WO2019039569A1 - セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法 - Google Patents

セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法 Download PDF

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英和 原
廣石 治郎
由香 澤田
雅巳 太附
鈴木 俊宏
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite, pellets and molded articles using the same, and a method for producing a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite.
  • Laminated paper which constitutes a paper beverage container such as a milk pack, is coated with a polyolefin thin film such as polyethylene, polypropylene, etc. on the surface of the paper consisting mainly of cellulose fibers in order to prevent the permeation of the beverage into the paper part Also, in order to improve the gas barrier properties etc., it has a laminate structure in which an aluminum thin film layer is incorporated if necessary. In order to recycle this laminated paper, it is necessary to separate and process the paper part (pulp) and the polyolefin thin film part (polyolefin thin film pieces).
  • the separation processing it is common to peel off a part of the paper part of the laminated paper from the laminated paper by stirring the laminated paper in water for a long time in an apparatus called a pulper.
  • the separated paper part is used as a raw material for recycled paper.
  • the polyolefin thin film piece is in a state in which a large number of paper components (paper pieces consisting of cellulose fibers) adhere to the surface unevenly, and the size and shape are different, and further, the cellulose fiber adhering to the polyolefin thin film pieces When the paper is separated by the pulper, water is absorbed in a large amount.
  • Patent Document 1 As a recycling technique for used beverage containers made of laminated paper, laminated paper is finely crushed as it is without separation into a paper portion and a polyethylene thin film portion, There is described a method of producing a paper-containing resin composition by kneading with a twin-screw extruder together with polypropylene and the like, and further adding a flowability improver thereto and injection molding.
  • Patent Document 2 discloses a technology for reusing used PPC paper and PET materials such as used beverage containers, etc.
  • the method of producing resin for injection molding is described by knead
  • Patent Document 2 by kneading the PPC paper and the PET material in the presence of water in a subcritical state, the cellulose fibers of the PPC paper and the melted PET material can be relatively easily mixed. It is a thing.
  • JP-A-2011-93990 discloses that the strength of containing cellulose fibers is obtained by melt-kneading non-fibrillated fibrous cellulose and a thermoplastic resin using a batch-type closed-type kneading device. There is disclosed a technique for producing a high resin molding.
  • Patent Document 4 the laminated paper is crushed as it is without being separated into a paper portion and a polyethylene thin film portion, and water is absorbed as cylindrical pellets by a non-screw type granulator.
  • Patent Document 4 There is described a method of obtaining a paper-blended resin composition by adding polypropylene and heating and kneading with a twin-screw extruder.
  • Patent No. 4680 000 Patent No. 4950939 gazette JP, 2011-93990, A Patent 4846405 gazette
  • the laminated paper is pulverized to a fine particle diameter of 0.5 mm to 2.5 mm without peeling off the paper portion, polypropylene or modified polypropylene is added, and the mixture is kneaded by a twin screw extruder.
  • a paper-containing resin composition is obtained, and further, a mixture containing a flowability improver is added thereto to carry out injection molding.
  • the technique described in Patent Document 1 does not melt and knead the raw material in the presence of water.
  • Patent Document 2 hydrates used PPC paper, which is a used discharged paper discharged from the office, and then dehydrates, mixes with a PET resin or PP resin, performs subcritical or supercritical processing, and performs injection molding resin
  • the invention relates to a method for producing The invention described in Patent Document 2 merely prepares, mixes and processes container recycled resins such as PPC waste paper and PET resin separately separately, and recycles the laminated paper on which the paper and the polyolefin thin film are stuck, or It does not recycle using the thin film piece etc. of the state which paper adhered to the polyolefin thin film as it is.
  • thermoplastic resin and the fibrous cellulose are introduced as separate materials into the stirring chamber of the batch-type melt-kneading apparatus to melt and knead the thermoplastic resin and the fibrous cellulose.
  • Fibrous cellulose melts the thermoplastic resin without melting it. That is, in the technology described in Patent Document 3, a raw material to be used is a so-called pure product suitable for obtaining a target resin composition, and a laminated paper on which a paper and a polyolefin thin film as described above are stuck, or It does not recycle thin film pieces in a state where paper adheres to a polyolefin thin film.
  • Patent Document 3 describes using fibrous cellulose having an aspect ratio of 5 to 500.
  • Patent Document 4 the paper portion is not peeled off from the laminated paper, but is crushed and pelletized by a non-screw type granulator to absorb water, added with polypropylene, and kneaded by a twin screw extruder. A paper-containing resin composition is obtained.
  • Patent Document 4 does not specifically describe the uniform dispersibility of the cellulose fiber in the obtained resin composition, and the physical properties (utility as a molding material) of the resin composition. For example, members of products used outdoors and the like are required to have the property of being difficult to absorb water even in a relatively high temperature environment.
  • a resin composite material obtained by kneading a laminated paper and a polyolefin resin such as a polyethylene resin or a polypropylene resin has high water absorbability particularly at high temperatures, and problems in practical use It turned out that it may occur.
  • the present invention is useful as a raw material of resin products in which a specific amount of cellulose fiber is dispersed in a sufficiently uniform state in a polyolefin resin, water absorption is suppressed, and mechanical strength such as tensile strength and bending strength is excellent. It is an object of the present invention to provide a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite, and a pellet and a molded body using the composite. Another object of the present invention is to provide a method for producing a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite, which is suitable for obtaining the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite.
  • the present inventors have prepared a polyolefin-laminated paper having paper and a polyolefin thin film layer, a beverage / food pack comprising the polyolefin-laminated paper, and / or a cellulose fiber obtained by treating these with a pulper.
  • the polyolefin thin film pieces of the above are mixed with a polypropylene resin, and then melt-kneaded under specific conditions in the presence of water using a batch type kneading apparatus having a stirring blade to remove water and remove cellulose fibers in the polyolefin resin. It has been found that a composite material having predetermined water absorption characteristics etc. and having suitable physical properties as a raw material for resin products can be obtained.
  • the same composite material can also be obtained by blending and kneading a polypropylene resin after melt-kneading without blending a polypropylene resin at the time of the melt-kneading.
  • the present invention has been further studied based on these findings and has been completed.
  • a cellulose fiber is dispersed in a polyolefin resin containing a polypropylene resin, and the ratio of the cellulose fiber is 1 part by mass to 70 parts by mass in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber,
  • a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite material wherein the relationship between the water absorption coefficient A and the effective mass ratio of cellulose when immersed in water at 23 ° C. for 20 days satisfies the following [formula Ia].
  • a cellulose fiber is dispersed in a polyolefin resin containing a polypropylene resin, and the ratio of the cellulose fiber is 1 part by mass to 70 parts by mass in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber,
  • the relationship between the water absorption A and the cellulose effective mass ratio when immersed in water at 23 ° C. for 20 days satisfies the following [Formula Ia] and / or the water absorption B and cellulose when immersed in water at 80 ° C.
  • the water absorption coefficient B when immersed in water at 80 ° C. for 20 days is when immersed in water at 80 ° C. for 20 days for the cellulose fiber-dispersed polyolefin composite dried to a water content of 0.5 mass% or less in advance.
  • the said cellulose effective mass ratio performs a thermogravimetric analysis (TGA) at the temperature increase rate of +10 degreeC / min in nitrogen atmosphere about a cellulose fiber dispersion polyolefin resin composite material, and is computed by the following [Formula III]
  • TGA thermogravimetric analysis
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite according to [1] to [4], wherein the proportion of the cellulose fiber is 5 parts by mass or more and less than 50 parts by mass in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber .
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite contains aluminum dispersed in the polyolefin resin, and the content of the aluminum is 1 part by mass or more and 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite material according to any one of [1] to [5], which is not more than part.
  • [7] The cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite according to [6], wherein 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%.
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite has a water absorption of 0.1 to 10% after immersion in water at 23 ° C. for 20 days, and before impact resistance is 20% in water at 23 ° C.
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite material contains an inorganic material, and the content of the inorganic material is 1 part by mass to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin [1] to [12] The cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite material according to any one of the items.
  • the proportion of the cellulose fiber is 25 parts by mass or more and less than 50 parts by mass in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber, and the molded body is bent when the cellulose fiber dispersed polyolefin resin composite is formed
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite material contains polyethylene terephthalate and / or nylon in a total amount of 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber, [1] to [1] The cellulose fiber dispersed polyolefin resin composite according to any one of 15). [17] Pellets or a molded article using the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite according to any one of [1] to [16].
  • a method for producing a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite comprising any of the following (I) to (VI), A method for producing a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite, wherein the melt-kneading in (I) to (VI) is carried out using a batch-type kneading apparatus having a stirring blade.
  • (I) Melt-kneading a polyolefin thin film piece to which cellulose fibers adhere in the presence of water, and then mixing and kneading the melt-kneaded product and a polypropylene resin.
  • a polyolefin thin film piece formed by adhesion of cellulose fibers and a polypropylene resin are mixed and melt-kneaded in the presence of water.
  • a numerical range represented using “to” means a range including the numerical values described before and after “to” as the lower limit value and the upper limit value.
  • the composite material of the present invention is a composite material in which cellulose fibers are dispersed in at least a polyolefin resin containing a polypropylene resin, and aluminum and an inorganic substance are allowed to contain a predetermined amount as needed.
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite, pellet and molded article of the present invention are useful as a raw material of resin products excellent in mechanical strength such as tensile strength and bending strength while suppressing water absorption.
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite, pellet and molded article of the present invention effectively suppress water absorption even at high temperatures under a predetermined temperature, and have mechanical strength such as tensile strength and bending strength. It is useful as a raw material for excellent resin products.
  • a polyolefin laminated paper having paper and a polyolefin thin film layer, a beverage / food pack comprising the polyolefin laminated paper, and / or these are treated with a pulper
  • a thin film of polyolefin thin film with cellulose fibers attached as it is as a raw material to disperse a specific amount of cellulose fiber in a polyolefin resin, having a predetermined water absorption, and useful as a raw material for resin products Composites can be obtained.
  • the cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “the composite of the present invention”) is obtained by dispersing cellulose fibers in a polyolefin resin such as polyethylene (PE) resin or polypropylene (PP) resin.
  • a polyolefin resin such as polyethylene (PE) resin or polypropylene (PP) resin.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • the water absorption rate A is 0.005% or more, or 0.1% or more.
  • the proportion of cellulose fiber in 100 parts by mass of the total content of polyolefin resin and cellulose fiber is 1 part by mass or more
  • the substantial water absorption A is 0.005% or more
  • the cellulose fiber When the ratio of is 5 parts by mass or more, the substantial water absorption A is 0.1% or more. More preferably, the cellulose effective mass ratio described later is in the range of 5 to 40%.
  • Water absorption rate A (unit:%) means the water absorption rate when a molded body of 100 mm long, 100 mm wide and 1 mm thick, which was molded using a composite material, is immersed in water at 23 ° C. for 20 days Calculated by the following [Formula IIa].
  • cellulose effective mass ratio [%] (Mass loss of composite sample at 270-390 ° C. [mg]) ⁇ 100 / (mass of composite sample in dry state before subjecting to thermogravimetric analysis [mg])
  • the cellulose effective mass ratio corresponds to the content of cellulose fibers in the composite material. That is, in the present invention, the content of cellulose fibers in the composite material can be determined by the effective mass ratio of cellulose.
  • the water absorption ratio satisfies the above [formula Ia], and / or (and / or) the following [formula 1b] (water absorption in [formula Ib]
  • the rate is called "water absorption B").
  • it is desirable that the water absorption coefficient in the cellulose fiber is low, but, for example, it is difficult to control the water absorption coefficient B to a predetermined value or less. It is 005% or more, or 0.1% or more.
  • the substantial water absorption B is 0.005% or more
