WO2018105174A1 - セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにこれらの製造方法 - Google Patents

セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにこれらの製造方法 Download PDF

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由香 澤田
廣石 治郎
雅巳 太附
鈴木 俊宏
伸悟 三ツ木
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Definitions

  • the present invention relates to a polyethylene resin composite material in which cellulose fibers and aluminum are dispersed, pellets and molded bodies using the same, and methods for producing them.
  • the laminated paper has a layer configuration of, for example, polyethylene thin film layer / paper / polyethylene thin film layer / aluminum thin film layer / polyethylene thin film layer.
  • the separation method is generally a method in which the laminated paper is agitated in water for a long time in a device called a pulper, and the paper part is peeled off from the laminated paper. The paper part thus separated is recycled.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces are in a state where a large number of paper components (paper pieces made of cellulose fibers) are non-uniformly attached to the surface, and the sizes and shapes vary. A large amount of water is absorbed by the paper separation process by the pulper. If the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece containing a large amount of moisture is reused, a sufficient drying process is required, which consumes a lot of energy. Moreover, since the variation in the size and shape of the raw material is large and aluminum is included, it is not easy to reuse the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece as a whole. Therefore, the actual situation is that the cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film pieces are usually buried as they are and discarded, or reused as fuel.
  • Patent Document 1 discloses a mold forming technique for producing a packaging tray by reusing a used beverage container made of laminated paper.
  • the separated cellulose fiber-attached polyethylene thin film pieces are dried and pulverized, then formed into a plate shape by a primary molding machine, and further molded into a predetermined shape such as an egg packaging tray using a heat molding machine.
  • the technology to do is described.
  • Patent Document 2 discloses a technique for reusing used beverage containers made of laminated paper, in which the laminated paper is crushed as it is without being separated into a paper portion and a polyethylene thin film portion.
  • Patent Document 2 discloses a method for reusing used beverage containers made of laminated paper, in which the laminated paper is crushed as it is without being separated into a paper portion and a polyethylene thin film portion.
  • a method is described in which a paper-containing resin composition is produced by kneading with polypropylene or the like with a twin screw extruder, and a fluidity improver is further added thereto, followed by injection molding.
  • Patent Document 3 discloses a technique of reusing a used PPC paper and a PET material such as a used beverage container for reuse. A method is described in which an injection molding resin is prepared by kneading in the presence of subcritical water together with finely cut PET material after being cut and hydrated. The technique of Patent Document 3 makes it possible to mix the cellulose fibers of the PPC paper and the molten PET material relatively uniformly by kneading the PPC paper and the PET material in the presence of subcritical water. Is.
  • Patent Document 4 discloses that a non-fibrillated fibrous cellulose and a thermoplastic resin are melt-kneaded using a batch-type closed kneading apparatus, thereby having a strength containing cellulose fibers. A technique for producing a high resin molding is disclosed.
  • Patent Document 5 discloses that, as a technique for reusing used beverage containers made of aluminum and plastic laminated paper, aluminum or aluminum and plastic can be separated and recovered individually. Possible technologies are described. More specifically, by bringing a composite material of aluminum and resin into contact with supercritical water or subcritical water, the aluminum is ionized and dissolved in supercritical water or subcritical water, and then the dissolved metal is added. It describes a recycling technology for metal / resin composites that are precipitated and recovered from supercritical water or subcritical water. Patent Document 5 also describes that meta-aluminum hydroxide and aluminum hydroxide are generated during the separation and recovery process.
  • Patent Document 6 discloses a method and apparatus for separating paper fibers from a plastic having paper fibers or a plastic / metal composite material having paper fibers using a pulper. Yes.
  • Patent Document 7 discloses that a multilayer laminate material made of cellulose, plastic material, and aluminum is pulped and introduced into a water tank, and then subjected to centrifugation, pulverization, and drying, so that moisture and cellulose are less than 2%. Further, a technique for obtaining a composite material by further compacting and granulating by extrusion molding is disclosed.
  • Tetra Pak waste material including LDPE, aluminum, and cellulose
  • the remaining Tetra Pak waste material is subjected to pulverization and washing with hot air that does not use water to reduce the cellulose to about 2%.
  • a technique for obtaining a plastic composite member by reducing and further performing shredding, addition of additives, granulation, and injection / compression molding.
  • Patent Document 9 discloses a reprocessing method for beverage packaging cartons, and also discloses a thermoplastic resin material containing a thermoplastic resin, cellulose fibers and aluminum.
  • JP 2000-62746 A Japanese Patent No. 4680000 Japanese Patent No. 4950939 JP 2011-93990 A JP 2004-358423 A JP-A-6-65883 EP 2296858 specification European Patent No. 2463071 JP-A-6-173182
  • Patent Document 1 a packaging tray is simply manufactured by mold molding without being kneaded in a molten state, and is not melt kneaded in the presence of water as described later. Therefore, in Patent Document 1, paper waste containing polyethylene is finely pulverized to perform mold molding. However, since there is no melt-kneading step, the distribution of cellulose is biased. Furthermore, in mold molding, the material is merely heat-fused without remelting, there are few fused portions between the thin film pieces, the dispersion state of the cellulose fibers cannot be made uniform, and the resulting molded product can be fused. There is a problem that the strength of the landing part is low. Moreover, since this molded object is in the state in which many cellulose fibers were exposed from resin, it has the characteristic that it is easy to absorb water and it is hard to dry, and the use will be limited.
  • Patent Document 2 the paper part is not peeled off from the laminated paper, and is pulverized to a fine particle size of 0.5 mm to 2.5 mm, and polypropylene or modified polypropylene is added.
  • a paper-containing resin composition is obtained by kneading, and further, a mixture containing a fluidity improver is added thereto for injection molding. That is, the technique described in Patent Document 2 does not melt and knead cellulose fiber-attached polyethylene thin film pieces containing moisture obtained from waste paper of laminated paper in the presence of water.
  • Patent Document 2 describes a paper-containing resin composition containing softwood bleached chemical pulp.
  • the resin used in this composition is polypropylene or modified polypropylene resin, not polyethylene.
  • the amount of cellulose contained in the paper-containing resin composition is relatively large, and as it is, good fluidity cannot be obtained at the time of kneading. There is a problem in that there are variations and portions where sufficient strength cannot be obtained.
  • Patent Document 2 describes that polypropylene or a fluidity improver is separately added as a raw material, but does not describe the use of polyethylene.
  • Patent Document 3 discloses a resin for injection molding by making PPC paper, which is used discharged paper discharged from an office, water, dehydrated, mixed with PET resin or PP resin, and subjected to subcritical or supercritical processing. It is invention regarding the manufacturing method which manufactures.
  • the invention described in Patent Document 3 simply recycles PPC waste paper and PET recycled resin containers by separately preparing them, mixing and recycling them, and removing the paper components by pulping paper beverage containers. It does not recycle thin film pieces that contain a large amount of water, vary in size and shape, and in which cellulose is unevenly adhered to the resin.
  • thermoplastic resin and the fibrous cellulose are put as separate materials into the stirring chamber of the batch-type melt-mixing device, the thermoplastic resin and the fibrous cellulose are melt-kneaded.
  • the fibrous cellulose is not melted and the thermoplastic resin is melted. That is, in the technique described in Patent Document 4, the raw material used is a so-called pure product suitable for obtaining the target resin composition, contains a large amount of water as described above, and varies in size and shape. It does not recycle thin-film pieces in which cellulose is unevenly adhered.
  • Patent Document 4 describes the use of fibrous cellulose having an aspect ratio of 5 to 500.
  • Patent Documents 1 to 4 described above are techniques related to laminated paper or a resin material containing cellulose, but do not describe the reuse of laminated paper containing an aluminum layer. An aluminum-dispersed polyethylene resin composite is not described.
  • Patent Document 5 and Patent Document 6 are techniques for separating and collecting aluminum and paper fibers, and there is no description that the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is reused as it is.
  • Patent Documents 7 and 8 disclose a method of performing a predetermined treatment on a multilayer laminate material made of cellulose, plastic material, and aluminum, removing the cellulose, and recycling it as a composite material mainly composed of polyethylene and aluminum. ing.
  • cellulose fibers are highly separated and removed to obtain a polyethylene and aluminum composite material containing 2% or less of cellulose fibers. Since the cellulose fibers are highly separated and removed, there is a problem that the processing is time consuming and expensive. Further, since the material includes a step of substantially drying and cutting the material before the extrusion process, there is a problem that costs and labor are required from this point.
  • Patent Document 7 and Patent Document 8 do not describe producing a cellulose fiber-dispersed resin composite material containing aluminum by melting and kneading a multilayer laminate material of a paper beverage container.
  • Patent Document 9 describes that a thermoplastic resin material containing a thermoplastic resin, cellulose fiber, and aluminum is obtained using a beverage packaging carton or the like as a raw material. However, the preparation requires processes such as fragmentation, disaggregation, separation, agglomeration, re-granulation and the like, which also requires cost and labor. Patent Document 9 also describes that the characteristics change due to the inclusion of cellulose fibers, but there is no specific description regarding the characteristics.
  • Patent Documents 1 to 9 describe a technique for reusing a cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece containing a paper component and absorbing water as it is by subjecting it to a simple treatment process as it is. It has not been.
  • the present invention relates to a technique for recycling a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece. That is, the present invention is a resin product raw material in which a specific amount of cellulose fibers and aluminum are dispersed in a sufficiently uniform state in a polyethylene resin, and an increase in water absorption can be suppressed while containing a certain amount of cellulose. It is an object of the present invention to provide a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material useful as the above, a pellet and a molded body using the composite material.
  • the present invention integrally treats a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film obtained from a beverage pack or a food pack made of paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer in a simple processing step, It is an object of the present invention to provide a method for producing a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite having a predetermined water absorption rate with respect to a predetermined effective cellulose mass ratio, which is useful as a raw material for resin products.
  • the present invention integrally treats a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film obtained from a beverage pack or food pack made of polyethylene, laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer in a simple processing step, It is an object of the present invention to provide a method for recycling to a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite useful as a raw material for resin products.
  • the above-mentioned cellulose aluminum obtained by stripping and removing a paper portion by stirring a beverage pack or a food pack made of paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer in water. Using adhering polyethylene thin film as a raw material, this fiber is melted and kneaded in the presence of water, and while removing moisture, cellulose fibers and finely divided aluminum are sufficiently uniformly dispersed and integrated in the polyethylene resin.
  • the obtained composite material (cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material) can be obtained with excellent energy efficiency, and even though the obtained composite material contains a certain amount of cellulose, the increase in water absorption can be suppressed, and the resin It has been found that it has suitable physical properties as a raw material for products. That is, as described above, conventionally, cellulose fibers and aluminum are obtained by melt-kneading the cellulose-aluminum-adhered polyethylene thin film pieces, which had high hurdles for practical use as a resin raw material, in the presence of water. It has been found that a composite material useful as a raw material for a resin product can be obtained by integrating the polyethylene resin and the polyethylene resin, thereby suppressing an increase in water absorption. The present invention has been further studied based on these findings and has been completed.
  • Cellulose fibers and aluminum are dispersed in a polyethylene resin.
  • the total content of the polyethylene resin and the cellulose fibers is 100 parts by mass, and the ratio of the cellulose fibers is 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less, and the water absorption rate.
  • a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite that satisfies the following formula.
  • the ratio of the cellulose fiber is 25 parts by mass or more and less than 50 parts by mass, and the molded article has a tensile strength of 20 MPa or more when the composite material is molded.
  • the ratio of the cellulose fiber is 25 parts by mass or more and less than 50 parts by mass, and the molded article has a tensile strength of 25 MPa or more when the composite material is molded.
  • the ratio of the cellulose fiber is 1 part by mass or more and less than 15 parts by mass, and the bending strength of the molded product when the composite material is molded is 8 to 20 MPa.
  • the ratio of the cellulose fiber is 15 parts by mass or more and less than 50 parts by mass, and the bending strength of the molded product when the composite material is molded is 15 to 40 MPa.
  • the polyethylene resin satisfies a relationship of 1.7> full width at half maximum (Log (MH / ML))> 1.0 in a molecular weight pattern obtained by gel permeation chromatography (GPC) measurement.
  • the ratio of the number of aluminum having an XY maximum length of 1 mm or more to the number of aluminum having an XY maximum length of 0.005 mm or more is less than 1%.
  • Ga ⁇ (W0 ⁇ Wa) / W0 ⁇ ⁇ 100
  • W00 Mass of the dry composite material before the temperature rise (23 ° C.).
  • the composite material contains polyethylene terephthalate and / or nylon, and the total content of the polyethylene terephthalate and / or nylon is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyethylene resin and the cellulose fiber.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [16].
  • the composite material is [1] to [18] obtained by using (a) paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer, and / or (b) a beverage / food pack comprising the polyethylene laminated paper.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is (A) A paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer, and / or (b) a paper / paper pack made of the polyethylene laminated paper, and obtained by peeling and removing the paper portion.
  • the composite material includes an inorganic material, and the content of the inorganic material is 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyethylene resin.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [1] to [22], wherein a melt flow rate (MFR) at a temperature of 230 ° C. and a load of 5 kgf is 0.05 to 50.0 g / 10 min. .
  • MFR melt flow rate
  • the composite material has a water absorption rate of 0.1 to 10% after being immersed in water at 23 ° C. for 20 days, and the impact resistance is higher than that after being immersed in water at 23 ° C. for 20 days.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [1] to [23] which is higher.
  • [25] The cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [1] to [24], which has a linear expansion coefficient of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less.
  • [26] The cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to [25], wherein the linear expansion coefficient is 8 ⁇ 10 ⁇ 5 or less.
  • [27] The cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [1] to [26], wherein the water content is less than 1% by mass.
  • [28] [1] A pellet comprising the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [27].
  • [29] [1] A molded article using the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [27]. [30] At least a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is melt-kneaded in the presence of water to obtain a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite formed by dispersing cellulose fibers and aluminum in a polyethylene resin;
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is (A) a paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer, and / or (b) a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite obtained from a beverage / food pack comprising the polyethylene laminated paper.
  • a method of manufacturing the material [31] Cellulose / aluminum adhesion in which a part of the paper is removed by stirring a paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer and / or a beverage / food pack made of the polyethylene laminated paper in water A polyethylene thin film piece is obtained, and the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece and water are melt-kneaded at a temperature at which the polyethylene melts and the cellulose fibers do not change, and the cellulose / aluminum is dispersed in the polyethylene resin.
  • a method for producing a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite comprising obtaining an aluminum-dispersed polyethylene resin composite.
  • the melt-kneading is performed using a batch-type kneader, and the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece and water are introduced into the batch-type kneader, and a stirring blade protruding from the rotating shaft of the device is provided.
  • a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite comprising cellulose fibers and aluminum dispersed in a polyethylene resin by volume-reducing the thin film piece containing water and melt-kneading the volume-reduced product.
  • the method for producing a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [30] to [34].
  • the thin film piece containing water is pulverized, and the pulverized product is melt-kneaded to obtain a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite in which cellulose fibers and aluminum are dispersed in a polyethylene resin.
  • a method for producing a dispersed polyethylene resin composite [45] Any one of [30] to [44], wherein the total content of polyethylene terephthalate and / or nylon in the composite material is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyethylene resin and the cellulose fiber. A method for producing a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite as described in 1). [46] Any of [30] to [45], wherein in the composite material, the number of aluminum having an XY maximum length of 1 mm or more occupying the number of aluminum having an XY maximum length of 0.005 mm or more is less than 1%. A method for producing a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite according to one.
  • [47] [30] to [46] comprising a paper and a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer, comprising carrying out the method for producing a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [46] A method for recycling beverage packs and / or food packs.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material according to any one of [1] to [27] or the pellet according to [28] and high-density polyethylene and / or polypropylene are mixed, and the mixture is molded. To obtain a molded body.
  • a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • polyethylene means low density polyethylene and / or high density polyethylene (HDPE).
  • the low density polyethylene has a density means the polyethylene of less than 880 kg / m 3 or more 940 kg / m 3.
  • the high density polyethylene means polyethylene having a density higher than that of the low density polyethylene.
  • the low-density polyethylene may be a so-called “low-density polyethylene” or “ultra-low-density polyethylene” having a long-chain branch, and is a linear low-density polyethylene (copolymerized from ethylene and a small amount of an ⁇ -olefin monomer). LLDPE) or “ethylene- ⁇ -olefin copolymer elastomer” included in the above density range.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material, pellets and molded article of the present invention can suppress an increase in water absorption, and are useful as a raw material for resin products.
  • the composite material formed by dispersing cellulose fibers and aluminum in polyethylene resin, which is useful as a raw material for resin products can be obtained efficiently by using the aluminum-attached polyethylene thin film as it is as a raw material.
  • a polyethylene laminated paper having a paper, a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer or a beverage pack or a food pack made of this polyethylene laminated paper is used as a raw material for a resin product.
  • cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces which have been difficult to reuse as resin raw materials both in terms of technology and cost, can be effectively used simply by subjecting them to simple processing steps. Waste can be greatly reduced.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the composite of the present invention”) is obtained by dispersing cellulose fibers and aluminum in a polyethylene resin, and the polyethylene resin and the cellulose fibers. In the total content of 100 parts by mass, the ratio of the cellulose fibers is 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less.
  • the composite material of the present invention cellulose fibers and aluminum are dispersed in a polyethylene resin in a sufficiently uniform state, and is highly adaptable to extrusion molding and injection molding.
  • the water absorption rate satisfies the following formula. If the water absorption rate is too high, mechanical properties such as bending strength at the time of water absorption will deteriorate.
  • a cellulose effective mass ratio described later is more preferably in the range of 5 to 40%.
  • Water absorption rate (unit:%) means the water absorption rate when a molded product formed using a composite material and having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1 mm is immersed in water at 23 ° C. for 20 days. And it measures by the method as described in the Example mentioned later.
  • the effective mass ratio of cellulose is a sample of a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material that has been dried in advance in an air atmosphere at 80 ° C. for 1 hour, and is + 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere.
  • a thermogravimetric analysis (TGA) can be performed from 23 ° C. to 400 ° C. at a rate of temperature increase, and can be calculated by the following equation.
  • Cellulose effective mass ratio [%]) (Mass reduction [270] to 390 ° C. [mg]) ⁇ 100 / (mass [mg] of the resin composite sample in a dry state before being subjected to thermogravimetric analysis)
  • the composite material of the present invention contains cellulose fibers with high water absorption, the increase in water absorption of this composite material is suppressed to a predetermined level.
  • the reason for this is not clear, but due to the form in which the cellulose fibers are uniformly dispersed in the polyethylene resin, the cellulose fibers and the polyethylene resin are in an integrated state, so that the water absorption of the cellulose fibers is more effective than the polyethylene resin. It is presumed that the water absorption is suppressed due to the combined water repellency of aluminum that is masked and further refined and uniformly dispersed in polyethylene resin.
  • the ratio of cellulose fibers in the total content of 100 parts by mass of polyethylene resin and cellulose fibers is 70 parts by mass or less.
  • the ratio of the cellulose fiber in the total content of 100 parts by mass of the polyethylene resin and the cellulose fiber is preferably less than 50 parts by mass.
  • the ratio of the cellulose fiber which occupies in 100 mass parts of total content of a polyethylene resin and a cellulose fiber is 1 mass part or more. By making this ratio 1 mass part or more, the bending strength mentioned later can be improved more. From this viewpoint, the ratio of the cellulose fiber in the total content of 100 parts by mass of the polyethylene resin and the cellulose fiber is preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 15 parts by mass or more. In consideration of further improving the tensile strength, the ratio is preferably 25 parts by mass or more.
  • the content of aluminum (hereinafter also referred to as aluminum dispersoid) is preferably 1 part by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyethylene resin and the cellulose fiber. .
  • the aluminum thin film layer of polyethylene-laminated paper does not melt aluminum during melt kneading, but is gradually sheared and refined by the shearing force during kneading.
  • the composite material of the present invention preferably has an aluminum content with respect to 100 parts by mass of the total content of polyethylene resin and cellulose fiber. Is 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.
  • the composite material of the present invention preferably contains aluminum having an XY maximum length of 0.005 mm or more.
  • the ratio of the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 1 mm or more to the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 0.005 mm or more is preferably less than 1%. By making this ratio less than 1%, the workability of the composite material can be further improved, and the lump of aluminum is less likely to occur during the processing of the composite material.
  • the XY maximum length is determined by observing the surface of the composite material.
  • a straight line is drawn in a specific direction (X-axis direction) with respect to the aluminum dispersoid, and the distance connecting the two intersections where the straight line and the outer periphery of the aluminum dispersoid intersect (X-axis) becomes the maximum.
  • Maximum length and a straight line is drawn in a direction perpendicular to the specific direction (Y-axis direction), and the distance between the two intersections where the straight line and the outer periphery of the aluminum dispersoid intersect is the maximum.
  • the distance (Y-axis maximum length) is measured, and the longer of the X-axis maximum length and the Y-axis maximum length is defined as the XY maximum length.
  • the XY maximum length can be determined by using image analysis software as described in an example described later.
  • the aluminum dispersoid dispersed in the composite material of the present invention preferably has an average XY maximum length of each aluminum dispersoid of 0.02 to 0.2 mm, preferably 0.04 to 0.1 mm. It is more preferable that The average of the XY maximum lengths is the average of the XY maximum lengths measured using image analysis software, as will be described later.
  • the cellulose fibers contained in the composite material of the present invention preferably include those having a fiber length of 1 mm or more. By including cellulose fibers having a fiber length of 1 mm or more, mechanical strength such as tensile strength and bending strength can be further improved.
  • the composite material of the present invention preferably has a cellulose fiber ratio of 25 parts by mass or more and less than 50 parts by mass and a tensile strength of 20 MPa or more in a total content of 100 parts by mass of polyethylene resin and cellulose fibers.
  • the composite material of the present invention has a cellulose fiber ratio of 25 parts by mass or more and less than 50 parts by mass and a tensile strength of 25 MPa or more in a total content of polyethylene resin and cellulose fiber of 100 parts by mass.
  • the polyethylene resin constituting the composite material is mainly composed of low density polyethylene as described later or contains 80% by mass or more of low density polyethylene
  • the total content of polyethylene resin and cellulose fiber is 100 parts by mass.
  • the ratio of the cellulose fiber is preferably 25 parts by mass or more and less than 50 parts by mass
  • the tensile strength is preferably 20 MPa or more (more preferably 25 MPa or more).
  • the polyethylene resin constituting the composite material is mainly composed of low-density polyethylene or contains 80% by mass or more of low-density polyethylene, the composite material exhibiting the desired tensile strength described above is produced according to the present invention described later. It can be obtained by a method.
