WO2020166522A1 - 樹脂複合材及び成形体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composite material and a molded body.
- Polyolefin resins are widely used as materials for resin molded products because polyolefin resins have excellent moldability and molded products using polyolefin resins have excellent mechanical properties, electrical properties, chemical resistance, and the like. Further, so-called general-purpose engineering plastics such as polyethylene terephthalate resin, polyamide resin, and polybutylene terephthalate resin, which are more excellent in mechanical strength and heat resistance temperature than polyolefin resin, are relatively widely used because of their characteristics. However, problems such as high price and poor water resistance have been pointed out.
- Waste plastics including these polyolefin resins and general-purpose engineering plastics are required to be recycled from the viewpoints of reducing environmental impact and effective use of resources.
- this recycling in consideration of the compatibility between the resins and the difference in processing temperature, it is desired to separate and collect each type of resin.
- it is not easy to separate the resins from the waste plastic in which various resins are mixed, and even if the resins can be separated, it takes a lot of time and money. As a result, the cost of recycled resin and products using it increases.
- Fiber-reinforced resin is known in which resin is mixed with reinforcing fibers such as glass fiber, carbon fiber, and cellulose fiber in order to enhance mechanical properties of resin products.
- cellulose fiber is lightweight, has little combustion residue in thermal recycling, etc., and is relatively inexpensive.
- the technology of using cellulose fiber as a reinforcing fiber is drawing attention because of its advantages in weight reduction, recyclability and cost of resin products.
- compatibilizers are generally expensive, which increases the cost of the resulting composite.
- the recovered resin contains a polyethylene terephthalate resin or the like, if these resins are not sufficiently dried at the time of compounding by kneading the resins, hydrolysis occurs and the desired mechanical properties are generated. There is also a problem that it is difficult to obtain (for example, impact resistance). ..
- the present invention is a resin composite material containing at least a polyolefin resin and a resin different from the polyolefin resin, which is excellent in the integrity of the entire material, and has excellent moldability and mechanical properties such as impact properties.
- the challenge is to provide.
- the present inventors did not positively make the resins compatible with each other, By using a form in which a resin different from the above is dispersed in a specific size, it is possible to enhance the integrity of the obtained composite material as a material, and as a result, it has excellent moldability and sufficiently increased mechanical strength. It was found that a composite material could be obtained.
- the present invention has been completed through further studies based on these findings.
- Resin composite material obtained by dispersing the following (a) or (b) in a polyolefin resin: (A) Resin particles containing a cellulose fiber and a resin different from a polyolefin resin and having a maximum diameter of 10 ⁇ m or more, (B) Resin particles containing a resin different from a polyolefin resin and having a maximum diameter of 10 ⁇ m or more and an aspect ratio of 5 or more. [2] In the above (a) and (b), the resin composite material according to [1], wherein the resin particles have a maximum diameter of 50 ⁇ m or more.
- the resin particles include a resin having a melting point of 170° C. or higher and/or a resin having an endothermic peak at 170° C. or higher and 350° C.
- the ratio of the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 3 mm or more to the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 0.005 mm or more is less than 10% [18].
- the XY maximum length is defined by a straight line drawn in a specific direction (X-axis direction) with respect to the aluminum dispersoid on the surface of the resin composite material, and between two intersections where the straight line and the outer periphery of the aluminum dispersoid intersect.
- the resin composite material of the present invention is excellent in mechanical properties such as moldability and impact resistance.
- the resin composite material of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “composite material of the present invention”) is obtained by dispersing the following (a) or (b) in a polyolefin resin.
- One mode of the resin composite material of the present invention is a mode in which the above (a) is dispersed in a polyolefin resin. That is, it is a resin composite material in which cellulose fibers and resin particles containing a resin different from the polyolefin resin and having a maximum diameter of 10 ⁇ m or more are dispersed in the polyolefin resin.
- Another mode of the resin composite material of the present invention is a mode in which the above (b) is dispersed in a polyolefin resin.
- a resin composite material in which resin particles containing a resin different from the polyolefin resin and having a maximum diameter of 10 ⁇ m or more and an aspect ratio of 5 or more are dispersed in the polyolefin resin (resin piece). ..
- resin particles are granular lumps of various shapes containing a resin of a different type from the polyolefin resin (base resin) that constitutes the matrix.
- the "resin particles” are preferably made of a resin different from the base resin.
- the fact that the base resin and the resin particles are composed of “different resins” can be known by visually observing the contours of the resin particles under observation with an optical microscope or the like, as described later.
- the maximum diameter of the resin particles is 10 ⁇ m or more.
- the resin particles in a form in which (b) is dispersed (that is, when cellulose fibers are not essential), the resin particles have an aspect ratio (a ratio of the maximum diameter to the minimum diameter [maximum diameter/minimum diameter]) of 5 or more. Is. Even in the form in which (a) is dispersed (that is, when cellulose fibers are contained), the resin particles have an aspect ratio (a ratio of the maximum diameter to the minimum diameter [maximum diameter/minimum diameter]) of 5 or more. It is preferable.
- the resin particles are, for example, in the form of scales or small sheets, or are dispersed in the polyolefin resin in the form of particles, and the shape of the resin particles is scales or small sheets. In such a case, they may be dispersed in a bent, curved, or meandering state (collectively referred to as a “bent structure”).
- the resin forming the resin particles is preferably a resin which is incompatible with the polyolefin resin forming the matrix.
- Incompatible means that different types of resins (polymers) are not uniformly mixed at the molecular level by simple melt-kneading or the like. Generally, in a composition or molded product containing a plurality of mutually incompatible resins, phase separation is observed and a sea-island structure may be formed.
- the resin particles in (a) and (b) contained in the composite material of the present invention have a maximum diameter of 10 ⁇ m or more.
- the maximum diameter is 10 ⁇ m or more, mechanical strength, especially impact characteristics can be improved.
- the maximum diameter of the resin particles is preferably 20 ⁇ m or more, more preferably 50 ⁇ m or more, further preferably 100 ⁇ m or more, and further preferably 200 ⁇ m or more. Further, the maximum diameter is preferably 400 ⁇ m or more, and more preferably 600 ⁇ m or more.
- the resin particles preferably have an aspect ratio of 5 or more, more preferably 10 or more, further preferably 20 or more, and further preferably 30 or more.
- Specific shapes of the resin particles having an aspect ratio of 5 or more include, for example, scales, small sheets, and plates, as well as needles and fibers, but from the viewpoint of enhancing mechanical strength, particularly impact characteristics.
- the shape is preferably scale-like, small sheet-like, or plate-like.
- the resin particles in the above (a) and (b) contained in the composite material of the present invention preferably have a bent structure (usually an irregular bent structure) from the viewpoint of further increasing the mechanical strength.
- the mechanical strength can be further increased by the anisotropy due to the bent structure and the anchor effect.
- the resin particles preferably have a maximum diameter of less than 4 mm from the viewpoint of moldability.
- the maximum diameter of the resin particles being X ⁇ m or more means the following. That is, by observing the cross section of the composite material or the pressed sheet thereof as an observation surface with an optical microscope or the like, on the observation surface (that is, in a plan view from the observation surface), 10 resin particles are selected in descending order, and 10 resin particles are selected. The maximum diameter of each resin particle is measured, and the average value of the maximum diameters of the 10 resin particles is calculated. The observation surface is changed, and the average value of the maximum diameters of ten resin particles is similarly obtained on the observation surface. By repeating this, the average value of the maximum diameters of 10 resin particles is obtained for each of the three different observation surfaces.
- the average value of the obtained three average values is X ⁇ m or more
- it is determined that the maximum diameter of the resin particles is X ⁇ m or more.
- the observation surfaces are increased by 1 until the number of resin particles satisfies 10.
- a plurality of observed observation surfaces are put together and positioned as one observation surface for obtaining the average value of the maximum diameters of the 10 resin particles.
- the aspect ratio of the resin particles being Y or more means the following.
- the cross section of the composite material or its pressed sheet is observed with an optical microscope or the like as an observation surface, 10 resin particles are selected in descending order on the observation surface, and the aspect ratio (individual resin) of 10 individual resin particles is selected.
- the maximum diameter/minimum diameter of the particles is measured to obtain the average value of the aspect ratios of the 10 resin particles.
- the observation surface is changed, and the average value of the aspect ratios of ten resin particles is similarly obtained on the observation surface.
- the average value of the aspect ratios of 10 resin particles is obtained for each of the three different observation surfaces. When the average value of the three obtained average values is Y or more, it is determined that the aspect ratio of the resin particles is Y or more.
- the observation surfaces are increased by 1 until the number of resin particles satisfies 10.
- the plurality of observed observation surfaces are collectively regarded as one observation surface for obtaining the average value of the aspect ratios of the ten resin particles.
- the maximum diameter of the resin particles being less than Z ⁇ m means the following. That is, by observing the cross section of the composite material or its pressed sheet as an observation surface with an optical microscope or the like, on the observation surface, 10 resin particles are selected in descending order, and the maximum diameter of 10 individual resin particles is measured. The average value of the maximum diameters of the 10 resin particles is calculated.
- the observation surface is changed, and the average value of the maximum diameters of ten resin particles is similarly obtained on the observation surface. Similarly, average values of the maximum diameters of 10 resin particles are obtained for each of the three different observation surfaces. When the value obtained by further averaging the obtained three average values is less than Z ⁇ m, it is determined that the maximum diameter of the resin particles is less than Z ⁇ m. When the number of resin particles does not satisfy 10 on one observation surface, the observation surfaces are increased by 1 until the number of resin particles satisfies 10. In this case, a plurality of observed observation surfaces are put together and positioned as one observation surface for obtaining the average value of the maximum diameters of the 10 resin particles.
- the composite material is immersed in, for example, hot xylene, and the matrix
- the maximum diameter and aspect ratio of the resin particles can be obtained by dissolving and removing the polyolefin resin and observing the remaining resin particles according to the above-described measuring method.
- the “maximum diameter” of each resin particle means the diameter of the smallest circle inscribed with the resin particle in a plan view from the observation surface. That is, it means the diameter of a circle having the smallest diameter at which the resin particles are contained inside and the resin particles are inscribed in the circle.
- the "minimum circle that inscribes the resin particles” is a circle that passes through at least two points on the outer periphery (contour) of the resin particles when the resin particles are viewed in plan from the observation surface, It means the smallest circle among the circles that include the outer periphery of the resin particles.
- An example of a method of determining the maximum diameter is shown in FIG.
- the shape of the resin particles shown in FIG. 1 is the shape when viewed in plan from the observation surface.
- the "minimum diameter" of each resin particle is the thickness of the thinnest portion of the resin particle.
- the thickness of the resin particles depends on the thickness of the sheet-shaped resin raw material.
- the minimum diameter of the resin particles is the thickness of the resin particles.
- the resin particles derived from the sheet-shaped resin raw material are bent to form an overlapping portion (for example, a laminated structure), one layer constituting the overlapping portion (for example, one layer constituting the laminated structure is formed. ) Is the minimum diameter of the resin particles.
- the total thickness of the laminated structure is It is the minimum diameter of the resin particles.
- the press pressure at the time of preparing the press sheet can be set to, for example, about 4.2 MPa.
- the resin of the resin particles may include a crystalline resin, an amorphous resin, or both of them.
- a resin having a melting point higher by 10° C. or more than the melting point of the polyophine resin forming the matrix is preferable.
- the resin particles can be dispersed as target resin particles in the polyolefin resin, and the mechanical properties of the composite material can be effectively enhanced.