  • the cellulose fiber when the proportion of is 5 parts by mass or more, the substantial water absorption B is 0.1% or more. More preferably, the cellulose effective mass ratio described later is in the range of 5 to 40%.
  • [Formula Ib] (water absorption B [%]) ⁇ (cellulose effective mass ratio [%]) x 0.7 “Water absorption B” (unit:%) means the water absorption when a 100 mm long, 100 mm wide, 1 mm thick molded body made of a composite material is immersed in water at 80 ° C.
  • the composite material of the present invention contains a highly water-absorbable cellulose fiber, the increase in the water absorption rate of this composite material is suppressed to a predetermined level.
  • the form in which the cellulose fiber is uniformly dispersed in the polyolefin resin causes the cellulose fiber and the polyolefin resin to be integrated as it is, so that the water absorbency of the cellulose fiber is more effective by the polyolefin resin. It is presumed to be masked.
  • distribute a cellulose fiber and aluminum uniformly in polyolefin resin it is necessary to carry out melt-kneading on specific conditions in presence of water so that it may mention later.
  • the composite material of the present invention contains a highly water-absorbable cellulose fiber, the composite material has the water absorption rate at normal temperature and / or during heating suppressed to a predetermined level. (That is, the water absorption is effectively suppressed regardless of the environmental temperature). Although the reason for this is not clear, it is presumed to be due to the same reason as described above.
  • the polyolefin resin has a Z average molecular weight (Mz) to a weight average molecular weight (Mw) obtained by gel permeation chromatography (GPC) measurement under the influence of the above-described molecular weight reduction and the like. It is preferred that the ratio satisfy Mz / Mw ⁇ 4 (preferably 6 ⁇ Mz / Mw ⁇ 4).
  • the composite material of the present invention has cellulose fibers dispersed in a sufficiently uniform state in a polyolefin resin, and is highly adaptable to extrusion molding, injection molding and the like.
  • the polyolefin resin constituting the composite material preferably has a molecular weight in the range of 10,000 to 1,000,000 indicating the maximum peak value in the molecular weight pattern obtained by gel permeation chromatography measurement.
  • the Mw of the polyolefin resin constituting the composite material is preferably in the range of 100,000 to 1,000,000.
  • the molecular weight showing the maximum peak value is 10000 or more, or Mw is 100,000 or more, the impact characteristics tend to be further enhanced.
  • the Mw of the polyolefin resin constituting the composite material is more preferably 300000 or more, further preferably 400000 or more from the viewpoint of strength and impact characteristics.
  • the ratio of the cellulose fiber to the total content of 100 parts by mass of the polyolefin resin and the cellulose fiber is 70 parts by mass or less.
  • the ratio of the cellulose fiber to the total content of 100 parts by mass of the polyolefin resin and the cellulose fiber is preferably less than 50 parts by mass.
  • the ratio of the cellulose fiber to the total content of 100 parts by mass of the polyolefin resin and the cellulose fiber is 1 part by mass or more.
  • the proportion of the cellulose fiber in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber is more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably 15 parts by mass or more.
  • the ratio is preferably 25 parts by mass or more.
  • the content (%) of the polyolefin resin in the composite material of the present invention can be determined from the following formula as the thermal xylene dissolution mass ratio Ga (%).
  • Ga [%] ⁇ (W0-Wa) / W0 ⁇ x 100
  • W0 dry mass of the composite before immersion in hot xylene
  • Wa mass of composite after drying removal of xylene after immersion in hot xylene at 138 ° C.
  • the content of cellulose fibers in the composite material is based on the above-mentioned effective mass ratio of cellulose.
  • the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber according to the cellulose effective mass ratio (%) represented by a percentage and the content (%) of the polyolefin resin represented by the above percentage The ratio A (parts by mass) of cellulose fibers to the amount 100 parts by mass and the proportion B (parts by mass) of the polyolefin resin are shown as follows.
  • a composite material is comprised with polyolefin resin, a cellulose fiber, and other components, such as aluminum, content (%) of other components, such as aluminum in a composite material, is shown by the following.
  • the quantity (mass part) of other components, such as aluminum is shown by the following with respect to 100 mass parts of total content of polyolefin resin and a cellulose fiber.
  • the content (%) of aluminum in the composite material is shown by the following, when it does not contain any components other than cellulose fiber, polyethylene, and aluminum, or when it contains negligible components.
  • Aluminum content (%) 100- ⁇ (effective cellulose mass ratio (%) + polyolefin resin content (%)) Moreover, the quantity (mass part) of aluminum with respect to 100 mass parts of total content of polyolefin resin and a cellulose fiber is shown by the following.
  • Amount of aluminum (parts by mass) [content of aluminum (%) / ⁇ (effective mass ratio of cellulose (%) + content of polyolefin resin (%) ⁇ ] ⁇ 100 (parts by mass)
  • the composite material of the present invention is also preferably in the form of aluminum dispersed in a polyolefin resin in addition to cellulose.
  • This aluminum (hereinafter, also referred to as an aluminum dispersoid) can be derived from an aluminum thin film layer that can constitute a beverage container. That is, when a beverage / food pack in the form of a laminate having paper, a polyolefin thin film layer and an aluminum thin film layer is used as a raw material, a certain amount of aluminum is contained in the obtained composite material.
  • the aluminum thin film layer of the polyethylene laminated paper is gradually melted and refined by the shearing force at the time of kneading, although the aluminum is not melted at the time of melt-kneading.
  • the content of aluminum is preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the content of aluminum is preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the composite material of the present invention preferably has an aluminum content relative to 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the 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 aluminum dispersoid preferably contains an aluminum dispersoid having an XY maximum length of 0.005 mm or more.
  • the ratio of the number of aluminum dispersoids having a maximum XY length of 1 mm or more to the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 0.005 mm or more of the individual aluminum dispersoids is preferably less than 1%. By setting this ratio to less than 1%, the processability of the composite can be further enhanced, and aluminum clumps are less likely to occur during processing of the composite.
  • 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 intersection points where the straight line intersects the outer periphery of the aluminum dispersoid is the largest (X-axis Maximum length is measured, and a straight line is drawn in a direction (Y-axis direction) perpendicular to the specific direction, and the distance connecting the two intersection points where the straight line and the outer periphery of the aluminum dispersoid intersect is the largest.
  • the distance (maximum Y-axis length) is measured, and the longer one of the maximum X-axis length and the maximum Y-axis length is defined as the maximum X-Y length.
  • the XY maximum length can be determined using image analysis software as described in the examples below.
  • the aluminum dispersoid dispersed in the composite of the present invention preferably has an average XY maximum length of 0.02 to 0.2 mm, more preferably 0.04 to 0.1 mm. .
  • the average of the XY maximum lengths is an average of the XY maximum lengths measured using image analysis software, as described later.
  • the polyolefin resin which comprises the composite material of this invention contains a polyethylene resin and a polypropylene resin as polyolefin resin.
  • the polyethylene resin is low density polyethylene and / or high density polyethylene (HDPE). 50 mass% or more is preferable, and, as for the ratio of the low density polyethylene to polyethylene, it is preferable that it is 80 mass% or more.
  • Low density polyethylene, 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 the density of the low density polyethylene.
  • the low density polyethylene may be so-called “low density polyethylene” and “ultra low density polyethylene” having long chain branching, and linear low density polyethylene obtained by copolymerizing ethylene and a small amount of ⁇ -olefin monomer ( LLDPE), or may be an "ethylene- ⁇ -olefin copolymer elastomer" falling within the above density range.
  • the polypropylene resin is preferably the main component of the polyolefin resin constituting the composite material, and the proportion of the polypropylene resin in the polyolefin resin constituting the composite material is a composite material such as tensile strength, flexural strength, flexural modulus, etc.
  • the proportion of the total of the polyethylene resin and the polypropylene resin in the polyolefin resin constituting the composite material is preferably 70% by mass or more from the viewpoint of the mechanical strength of the composite material such as tensile strength, flexural strength, flexural modulus and the like. 90 mass% or more is more preferable, and 95 mass% or more is further preferable. It is also preferable that the said polyolefin resin consists of polyethylene resin and a polypropylene resin.
  • the polyolefin resin constituting the composite material contains a polyolefin resin other than a polyethylene resin and other than a polypropyne resin
  • a polyolefin resin other than a polyethylene resin and other than a polypropyne resin
  • the polyolefin resin a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin, an ethylene / vinyl acetate copolymer, an ethylene / acrylic Examples include acid copolymers, ethylene / propylene copolymers, polybutenes and the like.
  • the ratio of the polyethylene resin is preferably 30 parts by mass or less in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the composite of the present invention may contain, for example, polyethylene terephthalate and / or nylon.
  • the total content of polyethylene terephthalate and / or nylon is preferably 10 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the total content of polyethylene terephthalate and / or nylon means, when it contains one of polyethylene terephthalate and nylon, it means the content of the one kind and contains both polyethylene terephthalate and nylon. When used, it means the total content of polyethylene terephthalate and nylon.
  • the amount of each resin can be determined based on the thermal xylene dissolution mass ratio of the composite.
  • the polyolefin resin which comprises a composite material is comprised with a polyethylene resin and a polypropylene resin is assumed.
  • the thermal xylene dissolution mass ratio of 138 ° C. of the composite material is Ga (%)
  • the thermal xylene dissolution mass ratio of 105 ° C. is Gb (%)
  • the cellulose effective mass ratio is Gc (%)
  • Ga is the mass of polyolefin In the ratio (%)
  • Ga-Gb corresponds to the mass ratio (%) of polypropylene
  • Gb corresponds to the mass ratio (%) of polyethylene.
  • the content of the polyolefin in the composite material can be determined as a thermal xylene dissolution mass ratio Ga (%) at 138 ° C.
  • Ga ⁇ (W0-Wa) / W0 ⁇ ⁇ 100
  • Gb ⁇ (W0-Wb) / W0 ⁇ ⁇ 100 W0: Mass of dried composite before immersion in hot xylene Wa: Immersion in hot xylene at 138 ° C. Mass of composite after drying removal of xylene Wb: After immersion in hot xylene at 105 ° C., xylene is dried Mass of composite after removal
  • Gc ⁇ Wc / W00 ⁇ ⁇ 100 Wc: The mass loss of the dried composite material while raising the temperature to 270 ° C.
  • W00 the mass of the dried composite material before the above-mentioned temperature rise (23 ° C.). Therefore, for example, when the polyolefin resin which comprises a composite material is comprised with a polyethylene resin and a polypropylene resin, and content of a polypropylene is 30 mass parts or more with respect to 100 mass parts of total content of polyolefin resin and a cellulose fiber, And the said composite material satisfy
  • the cellulose fiber contained in the composite material of this invention contains the thing of 1 mm or more of fiber length.
  • the composite material of the present invention preferably has a ratio of 25% by mass to less than 50% by mass and a tensile strength of 30 MPa or more in 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the composite material of the present invention preferably has a water 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 under specific conditions in the presence of water. According to this method, water can be efficiently removed as steam while melting and kneading, and the moisture content of the resulting composite can be reduced to less than 1% by mass. Therefore, compared with the case where the removal of water and the melt-kneading are performed in different processes, the amount of energy consumption (power consumption, etc.) required for the removal of water can be largely suppressed.
  • 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 composite material of the present invention can usually suppress an increase in the water absorption rate, and when a small amount of water is absorbed, the impact resistance is enhanced without significantly reducing the bending strength.
  • Physical properties are preferred. By having such physical properties, the molded article using the composite material of the present invention can be suitably used for outdoor use.
  • the water absorbency and impact resistance of the composite are measured by molding the composite 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 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 can be melted and solidified into a desired shape and size, or cut into pellets.
  • pellets can be obtained by extruding the ground material of the composite material of the present invention in a strand shape with a twin-screw extruder and then cooling and solidifying.
  • pellets can be obtained by extruding and cutting a ground material of the composite material of the present invention in a twin-screw extruder equipped with a hot cut.
  • the recycled material includes, for example, a polyolefin-laminated paper having paper and a polyolefin thin film layer; a polyolefin-laminated paper having paper, a polyolefin thin film layer and an aluminum thin film layer, a beverage pack comprising these polyolefin laminated papers, Or a food pack etc. are mentioned.
  • these processed papers are treated with a pulper to peel off and remove the paper portion, and a polyolefin thin film piece (hereinafter referred to as "cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece") obtained by adhering cellulose fibers (hereinafter referred to as "cellulose fiber adhered polyolefin thin film piece”.
  • cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece obtained by adhering cellulose fibers
