調製し、疎水変性セルロースナノファイバー粉体(星光PMC(株)試作品)、または上記未変性セルロースナノファイバーの分散剤Aによる予備分散体と疎水変性セルロースナノファイバー粉体(星光PMC(株)試作品)を固形分換算で50:50で混合したものを0.45重量%添加して、ロッキングミルで1時間混合した後、80℃で3時間以上保持して脱溶媒を行った。
(比較例13A~13L)
 上記3種類の変性ポリアミド樹脂のメタノール溶液に対して、セルロースナノファイバーを添加しない場合、架橋処理を行わない場合について、同様に試料を調製し試験に供した
(比較例13M)
 クエン酸(酸触媒、試薬1級)を固形分換算で9%、トリアリルイソシアネート(TAIC、架橋助剤、四国化成工業(株)製)を9重量%、およびイルガノックス1035、酸化防止剤、BASF社製)とシーノックス412S(シプロ化成(株)製)を1:2の重量比で混合した混合物を2.3重量%配合し・添加し、メタノール溶液(濃度20重量%)を調製した。さらにメトキシメチル化ナイロン樹脂の固形分に対して、原料のセルロースナノファイバー(BiNFi‐s,(株)スギノマシン製)を固形分で0.45重量%になるよう添加し、実験用プロペラ撹拌機で2時間混合し、樹脂組成物(変性ポリアミド/セルロースナノファイバー水分散体)を得た。
 <架橋処理>
 上記の操作で得たシート状組成物に以下の架橋処理を行った。
 化学架橋 ・・ 150℃、1時間保持
 物理架橋 ・・ γ線照射 30kGy
 これらの架橋シートを、マイクロダンベル状打抜き型で打抜いて、平行部寸法が5×12mmであるマイクロダンベル引張り試験片を得た。得られた各試験片を島津オートグラフ(AGX-Plus)にて機械特性を評価した。
 また、成形体の動的粘弾性をRheogel E-4000((株)ユービーエム製)を用い、引張モードで荷重50gにて正弦波振幅を与え、-100~250℃、昇温速度2℃minにて測定した。
 また、成形体のゲル分率を、メタノールを用いて常温で24時間抽出した際の残渣物を100℃で2時間乾燥して重量を測定し、抽出前後の重量比から求めた。
 さらに、上記の操作で得られたそれぞれの組成物を脱溶媒前にSUS板上に、ロールコーターにて厚さ100μm以上のコーティング膜を形成した後、80℃で3時間保持してからそれぞれの架橋処理を行い得た塗膜に対し、φ24鋼球(約500g)を12時間負荷し、除苛後の痕跡の有無を目視判定した。
 結果を表24、25に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 
 表24、25の実施例、比較例のデータから、変性ポリアミド樹脂の各種機械特性、耐熱性に対する当該変性ポリアミド樹脂の架橋の効果、CNFの添加効果を読み取ることができる。さらに架橋については化学架橋より物理架橋の方が物性向上効果が高く、分散剤の種類についてはアクリルスルホン酸共重合体の効果が高い。
 これらの効果は、分散剤にて処理した未変性セルロースナノファイバーであっても、疎水変性セルロースナノファイバーであっても良いことがわかる。さらに、マトリックス樹脂については変性ポリアミド樹脂と未変性ポリアミド樹脂のブレンド体であっても同様の効果が得られた。
 また、複合化の手法については、セルロースナノファイバーの予備分散体を調製せずに、水分散性ポリアミド、分散剤、架橋成分、酸化防止剤を同時に混合したものは、セルロースナノファイバーの分散安定性が悪く、混合後直ちに沈殿・相分離を生じた(比較例13M)。一方、変性ポリアミド樹脂とセルロースナノファイバーと架橋成分を液体系で混合することでセルロースナノファイバーの樹脂中での分散性が比較的簡単な手段で向上させることができ、さらに架橋処理することによって、従来にない特徴的な機械特性、耐熱性、耐クリープ性を得ることができ、また、耐薬品性、耐候性、耐摩耗性などの向上も期待できる。
 (実施例14A~14V、比較例14A~14V)
 <セルロースナノファイバー分散体の調製>
 メディアレス分散機として、(株)広島メタル&マシナリー製のK―2(アペックスディスパーサーZERO)を用い、分散媒としての精製水、セルロースナノファイバーおよび分散剤を分散したスラリー状物を当該メディアレス分散機に投入して回転周速30m/sで循環させ、せん断によりセルロースの分散を促進させて、分散が安定したセルロースナノファイバーを得た。
 上記の装置を用いて、セルロースナノファイバー(BiNFi-s、スギノマシン製)を0.1重量%、分散剤としてアクリルスルホン酸系分散剤(アロン A-6012、東亞合成(株)製)をセルロースナノファイバーの固形分換算で5重量%添加した水分散液について5回メディアレス分散処理を繰り返し、セルロースナノファイバー分散体を調製した。
 上記にて得られた分散体のゼータ電位、繊維径は以下のとおりであった。
 なお、実施例、比較例で用いた各種の分散剤の種類は、前掲したとおりである。
 ゼータ電位:-39.67mV、繊維径:20~50nm
 測定サンプルの調製は、水溶液とし、得られた水分散体の外観は白濁液体で、セルロースナノファイバーの分散ムラや凝集は見られず、また、この液体を24時間以上静置してもセルロースナノファイバーの沈殿は見られず、安定したスラリーであった。