  • the composite material of the present invention preferably has a cellulose fiber ratio of 1 to less than 15 parts by mass and a bending strength of 8 to 20 MPa in a total content of polyethylene resin and cellulose fibers of 100 parts by mass.
  • the composite material of the present invention may have a cellulose fiber ratio of 5 parts by mass or more and less than 15 parts by mass and a bending strength of 10 to 20 MPa in a total content of polyethylene resin and cellulose fiber of 100 parts by mass.
  • the composite material of the present invention may have a cellulose fiber ratio of 15 parts by mass or more and less than 50 parts by mass and a bending strength of 15 to 40 MPa in a total content of polyethylene resin and cellulose fiber of 100 parts by mass.
  • the bending strength is measured by molding the composite material into a specific shape. In more detail, it measures by the method as described in the Example mentioned later.
  • the composite material of the present invention preferably has a moisture content of less than 1% by mass.
  • the composite material of the present invention can be produced by melt-kneading a raw material containing a resin in the presence of water. This method can efficiently remove water as steam while melt-kneading, and can reduce the moisture content of the resulting composite material to less than 1% by mass. Therefore, compared with the case where the removal of water and the melt-kneading are performed by different processes, the amount of energy used for removing the water (power consumption, etc.) can be greatly reduced.
  • the composite material of the present invention preferably has a water absorption of 0.1 to 10% after being immersed in water at 23 ° C. for 20 days.
  • the polyethylene resin composite material of the present invention can suppress an increase in water absorption as described above, and when a small amount of water is absorbed, the impact resistance is increased without greatly reducing the bending strength.
  • the physical properties are preferred. By having such physical properties, the molded body using the composite material of the present invention can be suitably used for outdoor use.
  • the water absorption and impact resistance of the composite material are measured by molding the composite material into a specific shape. In more detail, it measures by the method as described in the Example mentioned later.
  • the polyethylene resin constituting the composite material of the present invention has a relationship of 1.7> full width at half maximum (Log (MH / ML))> 1.0 in a molecular weight pattern obtained by gel permeation chromatography (GPC) measurement. It is preferable to satisfy. By satisfying this relationship, the fluidity and injection moldability of the composite material can be further improved, and the impact resistance can be further improved. More preferably, the polyethylene resin constituting the composite material of the present invention satisfies the relationship of 1.7> full width at half maximum (Log (MH / ML))> 1.2.
  • the weight average molecular weight of the polyethylene resin is preferably 100,000 to 300,000.
  • the composite material of the present invention has a molecular weight pattern in which the polyethylene resin constituting the composite material has a maximum peak value in a molecular weight pattern obtained by gel permeation chromatography measurement, and has a weight average of 10,000 to 1,000,000.
  • the molecular weight Mw is preferably in the range of 100,000 to 300,000. When the molecular weight showing the maximum peak value is 10,000 or more and the weight average molecular weight is 100,000 or more, impact characteristics tend to be further improved.
  • Such a molecular weight pattern of the polyethylene resin can be realized by melting and kneading the raw material containing the resin in the presence of water in the composite material of the present invention, as will be described later. That is, it can be realized by high-speed melt kneading in the presence of water in the presence of polyethylene resin, cellulose fiber, and aluminum.
  • the full width at half maximum of the molecular weight pattern indicates the spread of the spectrum (degree of molecular weight distribution) around the peak top (maximum frequency) of the maximum peak in the GPC molecular weight pattern.
  • the width of the GPC spectrum line where the intensity in the spectrum is half of the peak top (maximum frequency) is the half width. .
  • the composite material of the present invention preferably has a melt flow rate (MFR) of 0.05 to 50.0 g / 10 min at a temperature of 230 ° C. and a load of 5 kgf.
  • MFR melt flow rate
  • the composite material of the present invention is melted and solidified into an arbitrary shape and size, or cut into pellets.
  • a pulverized product of the composite material of the present invention is extruded into a strand shape by a twin-screw extruder and cut after cooling and solidification to obtain pellets.
  • pellets can be obtained by extruding and cutting the pulverized product of the composite material of the present invention with a twin-screw extruder equipped with a hot cut.
  • size and shape of these pellets Although it can select suitably according to the objective, For example, it can finish in the substantially cylindrical shape or disk shaped particle
  • the polyethylene resin constituting the composite material of the present invention is preferably composed mainly of low density polyethylene, more preferably 50% by mass or more of the polyethylene resin constituting the composite material of the present invention is low density polyethylene, Preferably, 80% by mass or more of the polyethylene resin constituting the composite material of the present invention is low density polyethylene.
  • the composite material of the present invention may contain a resin component other than the polyethylene resin.
  • polypropylene may be contained.
  • the content of polypropylene is preferably 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of polyethylene resin and cellulose fiber.
  • the composite material of the present invention may contain, for example, polyethylene terephthalate and / or nylon.
  • polyethylene terephthalate and / or nylon is contained, and the total content of polyethylene terephthalate and / or nylon is preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of polyethylene resin and cellulose fiber.
  • the total content of polyethylene terephthalate and / or nylon means one content of polyethylene terephthalate and nylon, and includes both polyethylene terephthalate and nylon. In this case, it means the total content of polyethylene terephthalate and nylon.
  • the amount of resin other than the polyethylene resin can be determined based on the thermal xylene-dissolved mass ratio of the composite material.
  • the content of polypropylene is 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of polyethylene resin and cellulose fiber” means that the mass ratio of dissolved xylene at 138 ° C. of the composite material is Ga (%) , When the mass ratio dissolved in hot xylene at 105 ° C. is Gb (%) and the effective mass ratio of cellulose is Gc (%), Ga—Gb is the mass ratio (%) of polypropylene and Gb is the mass ratio (%) of polyethylene. ). Therefore, the composite material of the present invention preferably satisfies the following formula.
  • Ga ⁇ (W0 ⁇ Wa) / W0 ⁇ ⁇ 100
  • W00 Mass of the dry composite material before the temperature rise (23 ° C.).
  • the polyethylene resin and / or the polypropylene constituting the composite material of the present invention is derived from a recycled material.
  • the recycled material include the above-mentioned cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece, polyethylene laminated paper having paper and polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer, and polyethylene laminated paper having paper and polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer.
  • the composite material of the present invention is Obtained from (a) paper, polyethylene laminated paper having polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer, and / or (b) beverage / food pack comprising paper, laminated paper having polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece obtained by treating the above-mentioned laminated paper and / or beverage / food pack with a pulper and stripping and removing the paper portion is obtained as a raw material.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is preferably obtained by subjecting it to a melt-kneading process described later in the presence of water.
  • the composite material of the present invention may contain an inorganic material.
  • an inorganic material By containing an inorganic material, flexural elasticity and flame retardancy can be improved. From the viewpoint of flexural elasticity and impact properties, the preferred content of the inorganic material with respect to 100 parts by mass of the polyethylene resin is 1 to 100 parts by mass. Considering flame retardancy and further considering impact characteristics, the content of the inorganic material with respect to 100 parts by mass of the polyethylene resin is preferably 5 to 40 parts by mass.
  • the inorganic material include calcium carbonate, talc, clay, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, and titanium oxide. Of these, calcium carbonate is preferred.
  • Inorganic materials include paper sludge, waste paper, and laminated paper when adding a paper sludge, waste paper, laminated paper waste material, etc., to a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film, which will be described later, and kneading in the presence of water to obtain a composite material. It may be derived from a filler material or the like originally contained in the waste material.
  • the composite material of the present invention may contain a flame retardant, an antioxidant, a stabilizer, a weathering agent, a compatibilizer, an impact modifier, a modifier and the like depending on the purpose.
  • a flame retardant include phosphorus-based flame retardants, halogen-based flame retardants, and metal hydroxides as described above.
  • a resin such as an ethylene-based copolymer such as an ethylene vinyl acetate copolymer or an ethyl acrylate copolymer may be included.
  • Examples of the phosphorus-based flame retardant include compounds having a phosphorus atom in the molecule.
  • phosphorous oxides such as red phosphorus, phosphorus trioxide, phosphorus tetroxide, and phosphorus pentoxide, phosphoric acid, phosphorous acid, hypochlorous acid, and the like.
  • Phosphoric acid compounds such as phosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, ammonium phosphates such as monoammonium phosphate, diammonium phosphate, ammonium polyphosphate, phosphoric acid such as melamine monophosphate, melamine diphosphate, melamine polyphosphate Melamine salt, Lithium phosphate, Sodium phosphate, Potassium phosphate, Calcium phosphate, Metal phosphate such as magnesium phosphate, Aliphatic phosphate esters such as trimethyl phosphate, Triethyl phosphate, Triphenyl phosphate, Tricresyl phosphate Such Aromatic phosphoric acid esters.
  • Halogen flame retardants include brominated products of aliphatic hydrocarbons such as hexabromocyclododecane, and brominated products of aromatic compounds such as hexabromobenzene, ethylenebispentabromodiphenyl, and 2,3-dibromopropylpentabromophenyl ether.
  • Brominated bisphenols and their derivatives such as tetrabromobisphenol A, brominated bisphenol derivatives oligomers, brominated aromatic compounds, chlorinated paraffin, chlorinated naphthalene, perchloropentadecane, tetrachlorophthalic anhydride, chlorinated aromatics
  • Brominated flame retardants such as compounds, chlorinated alicyclic compounds, hexabromophenyl ether, decabromodiphenyl ether and the like can be mentioned.
  • metal hydroxides examples include magnesium hydroxide and aluminum hydroxide. Moreover, what performed surface treatment to these metal hydroxides can also be used.
  • Antioxidants, stabilizers and weathering agents include tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, 1,3,5-trimethyl-2,4, Hindered phenolic antioxidants such as 6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol), polymethylpropyl 3-oxy- [4 (2,2,6,6tetramethyl) piperidinyl] siloxane, polyester of 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol and succinic acid, poly [ ⁇ 6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl ⁇ ⁇ (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperi Le) imino ⁇ hexamethylene ⁇ (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidy
  • compatibilizers As compatibilizers, impact modifiers and modifiers, polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene, polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene, polystyrene-poly (ethylene / propylene) block- Examples thereof include polystyrene, styrene elastomers such as olefin crystals / ethylene butylene / olefin crystal block polymers, and acid-modified polyolefins such as maleic acid-modified polyethylene and maleic acid-modified polypropylene. From the viewpoint of increasing the tensile strength and the bending strength, maleic acid-modified polyethylene can be preferably used.
  • the composite material of the present invention can contain an oil component and various additives for improving processability.
  • oil component examples thereof include paraffin, modified polyethylene wax, stearate, hydroxystearate, vinylidene fluoride copolymers such as vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, and organically modified siloxane.
  • the composite material of the present invention can contain carbon black, various pigments, and dyes.
  • the composite material of the present invention can also contain a metallic luster colorant.
  • the aluminum contained in the composite material of the present invention can act in a direction to further increase the metallic luster due to the metallic luster colorant. .
  • the composite material of the present invention can contain a conductivity-imparting component other than aluminum, such as conductive carbon black.
  • the aluminum contained in the composite material of the present invention can act in the direction of further increasing the conductivity due to the conductivity imparting component.
  • the composite material of the present invention can contain a thermal conductivity-imparting component other than aluminum.
  • the aluminum contained in the composite material of the present invention can act in the direction of further increasing the thermal conductivity due to the thermal conductivity imparting component.
  • the composite material of the present invention may be a foam. That is, the composite material of the present invention may be in a state of being foamed by the action of a foaming agent.
  • foaming agent examples include organic or inorganic chemical foaming agents, and specific examples include azodicarbonamide.
  • the composite material of the present invention may be cross-linked.
  • the crosslinking agent examples include organic peroxides, and specific examples thereof include dicumyl peroxide.
  • the composite material of the present invention may be in a form crosslinked by a silane crosslinking method.
  • the molded article of the present invention can be obtained using the composite material of the present invention.
  • the molded body of the present invention has cellulose fibers and aluminum dispersed in a uniform state in the polyethylene resin. It can be used for various purposes.
  • the molded body of the present invention can be used in the form of pellets or as a molding material.
  • the composite material or pellet of the present invention can be made into a molded body by mixing with a polyolefin resin such as high-density polyethylene or polypropylene and molding the mixture.
  • This molded body can be obtained by, for example, a known molding method such as injection molding or extrusion molding after melt-kneading the composite material or pellet of the present invention and a polyolefin resin such as high-density polyethylene or polypropylene.
  • the molded body thus obtained can be in a form excellent in mechanical properties such as tensile strength, bending strength and bending elastic modulus.
  • this molded body can be in a form excellent in thermal characteristics by suppressing the linear expansion coefficient or increasing the high thermal conductivity.
  • this molded article can be in a form with reduced water absorbability and excellent water resistance.
  • the composite material or pellet of the present invention can be used as a modified masterbatch containing cellulose fibers and aluminum with respect to polyolefin resin such as high density polyethylene and polypropylene.
  • the content of cellulose fibers in the composite material or pellet of the present invention is such that the proportion of cellulose fibers is 25 parts by mass or more in the total content of 100 parts by mass of polyethylene resin and cellulose fibers.
  • it is 35 mass parts or more, More preferably, it is 40 mass parts or more.
  • the composite material of the present invention is not limited to the one obtained by the following method.
  • preferable embodiment of the manufacturing method of the composite material of this invention demonstrated below is also called “the manufacturing method of this invention.”
  • a cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film obtained from a paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer is used as a raw material.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is preferably obtained from a beverage pack and / or a food pack made of paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer.
  • Paper polyethylene laminated paper with polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer (preferably beverage packs and / or food packs made of this polyethylene laminated paper) are generally high quality and durable as the material of the paper part. Pulp is used, and such pulp is mainly composed of cellulose fibers. And the polyethylene thin film is affixed by the polyethylene extrusion lamination process on the surface of this paper part, and it is trying to prevent the penetration
  • the polyethylene thin film In order to recycle polyethylene laminated paper such as beverage packs and / or food packs, the polyethylene thin film is generally peeled off from the laminated paper by being put into a pulper and stirred in water. It separates into a part (including those with and without an aluminum thin film) and a paper part.
  • the polyethylene thin film portion includes, for example, a size of about 0.1 cm 2 to 500 cm 2, which is cut into non-uniform small pieces, or a size close to the size of a beverage container developed.
  • a large number of cellulose fibers that could not be removed remain in a non-uniform manner.
  • This polyethylene thin film portion is referred to as “cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece” in the present invention as described above.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece has a paper portion removed to some extent by the pulper, and has a smaller amount of cellulose fiber than the beverage pack and / or the food pack itself. That is, when viewed as an aggregate of cellulose fiber / aluminum-attached polyethylene thin film pieces (the entire thin film piece raw material), the ratio of cellulose fibers in the total content of polyethylene resin and cellulose fibers of 100 parts by mass is 1 part by mass.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film obtained by treatment with the pulper is in a state where the cellulose fibers have absorbed a large amount of water.
  • the term “cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece” simply means a thin film piece from which moisture has been removed (not absorbing water).
  • the obtained cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces are usually cellulose fibers rather than the amount of polyethylene resin in dry mass when viewed as an aggregate of the thin film pieces (the whole raw material of the thin film pieces). The amount of is small.
  • the adhering cellulose fibers may be in a state where the fibers are dispersed without contacting each other, or the fibers may be entangled to keep the paper state.
  • the “cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece” may contain a polyethylene resin, cellulose fiber, a filler (eg, kaolin, talc), a sizing agent, and the like that are generally included to increase the whiteness of paper.
  • the sizing agent is added for the purpose of suppressing the permeability of liquid such as ink to paper, preventing set-off and bleeding, and providing a certain level of water resistance.
  • It has a hydrophobic group and a hydrophilic group, and makes the paper hydrophobic with the hydrophobic group facing outward.
  • Mainly used are rosin soap, alkyl ketene dimer (ADK), alkenyl succinic anhydride (ASA), polyvinyl alcohol (PVA) and the like.
  • As the surface sizing agent oxidized starch, styrene / acrylic copolymer (copolymer), styrene / methacrylic copolymer or the like is used.
  • other components may be included as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the content of the other components in the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is usually 0 to 10% by mass, preferably 0 to 3% by mass.
  • melt kneading means kneading at a temperature at which the polyethylene resin of the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece melts.
  • melt kneading is preferably performed at a temperature at which the cellulose fibers do not deteriorate.
  • Cellulose fibers do not change means that the cellulose fibers do not undergo significant discoloration, combustion, or carbonization.
  • the maximum temperature reached during the melt kneading is preferably 110 to 280 ° C, and more preferably 130 to 220 ° C.
  • the cellulose fibers are embedded in the polyethylene resin surface due to the load of shear force and the action of hot water (including physical action and chemical action (hydrolysis action) by hot water).
  • the cellulose fibers are released from the fixed state or heat-sealed state, and the cellulose fibers are released from the network-like entanglement between the cellulose fibers, and the cellulose shape changes from paper shape to fiber shape.
  • Hot water also acts on aluminum to promote the formation of hydrated oxide on the surface of aluminum and the dissolution of the surface.
  • hydrogen ion concentration (pH) of water fluctuates from neutral, the action of dissolution increases.
  • Cellulose / aluminum-adhesive polyethylene in which the shearing force by melt-kneading and the reaction of hot water and aluminum act in a complex manner, making aluminum sufficiently fine, non-uniform in size and shape, and non-uniform adhesion of cellulose fibers It is considered that a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material having uniform physical properties can be obtained from the thin film piece.
  • the pH of water usually indicates an alkaline side in the melt-kneaded state.
  • the pH of water in the melt-kneaded state is preferably in the range of 7.5 to 10, and more preferably in the range of 7.5 to 9.
  • the pH of water may be on the acidic side (preferably pH 4 to 6.5, more preferably pH 5 to 6.5). Also in this case, aluminum and water react and aluminum is easily dissolved, and the uniform dispersibility in the polyethylene resin can be further enhanced. However, if it is on the acidic side, there is a possibility that particularly the metal part of the kneading apparatus or each apparatus used for production is damaged. From this point, the one showing the alkaline side is desirable.
  • the hot water may be subcritical water.
  • “subcritical water” is high-temperature high-pressure water that does not reach the critical point of water (temperature 374 ° C., pressure 22 MPa). More specifically, the temperature is the boiling point of water at atmospheric pressure. (100 ° C.) or higher and below the critical point of water, and the pressure is at least near the saturated water vapor pressure. It is presumed that the water in the subcritical state has an ionic product larger than that of water at atmospheric pressure of 0 ° C. or more and 100 ° C. or less, weakens the intermolecular bonds of the cellulose fibers, and promotes the fibrillation of the cellulose fibers. In addition, it is considered that water in the subcritical state has higher reactivity with aluminum and can further improve the refinement and uniform dispersibility of aluminum.
  • melt-kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece in the presence of water there is no particular limitation on the method of melt-kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece in the presence of water.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece and water are put into a closed space, and the thin film piece is placed in the closed space.
  • the temperature in the space can be increased and melt kneading can be performed.
  • “closed” is a space closed from the outside, but is used to mean that it is not completely sealed.
  • melt kneading in the presence of water can be achieved, while moisture continues to be discharged out as steam, which ultimately greatly reduces moisture.
  • it can be virtually completely removed.
  • it can also melt-knead, setting to the temperature more than the melting temperature of polyethylene resin using a kneader. In this case as well, water can be evaporated while melt kneading.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film contains a large amount of water during separation from the paper portion, and is difficult to reuse even when considering the energy consumption required for reuse. It was.
  • water is required for melt-kneading in the presence of water. Therefore, a large amount of water absorption of the thin film piece is not a problem at all, and there is an advantage that the labor for adding water can be reduced.
  • moisture can be efficiently discharged as high-temperature steam, so that the moisture content of the obtained composite material can be sufficiently lowered to a desired level.
  • a closed batch kneader having rotating blades can be used.
  • this batch type closed kneading apparatus for example, a batch type high speed stirring apparatus described in International Publication No. 2004/076044 manufactured by M & F Technology Co., Ltd. or a batch type high speed stirring apparatus having a similar structure is used. Can do.
  • This batch type closed kneading apparatus is provided with a cylindrical stirring chamber, and a plurality of stirring blades are projected on the outer periphery of a rotating shaft disposed through the stirring chamber. .
  • these batch-type high-speed stirring apparatuses are provided with a mechanism for releasing water vapor while maintaining the pressure in the stirring chamber.
  • the temperature and pressure inside the stirring chamber rises rapidly when a high shear force is applied to the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece and water by the rotating stirring blades, and the hot water is physically and chemically applied to the cellulose (
  • the cellulose fibers embedded in the surface of the polyethylene thin film piece by heat fusion during lamination are defibrated, and the hot water described above It is considered that the cellulose fiber and aluminum can be uniformly dispersed in the polyethylene resin.
  • the batch type closed kneading apparatus is provided with a cylindrical stirring chamber as described above, and a plurality of pieces (for example, 4 to 8) are provided on the outer periphery of a rotating shaft disposed through the stirring chamber. Agitating blades are projected.
  • the rotating shaft on which the stirring blades are arranged is connected to a motor that is a drive source.
  • the temperature and pressure are measured with a thermometer or pressure gauge installed in the stirring chamber, the temperature and pressure measured from the thermometer or pressure gauge are used to determine the melting state of the material, and melt kneading is performed. Judgment can be made.
  • the stirring blade is rotated at a high speed.
  • the peripheral speed (rotational speed) of the stirring blade is preferably 10 m / second or more, more preferably 20 to 50 m / second, as the peripheral speed at the tip of the stirring blade (tip portion farthest from the rotation axis).
  • the end point of the melt kneading using the batch type closed kneader is appropriately adjusted in consideration of the physical properties of the obtained composite material.
  • the rotational torque of the rotary shaft of the batch type closed kneader increases and reaches a maximum value and then decreases, and the torque changes within 30 seconds after the torque change rate becomes 5% or less per second. It is preferable to stop the rotation of the shaft.
  • a composite material with a melt flow rate within the above range has cellulose fibers uniformly dispersed in the resin, suitable for extrusion molding or injection molding, and produces a molded article with high shape stability, strength and impact resistance. Is something that can be done.
  • the reason why the melt flow rate of the composite material can be adjusted by controlling the end point of the melt kneading is that some of the molecules of polyethylene resin and cellulose fibers are caused by the action of hot water and subcritical water generated during melt kneading. This is presumed to be due to the low molecular weight.
  • “the torque change rate is 5% per second” means that the torque T1 at a certain time point and the torque T2 after one second from the time point satisfy the following formula (T).