  • Cellulose fiber-adhered polyolefin thin film pieces are used to mean including polyolefin thin film pieces formed by adhesion of cellulose fibers and aluminum, in addition to polyolefin thin film pieces to which cellulose fibers are attached and aluminum is not attached.
  • the obtained cellulose fiber-adhered polyolefin thin film pieces are generally obtained in a dry mass more than the amount of the polyolefin resin when viewed as an aggregate of the thin film pieces (entire thin film piece raw material) The amount will be small.
  • the composite material of the present invention may contain an inorganic material.
  • an inorganic material By containing an inorganic material, bending elasticity and flame retardancy can be improved.
  • the preferred content of the inorganic material is 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin from the viewpoint of bending elasticity and impact properties.
  • the content of the inorganic material is preferably 5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin in consideration of flame retardancy and further improvement of impact properties.
  • the inorganic material include calcium carbonate, talc, clay, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, titanium oxide and the like. Among them, calcium carbonate is preferred.
  • the composite material of the present invention may contain fibrous materials other than cellulose fibers.
  • fibrous materials other than cellulose fibers include glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers, and resin fibers other than cellulose fibers.
  • resin fibers other than cellulose fibers include aramid fibers and polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fibers.
  • glass fiber chopped strand and milled fiber are preferably mentioned.
  • 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 according to the purpose.
  • a flame retardant include phosphorus-based stabilizers, 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 to improve the flame retardancy.
  • phosphorus-based flame retardants include compounds having a phosphorus atom in the molecule, for example, phosphorus oxides such as red phosphorus, phosphorus trioxide, phosphorus tetraoxide and phosphorus pentoxide, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid Phosphoric acid compounds such as phosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, ammonium salt of phosphoric acid such as ammonium polyphosphate, melamine monophosphate, phosphoric acid such as melamine diphosphate and melamine polyphosphate Examples thereof include metal salts of phosphoric acid such as melamine salt, lithium phosphate, sodium phosphate, potassium phosphate, calcium phosphate and magnesium phosphate, aliphatic phosphate esters, and aromatic phosphate esters.
  • phosphorus oxides such as red phosphorus, phosphorus trioxide, phosphorus t
  • halogen-based flame retardants include brominated aliphatic hydrocarbons such as hexabromocyclododecane and brominated aromatic compounds such as hexabromobenzene, ethylenebispentabromodiphenyl and 2,3-dibromopropylpentabromophenyl ether.
  • the compounds include bromine-based flame retardants such as hexabromophenyl ether and decabromodiphenyl ether.
  • metal hydroxide examples include magnesium hydroxide and aluminum hydroxide. Moreover, what surface-treated to these metal hydroxides can also be used.
  • antioxidants As an antioxidant, a stabilizer, and a weathering agent, 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 (2,2,6,6 tetramethyl) piperidinyl] siloxane, polyester of 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine ethanol with 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-
  • the content of the antioxidant, the stabilizer or the weathering agent is preferably 0.001 to 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composite material, respectively, and the antioxidant, the stabilizer or the weathering agent It is properly adjusted according to the type and the application of the composite material.
  • Compatibilizers, impact modifiers, modifiers such as polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene, polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene, polystyrene-poly (ethylene / propylene) block- Styrene elastomers such as polystyrene, olefin crystals, ethylene butylene and olefin crystal block polymers, acid-modified polyolefins such as maleic acid-modified polyethylene and maleic acid-modified polypropylene, and the like can be mentioned. From the viewpoint of enhancing tensile strength and flexural strength, maleic acid-modified polyethylene can be suitably used.
  • the composite material of the present invention can contain an oil component and various additives in order to improve processability.
  • oil component examples include paraffin, modified polyethylene wax, stearate, hydroxystearate, vinylidene fluoride copolymer such as vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, organic modified siloxane and the like.
  • the composite material of the present invention can contain carbon black, various pigments, and dyes.
  • the composite of the present invention may also contain a metallic gloss colorant, in which case the aluminum that may be included in the composite of the present invention acts to further enhance the metallic gloss by the metallic gloss colorant. obtain.
  • the composite material of the present invention can contain a conductivity imparting component other than aluminum, such as conductive carbon black.
  • the aluminum that can be contained in the composite material of the present invention can act to further enhance the conductivity by the conductivity imparting component.
  • the composite of the invention can include a thermal conductivity imparting component other than aluminum.
  • the aluminum that can be contained in the composite material of the present invention can act to further enhance the thermal conductivity by the thermal conductivity imparting component.
  • the composite of the present invention may be a foam. That is, the composite material of the present invention may be in a foamed state by the action of the foaming agent.
  • an organic or inorganic chemical foaming agent may be mentioned, and as a specific example, azodicarbonamide may be mentioned.
  • the composite of the present invention may be crosslinked.
  • a crosslinking agent an organic peroxide etc. are mentioned, A dicumyl peroxide is mentioned as a specific example.
  • the composite material of the present invention may be in a form of being crosslinked by a silane crosslinking method.
  • the molded article of the present invention can be obtained using the composite of the present invention.
  • the cellulose fiber and optionally aluminum are dispersed in the polyolefin resin in a uniform state, so the homogeneity is high and the shape stability is excellent, as well as bending strength and impact resistance. Excellent and versatile.
  • the molded body of the present invention can also be used in the form of pellets (molding material).
  • the composite material of this invention is not limited to what was 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.”
  • the production method of the present invention includes any of the following (I) to (VI).
  • (I) Melt-kneading a cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece in the presence of water, and then mixing and kneading the melt-kneaded product and a polypropylene resin.
  • the amount of cellulose fibers is preferably smaller than the amount of polyolefin resin as an average of the dry mass ratio.
  • II Mixing of a cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece and a polypropylene resin, and melt-kneading in the presence of water.
  • the amount of cellulose fibers is preferably smaller than the amount of polyolefin resin as an average of the dry mass ratio.
  • melt-kneading in the production method of the present invention, is carried out in the presence of water using a batch-type kneading apparatus having a stirring blade.
  • a batch type closed type kneading apparatus and a kneader can be mentioned.
  • melt-kneading means kneading at a temperature at which the polyolefin resin in the raw material is melted.
  • melt-kneading is performed at a temperature at which the cellulose fiber does not deteriorate.
  • the phrase "cellulose fibers do not deteriorate" means that the cellulose fibers do not cause significant discoloration, burning or carbonization.
  • the temperature in the melt-kneading is preferably 110 to 280 ° C., and more preferably 130 to 220 ° C. Also, from the viewpoint of obtaining a composite material excellent in water absorption characteristics under high temperature, the temperature (temperature of the melt-kneaded product) in the above-mentioned melt-kneading is preferably 150 to 280 ° C., and more preferably 160 to 250 ° C. .
  • Melt-kneading in the presence of water causes adhesion of cellulose fiber or heat fusion by the load of shear force and the action of hot water (including physical action and chemical action (hydrolysis action) by hot water).
  • the state can be efficiently loosened, and furthermore, for example, the network-like entanglement of cellulose fibers can be effectively loosened, and the cellulose fibers can be uniformly dispersed in the polyolefin resin.
  • the raw material to be melt-kneaded contains aluminum (eg, paper, polyethylene-laminated paper having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer is used as a raw material, or the cellulose-aluminium-adhered polyolefin obtained by treating the polyethylene laminated paper with a pulper
  • the hot water also acts on the aluminum to promote the formation of hydrated oxide on the surface of the aluminum and the dissolution of the surface.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of water fluctuates from neutrality, the action of dissolution becomes large.
  • the shear force by the melt-kneading and the reaction between the hot water and the aluminum act in combination to make the aluminum sufficiently fine and to obtain a composite material having uniform physical properties.
  • the surface area increases with the refinement of aluminum and the amount of hydrated oxide on the aluminum surface also increases. become. This phenomenon is considered to be advantageous for improving the flame retardancy of the composite.
  • the pH of water hot water usually indicates the alkaline side in the above-described melt-kneaded state.
  • the pH of water in the melt-kneaded state is preferably in the range of 7.5 to 10, and preferably in the range of 7.5 to 9.
  • the pH of water may be set to the acidic side (preferably pH 4 to 6.5, more preferably pH 5 to 6.5).
  • the reaction between the aluminum and the water makes the aluminum easy to dissolve, and the uniform dispersibility in the polyolefin resin can be further enhanced.
  • the acid side there is a possibility that the metal parts of particularly the kneading apparatus and each apparatus used for production may be damaged. From this point of view, one showing an alkaline side is desirable.
  • the hot water may be subcritical water.
  • “subcritical water” refers to high-temperature, high-pressure water that does not reach the critical point of water (temperature 374 ° C, pressure 22 MPa), and more specifically, the boiling point of water at atmospheric pressure
  • the pressure is at least near the saturation water vapor pressure, and is at least 100 ° C. and not more than the critical point of water.
  • the water in the subcritical state has a larger ion product than water at atmospheric pressure at 0 ° C. or more and 100 ° C. or less, and is considered to weaken the intermolecular bonding of the cellulose fiber and promote the disintegration of the cellulose fiber.
  • water in a subcritical state has higher reactivity with aluminum, and is considered to be able to further enhance the miniaturization and uniform dispersion of aluminum.
  • melt-kneading using a batch-type closed-type kneader having a stirring blade supplies a raw material containing cellulose fiber and polyolefin resin and water into the closed space, and rotates the stirring blade at high speed in the closed space.
  • the temperature in the space can be raised to melt and knead by vigorously kneading the raw material and water.
  • "closed” is a space which is closed from the outside, but is used to mean that the space is not completely sealed.
  • the water can be evaporated while melting and kneading.
  • a cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece is used as a raw material, as described above, the raw material absorbs a large amount of water when it is separated from the paper portion, and it is possible to re-use even when energy consumption for recycling is taken into consideration. It was difficult to use.
  • water is required to melt and knead in the presence of water. Therefore, the fact that the amount of water absorption of the thin film pieces is large is not a problem at all, but has the advantage that the time and effort of adding water can be reduced.
  • the water content can be efficiently discharged as a high-temperature vapor, so that the moisture content of the obtained composite material can be lowered to a desired level.
  • a cylindrical stirring chamber is provided, and a plurality of stirring blades are protruded on the outer periphery of a rotary shaft disposed penetrating through the stirring chamber.
  • a batch type high speed stirring device having a structure provided can be used.
  • this batch-type high-speed stirring device is provided with a mechanism for releasing water vapor while maintaining the pressure in the stirring chamber. The temperature and pressure in the stirring chamber rise sharply when the above-mentioned raw materials and water are subjected to high shear force by the rotating stirring blade, and the high temperature water acts on the cellulose physically and chemically (hydrolysis).
  • the cellulose fiber In combination with the strong shear force by high speed stirring, the cellulose fiber is fibrillated, and when the raw material further contains aluminum, the above-mentioned reaction between the hot water and the aluminum takes place, and the uniform composition or physical property It is considered possible to obtain composites of
  • the above-mentioned batch-type closed-type kneading apparatus is provided with the cylindrical stirring chamber as described above, and a plurality of pieces (for example, 4 to 8) are provided on the outer periphery of the rotary shaft disposed penetrating through the stirring chamber. Stirring blades are provided.
  • the rotating shaft on which the stirring blade is disposed is connected to a motor which is a driving source.
  • the temperature or pressure is measured by a thermometer or pressure gauge mounted in the stirring chamber, and the melt state of the material is determined using the temperature or pressure measured by the thermometer or pressure gauge to perform melt kneading. It can be judged.
  • the stirring blade is rotated at high speed.
  • the peripheral speed (rotational speed) of the stirring blade is preferably 20 to 50 m / sec as the peripheral speed of the tip of the stirring blade (the tip portion farthest from the rotation axis).
  • the end point of the melt-kneading using the batch-type closed-type 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 closed type kneader rises and reaches a maximum value, and then descends, and within 30 seconds after the torque change rate becomes 5% or less per second. It is preferred to stop the rotation of the shaft.