ここで、セルロースナノファイバー分散体を作製する際に、上記分散剤を添加せずに同一条件で作製すると、ゼータ電位は12.8mVであり、静置後しばらくして沈殿が始まり、12時間後には加えたセルロースナノファイバーが液量の1/2程度にまで沈殿した。
 以下に、各樹脂の測定試料作成の実施例を示す。なお、水分散性樹脂の架橋成分は、水に可溶であるものを前提として選定した。
 <水分散性エポキシ樹脂>
 構造にエポキシ基を有する水分散性エポキシ樹脂として、エポキシ樹脂エマルジョン(アデカレジン EM-0427WC、(株)アデカ製、固形分50重量%)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後の添加成分の沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマにより親水化処理したガラス基板上にスピンコーター(700rpm×10秒)にて厚5μmのコーティング膜を形成し、脱溶媒後に物理架橋としてγ線を30kGy照射し、マトリックス樹脂成分を架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度を測定した(実施例14A)。
 上記原料のうち、架橋成分を酸(三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、和光純薬(株)製)として5重量%添加して攪拌混合してセルロースナノファイバー/樹脂分散体を作製し、酸素プラズマにより親水化処理したガラス基板上に同条件で5μm厚さのコーティング膜を形成し、150℃で1時間加熱処理し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した(実施例14B)。
 <水分散性フェノール樹脂>
 構造にフェノール性水酸基を有する水分散性フェノール樹脂(WSR-SP82、小西化学工業(株)製、固形分30重量%水溶液)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、物理架橋としてγ線を30kGy照射し架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度を測定した(実施例14C)。
 上記原料のうち、架橋成分を両末端イソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)として5重量%添加して攪拌混合し、セルロースナノファイバー/樹脂分散体を作製して、同条件でスピンコートしたものを用いて、架橋条件として150℃で1時間加熱し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した(実施例14D)。
 <ポリビニルアルコール>
 構造に水酸基を有する樹脂として、ポリビニルアルコール(ポバール PVA-205、(株)クラレ製、ペレット状)から、固形分12.5重量%の樹脂水溶液を作製した。樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(TAIC、日本化成工業(株)製)5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmで1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 このポリビニルアルコール組成物から、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)にて厚さ5μmのコーティング膜を形成し、物理架橋としてγ線を30kGy照射し、マトリックス樹脂成分を架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度を測定した(実施例14E)。
 上記ポリビニルアルコール組成物について、架橋成分として多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)を5重量%添加して攪拌混合し、セルロースナノファイバー/樹脂分散体を作製して、同条件でスピンコートしたものを用いて、架橋条件として150℃で1時間加熱し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した。(実施例14F)。
 同様に水酸基を有する樹脂としてポリビニルブチラール(エスレック KW-1、積水化学工業(株)製、固形分20重量%の水溶液)を用いて、架橋成分として上記多官能アリル系モノマーを5重量%、および上記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmで1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。さらに含水状態のまま上記と同条件でγ線照射して物理架橋すると、ハイドロゲル状の組成物を得た(実施例14G)。
 さらに本組成物の架橋成分を多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)として5重量%添加したものを50℃で1時間加熱して化学架橋すると、同様にハイドロゲル状の組成物を得た(実施例14H)。