  • the volume reduction process is a process of reducing the bulk volume by compressing the thin film piece. At this time, the moisture adhering to the thin film piece more than necessary by the compression is also squeezed. By performing the volume reduction treatment, the moisture adhering more than necessary is squeezed, and the energy efficiency until obtaining the composite material can be further improved.
  • the paper portion is peeled off from the laminated paper, and the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece can get.
  • This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film usually has a water content of around 50% by mass and is in a state of absorbing a large amount of water.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece is squeezed of water by the volume reduction treatment, and has a moisture content of about 20% by mass, for example. Further, it is preferable that the apparent volume is reduced to about 1/2 to 1/5 by this volume reduction treatment.
  • the apparatus used for the volume reduction treatment is not particularly limited, but an extrusion type volume reduction machine having two screws is preferable.
  • an extrusion-type volume reducing machine having two screws it is possible to obtain a volume-reduced product having an appropriately small size that can be continuously processed and handled in the subsequent process.
  • a biaxial waste plastic volume reduction and solidification machine (model: DP-3N, manufactured by Oguma Iron Works Co., Ltd.) can be used.
  • the pulverization can be performed using, for example, a pulverizer having a rotary blade, a pulverizer having a rotary blade and a fixed blade, and a pulverizer having a sliding blade.
  • the water used in the melt-kneading can be used as it is, as described above, impregnated water of cellulose fibers adhering to the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece, or water adhering to the surface of the thin film piece. Water can be added accordingly.
  • the amount of water required for melt-kneading is usually 5 parts by mass or more and less than 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass (dry mass) of the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece.
  • Cellulose fibers are uniformly dispersed in the resin, and it is easy to produce a composite material excellent in moldability having a water content of less than 1% by mass.
  • the amount of water at the time of melt kneading is more preferably 5 to 120 parts by mass, further preferably 5 to 100 parts by mass, and further preferably 5 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece. It is more preferably 10 to 25 parts by mass.
  • a cellulose material can be further mixed when melt-kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece in the presence of water.
  • the amount of the cellulose material is adjusted so that the obtained composite material has a cellulose fiber ratio of 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less in the total content of polyethylene resin and cellulose fiber of 100 parts by mass. More preferably, among 100 parts by mass of the total content of the polyethylene resin and the cellulose fiber, the ratio of the cellulose fiber is 5 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and less than 50 parts by mass, particularly preferably 25.
  • the blending amount of the cellulose material so as to be not less than 50 parts by mass.
  • the cellulose material include those mainly composed of cellulose and those containing cellulose, and more specifically, paper, waste paper, paper powder, recycled pulp, paper sludge, laminated paper waste paper, and the like.
  • waste paper and / or paper sludge is preferably used from the viewpoint of cost and effective utilization of resources, and paper sludge is more preferably used.
  • This paper sludge may contain an inorganic material in addition to cellulose fibers. From the viewpoint of increasing the elastic modulus of the composite material, paper sludge containing an inorganic material is preferable.
  • the paper sludge when importance is attached to the impact strength of the composite material, the paper sludge preferably does not contain an inorganic material or has a small content even if it contains an inorganic material.
  • the paper When mixing paper such as used paper, it is desirable that the paper is previously wetted with water before melt-kneading. By using paper wetted with water, it becomes easy to obtain a composite material in which cellulose fibers are uniformly dispersed in the resin.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece obtained from a beverage pack and / or a food pack made of polyethylene, laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer is melt-kneaded in the presence of water.
  • Some beverage packs and food packs use a resin layer other than the polyethylene resin in addition to the resin layer using the polyethylene resin.
  • used and unused beverage packs and food packs can be used.
  • a resin component other than the polyethylene resin may be mixed in the collected material. In particular, mixing of polypropylene, polyethylene terephthalate, nylon and the like can be mentioned.
  • the composite material obtained by the production method of the present invention can contain a resin other than such a polyethylene resin.
  • the composite obtained by the production method of the present invention can contain, for example, polypropylene in an amount of 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of polyethylene resin and cellulose fiber.
  • the total amount of polyethylene terephthalate and / or nylon can be 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of polyethylene resin and cellulose fiber.
  • a beverage pack and / or a food pack comprising paper, a polyethylene laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer, or cellulose obtained by subjecting these to a treatment with a pulper -Aluminum-attached polyethylene thin film pieces can be recycled with less energy consumption and simple processing steps. That is, the beverage pack and / or food pack or cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece can be converted into a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite and recycled as a resin material for resin products.
  • MFR Melt flow rate
  • Test pieces (thickness 4 mm, width 10 mm, length 80 mm) were prepared by injection molding, and Izod impact strength was measured using a notched test piece in accordance with JIS-K7110. The unit of impact resistance is “kJ / m 2 ”.
  • a test piece (thickness 4 mm, width 10 mm, length 80 mm) was prepared by injection molding, and a load was applied at a fulcrum distance of 64 mm, a radius of curvature of the fulcrum and the working point of 5 mm, and a test speed of 2 mm / min.
  • the bending strength was calculated according to K7171.
  • the unit of bending strength is “MPa”.
  • the column uses Shodex HT-G (1) and HT-806M (2), the column temperature is set to 145 ° C., 1,2,4-trichlorobenzene is used as the eluent, and the flow rate is 1.0 mL / At 0.2 min, 0.2 ml of the sample was injected to measure GPC. From this, a calibration curve was created using monodisperse polystyrene (manufactured by Tosoh Corp.) and dibenzyl (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as standard samples, and data processing was performed with a GPC data processing system (manufactured by TRC) to obtain a molecular weight pattern.
  • a GPC data processing system manufactured by TRC
  • the full width at half maximum of the molecular weight pattern indicates the spread of the spectrum (degree of molecular weight distribution) around the peak top (maximum frequency) of the maximum peak in the molecular weight pattern in GPC. That is, the width of the GPC spectrum line where the intensity in the spectrum is half of the peak top (maximum frequency) (each high molecular weight side is MH and low molecular weight side is ML) is the half width (see FIG. 1).
  • the full width at half maximum for the peak having the maximum peak top height is used.
  • all of the polyethylene resins constituting the composite material of the present invention have a maximum molecular weight in the range of 10,000 to 1,000,000 and a weight average molecular weight Mw in the range of 100,000 to 300,000. there were.
  • OI value flammability by oxygen index
  • (x) is the case where 5 mm or more of aluminum is seen.
  • image analysis software “Easy image size measurement software Pixs2000_Pro” manufactured by Innotech Co., Ltd. was used.
  • the average of the XY maximum lengths was in the range of 0.02 to 0.2 mm.
  • thermo conductivity meter (QTM-500” manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) was used to measure the thermal conductivity of the processed sheet of composite material having a thickness of 3 mm.
  • Test piece was prepared by injection molding, and the tensile strength was measured with a No. 2 test piece in accordance with JIS-K7113. The unit is “MPa”.
  • [Cellulose fiber length] 0.1 to 1 g is cut out from the molded sheet of the composite material, and this sample is wrapped in a 400 mesh stainless steel mesh and immersed in 100 ml of xylene at 138 ° C. for 24 hours. The sample is then pulled up and then the sample is dried in a vacuum at 80 ° C. for 24 hours. 0.1 g of the dried sample was well dispersed in 50 ml of ethanol, dropped on a petri dish, and a 15 mm ⁇ 12 mm range was observed with a microscope. A case where a cellulose fiber having a fiber length of 1 mm or more is observed is indicated by ( ⁇ ), and the other case is indicated by ( ⁇ ).
  • the bending elastic modulus was measured at a sample thickness of 4 mm and a bending speed of 2 mm / min in accordance with JIS K7171. Specifically, a test piece (thickness 4 mm, width 10 mm, length 80 mm) is prepared by injection molding, and the load is applied at a distance between fulcrums of 64 mm, a radius of curvature of the fulcrum and the working point of 5 mm, and a test speed of 2 mm / min. The bending elastic modulus was measured by conducting a bending test according to JIS-K7171.
  • the linear expansion coefficient was determined in accordance with JIS K 7197.
  • a molded body having a thickness of 4 mm, a width of 10 mm, and a length of 80 mm was obtained by injection molding.
  • the injection direction of the resin at this time was the length direction.
  • a quadrangular prism-shaped test piece having a depth of 4 mm, a width of 4 mm, and a height of 10 mm was cut out from the molded body so that the length direction coincided with the height direction.
  • TMA measurement was performed with a TMA 8310 manufactured by Rigaku Corporation in a temperature range of ⁇ 50 to 100 ° C., a load of 5 g (49 mN), and a nitrogen atmosphere.
  • the temperature rising rate at this time was 5 degrees C / min.
  • the temperature of the test piece was once raised to 100 ° C. which is the upper limit temperature of the test range before data collection, and the strain due to molding was alleviated. From the obtained TMA curve, an average linear expansion coefficient in a temperature range of 20 to 30 ° C. and ⁇ 40 to 100 ° C. was obtained.
  • the ratio of the low density polyethylene in a polyethylene resin was 99.5 weight%.
  • This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a dryer set at 80 ° C. to a moisture content of 1% by mass or less, and then water was added intentionally to show “Example 1” shown in Table 1.
  • Four types of sample materials were prepared so as to be parts by mass of water described in each column of “Example 3” and “Comparative Example 1”.
  • the pH of water to be blended in the entire [Example] of this specification is neutral (pH 7). In the state where water was mixed with the dried cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece, the water showed alkalinity (pH 7.5 to 8.5).
  • sample materials are separately charged into a batch type closed kneading apparatus (MF and F Technology Co., Ltd., MF type mixing and melting apparatus, model: MF5008 R), and the tip of the stirring blade of the mixing and melting apparatus A peripheral speed of 40 m / sec was stirred at a high speed to bring water into a subcritical state, and the sample material was kneaded to prepare four types of cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites.
  • the kneading end point of the batch type closed kneading apparatus is lowered after the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneading apparatus increases to reach the maximum value.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the amount of water attached to 100 parts by mass of polyethylene resin, cellulose fiber and aluminum was 21.8 parts by mass. That is, the amount of attached water with respect to 100 parts by mass of the total of the polyethylene resin and the cellulose fiber was 20 parts by mass.
  • this cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece is put in a wet state and put into the same batch type closed kneading apparatus as in Test Example 1, and the mixture is melt-kneaded while bringing water to a subcritical state by stirring at high speed.
  • Four types of cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites with different kneading times were produced. Specifically, the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneader increases, reaches a maximum value, then decreases, and then the torque change becomes small, so the torque change rate is 5% per second.
  • the time shown below is defined as the moment when the torque reaches the minimum value, and the time shown in Table 2 as the elapsed time (corresponding to “Time A” in Table 2) from this starting point to the stop of the device.
  • a composite material was prepared so as to be A.
  • the evaluation results of each sample are as shown in Table 2.
  • Example 7 As shown in Table 2, it can be seen that the MFR of the composite material obtained by adjusting the time A can be changed, and composite materials having different physical properties can be obtained. However, in Example 7, since the time A was long, the MFR was particularly high and exceeded 40, and the impact strength was slightly inferior, but still had sufficient impact resistance.
  • FIG. 1 shows the full width at half maximum of the molecular weight pattern in Example 5.
  • the horizontal axis represents the logarithmic value (logM) of molecular weight (Molecular Weight), and the vertical axis represents the weight fraction (dW / dlogM) per unit logM (where M represents molecular weight and W represents weight). ).
  • the molecular weight pattern of Example 5 has a full width at half maximum of 1.48, which satisfies the definition of the present invention. This improves the compatibility between the polyethylene resin and the cellulose fiber, reduces the fine voids at the interface between the polyethylene resin and the cellulose fiber, improves the brittleness of the interface, reduces the impact resistance, and increases the water absorption rate. It is thought that it is suppressing.
  • Test Example 3 The effect of changing the mass ratio of aluminum in the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film was tested.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • Table 3 shows the mass ratio (after drying) of the polyethylene resin constituting the thin film piece and the cellulose fibers adhering thereto.
  • the amount of adhering water with respect to a total of 100 parts by mass of the polyethylene resin, cellulose fiber, and aluminum in the wet thin film piece was 21.8 parts by mass. That is, the amount of attached water with respect to 100 parts by mass of the total of the polyethylene resin and the cellulose fiber was 20 parts by mass.
  • this cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece is put in a wet state and put into the same batch type closed kneading apparatus as in Test Example 1, and the mixture is melt-kneaded while bringing water to a subcritical state by stirring at high speed.
  • Samples of four types of cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites with different kneading times were prepared. In each example, at the end of kneading by the batch type closed kneader, the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneader increases and reaches a maximum value, then decreases, and the torque change is small thereafter.
  • the time when the torque change rate becomes 5% or less per second is defined as the moment when the torque reaches the minimum value, and the elapsed time from this starting point (corresponding to "Time A" in the table below) ) For 7 seconds.
  • the evaluation results of each sample are as shown in Table 3.
  • cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces having different mass ratios of polyethylene resin and cellulose fiber as shown in Table 4 were obtained. These thin film pieces are all well in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to a moisture content of 1% by mass or less, and then water was intentionally added.
  • water was 22 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of cellulose fibers and polyethylene
  • Example 15 and Comparative Example 2 water was 44% with respect to 100 parts by mass in total of cellulose fibers and polyethylene resin.
  • this cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece is put in a wet state and put into the same batch type closed kneading apparatus as in Test Example 1, and the mixture is melt-kneaded while bringing water to a subcritical state by stirring at high speed.
  • the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneader increases and reaches a maximum value, then decreases, and the torque change is small thereafter. Therefore, the time when the torque change rate becomes 5% or less per second is defined as the moment when the torque reaches the minimum value, and the elapsed time from this starting point (corresponding to "Time A" in the table below) ) For 5 seconds.
  • Comparative Example 2 From “Comparative Example 2” in Table 4, if the amount of cellulose fiber relative to the total amount of cellulose fiber and polyethylene resin was too large, the moldability deteriorated and a composite material having the desired shape could not be obtained. (In Comparative Example 2, a polyethylene laminated paper that does not remove the paper part at all was cut and water-absorbed was used as a sample material.)
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the mass ratio (after drying) of the polyethylene resin which comprises this thin film piece, and the cellulose fiber adhering to it was as showing in Table 5.
  • the amount of adhering water with respect to a total of 100 parts by mass of the cellulose fiber and the polyethylene of the wet thin film piece was 100 parts by mass.
  • this cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece is put in a wet state and put into the same batch type closed kneading apparatus as in Test Example 1, and the mixture is melt-kneaded while bringing water to a subcritical state by stirring at high speed.
  • Four types of cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites were prepared. In each example, at the end of kneading by the batch type closed kneader, the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneader increases and reaches a maximum value, then decreases, and the torque change is small thereafter.
  • the molecular weight pattern of Experimental Example 1 has a slightly large half width of 2.0.
  • the impact characteristics of Experimental Example 1 are low. It is considered that the impact characteristics are deteriorated when the full width at half maximum of the molecular weight pattern in Experimental Example 1 is large and the amount of low-components is large.
  • Test Example 6 The influence of the method (apparatus) for kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film was tested.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the mass ratio (after drying) between the polyethylene resin constituting the thin film piece and the cellulose fibers adhering thereto was as shown in Tables 6-7.
  • the amount of adhering water was 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose fiber and the polyethylene resin in the wet thin film piece.
  • the wet cellulose / Table 6 shows the case where the aluminum-attached polyethylene thin film piece was dried and kneaded using a kneader (Comparative Example 3) and the wet thin film piece was directly molded (Comparative Example 4).
  • the described evaluation was performed.
  • the kneading end time by the batch type closed kneading apparatus is that the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneading apparatus rises and reaches the maximum value, then falls, and then the torque change becomes small.
  • the time when the torque change rate becomes 5% or less per second is defined as the moment when the torque reaches the minimum value, and the elapsed time from this starting point (corresponding to “Time A” in the table below) is 7 seconds. It is said.
  • the evaluation results of each composite material are as shown in Table 6.
  • the molecular weight pattern of the polyethylene resin is ⁇ , and this molecular weight pattern also contributes to the improvement of the compatibility between the polyethylene resin and the cellulose fiber, and reduces the fine voids at the interface between the polyethylene resin and the cellulose fiber. Therefore, it is considered that the brittleness of the interface is improved, and the decrease in impact resistance and the increase in water absorption are suppressed.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the amount of adhering water with respect to a total of 100 parts by mass of the cellulose fiber and the polyethylene resin in the wet thin film piece was 50 parts by mass.
  • this thin film piece was melt-kneaded in the presence of subcritical water using the same batch type closed kneading apparatus as in Test Example 1, and the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material (Example 20).
  • volume reduction solidification machine manufactured by Okuma Iron Works Co., Ltd., biaxial waste plastic volume reduction solidification machine, model: DP-3N
  • the volume was reduced and solidified using, and then put into a batch type closed kneader to produce a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite (Example 21).
  • Example 20 in Table 7 the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite obtained by melt-kneading in the presence of subcritical water using a batch-type closed kneader has a water content of 0.2. Nevertheless, the power consumption required for the production was low and the energy efficiency was excellent. Moreover, it turns out that it is excellent in a cellulose dispersibility and water absorption is also low. It can also be seen that in Example 21 where the volume reduction treatment was performed before melt-kneading, the power consumption can be further greatly reduced. Furthermore, in Examples 20 and 21, the molecular weight pattern of the polyethylene resin was ⁇ .
  • the resulting composite material when kneaded by a twin screw extruder, the resulting composite material had a high water content, poor dispersibility of cellulose, and high water absorption.
  • the moisture content of the obtained composite material can be made close to 0% by mass by subjecting the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece to a drying treatment before kneading.
  • the power consumption increased several times, resulting in poor energy efficiency (Comparative Example 6).
  • Test Example 8 The influence of the method (apparatus) for kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film was tested. In the same manner as in Test Example 1, a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. The thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions. Further, the mass ratio (after drying) of the polyethylene resin constituting the thin film piece and the cellulose fibers adhering thereto was as shown in Table 8. The amount of adhering water with respect to a total of 100 parts by mass of the cellulose fiber and the polyethylene resin in the wet thin film piece was 19 parts by mass.
  • the time when the torque change rate becomes 5% or less per second is defined as the moment when the torque reaches the minimum value, and the elapsed time from this starting point (corresponding to “Time A” in the table below) is 7 seconds. It is said.
  • Table 8 shows the evaluation results of each composite material.
  • Example 22 in Table 8 the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite obtained by melt-kneading in the presence of water in the same manner as in Test Example 1 has a moisture content, impact resistance, water absorption, and dispersibility of cellulose fibers. It turns out that it is excellent in.
  • the molecular weight pattern of the polyethylene resin is o. This improves the compatibility between the polyethylene resin and the cellulose fiber, reduces the fine voids at the interface between the polyethylene resin and the cellulose fiber, improves the brittleness of the interface, reduces the impact resistance, and increases the water absorption rate. It is thought that it is suppressing.
  • Test Example 9 A composite material was prototyped using collected beverage containers from different sources.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained in the same manner as in Test Example 1 except that a recovered paper beverage container was used.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • assembly of this thin film piece was as showing in a table
  • the aggregate of cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces is put in a wet state in the same batch type closed kneader as in Test Example 1, and stirred at a high speed to bring the water into a subcritical state.
  • a melt-kneaded sample was prepared for a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite.
  • the kneading end time by the batch type closed kneading apparatus is that the rotational torque of the rotating shaft of the batch type closed kneading apparatus rises and reaches the maximum value, then falls, and then the torque change becomes small.
  • the time when the torque change rate becomes 5% or less per second is defined as the moment when the torque reaches the minimum value, and the elapsed time from this starting point (corresponding to “Time A” in the table below) is 7 seconds. It is said.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the mass ratio (after drying) of the polyethylene which comprises this thin film piece, the cellulose fiber adhering to it, and aluminum was 65: 35: 5.
  • the amount of adhering water was 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of cellulose fibers and polyethylene of the wet thin film piece.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin pieces several cm 2 ⁇ 100 cm 2 about various shapes, are cut into pieces of size, large amount of absorbed wet (moisture having been immersed in water at stripping step of the paper portion State).
  • the mass ratio (after drying) of the polyethylene which comprises this thin film piece, the cellulose fiber adhering to it, and aluminum was as showing in Table 11.
  • This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. so that the water content was 1% by mass or less.
  • Four types of sample materials were prepared so as to be parts by mass of water described in each column of Example 31.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. Such thin pieces, several cm 2 ⁇ 100 cm 2 about various shapes, are cut into pieces of size, large amount of absorbed wet (moisture having been immersed in water at stripping step of the paper portion State). Moreover, the mass ratio (after drying) of the polyethylene which comprises this thin film piece, the cellulose fiber adhering to it, and aluminum was as showing in Table 11. This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to make the water content 1% by mass or less.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • Table 12 shows the mass ratio (after drying) of the polyethylene constituting the thin film piece and the cellulose fibers adhering thereto.
  • the amount of adhering water with respect to 100 parts by mass of the cellulose fiber and the polyethylene resin in the wet thin film piece was 15 parts by mass.
  • this cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was put in the same kneader used in Test Example 11 in a wet state, and melt-kneaded to obtain four types of cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites. A sample was prepared.
  • Example 13 As shown in Table 13, it can be seen that a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite having excellent characteristics can be obtained even when the amount of aluminum is changed. Moreover, from the result of Example 33, when aluminum is 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of polyethylene and cellulose, flame retardancy with an oxygen index of 21 or more and thermal conductivity of 0.2 W / m ⁇ K or more. It can be seen that it has a rate.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the amount of adhering water with respect to a total of 100 parts by mass of the cellulose fiber, the polyethylene resin, and the aluminum of the wet thin film piece was 20 parts by mass.
  • This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried with a dryer set at 80 ° C. for 48 hours to obtain a moisture content of 1% by mass or less to prepare a prototype material (Example 36).
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • This thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C., and the water content was adjusted to 1% by mass or less. Thereafter, a cellulose powder (KC Flock Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was blended to prepare a prototype material (Example 37) containing 25 parts by mass of cellulose.
  • the paper was peeled off by a pulper to obtain a cellulose-attached polyethylene thin film piece.
  • the thin pieces several cm 2 ⁇ 100 cm 2 about various shapes, are cut into pieces of size, large amount of absorbed wet (moisture having been immersed in water at stripping step of the paper portion State).
  • This cellulose-attached polyethylene thin film piece was dried with a dryer set at 80 ° C. for 48 hours to make the moisture content 1% by mass or less.