  • a composite material having a melt flow rate in the above range has cellulose fibers uniformly dispersed in a resin, is suitable for extrusion molding or injection molding, and produces a molded product having high shape stability, strength and impact resistance. It 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 the polyolefin resin or cellulose fiber are caused by the action of hot water or water in the subcritical state generated during melt-kneading. It is presumed that the decrease in molecular weight is a factor.
  • Formula (T) 100 ⁇ (T1-T2) / T1 ⁇ 5 (%)
  • the volume reduction process is a process of compressing the thin film piece to reduce the bulk volume, and at this time, the water adhering to the thin film piece more than necessary due to the compression is also squeezed. By applying the volume reduction treatment, the attached water is squeezed more than necessary, and energy efficiency until obtaining a composite material can be further improved.
  • the cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece obtained by treatment with a pulper usually has a water content of about 50% by mass and is in a state of absorbing a large amount of water.
  • the water content is reduced by the volume reduction process, and, for example, the water content becomes about 20 mass%.
  • the apparatus used for the volume reduction process is not particularly limited, but an extrusion-type volume reduction machine having two screws is preferable.
  • an extrusion-type volume reduction machine having two screws By using an extrusion-type volume reduction machine having two screws, it is possible to obtain a volume reduction material which can be processed continuously and which is easy to handle in a later step, and whose size is small in size.
  • a twin-screw type waste plastic volume reduction solidification machine (type: DP-3N, manufactured by Oguma Tekkosho Co., Ltd.) can be used.
  • the cellulose fiber adhesion polyolefin thin film piece of the state which absorbed water can be grind
  • the crushing process can be performed, for example, using a crusher having a rotary blade, a crusher having a rotary blade and a fixed blade, and a crusher having a sliding blade.
  • the impregnation water of the cellulose fiber adhering to the cellulose fiber-adhered polyolefin thin film piece or the adhesion water of the surface of the thin film piece can be used as it is. If the raw material is not in a water-absorbed state, the necessary amount may be added.
  • the amount of water required for the melt-kneading is, in (I) and (II), in (III) and (IV) with respect to 100 parts by mass (dry mass) of the polyolefin thin film piece to which the cellulose fiber adheres. Is usually 5 parts by mass or more and less than 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin laminated paper.
  • the amount of water at the time of melt-kneading is, in (I) and (II), the polyolefin in (III) and (IV) with respect to 100 parts by mass (dry mass) of polyolefin thin film pieces formed by adhesion of cellulose fibers.
  • the amount is more preferably 5 to 120 parts by mass, still more preferably 5 to 100 parts by mass, still more preferably 5 to 80 parts by mass, and 10 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of laminated paper. Is more preferred.
  • a cellulose material can be mixed in the melt-kneading.
  • the compounding amount of the cellulose material is adjusted so that the ratio of the cellulose fiber is 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less in the total content of 100 parts by mass of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the ratio of 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 parts by mass in 100 parts by mass of the total content of polyolefin resin and cellulose fiber. It is preferable to adjust the blending amount of the cellulose material so as to be in the range of not less than 50 parts by mass.
  • the cellulose material examples include those mainly composed of cellulose, and more specifically, paper, waste paper, paper powder, recycled pulp, paper sludge, broke of laminated paper and the like can be mentioned. Above all, it is preferable to use waste paper and / or paper sludge in terms of cost and effective utilization of resources, and it is more preferable to use paper sludge.
  • This paper sludge may contain an inorganic material other than the cellulose fiber. From the viewpoint of increasing the elastic modulus of the composite material, paper sludge containing an inorganic material is preferable. Further, when importance is given to the impact strength of the composite material, it is preferable that the paper sludge contains no inorganic material or one having a small content even if it contains an inorganic material.
  • the paper be pre-wet with water before melt-kneading.
  • a paper wetted with water it is easy to obtain a composite in which cellulose fibers are uniformly dispersed in a resin.
  • the used as a beverage pack or a food pack Unused ones are available.
  • resin components other than the polyolefin resin may be mixed in the recovered matter.
  • polyethylene terephthalate, nylon and the like may be mixed.
  • the composite obtained by the manufacturing method of the present invention can contain resins other than such polyolefin resin.
  • the composite material obtained by the production method of the present invention can contain, for example, 10 parts by mass or less in total of polyethylene terephthalate and / or nylon with respect to 100 parts by mass of the total content of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
  • the melt-kneaded product is mixed with the polypropylene resin and kneaded.
  • This kneading can be performed by a twin screw extruder, a kneader such as a kneader, or a Banbury. Also, this kneading is usually carried out without water.
  • the production method of the present invention is also useful as a method for recycling a polyolefin-laminated paper or a beverage pack and / or a food pack consisting of a polyolefin-laminated paper as a resin material of a resin product.
  • MFR Melt flow rate
  • Test pieces (thickness 4 mm, width 10 mm, length 80 mm) were produced by injection molding, and the Izod impact strength was measured using a test piece with a notch according to JIS-K7110.
  • the unit of impact resistance is "kJ / m 2 ".
  • a test piece (4 mm in thickness, 10 mm in width, 80 mm in length) is prepared by injection molding, immersed in water at 23 ° C. for 20 days, taken out, wiped off surface water, and within 3 hours JIS-K7110 The Izod impact strength was measured using a test piece with a notch according to the following.
  • the impact resistance unit is "kJ / m 2 "
  • Test specimens (thickness 4 mm, width 10 mm, length 80 mm) are prepared by injection molding, load is applied at a distance of 64 mm between fulcrums, curvature radius of 5 mm of fulcrums and action points, test speed 2 mm / min.
  • the bending strength was calculated according to K7171.
  • the unit of flexural strength is "MPa”.
  • the dispersibility of a cellulose fiber can be evaluated using this method, for example, by making the number of predetermined
  • GPC measurement solvent (1,2,4-trichlorobenzene) was added to 16 mg of the composite material, and the mixture was stirred at 160 ° C. to 170 ° C. for 30 minutes.
  • the insoluble matter is removed by filtration using a 0.5 ⁇ m metal filter, and the resulting filtered sample (soluble matter) is subjected to GPC using a GPC apparatus (PL220 manufactured by Polymer Laboratories, model: HT-GPC-2).
  • the column used was Shodex HT-G (one) and HT-806 M (two), the column temperature was set at 145 ° C, and 1,2,4 trichlorobenzene was used as the eluent, and the flow rate was 1.0 mL / mL. In min, 0.2 ml of the sample was injected to measure GPC. From this, calibration curves were prepared using monodispersed polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation) and dibenzyl (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as standard samples, and data processing was performed using a GPC data processing system (manufactured by TRC) to obtain molecular weight patterns.
  • Mw is a weight average molecular weight
  • Mz is a Z average molecular weight
  • Mw weight average molecular weight
  • Mz Z average molecular weight
  • Mw ⁇ (Ni ⁇ Mi 2) / ⁇ (Ni ⁇ Mi)
  • Mz ⁇ (Ni ⁇ Mi 3 ) / ⁇ (Ni ⁇ Mi 2 )
  • Mi is the molecular weight
  • Ni is the number of molecules.
  • Test pieces were prepared by injection molding, and the tensile strength of the No. 2 test piece was measured in accordance with JIS-K7113. The unit is "MPa”.
  • the flexural modulus was measured at a sample thickness of 4 mm and a bending speed of 2 mm / min according to JIS K7171.
  • test pieces (4 mm in thickness, 10 mm in width, 80 mm in length) are prepared by injection molding, and the load is applied at a distance of 64 mm between fulcrums, 5 mm radius of curvature of fulcrum and action point, 2 mm / min test speed. Then, a bending test was performed according to JIS-K7171 to measure a bending elastic modulus.
  • the linear expansion coefficient was performed in accordance with JIS K 7197.
  • a molded product having a thickness of 4 mm, a width of 10 mm and a length of 80 mm was obtained.
  • 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 so that the length direction coincides with the height direction.
  • TMA measurement was performed by TMA 8310 manufactured by Rigaku Corporation in a nitrogen atmosphere at a temperature range of -50 to 100 ° C. and a load of 5 g (49 mN).
  • the temperature rising rate at this time was 5 ° C./min.
  • the test piece was once heated up to 100 ° C., which is the upper limit temperature of the test range of this time, and strain due to molding was alleviated. From the obtained TMA curve, the average linear expansion coefficient in the temperature range of 10 to 30 ° C. was determined.
  • Pulverized polyethylene paper having paper, polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer
  • a rotary blade crusher manufactured by Horai Co., Ltd.
  • polypropylene 1 BC6, Nippon Polypropylene Co., Ltd.
  • water were mixed at the compounding ratio shown in Table 1-1.
  • This mixture is introduced into a batch closed-type kneader (batch-type high-speed stirring device), and the presence of water is achieved by high-speed stirring with the rotational speed of the stirring blade of the device at the circumferential speed of the tip of the rotating blade. It melt-kneaded below.
  • a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite was produced.
  • the end of the kneading was performed when the material temperature in the apparatus chamber measured by a thermometer installed in the batch type kneading apparatus reached the temperature shown in Table 1-2.
  • the cellulose effective mass ratio (%) and the content (% by mass) of the polyolefin resin in each composite material, which were determined by measuring each composite material by the method described above, are shown in the upper part of Table 1-2.
  • the amount of each component when the total amount of the cellulose fiber and the polyolefin resin is 100 parts by mass, calculated by the method described above using the effective mass ratio of cellulose (%) and the content (% by mass) of the polyolefin resin (Parts by mass) is shown in the middle of Table 1-2.
  • evaluation results etc. are shown in the lower part of Table 1-2.
  • Example 3 (comparison of Example 1 and 2 with Example 3).
  • the molecular weight pattern of the resin constituting the obtained composite material does not satisfy “Mz / Mw ⁇ 4”. That is, it can be seen that the high molecular weight component is decomposed.
  • the composite of Example 3 was inferior in mechanical strength to the composites of Examples 1 and 2.
  • Pulverized paper of polyethylene laminated paper is crushed using a rotary blade crusher (manufactured by Horai Co., Ltd.), and this and the above polypropylene 1 or polypropylene 2 (J783 HV, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., and water were mixed at the compounding ratio shown in Table 2-1.
  • This mixture was put into a kneader, and the material was melt-kneaded in the presence of water.
  • Polyolefin resin composites were prepared, and all achieved temperatures in melt-kneading were in the range of 180 ° C. to 200 ° C.
  • Example 7 maleic acid modified polyethylene (made by FUSABOND DuPont) was used at the time of melt-kneading.
  • Example 9 maleic acid modified polypropylene (FUSABOND DuPont) was blended at the time of melt kneading.
  • melt-kneading was performed using a batch-type kneader in the absence of water and the broke of the polyethylene laminated paper described above and the polypropylene resin.
  • the comparative example 3 used the pellet of the polypropylene 1 as it was
  • the comparative example 4 used the pellet of the polypropylene 2 as it was.
  • the cellulose effective mass ratio (%) of the obtained composite material and the content (% by mass) of the polyolefin resin are shown in the upper part of Table 2-2.
  • the mass ratio of polyethylene resin (PE), polypropylene resin (PP), maleic acid modified polyethylene resin (M-PE), maleic acid modified polypropylene resin (M-PP), cellulose fiber, and aluminum in the composite material is shown in Table 2 -2 shown in the middle row.
  • PE, PP, M-PE, and M-PP are collectively referred to as "polyolefin resin” in the table, and the total amount of this "polyolefin resin” and "cellulose fiber” is 100 parts by mass.
  • the evaluation results of each composite material are shown in the lower part of Table 2-2.
  • the composite materials of Examples 4 to 9 are superior in mechanical strength such as impact resistance, flexural strength, flexural modulus, tensile strength, and linear expansion coefficient as compared with the case where a polypropylene resin is melt-kneaded alone. It was suppressed (comparison of Examples 4 to 9 with Comparative Examples 3 and 4).
  • Test Example 3 A broken sheet of polyethylene-laminated paper (paper, having a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer) was pulverized using a rotary blade crusher (manufactured by Holley Co., Ltd.), the above polypropylene 1, and Table 3 It mixed in the compounding ratio shown to 1. This mixture was introduced into a twin-screw extruder (TEX 30, manufactured by Japan Steel Works, Ltd.) to try to prepare a cellulose fiber-dispersed polyolefin resin composite. Component compositions and evaluation results of each composite material are shown in Table 3-2.
  • Pulverized paper of polyethylene-laminated paper (having paper, polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer) is pulverized using a rotary blade crusher (manufactured by Horai Co., Ltd.), and polypropylene 1 or polypropylene 2 described above And water were mixed at the compounding ratio shown in Table 4-1.
  • maleic acid modified polypropylene 2 (Like Aide) was blended at the time of melt-kneading. This mixture is introduced into a batch closed-type kneader (batch-type high-speed stirring device), and the presence of water is achieved by high-speed stirring with the rotational speed of the stirring blade of the device at the circumferential speed of the tip of the rotating blade.
  • the amount of each component when the total amount of the cellulose fiber and the polyolefin resin is 100 parts by mass, calculated by the method described above using the effective mass ratio of cellulose (%) and the content (% by mass) of the polyolefin resin (Parts by mass) is shown in the middle of Table 4-2. Furthermore, evaluation results etc. are shown in the lower part of Table 4-2.