 <水分散性ウレタン樹脂>
 骨格にイソシアネート基を有する水分散性ウレタン樹脂として、エラストロン MF25K(第一工業製薬(株)製、固形分25重量%水溶液)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体を用いて、親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)にて厚さ5μmのコーティング膜を形成し、脱溶媒後物理架橋としてγ線を30kGy照射し架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度を測定した(実施例14I)。
 上記原料のうち、硬化触媒をエラストロン CAT-21(有機スズ系触媒、第一工業製薬(株)製)とし、同条件でスピンコートしたものを用いて、150℃で1時間加熱し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した(実施例14J)。
 <ポリビニルピロリドン樹脂>
 骨格にピロリドン基を有するポリビニルピロリドン樹脂として、K-85N((株)日本触媒製、固形分20重量%の水溶液)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。さらに含水状態のまま上記と同条件でγ線照射して物理架橋すると、ハイドロゲル状の組成物を得た(実施例14K)。
 前記原料のうち、架橋成分をエラストロン CAT-21(有機スズ系触媒、第一工業製薬(株)製)とし、同条件で攪拌混合して、この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。次いでこれを50℃で1時間加熱し化学架橋し同様にハイドロゲル状の組成物を得た(実施例14L)。
 <水分散性メラミン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂>
 構造にアミノ基を有する樹脂として、水分散性メラミン樹脂(ニカラック MW-30、(株)三和ケミカル製、固形分98重量%の粘稠液体)、およびポリエチレンイミン(1200、純正化学(株)製、固形分20重量%の水溶液)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物を用いて、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、脱溶媒後物理架橋としてγ線を30kGy照射し、架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度を測定した(実施例14M、14O)。
 前記原料のうち、架橋成分をポリビニルアルコール(PVA-205、(株)クラレ製)とし、同条件でスピンコートしたものを用いて、架橋条件として150℃で1時間加熱し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した(実施例14N、14P)。
 <水分散性ポリエステル樹脂、水分散性ポリアクリル酸樹脂>
 構造にカルボキシル基を有する樹脂として、水分散性ポリエステル樹脂(プラスコート Z-730、互応化学工業(株)製、固形分25重量%の水溶液)、および水分散性ポリアクリル酸樹脂(ビスコメート NP-700、昭和電工(株)製、固形分2重量%の水分散液)を用いた。
 前記水分散性ポリエステル樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物を用いて、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、脱溶媒後物理架橋としてγ線を30kGy照射し、架橋させた。この樹脂架橋体の水への可溶分の有無からゲル化の有無を判定し、さらにコーティング膜の鉛筆硬度を測定した(実施例14Q)。
 また、上記組成物のうち、架橋成分をオキサゾリン(WS-700、(株)日本触媒製)として、攪拌・混合して分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。さらにこの分散体を用いて同条件でスピンコートしたものを、150℃で1時間加熱し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した(実施例14R)。
 ポリアクリル酸樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。さらに含水状態のまま上記と同条件でγ線照射して物理架橋すると、ハイドロゲル状の組成物を得た(実施例14S)。
 また、上記組成物のうち、架橋成分を両末端イソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)として、攪拌・混合して分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。次いでこれを50℃で1時間加熱し化学架橋し同様にハイドロゲル状の組成物を得た(実施例14T)。
 <水分散性ポリシロキサン複合アクリル樹脂>