- the crystalline resin is preferably a resin having a melting point of 20° C. or higher than the melting point of the polyolefin resin forming the matrix, more preferably a resin having a melting point of 30° C.
- the crystalline resin is also preferably a resin having a melting point of 170° C. or higher and/or a resin having an endothermic peak at 170° C. or higher and 350° C. or lower by differential scanning calorimetry (DSC).
- DSC differential scanning calorimetry
- the polymer that constitutes such a crystalline resin examples include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, and ethylene-vinyl alcohol copolymer.
- the resin particles contain at least one kind of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyamide (preferably 50% by mass or more of resin particles, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more is preferably the at least one kind).
- polyethylene terephthalate and/or polyamide preferably 50% by mass or more of the resin particles, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more is polyethylene terephthalate and/or Alternatively, it is more preferably a polyamide, in other words, the resin particles contain a polymer selected from polyethylene terephthalate and polyamide in a total amount of at least the above mass%. Further, it further contains polyethylene terephthalate (preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more of the resin particles is polyethylene terephthalate). preferable.
- the polymer forming the resin particles is preferably at least one of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyamide, more preferably polyethylene terephthalate and/or polyamide, and particularly preferably polyethylene terephthalate.
- Polyethylene terephthalate has a melting point around 250 to 260° C. and has an endothermic peak due to melting at around 250 to 260° C. by differential scanning calorimetry (DSC). That is, when the resin particles are polyethylene terephthalate, the resin particles have a melting point in the vicinity of 250 to 260° C. and an endothermic peak due to melting in the vicinity of 250 to 260° C. in differential scanning calorimetry (DSC).
- the above amorphous resin is preferably a resin having a glass transition temperature of 70° C. or higher.
- polymers constituting such a resin include polycarbonate and polyvinyl chloride.
- the resin particles contain polycarbonate and/or polyvinyl chloride (preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more of the resin particles are polycarbonate and And/or polyvinyl chloride, in other words, the resin particles contain a polymer selected from polycarbonate and polyvinyl chloride in a total amount of at least the above mass%). It is also preferable that the polymer forming the resin particles is at least one of polycarbonate and polyvinyl chloride.
- the resin particles may have a form in which a plurality of the resins described above are laminated. Further, the resin particles may have a thin film layer of aluminum. That is, aluminum that is in close contact with the resin of the resin particles constitutes the resin particles in the present invention and is not regarded as an aluminum dispersoid described later.
- the content of the resin particles is preferably 0.1% by mass or more and 60% by mass or less in the composite material.
- the mechanical strength can be further increased.
- the content of the resin particles in the composite material is more preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, further preferably 1% by mass or more, and further preferably 2%. It is at least mass%. Further, by setting the content of the resin particles in the composite material to 60% by mass or less, the moldability can be further improved.
- the content of the resin particles in the composite material is more preferably 50 mass% or less, further preferably 40 mass% or less, further preferably 30 mass% or less, further preferably 20 mass% or less, and further preferably Is 12% by mass or less, and preferably 10% by mass or less.
- the content of the resin particles for example, by dipping the composite material in hot xylene at a predetermined temperature, the amount of insolubles obtained by dissolving the polyolefin resin, further subtract the amount of cellulose fibers by thermal analysis Can be determined by If the temperature of the hot xylene is 138° C., for example, polyethylene terephthalate, polyamide resin, etc. are not dissolved, but only the polyolefin resin can be dissolved.
- cellulose fibers are dispersed in a polyolefin resin together with resin particles.
- the form in which cellulose fibers are dispersed together with the resin particles can be adopted. It is also preferable that the above-mentioned (b) is in a form containing no cellulose fiber.
- the mechanical strength can be further increased by dispersing the resin particles and the cellulose fibers. For example, impact strength and flexural modulus can be increased to a desired high level with good balance.
- the content of cellulose fibers is preferably 0.1% by mass or more and 60% by mass or less.
- the content of the cellulose fibers in the composite material is more preferably 1% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, further preferably 8% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and 15% by mass. % Or more is also preferable.
- the content of the cellulose fibers is more preferably 1% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, further preferably 8% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and 15% by mass. % Or more is also preferable.
- the moldability can be further improved.
- the content of the cellulose fibers in the composite material is more preferably 50% by mass or less, further preferably 40% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less.
- the content (mass %) of the cellulose fiber contained in the composite material of the present invention can be determined by adopting the value obtained by thermogravimetric analysis as described below.
- the mass% calculated by [Formula I] is used for grasping the amount of cellulose fiber, and the relationship between the amount of cellulose fiber thus obtained and the mechanical property of the composite material is related. Is high.
- the cellulose fibers dispersed in the composite material preferably include cellulose fibers having a fiber length of 0.3 mm or more.
- a cellulose fiber having a fiber length of 0.3 mm or more mechanical strength such as impact strength and tensile strength can be further improved. From this point, it is preferable to include a cellulose fiber having a fiber length of 0.5 mm or more, more preferably a fiber length of 0.8 mm or more, and further preferably a fiber length of 1 mm or more.
- the length-weighted average fiber length of the cellulose fibers dispersed in the composite material of the present invention is preferably 0.3 mm or more.
- the mechanical strength of the composite material or a molded product thereof can be further improved.
- the length-weighted average fiber length of the cellulose fibers is more preferably 0.6 mm or more.
- the length-weighted average fiber length of the cellulose fibers in the composite is usually 1.3 mm or less.
- the length-weighted average fiber length is a pulp defined by ISO 16065 2001 (JIS P8226 2006) regarding the dissolution residue (insoluble matter) of the composite material when the composite material is immersed in a solvent in which the resin component is soluble. It is determined by a fiber length measuring method by an optical automatic analysis method.
- the resin constituting the composite material is a polyolefin resin
- the length-weighted average fiber length can be determined by the same measurement method for the residual residue (insoluble matter) in hot xylene (130 to 150° C.).
- the length-weighted average fiber length is the sum of the squares of the fiber lengths of the respective fibers subjected to the measurement, divided by the total of the respective measured fiber lengths. As the characteristics of this average, the influence of the fiber length of the fiber having a longer fiber length and the influence of the probability density of the fibers longer than the number average fiber length are greater than the number average fiber length which is a simple average of the fiber lengths.
- the total content of the cellulose fibers and the resin particles in the composite material is preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less.
- the mechanical strength can be further increased.
- the total content of the cellulose fibers and the resin particles in the composite material is more preferably 5% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and particularly preferably 15% by mass or more.
- the total content of the cellulose fibers and the resin particles in the composite material of the present invention is more preferably 60% by mass or less, further preferably 50% by mass or less, further preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 35% by mass or less. ..
- the polyolefin resin is a resin that serves as a matrix of the composite material.
- the composite material of the present invention is obtained by dispersing the resin particles and the cellulose fibers in a polyolefin resin.
- the polyolefin resin contains a polyolefin having a melting point of 180° C. or lower (preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more is the melting point of the polyolefin resin.
- a polyolefin of 180° C. or lower is preferable.
- the polyolefin resin contains at least one of polyethylene, polypropylene and an ethylene-based copolymer (a copolymer having an ethylene component as a constituent) (preferably 50% by mass or more of the polyolefin resin, more preferably 60% by weight). % Or more, more preferably 70% or more, and further preferably 80% or more is the at least one kind).
- the polymer constituting the polyolefin resin may be a polyolefin having a melting point of 180° C. or lower, and is preferably at least one of polyethylene, polypropylene and an ethylene-based copolymer.
- the polyolefin resin contains polyethylene (preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more of the polyethylene resin).
- the polyethylene may be low density polyethylene, high density polyethylene, or a mixture thereof.
- the polyolefin resin contains low-density polyethylene (preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more of the polyolefin resin is low-density polyethylene). Is preferred).
- the low density polyethylene has a density means the polyethylene of less than 880 kg / m 3 or more 940 kg / m 3.
- the high-density polyethylene means polyethylene having a density higher than that of the low-density polyethylene.
- the low-density polyethylene may be what is called “low-density polyethylene” or “ultra-low-density polyethylene” having a long-chain branch, which is a linear low-density polyethylene obtained by copolymerizing ethylene and a small amount of ⁇ -olefin monomer ( LLDPE), and may further be an “ethylene- ⁇ -olefin copolymer elastomer” included in the above density range.
- LLDPE ⁇ -olefin monomer
- the polyolefin resin constituting the composite material of the present invention may contain a trace amount of carbonyl groups.
- the presence of carbonyl groups appears to enhance the adhesion of the composite.
- the presence of such a carbonyl group can be derived from, for example, the oxidation of the polyolefin resin itself or the raw material, and even if it is contained in the polyolefin resin component of the polyethylene laminated paper having the polyolefin thin film layer and the aluminum thin film layer. Good.
- the above-mentioned polyolefin resin has a low melting and softening temperature, and the cellulose fibers contained in the composite material can be melt-kneaded without being exposed to a high temperature and can be molded. Therefore, it is possible to prevent or reduce the deterioration of the cellulose fiber due to the high temperature. Further, it is possible to avoid the exposure of the resin particles to high temperature, and it is possible to sufficiently exert the action on the original mechanical properties of the resin particles.
- the resin particles are a polyester-based resin such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, when these resins are exposed to a high temperature such that they soften and melt, these resins are not sufficiently dried in advance.
- the polyolefin resin contains low-density polyethylene (preferably 50% by mass or more of the polyolefin resin, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more).
- Low density polyethylene and the resin particles contain polyethylene terephthalate (preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more of the resin particles). Is polyethylene terephthalate).
- the content of those in the composite material can be determined based on the thermal xylene dissolution mass ratio of the composite material.
- the hot xylene dissolution mass ratio is determined as follows. Based on the cross-linking degree measurement of the standard JASOD618 for automobile electric wires, 0.1 to 1 g is cut out from the molded sheet of the composite material and used as a sample. The sample is wrapped with 400 mesh stainless mesh and immersed in 100 ml of xylene at a predetermined temperature for 24 hours. To do. The sample is then pulled up and then dried in a vacuum at 80° C. for 24 hours. From the mass of the sample before and after the test, the thermal xylene dissolution mass ratio G (%) is calculated by the following formula.
- G ⁇ (W0-W)/W0 ⁇ 100 W0: Mass of composite material before soaking in hot xylene W: Mass of composite material after soaking in hot xylene and then removing xylene by drying
- the dissolution mass ratio of the composite material to hot xylene at 138° C. is Ga( %)
- the dissolution mass ratio in hot xylene at 105° C. is Gb (%).
- Ga is the mass ratio (%) of polyolefin
- Ga—Gb is the mass ratio (%) of polypropylene
- Gb is the mass ratio of polyethylene. Corresponds to the mass ratio (%).
- Ga ⁇ (W0-Wa)/W0 ⁇ 100
- Gb ⁇ (W0-Wb)/W0 ⁇ 100
- W0 Mass of composite material before soaking in hot xylene
- Wa Mass of composite material after soaking in hot xylene at 138° C. and then removing xylene
- Wb Drying and removing xylene after soaking in hot xylene at 105° C. It is the mass of the composite material after being processed.
- the thermal xylene insoluble mass ratio at 138° C. is Gc (%), the total amount is the composite material excluding the polyolefin resin.
- the amount of resin particles can be calculated from the difference between this amount Gc and the amount of cellulose fibers.