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Abstract

ポリプロピレン樹脂を含むポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、前記ポリオレフィ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、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、この複合材を用いたペレット及び成形体、並びに当該複合材の製造方法。 [式] (吸水率)<(セルロース有効質量比)2×0.01

Description

セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法
 本発明は、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、これを用いたペレット及び成形体、並びにセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材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は、主にセルロース繊維からなる紙の表面に、紙部分への飲料の浸透を防ぐためにポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン薄膜が貼着され、またガスバリア性等の向上のために、必要によりアルミニウム薄膜層が組み込まれた積層体構造をとる。このラミネート加工紙をリサイクルするには、紙部分(パルプ)とポリオレフィン薄膜部分(ポリオレフィン薄膜片)とを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ラミネート加工紙の紙部分の一部を剥ぎ取る方法が一般的であり、このようにして分離された紙部分は、再生紙の原料とされている。
 しかし、ポリオレフィン薄膜片は、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、ポリオレフィン薄膜片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の際に多量に吸水している。このようなポリオレフィン薄膜片を樹脂製品の原料として再利用するには十分な乾燥処理が必要となり、再利用に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が不均一なために、これを混練して均質な組成や物性の樹脂を得ることは困難であった。そのため、このようなセルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片は、そのまま埋め立てられて廃棄処分されるか、燃料として再利用されているのが実情である。
 そこで、環境負荷を低減する観点から、上記ポリオレフィン薄膜片を樹脂製品の原料として再利用する技術の開発が望まれていた。
 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。
 特許第4680000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2)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2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3)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。
 また、特許第4846405号公報(特許文献4)には、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粉砕し、非スクリュータイプ造粒機で円柱状ペレットとしてこれに水を吸収させ、さらにポリプロピレンを加えて二軸押出機で加熱混練して紙配合樹脂組成物を得る方法が記載されている。
特許第4680000号公報 特許第4950939号公報 特開2011-93990号公報 特許第4846405号公報
 特許文献1記載の技術では、ラミネート加工紙から紙部分を剥ぎ取らずに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。特許文献1記載の技術は、原料を水の存在下で溶融混練するものではない。
 また、特許文献2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2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、紙とポリオレフィン薄膜とが貼着されたラミネート加工紙、あるいはポリオレフィン薄膜に紙が付着した状態の薄膜片等をそのまま用いてリサイクルするものではない。
 特許文献2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、吸水特性の悪化の原因になりうる問題がある。
 さらに、上記特許文献3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させずに熱可塑性樹脂を溶融させるものである。すなわち、特許文献3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、上述のような紙とポリオレフィン薄膜とが貼着されたラミネート加工紙、あるいはポリオレフィン薄膜に紙が付着した状態の薄膜片等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物などが生じやすく、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3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。
 また、特許文献4記載の技術では、ラミネート加工紙から紙部分を剥ぎ取らずに粉砕して非スクリュータイプ造粒機でペレット化し水を吸収させ、ポリプロピレンを加えて二軸押出機で混練して紙含有樹脂組成物を得ている。しかし、特許文献4には、得られる樹脂組成物におけるセルロース繊維の均一分散性や、当該樹脂組成物の物性(成形材料としての有用性)に関する具体的な記載はない。
 例えば、屋外等で使用する製品の部材には、比較的高温環境下においても、吸水しにくい特性が求められている。しかし、本発明者らが検討した結果、ラミネート加工紙とポリエチレン樹脂やポリプリピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂とを混練して得られる樹脂複合材は、特に高温下において吸水性が高く、実用化において問題が生じ得る場合があることがわかった。
 本発明は、ポリオレフィン樹脂中に、特定量のセルロース繊維が十分均一な状態で分散してなり、吸水性が抑えられ、引張強度、曲げ強度等の機械強度に優れた樹脂製品の原料として有用なセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、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、当該セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を得るのに好適な、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法を提供することを課題とする。
 また、本発明は、ポリオレフィン樹脂中に、特定量のセルロース繊維が十分均一な状態で分散してなり、所定温度の高温下においても吸水しにくく、引張強度、曲げ強度等の機械強度に優れた樹脂製品の原料として有用なセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、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、当該セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を得るのに好適な、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、紙とポリオレフィン薄膜層とを有するポリオレフィンラミネート加工紙、このポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック、及び/又はこれらをパルパーで処理して得られる、セルロース繊維が付着した状態のポリオレフィン薄膜片を、ポリプロピレン樹脂と混合した後、撹拌羽根を有するバッチ式混練装置を用いて、水の存在下、特定条件で溶融混練することにより、水分を取り除きながら、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維が十分均一に分散して一体化した、所定の吸水率特性等を有し樹脂製品の原料として好適な物性を有する複合材が得られることを見出した。また同様の複合材は、上記溶融混練時にポリプロピレン樹脂を配合せず、溶融混練後にポリプロピレン樹脂を配合して混練することによっても得られることを見出した。
 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〕
 ポリプロピレン樹脂を含むポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、前記ポリオレフィ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、
 23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Aとセルロース有効質量比の関係が下記[式Ia]を満たす、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
[式Ia] (吸水率A[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.01
〔2〕
 前記の23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Aは、事前に含水率0.5質量%以下になるまで乾燥したセルロース繊維分散ポリオレフィン複合材について23℃の水に20日間浸漬したときの、浸漬前後の質量の測定値に基づいて、下記[式IIa]により算出され、
 前記セルロース有効質量比は、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材について、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で熱重量分析(TGA)を行い、下記[式III]により算出されたものであることを特徴とする〔1〕に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
[式IIa] (吸水率A[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
[式III] (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複合材試料の質量[mg])
〔3〕
 ポリプロピレン樹脂を含むポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、前記ポリオレフィ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、
 23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Aとセルロース有効質量比の関係が下記[式Ia]を満たし、且つ/又は、80℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Bとセルロース有効質量比の関係が下記式[Ib]を満たす、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
[式Ia] (吸水率A[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.01
[式Ib] (吸水率B[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.7
〔4〕
 前記の23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Aは、事前に含水率0.5質量%以下になるまで乾燥したセルロース繊維分散ポリオレフィン複合材について23℃の水に20日間浸漬したときの、浸漬前後の質量の測定値に基づいて、下記[式IIa]により算出され、
 前記の80℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Bは、事前に含水率0.5質量%以下になるまで乾燥したセルロース繊維分散ポリオレフィン複合材について80℃の水に20日間浸漬したときの、浸漬前後の質量の測定値に基づいて、次式〔式IIb〕により算出され、
 前記セルロース有効質量比は、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材について、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で熱重量分析(TGA)を行い、下記[式III]により算出されたものであることを特徴とする〔3〕の記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
[式IIa] (吸水率A[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
[式IIb] (吸水率B[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
[式III] (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複合材試料の質量[mg])
〔5〕
 前記ポリオレフィ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〕~〔4〕に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔6〕
 前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が前記ポリオレフィン樹脂中に分散したアルミニウムを含有し、前記ポリオレフィ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〕~〔5〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔7〕
 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、〔6〕に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔8〕
 前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が、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〕~〔7〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔9〕
 前記ポリオレフィン樹脂が、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重量平均分子量Mwに対するZ平均分子量Mzの比が、Mz/Mw≧4を満たす、〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔10〕
 繊維長1mm以上のセルロース繊維を含有する、〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔11〕
 前記ポリオレフィン樹脂に占めるポリプロピレンの割合が50質量%以上である、〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔12〕
 前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が、ポリプロピレン樹脂と次の(a)~(c)の少なくとも1種以上とを原料として得られる、〔1〕~〔11〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
(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、
(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、
(c)セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片。
〔13〕
 前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が無機質材を含有し、前記ポリオレフィン樹脂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〕~〔12〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔14〕
 前記ポリオレフィ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、前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を成形したときの成形体の曲げ強度が40MPa以上である、〔1〕~〔13〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔15〕
 含水率が1質量%未満である、〔1〕~〔14〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔16〕
 前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が、前記ポリオレフィ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、ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンを合計10質量部以下の量で含有する、〔1〕~〔15〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
〔17〕
 〔1〕~〔16〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を用いたペレット又は成形体。
〔18〕
 次の(I)~(VI)のいずれかを含む、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法であって、
 該(I)~(VI)における溶融混練を、撹拌羽根を有するバッチ式混練装置を用いて行う、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
 (I)セルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片を水の存在下で溶融混練し、次いで当該溶融混練物とポリプロピレン樹脂とを混合して混練すること。
 (II)セルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片と、ポリプロピレン樹脂とを混合し、水の存在下で溶融混練すること。
 (III)ポリオレフィンラミネート加工紙、及び/又は、当該ポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックを、水の存在下で溶融混練し、次いで当該溶融混練物とポリプロピレン樹脂とを混合して混練すること。
 (IV)ポリオレフィンラミネート加工紙、及び/又は、当該ポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックと、ポリプロピレン樹脂とを混合し、水の存在下で溶融混練すること。
〔19〕
 前記のセルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片が、セルロース繊維とアルミニウムとが付着してなるポリオレフィン薄膜片であり、前記ポリオレフィンラミネート加工紙がアルミニウム薄膜層を有する、〔18〕に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
〔20〕
 前記(I)~(IV)における前記溶融混練が、前記撹拌羽根を回転させ、この撹拌により装置内の温度を高めて溶融混練するものである、〔18〕又は〔19〕に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
〔21〕
 前記(I)~(IV)における前記溶融混練を亜臨界状態の水の存在下で行う、〔18〕~〔20〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
〔22〕
 前記(I)~(IV)における前記溶融混練を、セルロース材を混合して行う、〔18〕~〔21〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
〔23〕
 前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材がアルミニウムを分散してなり、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、〔18〕~〔22〕のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
 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。
 本発明の複合材は、少なくとも、ポリプロピレン樹脂を含むポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、また、アルミニウムや無機物を必要に応じて所定量含むこと許容される複合材である。
 本発明のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、ペレット及び成形体は、吸水性が抑えられ、引張強度、曲げ強度等の機械強度に優れた樹脂製品の原料として有用である。また、一実施形態において、本発明のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材、ペレット及び成形体は、所定温度の高温下においても吸水性が効果的に抑えられ、引張強度、曲げ強度等の機械強度に優れた樹脂製品の原料として有用である。
 本発明のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法によれば、紙とポリオレフィン薄膜層とを有するポリオレフィンラミネート加工紙、このポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パック、及び/又はこれらをパルパーで処理して得られる、セルロース繊維が付着した状態のポリオレフィン薄膜片をそのまま原料として用いて、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を特定量分散してなり、所定の吸水率を有し、樹脂製品の原料として有用な複合材を得ることができる。
 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。
[セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材]
 本発明のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材(以下、単に「本発明の複合材」とも称す。)は、ポリエチレン(PE)樹脂やポリプロピレン(PP)樹脂等のポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率とセルロース有効質量比との関係が下記[式Ia]を満たす([式Ia]における吸水率を「吸水率A」と称す)。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傾向にある。吸水率を小さくするにはセルロース繊維の含有量を少なくしたり、セルロース繊維を短くしたりして吸水をおさえることが考えられる。実質的には、例えば、吸水率Aを所定値以下に制御することが難しいため、吸水率Aは0.005%以上、あるいは0.1%以上である。詳細には、ポリオレフィ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が1質量部以上である場合は、実質的な吸水率Aは0.005%以上であり、セルロース繊維の割合が5質量部以上である場合は、実質的な吸水率Aは0.1%以上である。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。
 