 骨格にシロキサン基を有するポリシロキサン樹脂として、水性ポリシロキサン複合アクリル樹脂(セラネート WSA-1070、DIC(株)製、固形分40重量%の水溶液)を用いた。この樹脂の固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物を用いて、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、脱溶媒後物理架橋としてγ線を30kGy照射し、架橋させ、コーティング膜の鉛筆硬度を測定した。(実施例14U)
 上記ポリシロキサン樹脂に、エポキシ基含有専用架橋成分ウォーターゾールWSA-950(DIC(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。この分散体を用いて、上記と同条件でスピンコートし、架橋条件として150℃で1時間加熱し化学架橋した。この樹脂架橋体を用いて鉛筆硬度を測定した(実施例14V)。
 <3Dプリンタ用樹脂、光重合性樹脂>
 3Dプリンタ用樹脂、および光重合性樹脂として水分散性オキセタン樹脂(アロンオキセタン OXT-101、東亞合成(株)製)を選定し、重合開始剤としてトリアリールスルホニウム塩(試薬1級)を樹脂固形分換算で1重量%、および架橋成分として多官能エポキシモノマー(TG-G、四国化成工業(株)製)を5重量%、および前記セルロースナノファイバー分散体を1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。この分散体を用いて、上記と同条件でスピンコートし、物理架橋として紫外線を1000(mJ/cm)照射し、クロムマスクによるパターニング生成により3次元架橋の有無を判定した(実施例14W)
 <バイオマス由来樹脂>
 バイオマス由来樹脂としてひまし油を出発原料とする水分散性PA11(RILSAN BMNO,アルケマ(株)製)を選定し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用二軸混練装置(DSM Xlpore社製、MC15M)にて、バレル温度190℃にて混練した後、射出成形(DSM Xlpore社製、IM12M)にて金型温度60℃で小型ダンベル試験片を成形した。この試験片にγ線を30kGy照射して物理架橋したものを用いて、引張り試験に供した。(実施例14X)。
 上記実施例14A~14Vの比較例として、それぞれのサンプル組成からセルロースナノファイバーを添加しないものを調製し測定した。それぞれの樹脂系の調製条件および特性評価方法、およびその条件は上記実施例14A~14Vと同一である(比較例14A~14V)。
 さらに上記実施例14Fのポリビニルアルコール樹脂架橋物/セルロースナノファイバー複合体のうち、上記セルロースナノファイバー分散体を加えずに樹脂のみ架橋させたもの(比較例14W)、および上記セルロースナノファイバー分散体を添加し、樹脂を架橋させないもの(比較例14X)を作製し、同様に鉛筆硬度を測定した。
 またさらに実施例14Tのポリアクリル酸樹脂において、セルロースナノファイバーを添加せずに化学架橋処理のみしたもの、およびセルロースナノファイバーを添加し、架橋処理を行わなかったものを調製した(比較例14Y、14Z)。
 なお、上記実施例、比較例に記載される鉛筆硬度およびゲル分率は以下のように測定した。結果を表26、表27、表28に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 
 実施例14A~14Vおよび比較例14A~14Vにおいて、各水分散性樹脂について、化学架橋の場合と物理架橋の場合を比較し、さらにそれぞれの樹脂系について架橋成分の添加の有無、およびセルロースナノファイバーの添加の有無が、架橋の有無、およびコーティング膜の物性(鉛筆硬度)について調べた。
 いずれの樹脂組成物においても、架橋成分を添加することで、物理架橋・化学架橋ともにゲル化が認められ、3次元架橋していることが確認できた(実施例14A~14F,14I、14J、14M~14R、14T、14U)。さらに、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドンおよびポリアクリル酸樹脂においては、物理架橋、化学架橋いずれにおいてもハイドロゲルの生成が認められ、これはコーティング形態よりもむしろバルク状生成物に由来する、吸水性・保水性の必要な用途に応用できる可能性がある(実施例14G、14H、実施例14K、14Lおよび実施例14S、14T)。実施例に挙げた他の樹脂成分を含む樹脂組成物においては、それぞれの比較例よりもコーティング膜の鉛筆硬度が高く、充分に有望な用途が展開できる余地がある。
 ポリビニルアルコール樹脂を樹脂成分とした場合に、セルロースナノファイバーに対する分散剤の効果、および架橋の有無の効果を無添加樹脂のものと比較した。これらは、架橋成分を加えることにより架橋(ゲル化)は生じるものの、セルロースナノファイバーを加えないことにより鉛筆硬度が3Hから2Hに低下し、また、セルロースナノファイバーを加えた場合でも架橋させないと(架橋成分未添加)鉛筆硬度が低かった(実施例14F、比較例14W、14X、14F)。