- Gc ⁇ Wa/W0 ⁇ 100
- the matrix resin may contain, for example, a resin compatible with the polyolefin resin, in addition to the polyolefin resin, as long as the effects of the present invention are not impaired.
- a resin one having a melting point or a softening temperature close to that of the polyolefin resin is preferable.
- polystyrene resin or polystyrene-based copolymer may be mentioned.
- the composite material of the present invention is obtained by dispersing aluminum in a polyolefin resin.
- the content of aluminum (hereinafter, also referred to as aluminum dispersoid) in the composite material is preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less.
- aluminum dispersoid the thermal conductivity, visual recognition property, and light shielding property of the composite material are improved.
- the composite material of the present invention containing resin particles by setting the content of aluminum within this range, the workability of the composite material can be further improved, and the agglomeration of aluminum is less likely to occur during the processing of the composite material. Become.
- This aluminum can be derived from the aluminum thin film layer of the polyethylene-laminated paper as a raw material.
- the aluminum thin film layer of the polyethylene-laminated paper does not melt aluminum during melt-kneading, but is gradually sheared and miniaturized by the shearing force during kneading.
- the composite material of the present invention preferably has an aluminum content of 5% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably It is 5% by mass or more and 20% by mass or less.
- the composite material of the present invention preferably contains an aluminum dispersoid having a maximum XY length of 0.005 mm or more.
- the ratio of the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 3 mm or more to the number of aluminum dispersoids having an XY maximum length of 0.005 mm or more is preferably less than 10%. By setting this ratio to less than 10%, the workability of the composite material can be further improved, and the agglomeration of aluminum is less likely to occur during the processing of the composite material.
- the XY maximum length is determined by observing the surface of the composite material.
- a straight line is randomly drawn in one specific direction (X-axis direction) with respect to the aluminum dispersoid, and the distance between the two intersection points where the straight line and the outer periphery of the aluminum dispersoid intersect becomes maximum.
- the distance (maximum length on the X-axis) is measured, and a straight line is drawn in the direction perpendicular to the specific direction (Y-axis direction), and the distance between the two intersection points where this straight line and the outer periphery of the aluminum dispersoid intersect. Is measured to be the maximum (Y-axis maximum length), and the longer one of the X-axis maximum length and the Y-axis maximum length is defined as the XY maximum length.
- the XY maximum length can be determined using image analysis software as described in the examples below.
- the average of the XY maximum lengths of the individual aluminum dispersoids is preferably 0.02 to 2 mm, and preferably 0.04 to 1 mm. More preferable.
- the average of the XY maximum lengths is the average of the XY maximum lengths measured using image analysis software, as described later.
- At least a part of the above matrix resin, resin particles, cellulose fibers and the like that can form the composite material of the present invention can be derived from a recycled material. Further, at least a part of aluminum that can be contained in the composite material of the present invention can also be derived from a recycled material. By using the recycled material, the manufacturing cost of the composite material can be suppressed.
- the recycled material examples include a polyolefin resin laminated paper having paper and a polyolefin thin film layer, a polyolefin resin laminated paper having paper, a polyolefin thin film layer and an aluminum thin film layer, a beverage pack and/or a food pack made of these laminated papers.
- the term “thin film” means a film (sheet) having a thickness of preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less in a dry state.
- the “thin film” may have a dry thickness of 500 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less.
- the above-mentioned beverage pack or food pack may be a used product, a used recovered product, or a waste paper such as polyolefin laminated paper discharged in the manufacturing process of the beverage pack or the food pack. Or may be a combination of these. Further, the above-mentioned laminated paper and/or beverage/food pack is treated with a pulper to peel off the paper portion, and the obtained polyolefin thin film piece to which cellulose fibers are adhered (hereinafter, "cellulose fiber-adhered polyolefin thin film").
- a thin film piece obtained by treating polyethylene laminated paper having an aluminum thin film layer with a pulper is also referred to as "cellulose fiber-aluminum adhered polyolefin thin film piece". It can also be used as a recycled material.
- a laminate having a resin sheet different from the polyolefin resin (resin sheet corresponding to the resin particles) or a polyolefin resin sheet and a sheet different from the polyolefin resin (resin sheet corresponding to the resin particles) is recycled. It can be used as a material.
- a laminate having a structure in which an aluminum thin film sheet is laminated on this laminate can also be used as a recycling material. Further, it is possible to use a crushed product thereof.
- a packaging material such as a food pack having a laminated structure including a polyolefin resin sheet and a resin sheet different from the polyolefin resin (a resin sheet corresponding to the resin particles) can be used as a recycle material.
- the proportion of the recycled material-derived component in the composite material of the present invention is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by weight or more, further preferably 40% by weight or more, based on the dry mass. Is.
- the composite material of the present invention having desired physical properties can be obtained by, for example, melt-kneading described later.
- the composite material of the present invention may contain an inorganic material. Bending elasticity, impact resistance, and flame retardancy can be improved by containing an inorganic material.
- the inorganic material include calcium carbonate, talc, clay, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and titanium oxide.
- 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, etc. depending on the purpose.
- a flame retardant an antioxidant, a stabilizer, a weathering agent, a compatibilizer, an impact modifier, a modifier, etc.
- an oil component and various additives can be included. Examples thereof include paraffin, modified polyethylene wax, stearate, hydroxystearate, vinylidene fluoride copolymer such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and organically modified siloxane.
- the composite material of the present invention can contain carbon black, various pigments, and dyes.
- the composite material of the present invention may also contain a metallic luster colorant.
- a conductivity imparting component such as conductive carbon black can be included.
- the composite material of the present invention may include a heat conductivity imparting component.
- the composite material of the present invention may be crosslinked.
- the cross-linking agent include organic peroxides, and specific examples thereof include dicumyl peroxide.
- the composite material of the present invention may be in a form crosslinked by the silane crosslinking method.
- the shape of the composite material of the present invention is not particularly limited.
- the composite material of the present invention may be in the form of pellets, or the composite material of the present invention may be molded into a desired shape.
- the pellets are suitable as a material for forming a molded product (resin product).
- the composite material of the present invention can also be used as a modified masterbatch containing resin particles and cellulose fibers for polyolefin resins such as high-density polyethylene and polypropylene.
- the water content of the composite material of the present invention is preferably less than 1% by mass.
- a sheet containing a resin different from the polyolefin resin Preferably means a sheet made of a resin different from the polyolefin resin.
- melt kneading to obtain a resin composite material in which cellulose fibers and resin particles are dispersed in a polyolefin resin.
- the melt-kneading temperature is usually 140 to 220° C., and preferably 150 to 200° C.
- the resin forming the resin sheet is the resin of the resin particles, and its preferable form is as described above. In the composite material manufacturing method of the present invention, the resin sheet becomes resin particles in the obtained composite material.
- the resin sheet may be used as it is and made into small particles by melt-kneading into resin particles.
- the resin sheet may be previously cut or crushed into a resin sheet having a certain size, and then melt-kneaded.
- it is preferable that the resin sheet is not positively melted by kneading under the above temperature conditions.
- a laminate having the polyolefin resin sheet and the resin sheet can be used.
- a polyolefin resin not derived from the laminate, the resin sheet, or the like may be blended.
- the method for producing the composite material of the present invention for example, at least a polyolefin resin, a cellulose fiber, and the resin particles whose size has been adjusted in advance, the polyolefin resin is melted (that is, the melting point of the polyolefin resin or more.
- melt-kneading at a temperature at which the resin particles do not melt (that is, below the melting point of the resin of the resin particles) to obtain a resin composite material in which cellulose fibers and resin particles are dispersed in a polyolefin resin.
- a material mainly containing cellulose can be used as a raw material. Specifically, pulp, paper, waste paper, paper powder, recycled pulp, paper sludge, laminated paper, broke of laminated paper, resin thin film to which cellulose fiber is adhered, which is the residue of paper after some removal from the laminated paper. Examples include pieces of cellulose fiber derived from other plants.
- the above-mentioned paper and waste paper may contain fillers (eg kaolin, talc) and sizing agents which are generally contained to enhance the whiteness of the paper.
- the sizing agent is added for the purpose of suppressing penetration of a liquid such as ink into paper, preventing set-off and bleeding, and imparting water resistance to some extent.
- Major examples include rosin soap, alkyl ketene dimer, alkenyl succinic anhydride, and polyvinyl alcohol.
- the surface sizing agent include oxidized starch, styrene/acrylic copolymer, styrene/methacrylic copolymer and the like.
- paper, waste paper, etc. may contain various additives, ink components, lignin, and the like.
- the above-mentioned laminated paper may contain a polyolefin resin, a cellulose fiber, a filler (for example, kaolin, talc) generally contained for increasing the whiteness of the paper, a sizing agent and the like.
- the above pulp includes mechanical pulp and chemical pulp, and the mechanical pulp includes lignin and impurities.
- chemical pulp contains almost no lignin but may contain impurities other than lignin.
- a polyolefin resin laminated paper and/or a cellulose fiber-attached polyolefin thin film piece can be used as a common source of the polyolefin resin and the cellulose fiber.
- an aluminum thin film sheet can be mixed in the melt kneading.
- a laminate having a polyolefin resin sheet, the resin sheet, and an aluminum thin film sheet can be used as a supply source of the polyolefin resin, the resin sheet, and the aluminum thin film sheet.
- a polyolefin resin not derived from the laminate, the resin sheet, the aluminum thin film sheet, or the like may be blended.
- polyolefin resin laminated paper having an aluminum thin film layer and/or cellulose fiber aluminum-attached polyolefin thin film pieces may be used as a common source of the polyolefin resin, the cellulose fiber and the aluminum thin film sheet.
- a polyolefin resin, cellulose fiber, aluminum or the like not derived from these may be blended.
- the melt-kneading can be performed by mixing water.
- the blending of water affects the properties and physical properties of the composite material, and contributes to, for example, generation of a target composite material in which resin particles having a desired shape are uniformly dispersed.
- the resin of the resin sheet is melted and kneaded at a temperature at which the resin of the resin sheet does not melt even if water is added, the physical properties of the resin itself constituting the resin sheet or the resin particles are not significantly affected. For example, hydrolysis is less likely to occur.
- the molded product of the present invention is a molded product obtained by molding the composite material of the present invention into a desired shape.
- the molded product of the present invention include molded products having a sheet shape, a plate shape, a tube (ring) shape, and various structures.
- the tubular shaped body include a straight pipe having a substantially circular cross section, a rectangular shape, a bent pipe, and a corrugated pipe with a corrugation.
- a multi-divided body obtained by dividing a tubular molded body such as a straight pipe having a substantially circular cross section, a quadrangular shape, a bent pipe, and a corrugated pipe provided with corrugation by half-cracking or the like can be given.
- the molded product of the present invention can be used as a member for civil engineering, building materials, automobiles, or electric wire protection.
- the molded article of the present invention can be obtained by subjecting the composite material of the present invention to ordinary molding means such as injection molding, extrusion molding, press molding, blow molding and the like.
- the molded product of the present invention has resin particles of a specific shape dispersed in a polyethylene resin, has excellent mechanical properties, and can be used for various purposes. For example, it is suitable as a material or constituent member for civil engineering, building materials, or automobiles.
- Thermogravimetric analysis was performed on a composite material sample (10 mg) that had been dried in the air atmosphere in advance at 80° C. for 1 hour at a temperature rising rate of +10° C./min in a nitrogen atmosphere from 23° C. to 400° C.
- the content (mass %) of the cellulose fiber was calculated by the following [Formula I].