[式Ia] (吸水率A[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.01
 
 「吸水率A」(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、下記[式IIa]により算出する。(詳細には後述する実施例に記載の方法で測定される。)
 
[式IIa] (吸水率A[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
 
 ここで、セルロース有効質量比は、事前に大気雰囲気中で80℃×1時間の乾燥を行って乾燥状態にしたセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の試料を用い、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)を行い、下記[式III]により算出することができる。
 
[式III] (セルロース有効質量比[%])=
    (複合材試料の270~390℃の質量減少[mg])×100/(熱重量分析に付す前の乾燥状態の複合材試料の質量[mg])
 
 本発明において、セルロース有効質量比は、複合材中のセルロース繊維の含有量に相当する。即ち、本発明において、複合材中のセルロース繊維の含有量はセルロース有効質量比により求めることができる。
 本発明のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の一実施形態では、吸水率が上記[式Ia]を満たし、且つ/又は(及び/又は)、下記[式1b]を満たす([式Ib]における吸水率を「吸水率B」と称す)。上述したのと同様の観点から、セルロース繊維中の吸水率は低い方が望ましいが、実質的には、例えば、吸水率Bを所定値以下に制御することが難しいため、吸水率Bは0.005%以上、あるいは0.1%以上である。詳細には、ポリオレフィ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が1質量部以上である場合は、実質的な吸水率Bは0.005%以上であり、セルロース繊維の割合が5質量部以上である場合は、実質的な吸水率Bは0.1%以上となる。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。
 
[式Ib] (吸水率B[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.7
 
 「吸水率B」(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、80℃の水に20日間浸漬した際の吸水率を意味し、下記[式IIb]により算出する。(詳細には後述する実施例に記載の方法で測定される。)
[式IIb] (吸水率B[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
 
 ここで、セルロース有効質量比は、上述した[式III]により算出される。
 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オレフィ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オレフィ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オレフィン樹脂により効果的にマスクされるものと推定される。また、ポリオレフィ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、特定条件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オレフィ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。
 一実施形態において、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、この複合材は常温時及び/又は加温時の吸水率が所定のレベルに抑えられている(すなわち、環境温度にかかわらず、吸水率が効果的に抑えられている。)。この理由は定かではないが、上述したのと同様の理由によるものと推定される。
 本発明の複合材は、前記の低分子化等の影響により、前記ポリオレフィン樹脂が、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定で得られる重量平均分子量(Mw)に対するZ平均分子量(Mz)の比が、Mz/Mw≧4(好ましくは6≧Mz/Mw≧4)を満たすことが好ましい。
 本発明の複合材は、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維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、複合材を構成するポリオレフィン樹脂が、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の範囲にあることが好ましい。また、複合材を構成するポリオレフィン樹脂のMwが100000~1000000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以上としたり、Mwを100000以上としたりすることにより、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以下としたり、Mwを1000000以下としたりすることにより、流動性がより高められる傾向にある。
 複合材を構成するポリオレフィン樹脂のMwは、強度、衝撃特性の観点から、より好ましくは300000以上、さらに好ましくは400000以上である。
 本発明の複合材は、ポリオレフィ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。この割合を70質量部以下とすることにより、この複合材の調製における溶融混練により、セルロース繊維をより均一に分散させることができ、得られる複合材の吸水性をより抑えることが可能となる。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、ポリオレフィ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。
 また、本発明の複合材は、ポリオレフィ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、後述する曲げ強度等の機械特性をより向上させることができる。この観点からは、ポリオレフィ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質量部以上であることがより好ましく、15質量部以上であることがさらに好ましい。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。
 本発明の複合材中のポリオレフィン樹脂の含有量(%)は、熱キシレン溶解質量比Ga(%)として下記式より求めることができる。
 
  Ga〔%〕={(W0-Wa)/W0}×100
   W0:熱キシレンに浸漬する前の複合材の乾燥質量
   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
 
 本発明において、複合材中のセルロース繊維の含有量は前述のセルロース有効質量比によるものとする。即ち、百分率で示されるセルロース有効質量比(%)と上記の百分率で示されるポリオレフィン樹脂の含有量(%)(即ち熱キシレン溶解質量比(%))とにより、ポリオレフィ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A(質量部)とポリオレフィン樹脂の割合B(質量部)は次のように示される。
 
 ポリオレフィ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A(質量部)={セルロース有効質量比(%)/(セルロース有効質量比(%)+ポリオレフィン樹脂の含有量(%))}×100
 
 ポリオレフィン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部中に占めるポリオレフィン樹脂の割合B(質量部)={ポリオレフィン樹脂の含有量(%)/(セルロース有効質量比(%)+ポリオレフィン樹脂の含有量(%))}×100
 
 ここで、複合材がポリオレフィン樹脂、セルロース繊維、及び、アルミニウム等の他の成分により構成される場合、複合材中のアルミニウム等の他の成分の含有量(%)は、次により示される。
 
 アルミニウム等の他成分の含有量(%)=100-{(セルロース有効質量比(%)+ポリオレフィン樹脂の含有量(%)}
 
 また、ポリオレフィン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対するアルミニウム等の他成分の量(質量部)は次により示される。
 
 アルミニウム等の他の成分の量(質量部)=〔アルミニウム等の他の成分の含有量(%)/{(セルロース有効質量(%)+ポリオレフィン樹脂の含有量(%)}〕×100(質量部)
 
 セルロース繊維、ポリエチレン、アルミニウム以外の成分を含まないか、含むとしても無視できる程度であるときは、複合材中のアルミニウムの含有量(%)は、次により示される。
 
 アルミニウムの含有量(%)=100-{(セルロース有効質量比(%)+ポリオレフィン樹脂の含有量(%)}
 
 また、ポリオレフィン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対するアルミニウムの量(質量部)は次により示される。
 