  • the trial material (comparative example 11) was prepared by adding the shredded material of aluminum foil so that aluminum might be 25 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of polyethylene resin and a cellulose fiber. Water was mixed with each prototype material so that water might be 15 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of polyethylene resin and a cellulose fiber. The prototype material mixed with water was put into the same batch type closed kneading apparatus used in Test Example 1, and melt-kneaded to try to produce a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite.
  • Example 37 in which cellulose powder was added as cellulose was inferior in tensile strength and bending strength to Example 36 using only cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces.
  • cellulose fibers having a fiber length of 1 mm or more were observed, whereas in Example 37, cellulose fibers having a fiber length of 1 mm or more could not be confirmed. .
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained.
  • the thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions.
  • the mass ratio (after drying) of the polyethylene resin which comprises this thin film piece, and the cellulose fiber adhering to it was as Table 14.
  • This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to a moisture content of 1% by mass or less, and then described in each column of Examples 38 to 40 shown in Table 14. Water was added so that it might become a mass part of water, and four types of sample materials were prepared.
  • Example 38 Even when the blending amount of water is reduced, if water coexists at the time of melt kneading, the water absorption is suppressed, and the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite excellent in other mechanical strength is also obtained. It can be seen that the material is obtained. From comparison with Example 29, Example 38, and Example 39, or comparison with Example 30 and Example 40, it is understood that the amount of water may be large or small. In view of energy efficiency, it is better not to have too much water.
  • Example 16 In the same manner as in Example 2, a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material A was obtained. The amount of water at the time of melt kneading was 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the cellulose fibers and the polyethylene resin. The obtained cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material A and calcium carbonate powder (Bihoku Flour Industry Co., Ltd., Softon 1500) were dry blended at the compounding ratio shown in Table 16, and then a twin screw extruder (Japan Co., Ltd.). A steel and aluminum disperse polyethylene resin composite in which calcium carbonate was dispersed was prepared by mixing in a steel mill, TEX30) and kneading.
  • Table 16 shows the evaluation results of the obtained cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite in which calcium carbonate is dispersed.
  • a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material A was obtained.
  • the amount of water at the time of melt kneading was 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the cellulose fibers and the polyethylene resin.
  • a polyethylene resin composite was produced.
  • the evaluation results of the produced cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites in which magnesium hydroxide and calcium carbonate are dispersed are shown in Table 17, Table 18, and Table 19.
  • Test Example 17 The case where the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces were kneaded by a batch type closed kneading apparatus (batch type high speed stirring apparatus) different from Test Example 1 was tested. In the same manner as in Test Example 1, a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. The thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions. Further, Table 20 shows the mass ratio (after drying) of the polyethylene constituting the thin film piece and the cellulose fibers adhering thereto. What used this thin film piece in a wet state (Example), and for comparison, what was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C.
  • Table 20 shows the amount of adhering water with respect to a total of 100 parts by mass of cellulose fiber, polyethylene, and aluminum in the wet thin film piece.
  • this cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece (the example remains wet) is put into a batch type closed kneading apparatus (batch type high speed stirring apparatus) different from that used in Test Example 1.
  • the mixing and melting device has a stirring blade rotating speed of 40 m / second at the peripheral speed of the tip of the rotating blade and starts kneading of the sample material in the presence of water to produce a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite. did.
  • the kneading was completed when the material temperature in the apparatus chamber measured by a thermometer installed in a batch type closed kneading apparatus (batch type high speed stirring apparatus) reached 180 ° C.
  • the results are shown in Table 20 below.
  • Test Example 18 In kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces, a composite material was prepared by adding paper as a cellulose material as described below. In the same manner as in Test Example 1, a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. The thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions. This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to make the water content 1% by mass or less. Ten types of sample materials were prepared by blending the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film with paper and water shown in Table 21.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite obtained by blending cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces, paper and water has low water absorption and excellent mechanical strength.
  • Test Example 19 In kneading the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece, a paper sludge shown in Table 22 as a cellulosic material, recycled pulp, and loss paper (ear loss) of laminated paper were added to prepare a composite material. This will be described in more detail.
  • a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. The thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions. This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to make the water content 1% by mass or less.
  • the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was mixed with the cellulose material shown in Table 22 and water to prepare 10 types of sample materials.
  • the waste paper to add what was grind
  • the same kneader as in Test Example 11 was used for melt-kneading in the presence of water to obtain 10 types of composite materials of Examples 71 to 80.
  • Table 22 shows the mass ratio of polyethylene, cellulose fiber, and aluminum in the obtained composite material. The results are shown in Table 22.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite obtained by blending cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces, cellulose material and water has low water absorption and excellent mechanical strength.
  • Test Example 20 In kneading the cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film pieces, a composite material was prepared by adding a pulverized product of laminated paper in a paper pack as described below. In the same manner as in Test Example 1, a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. The thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions. This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to make the water content 1% by mass or less.
  • Cellulose materials shown in Table 23 were blended with each of the prepared cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces, and a total of six sample materials were prepared, one containing water and one containing no water.
  • the laminated paper of the paper pack to be added was pulverized by a rotary blade type pulverizer (manufactured by Horai).
  • composite materials of Examples 81 to 84 and Comparative Examples 13 and 14 were obtained using the same kneader as in Test Example 11.
  • Table 23 shows the mass ratio of polyethylene, cellulose fiber, and aluminum in the obtained composite material. The results are shown in Table 23.
  • a cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material obtained by blending a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film with a pulverized product of a laminated paper in a paper pack and melt-kneading in the presence of water, It can be seen that the water content, mechanical properties, water absorption, and dispersibility of cellulose fibers are excellent.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites (Comparative Examples 13 and 14) obtained by melt-kneading without adding water had inferior dispersibility of cellulose fibers and high water absorption.
  • the tensile strength was low for the amount of cellulose fiber.
  • 10 mass parts or more of cellulose fibers are included with respect to 100 mass parts of the total amount of polyethylene resin and cellulose fibers, it can be seen that the linear expansion coefficient can be further suppressed.
  • Test Example 21 When kneading cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film pieces using a batch-type closed kneading device (batch type high-speed agitating device), as shown below, a laminate paper waste paper (ear loss) is added and combined as a cellulose material. A material was prepared. In the same manner as in Test Example 1, a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece was obtained. The thin film pieces, like in Test Example 1 are cut into several cm 2 ⁇ 100 cm 2 approximately pieces were wet conditions. This cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece was dried for 48 hours with a drier set at 80 ° C. to make the water content 1% by mass or less.
  • a drier set at 80 ° C. to make the water content 1% by mass or less.
  • a cellulose material and water shown in Table 24 were blended with the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece to prepare a sample material.
  • the waste paper to be added was crushed by a rotary blade type pulverizer (manufactured by Horai).
  • the same batch type closed kneading apparatus (batch type high speed stirring apparatus) as in Test Example 17 was melt kneaded in the presence of water to obtain composite materials of Examples 85 and 86.
  • the kneading was completed when the material temperature in the apparatus chamber measured by a thermometer installed in a batch type closed kneading apparatus (batch type high speed stirring apparatus) reached 180 ° C.
  • Table 24 shows the mass ratio of polyethylene, cellulose fiber, and aluminum in the obtained composite material. The results are shown in Table 24.
  • the cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composite material obtained by blending the cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film piece, waste paper and water has low water absorption and excellent mechanical strength.
  • Example 80 and Example 86 cellulose / aluminum-dispersed polyethylene resin composites (referred to as MB1 and MB2, respectively) and high-density polyethylene 1 (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Hi-Zex 2200J, MFR 5.2 g / 10 min) Were dry blended at a blending ratio shown in Table 25. Next, the mixture was put into a twin-screw extruder (manufactured by Nippon Steel Works, TEX30) and kneaded to prepare a molded body containing a large amount of high-density polyethylene as polyethylene. Table 25 shows the evaluation results of the formed bodies.
  • the molded article obtained by blending and kneading high density polyethylene into the composite material has a low water absorption and can be adjusted to the desired physical properties.
  • the present invention relates to a technique for subjecting a cellulose / aluminum-adhered polyethylene thin film piece to a simple treatment as it is (without the need for moisture adjustment, etc.) to make it a resin material, as shown in the above examples. It is.
  • the present invention relates to cellulose / aluminum having uniform physical properties from a cellulose / aluminum-attached polyethylene thin film as a heterogeneous mixture of cellulose fiber, aluminum and polyethylene resin having a non-uniform size, shape and cellulose fiber adhesion state.
  • the present invention relates to a technology that makes it possible to produce a dispersed polyethylene resin composite.

Abstract

ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなり、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下であり、吸水率が次式を満たす、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、この複合材を用いたペレット及び成形体、並びにこれらの製造方法。 [式] (吸水率)<(セルロース有効質量比)×0.01

Description

セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにこれらの製造方法
 本発明は、セルロース繊維及びアルミニウムが分散してなるポリエチレン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにこれらの製造方法に関する。
 牛乳パックのような紙製飲料容器を構成しているラミネート加工紙の形態として、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有する積層体の形態が広く実用化されている。このラミネート加工紙は、例えば、ポリエチレン薄膜層/紙/ポリエチレン薄膜層/アルミニウム薄膜層/ポリエチレン薄膜層の層構成をとる。このようなラミネート加工紙をリサイクルするに当たっては、紙部分(パルプ)とそれ以外の部分(ポリエチレン薄膜、アルミニウム薄膜)とに分離処理する必要がある。
 分離処理の方法は、パルパーと呼ばれる装置内でラミネート加工紙を長時間水中で撹拌することにより、ラミネート加工紙から紙部分を剥ぎ取る方法が一般的であり、こうして分離された紙部分は、再生紙の原料とされている。他方、紙部分がラミネート加工紙から、一部剥ぎ取られたポリエチレン薄膜片(このポリエチレン薄膜は、アルミニウム薄膜の貼りついたポリエチレン薄膜に除去しきれなかった紙成分(セルロース繊維)が不均一に付着してなる薄膜片と、アルミニウム薄膜の貼りついていないポリエチレン薄膜に除去しきれなかった紙成分が不均一に付着してなる薄膜片とを含む混合物(この混合物を「セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片」と称す。)である。)については、その再利用において次のような問題がある。
 上記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、その表面に多数の紙成分(セルロース繊維からなる紙片)が不均一に付着した状態でしかも大きさや形状がまちまちであり、さらに、付着しているセルロース繊維は、上記パルパーによる紙の分離処理により多量に吸水している。このように水分を多量に含んだ状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を再利用しようとすれば、十分な乾燥処理が必要となり、多くのエネルギーを消費してしまう。また、原料の大きさや形状のばらつきが大きく、さらにアルミニウムを含むことなどから、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を一体として再利用すること自体が容易ではない。それゆえ、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は通常、そのまま埋め立てられて廃棄処分されたり、燃料として再利用されたりしているのが実情である。
 ラミネート加工紙の再利用に関連する技術、あるいはセルロースを含有する樹脂材料に関連する技術がいくつか報告されている。
 特開2000-62746号公報(特許文献1)には、ラミネート加工紙からなる使用済み飲料容器を再利用して包装用トレイを製造するモウルド成形技術が開示されており、パルパーによってラミネート加工紙から分離されたセルロース繊維付着ポリエチレン薄膜片を、乾燥・粉砕した後に一次成形機によって板状に成形し、さらに加熱成形機を用いて、卵包装用トレイなどの所定の形状に二次成形としてモウルド成形する技術が記載されている。
 また、特許第4680000号公報(特許文献2)には、ラミネート加工紙からなる使用済み飲料容器の再利用技術として、ラミネート加工紙を、紙部分とポリエチレン薄膜部分に分離することなくそのまま小さく粉砕して、ポリプロピレンなどと共に二軸押出機で混練することによって紙含有樹脂組成物を製造し、さらにこれに流動性向上剤を加えて射出成形する方法が記載されている。
 また、特許第4950939号公報(特許文献3)には、使用済みのPPC用紙と、使用済みの飲料容器などのPET材等とを合わせて再利用する技術が開示されており、PPC用紙を細かく裁断して含水させた後、細かく裁断したPET材と共に、亜臨界状態の水の存在下で混練することで、射出成形用樹脂を作製する方法が記載されている。
 この特許文献3の技術は、PPC用紙とPET材とを亜臨界状態の水の存在下で混練することで、PPC用紙のセルロース繊維と溶融したPET材とを、比較的に均一に混ざり易くするものである。
 また、樹脂中にセルロース繊維を均一に分散させると、樹脂単体よりも、曲げ強度が向上するなど、物性が改善することが知られている。例えば特開2011-93990号公報(特許文献4)には、非フィブリル化繊維状セルロースと熱可塑性樹脂とをバッチ式密閉型混練装置を用いて溶融混練することで、セルロース繊維を含有する強度の高い樹脂成形体を製造する技術が開示されている。
 特開2004-358423号公報(特許文献5)には、アルミニウムとプラスチックラミネート加工紙からなる使用済み飲料容器の再利用技術として、アルミニウムを、あるいはアルミニウムとプラスチックとを個々に、分離回収することができる技術が記載されている。より詳細には、アルミニウムと樹脂との複合材を超臨界水または亜臨界水と接触させることにより、アルミニウムをイオン化して超臨界水または亜臨界水中に溶解させた後、この溶解させた金属を超臨界水または亜臨界水から析出させ、回収する金属・樹脂複合材のリサイクル技術が記載されている。特許文献5には、分離回収処理時に、メタ水酸化アルミや水酸化アルミが生成することも記載されている。
 特開平6-65883号公報(特許文献6)には、紙繊維を有するプラスチック、又は紙繊維を有するプラスチック/金属複合材料から、パルパーを使用して紙繊維を分離する方法と装置が開示されている。
 欧州特許第2296858号明細書(特許文献7)と欧州特許第2463071号明細書(特許文献8)には、セルロース、プラスチック材、アルミニウムからなる多層ラミネート材に処理を施して、ポリエチレンとアルミウムを主体とする複合材としてリサイクルする方法が開示されている。より詳細には、特許文献7には、セルロース、プラスチック材、アルミニウムからなる多層ラミネート材をパルピングしたものを水槽に導入した後、遠心分離、粉砕、乾燥を施すことにより水分とセルロースを2%未満に低減し、さらに、圧密化、押出成形による造粒を施して複合材料を得る技術が開示されている。また特許文献8には、大部分のセルロースが取られた残りのテトラッパク廃材(LDPE、アルミニウム、セルロースを含む)に、粉砕と、水を使用しない熱風による洗浄処理を施してセルロースを約2%に低減し、さらに、細断、添加物の添加、顆粒化、射出/圧縮成形をしてプラスチック複合部材を得る技術が開示されている。
 特開平6-173182号公報(特許文献9)には、飲料包装カートンの再処理方法が開示され、また、熱可塑性樹脂、セルロース繊維及びアルミニウムを含む熱可塑性樹脂材料が開示されている。
特開2000-62746号公報 特許第4680000号公報 特許第4950939号公報 特開2011-93990号公報 特開2004-358423号公報 特開平6-65883号公報 欧州特許第2296858号明細書 欧州特許第2463071号明細書 特開平6-173182号公報
 しかしながら、特許文献1記載の技術では、溶融状態での混練行わずに、単にモウルド成形により包装用トレイを製造するものであり、後述するような水の存在下で溶融混練するものではない。そのため、特許文献1では、ポリエチレンを含んだ紙廃棄物を細かく粉砕してモウルド成形を行うが、溶融混練工程がないためセルロースの分布に偏りが生じる。さらにモウルド成形では、材料を再溶融せずに加熱融着するに過ぎず、薄膜片同士の融着部分は少なく、セルロース繊維の分散状態を均一化することができず、得られる成形体の融着部の強度が低いという問題がある。また、かかる成形体は、セルロース繊維の多くが樹脂から露出した状態であるため、吸水しやすく乾燥し難い特性を有し、その用途が限定されてしまう。
 また、特許文献2記載の技術では、ラミネート加工紙から紙部分を剥ぎぎ取らずに0.5mm~2.5mmの微細な粒径に粉砕してポリプロピレンや変性ポリプロピレンを加え、二軸押出機で混練して紙含有樹脂組成物を得て、さらに、これに流動性向上剤を含有する混合物を加えて射出成形を行っている。すなわち特許文献2記載の技術は、ラミネート加工紙の古紙から得た水分を含むセルロース繊維付着ポリエチレン薄膜片を水の存在下で溶融混練するものではない。さらに、特許文献2には、針葉樹漂白化学パルプを含有する紙含有樹脂組成物が記載されている。しかし、この組成物に使用する樹脂はポリプロピレンないし変性ポリプロピレン樹脂でありポリエチレンではない。さらに、特許文献2記載の技術では、紙含有樹脂組成物に含まれるセルロースの量が相対的に多く、そのままでは混練時に良好な流動性が得られず、成形体を作製した場合に材料強度のばらつきや十分な強度が得らない部分が生じる問題がある。これを解決すべく特許文献2には、原料として別途にポリプロピレンや流動性向上剤を添加することが記載されているが、ポリエチレンを用いることは記載されていない。
 また、特許文献3はオフィスから排出される使用済み排出紙であるPPC用紙を含水させた後、脱水し、PET樹脂またはPP樹脂と混合して亜臨界もしくは超臨界処理を行って射出成形用樹脂を製造する製造方法に関する発明である。
 特許文献3記載の発明は、単にPPC古紙とPET樹脂等の容器リサイクル樹脂を別々に準備して混合処理してリサイクルするものであり、紙製飲料容器をパルパー処理して紙成分を取り除いて得られる、水を多量に含み、大きさも形状もまちまちで、樹脂にセルロースが不均一に付着した状態の薄膜片をリサイクルするものではない。
 特許文献3記載の技術においては、PPC用紙を構成する多数のセルロース繊維が複雑に絡み合っており、これを十分に解繊してバラバラの状態にすることは難しいため、PPC用紙を細かく裁断したものを用いている。