- Five identical composite material samples were prepared, thermogravimetric analysis was performed on each composite material sample in the same manner as above, and the average value of the calculated five values of the content (mass%) of the cellulose fiber was calculated. The average value was defined as the content (% by mass) of cellulose fiber.
- Test piece was prepared by injection molding, and the tensile strength of the No. 2 test piece was measured according to JIS K7113. The unit is "MPa”. A tensile strength of 20 MPa or more was evaluated as ⁇ , 12 MPa or more and less than 20 MPa was evaluated as ⁇ , and less than 12 MPa was evaluated as x. ⁇ and ⁇ are passed.
- a test piece (thickness: 4 mm, width: 10 mm, length: 80 mm) was prepared by injection molding, and the Izod impact strength was measured using the notched test piece according to JIS K7110.
- the unit of impact resistance is “kJ/m 2 ”.
- the impact resistance of 6.5 kJ/m 2 or more was rated as ⁇ , 5.6 kJ/m 2 or more and less than 6.5 kJ/m 2 as ⁇ , and less than 5.6 kJ/m 2 as x. ⁇ and ⁇ are passed.
- the flexural modulus was measured according to JIS K 7171 2016, with a sample thickness of 4 mm and a bending speed of 2 mm/min. Specifically, a test piece (thickness: 4 mm, width: 10 mm, length: 80 mm) was prepared by injection molding, and a load of load was applied at a distance between fulcrums of 64 mm, a radius of curvature of a fulcrum and an action point of 5 mm, and a test speed of 2 mm/min. Then, a bending test was carried out in accordance with JIS K 7171 2016 to measure the bending elastic modulus (MPa).
- MPa bending elastic modulus
- the flexure amount S for obtaining the bending stress at this time is It can be calculated by the following formula.
- Cellulose fiber aluminum-attached polyethylene thin film pieces (Cel-Al attached PE thin film pieces) were obtained by peeling and removing the paper portion with a pulper from the recovered material of the beverage container made of paper, polyethylene laminated paper having polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer. It was The thin pieces, several cm 2 ⁇ 100 cm 2 about various shapes, are cut into pieces of size, it was wetted by being immersed in water at stripping step of the paper portion.
- the polyethylene forming the Cel-Al-attached PE thin film piece is a low density polyethylene.
- a laminate including a polyethylene terephthalate (PET) layer a polyolefin layer (low-density polyethylene layer, two polyolefin layers having a total thickness of 70 ⁇ m) is provided on both sides of a laminate of a PET layer (12 ⁇ m) and an aluminum vapor deposition layer.
- a packaging pack material having a laminated structure having a crushed product containing a PET layer was obtained by crushing this with a rotary blade type crusher. The pore size shown in Table 1 was used as the crusher mesh.
- the pulverized product containing the Cel-Al-adhered PE thin film piece and the PET layer was charged into a kneader which is a batch-type kneading device at the compounding ratio (parts by mass based on dry mass) shown in the upper part of Table 1, and the maximum reached temperature was reached.
- a resin composite material water content of 1% by mass or less.
- the content (mass %) of cellulose fiber in the composite material, the content (mass %) of aluminum, and the PET content (mass %) in the composite material calculated from the blending amount are shown in the middle row of Table 1. Table 1 shows the evaluation results of the composite material.
- Examples 2 and 3 A resin composite material (water content 1% by mass or less) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compounding ratio of the Cel-Al-adhered PE thin film piece and the pulverized product containing the PET layer was changed as shown in Table 1. Obtained.
- Examples 4 and 6 Resin composite material (water content 1% by mass or less) in the same manner as in Example 2 except that the crushing diameter (mesh pore size of the crusher) at the time of crushing the packaging material containing the PET layer was changed as shown in Table 1.
- Example 5 The tape having the PET layer and the aluminum layer was crushed with a rotary blade crusher to obtain a crushed product containing the PET layer.
- Compounding ratio shown in Table 1 for the pulverized product containing this PET layer low density polyethylene (manufactured by Japan Polyethylene, trade name: LC600A, shown as PE in the table below) and pulp 1 (manufactured by Rettenmeyer, trade name: ACRBOEL FIF400) was added to a kneader which is a batch-type kneading device, and the highest temperature reached was as shown in Table 1 below, and the mixture was melt-kneaded to obtain a resin composite material (water content of 1% by mass or less).
- Example 7 A resin composite material was prepared in the same manner as in Example 2 except that the melt-kneading was performed by using a batch-type closed kneading device having a pressure holding ability instead of the kneader and stirring the mixture at a high speed to bring the water into a subcritical state. (Water content 1% by mass or less) was obtained.
- Example 8 A resin composite material (water content 1% by mass or less) was obtained in the same manner as in Example 5 except that pulp 2 (manufactured by Rettenmeyer, trade name: ACRBOEL BE600) was used instead of the pulp 1.
- the composite materials of each of the above-described examples all contained resin particles having a bent structure in the composite material.
- Example 9 As a laminate including a PET layer, a PET packaging layer (12 ⁇ m) and an aluminum vapor deposition layer are laminated, and a packaging pack material having a laminated structure having a polyolefin layer (low density polyethylene layer, total thickness of the polyolefin layer 70 ⁇ m) on both sides thereof. This was crushed with a rotary blade crusher to obtain a crushed product containing a PET layer.
- a PET packaging layer (12 ⁇ m) and an aluminum vapor deposition layer are laminated, and a packaging pack material having a laminated structure having a polyolefin layer (low density polyethylene layer, total thickness of the polyolefin layer 70 ⁇ m) on both sides thereof. This was crushed with a rotary blade crusher to obtain a crushed product containing a PET layer.
- a polyolefin layer low density polyethylene layer, total thickness of the polyolefin layer 70 ⁇ m
- the pulverized product containing the PET layer and low-density polyethylene (manufactured by Japan Polyethylene, trade name: LC600A, shown as PE in the table below) were compounded at the compounding ratio shown in Table 1 and charged into a kneader which is a batch-type kneading device.
- the maximum temperature reached was as shown in Table 1, and the mixture was melt-kneaded.
- a resin composite material water content of 1% by mass or less
- Example 10 The PET sheet (thickness 20 ⁇ m) was crushed by a rotary blade type crusher (mesh diameter of crusher: 5 mm) to obtain a crushed product of PET.
- the crushed product of the PET sheet and low-density polyethylene product name: LC600A, made by Nippon Polyethylene
- LC600A low-density polyethylene
- Table 1 The crushed product of the PET sheet and low-density polyethylene (product name: LC600A, made by Nippon Polyethylene) were compounded at the compounding ratio shown in Table 1, and charged into a kneader which is a batch-type kneading device, and the maximum attainable temperature is shown in Table 1.
- Melt-kneading was performed as described below to obtain a resin composite material (water content: 1% by mass or less).
- Example 1 In the same manner as in Example 1, a Cel-Al-adhered PE thin film piece was obtained. This piece of Cel-Al-adhered PE thin film was put into a kneader which is a batch-type kneading device, and melt-kneaded with the highest temperature as shown in Table 1 to obtain a resin composite material (water content of 1% by mass or less).
- a PET sheet (thickness 20 ⁇ m) pulverized by a rotary blade type pulverizer (mesh diameter of pulverizer 5 mm) was used.
- a resin composite material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above was adopted.
- Comparative Example 4 containing no cellulose fibers and no resin particles having a specific shape (aspect ratio of the resin particles is less than 5) has flexural modulus, tensile strength, and impact resistance. Both were low.
- the composite material of Comparative Example 1 having no resin particles was inferior in impact resistance.
- the compounding amount of the resin other than the polyolefin resin was too large, the intended composite material (homogeneous kneaded material) could not be obtained (Comparative Example 2).
- the composite material of Comparative Example 3 obtained by melting and kneading at high temperature before leaving no resin particles resulted in poor impact resistance.
- the composite materials of Examples 1 to 10 specified in the present invention had sufficient moldability and excellent impact resistance.
- the composite materials of Examples 1 to 8 obtained by dispersing the cellulose fibers and the specific resin particles specified in the present invention had sufficient moldability and were excellent in flexural modulus and impact resistance.
- the composite materials of Examples 1 to 6 and 8 in which the resin particles have a specific aspect ratio achieved a high level of both flexural modulus and impact resistance.
- the composite materials of Examples 1 to 6 having the cellulose fibers of a specific fiber length had tensile strength, flexural modulus and impact resistance at a high level.
- Example 11 Damaged paper of polyethylene laminated paper (having paper, polyethylene thin film layer and aluminum thin film layer) was crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 15 mm), and low density polyethylene ( Product name: LC600A manufactured by Japan Polyethylene) and a PET bottle crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., Ltd., mesh diameter 3 mm) were mixed at the compounding ratio shown in the upper part of Table 2. , 20 parts by mass of water were added and melt-kneaded using a kneader to obtain a composite material. The maximum temperature reached during kneading was 170°C. Thus, the resin composite material of Example 11 was obtained.
- Example 12 Example 13, Comparative Example 5> A resin composite material was obtained in the same manner as in Example 11 except that the composition of the raw materials was changed as shown in the upper row of Table 2.
- Example 14 A mixture of low density polyethylene (made by Nippon Polyethylene, trade name: LC600A) and a PET bottle crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 3 mm) are shown in the upper row of Table 2. The materials were mixed in a ratio and melt-kneaded using a kneader to obtain a composite material. The maximum temperature reached during kneading was 170°C. Thus, a resin composite material of Example 14 was obtained.
- Example 15 The PET sheet (thickness: 50 ⁇ m) was crushed by a rotary blade crusher (mesh diameter of crusher: 5 mm) to obtain a crushed PET product. Using a crushed product of this PET sheet and a broke of polyethylene laminated paper (having paper, a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer) with a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 15 mm) The pulverized product and low-density polyethylene (manufactured by Japan Polyethylene, trade name: LC600A) were mixed at the compounding ratio shown in the upper part of Table 2, 20 parts by mass of water was added, and the mixture was melt-kneaded using a kneader. A resin composite material was obtained. The maximum temperature reached during kneading was 170°C. Thus, a resin composite material of Example 15 was obtained.
- LC600A low-density polyethylene
- Example 16 A piece of polyethylene laminated paper (having paper, a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer) crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 15 mm), and high density polyethylene 1 (Nippon polyethylene, trade name: Novatec HJ490), acid-modified polyethylene 1 (maleic acid-modified polyethylene, manufactured by DuPont, trade name: FUSABOND), and PET bottle rotary blade crusher (manufactured by Horai, mesh diameter 3 mm) ) was mixed with the compounding ratio shown in the upper part of Table 2, 20 parts by mass of water was added, and the mixture was melt-kneaded using a kneader to obtain a resin composite material. The maximum temperature reached during kneading was 170°C. Thus, a resin composite material of Example 16 was obtained.
- Example 17 Example 18, Comparative Example 6, Comparative Example 8> A composite material was obtained in the same manner as in Example 16 except that the composition of the raw materials was changed as shown in the upper row of Table 2.
- Example 19 A piece of polyethylene laminated paper (having paper, a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer) crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 15 mm), and high density polyethylene 1 (Japan polyethylene, trade name: Novatec HJ490), acid-modified polyethylene 1 (maleic acid-modified polyethylene, manufactured by DuPont, trade name: FUSABOND), and PET pellets (particle size 1 mm) are shown in the upper row of Table 2. 20 parts by mass of water was added, and the mixture was melt-kneaded using a kneader to obtain a resin composite material. The maximum temperature reached during kneading was 170°C. Thus, a resin composite material of Example 19 was obtained.