 同様にポリアクリル樹脂についても、架橋成分として両末端イソシアネート型ポリカルボジイミド(カルボジライト VS-02、日清紡ケミカル(株)製)を添加して化学架橋したものでは、セルロースナノファイバーの有無にかかわらずハイドロゲルを生じたが架橋成分のないものではゲル化(およびハイドロゲル)は生じなかった。
 光重合性樹脂であり3Dプリンタ用樹脂への応用が可能な水分散性オキセタン樹脂についても上記の樹脂群と同様、セルロースナノファイバーの分散性、沈降安定性に問題はなく、紫外線照射を用いた物理架橋により、クロムマスクによるパターニングが生じてゲル化(架橋)していることが認められたが、架橋成分とセルロースナノファイバーを添加しないとパターニングが生じなかった(実施例14W、比較例14Z2)。
 さらにバイオマス由来樹脂であるPA11にセルロースナノファイバー分散体由来の粉体および架橋成分を加えて物理架橋したものは、これらを加えないものは引っ張り弾性率が高く、セルロースナノファイバーおよび架橋の効果が認められた(実施例14X、比較例14Z3)
 <ポリアクリロニトリル樹脂>
 構造にニトリル基を有する樹脂として、ポリアクリロニトリル樹脂(試薬1級、シグマアルドリッチジャパン製)を用いた。ポリアクリロニトリル樹脂を、水に溶解し固形分20重量%の水溶液を作製し、固形分に対し、架橋成分として多官能アリル系モノマー(トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、日本化成工業(株)製)を5重量%、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察した。
 この分散体組成物を用いて、酸素プラズマで親水化処理したガラス基板上にスピンコート(700rpm×10秒)して厚さ5μmのコーティング膜を形成し、脱溶媒後物理架橋としてγ線を30kGy照射し、架橋させ、コーティング膜の鉛筆硬度を測定した。この分散体組成物中での各成分の分散性は良好で、また組成物成分の沈降は認められなかった(実施例14T)。
 <4フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(FEVE交互共重合体)>
 4フッ化エチレンとビニルエーテルとの交互共重合体であるFEVE交互共重合体は、水分散性で紫外線により架橋する。FEVE交互共重合体(ルミフロン、旭硝子(株)製)の固形分20重量%の水溶液を作製し、前記セルロースナノファイバー分散体を固形分換算で1重量%加え、実験用攪拌機を用いて300rpmにて1時間攪拌した。この分散体の分散性を目視にて評価した後、24時間静置した後のセルロースナノファイバーの沈降の有無を目視観察するとともに、スピンコートで厚さ5μmのコーティング膜を作製したのち、50℃、12時間乾燥後、物理架橋として紫外線を1000mJ/cm照射したところ、水に溶解しないゲル化物の生成が認められ、その鉛筆硬度は4Hであった。
紫外線照射しない場合はゲル化は生じず、セルロースナノファイバーを添加しない場合(紫外線照射はあり)のコーティング膜の鉛筆硬度はHであった(実施例14Z1、比較例14Z4)。本樹脂組成物においても、前述の樹脂群と同様に架橋による特性向上が認められた。
 <エマルジョン樹脂>
 樹脂をエマルジョン化することによって水分散化した樹脂については、実施例14A、14B、比較例14A、14Bのエポキシ樹脂で検証した。これによりエマルジョンタイプであっても他の水分散性樹脂と同様に前記セルロースナノファイバー分散体の添加効果およびマトリックス樹脂の架橋処理によりゲル化が生じ、鉛筆硬度が向上していた。
 

Claims (15)

  1.  樹脂成分とセルロースナノファイバーとを含み、前記樹脂成分が、未変性水溶性樹脂、水分散性樹脂、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲にある熱可塑性樹脂、ならびに水溶性およびアルコール溶解性から選ばれた少なくとも1種の溶剤溶解性を有する前記熱可塑性樹脂の変性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、樹脂組成物。
  2.  前記未変性水溶性樹脂が、エチレン性二重結合含有化合物由来の構成単位および環状エチレン系化合物由来の構成単位から選ばれた少なくとも1種の構成単位を含む未変性水溶性樹脂、ビニルピロリドン系樹脂、ならびに水溶性バイオマス由来樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3.  前記水分散性樹脂が、水分散性に変性された熱可塑性樹脂であり、水分散性に変性される前の前記熱可塑性樹脂が熱可塑性バイオマス由来樹脂である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