 また、PPC用紙は、裁断面からの吸水が優位であるため、裁断面の表面積を増加させるためにPPC用紙を細かく裁断して含水、脱水処理を行なわないと、亜臨界もしくは超臨界処理によるセルロース繊維の解繊が十分に進行しない。この裁断を十分に行わない場合、製造した射出成形用樹脂の中に、解繊されていない紙片(セルロース繊維の集塊)が少なからず残存し、これが射出成形用樹脂の強度低下、吸水特性低下の原因になりうる問題がある。
 さらに、上記特許文献4記載の技術では、熱可塑性樹脂と繊維状セルロースを別々の材料としてバッチ式溶融混連装置の攪拌室に投入して、熱可塑性樹脂と繊維状セルロースを溶融混練するに当たり、繊維状セルロースは溶融せず熱可塑性樹脂は溶融させるものである。すなわち、特許文献4記載の技術では、用いる原料が、目的の樹脂組成物を得るのに適したいわば純品であり、上述のような水を多量に含み、大きさも形状もまちまちで、樹脂にセルロースが不均一に付着した状態の薄膜片をリサイクルするものではない。
 また物性の異なる熱可塑性樹脂と繊維状セルロースを別々に投入して混ぜ合わせた場合、熱可塑性樹脂中に繊維状セルロースが十分均一な状態で分散し、一体化した樹脂組成物とすることは難しい。すなわち、繊維状セルロースの凝集体が生じやすく、樹脂成形体の強度低下を招く恐れがある。そのため、特許文献4には、アスペクト比が5~500の繊維状のセルロースを用いることが記載されている。
 そして、上述した特許文献1~4記載の技術は、ラミネート加工紙あるいはセルロースを含有する樹脂材料に関する技術であるが、アルミニウム層を含むラミネート加工紙を再利用することは記載されていないし、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は記載されていない。
 また、特許文献5及び特許文献6記載の技術は上述の通り、アルミニウムや紙繊維の分離回収技術であり、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を一体としてそのまま再利用することは記載されていない。
 特許文献7及び特許文献8には、セルロース、プラスチック材、アルミニウムからなる多層ラミネート材に所定の処理を施して、セルロースを除去してポリエチレンとアルミニウムを主体とする複合材としてリサイクルする方法が開示されている。しかし、特許文献7及び特許文献8はいずれも、セルロース繊維を高度に分離除去して、2%以下のセルロース繊維を含む、ポリエチレンとアルミニウム複合材を得るものである。セルロース繊維を高度に分離、除去するため、その処理に手間とコストがかかるという問題がある。さらに、押出加工の前に実質的に材料を乾燥、裁断させる工程を含むため、この点からもコストと手間がかかるという問題がある。また、紙飲料容器の多層ラミネート材に使用されるポリエチレンの主体は低密度ポリエチレンであるため、セルロース繊維を十分に除去して得られる複合材は強度に劣るものとなる。したがって、この複合材は汎用性に乏しく、用途は限定的である。特許文献7及び特許文献8には、紙飲料容器の多層ラミネート材を溶融混練し、アルミニウムを含むセルロース繊維分散樹脂複合材を製造することは記載されていない。
 また特許文献9には、飲料包装カートン等を原料とし、熱可塑性樹脂、セルロース繊維及びアルミニウムを含む熱可塑性樹脂材料を得ることが記載されている。しかし、その調製においては細分化、離解、分離、凝集、再粒状化などの処理を要し、やはりコストと手間がかかる。特許文献9にはセルロース繊維の含有により特性が変わることも記載されているが、特性に関する具体的な記載は無い。
 このように、上記特許文献1~9には、紙成分を含み吸水した状態にあるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、そのまま一体的に簡単な処理工程に付して、再利用する技術は記載されていない。
 本発明は、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片の再利用技術に関する。すなわち本発明は、ポリエチレン樹脂中に、特定量のセルロース繊維と、アルミニウムとが十分均一な状態で分散してなり、セルロースを一定量含有しながらも吸水率の増大を抑制できる、樹脂製品の原料として有用なセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、この複合材を用いたペレット及び成形体を提供することを課題とする。
 また本発明は、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パックないし食品パックから得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、簡単な処理工程で一体的に処理し、樹脂製品の原料として有用な、所定のセルロース有効質量比に対して所定の吸水率を有するセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を製造する方法を提供することを課題とする。
 また本発明は、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パックないし食品パックから得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、シンプルな処理工程で一体的に処理し、樹脂製品の原料として有用なセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材へとリサイクルする方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パックないし食品パックを水中で撹拌することにより紙部分を剥ぎ取り除去して得られる、上記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を原料として、この原料を、水の存在下で溶融混練することにより、水分を取り除きながら、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維と微細化されたアルミニウムとが十分均一に分散して一体化した複合材(セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材)を、優れたエネルギー効率で得ることができること、得られる複合材がセルロースを一定量含有するにもかかわらず、吸水率の増大を抑制でき、樹脂製品の原料として好適な物性を有することを見い出した。
 すなわち、上述したように従来は、樹脂原料としての再利用の実用化には高いハードルがあった上記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下で溶融混練することにより、セルロース繊維とアルミニウムとポリエチレン樹脂とが一体化され、吸水率の増大を抑制でき、樹脂製品の原料として有用な複合材が得られることを見い出した。
 本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。
 すなわち上記課題は以下の手段により解決された。
〔1〕
 ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなり、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下であり、吸水率が次式を満たす、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
[式] (吸水率)<(セルロース有効質量比)×0.01
〔2〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が5質量部以上50質量部未満である、〔1〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔3〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満である、〔1〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔4〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の引張強度が20MPa以上である、〔1〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔5〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の引張強度が25MPa以上である、〔1〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔6〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が1質量部以上15質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の曲げ強度が8~20MPaである、〔1〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔7〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が15質量部以上50質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の曲げ強度が15~40MPaである、〔1〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔8〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記アルミニウムの含有量が1質量部以上40質量部以下である、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔9〕
 前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記アルミニウムの含有量が5質量部以上30質量部以下である、〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔10〕
 前記ポリエチレン樹脂が、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定で得られる分子量パターンにおいて1.7>半値幅(Log(MH/ML))>1.0の関係を満たす、〔1〕~〔9〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔11〕
 繊維長1mm以上のセルロース繊維を含有する、〔1〕~〔10〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔12〕
 X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウムの数に占めるX-Y最大長が1mm以上のアルミニウムの数の割合が1%未満である、〔1〕~〔11〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔13〕
 前記ポリエチレン樹脂の50質量%以上が低密度ポリエチレンである、〔1〕~〔12〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔14〕
 前記ポリエチレン樹脂の80質量%以上が低密度ポリエチレンである、〔1〕~〔13〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔15〕
 前記複合材がポリプロピレンを含有し、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記ポリプロピレンの含有量が20質量部以下である、〔1〕~〔14〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔16〕
 前記複合材の、138℃の熱キシレン溶解質量比をGa(%)、105℃の熱キシレンへ溶解質量比をGb(%)、セルロース有効質量比をGc(%)としたとき、下記式を満たす、〔1〕~〔15〕いずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
   {(Ga-Gb)/(Gb+Gc)}×100≦20
ここで、
  Ga={(W0-Wa)/W0}×100
  Gb={(W0-Wb)/W0}×100
   W0:熱キシレンに浸漬する前の複合材の質量
   Wa:138℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
   Wb:105℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
  Gc={Wc/W00}×100
   Wc:窒素雰囲気中で270℃~390℃に昇温する間の、乾燥複合材の質量減少量
   W00:昇温前(23℃)の乾燥複合材の質量
である。
〔17〕
 前記複合材がポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンを含有し、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンの総含有量が10質量部以下である、〔1〕~〔16〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔18〕
 前記ポリエチレン樹脂及び/又は前記ポリプロピレンの少なくとも一部が再生材に由来する、〔15〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔19〕
 前記複合材が、
(a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
(b)前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
を原料として得られる、〔1〕~〔18〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔20〕
 前記複合材が、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を原料として得られる、〔1〕~〔19〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔21〕
 前記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片が、
(a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
(b)前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
から紙部分を剥ぎ取り除去して得られたものである、〔20〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔22〕
 前記複合材が無機質材を含有し、前記ポリエチレン樹脂100質量部に対し、前記無機質材の含有量が1質量部以上100質量部以下である、〔1〕~〔21〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔23〕
 温度230℃、荷重5kgfにおけるメルトフローレート(MFR)が、0.05~50.0g/10minである、〔1〕~〔22〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔24〕
 前記複合材が、23℃の水に20日間浸漬した後の吸水率が0.1~10%であり、かつ耐衝撃性が、23℃の水に20日間浸漬する前よりも浸漬した後の方が高い、〔1〕~〔23〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔25〕
 線膨張係数が1×10-4以下である、〔1〕~〔24〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔26〕
 前記線膨張係数が8×10-5以下である、〔25〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔27〕
 含水率が1質量%未満である、〔1〕~〔26〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
〔28〕
 〔1〕~〔27〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材からなるペレット。
〔29〕
 〔1〕~〔27〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を用いた成形体。
〔30〕
 少なくともセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下で溶融混練し、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得ることを含み、
 前記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片が、
(a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
 (b)前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
から得られるものである、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔31〕
 紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙及び/又は前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックを、水中で撹拌することにより前記紙の一部が取り除かれたセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得、該セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と水とを、ポリエチレンが溶融しセルロース繊維が変質しない温度で溶融混練し、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得ることを含む、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔32〕
 前記溶融混練がバッチ式混練装置を用いて行われ、前記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と、水とを該バッチ式混練装置に投入して、該装置の回転軸に突設された撹拌羽根を回転させて撹拌し、この撹拌により装置内の温度を高めて溶融混練を行う、〔30〕又は〔31〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔33〕
 前記溶融混練を、前記撹拌羽根の先端の周速を20~50m/秒として行う、〔32〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔34〕
 前記複合材が、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中の前記セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下であり、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対して前記アルミニウムの含有量が1質量部以上40質量部以下である、〔30〕~〔33〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔35〕
 水を含んだ状態の前記薄膜片を減容処理し、この減容処理物を溶融混練することにより、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得る、〔30〕~〔34〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔36〕
 水を含んだ状態の前記薄膜片を粉砕し、この粉砕物を溶融混練することにより、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得る、〔30〕~〔35〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔37〕
 前記溶融混練を、前記薄膜片100質量部に対して水を5質量部以上150質量部未満として行う、〔30〕~〔36〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔38〕
 前記溶融混練を、セルロース材を混合して行う、〔30〕~〔37〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔39〕
 前記セルロース材として、ペーパースラッジを用いる、〔38〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔40〕
 前記セルロース材として、吸水した状態のセルロース材を用いる、〔38〕又は〔39〕に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔41〕
 前記溶融混練を、低密度ポリエチレン及び/又は高密度ポリエチレンを混合して行う、〔30〕~〔40〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔42〕
 前記複合材を構成するポリエチレン樹脂の50質量%以上が低密度ポリエチレンである、〔30〕~〔41〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔43〕
 前記複合材を構成するポリエチレン樹脂の80質量%以上が低密度ポリエチレンである、〔30〕~〔42〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔44〕
 前記複合材中、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対するポリプロピレンの含有量が20質量部以下である、〔30〕~〔43〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔45〕
 前記複合材中、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対するポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンの総含有量が10質量部以下である、〔30〕~〔44〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔46〕
 前記複合材中、X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウムの数に占めるX-Y最大長が1mm以上のアルミニウムの数が1%未満である、〔30〕~〔45〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
〔47〕
 〔30〕~〔46〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法を実施することを含む、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パックのリサイクル方法。
〔48〕
 〔1〕~〔27〕のいずれか1つに記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材又は〔28〕に記載のペレットと、高密度ポリエチレン及び/又はポリプロピレンとを混合し、該混合物を成形して成形体を得ることを含む、成形体の製造方法。
 本発明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
 本発明において、「ポリエチレン」という場合、低密度ポリエチレン及び/又は高密度ポリエチレン(HDPE)を意味する。
 上記低密度ポリエチレンは、密度が880kg/m以上940kg/m未満のポリエチレンを意味する。上記高密度ポリエチレンは、上記低密度ポリエチレンの密度より密度が大きいポリエチレンを意味する。
 低密度ポリエチレンは、長鎖分岐を有する、いわゆる「低密度ポリエチレン」及び「超低密度ポリエチレン」といわれるものでもよく、エチレンと少量のα-オレフィンモノマーを共重合させた直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)でもよく、さらには上記密度範囲に包含される「エチレン-α-オレフィン共重合体エラストマー」であってもよい。
 本発明のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、ペレット及び成形体は、吸水率の増大を抑制でき、樹脂製品の原料として有用である。
 本発明のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法によれば、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙あるいはこのポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パックないし食品パックから得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をそのまま原料として用いて、樹脂製品の原料として有用な、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなる複合材を効率的に得ることができる。
 本発明のリサイクル方法によれば、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙あるいはこのポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パックないし食品パックを、樹脂製品の原料として有用な、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなる複合材へと効率的にリサイクルすることができる。すなわち、従来は技術上もコストの上でも樹脂原料としての再利用には困難性のあったセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をそのまま、簡単な処理工程に付すだけで、有効利用することができ、廃棄物を大幅に低減することができる。
分子量分布の半値幅の一例を示す図面である。図1中の矢印で示された幅が半値幅である。
 以下に、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
[セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材]
 本発明のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材(以下、単に「本発明の複合材」とも称す。)は、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなり、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下である。
 本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムが十分均一な状態で分散しており、押出成形及び射出成形などへの適応性が高いものである。
 本発明の複合材は、吸水率が次式を満たす。吸水率が高すぎると吸水時の曲げ強度等の機械特性が低下する。後述するセルロース有効質量比が5~40%の範囲であれば、より好ましい。なお、「吸水率」(単位:%)は、複合材を用いて成形した、縦100mm、横100mm、厚さ1mmの成形体を、23℃の水に20日間浸漬した際の吸水率を意味し、後述する実施例に記載の方法で測定される。
   [式] (吸水率)<(セルロース有効質量比)×0.01
ここで、セルロース有効質量比は、事前に大気雰囲気にて80℃×1時間の乾燥を行って乾燥状態にしたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の試料を、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で、23℃から400℃まで熱重量分析(TGA)を行い、次式により算出することができる。
(セルロース有効質量比[%])=
    (270~390℃の質量減少[mg])×100/(熱重量分析に付す前の乾燥状態の樹脂複合材試料の質量[mg])
 本発明の複合材は、吸水性の高いセルロース繊維を含有するにもかかわらず、この複合材は吸水率の増大が所定のレベルに抑えられている。この理由は定かではないが、セルロース繊維がポリエチレン樹脂中に均一に分散してなる形態により、セルロース繊維とポリエチレン樹脂がいわば一体化した状態となってセルロース繊維の吸水性がポリエチレン樹脂により効果的にマスクされ、さらにポリエチレン樹脂中に微細化されて均一分散したアルミニウムの撥水作用等が相俟って吸水性が抑制されるものと推定される。また、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを均一分散させるためには、後述するように水の存在下で溶融混練することが必要である。この溶融混練においてポリエチレン樹脂の一部が低分子化し、その表面に親水基が生成し、この親水基がセルロース繊維表面の親水性基と結合し、結果的に表面の親水性基が減少すること、あるいは溶融混練における熱水ないし亜臨界状態の水の作用でセルロースが分解し、親水性基が減少することなども吸水性抑制の一因と考えられる。
 本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中に占めるセルロース繊維の割合を70質量部以下とする。この割合が70質量部を超えると、溶融混練によりセルロース繊維が均一に分散した複合材が得られにくくなり、得られる複合材の吸水性が大きく上昇する傾向がある。吸水性をより抑え、また後述する耐衝撃性をさらに高める観点から、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中に占めるセルロース繊維の割合は、好ましくは50質量部未満である。
 ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中に占めるセルロース繊維の割合は、1質量部以上である。この割合を1質量部以上とすることにより、後述する曲げ強度をより向上させることができる。この観点からは、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中に占めるセルロース繊維の割合は5質量部以上が好ましく、15質量部以上であることがより好ましい。また引張強度をより向上させる点も考慮すれば、当該割合は25質量部以上であることが好ましい。
 本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、アルミニウム(以下、アルミニウム分散質ともいう。)の含有量が1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。アルミニウムの含有量をこの範囲内とすることにより、複合材の加工性をより高めることができ、また、複合材の加工時にアルミニウムの塊まりがより生じにくくなる。ポリエチレンラミネート加工紙のアルミニウム薄膜層は溶融混練時に、アルミニウムが溶融することはないが混練時の剪断力により、徐々に剪断され微細化させる。
 上記加工性の観点に加え、熱伝導性、難燃性等をも考慮した場合、本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、アルミニウムの含有量が好ましくは5質量部以上30質量部以下であり、さらに好ましくは5質量部以上10質量部以下である。
 本発明の複合材は、X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウムを含むことが好ましい。X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウム分散質の数に占めるX-Y最大長が1mm以上のアルミニウム分散質の数の割合が1%未満であることが好ましい。この割合を1%未満とすることにより、複合材の加工性をより高めることができ、また、複合材の加工時にアルミニウムの塊まりがより生じにくくなる。
 X-Y最大長は、複合材の表面を観察して決定されるものである。この観察面において、アルミニウム分散質に対し、特定方向(X軸方向)に直線を引き、当該直線とアルミニウム分散質の外周とが交わる2つの交点間を結ぶ距離が最大となる当該距離(X軸最大長)を測定し、また、当該特定方向に対して垂直方向(Y軸方向)に直線を引き、この直線とアルミニウム分散質の外周とが交わる2つの交点間を結ぶ距離が最大となる当該距離(Y軸最大長)を測定し、X軸最大長とY軸最大長のうち長い方の長さをX-Y最大長とする。X-Y最大長は、後述する実施例に記載されるように画像解析ソフトを用いて決定することができる。
 本発明の複合材中に分散しているアルミニウム分散質は、個々のアルミニウム分散質のX-Y最大長の平均が0.02~0.2mmであることが好ましく、0.04~0.1mmであることがより好ましい。X-Y最大長の平均は、後述するように、画像解析ソフトを用いて測定されるX-Y最大長の平均とする。
 本発明の複合材に含まれるセルロース繊維は、繊維長1mm以上のものを含むことが好ましい。繊維長1mm以上のセルロース繊維を含むことにより、引張強度、曲強度等の機械強度をより向上させることができる。
 本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、引張強度が20MPa以上であることが好ましい。本発明の複合材はポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、引張強度が25MPa以上であることがより好ましい。特に複合材を構成するポリエチレン樹脂が後述するように低密度ポリエチレンを主成分とし、あるいは、低密度ポリエチレンを80質量%以上含むものであっても、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、引張強度が20MPa以上(さらに好ましくは25MPa以上)であることが好ましい。複合材を構成するポリエチレン樹脂が低密度ポリエチレンを主成分とし、あるいは低密度ポリエチレンを80質量%以上含むものであっても、上記の所望の引張強度を示す複合材を、後述する本発明の製造方法により得ることができる。
 本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が1質量部以上15質量部未満であり、曲げ強度が8~20MPaであることが好ましい。また本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が5質量部以上15質量部未満であり、曲げ強度が10~20MPaであってもよい。また本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が15質量部以上50質量部未満であり、曲げ強度が15~40MPaとすることもできる。
 上記の曲げ強度は、複合材を特定形状に成形して測定される。より詳細には、後述する実施例に記載の方法により測定される。
 本発明の複合材は、含水率が1質量%未満であることが好ましい。後述するように本発明の複合材は、水の存在下、樹脂を含む原料を溶融混練することにより製造することができる。この方法は、溶融混練しながら、水を蒸気として効率的に除去することができ、得られる複合材の含水率を1質量%未満にまで低減することができる。したがって、水分の除去と溶融混練とを別のプロセスで行う場合に比べて、水分除去にかかるエネルギー使用量(消費電力等)を大幅に抑えることができる。
 本発明の複合材は、23℃の水に20日間浸漬した後の吸水率が0.1~10%であることが好ましい。本発明のポリエチレン樹脂複合材は、上述の通り吸水率の増大を抑制できるものであり、また、少量の水が吸水された場合においては、曲げ強度を大きく低下させずに、耐衝撃性が高まる物性であることが好ましい。このような物性を有することにより、本発明の複合材を用いた成形体を、屋外での使用にも好適に用いることができる。
 複合材の吸水性及び耐衝撃性は、複合材を特定形状に成形して測定される。より詳細には、後述する実施例に記載の方法により測定される。
 本発明の複合材を構成するポリエチレン樹脂は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定で得られる分子量パターンにおいて1.7>半値幅(Log(MH/ML))>1.0の関係を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、複合材の流動性、射出成形性をより向上させることができ、また耐衝撃性をより高めることができる。本発明の複合材を構成するポリエチレン樹脂は、より好ましくは、1.7>半値幅(Log(MH/ML))>1.2の関係を満たす。また、ポリエチレン樹脂の重量平均分子量は、100000~300000が好ましい。100000未満では衝撃特性に劣る、300000を超えると流動性に劣る傾向がある。
 本発明の複合材は、複合材を構成するポリエチレン樹脂が、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー測定で得られる分子量パターンにおいて、最大ピーク値を示す分子量が10000~1000000の範囲にあり、かつ、重量平均分子量Mwが100000~300000の範囲にあることが好ましい。最大ピーク値を示す分子量を10000以上とし、また、重量平均分子量を100000以上とすることにより、衝撃特性がより高められる傾向にある。また、最大ピーク値を示す分子量を1000000以下とし、また、重量平均分子量を300000以下とすることにより、流動性がより高められる傾向にある。
 このようなポリエチレン樹脂の分子量パターンは、後述するように、本発明の複合材を、水の存在下、樹脂を含む原料を溶融混練することにより実現することができる。すなわち、水の存在下、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維とアルミニウムとを共存させて高速溶融混練することにより実現することができる。