- Example 20 A piece of polyethylene laminated paper (having paper, a polyethylene thin film layer and an aluminum thin film layer) crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 15 mm), and high density polyethylene 1 (Manufactured by Nippon Polyethylene, trade name: Novatec HJ490), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), and PET bottle crushed using a rotary blade crusher (Horai Co., mesh diameter 3 mm) was mixed at the compounding ratio shown in the upper part of Table 2, 20 parts by mass of water was added, and the mixture was melt-kneaded using a kneader to obtain a resin composite material. The maximum temperature reached during kneading was 190°C. Thus, a resin composite material of Example 20 was obtained.
- a rotary blade crusher Horai Co., mesh diameter 15 mm
- high density polyethylene 1 Manufactured by Nippon Polyethylene, trade name: Novatec HJ490
- EVA ethylene-vin
- the composite material of Comparative Example 6 containing no resin particles resulted in poor impact resistance. Further, if the blending amount of the resin other than the polyolefin resin was too large, the intended composite material (homogeneous kneaded material) could not be obtained (Comparative Example 5). Further, the composite material of Comparative Example 7 containing no cellulose fiber and containing no resin particles having a specific shape (the aspect ratio of the resin particles is less than 5) resulted in poor impact resistance. Further, the resin of Comparative Example 8 made of the high-density polyethylene resin was inferior in impact resistance.
- the resin particles of the specific shape defined in the present invention or the resin composite materials of Examples 11 to 20 in which the specific resin particles and the cellulose fiber are dispersed have sufficient moldability and It was excellent in impact resistance.
- the resin composite materials of Examples 11 to 13 and 15 to 20 in which the specific resin particles and cellulose fibers specified in the present invention are dispersed have sufficient moldability, and also have a flexural modulus and an impact resistance. It was excellent in both characteristics of sex.
- the resin composite materials of Examples 11 to 13, 15 to 18 and 20 in which cellulose fibers are dispersed together with resin particles having a specific aspect ratio have a higher level of both flexural modulus and impact resistance. Was realized in.
- the form in which the resin particles are made of PET is shown, but not limited to PET, for example, resin used as a general-purpose engineering plastic similar to PET may be used to form resin particles having a specific shape defined in the present invention. Even in the case of forming, the desired mechanical properties can be enhanced by the effective reinforcing action of the resin particles.
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Abstract
ポリオレフィン樹脂中に、下記(a)又は(b)を分散してなる樹脂複合材: (a)セルロース繊維、及び、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含み最大直径が10μm以上の樹脂粒子、 (b)ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む、最大直径10μm以上、アスペクト比5以上の樹脂粒子。
Description
本発明は、樹脂複合材及び成形体に関する。
ポリオレフィン樹脂は成形性に優れ、またポリオレフィン樹脂を用いた成形品は機械的特性、電気的特性、耐薬品性等に優れることから、ポリオレフィン樹脂は樹脂成形品の材として広く用いられている。
また、ポリオレフィン樹脂よりもさらに機械強度や耐熱温度の優れるポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のいわゆる汎用エンジニアリングプラスチックも、その特性から比較的広く用いられている。しかし高価であることや、耐水特性に劣るなどの問題が指摘されている。
また、ポリオレフィン樹脂よりもさらに機械強度や耐熱温度の優れるポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のいわゆる汎用エンジニアリングプラスチックも、その特性から比較的広く用いられている。しかし高価であることや、耐水特性に劣るなどの問題が指摘されている。
これらのポリオレフィン樹脂や汎用エンジニアプラスチックを含む廃プラスチックは、環境負荷の軽減、資源の有効利用等の観点からリサイクルすることが求められている。このリサイクルに当たっては、樹脂間の相溶性、加工温度の相違を考慮すると、樹脂の種類ごとに分別して回収することが望まれる。しかし、各種の樹脂が混在する廃プラスチックから樹脂をその種類ごとに分別することは容易ではなく、仮に分別できたとしても、多大な手間とコストがかかる。結果、リサイクルされた樹脂やそれを用いた製品のコストは上昇する。また、飲食品パック等に用いられる、複数の樹脂層からなる積層シート(例えばポリエチレンテレフタレート樹脂層とポリオレフィン樹脂層とを有する積層シート等)は、樹脂の種類ごとに分別するのは困難である。これらを分別が十分でないままリサイクル材として用いて溶融混練等に付した場合、得られる樹脂複合材に十分な一体性を付与することができず、成形性や機械的物性に劣るものとなり、工業的な実用化には制約がある。 このような状況下、ポリエチレンテレフタレート樹脂とポリオレフィン樹脂との相溶性を高めるために、相溶化剤を配合したいわゆるポリマーアロイが提案されている(例えば特許文献1及び2)。
樹脂製品の機械的物性を高めるために、樹脂にガラス繊維、炭素繊維、セルロース繊維等の強化繊維を配合した繊維強化樹脂が知られている。なかでもセルロース繊維は軽量であり、サーマルリサイクル等における燃焼残渣も少なく、また比較的安価である。樹脂製品の軽量化、リサイクル性、コスト面等における優位性から、強化繊維としてセルロース繊維を利用する技術が注目されている。
廃プラスチック等のリサイクル効率を高めるために、十分に分別されていない樹脂を、上記特許文献1及び2に記載されるように相溶化剤を用いて複合化してリサイクルすることが考えられる。しかし、相溶化剤は一般に高価であるため、得られる複合材のコストは上昇する。また、例えば、回収した樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂等が含まれる場合には、樹脂の混練による複合化の際にこれらの樹脂を十分に乾燥させておかないと、加水分解を生じて目的の機械特性(例えば耐衝撃性)が得られにくいという問題もある。
本発明は、少なくともポリオレフィン樹脂と、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂とを含む樹脂複合材であって、材料全体の一体性に優れ、成形性や、衝撃特性等の機械特性に優れた樹脂複合材を提供することを課題とする。
本発明者らは、ポリオレフィン樹脂と、セルロース繊維と、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂とを用いた複合材の形成に当たり、樹脂同士を積極的に相溶させるのではなく、ポリオレフィン樹脂中に、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を特定のサイズで分散させた形態とすることにより、得られる複合材の材料としての一体性を高めることができ、結果、成形性に優れ、また機械強度も十分に高められた複合材が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。
本発明の上記課題は下記の手段により解決される。
〔1〕
ポリオレフィン樹脂中に、下記(a)又は(b)を分散してなる樹脂複合材:
(a)セルロース繊維、及び、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含み最大直径が10μm以上の樹脂粒子、
(b)ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む、最大直径10μm以上、アスペクト比5以上の樹脂粒子。
〔2〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子の最大直径が50μm以上である、〔1〕に記載の樹脂複合材。
〔3〕
前記樹脂複合材がセルロース繊維を含み、前記樹脂複合材中、前記セルロース繊維の含有量が0.1質量%以上60質量%以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂複合材。
〔4〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、前記ポリオレフィン樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する樹脂を含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔5〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、170℃以上に融点を有する樹脂及び/又は示差走査熱量分析により170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示す樹脂を含む、〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔6〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種を含む、〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔7〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、70℃以上にガラス転移温度を有する樹脂を含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔8〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリカーボネート及びポリ塩化ビニルの少なくとも1種を含む、〔1〕~〔3〕及び〔7〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔9〕
前記樹脂複合材中、前記樹脂粒子の含有量が0.1質量%以上60質量%以下である、〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔10〕
前記樹脂複合材が前記(a)を分散してなり、前記(a)の前記樹脂粒子が、アスペクト比5以上の樹脂粒子を含む、〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔11〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子の最大直径が4mm未満である、〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔12〕
前記ポリオレフィン樹脂が、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体の少なくとも1種を含む、〔1〕~〔11〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔13〕
前記ポリオレフィン樹脂が融点180℃以下のポリオレフィンを含む、〔1〕~〔12〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔14〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドを含む、〔1〕~〔13〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔15〕
前記ポリオレフィン樹脂が低密度ポリエチレンを含み、前記(a)及び(b)において前記樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートを含む、〔1〕~〔14〕いずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔16〕
繊維長0.3mm以上のセルロース繊維を含む、〔1〕~〔15〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔17〕
繊維長0.8mm以上のセルロース繊維を含む、〔1〕~〔16〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔18〕
アルミニウムを分散してなる、〔1〕~〔17〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔19〕
前記樹脂複合材中、前記アルミニウムの含有量が1質量%以上40質量%以下である、〔18〕に記載の樹脂複合材。
〔20〕