 アルミニウムの量(質量部)=〔アルミニウムの含有量(%)/{(セルロース有効質量比(%)+ポリオレフィン樹脂の含有量(%)}〕×100(質量部)
 本発明の複合材はポリオレフィン樹脂中に、セルロースに加え、アルミニウムが分散してなる形態であることも好ましい。このアルミニウム(以下、アルミニウム分散質ともいう。)は、飲料容器を構成し得るアルミニウム薄膜層に由来し得る。すなわち、紙、ポリオレフィ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の飲料・食品パックを原料として用いた場合、得られる複合材中にはアルミニウムが一定量含まれる。
 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に剪断力により、徐々に剪断され微細化される。
 本発明の複合材がアルミニウム分散質を含む場合、ポリオレフィ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。
 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、ポリオレフィ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。
 本発明の複合材がアルミニウム分散質を含む場合、このアルミニウム分散質にはX-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウム分散質が含まれることが好ましい。個々のアルミニウム分散質の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。
 上記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、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。
 本発明の複合材を構成するポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィン樹脂としてポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂を含むことが好ましい。
 このポリエチレン樹脂は、低密度ポリエチレン及び/又は高密度ポリエチレン(HDPE)である。ポリエチレンに占める低密度ポリエチレンの割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上であることが好ましい。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。
 また、ポリプロピレン樹脂は複合材を構成するポリオレフィン樹脂の主成分であることが好ましく、複合材を構成するポリオレフィン樹脂中に占めるポリプロピレン樹脂の割合は、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の複合材の機械強度の観点から、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上である。
 また、複合材を構成するポリオレフィン樹脂中に占める、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂の合計の割合は、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の複合材の機械強度の観点から、70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。上記ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂からなることも好ましい。複合材を構成するポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン樹脂以外且つポリプロピン樹脂以外のポリオレフィン樹脂を含む場合、当該ポリオレフィン樹脂としては、エチレンとαオレフィンとの共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・プロピレン共重合体、ポリブテン等が挙げられる。
 本発明の複合材は、ポリオレフィン樹脂と前記セルロース繊維の総含有量100質量部中、ポリエチレン樹脂の割合が30質量部以下であることが好ましい。
 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、ポリオレフィ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、各樹脂の量は、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乾燥複合材の質量
   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、複合材を構成するポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂で構成される場合を想定する。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がポリオレフィンの質量比(%)に、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。
 即ち、複合材中のポリオレフィンの含有量は、138℃の熱キシレン溶解質量比Ga(%)として求めることができる。
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乾燥複合材の質量
   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。
 従って、例えば、複合材を構成するポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂で構成され、ポリオレフィ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30質量部以上である場合は、当該複合材は下記式を満たす。
   {(Ga-Gb)/(Ga+Gc)}×100≧30
 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、ポリオレフィ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%以上50質量%未満であり、引張強度が30MPa以上であることが好ましい。
 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、樹脂を含む原料を特定の条件で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。本発明の複合材は、上述の通り通常は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上記のポリオレフィン樹脂は、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、紙とポリオレフィン薄膜層とを有するポリオレフィンラミネート加工紙;紙とポリオレフィン薄膜層とアルミニウム薄膜層とを有するポリオレフィンラミネート加工紙、これらのポリオレフィ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。
 また、これらの加工紙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、セルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片(以下、「セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片」とも称す。この「セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片」は、セルロース繊維が付着し、アルミニウムが付着していないポリオレフィン薄膜片の他に、セルロース繊維とアルミニウムとが付着してなるポリオレフィン薄膜片を含む意味に用いる。)を原料とすることも好ましい。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繊維付着ポリオレフィン薄膜片は、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、ポリオレフィン樹脂の量よりもセルロース繊維の量が少量となる。
 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、ポリオレフィン樹脂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、また衝撃特性のさらなる向上を考慮すると、ポリオレフィン樹脂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。
 本発明の複合材は、セルロース繊維以外の繊維状材料を含有してもよい。セルロース繊維以外の繊維状材料としては、ガラス繊維、セラミックス繊維、炭素繊維、セルロース繊維以外の樹脂繊維等があげられる。セルロース繊維以外の樹脂繊維としては、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維等があげられる。ガラス繊維としては、チョップドストランド、ミルドファイバが好ましくあげられる。
 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、リン系安定剤、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、脂肪族系リン酸エステル類、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、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得るアルミニウムは、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得るアルミニウムは、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。
 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得るアルミニウムは、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、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維と、必要によりアルミニウムと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(成形材料)として用いることもできる。
 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]
 本発明の製造方法は、次の(I)~(VI)のいずれかを含む。
 (I)セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片を水の存在下で溶融混練し、次いで当該溶融混練物とポリプロピレン樹脂とを混合して混練すること。
 前記セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片は、乾燥質量比の平均として、ポリオレフィン樹脂の量よりもセルロース繊維の量が少量であることが好ましい。
 (II)セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片と、ポリプロピレン樹脂とを混合し、水の存在下で溶融混練すること。
 前記セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片は、乾燥質量比の平均として、ポリオレフィン樹脂の量よりもセルロース繊維の量が少量であることが好ましい。
 (III)ポリオレフィンラミネート加工紙、及び/又は、当該ポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックを、水の存在下で溶融混練し、次いで当該溶融混練物とポリプロピレン樹脂とを混合して混練すること。
 (IV)ポリオレフィンラミネート加工紙、及び/又は、当該ポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックと、ポリプロピレン樹脂とを混合し、水の存在下で溶融混練すること。
<溶融混練>
 本発明の製造方法では、上記(I)~(IV)における溶融混練は、撹拌羽根を有するバッチ式混練装置を用いて、水の存在下で行う。この混練装置としては、バッチ式閉鎖型混練装置やニーダーを挙げることができる。
 ここで「溶融混練」とは、原料中のポリオレフィ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。「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。
 上記溶融混練における温度(溶融混練物の温度)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。
 また、高温下の吸水特性に優れた複合材を得る点からは、上記溶融混練における温度(溶融混練物の温度)150~280℃とすることが好ましく、160~250℃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、セルロース繊維の固着状態ないし熱融着状態を効率的に解きほぐすことができ、さらに、例えば、セルロース繊維同士のネットワーク状のからみ合いも効果的に解きほぐすことができ、セルロース繊維をポリオレフィン樹脂中に、均一に分散させることが可能となる。
 溶融混練する原料がアルミニウムを含む場合(例えば、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を原料としたり、当該ポリエチレンラミネート加工紙を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オレフィン薄膜片を原料とする場合)、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とが複合的に作用し、アルミニウムが十分に微細化し、均一な物性の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繊維付着ポリオレフィ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、ポリオレフィ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、ポリオレフィ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。
 撹拌羽根を有するバッチ式閉鎖型混練装置を用いた溶融混練は、例えば、セルロース繊維とポリオレフィン樹脂を含む原料と水とを閉鎖空間内に投入し、かかる閉鎖空間内で撹拌羽根を高速回転させることにより、原料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上記原料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、上記原料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、撹拌羽根を有する非閉鎖型のバッチ式混練装置であるニーダーを用いて、ポリオレフィ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。
 原料としてセルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片を用いる場合、この原料は上述の通り、紙部分との分離処理の際に多量に吸水しており、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下げることが可能になる。
 上述した、撹拌羽根を有するバッチ式閉鎖型混練装置として、例えば、円筒形の撹拌室を備え、その撹拌室中を貫通して配置した回転軸の外周に、複数枚の撹拌羽根を突設させて設け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。また、例えば、こ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る。
 撹拌室内の温度と圧力は、上記原料と水に、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、セルロース繊維を解繊し、さらに原料がアルミニウムを含む場合には、上述した熱水とアルミニウムとの反応が生じ、均一な組成ないし物性の複合材を得ることが可能になると考えられる。
 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ができる。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、20~50m/秒が好ましい。
 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、ポリオレフィ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%以下になる」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(%)
 特に、上記(I)及び(II)においては、原料と水とを、バッチ式混練装置に投入するに当たり、原料を、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。
 パルパーにより処理して得られるセルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片は、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。この吸水した状態のセルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片は、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繊維付着ポリオレフィン薄膜片を粉砕し、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繊維付着ポリオレフィ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。また、原料が吸水した状態にない場合には、必要な量を加水すれば良い。
 溶融混練の際に必要な水量は、前記(I)及び(II)においてはセルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片100質量部(乾燥質量)に対して、前記(III)及び(IV)においてはポリオレフィンラミネート加工紙100質量部に対して、通常は5質量部以上150質量部未満である。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、前記(I)及び(II)においてはセルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片100質量部(乾燥質量)に対して、前記(III)及び(IV)においてはポリオレフィンラミネート加工紙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、上記溶融混練に当たり、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、ポリオレフィ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、ポリオレフィ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好ましい。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。
 本発明の製造方法において、原料として飲料パック及び/又は食品パック、あるいはこれらをパルパーで処理して得られるセルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片を用いる場合、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、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂成分が混入する場合がある。特に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、このようなポリオレフィ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、ポリオレフィン樹脂とセルロース繊維の総含有量100質量部に対し、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。
 本発明の製造方法における上記(I)及び(III)では、溶融混練物をポリプレピレン樹脂と混合して混練する。この混練は、二軸押出機、ニーダー、バンバリー等の混練機により行うことができる。また、この混練は通常、加水せずに行われる。
 本発明の製造方法は、ポリオレフィンラミネート加工紙、又はポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料パック及び/又は食品パックを、樹脂製品の樹脂材料としてリサイクルするための方法としても有用である。
 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オレフィン樹脂複合材)の形状]
 混練後のセルロース繊維分散ポリオレフィ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。
[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。
[浸漬後耐衝撃性]
 射出成形で試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)を作製し、この試験片を23℃の水に20日間浸漬した後取り出し、表面の水を拭き取り、3時間以内に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複合材試料(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[%])=
    (複合材試料の270~390℃の質量減少[mg])×100/(熱重量分析に付す前の乾燥状態の複合材試料の質量[mg])
[吸水率A]
 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IIa〕により吸水率A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[式Ia]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IIa](吸水率A[%])=
    (浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
  [式Ia](吸水率A[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.01
[吸水率B]
 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IIb]により吸水率B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Bが下記[式Ib]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IIb](吸水率B[%])=
    (浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
  [式Ib](吸水率B[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.7
[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山の数が多くなり、セルロース繊維が均一に分散している場合は、山の数が所定値以下になることから、例えば、所定の山の個数20個を閾値として、この方法を用いて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)でデータ処理して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、Mwを重量平均分子量、MzをZ平均分子量とした。
 なお、Mw(重量平均分子量)、Mz(Z平均分子量)の定義は、次式による。
  Mw=Σ(Ni・Mi2)/Σ(Ni・Mi)
  Mz=Σ(Ni・Mi)/Σ(Ni・Mi
 ここでMiは分子量、Niは分子数である。
 下記(A)を満たすものを(○)、満たさないものを(×)とした。
(A)Mz/Mw≧4
 なお、本[実施例]において、本発明の複合材を構成するポリオレフィン樹脂はいずれも、Mwが400000~1000000の範囲内にあった。
[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。
[引張強度]
 射出成形で試験片を作製し、JIS-K7113に準拠し、2号試験片について引張強度を測定した。単位は「MPa」である。
[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、
  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・L2)/(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、10~30℃の温度領域における平均線膨張係数を求めた。
 なお、下記下表において含水率を記載していない複合材は、いずれも含水率が1質量%以下である。
[試験例1]
 ポリエチレンラミネート加工紙(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)の損紙を、回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)を使用して粉砕したものと、ポリプロピレン1(BC6、日本ポリプロ(株)製)と、水とを、表1-1に示す配合比で混合した。この混合物を、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、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/秒として高速攪拌することにより、水の存在下で溶融混練した。こうしてセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を作製した。
 なお、混練の終了は、バッチ式混練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、表1-2に示す温度に達した時点とした。
 各複合材を上述した方法により測定して決定された、各複合材中のセルロース有効質量比(%)とポリオレフィン樹脂の含有量(質量%)を表1-2上段に示した。また、セルロース有効質量比(%)とポリオレフィン樹脂の含有量(質量%)を用いて上述した方法で算出した、セルロース繊維とポリオレフィン樹脂との合計量を100質量部としたときの各成分の量(質量部)を表1-2中段に示した。さらに、評価結果等を表1-2下段に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
 表1-2に示されるように、溶融混練を加水せずに行った場合には、複合材を塊の状態で得ることができなかった(比較例1)。
 これに対し、水の存在下で溶融混練することにより、吸水率Aが抑えられた複合材を得ることができた(実施例1~3)。また、この実施例1~3の比較から、溶融混練において材料温度を抑えることにより(即ち、溶融混練における到達温度を好ましい範囲である150~280℃の範囲とすることにより)、得られる複合材を、80℃の高温水に浸漬させても吸水しにくい物性にできることがわかる(実施例1及び2と実施例3との比較)。ここで、溶融混練において材料温度が300℃まで上昇させた実施例3では、得られた複合材を構成する樹脂の分子量パターンが「Mz/Mw≧4」を満たしていない。つまり、高分子量成分の分解されていることがわかる。結果、実施例3の複合材は、実施例1及び2の複合材に比べると、機械強度に劣るものとなった。
[試験例2]
 ポリエチレンラミネート加工紙(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)の損紙を、回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)を使用して粉砕し、これと上記のポリプロピレン1、又はポリプロピレン2(J783HV、プライムポリマー社製、と、水とを、表2-1に示す配合比で混合した。この混合物を、ニーダーに投入し、水の存在下で材料を溶融混練した。こうしてセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を作製した。いずれも溶融混練における到達温度は、180℃~200℃の範囲であった。なお、実施例7及び8では溶融混練時にマレイン酸変性ポリエチレン(FUSABOND デュポン社製)を、実施例9では溶融混練時にマレイン酸変性ポリプロピレン(FUSABOND デュポン社製)を配合した。
 また、比較例2として、上記のポリエチレンラミネート加工紙の損紙とポリプロピレン樹脂とを、水の非存在下で、バッチ式混練装置により溶融混練を行なった。また、比較例3は、ポリプロピレン1のペレットをそのまま用い、さらに、比較例4は、ポリプロピレン2のペレットをそのまま用いた。
 得られた複合材のセルロース有効質量比(%)とポリオレフィン樹脂の含有量(質量%)を表2-2上段に示す。また、複合材中におけるポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、マレイン酸変性ポリエチレン樹脂(M-PE)、マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(M-PP)、セルロース繊維、アルミニウムの質量比を表2-2中段に示す。PE、PP、M-PE、M-PPを合わせて表中で「ポリオレフィン樹脂」と称し、この「ポリオレフィン樹脂」と「セルロース繊維との合計量を100質量部としている。
 各複合材の評価結果は表2-2下段に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 表2-2に示されるように、ラミネート紙の損紙とポリプロピレン樹脂とを、水の非存在下で、バッチ式混練装置により溶融混練した場合、所望の、吸水性を抑えた複合材を得ることができなかった(比較例2)。
 これに対し、ラミネート紙の損紙とポリプロピレン樹脂とを、水の存在下で、バッチ式混練装置により溶融混練した場合には、得られる複合材を、吸水性を抑えたものとすることができた(実施例4~9)。また、実施例4~9の複合材は、ポリプロピレン樹脂を単体で溶融混練した場合に比べて、耐衝撃性、曲げ強度、曲げ弾性率、引張強度といった機械強度に優れており、線膨張係数も抑えられていた(実施例4~9と比較例3及び4との比較)。
[試験例3]
 ポリエチレンラミネート加工紙(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)の損紙を、回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)を使用して粉砕したものと、上記ポリプロピレン1と、表3-1に示す配合比で混合した。この混合物を、二軸押出機(TEX30、日本製鋼所社製)に投入し、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の作製を試みた。
 各複合材の成分組成と評価結果を表3-2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表3-2に示す通り、溶融混練を、二軸押出機を用いて行った場合には、塊の複合材を得ることができた。しかし、当該複合材はセルロース繊維の分散性が目的のレベルに達しなかった。また、当該複合材の吸水性は高く、本発明の規定を満たさなかった(比較例5)。
[試験例4]
 ポリエチレンラミネート加工紙(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)の損紙を、回転刃式の粉砕機(ホーライ社製)を使用して粉砕したものと、上述したポリプロピレン1又はポリプロピレン2と、水とを、表4-1に示す配合比で混合した。なお、実施例12~13では溶融混練時にマレイン酸変性ポリプロピレン2(リケエイド)を配合した。この混合物を、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、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/秒として高速攪拌することにより、水の存在下で溶融混練した。こうしてセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を作製した。なお、混練の終了は、バッチ式混練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、表4-2に示す温度に達した時点とした。また、比較例6として、飲料パックのラミネート紙を展開して100mm×100mmの大きさに切り出し、元の厚さのままにて吸水率Bの測定をおこなった。
 各複合材の測定によるセルロース有効質量比(%)とポリオレフィン樹脂の含有量(質量%)を表4-2上段に示した。また、セルロース有効質量比(%)とポリオレフィン樹脂の含有量(質量%)を用いて上述した方法で算出した、セルロース繊維とポリオレフィン樹脂との合計量を100質量部としたときの各成分の量(質量部)を表4-2中段に示した。さらに、評価結果等を表4-2下段に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 
 表4-2に示されるように、溶融混練における材料温度が一定温度まで達していない場合、得られた複合材の80℃の水に浸漬による吸水率Bが大きいものとなった(実施例10)。
 これに対し、水の存在下で、溶融混練の温度を特定の範囲に制御して溶融混練した場合には、温度にかかわらず吸水率が抑えられた複合材を得ることができた(実施例11~14)。
[試験例5]
 ポリエチレンラミネート加工紙の損紙を用いずに、紙1(トイレットペーパー)とポリプロピレン1と水とを表5-1に示す配合比でブレンドとした後、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、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溶融混練した。こうしてセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を作製した。
 なお、混練の終了は、バッチ式混練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、表5-2に示す温度に達した時点とした。
 各複合材の評価結果は表5-2に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表5-2に示されるように、溶融混練を加水せずに行った場合には、複合材を塊の状態で得ることができなかった(比較例4)。
 これに対し、水の存在下で、最高到達温度を好ましい範囲である150~280℃の範囲を満たした場合には、温度にかかわらず(水温が常温でも高温でも)吸水率が抑えられた複合材を得ることができた。
 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、2017年8月23日に日本国で特許出願された特願2017-160678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 (23)