 上記の分子量パターンの半値幅は、GPCにおける分子量パターンのうち、最大ピークのピークトップ(最大頻度)周辺におけるスペクトルの広がり(分子量分布の度合い)を示す。スペクトル中の強度がピークトップ(最大頻度)の半分となっているところ(それぞれ高分子量側の分子量をMH、低分子量側の分子量をMLとする)でのGPCスペクトル線の幅を半値幅とする。
 本発明の複合材は、温度230℃、荷重5kgfにおけるメルトフローレート(MFR)が、0.05~50.0g/10minであることが好ましい。MFRを上記好ましい範囲内とすることにより、より良好な成形性を実現することができ、得られる成形体の耐衝撃性もより高めることができる。
 本発明の複合材を溶融させて任意の形状及び大きさに固化させ、あるいは裁断することで、ペレットとすることができる。例えば、本発明の複合材の粉砕物を、二軸押出機にてストランド状に押出し冷却固化後に裁断することによりペレットを得ることができる。あるいは、本発明の複合材の粉砕物を、ホットカットを備えた二軸押出機にて押出しカットすることによりペレットを得ることができる。これらのペレットの大きさ、形状に特に制限はなく、目的に応じて適宜選定できるが、例えば、数mmの直径を有する略円柱状あるいは円盤状の粒体などに仕上げることができる。
 本発明の複合材を構成するポリエチレン樹脂は、低密度ポリエチレンが主成分であることが好ましく、より好ましくは本発明の複合材を構成するポリエチレン樹脂の50質量%以上が低密度ポリエチレンであり、さらに好ましくは本発明の複合材を構成するポリエチレン樹脂の80質量%以上が低密度ポリエチレンである。
 本発明の複合材は、ポリエチレン樹脂以外の樹脂成分を含有してもよい。例えば、ポリプロピレンを含有してもよい。この場合、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、ポリプロピレンの含有量が20質量部以下であることが好ましい。
 また、本発明の複合材は、例えば、ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンを含有してもよい。この場合、ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンを含有し、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンの総含有量が10質量部以下であることが好ましい。ここで、「ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンの総含有量」とは、ポリエチレンテレフタレート及びナイロンのうち1種を含有する場合は、当該1種の含有量を意味し、ポリエチレンテレフタレート及びナイロンの両方を含有する場合はポリエチレンテレフタレート及びナイロンの総含有量を意味する。
 複合材中に混入しうる樹脂の種類が分かっていれば、ポリエチレン樹脂以外の樹脂の量は、複合材の熱キシレン溶解質量比に基づき決定することができる。
-熱キシレン溶解質量比-
 本発明において、熱キシレン溶解質量比は次のように決定される。
 自動車電線用規格JASOD618の架橋度測定に準拠し、複合材の成形シートから0.1~1gを切だし試料とし、この試料を400メッシュのステンレスメッシュで包み、所定温度のキシレン100mlに24時間浸漬する。次いで試料を引き上げ、その後試料を80℃の真空中で24時間乾燥させる。試験前後の試料の質量から、次式より熱キシレン溶解質量比G(%)が算出される。
  G={(W0-W)/W0}×100
   W0:熱キシレン中に浸漬する前の複合材の質量
   W:熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
 例えば、「ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、ポリプロピレンの含有量が20質量部以下である」とは、複合材の、138℃の熱キシレン溶解質量比をGa(%)、105℃の熱キシレンへ溶解質量比をGb(%)、セルロース有効質量比をGc(%)としたとき、Ga-Gbがポリプロピレンの質量比(%)に、Gbがポリエチレンの質量比(%)に相応する。したがって、本発明の複合材は下記式を満たすことも好ましい。
   {(Ga-Gb)/(Gb+Gc)}×100≦20
ここで、
  Ga={(W0-Wa)/W0}×100
  Gb={(W0-Wb)/W0}×100
   W0:熱キシレンに浸漬する前の複合材の質量
   Wa:138℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
   Wb:105℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
  Gc={Wc/W00}×100
   Wc:窒素雰囲気中で270℃~390℃に昇温する間の、乾燥複合材の質量減少量
   W00:上記昇温前(23℃)の乾燥複合材の質量
である。
 本発明の複合材を構成する上記のポリエチレン樹脂及び/又は前記ポリプロピレンは、少なくとも一部が再生材に由来することが好ましい。この再生材としては、例えば、上記のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片、紙とポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、紙とポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パック、紙とポリエチレン薄膜層及を有するポリエチレンラミネート加工紙、紙とポリエチレン薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パック等が挙げられる。
 本発明の複合材は、
(a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
(b)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
を由来として得られるものであることが好ましい。より具体的には、上記のラミネート加工紙及び/又は飲料・食品パックをパルパーで処理して紙部分を剥ぎ取り除去して得られたセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を原料として得られるものであることが好ましい。さらに詳細には、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下、後述する溶融混練処理に付して得られるものであることが好ましい。
 本発明の複合材は、無機質材を含有してもよい。無機質材を含有することにより曲げ弾性、難燃性が向上し得る。曲げ弾性と衝撃特性の観点から、ポリエチレン樹脂100質量部に対する無機質材の好ましい含有量は1~100質量部である。難燃性を考慮し、また衝撃特性をさらに考慮すると、ポリエチレン樹脂100質量部に対する無機質材の含有量は好ましくは5~40質量部である。
 無機質材としては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン等があげられる。なかでも炭酸カルシウムが好ましい。無機質材は、後述するセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片にペーパースラッジ、古紙、ラミネート紙廃材等を加えて水の存在下で混練して複合材を得る場合に、これらのペーパースラッジ、古紙、ラミネート紙廃材に元々含有される填料材等を由来としてもよい。
 本発明の複合材は、目的に応じて、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、耐候剤、相溶化剤、衝撃改良剤、改質剤等を含んでもよい。
 難燃剤としては、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、上述したような金属水酸化物等があげられる。難燃性向上のためにエチレン酢酸ビニル共重合体、エチルアクリレート共重合体等のエチレン系共重合体等の樹脂を含んでもよい。
 リン系難燃剤としては、分子中にリン原子を有する化合物があげられ、例えば、赤燐、三酸化リン、四酸化リン、五酸化リンなどのリン酸化物、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸などのリン酸化合物、モノアンモニウムホスフェート、ジアンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェートなどのリン酸アンモニウム塩、メラミンモノホスフェート、メラミンジホスフェート、メラミンポリホスフェートなどのリン酸メラミン塩、リン酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムなどのリン酸金属塩、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェートなどの脂肪族系リン酸エステル類、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェートなどの芳香族系リン酸エステル類が挙げられる。
 ハロゲン系の難燃剤としては、ヘキサブロモシクロドデカンなどの脂肪族炭化水素の臭素化物、ヘキサブロモベンゼン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、2,3-ジブロモプロピルペンタブロモフェニルエーテルなどの芳香族化合物の臭素化物、テトラブロモビスフェノールAなどの臭素化ビスフェノール類及びその誘導体、臭素化ビスフェノール類誘導体オリゴマー、臭素系芳香族化合物、塩素化パラフィン、塩素化ナフタレン、パークロロペンタデカン、テトラクロロ無水フタル酸、塩素化芳香族化合物、塩素化脂環状化合物、ヘキサブロモフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテルなどの臭素系難燃剤が挙げられる。
 金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等があげられる。また、これら金属水酸化物に表面処理を施したものを用いることもできる。
 酸化防止剤、安定剤、耐候剤としては、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’-チオビス(3-メチルー6-t-ブチルフェノール)等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、ポリメチルプロピル3-オキシ-[4(2,2,6,6テトラメチル)ピペリジニル]シロキサン、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールとコハク酸とのポリエステル、ポリ[{6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}]等のヒンダードアミン系化合物等があげられる。酸化防止剤、安定剤、又は耐候剤の含有量は、複合材100質量部に対してそれぞれ0.001~0.3質量部であることが好ましく、酸化防止剤、安定剤、又は耐候剤の種類と、複合材の用途により適宜調整される。
 相溶化剤、衝撃改良剤、改質剤としては、ポリスチレン-ポリ(エチレン-エチレン/プロピレン)ブロック-ポリスチレン、ポリスチレン-ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック-ポリスチレン、ポリスチレン-ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック-ポリスチレン、オレフィン結晶・エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックポリマー等のスチレン系エラストマー、マレイン酸変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリプロピレン等の酸変性ポリオレフィン等があげられる。引張強度や曲げ強度を高める観点からはマレイン酸変性ポリエチレンを好適に用いることができる。
 本発明の複合材は、加工性向上のため、オイル成分や各種の添加剤を含むことができる。パラフィン、変性ポリエチレンワックス、ステアリン酸塩、ヒドロキシステアリン酸塩、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ化ビニリデン系共重合体、有機変性シロキサン等があげられる。
 本発明の複合材は、カーボンブラック、各種の顔料、染料を含有することができる。本発明の複合材は、金属光沢系の着色材を含有することもでき、この場合、本発明の複合材に含まれるアルミニウムは、金属光沢系着色材による金属光沢をより高める方向に作用し得る。
 本発明の複合材は、導電性カーボンブラック等の、アルミニウム以外の導電性付与成分を含むことができる。この場合、本発明の複合材に含まれるアルミニウムは、導電性付与成分による導電性をより高める方向に作用し得る。
 本発明の複合材は、アルミニウム以外の熱伝導性付与成分を含むことができる。この場合、本発明の複合材に含まれるアルミニウムは、熱伝導性付与成分による熱伝導性をより高める方向に作用し得る。
 本発明の複合材は、発泡体であってもよい。即ち、本発明の複合材は、発泡剤の作用により発泡させた状態であってもよい。発泡剤としては有機または無機の化学発泡剤が挙げられ、具体例としては、アゾジカルボンアミドが挙げられる。
 本発明の複合材は、架橋されていてもよい。架橋剤としては、有機過酸化物等が挙げられ、具体例としてジクミルパーオキサイドが挙げられる。本発明の複合材はシラン架橋法により架橋された形態であってもよい。
 本発明の複合材を用いて本発明の成形体を得ることができる。本発明の成形体は、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムが均一な状態で分散しているため、均質性が高く、形状安定性に優れると共に、曲げ強度や耐衝撃性などに優れており、多目的な利用が可能なものである。
 本発明の成形体は、ペレット状として、あるいは成形材料として用いることもできる。
 本発明の複合材又はペレットは、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂と混合し、この混合物を成形することにより成形体とすることができる。この成形体は、例えば、本発明の複合材又はペレットと、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂とを溶融混練した後、射出成形、押出成形等の公知の成形法により得ることができる。こうして得られる成形体は、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械特性に優れた形態となり得る。また、この成形体は線膨張係数が抑制されたり、高熱伝導性が高められたりして熱特性にも優れた形態となり得る。さらにこの成形体は、水吸収性が抑えられ、耐水特性に優れた形態となり得る。
 換言すれば、本発明の複合材又はペレットは、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂に対して、セルロース繊維とアルミニウムを含む改質マスターバッチとして使用することができる。この改質マスターバッチとして使用する場合、本発明の複合材又はペレットにおけるセルロース繊維の含有量は、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が25質量部以上であることが好ましい、さらに好ましくは35質量部以上、さらに好ましくは40質量部以上である。
 続いて本発明の複合材の製造方法について、好ましい実施形態を以下に説明するが、本発明の複合材は、下記方法により得られたものに限定されるものではない。なお、下記で説明する、本発明の複合材の製造方法の好ましい実施形態を、「本発明の製造方法」とも称す。
[複合材の製造方法]
 本発明の製造方法では、原料として、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙から得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を用いる。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パックから得られるものであることが好ましい。
<セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片>
 紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙(好ましくは、このポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パック)は、一般に、紙部分の材質として丈夫で見た目の美しい高品質のパルプが使用されており、このようなパルプは主にセルロース繊維によって構成されている。そして、かかる紙部分の表面には、ポリエチレン押出ラミネート加工によってポリエチレン薄膜が貼着されており、紙部分への飲料の浸透を防ぐようにされている。さらに、アルミニウム薄膜層を有することで、ガスバリア性が向上され、飲料ないし食品の長期保存や香り保持に資するものとなっている。
 このような飲料パック及び/又は食品パック等のポリエチレンラミネート加工紙をリサイクルするには、一般に、パルパーに投入して水中で撹拌することによって、ラミネート加工紙から紙部分を剥ぎ取り除去し、ポリエチレン薄膜部分(アルミニウム薄膜が付着したもの、付着していないものを含む)と紙部分とに分離する。その場合、ポリエチレン薄膜部分は、例えば0.1cm~500cm程度の大きさで、不均一な小片に切断されたもの、あるいは飲料容器を展開した大きさに近いものが含まれる。ポリエチレン薄膜部分の、紙部分が剥ぎ取られた側の表面には、除去しきれなかった多数のセルロース繊維が不均一に付着したままの状態にある。このポリエチレン薄膜部分を、本発明においては上述の通り、「セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片」という。また、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、パルパーにより紙部分がある程度除去され、飲料パック及び/又は食品パックそのものよりもセルロース繊維の量が少ない。すなわち、セルロース繊維・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片の集合体(薄膜片原料全体)として見た場合、乾燥質量において、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中のセルロース繊維の割合は1質量部以上70質量部以下であることが好ましく、5質量部以上70質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上50質量部未満であることがさらに好ましく、25質量部以上50質量部未満であることがさらに好ましい。また、パルパーで処理して得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、そのセルロース繊維が多量の水を吸収した状態にある。なお、本発明において単に「セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片」という場合、水分を除いた状態(吸水していない状態)の薄膜片を意味する。
 パルパーによる一般的な処理では、通常、得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、当該薄膜片の集合体(薄膜片原料全体)として見た場合、乾燥質量において、ポリエチレン樹脂の量よりもセルロース繊維の量が少量となる。
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片」において、付着しているセルロース繊維は、繊維同士が相互に接触せずに分散した状態でもよく、繊維同士が絡まって紙の状態を保っていてもよい。「セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片」には、ポリエチレン樹脂、セルロース繊維、紙の白色度を高めるために一般的に含まれる填料(例えばカオリン、タルク)、サイズ剤などが含まれていてもよい。ここで、サイズ剤とは、紙に対してインクなど液体の浸透性を抑え、裏移りや滲みを防ぎ、ある程度の耐水性を与える目的で加えられるものである。疎水性基と親水性基を持ち、疎水性基を外側に向けて紙に疎水性をもたせる。内添方式と表面方式とがあり、いずれにも天然物と合成物とがある。主なものとして、ロジン石鹸、アルキルケテンダイマー(ADK)、アルケニル無水コハク酸(ASA)、ポリビニルアルコール(PVA)などが用いられる。表面サイズ剤には酸化でんぷん、スチレン・アクリル共重合体(コポリマー)、スチレン・メタクリル共重合体などを用いる。その他、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分が含まれていてもよい。例えば、原料のラミネート加工紙に含まれる各種添加剤、インク成分、等が含まれていても良い。セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片中(水分を除いたセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片中)の上記他の成分の含有量は、通常は0~10質量%であり、0~3質量%が好ましい。
<溶融混練における水の作用>
 本発明の製造方法では、上記のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下で溶融混練する。すなわち、水の存在下で溶融混練することによって、セルロース繊維とアルミニウムが分散してなるポリエチレン樹脂複合材を得ることができる。ここで「溶融混練」とは、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片のポリエチレン樹脂が溶融する温度で混練することを意味する。好ましくは、セルロース繊維が変質しない温度で溶融混練することが好ましい。「セルロース繊維が変質しない」とは、セルロース繊維が著しい変色や燃焼、炭化を生じないことを意味する。
 上記溶融混練時における最高到達温度は110~280℃とすることが好ましく、130~220℃とすることがより好ましい。
 水の存在下で溶融混練することにより、せん断力の負荷と熱水の作用(熱水による物理的作用と化学的作用(加水分解作用)を含む)により、セルロース繊維がポリエチレン樹脂表面に埋め込まれた固着状態ないし熱融着状態から解放され、さらにそれぞれのセルロース繊維をセルロース繊維同士のネットワーク状のからみ合いから解放して、紙形状から繊維状にセルロースの形状が変化して、セルロース繊維をポリエチレン樹脂中に、均一に分散させることが可能となる。また、熱水はアルミニウムにも作用し、アルミニウムの表面への水和酸化物の生成や表面の溶解を促す。特に水の水素イオン濃度(pH)が中性から振れた場合に、溶解の作用は大きくなる。溶融混練によるせん断力と、熱水とアルミニウムとの反応が複合的に作用し、アルミニウムが十分に微細化し、大きさ、形状が不均一でセルロース繊維の付着状態も不均一なセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片から、均一な物性のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得ることが可能になるものと考えられる。また、せん断と熱水により促進されるアルミニウムの微細化とその表面への水和酸化物の生成においては、アルミニウムが微細化するほど表面積が増え、アルミニウム表面の水和酸化物の量も増えることになる。この現象は、複合材の難燃性の向上においても有利に働くものと考えられる。
 複合材の原料としてセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を用いれば、上記溶融混練している状態において、水(熱水)のpHは通常はアルカリ性側を示す。溶融混練している状態における水のpHは7.5~10の範囲にあることが好ましく、7.5~9の範囲にあることも好ましい。水がアルカリ性を示すことにより、アルミニウムと水とが反応してアルミニウムが溶解しやすくなり、ポリエチレン樹脂中への均一分散性をより高めることができる。
 また、上記溶融混練している状態において、水のpHを酸性側(好ましくはpH4~6.5、より好ましくはpH5~6.5)としてもよい。この場合も、アルミニウムと水とが反応してアルミニウムが溶解しやすくなり、ポリエチレン樹脂中への均一分散性をより高めることができる。ただし、酸性側である場合は、混練装置や製造に使用する各装置の特に金属部を痛める可能性がある。この点からはアルカリ性側を示すものが望ましい。
 熱水は亜臨界状態の水となってもよい。ここで、「亜臨界状態の水」とは、水の臨界点(温度374℃・圧力22MPa)までには達しない高温高圧状態の水であり、より詳しくは、温度が水の大気圧の沸点(100℃)以上、かつ水の臨界点以下であり、圧力が少なくとも飽和水蒸気圧付近にある状態である。
 亜臨界状態の水は、0℃以上100℃以下で大気圧下の水よりイオン積が大きくなり、セルロース繊維の分子間結合を弱め、セルロース繊維の解繊が促進されるものと推定される。また、亜臨界状態の水はアルミニウムとの反応性もより高く、アルミニウムの微細化と均一分散性をより高めることができるものと考えられる。
 水の存在下でセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を溶融混練する方法に特に制限はなく、例えば、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と水とを閉鎖空間内に投入し、かかる閉鎖空間内で薄膜片と水とを激しく混練することにより、空間内の温度を上昇させて溶融混練することができる。なお、本発明において「閉鎖」とは、外部から閉ざされた空間であるが、完全な密閉状態ではないことを示す意味で用いている。すなわち、上記のように閉鎖空間内で薄膜片と水とを激しく混練すると温度と圧力が上昇するが、かかる高温高圧下において蒸気が外へと排出される機構を備えた空間を意味する。したがって、閉鎖空間内で、薄膜片と水とを激しく混練することにより、水の存在下での溶融混練が達せられる一方、水分は蒸気として外に排出され続けるため、ついには水分を大幅に低減あるいは事実上完全に取り除くことが可能となる。また、ニーダーを用いて、ポリエチレン樹脂の溶融温度以上の温度に設定して溶融混練することもできる。この場合も同様に、溶融混練しながら水分を蒸発させることができる。
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、上述の通り、紙部分との分離処理の際に多量に含水しており、再利用にかかる消費エネルギー等を考慮した場合にも、再利用し難いものであった。しかし、本発明の製造方法では、水の存在下で溶融混練するために水が必要である。したがって、薄膜片の吸水量が多い事は全く問題にならず、むしろ水を加える手間を減ずることができるというメリットがある。しかも溶融混練においては水分を高温の蒸気として効率的に排出することができるため、得られる複合材の含水率を所望のレベルにまで十分に下げることが可能になる。
 上述した閉鎖空間内における溶融混練には、例えば、回転羽根を有する閉鎖型バッチ式混練機を用いることができる。このバッチ式閉鎖型混練装置として、例えば、株式会社エムアンドエフ・テクノロジー製の国際公開2004/076044号公報に記載のバッチ式高速撹拌装置やこれに類似した構造を有するバッチ式高速撹拌装置を使用することができる。このバッチ式密閉型混練装置には、円筒形の撹拌室が備えられており、その撹拌室中を貫通して配置された回転軸の外周には、複数枚の撹拌羽根が突設されている。また、例えば、これらのバッチ式高速撹拌装置には撹拌室の圧力を保ちながら水蒸気を解放する機構が設けられている。
 撹拌室内の温度と圧力は、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と水に、回転する撹拌羽根による高剪断力が加わることで急上昇し、高温となった水がセルロースに対して物理的、化学的(加水分解)に作用し、高速撹拌による強烈なせん断力とが相俟って、ポリエチレン薄膜片の表面にラミネート加工時に熱融着されて埋め込まれたセルロース繊維を解繊し、さらに上述した熱水とアルミニウムとの反応が生じ、セルロース繊維とアルミニウムをポリエチレン樹脂中に均一に分散させることができると考えられる。
 上記のバッチ式閉鎖型混練装置には、上述の通り円筒形の撹拌室が備えられており、その撹拌室中を貫通して配置された回転軸の外周には、複数枚(例えば4~8枚)の撹拌羽根が突設されている。撹拌羽根が配置された回転軸は、駆動源であるモーターに連結されている。ここで、撹拌室内に取り付けた温度計や圧力計により、温度や圧力を計測し、温度計や圧力計から計測された温度や圧力を用いて、材料の溶融状態を判断して、溶融混練を判断することができる。また、材料の状態を温度や圧力から判断するのではなく、モーターにかかる回転トルクを計測して溶融状態を判断することもできる。例えば、トルクメーターから計測される回転軸の回転トルクの変化を計測し、溶融混練の終了時点を判断することもできる。溶融混練においては撹拌羽根を高速回転させる。撹拌羽根の周速(回転速度)は、撹拌羽根の先端(回転軸からの距離が最も遠い先端部分)の周速として、10m/秒以上が好ましく、20~50m/秒がより好ましい。
 バッチ式閉鎖型混練装置を用いた溶融混練の終了時点は、得られる複合材の物性を考慮して適宜に調節されるものである。好ましくは、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが、上昇して最大値に達した後に下降して、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点から30秒以内に回転軸の回転を停止することが好ましい。こうすることで、得られる複合材のメルトフローレート(MFR:温度=230℃、荷重=5kgf)を、0.05~50.0g/10minに調整しやすく、物性をより向上させることができる。メルトフローレートが上記範囲内にある複合材は、樹脂中にセルロース繊維が均一に分散しており、押出成形または射出成形に好適で、形状安定性、強度及び耐衝撃性の高い成形体を作製することができるものである。
 溶融混練の終了時点を制御することで複合材のメルトフローレートを調整できる理由は、溶融混練中に発生する熱水や亜臨界状態の水の作用によって、ポリエチレン樹脂やセルロース繊維の分子の一部が低分子化することが一因と推定される。
 本明細書において「トルク変化率が1秒当たり5%になる」とは、ある時点におけるトルクT1と、当該時点から1秒後のトルクT2とが下記式(T)を満たすことを意味する。
     式(T)   100×(T1-T2)/T1≦5
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を含む原料と水とを、バッチ式閉鎖型混練装置やニーダーに投入する場合には、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、必要に応じて粉砕あるいは減容処理し、自重落下投入等をしやすい、取扱い易い大きさと嵩密度に処理してもよい。ここで、減容処理とは薄膜片を圧縮してかさ容積を減ずる処理で、この際、圧縮により薄膜片に必要以上に付着した水分も絞りとられる。減容処理を施すことにより、必要以上に付着した水分が絞りとられ、複合材を得るまでのエネルギー効率をより改善することができる。
 上述したように、例えば、パルパーと呼ばれる装置内でラミネート加工紙を長時間水中(水中又は湯中)で撹拌することにより、ラミネート加工紙から紙部分を剥ぎ取り、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片が得られる。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は通常、含水率が50質量%前後となり、多量の水を吸水した状態にある。かかるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、その減容処理により水分が絞られ、例えば含水率が20質量%前後となる。また、この減容処理により、見かけ上の容積を1/2~1/5程度とすることが好ましい。減容処理に用いる装置は特に制限されないが、2つのスクリュウを有する押出し方式の減容機が好ましい。2つのスクリュウを有する押出し方式の減容機を用いることにより、連続的に処理できるとともに後工程で扱いやすい、個々の大きさが適度に小さい減容物を得ることができる。例えば、二軸式廃プラスチック減容固化機(型式:DP-3N、小熊鉄工所社製)等を用いることができる。
 また、吸水した状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を粉砕し、この粉砕物を溶融混練することもできる。粉砕処理は、例えば、回転刃を有する粉砕機、回転刃と固定刃を有する粉砕機、摺動刃を有する粉砕機を用いて行うことができる。
 溶融混練の際に用いる水は、上記のとおりセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に付着しているセルロース繊維の含浸水や、薄膜片の表面の付着水などをそのまま利用することができるため、必要に応じて加水すれば良い。
 なお、溶融混練の際必要な水量は、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片100質量部(乾燥質量)に対して通常は5質量部以上150質量部未満であり、この水量の範囲とすることにより、樹脂中にセルロース繊維が均一に分散しており、含水率が1質量%未満の成形性に優れた複合材が製造しやすい。溶融混練の際の水量は、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片100質量部に対して、より好ましくは5~120質量部であり、さらに好ましくは5~100質量部であり、さらに好ましくは5~80質量部であり、10~25質量部とすることがさらに好ましい。
 本発明の製造方法では、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下で溶融混練するに当たり、さらにセルロース材を混合することができる。
 この場合、得られる複合材が、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下となるようにセルロース材の配合量を調整するのが好ましく、より好ましくは、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中、セルロース繊維の割合が5質量部以上70質量部以下、さらに好ましくは5質量部以上50質量部未満、特に好ましくは25質量部以上50質量部未満となるようにセルロース材の配合量を調整するのが好ましい。
 セルロース材としては、セルロースを主体とするものセルロースを含むものが挙げられ、より具体的には、紙、古紙、紙粉、再生パルプ、ペーパースラッジ、ラミネート加工紙の損紙等が挙げられる。なかでもコストと資源の有効活用の点から古紙及び/又はペーパースラッジを使用することが好ましく、ペーパースラッジを使用することがより好ましい。このペーパースラッジは、セルロース繊維以外に無機質材を含んでいてもよい。複合材の弾性率を高める観点からは、無機質材を含むペーパースラッジが好ましい。また、複合材の衝撃強度を重視する場合は、ペーパースラッジは無機質材を含まないか、無機質材を含むとしてもその含有量の少ないものが好ましい。古紙等の紙を混合する場合は、溶融混練の前に紙は予め水で湿潤されていることが望ましい。水で湿潤された紙を使用することにより、セルロース繊維が樹脂中に均一に分散した複合材が得られやすくなる。
 本発明の製造方法では、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パックから得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下で溶融混練する。この飲料パックや食品パックには、樹脂層としてポリエチレン樹脂を用いたものの他に、ポリエチレン樹脂以外の樹脂層を使用したものもある。また、原料とする飲料パックや食品パックとしては、使用済みのもの、未使用のものが利用可能である。使用済みの飲料パックや食品パックを回収して利用する場合、回収物には、ポリエチレン樹脂の以外の樹脂成分が混入する場合がある。特にポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の混入が挙げられる。本発明の製造方法で得られる複合材は、このようなポリエチレン樹脂以外の樹脂を含むことができる。本発明の製造方法で得られる複合材は、例えば、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、ポリプロピレンを20質量部以下の量で含有することができる。また、例えば、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンについて総量で10質量部以下含むことができる。
 本発明の製造方法を実施することにより、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パック、あるいは、これらをパルパーによる処理に付して得られるセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、より少ないエネルギー消費量で、簡単な処理工程を経るだけで、リサイクルすることができる。すなわち、上記の飲料パック及び/又は食品パックないしはセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材へと変換し、樹脂製品の樹脂材料としてリサイクルすることができる。
 本発明を実施例に基づきさらに説明するが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
 まず、本発明における各指標の測定方法、評価方法を説明する。
[メルトフローレート(MFR)]
 温度=230℃、荷重=5kgfの条件で、JIS-K7210に準じて測定した。MFRの単位は「g/10min」である。
[結果物(セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材)の形状]