前記樹脂複合材中、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3mm以上のアルミニウム分散質の数の割合が10%未満である、〔18〕又は〔19〕に記載の樹脂複合材。
ここで、前記X-Y最大長は、樹脂複合材の表面において、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)と、X軸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)のうち長い方の長さである。
〔21〕
構成材料の少なくとも一部がリサイクル材に由来する、〔1〕~〔20〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔22〕
〔1〕~〔21〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材を用いた樹脂成形体。
〔23〕
土木用、建材用もしくは自動車用の材料又は構成部材として用いる、〔1〕~〔21〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材又は請求項22に記載の樹脂成形体。
〔1〕
ポリオレフィン樹脂中に、下記(a)又は(b)を分散してなる樹脂複合材:
(a)セルロース繊維、及び、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含み最大直径が10μm以上の樹脂粒子、
(b)ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む、最大直径10μm以上、アスペクト比5以上の樹脂粒子。
〔2〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子の最大直径が50μm以上である、〔1〕に記載の樹脂複合材。
〔3〕
前記樹脂複合材がセルロース繊維を含み、前記樹脂複合材中、前記セルロース繊維の含有量が0.1質量%以上60質量%以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂複合材。
〔4〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、前記ポリオレフィン樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する樹脂を含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔5〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、170℃以上に融点を有する樹脂及び/又は示差走査熱量分析により170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示す樹脂を含む、〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔6〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種を含む、〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔7〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、70℃以上にガラス転移温度を有する樹脂を含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔8〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリカーボネート及びポリ塩化ビニルの少なくとも1種を含む、〔1〕~〔3〕及び〔7〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔9〕
前記樹脂複合材中、前記樹脂粒子の含有量が0.1質量%以上60質量%以下である、〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔10〕
前記樹脂複合材が前記(a)を分散してなり、前記(a)の前記樹脂粒子が、アスペクト比5以上の樹脂粒子を含む、〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔11〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子の最大直径が4mm未満である、〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔12〕
前記ポリオレフィン樹脂が、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体の少なくとも1種を含む、〔1〕~〔11〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔13〕
前記ポリオレフィン樹脂が融点180℃以下のポリオレフィンを含む、〔1〕~〔12〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔14〕
前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドを含む、〔1〕~〔13〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔15〕
前記ポリオレフィン樹脂が低密度ポリエチレンを含み、前記(a)及び(b)において前記樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートを含む、〔1〕~〔14〕いずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔16〕
繊維長0.3mm以上のセルロース繊維を含む、〔1〕~〔15〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔17〕
繊維長0.8mm以上のセルロース繊維を含む、〔1〕~〔16〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔18〕
アルミニウムを分散してなる、〔1〕~〔17〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔19〕
前記樹脂複合材中、前記アルミニウムの含有量が1質量%以上40質量%以下である、〔18〕に記載の樹脂複合材。
〔20〕
前記樹脂複合材中、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3mm以上のアルミニウム分散質の数の割合が10%未満である、〔18〕又は〔19〕に記載の樹脂複合材。
ここで、前記X-Y最大長は、樹脂複合材の表面において、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)と、X軸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)のうち長い方の長さである。
〔21〕
構成材料の少なくとも一部がリサイクル材に由来する、〔1〕~〔20〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
〔22〕
〔1〕~〔21〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材を用いた樹脂成形体。
〔23〕
土木用、建材用もしくは自動車用の材料又は構成部材として用いる、〔1〕~〔21〕のいずれか1項に記載の樹脂複合材又は請求項22に記載の樹脂成形体。
本発明の樹脂複合材は、成形性や、耐衝撃性等の機械特性に優れる。
本発明の好ましい実施の形態について説明する。
[樹脂複合材]
本発明の樹脂複合材(以下、単に「本発明の複合材」とも称す。)は、ポリオレフィン樹脂中に下記(a)又は(b)を分散してなる。
(a)セルロース繊維、及び、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含み最大直径が10μm以上の樹脂粒子
(b)ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む、最大直径10μm以上、アスペクト比5以上の樹脂粒子
[樹脂複合材]
本発明の樹脂複合材(以下、単に「本発明の複合材」とも称す。)は、ポリオレフィン樹脂中に下記(a)又は(b)を分散してなる。
(a)セルロース繊維、及び、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含み最大直径が10μm以上の樹脂粒子
(b)ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む、最大直径10μm以上、アスペクト比5以上の樹脂粒子
本発明の樹脂複合材の一形態は、ポリオレフィン樹脂中に上記(a)を分散してなる形態である。すなわち、ポリオレフィン樹脂中に、セルロース繊維と、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む樹脂粒子であって最大直径が10μm以上である樹脂粒子とを分散してなる樹脂複合材である。
本発明の樹脂複合材の別の形態は、ポリオレフィン樹脂中に上記(b)を分散してなる形態である。すなわち、ポリオレフィン樹脂中に、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む樹脂粒子であってその最大直径が10μm以上かつアスペクト比が5以上である樹脂粒子(樹脂片)を分散してなる樹脂複合材である。
本発明において「樹脂粒子」は、マトリックスを構成するポリオレフィン樹脂(ベース樹脂)とは異なる種類の樹脂を含む、種々の形状の粒状の塊である。この「樹脂粒子」はベース樹脂とは異なる種類の樹脂からなることが好ましい。ベース樹脂と樹脂粒子が互いに「異なる樹脂」から構成されていることは、後述するように、光学顕微鏡等による観察で樹脂粒子の輪郭を視認することにより知ることができる。本発明において、当該樹脂粒子の最大直径は10μm以上である。
また、上記(b)を分散してなる形態(すなわちセルロース繊維を必須としない場合)において樹脂粒子は、アスペクト比(最小直径に対する最大直径の比の値[最大直径/最小直径])が5以上である。上記(a)を分散してなる形態(すなわちセルロース繊維を含有する場合)においても樹脂粒子は、アスペクト比(最小直径に対する最大直径の比の値[最大直径/最小直径])が5以上であることが好ましい。
本発明の複合材は、上記(a)又は(b)で規定する特定の成分を分散してなる形態をとすることにより、成形性に優れ、機械強度も高められる。
上記(a)及び(b)において、樹脂粒子は、例えば、鱗片状や小さなシート状、あるいは粒状となってポリオレフィン樹脂中に分散しており、また、樹脂粒子の形状が鱗片状や小さなシート状である場合には、折曲がったり湾曲したり曲がりくねったりした状態(これらをまとめて「折曲がり構造」と称す。)で分散していてもよい。
樹脂粒子を構成する樹脂は、マトリックスを構成するポリオレフィン樹脂とは非相溶性の樹脂であることが好ましい。「非相溶性」とは、種類の異なる樹脂(ポリマー)が、単なる溶融混練等では分子レベルで均一に混合されないことをいう。一般に、相互に非相溶性の複数の樹脂を含む組成物や成形体では、相分離が認められ、海島構造が形成されることもある。
本発明の樹脂複合材の別の形態は、ポリオレフィン樹脂中に上記(b)を分散してなる形態である。すなわち、ポリオレフィン樹脂中に、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む樹脂粒子であってその最大直径が10μm以上かつアスペクト比が5以上である樹脂粒子(樹脂片)を分散してなる樹脂複合材である。
本発明において「樹脂粒子」は、マトリックスを構成するポリオレフィン樹脂(ベース樹脂)とは異なる種類の樹脂を含む、種々の形状の粒状の塊である。この「樹脂粒子」はベース樹脂とは異なる種類の樹脂からなることが好ましい。ベース樹脂と樹脂粒子が互いに「異なる樹脂」から構成されていることは、後述するように、光学顕微鏡等による観察で樹脂粒子の輪郭を視認することにより知ることができる。本発明において、当該樹脂粒子の最大直径は10μm以上である。
また、上記(b)を分散してなる形態(すなわちセルロース繊維を必須としない場合)において樹脂粒子は、アスペクト比(最小直径に対する最大直径の比の値[最大直径/最小直径])が5以上である。上記(a)を分散してなる形態(すなわちセルロース繊維を含有する場合)においても樹脂粒子は、アスペクト比(最小直径に対する最大直径の比の値[最大直径/最小直径])が5以上であることが好ましい。
本発明の複合材は、上記(a)又は(b)で規定する特定の成分を分散してなる形態をとすることにより、成形性に優れ、機械強度も高められる。
上記(a)及び(b)において、樹脂粒子は、例えば、鱗片状や小さなシート状、あるいは粒状となってポリオレフィン樹脂中に分散しており、また、樹脂粒子の形状が鱗片状や小さなシート状である場合には、折曲がったり湾曲したり曲がりくねったりした状態(これらをまとめて「折曲がり構造」と称す。)で分散していてもよい。
樹脂粒子を構成する樹脂は、マトリックスを構成するポリオレフィン樹脂とは非相溶性の樹脂であることが好ましい。「非相溶性」とは、種類の異なる樹脂(ポリマー)が、単なる溶融混練等では分子レベルで均一に混合されないことをいう。一般に、相互に非相溶性の複数の樹脂を含む組成物や成形体では、相分離が認められ、海島構造が形成されることもある。
本発明の複合材に含有される、上記(a)及び(b)における樹脂粒子は、最大直径が10μm以上である。最大直径が10μm以上であることにより、機械強度、特に衝撃特性を高めることができる。機械強度をより高める観点から、上記樹脂粒子の最大直径が20μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることがより好ましく、200μm以上であることがさらに好ましい。また、上記最大直径は400μm以上とすることも好ましく、600μm以上とすることも好ましい。同様の観点から、上記樹脂粒子はアスペクト比が5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、20以上であることがさらに好ましく、30以上であることがさらに好ましい。アスペクト比が5以上の樹脂粒子の具体的な形状としては、例えば、鱗片状や小さなシート状や板状の他、針状や繊維状もあげられるが、機械強度、特に衝撃特性を高める点から鱗片状や小さなシート状や板状の形状であることが好ましい。
本発明の複合材に含まれる、上記(a)及び(b)における樹脂粒子は、機械強度をより高める観点から、折曲がり構造(通常は不規則な折曲がり構造)を有することが好ましい。折曲がり構造による異方性やアンカー効果により機械強度をより高めることができる。上記樹脂粒子は、成形性の観点から最大直径が4mm未満であることが好ましい。
本発明の複合材に含まれる、上記(a)及び(b)における樹脂粒子は、機械強度をより高める観点から、折曲がり構造(通常は不規則な折曲がり構造)を有することが好ましい。折曲がり構造による異方性やアンカー効果により機械強度をより高めることができる。上記樹脂粒子は、成形性の観点から最大直径が4mm未満であることが好ましい。
本発明において、樹脂粒子の最大直径がXμm以上であるとは、次のことを意味する。すなわち、複合材又はそのプレスシートの断面を観察面として光学顕微鏡等により観察し、当該観察面において(すなわち当該観察面からの平面視において)、大きい順に樹脂粒子を10個選択し、10個の個々の樹脂粒子の最大直径を測定して当該10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求める。観察面を変えて、当該観察面において同様にして10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求める。これを繰り返し、互いに異なる観察面3つの各々について、10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を得る。得られた3つの平均値をさらに平均した値がXμm以上の場合、樹脂粒子の最大直径がXμm以上であると判断する。
一つの観察面では樹脂粒子の個数が10個を満たさない場合は、個数が10個を満たすまで観察面を1つずつ増やして観察する。この場合、観察した複数の観察面をまとめて、上記10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求めるための1つの観察面と位置付ける。