  1.  ポリプロピレン樹脂を含むポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、前記ポリオレフィ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、
     23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Aとセルロース有効質量比の関係が下記[式Ia]を満たす、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
    [式Ia] (吸水率A[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.01
  2.  前記吸水率Aは、事前に含水率0.5質量%以下になるまで乾燥したセルロース繊維分散ポリオレフィン複合材について23℃の水に20日間浸漬したときの、浸漬前後の重量の測定値に基づいて、下記[式IIa]により算出され、
     前記セルロース有効質量比は、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材について、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で熱重量分析(TGA)を行い、下記[式III]により算出されたものであることを特徴とする請求項1に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
    [式IIa] (吸水率A[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
    [式III] (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複合材試料の質量[mg])
  3.  ポリプロピレン樹脂を含むポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維を分散してなり、前記ポリオレフィ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、
     23℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Aとセルロース有効質量比の関係が下記[式Ia]を満たし、且つ/又は、80℃の水に20日間浸漬したときの吸水率Bとセルロース有効質量比の関係が下記[式Ib]を満たす、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
    [式Ia] (吸水率A[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.01
    [式Ib] (吸水率B[%])<(セルロース有効質量比[%])×0.7
  4.  前記吸水率Aは、事前に含水率0.5質量%以下になるまで乾燥したセルロース繊維分散ポリオレフィン複合材について23℃の水に20日間浸漬したときの、浸漬前後の質量の測定値に基づいて、下記[式IIa]により算出され、
     前記吸水率Bは、事前に含水率0.5質量%以下になるまで乾燥したセルロース繊維分散ポリオレフィン複合材について80℃の水に20日間浸漬したときの、浸漬前後の質量の測定値に基づいて、下記[式IIb]により算出され、
     前記セルロース有効質量比は、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材について、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で熱重量分析(TGA)を行い、次下記[式III]により算出されたものであることを特徴とする請求項3に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
    [式IIa] (吸水率A[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
    [式IIb] (吸水率B[%])=(浸漬後質量[g]-浸漬前質量[g])×100/(浸漬前質量[g])
    [式III] (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複合材試料の質量[mg])
  5.  前記ポリオレフィ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1~4に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  6.  前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が前記ポリオレフィン樹脂中に分散したアルミニウムを含有し、前記ポリオレフィ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1~5のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  7.  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6に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  8.  前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が、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1~7のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  9.  前記ポリオレフィン樹脂が、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重量平均分子量Mwに対するZ平均分子量Mzの比が、Mz/Mw≧4を満たす、請求項1~8のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  10.  繊維長1mm以上のセルロース繊維を含有する、請求項1~9のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  11.  前記ポリオレフィン樹脂に占めるポリプロピレン樹脂の割合が50質量%以上である、請求項1~10のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  12.  前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が、ポリプロピレン樹脂と次の(a)~(c)の少なくとも1種以上とを原料として得られる、請求項1~11のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
    (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、
    (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、
    (c)セルロース・アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片。
  13.  前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が無機質材を含有し、前記ポリオレフィン樹脂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1~12のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  14.  前記ポリオレフィ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、前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を成形したときの成形体の曲げ強度が40MPa以上である、請求項1~13のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  15.  含水率が1質量%未満である、請求項1~14のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  16.  前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材が、前記ポリオレフィ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、ポリエチレンテレフタレート及び/又はナイロンを合計10質量部以下の量で含有する、請求項1~15のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材。
  17.  請求項1~16のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材を用いたペレット又は成形体。
  18.  次の(I)~(VI)のいずれかを含む、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法であって、
     該(I)~(VI)における溶融混練を、撹拌羽根を有するバッチ式混練装置を用いて行う、セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
     (I)セルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片を水の存在下で溶融混練し、次いで当該溶融混練物とポリプロピレン樹脂とを混合して混練すること。
     (II)セルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片と、ポリプロピレン樹脂とを混合し、水の存在下で溶融混練すること。
     (III)ポリオレフィンラミネート加工紙、及び/又は、当該ポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックを、水の存在下で溶融混練し、次いで当該溶融混練物とポリプロピレン樹脂とを混合して混練すること。
     (IV)ポリオレフィンラミネート加工紙、及び/又は、当該ポリオレフィンラミネート加工紙からなる飲料・食品パックと、ポリプロピレン樹脂とを混合し、水の存在下で溶融混練すること。
  19.  前記のセルロース繊維が付着してなるポリオレフィン薄膜片が、セルロース繊維とアルミニウムとが付着してなるポリオレフィン薄膜片であり、前記ポリオレフィンラミネート加工紙がアルミニウム薄膜層を有する、請求項18に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
  20.  前記(I)~(IV)における前記溶融混練が、前記撹拌羽根を回転させ、この撹拌により装置内の温度を高めて溶融混練するものである、請求項18又は19に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
  21.  前記(I)~(IV)における前記溶融混練を亜臨界状態の水の存在下で行う、請求項18~20のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
  22.  前記(I)~(IV)における前記溶融混練を、セルロース材を混合して行う、請求項18~21のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
  23.  前記セルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材がアルミニウムを分散してなり、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18~22のいずれか1項に記載のセルロース繊維分散ポリオレフィン樹脂複合材の製造方法。
     
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