 混練後のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の外観を目視にて評価した。バルク(塊)の状態を合格品(○)とし、粒径2mm以下の粉体状であるもの、あるいは混練後著しく発火したものを不合格品(×)とした。粉体状のものは、かさ比重が小さいために空気中で容易に吸湿するなどの理由でブリッジングや容器壁面への付着を生じ、その後の成形の際に自重落下で成型機に投入することが困難である。
 本実施例において、本発明の製造方法で得られる複合材は、いずれも上記合格品に該当するものである。
[含水率]
 製造後6時間以内に窒素雰囲気下において、23℃から120℃まで、+10℃/minの昇温速度で熱重量分析(TGA)を行った際の質量減少率(質量%)である。
[消費電力量]
 水を吸収したセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片からセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を連続的に作製した場合に、該複合材1kgを製造するまでに各装置(乾燥機、減容機、混練機)が消費した電力量の合計を求めた。
[耐衝撃性]
 射出成形で試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)を作製し、JIS-K7110に準じて、ノッチ有りの試験片を用いてアイゾット衝撃強度を測定した。耐衝撃性の単位は「kJ/m」である。
[曲げ強度]
 射出成形で試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)を作製し、支点間距離64mm、支点及び作用点の曲率半径5mm、試験速度2mm/minにて荷重の負荷を行い、JIS-K7171に準じて曲げ強度を算出した。曲げ強度の単位は「MPa」である。
[セルロース有効質量比]
 事前に大気雰囲気にて80℃×1時間の乾燥を行って乾燥状態にした試料(10mg)を用い、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で、23℃から400℃まで熱重量分析(TGA)を行った結果に基づいて、次式により算出した。測定は5回行いその平均値を求めて、その平均値をセルロース有効質量比とした。
 
(セルロース有効質量比[%])=
    (270~390℃の質量減少[mg])×100/(試料質量[mg])
[吸水率]
 事前に含水率0.5質量%以下になるまで、80℃の温風乾燥機で乾燥した複合材を、プレスで100mm×100mm×1mmのシート状に成形して成形体を得、この成形体を23℃の水に20日間浸漬し、浸漬前後の重量の測定値に基づいて、下記〔式A〕により吸水率を算出した(但し、浸漬後の質量を測る際は、表面に付着した水滴等を乾いた布またはフィルター紙で拭き取った。)。合否判定は、算出した吸水率が下記の評価式〔式B〕を満たす場合を合格(○)とし、満たさない場合を不合格(×)とした。
  〔式A〕(吸水率[%])=
    (浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
  〔式B〕(吸水率)<(セルロース有効質量比)×0.01
[吸水後耐衝撃残率]
 射出成形で試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm、ノッチ有り)を作製し、この試験片を23℃の水に20日間浸漬し、JIS-K7110に準じて測定した浸漬前後の耐衝撃性の測定値に基づいて、次の計算式で算出した(但し、浸漬後の耐衝撃性を測定する際は、水から取出した後、意図的に乾燥などを行うことなく、6時間以内に測定した。)。
(吸水後耐衝撃残率[%])=
 (吸水後の耐衝撃性[kJ/m])×100/(吸水前の耐衝撃性[kJ/m])
[セルロース繊維分散性]
 事前に含水率0.5質量%以下になるまで、80℃の温風乾燥機で乾燥した複合材を、プレスで100mm×100mm×1mmのシート状に成形して成形体を得、この成形体を80℃の温水に20日間浸漬した後に、温水から取り出した成形体表面の任意の箇所に、40mm×40mmの正方形を書き、さらにその正方形内部に4mm間隔で40mmの線分を9本書いた。表面粗さ測定機を用いて、カットオフ値λc=8.0mmかつλs=25.0μmの条件の下、隣り合う2本の線分の中間線上の粗さを測定し、10本の粗さ曲線(JIS-B0601にて規定、評価長さ40mm)を得た。10本全ての粗さ曲線においてピークトップが30μm以上でかつ上側に(表面から外側に向けて)凸である山の個数を数えたとき、山の個数が合計20個以上である場合を不合格品(×)とし、山の個数が20個未満である場合を合格品(○)とした。
 試料中にセルロース繊維が偏在している場合は局所的に吸水が起こり、その部分の表面が膨張するため、この方法でセルロース繊維の分散性を評価することができる。
[分子量パターン]
 複合材16mgにGPC測定溶媒(1,2,4-トリクロロベンゼン)5mlを加え、160℃~170℃で30分間攪拌した。不溶物を0.5μmの金属フィルターでろ過して除去し、得られたろ過後の試料(可溶物)に対して、GPC装置(Polymer Laboratories製PL220、型式:HT-GPC-2)を用い、カラムは、ShodexHT-G(1本)、HT-806M(2本)を用い、カラム温度を145℃に設定し、溶離液として1,2,4-トリクロロベンゼンを用い、流速1.0mL/minで、前記試料0.2mlを注入してGPCを測定した。これより、単分散ポリスチレン(東ソー製)、ジベンジル(東京化成工業製)を標準試料として、校正曲線を作成し、GPCデータ処理システム(TRC製)でデータ処理を行い分子量パターンを得た。GPC測定で得られた分子量パターンにおいて、下記(A)を満たすものを(○)、満たさないものを(×)とした。
(A)1.7>半値幅(Log(MH/ML))>1.0
 ここで分子量パターンの半値幅は、GPCにおける分子量パターンのうち、最大ピークのピークトップ(最大頻度)周辺におけるスペクトルの広がり(分子量分布の度合い)を示す。すなわち、スペクトル中の強度がピークトップ(最大頻度)の半分となっているところ(それぞれ高分子量側をMH、低分子量側をMLとする)でのGPCスペクトル線の幅を半値幅とする(図1参照)。なお、2つ以上のピークが観測される場合はピークトップの高さが最大のピークについての半値幅とする。
 なお、本[実施例]において、本発明の複合材を構成するポリエチレン樹脂はいずれも、最大ピーク値を示す分子量が10000~1000000の範囲にあり、また重量平均分子量Mwが100000~300000の範囲にあった。
[酸素指数(OI値)による燃焼性の試験]
 JIS K7201-2に準拠し、酸素指数(Oxygen Index、OI値)による燃焼性の試験の測定を行った。なお、酸素指数とは、材料が燃焼を持続するのに必要な最低酸素濃度(容量%)のことである。
[アルミニウムの粒度分布(アルミニウム長の判定)]
 複合材をプレス加工して1mm厚のシート状の成形体を得た。この成形体の表面について顕微鏡を使用して拡大写真を撮影し、画像解析ソフトを使用して、5.1mm×4.2mmの範囲に存在するアルミニウムについて、これらのX-Y最大長の分布を求め、X-Y最大長0.005mm以上のアルミニウムの全個数に占めるX-Y最大長1mm以上のアルミニウムの個数の割合(%)を求めた。X-Y最大長1mm以上のアルミニウムの占める率が1%未満の場合を(○)、それ以外を(△)とした。△のなかでも、5mm以上のアルニウムが見られるものを(×)とした。画像解析ソフトには、株式会社イノテック製“かんたん画像寸法計測ソフト Pixs2000_Pro”を使用した。なお、アルミニウム長の判定が○であったものは、いずれもX-Y最大長の平均が0.02~0.2mmの範囲内にあった。
[熱伝導率]
 熱伝導率計(京都電子工業株式会社製“QTM-500”)を使用し、厚さ3mmの複合材の加工シートについて熱伝導率を測定した。
[引張強度]
 射出成形で試験片を作製し、JIS-K7113に準拠し2号試験片にて引張強度を測定した。単位は「MPa」である。
[セルロース繊維長]
 複合材の成形シートから0.1~1gを切だし試料とし、この試料を400メッシュのステンレスメッシュで包み、138℃のキシレン100mlに24時間浸漬する。次いで試料を引き上げ、その後試料を80℃の真空中で24時間乾燥させる。乾燥試料0.1gをエタノール50ml中に良く分散させ、シャーレに滴下し、顕微鏡にて15mm×12mmの範囲を観察した。繊維長1mm以上のセルロース繊維が観察されるものを(○)とし、それ以外を(×)とした。
[曲げ弾性率]
 JIS K7171に準拠しサンプル厚さ4mm、曲げ速度2mm/minにて曲げ弾性率を測定した。詳細には、射出成形で試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)を作製し、支点間距離64mm、支点及び作用点の曲率半径5mm、試験速度2mm/minにて荷重の負荷を行い、JIS-K7171に準じて曲げ試験を行ない、曲げ弾性率を測定した。
 ここで、曲げ弾性率 Etは、
歪み0.0005(εf1)におけるたわみ量において測定した曲げ応力σf1
歪み0.0025(εf2)におけるたわみ量において測定した曲げ応力σf2
を求めて、これらの差を、それぞれの対応する歪み量の差で割ること、
すなわち、次式  Ef=(σf2-σf1)/(εf2-εf1)
で求めることができる。
 このときの曲げ応力を求めるための、たわみ量Sは、
 下記の式により求めることができる。
 S=(ε・L)/(6・h)
   S:たわみ
   ε:曲げ歪み
   L:支点間距離
   h:厚さ
[線膨張係数]
 線膨張係数は、JIS K 7197に準拠して行った。
 射出成形により、厚さ4mm、幅10mm、長さ80mmの成形体を得た。このときの樹脂の射出方向は長さ方向であった。この成形体から奥行き4mm、幅4mm、高さ10mmの四角柱形状の試験片を、長さ方向が高さ方向に合致するように切り出した。
 得られた試験片を用いて、株式会社リガク製のTMA 8310によってTMA測定を、-50~100℃の温度範囲、荷重5g(49mN)、窒素雰囲気にて行った。このときの昇温速度は5℃/minであった。なお、データ採取の前に一度試験片を今回の試験範囲の上限温度である100℃まで昇温し、成形によるひずみを緩和させた。得られたTMA曲線から、20~30℃、および、-40~100℃の温度領域における平均線膨張係数を求めた。
[試験例1]
 紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料容器から、パルパーによって紙部分を剥ぎ取り除去してセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、数cm~100cm程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されており、紙部分の剥ぎ取り工程において水に浸漬されたことで濡れた状態(水分を多量に吸収した状態)であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維と、アルミニウムとの質量比(乾燥後)は、[ポリエチレン樹脂]:[セルロース繊維]:[アルミニウム]=90:10:9であった。また、ポリエチレン樹脂中の低密度ポリエチレンの割合は99.5重量%であった。
 このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とし、その後意図的に水を加えて、表1に示す「実施例1」~「実施例3」及び「比較例1」の各欄に記載の水の質量部となるように、4種類の試料材料を調製した。
 なお、本明細書の[実施例]全体において配合する水のpHは、いずれも中性(pH7)のものである。また、乾燥させたセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に水を混合した状態において、水はアルカリ性(pH7.5~8.5)を示した。
 次に、この4種類の試料材料を、別々にバッチ式閉鎖型混練装置(エムアンドエフ・テクノロジー株式会社製、MF式混合溶融装置、型式:MF5008 R)に投入し、混合溶融装置の撹拌羽根の先端の周速を40m/秒として高速攪拌して水を亜臨界状態にすると共に試料材料を混練し、4種類のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した。
 なお、各試験例において、特に断りの無い限り、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表中の「時間A」に相当)を5秒とした。また、混合溶融装置の撹拌羽根の先端の周速は上記と同様に40m/秒とした。
 各複合材の評価結果は表1に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の「比較例1」より、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片の溶融混練を、水の無い環境下で行った場合には、ポリエチレン樹脂中にセルロースとアルミニウムとが均一分散された複合材(塊)が得られないことが分かる。
 他方、「実施例1」より、水/セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片(質量比)を、8/109として、水の配合量を少なくした場合でも、溶融混練時に水が共存していれば、吸水率が抑えられ、また他の機械強度にも優れたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材が得られることが分かる。また、「実施例3」より、水/セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片(質量比)を、100/109として、水の配合量を多くしても、得られるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の含水率を十分に低下させることができ、吸水性が低く、他の機械強度にも優れたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材が得られることが分かる。したがって、水の存在下で溶融混練を行う本発明の製造方法では、溶融混練時に水が存在いていることが重要であり、水量は多くても少なくても良いことがわかる。なお、エネルギー効率を考慮すると、水量は多すぎない方が良い。
[試験例2]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をバッチ式閉鎖型混練装置によって混練する時間の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維と、アルミニウムとの質量比(乾燥後)は、[ポリエチレン樹脂]:[セルロース繊維]:[アルミニウム]=90:10:9であった。この濡れた状態の薄膜片において、ポリエチレン樹脂、セルロース繊維及びアルミニウムの合計100質量部に対する付着水の量は21.8質量部であった。即ち、ポリエチレン樹脂及びセルロース繊維の合計100質量部に対する付着水の量は20質量部であった。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、濡れた状態のままで、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置に投入し、高速攪拌して水を亜臨界状態にすると共に溶融混練し、混練時間を変更した4種類のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した。
 具体的には、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点から装置を停止するまでの経過時間(表2中の「時間A」に相当)として、表2に示す時間Aとなるように複合材を作製した。
 各試料の評価結果は表2に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示される通り、時間Aを調節することにより得られる複合材のMFRを変化させることができ、異なる物性の複合材が得られることがわかる。ただし、実施例7は時間Aが長いためにMFRが特に高く40を越え、耐衝撃強度にやや劣る結果となったが、それでも十分な耐衝撃性を有していた。
 図1には実施例5における分子量パターンの半値幅を示す。図1において、横軸は分子量(Molecular Weight)の対数値(logM)、縦軸は単位logM当たりの重量分率(dW/dlogM)を表している(ここでMは分子量、Wは重量を示す)。図1の結果から、実施例5の分子量パターンは半値幅が1.48であり、本発明の規定を満足する。これにより、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維との相溶性が向上し、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維との界面の微細な空隙を減らして界面の脆弱性を改善し、耐衝撃性の低下や吸水率の増加を抑制していると考えられる。
[試験例3]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜中のアルミニウムの質量比を変更した場合の影響について試験した。
 アルミニウムの質量比を表3に示すように変更した4種類のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維の質量比(乾燥後)は、表3の通りであった。この濡れた状態の薄膜片の、ポリエチレン樹脂、セルロース繊維及びアルミニウムの合計100質量部に対する付着水の量は21.8質量部であった。即ち、ポリエチレン樹脂及びセルロース繊維の合計100質量部に対する付着水の量は20質量部であった。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、濡れた状態のままで、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置に投入し、高速攪拌して水を亜臨界状態にすると共に溶融混練し、混練時間を変更した4種類のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の試料を作製した。
 なお、各例において、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表中の「時間A」に相当)を7秒とした。
 各試料の評価結果は表3に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示される通り、アルミニウムの量が変化しても、所望の物性を有するセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材が得られることが分かる。また、実施例8より、アルミニウムがポリエチレン樹脂とセルロースの合計100質量部に対して5質量部であっても、0.2W/m・K以上の高い熱伝導率を有することがわかる。
[試験例4]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片のポリエチレン樹脂と、この薄膜に付着しているセルロース繊維との質量比を変更した場合の影響について試験した。
 ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の質量比を表4に示すように変更した5種類のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。これらの薄膜片は、いずれも試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とし、その後意図的に水を加えた。実施例12~14についてはセルロース繊維とポリエチレンの合計100質量部に対して水が22質量部、実施例15及び比較例2についてはセルロース繊維とポリチレン樹脂の合計100質量部に対して水が44質量部となるように調整した。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、濡れた状態のままで、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置に投入し、高速攪拌して水を亜臨界状態にすると共に溶融混練し、5種類のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の作製を試みた。
 各複合材の評価結果は表4に示すとおりである。なお、各例において、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表中の「時間A」に相当)を5秒とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4の「比較例2」より、セルロース繊維とポリエチレン樹脂の合計量に対するセルロース繊維の量が多すぎると、成形性が悪化して目的の形状の複合材を得ることができなかった。(なお、比較例2は紙部分を全く除去しないポリエチレンラミネート加工紙を裁断し、吸水させたものを試料材料として用いた。)
[試験例5]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練して複合材を作製し、得られた複合材の物性とポリエチレン樹脂の分子量の関係を調べた。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維との質量比(乾燥後)は、表5に示す通りであった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリチレンの合計100質量部に対する付着水の量は100質量部であった。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、濡れた状態のままで、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置に投入し、高速攪拌して水を亜臨界状態にすると共に溶融混練し、4種類のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した。
 なお、各例において、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表5中の「時間A」に相当)を実施例16、17については7秒後、実施例18については15秒後、実験例1については60秒後としている。各複合材の評価結果は表5に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 いずれの実施例においても吸水性に優れた複合材を得ることができた。
 なお、実験例1の分子量パターンは半値幅が2.0とやや大きい。実験例1の衝撃特性は低いものとなっている。実験例1の分子量パターンの半値幅が広く低分量成分が多くなっていることが衝撃特性の低下につながっていると考えられる。
[試験例6]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練する方法(装置)の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維との質量比(乾燥後)は、表6~7に示す通りであった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリチレン樹脂の合計100質量部に対する付着水の量は100質量部であった。
 この濡れた状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、上記バッチ式閉鎖型混練装置を用いて亜臨界状態の水の存在下で溶融混練した場合(実施例19)と、濡れた状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を乾燥してからニーダーを用いて混練した場合(比較例3)と、上記濡れた状態の薄膜片を直接モウルド成形したもの(比較例4)とを用いて、表6に記載した評価を行った。
 なお、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表中の「時間A」に相当)を7秒としている。
 各複合材の評価結果は表6に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6の実施例19より、実施例1と同じく亜臨界状態の水の存在下で溶融混練して得たセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、含水率、耐衝撃性、吸水率、及びセルロース繊維の分散性に優れていることが分かる。また、実施例19はポリエチレン樹脂の分子量パターンが○であり、この分子量パターンも、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維との相溶性の向上に寄与し、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維との界面の微細な空隙を減らして界面の脆弱性を改善し、耐衝撃性の低下や吸水率の増加を抑制していると考えられる。
 他方、乾燥処理した薄膜片を、ニーダーを用いて混練した場合(比較例3)は、乾燥処理が必要なため複合材を得るためのトータルの消費電力は大きい。また、得られた複合材の吸水率は高く、セルロース繊維の分散性にも劣っていた。
 濡れた状態の薄膜片を直接モウルド成形したもの(比較例4)では、水分を十分に除去することができなかった。また、得られた複合材は吸水率が高く、セルロース繊維の分散性にも劣っていた。
 さらに、容器リサイクル法により回収され再生された市販の再生樹脂(株式会社グリーンループ製PEリッチ品:比較例5)を用いて表6に記載される通り、二軸押出機を用いて成形し、評価した。本発明の製造方法で作製したセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、市販の再生樹脂と比較して吸水後に耐衝撃性が向上していることが分かる。
[試験例7]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練する前に減容固化を行う影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維と、アルミニウムとの質量比(乾燥後)は、[ポリエチレン樹脂]:[セルロース繊維]:[アルミニウム]=65:35:5であった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリエチレン樹脂の合計100質量部に対する付着水の量は50質量部であった。
 次に、この薄膜片を、表7に示すとおり、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置を用いて、亜臨界状態の水の存在下で溶融混練してセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した(実施例20)。
 また別に、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をバッチ式閉鎖型混練装置に投入する前に、減容固化機(小熊鉄工所社製、二軸式廃プラスチック減容固化機、型式:DP-3N)を用いて減容して固化し、その後バッチ式閉鎖型混練装置に投入してセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した(実施例21)。
 また別に、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を二軸押出機に投入する前に、80℃に設定した乾燥機で含水率が1質量%未満になるまで乾燥させ、その後二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX30を使用)に投入し、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した(比較例6)。
 各複合材の評価結果は表7に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7の実施例20より、バッチ式閉鎖型混練装置を用いて亜臨界状態の水の存在下で溶融混練して得たセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、含水率が0.2であるにもかかわらず、その作製に必要な消費電力量が低くエネルギー効率に優れていた。またセルロース分散性に優れ、吸水性も低いことが分かる。また、溶融混練前に減容処理を施した実施例21では、消費電力をさらに大幅に低減できることもわかる。
 さらに、実施例20及び21は、ポリエチレン樹脂の分子量パターンが○となった。
 他方、二軸押出機により混練した場合には、得られる複合材の含水率が高く、セルロースの分散性に劣り、吸水性も高かった。二軸押出機による混練法を採用する場合、混練前にセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を乾燥処理に付すことにより、得られる複合材の含水率を0質量%近くとすることができる。しかしこの場合には、消費電力量が数倍に膨れ上がり、エネルギー効率に劣る結果となった(比較例6)。
[試験例8]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練する方法(装置)の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維の質量比(乾燥後)は、表8に示す通りであった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリチレン樹脂の合計100質量部に対する付着水の量は19質量部であった。
 この濡れた状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、上記バッチ式閉鎖型混練装置を用いて亜臨界状態の水の存在下で溶融混練した場合(実施例22)と、濡れた状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を乾燥してからニーダーを用いて混練した場合(比較例7)について、表8に記載した評価を行った。
 なお、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表中の「時間A」に相当)を7秒としている。
 各複合材の評価結果は表8に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表8の実施例22より、試験例1と同じく水の存在下で溶融混練して得たセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、含水率、耐衝撃性、吸水率、及びセルロース繊維の分散性に優れていることが分かる。また、実施例22はポリエチレン樹脂の分子量パターンが○である。これにより、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維との相溶性が向上し、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維との界面の微細な空隙を減らして界面の脆弱性を改善し、耐衝撃性の低下や吸水率の増加を抑制していると考えられる。
 他方、乾燥処理した薄膜片を、ニーダーを用いて混練した場合(比較例7)は、乾燥処理が必要なため複合材を得るためのトータルの消費電力は大きい。また得られた複合材の吸水率も高く、セルロース繊維の分散性にも劣っていた。
[試験例9]
 材料として出所の異なる使用済み飲料容器の回収物を使用して複合材を試作した。
 使用済み紙製飲料容器として、出所の異なる回収物を使用した以外は上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片の集合物の乾燥後の成分の比率は表に示す通りであった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリチレン樹脂の合計量100質量部に対する付着水の量は100質量部であった。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片の集合物を、濡れた状態のままで、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置に投入し、高速攪拌して水を亜臨界状態にすると共に溶融混練し、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の試料を作製した。
 なお、バッチ式閉鎖型混練装置による混練終了時点は、バッチ式閉鎖型混練装置の回転軸の回転トルクが上昇して最大値に達した後、下降して、その後トルク変化が小さくなることから、トルク変化率が1秒当たり5%以下になった時点を、トルクが最小値に達した瞬間と定義して、この起点からの経過時間(下表中の「時間A」に相当)を7秒としている。
 各複合材の評価結果は表9に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表9より、実施例1と同じく水の存在下で溶融混練して得たセルロース繊維とアルミニウムが分散されたポリエチレン樹脂複合材は、含水率、耐衝撃性、吸水率、及びセルロース繊維の分散性に優れていることが分かる。
[試験例10]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練するに当たり、再生高密度ポリエチレン(再生HDPE)を添加することによる影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレンと、それに付着しているセルロース繊維、アルミニウムの質量比(乾燥後)は、65:35:5であった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリチレンの合量100質量部に対する付着水の量は50質量部であった。
 次に、この薄膜片に対し、表7に示す再生HDPEの所定量を添加し、試験例1と同じバッチ式閉鎖型混練装置を用いて亜臨界状態の水の存在下で溶融混練して、実施例25~27の3種類の複合材を得た。
 各複合材の評価結果は表10に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表10に示す通り、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練する際に、再生HDPEを加えても、物性的に問題が生ずることはなかった。
[試験例11]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をバッチ式混練装置によって水の存在下で混練する場合のセルロース繊維の量の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、数cm~100cm程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されており、紙部分の剥ぎ取り工程において水に浸漬されたことで濡れた状態(水分を多量に吸収した状態)であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレンと、それに付着しているセルロース繊維、アルミニウムの質量比(乾燥後)は、表11に示すとおりであった。
 このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とし、その後意図的に水を加えて、表11に示す実施例28~実施例31の各欄に記載の水の質量部となるように、4種類の試料材料を調製した。
 次に、この4種類の試料材料を、別々にバッチ式混練装置であるニーダーに投入し、溶融混練し、4種類のセルロース繊維とアルミニウムが分散されたポリエチレン樹脂複合材を作製した。
 各複合材の評価結果は表11に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表11に示す通り、水の存在下、ニーダーを用いて溶融混練して得られた複合材は、吸水率が低い(吸水率合否判定○)ことがわかる。また、セルロース繊維が多い程、引張強度が高まる傾向があった。
[試験例12]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をバッチ式混練装置によって水を添加せずに混練する場合のセルロース繊維の量の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。かかる薄膜片は、数cm~100cm程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されており、紙部分の剥ぎ取り工程において水に浸漬されたことで濡れた状態(水分を多量に吸収した状態)であった。また、かかる薄膜片を構成するポリエチレンと、それに付着しているセルロース繊維、アルミニウムの質量比(乾燥後)は、表11に示すとおりであった。
 このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。
 次に、この3種類の試料材料を、別々に試験例11で用いたのと同じニーダーに投入し、溶融混練し、3種類のセルロース繊維とアルミニウムが分散されたポリエチレン樹脂複合材を作製した。
 各複合材の評価結果は表12に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表12の結果を表11の結果と比較すれば明らかな通り、水を添加せずに、ニーダーを用いた溶融混練して得られた複合材は、セルロース繊維の分散性に劣る結果となり、吸水率も高かった(吸水率合否判定×)。また、表11の結果との比較から明らかなように、セルロース繊維の量のわりには引張強度が低かった。