本発明において、樹脂粒子のアスペクト比がY以上であるとは、次のことを意味する。すなわち、複合材又はそのプレスシートの断面を観察面として光学顕微鏡等により観察し、当該観察面において、大きい順に樹脂粒子を10個選択し、10個の個々の樹脂粒子のアスペクト比(個々の樹脂粒子の、最大直径/最小直径)を測定して当該10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を求める。観察面を変えて、当該観察面において同様にして10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を求める。同様にして、互いに異なる観察面3つの各々について、10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を得る。得られた3つの平均値をさらに平均した値がY以上の場合、樹脂粒子のアスペクト比がY以上であると判断する。
一つの観察面では樹脂粒子の個数が10個を満たさない場合は、個数が10個を満たすまで観察面を1つずつ増やして観察する。この場合、観察した複数の観察面をまとめて、上記10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を求めるための1つの観察面と位置付ける。
本発明において、樹脂粒子の最大直径がZμm未満であるとは、次のことを意味する。すなわち、複合材又はそのプレスシートの断面を観察面として光学顕微鏡等により観察し、当該観察面において、大きい順に樹脂粒子を10個選択し、10個の個々の樹脂粒子の最大直径を測定して当該10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求める。観察面を変えて、当該観察面において同様にして10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求める。同様にして、互いに異なる観察面3つの各々について、10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を得る。得られた3つの平均値をさらに平均した値がZμm未満の場合、樹脂粒子の最大直径がZμm未満であると判断する。
一つの観察面では樹脂粒子の個数が10個を満たさない場合は、個数が10個を満たすまで観察面を1つずつ増やして観察する。この場合、観察した複数の観察面をまとめて、上記10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求めるための1つの観察面と位置付ける。
一つの観察面では樹脂粒子の個数が10個を満たさない場合は、個数が10個を満たすまで観察面を1つずつ増やして観察する。この場合、観察した複数の観察面をまとめて、上記10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求めるための1つの観察面と位置付ける。
本発明において、樹脂粒子のアスペクト比がY以上であるとは、次のことを意味する。すなわち、複合材又はそのプレスシートの断面を観察面として光学顕微鏡等により観察し、当該観察面において、大きい順に樹脂粒子を10個選択し、10個の個々の樹脂粒子のアスペクト比(個々の樹脂粒子の、最大直径/最小直径)を測定して当該10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を求める。観察面を変えて、当該観察面において同様にして10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を求める。同様にして、互いに異なる観察面3つの各々について、10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を得る。得られた3つの平均値をさらに平均した値がY以上の場合、樹脂粒子のアスペクト比がY以上であると判断する。
一つの観察面では樹脂粒子の個数が10個を満たさない場合は、個数が10個を満たすまで観察面を1つずつ増やして観察する。この場合、観察した複数の観察面をまとめて、上記10個の樹脂粒子のアスペクト比の平均値を求めるための1つの観察面と位置付ける。
本発明において、樹脂粒子の最大直径がZμm未満であるとは、次のことを意味する。すなわち、複合材又はそのプレスシートの断面を観察面として光学顕微鏡等により観察し、当該観察面において、大きい順に樹脂粒子を10個選択し、10個の個々の樹脂粒子の最大直径を測定して当該10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求める。観察面を変えて、当該観察面において同様にして10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求める。同様にして、互いに異なる観察面3つの各々について、10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を得る。得られた3つの平均値をさらに平均した値がZμm未満の場合、樹脂粒子の最大直径がZμm未満であると判断する。
一つの観察面では樹脂粒子の個数が10個を満たさない場合は、個数が10個を満たすまで観察面を1つずつ増やして観察する。この場合、観察した複数の観察面をまとめて、上記10個の樹脂粒子の最大直径の平均値を求めるための1つの観察面と位置付ける。
上記の複合材の観察面では樹脂粒子が見えにくい場合や樹脂粒子が比較的大きく一つの観察面では複数の樹脂粒子を観察しにくい場合には、複合材を、例えば熱キシレンに浸漬し、マトリックスのポリオレフィン樹脂を溶解させて取り除き、残った樹脂粒子を上述した測定方法に準じて観察することにより、樹脂粒子の最大直径及びアスペクト比を得ることができる。
上記の個々の樹脂粒子の「最大直径」とは、上記観察面からの平面視において、樹脂粒子を内接する最小の円の直径を意味する。即ち、内部に樹脂粒子を包含すると同時に、当該円に樹脂粒子が内接される最小直径の円の当該直径を意味する。換言すれば、「樹脂粒子を内接する最小の円」とは、観察面から樹脂粒子を平面視したときの当該樹脂粒子の外周(輪郭)上の、少なくとも2点を通る円であって、当該樹脂粒子の外周を内包する円のうち最小の円を意味する。最大直径の決定方法の一例を図1に示す。図1に示す樹脂粒子の形状は上記観察面から平面視したときの形状である。
また、個々の樹脂粒子の「最小直径」とは、樹脂粒子の最も薄い部分の厚さである。例えば、樹脂粒子がシート状の樹脂原料由来の場合は、樹脂粒子の厚さはシート状の樹脂原料の厚さに依存する。この場合、樹脂粒子の最小直径は、この樹脂粒子の厚さである。また、例えば、シート状の樹脂原料に由来する樹脂粒子が折曲がって重なり部分(例えば積層構造)を生じている場合、当該重なり部分を構成する1層分(例えば積層構造を構成する1層分)の厚さが樹脂粒子の最小直径となる。なお、シート状の樹脂原料が積層シートであり、当該積層シートを構成する各層が密着して一体化したような状態で樹脂粒子を構成している場合には、当該積層構造全体の厚さが樹脂粒子の最小直径となる。
上記プレスシートの調製の際のプレス圧は、例えば4.2MPa程度とすることができる。
また、個々の樹脂粒子の「最小直径」とは、樹脂粒子の最も薄い部分の厚さである。例えば、樹脂粒子がシート状の樹脂原料由来の場合は、樹脂粒子の厚さはシート状の樹脂原料の厚さに依存する。この場合、樹脂粒子の最小直径は、この樹脂粒子の厚さである。また、例えば、シート状の樹脂原料に由来する樹脂粒子が折曲がって重なり部分(例えば積層構造)を生じている場合、当該重なり部分を構成する1層分(例えば積層構造を構成する1層分)の厚さが樹脂粒子の最小直径となる。なお、シート状の樹脂原料が積層シートであり、当該積層シートを構成する各層が密着して一体化したような状態で樹脂粒子を構成している場合には、当該積層構造全体の厚さが樹脂粒子の最小直径となる。
上記プレスシートの調製の際のプレス圧は、例えば4.2MPa程度とすることができる。
上記樹脂粒子の樹脂は、結晶性樹脂を含んでもよく、非晶性樹脂を含んでもよく、これら両方を含んでいてもよい。
結晶性樹脂としては、マトリックスを構成するポリオフィン樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する樹脂が好ましい。混錬の際に目的の樹脂粒子としてポリオレフィン樹脂中に分散させることができ、複合材の機械特性を効果的に高めることが可能となる。この観点から、結晶性樹脂としては、マトリックスを構成するポリオレフィン樹脂の融点より20℃以上高い融点を有する樹脂が好ましく、さらに好ましくはポリオレフィン樹脂の融点より30℃以上高い融点を有する樹脂であり、さらに好ましくはポリオレフィン樹脂の融点より50℃以上高い融点を有する樹脂である。
また、結晶性樹脂としては、170℃以上に融点を有する樹脂及び/又は示差走査熱量分析(DSC)により170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示す樹脂であることも好ましい。170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示すとは、吸熱ピークが複数検出される場合には、少なくとも1つの吸熱ピークが170℃以上350℃以下であることを意味する。
このような結晶性樹脂を構成するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、エチレン-ビニルアルコール共重合体等が挙げられる。ここで、樹脂粒子はポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種を含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が当該少なくとも1種であること)が好ましい。また、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドを含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドであること、換言すれば、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレート及びポリアミドから選ばれるポリマーを合計で上記質量%以上含むこと)がより好ましい。また、ポリエチレンテレフタレートを含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンテレフタレートであること)がさらに好ましい。
上記樹脂粒子を構成するポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種であることも好ましく、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドであることも好ましく、ポリエチレンテレフタレートであることが特に好ましい。ポリエチレンテレフタレートは250~260℃付近に融点を有し、示差走査熱量分析(DSC)で250~260℃付近に融解による吸熱ピークを有する。即ち、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートである場合は、樹脂粒子は250~260℃付近に融点を有し、示差走査熱量分析(DSC)で250~260℃付近に融解による吸熱ピークを有する。
結晶性樹脂としては、マトリックスを構成するポリオフィン樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する樹脂が好ましい。混錬の際に目的の樹脂粒子としてポリオレフィン樹脂中に分散させることができ、複合材の機械特性を効果的に高めることが可能となる。この観点から、結晶性樹脂としては、マトリックスを構成するポリオレフィン樹脂の融点より20℃以上高い融点を有する樹脂が好ましく、さらに好ましくはポリオレフィン樹脂の融点より30℃以上高い融点を有する樹脂であり、さらに好ましくはポリオレフィン樹脂の融点より50℃以上高い融点を有する樹脂である。
また、結晶性樹脂としては、170℃以上に融点を有する樹脂及び/又は示差走査熱量分析(DSC)により170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示す樹脂であることも好ましい。170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示すとは、吸熱ピークが複数検出される場合には、少なくとも1つの吸熱ピークが170℃以上350℃以下であることを意味する。
このような結晶性樹脂を構成するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、エチレン-ビニルアルコール共重合体等が挙げられる。ここで、樹脂粒子はポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種を含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が当該少なくとも1種であること)が好ましい。また、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドを含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドであること、換言すれば、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレート及びポリアミドから選ばれるポリマーを合計で上記質量%以上含むこと)がより好ましい。また、ポリエチレンテレフタレートを含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンテレフタレートであること)がさらに好ましい。
上記樹脂粒子を構成するポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種であることも好ましく、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドであることも好ましく、ポリエチレンテレフタレートであることが特に好ましい。ポリエチレンテレフタレートは250~260℃付近に融点を有し、示差走査熱量分析(DSC)で250~260℃付近に融解による吸熱ピークを有する。即ち、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートである場合は、樹脂粒子は250~260℃付近に融点を有し、示差走査熱量分析(DSC)で250~260℃付近に融解による吸熱ピークを有する。
上記非晶性樹脂としては、70℃以上にガラス転移温度を有する樹脂が好ましい。このような樹脂を構成するポリマーとして、例えば、ポリカーボネート及びポリ塩化ビニルが挙げられる。樹脂粒子はポリカーボネート及び/又はポリ塩化ビニルを含むこと(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリカーボネート及び/又はポリ塩化ビニルであること、換言すれば、樹脂粒子がポリカーボネート及びポリ塩化ビニルから選ばれるポリマーを合計で上記質量%以上含むこと)が好ましい。また、上記樹脂粒子を構成するポリマーは、ポリカーボネート及びポリ塩化ビニルの少なくとも1種であることも好ましい。
上記樹脂粒子は、上述した複数の樹脂が積層された形態であってもよい。
また、樹脂粒子は、アルミニウムの薄膜層を有するものであってもよい。つまり、樹脂粒子の樹脂と密着しているアルミニウムは、本発明において樹脂粒子を構成するものとし、後述するアルミニウム分散質とはみなさない。
また、樹脂粒子は、アルミニウムの薄膜層を有するものであってもよい。つまり、樹脂粒子の樹脂と密着しているアルミニウムは、本発明において樹脂粒子を構成するものとし、後述するアルミニウム分散質とはみなさない。
本発明の複合材において、樹脂粒子の含有量は、複合材中、0.1質量%以上60質量%以下であることが好ましい。0.1質量%以上とすることにより、機械強度をより高めることができる。機械強度をさらに高める観点から、複合材中の樹脂粒子の含有量はより好ましくは0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは2質量%以上である。また、複合材中の樹脂粒子の含有量を60質量%以下とすることにより、成形性をより高めることができる。成形性の観点から、複合材中の樹脂粒子の含有量はより好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは12質量%以下であり、10質量%以下とすることも好ましい。
ここで、樹脂粒子の含有量は、例えば、所定温度の熱キシレン中に複合材を浸漬して、ポリオレフィン樹脂を溶解して得られる不溶分の量から、さらに熱分析によるセルロース繊維の量を差し引くことにより決定することができる。熱キシレンの温度は、例えば138℃であれば、ポリエチレンテレフタレートやポリアミド樹脂等は溶解されず、ポリオレフィン樹脂のみを溶解することができる。