  4.  前記水分散性樹脂が、水分散性に変性された、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂から選ばれた少なくとも1種であり、水分散性に変性される前の前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、前記ウレタン樹脂以外の含窒素熱硬化性樹脂、熱硬化性バイオマス由来樹脂およびポリシロキサンよりなる群から選ばれた少なくとも1種であり、水分散性に変性される前の前記光硬化性樹脂が、光重合性樹脂および光架橋性樹脂よりなる群から選ばれけた少なくとも1種である、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  5.  溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲である前記熱可塑性樹脂が、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン610、ナイロン9、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン1010、ナイロン9T、ナイロン6/66、ナイロン66/610、およびナイロン6/11よりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリアミド樹脂である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6.  水溶性およびアルコール溶解性から選ばれた少なくとも1種の溶剤溶解性を有する前記変性樹脂が、溶解度パラメータ14~9.5(cal/cm1/2の範囲である前記熱可塑性樹脂の、ポリエチレングリコール、N-メチロールメチル、およびカルボジイミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種による変性物である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  7.  前記セルロースナノファイバーが、未変性セルロースナノファイバー及び疎水変性セルロースナノファイバーよりなる群から選ばれた少なくとも1種である、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  8.  前記疎水変性セルロースナノファイバーが、疎水性基を有するセルロースナノファイバーであり、前記疎水性基が、エーテル結合及びエステル結合から選ばれた少なくとも1つの結合により、セルロース由来の水酸基中の酸素原子に結合する、請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  9.  分散剤をさらに含み、前記セルロースナノファイバーの少なくとも一部が、前記分散剤とイオン結合する、請求項1~8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  10.  前記分散剤が、リン原子に結合する-OH基、-COOH基、-SOH基、およびこれらの金属塩基から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、イミダゾリン基を有する化合物、アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単独重合体、ならびにアクリロイルオキシエチルホスホリルコリン由来の構成単位とそれに共重合可能な他の単量体由来の構成単位とを含む共重合体から選ばれた少なくとも1種である、請求項9に記載の樹脂組成物。
  11.  架橋成分をさらに含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  12.  前記架橋成分を介して結合した架橋構造を有し、前記架橋構造が、前記セルロースナノファイバー間の架橋構造、前記セルロースナノファイバーと前記樹脂成分との間の架橋構造、および前記樹脂成分間の架橋構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種である、請求項11に記載の樹脂組成物。
  13.  下記式で表わされる架橋度(ゲル分率、%)が20~98%である、請求項11または12に記載の樹脂組成物。
      ゲル分率=[不溶解分重量(g)/初期乾燥重量(g)]×100
    〔式中、初期乾燥重量は、樹脂組成物を100℃で2時間乾燥させて得られた乾燥物の重量である。不溶解分重量は、前記乾燥物を常温下メタノール中に24時間浸漬した液から、定量ろ紙により分取した残渣を100℃で2時間乾燥させた後の重量である。〕
  14.  請求項11~13のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法であって、
     前記セルロースナノファイバーと前記分散剤との混合により、前記セルロースナノファイバーの予備分散体を得る工程と、
     前記予備分散体、前記樹脂成分、および前記架橋成分を溶剤中で撹拌および混合して前記樹脂組成物を得る工程と、
     
     前記樹脂組成物を乾燥させて乾燥体またはその成形体を得る工程と、
     前記乾燥体または成形体に架橋処理をする工程と、
    を含む、樹脂組成物の製造方法。
  15.  前記第3工程の前記架橋処理が、加熱による化学的架橋または紫外線、電子線及びγ線よりなる群から選ばれた少なくとも1種の電離放射線の照射による物理的架橋である、請求項14に記載の製造方法。
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