[試験例13]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をニーダーによって混練する場合のアルミニウムの量の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレンと、それに付着しているセルロース繊維の質量比(乾燥後)は、表12の通りであった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリエチレン樹脂の合計100質量部に対する付着水の量は15質量部であった。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、濡れた状態のままで、試験例11で用いたのと同じニーダーに投入し、溶融混練して4種類のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の試料を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表13に示される通り、アルミニウムの量を変化させても、優れた特性を有するセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材が得られることが分かる。また、実施例33の結果から、ポリエチレンとセルロースの合計100質量部に対してアルミニウムが、5質量部であれば、酸素指数21以上の難燃性と0.2W/m・K以上の熱伝導率を有することがわかる。
[試験例14]
 バッチ式混練装置に投入する原料の形態の影響について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維とアルミニウムの質量比(乾燥後)は、[ポリエチレン樹脂]:[セルロース繊維]:[アルミニウム]=75:25:12であった。この濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維、ポリエチレン樹脂、アルミニウムの合計100質量部に対する付着水の量は20質量部であった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とし、試作材料(実施例36)を調製した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、数cm~100cm程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されたものであった。得られた薄膜片から、目視により明らかにセルロース繊維が付着していると認められるものは除去した。残りの薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているアルミニウムの質量比(乾燥後)は、[ポリエチレン樹脂]:[アルミニウム]=75:12であった。
 この薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。その後、セルロース粉末(KCフロック 日本製紙製)を配合してセルロースを25質量部含む試作材料(実施例37)を調製した。
 使用済みのポリエチレンラミネート加工紙(アルミニウム薄膜層を有さない)からなる飲料容器から、パルパーによって紙分を剥ぎ取り除去してセルロース付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、数cm~100cm程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されており、紙部分の剥ぎ取り工程において水に浸漬されたことで濡れた状態(水分を多量に吸収した状態)であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維の質量比(乾燥後)は、[ポリエチレン樹脂]:[セルロース繊維]=75:25であった。このセルロース付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。その後、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の合計100質量部に対してアルミニウムが25質量部となるようにアルミ箔の細断物を添加して試作材料(比較例11)を調製した。
 各試作材料に、ポリエチレン樹脂、セルロース繊維の合計100質量部に対して水が15質量部となるように水を混合した。この水を混合した試作材料を、試験例1で用いたのと同じバッチ式閉鎖型混練装置に投入し、溶融混練し、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の作製を試みた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 アルミ箔の細断物を添加した比較例11は、溶融混練してもアルミ箔の大きな塊が残り一体性に乏しく、試験に供しなかった。セルロースとしてセルロース粉を添加した実施例37は、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片のみを使用した実施例36よりも、引張強度及び曲げ強度に劣るものであった。実施例36で得られた複合材については、その断面を顕微鏡で観察すると繊維長1mm以上のセルロース繊維が見られるのに対して、実施例37では繊維長1mm以上のセルロース繊維が確認できなかった。
[試験例15]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片をニーダーによって混練する場合の水の量についてさらに試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレン樹脂と、それに付着しているセルロース繊維の質量比(乾燥後)は、表14の通りであった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とし、その後、表14に示す実施例38~実施例40の各欄に記載の水の質量部となるように水を加えて、4種類の試料材料を調製した。
 次に、この4種類の試料材料を、別々にニーダーに投入し、溶融混練し、4種類のセルロース繊維とアルミニウムが分散されたポリエチレン樹脂複合材を作製した。
各複合材の評価結果は表15に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 実施例38の結果から、水の配合量を少なくした場合でも、溶融混練時に水が共存していれば、吸水率が抑えられ、また他の機械強度にも優れたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材が得られることが分かる。実施例29、実施例38、実施例39との比較、あるいは実施例30、実施例40との比較から、水量は多くても少なくても良いことがわかる。なお、エネルギー効率を考慮すると、水量は多すぎない方が良い。
[試験例16]
 実施例2と同様にしてセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材Aを得た。溶融混練時における水の量は、セルロース繊維とポリエチレン樹脂の合計100質量部に対して20質量部とした。得られたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材Aと炭酸カルシウム粉末(備北粉化工業社製、ソフトン1500)とを、表16に示す配合比でドライブレンドした後、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX30)に投入して混練して、炭酸カルシウムが分散されたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した。得られた、炭酸カルシウムが分散されたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の評価結果を表16に示す。
 試験例1と同様にしてセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材Aを得た。溶融混練時における水の量は、セルロース繊維とポリエチレン樹脂の合計100質量部に対して20質量部とした。得られたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材Aと、水酸化マグネシウム粉末(新鉱工業社製、マグラックス)及び/又は炭酸カルシウム粉末(備北粉化工業社製、ソフトン1500)とを、表17、表18、表19に示す配合比でドライブレンドした後、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX30)に投入して混練して、水酸化マグネシウムと炭酸カルシウムが分散されたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した。作製した、水酸化マグネシウムと炭酸カルシウムとが分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の評価結果を表17、表18、表19に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表16、表17、表18、表19より、無機質材である炭酸カルシウムと水酸化カルシムの合計量をポリエチレン樹脂100質量部に対して20質量部以上とした場合、曲げ弾性率が500MPa以上の複合材が得られることがわかる。
 また、無機質材である炭酸カルシウムと水酸化カルシウムの合計量をポリエチレン樹脂100質量部に対して100質量部以下とした場合、耐衝撃性が4kJ/m以上の複合材が得られ、また70質量部以下とすることにより、衝撃強度が5kJ/m以上の複合材が得られうることもわかる。
[試験例17]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を試験例1とは別のバッチ式閉鎖型混練装置(バッチ式高速撹拌装置)によって混練する場合について試験した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。また、この薄膜片を構成するポリエチレンと、それに付着しているセルロース繊維の質量比(乾燥後)は、表20の通りであった。この薄膜片を濡れた状態のままで使用するもの(実施例)、また比較として、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下としたもの(比較例)を準備した。濡れた状態の薄膜片の、セルロース繊維とポリエチレン、アルミニウムの合計100質量部に対する付着水の量は表20に示す通りであった。
 次に、このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片(実施例は濡れた状態のまま)を、試験例1で使用したのとは別のバッチ式閉鎖型混練装置(バッチ式高速撹拌装置)に投入し、混合溶融装置の撹拌羽根の回転速度を回転羽根の先端の周速で40m/秒として高速攪拌して水の存在下で試料材料の混練を開始し、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を作製した。
 なお、混練の終了は、バッチ式閉鎖型混練装置(バッチ式高速撹拌装置)に設置された温度計により測定される装置チャンバー内の材料温度が180℃に達した時点とした。
 結果を下記表20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 比較例12の結果より、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片の溶融混練を、水の無い環境下で行った場合には、ポリエチレン樹脂中にセルロースとアルミニウムとが均一分散された複合材が得られないことが分かる。
 他方、実施例59及び60の結果より、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片の溶融混練時に水が共存させた場合には、吸水率が抑えられ(吸水率合否判定○)、また機械強度にも優れたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材が得られることが分かる。また、セルロース繊維の量に応じて引張強度が高まる傾向も認められた。
[試験例18]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練するに当たり、下記の通り、セルロース材として紙を添加して複合材を作製した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に、表21に示す紙と水を配合して10種類の試料材料を調製した。なお、添加する紙は、新聞紙及びオフィス古紙についてはシュレッターにより裁断したものを用い、ダンボールについては回転刃式の粉砕機(ホーライ社)により粉砕したものを用いた。
 次に、試験例11と同じニーダーを用いて水の存在下で溶融混練して、実施例61~70の10種類の複合材を得た。得られた複合材のポリエチレン、セルロース繊維、アルミニウムの質量比は表21とおりであった。
 結果を表21に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と紙と水を配合して得られるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、吸水性が低く、機械強度にも優れることが分かる。
[試験例19]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練するに当たり、セルロース材として表22に示すペーパースラッジ、再生パルプ、ラミネート紙の損紙(耳ロス)を添加して複合材を作製した。より詳細に説明する。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に、表22に示すセルロース材と水を配合し10種類の試料材料を調製した。なお添加する損紙については回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)にて粉砕したものを用いた。
 次に、試験例11と同じニーダーを用いて水の存在下で溶融混練して、実施例71~80の10種類の複合材を得た。得られた複合材のポリエチレン、セルロース繊維、アルミニウムの質量比は表22とおりであった。
 結果を表22に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片とセルロース材と水を配合して得られるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、吸水性が低く、機械強度にも優れることが分かる。
[試験例20]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を混練するに当たり、下記の通り、紙パックのラミネート紙の粉砕物を添加して複合材を作製した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。各々用意したセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に表23に示すセルロース材を配合し、水を配合したものと水を配合しないものの計6種類の試料材料を調製した。添加する紙パックのラミネート紙は、回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)により粉砕したものを用いた。
 次に、試験例11と同じニーダーを用いて、実施例81~84、比較例13及び14の複合材を得た。得られた複合材のポリエチレン、セルロース繊維、アルミニウムの質量比は表23とおりであった。
 結果は表23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 実施例81~84の結果より、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に紙パックのラミネート紙の粉砕物を配合し、水の存在下で溶融混練して得たセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、含水率、機械特性、吸水率、及びセルロース繊維の分散性に優れていることが分かる。他方、水を添加せずに溶融混練して得られたセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材(比較例13、14)は、セルロース繊維の分散性に劣る結果となり、吸水率も高かった。また、セルロース繊維の量のわりには引張強度が低かった。
 また、ポリエチレン樹脂とセルロース繊維の合計量100質量部に対してセルロース繊維を10質量部以上含む場合には、線膨張係数がより抑えられることがわかる。
[試験例21]
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、バッチ式閉鎖型混練装置(バッチ式高速撹拌装置)を用いて混練するに当たり、下記の通り、セルロース材としてラミネート紙の損紙(耳ロス)を添加して複合材を作製した。
 上記試験例1と同様にして、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得た。この薄膜片は、試験例1と同じく、数cm~100cm程度の小片に切断されており、濡れた状態であった。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、80℃に設定した乾燥機で48時間乾燥して含水率を1質量%以下とした。このセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片に、表24に示すセルロース材と水を配合し試料材料を調製した。添加する損紙は、回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)により粉砕したものを用いた。
 次に、試験例17と同じバッチ式閉鎖型混練装置(バッチ式高速撹拌装置)を用いて水の存在下で溶融混練して、実施例85及び86の複合材を得た。なお、混練の終了は、バッチ式閉鎖型混練装置(バッチ式高速撹拌装置)に設置された温度計により測定される装置チャンバー内の材料温度が180℃に達した時点とした。得られた複合材のポリエチレン、セルロース繊維、アルミニウムの質量比は表24とおりであった。
 結果は表24に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と損紙と水を配合して得られるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材は、吸水性が低く、機械強度にも優れることが分かる。
[試験例22]
 実施例80及び実施例86のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材(それぞれMB1及びMB2と称す。)と、高密度ポリエチレン1(株式会社プライムポリマ-製、ハイゼックス2200J、MFR5.2g/10分)とを、表25に示す配合比でドライブレンドした。次いで二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX30)に投入して混練して、ポリエチレンとして高密度ポリエチレンを多く含む成形体を作製した。作製した成形体の評価結果を表25に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 表25に示されるように、複合材に高密度ポリエチレンを配合して混練し、成形体した成形体は、吸水率が低く、また所望の物性へと調整できることがわかる。
 従来、使用済み飲料容器などのポリエチレンラミネート加工紙をパルパー等の処理に付して紙部分を剥ぎ取り除去した後、除去しきれなかった紙成分が不均一にポリエチレン樹脂に付着した状態で、形状、大きさもまちまちで、さらに水を多量に吸収した状態のセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片は、樹脂組成物として有効に再利用するための、コスト面、品質面において実用性の高い技術がなく、いわばゴミ同然に埋め立てられて廃棄処分されるか、又は単に燃料としての使用が一般的であった。本発明は、上記実施例に示される通り、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、そのままの状態で(水分調節等を要さずに)簡単な処理に付し、樹脂材料として甦らせる技術に関する発明である。
 本発明は、大きさ、形状、セルロース繊維の付着状態が不均一な、セルロース繊維とアルミニウムとポリエチレン樹脂の不均一な混合体としてのセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片から、均一な物性のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を製造することを可能にした技術に係る発明である。
 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
 本願は、2016年12月5日に日本国で特許出願された特願2016-236284に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

Claims (48)

  1.  ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなり、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下であり、吸水率が次式を満たす、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
    [式] (吸水率)<(セルロース有効質量比)×0.01
  2.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が5質量部以上50質量部未満である、請求項1に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  3.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満である、請求項1に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  4.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の引張強度が20MPa以上である、請求項1に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  5.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が25質量部以上50質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の引張強度が25MPa以上である、請求項1に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  6.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が1質量部以上15質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の曲げ強度が8~20MPaである、請求項1に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  7.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、前記セルロース繊維の割合が15質量部以上50質量部未満であり、前記複合材を成形したときの成形体の曲げ強度が15~40MPaである、請求項1に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  8.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記アルミニウムの含有量が1質量部以上40質量部以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  9.  前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記アルミニウムの含有量が5質量部以上30質量部以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  10.  前記ポリエチレン樹脂が、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定で得られる分子量パターンにおいて1.7>半値幅(Log(MH/ML))>1.0の関係を満たす、請求項1~9のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  11.  繊維長1mm以上のセルロース繊維を含有する、請求項1~10のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  12.  X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウムの数に占めるX-Y最大長が1mm以上のアルミニウムの数の割合が1%未満である、請求項1~11のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  13.  前記ポリエチレン樹脂の50質量%以上が低密度ポリエチレンである、請求項1~12のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  14.  前記ポリエチレン樹脂の80質量%以上が低密度ポリエチレンである、請求項1~13のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  15.  前記複合材がポリプロピレンを含有し、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記ポリプロピレンの含有量が20質量部以下である、請求項1~14のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  16.  前記複合材の、138℃の熱キシレン溶解質量比をGa(%)、105℃の熱キシレンへ溶解質量比をGb(%)、セルロース有効質量比をGc(%)としたとき、下記式を満たす、請求項1~15いずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
       {(Ga-Gb)/(Gb+Gc)}×100≦20
    ここで、
      Ga={(W0-Wa)/W0}×100
      Gb={(W0-Wb)/W0}×100
       W0:熱キシレンに浸漬する前の複合材の質量
       Wa:138℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
       Wb:105℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
      Gc={Wc/W00}×100
       Wc:窒素雰囲気中で270℃~390℃に昇温する間の、乾燥複合材の質量減少量
       W00:昇温前(23℃)の乾燥複合材の質量
    である。
  17.  前記複合材がポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンを含有し、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対し、前記ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンの総含有量が10質量部以下である、請求項1~16のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  18.  前記ポリエチレン樹脂及び/又は前記ポリプロピレンの少なくとも一部が再生材に由来する、請求項15に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  19.  前記複合材が、
    (a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
    (b)前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
    を原料として得られる、請求項1~18のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  20.  前記複合材が、セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を原料として得られる、請求項1~19のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  21.  前記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片が、
    (a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
    (b)前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
    から紙部分を剥ぎ取り除去して得られたものである、請求項20に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  22.  前記複合材が無機質材を含有し、前記ポリエチレン樹脂100質量部に対し、前記無機質材の含有量が1質量部以上100質量部以下である、請求項1~21のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  23.  温度230℃、荷重5kgfにおけるメルトフローレート(MFR)が、0.05~50.0g/10minである、請求項1~22のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  24.  前記複合材が、23℃の水に20日間浸漬した後の吸水率が0.1~10%であり、かつ耐衝撃性が、23℃の水に20日間浸漬する前よりも浸漬した後の方が高い、請求項1~23のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  25.  線膨張係数が1×10-4以下である、請求項1~24のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  26.  前記線膨張係数が8×10-5以下である、請求項25に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  27.  含水率が1質量%未満である、請求項1~26のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材。
  28.  請求項1~27のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材からなるペレット。
  29.  請求項1~27のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を用いた成形体。
  30.  少なくともセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を、水の存在下で溶融混練し、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得ることを含み、
     前記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片が、
    (a)紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙、及び/又は
     (b)前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック
    から得られるものである、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  31.  紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙及び/又は前記ポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックを、水中で撹拌することにより前記紙の一部が取り除かれたセルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片を得、該セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と水とを、ポリエチレンが溶融しセルロース繊維が変質しない温度で溶融混練し、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得ることを含む、セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  32.  前記溶融混練がバッチ式混練装置を用いて行われ、前記セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片と、水とを該バッチ式混練装置に投入して、該装置の回転軸に突設された撹拌羽根を回転させて撹拌し、この撹拌により装置内の温度を高めて溶融混練を行う、請求項30又は31に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  33.  前記溶融混練を、前記撹拌羽根の先端の周速を20~50m/秒として行う、請求項32に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  34.  前記複合材が、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中の前記セルロース繊維の割合が1質量部以上70質量部以下であり、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対して前記アルミニウムの含有量が1質量部以上40質量部以下である、請求項30~33のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  35.  水を含んだ状態の前記薄膜片を減容処理し、この減容処理物を溶融混練することにより、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得る、請求項30~34のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  36.  水を含んだ状態の前記薄膜片を粉砕し、この粉砕物を溶融混練することにより、ポリエチレン樹脂中にセルロース繊維とアルミニウムとを分散してなるセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材を得る、請求項30~35のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  37.  前記溶融混練を、前記薄膜片100質量部に対して水を5質量部以上150質量部未満として行う、請求項30~36のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  38.  前記溶融混練を、セルロース材を混合して行う、請求項30~37のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  39.  前記セルロース材として、ペーパースラッジを用いる、請求項38に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  40.  前記セルロース材として、吸水した状態のセルロース材を用いる、請求項38又は39に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  41.  前記溶融混練を、低密度ポリエチレン及び/又は高密度ポリエチレンを混合して行う、請求項30~40のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  42.  前記複合材を構成するポリエチレン樹脂の50質量%以上が低密度ポリエチレンである、請求項30~41のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  43.  前記複合材を構成するポリエチレン樹脂の80質量%以上が低密度ポリエチレンである、請求項30~42のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  44.  前記複合材中、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対するポリプロピレンの含有量が20質量部以下である、請求項30~43のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  45.  前記複合材中、前記ポリエチレン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部に対するポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンの総含有量が10質量部以下である、請求項30~44のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  46.  前記複合材中、X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウムの数に占めるX-Y最大長が1mm以上のアルミニウムの数が1%未満である、請求項30~45のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法。
  47.  請求項30~46のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材の製造方法を実施することを含む、紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パックのリサイクル方法。
  48.  請求項1~27のいずれか1項に記載のセルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材又は請求項28に記載のペレットと、高密度ポリエチレン及び/又はポリプロピレンとを混合し、該混合物を成形して成形体を得ることを含む、成形体の製造方法。
     
PCT/JP2017/030217 2016-12-05 2017-08-23 セルロース・アルミニウム分散ポリエチレン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにこれらの製造方法 WO2018105174A1 (ja)

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