ここで、樹脂粒子の含有量は、例えば、所定温度の熱キシレン中に複合材を浸漬して、ポリオレフィン樹脂を溶解して得られる不溶分の量から、さらに熱分析によるセルロース繊維の量を差し引くことにより決定することができる。熱キシレンの温度は、例えば138℃であれば、ポリエチレンテレフタレートやポリアミド樹脂等は溶解されず、ポリオレフィン樹脂のみを溶解することができる。
本発明の複合材が上記(a)を分散してなる形態では、ポリオレフィン樹脂中に、樹脂粒子とともにセルロース繊維を分散してなる。また、上記(b)を分散してなる形態においても、樹脂粒子とともにセルロース繊維を分散してなる形態とすることができる。上記(b)は、セルロース繊維を含まない形態とすることも好ましい。
樹脂粒子とセルロース繊維とを分散してなることにより機械強度をより高めることができる。例えば、衝撃強度と曲げ弾性率をバランス良く所望の高いレベルへと高めることができる。本発明の複合材中、セルロース繊維の含有量は0.1質量%以上60質量%以下であることが好ましい。0.1質量%以上とすることにより、機械強度をより高めることができる。この観点から、複合材中のセルロース繊維の含有量はより好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、15質量%以上とすることも好ましい。
また、セルロース繊維の含有量を60質量%以下とすることにより、成形性をより高めることができる。また、セルロース繊維の含有量を60質量%以下とすることにより溶融混練によりセルロース繊維が均一に分散した複合材を安定的に得ることができ、得られる複合材の吸水性を抑えることができる。このような観点から、複合材中のセルロース繊維の含有量はより好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。セルロース繊維の含有量を上記好ましい範囲とすることにより、本発明の複合材の衝撃強度、成形性を高めると同時に複合材の吸水性も十分に抑えることができる。
樹脂粒子とセルロース繊維とを分散してなることにより機械強度をより高めることができる。例えば、衝撃強度と曲げ弾性率をバランス良く所望の高いレベルへと高めることができる。本発明の複合材中、セルロース繊維の含有量は0.1質量%以上60質量%以下であることが好ましい。0.1質量%以上とすることにより、機械強度をより高めることができる。この観点から、複合材中のセルロース繊維の含有量はより好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、15質量%以上とすることも好ましい。
また、セルロース繊維の含有量を60質量%以下とすることにより、成形性をより高めることができる。また、セルロース繊維の含有量を60質量%以下とすることにより溶融混練によりセルロース繊維が均一に分散した複合材を安定的に得ることができ、得られる複合材の吸水性を抑えることができる。このような観点から、複合材中のセルロース繊維の含有量はより好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。セルロース繊維の含有量を上記好ましい範囲とすることにより、本発明の複合材の衝撃強度、成形性を高めると同時に複合材の吸水性も十分に抑えることができる。
本発明の複合材中に含まれるセルロース繊維の含有量(質量%)は、下記のようにして熱重量分析により求められる値を採用して決定することができる。
<セルロース繊維の含有量(セルロース有効質量比)の決定方法>
事前に大気雰囲気にて80℃で1時間乾燥した複合材試料(10mg)を、窒素雰囲気下において+10℃/分の昇温速度で、23℃から400℃までの熱重量分析(TGA)に付し、下記[式I]によりセルロース繊維の含有量(質量%、セルロース有効質量比とも称す。)を算出する。
[式I](セルロース繊維の含有量[質量%])=(200~380℃の間における複合材試料の質量減少量[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])
なお、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で200~380℃まで昇温させた場合、セルロース繊維はほぼ熱分解して消失する。本発明では、上記[式I]により算出される質量%を、複合材中に含まれるセルロース繊維の含有量とみなす。ただし、セルロース繊維の一部はこの温度範囲内で消失せずに残る場合があるが、この温度範囲を超えると例えば樹脂成分の消失や、高温分解性の化合物が共存する場合にその加熱分解減量や残存成分と区別することができず、セルロース繊維量の測定が困難になる。そのため、本発明においては、[式I]により算出される質量%を、セルロース繊維量の把握に用いるが、このようにして求めたセルロース繊維量と複合材の機械的特性の関係は、関連性が高いものである。
事前に大気雰囲気にて80℃で1時間乾燥した複合材試料(10mg)を、窒素雰囲気下において+10℃/分の昇温速度で、23℃から400℃までの熱重量分析(TGA)に付し、下記[式I]によりセルロース繊維の含有量(質量%、セルロース有効質量比とも称す。)を算出する。
[式I](セルロース繊維の含有量[質量%])=(200~380℃の間における複合材試料の質量減少量[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])
なお、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で200~380℃まで昇温させた場合、セルロース繊維はほぼ熱分解して消失する。本発明では、上記[式I]により算出される質量%を、複合材中に含まれるセルロース繊維の含有量とみなす。ただし、セルロース繊維の一部はこの温度範囲内で消失せずに残る場合があるが、この温度範囲を超えると例えば樹脂成分の消失や、高温分解性の化合物が共存する場合にその加熱分解減量や残存成分と区別することができず、セルロース繊維量の測定が困難になる。そのため、本発明においては、[式I]により算出される質量%を、セルロース繊維量の把握に用いるが、このようにして求めたセルロース繊維量と複合材の機械的特性の関係は、関連性が高いものである。
複合材中に分散しているセルロース繊維は、繊維長が0.3mm以上のセルロース繊維を含むことが好ましい。繊維長0.3mm以上のセルロース繊維を含むことにより、衝撃強度、引張強度等の機械強度をより向上させることができる。この点から好ましくは、繊維長0.5mm以上、より好ましくは繊維長0.8mm以上、さらに好ましくは繊維長1mm以上のセルロース繊維を含むことが好ましい。
本発明の複合材中に分散しているセルロース繊維は、長さ加重平均繊維長が0.3mm以上であることが好ましい。繊維長0.3mm以上のセルロース繊維を含むことにより、複合材ないしその成形体の機械強度をより向上させることができる。この観点から、セルロース繊維の長さ加重平均繊維長は0.6mm以上であることがさらに好ましい。複合材中のセルロース繊維の長さ加重平均繊維長は、通常は1.3mm以下である。
ここで長さ加重平均繊維長は、複合材をその樹脂分の可溶な溶媒へ浸漬したときの複合材の溶解残さ(不溶分)についてISO 16065 2001(JIS P8226 2006)で規定されたパルプ-光学的自動分析法による繊維長測定方法により決定される。複合材を構成する樹脂がポリオレフィン樹脂である場合は、熱キシレン(130~150℃)への溶解残さ(不溶分)について、同測定法により、長さ加重平均繊維長を決定することができる。
長さ加重平均繊維長は、測定に供したそれぞれの繊維の繊維長の2乗の総和を、測定したそれぞれの繊維長の合計で割ったものである。この平均の特徴としては、繊維長の単純平均である数平均繊維長に比べて繊維長の長い繊維の繊維長さの影響と、数平均繊維長より長い繊維の確率密度の影響が大きくなる。
ここで長さ加重平均繊維長は、複合材をその樹脂分の可溶な溶媒へ浸漬したときの複合材の溶解残さ(不溶分)についてISO 16065 2001(JIS P8226 2006)で規定されたパルプ-光学的自動分析法による繊維長測定方法により決定される。複合材を構成する樹脂がポリオレフィン樹脂である場合は、熱キシレン(130~150℃)への溶解残さ(不溶分)について、同測定法により、長さ加重平均繊維長を決定することができる。
長さ加重平均繊維長は、測定に供したそれぞれの繊維の繊維長の2乗の総和を、測定したそれぞれの繊維長の合計で割ったものである。この平均の特徴としては、繊維長の単純平均である数平均繊維長に比べて繊維長の長い繊維の繊維長さの影響と、数平均繊維長より長い繊維の確率密度の影響が大きくなる。
本発明の複合材がセルロース繊維を含む場合においては、複合材中の前記セルロース繊維と前記樹脂粒子の総含有量は2質量%以上80質量%以下であることが好ましい。2質量%以上とすることにより、機械強度をより高めることができる。この観点から、複合材中のセルロース繊維と樹脂粒子の総含有量は5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上が特に好ましい。
また、本発明の複合材中のセルロース繊維と樹脂粒子の総含有量を80質量%以下とすることにより、成形性をより高めることができる。この観点から複合材中のセルロース繊維と樹脂粒子の総含有量はより好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは35質量%以下である。
また、本発明の複合材中のセルロース繊維と樹脂粒子の総含有量を80質量%以下とすることにより、成形性をより高めることができる。この観点から複合材中のセルロース繊維と樹脂粒子の総含有量はより好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは35質量%以下である。
本発明の複合材において、ポリオレフィン樹脂は、複合材のマトリックスとなる樹脂である。本発明の複合材はポリオレフィン樹脂中に、上記樹脂粒子と上記セルロース繊維とが分散してなる。
上記ポリオレフィン樹脂は、融点180℃以下のポリオレフィンを含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が融点180℃以下のポリオレフィンであること)が好ましい。また、上記ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体(エチレン成分を構成成分として有する共重合体)の少なくとも1種を含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が当該少なくとも1種であること)が好ましい。上記ポリオレフィン樹脂を構成するポリマーは融点180℃以下のポリオレフィンであってもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体の少なくとも1種であることも好ましい。
上記ポリオレフィン樹脂はポリエチレンを含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンであること)が好ましく、このポリエチレンは低密度ポリエチレンであっても高密度ポリエチレンであってもよく、これらの混合物でもよい。なかでも上記ポリオレフィン樹脂は低密度ポリエチレンを含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が低密度ポリエチレンであること)が好ましい。
上記低密度ポリエチレンは、密度が880kg/m3以上940kg/m3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。
上記ポリオレフィン樹脂は、融点180℃以下のポリオレフィンを含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が融点180℃以下のポリオレフィンであること)が好ましい。また、上記ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体(エチレン成分を構成成分として有する共重合体)の少なくとも1種を含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が当該少なくとも1種であること)が好ましい。上記ポリオレフィン樹脂を構成するポリマーは融点180℃以下のポリオレフィンであってもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体の少なくとも1種であることも好ましい。
上記ポリオレフィン樹脂はポリエチレンを含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンであること)が好ましく、このポリエチレンは低密度ポリエチレンであっても高密度ポリエチレンであってもよく、これらの混合物でもよい。なかでも上記ポリオレフィン樹脂は低密度ポリエチレンを含むこと(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が低密度ポリエチレンであること)が好ましい。
上記低密度ポリエチレンは、密度が880kg/m3以上940kg/m3未満のポリエチレンを意味する。上記高密度ポリエチレンは、上記低密度ポリエチレンの密度より密度が大きいポリエチレンを意味する。
低密度ポリエチレンは、長鎖分岐を有する、いわゆる「低密度ポリエチレン」及び「超低密度ポリエチレン」といわれるものでもよく、エチレンと少量のα-オレフィンモノマーを共重合させた直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)でもよく、さらには上記密度範囲に包含される「エチレン-α-オレフィン共重合体エラストマー」であってもよい。
本発明の複合材を構成するポリオレフィン樹脂は、微量のカルボニル基を含有してもよい。カルボニル基(C=O)は、例えば赤外吸収スペクトルで1700/cm付近の吸収ピークとして観察される。カルボニル基の存在は、複合材の接着性を高めるとみられる。このようなカルボニル基の存在は、例えば、ポリオレフィン樹脂自体の酸化や、原料に由来することができ、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ポリエチレンラミネート紙のポリオレフィン樹脂成分に含まれるものであってもよい。
上記ポリオレフィン樹脂は溶融軟化温度が低く、複合材が含有するセルロース繊維を高温に暴露せずに溶融混練でき、また成形することが可能となる。それゆえ、セルロース繊維の高温による劣化を防ぎ、あるいは低減することが可能となる。
また、上記樹脂粒子の高温への暴露も回避でき、樹脂粒子の本来の機械特性への作用を十分に発現させることが可能となる。例えば、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系の樹脂等の場合は、こられ樹脂が軟化溶融するような高温に暴露すると、事前の乾燥が不十分であった場合のこれら樹脂の加水分解による劣化が促進されるおそれがある。しかし、高温に暴露せずに複合材を混練・成形できれば上記劣化を抑えることができる。結果、溶融混練前の材料についての水分管理の負担が軽減される。
本発明の複合材は、ポリオレフィン樹脂が低密度ポリエチレンを含み(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が低密度ポリエチレンであり)、かつ、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートを含む(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンテレフタレートである)ことが好ましい。
また、上記樹脂粒子の高温への暴露も回避でき、樹脂粒子の本来の機械特性への作用を十分に発現させることが可能となる。例えば、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系の樹脂等の場合は、こられ樹脂が軟化溶融するような高温に暴露すると、事前の乾燥が不十分であった場合のこれら樹脂の加水分解による劣化が促進されるおそれがある。しかし、高温に暴露せずに複合材を混練・成形できれば上記劣化を抑えることができる。結果、溶融混練前の材料についての水分管理の負担が軽減される。
本発明の複合材は、ポリオレフィン樹脂が低密度ポリエチレンを含み(ポリオレフィン樹脂の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上が低密度ポリエチレンであり)、かつ、樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートを含む(樹脂粒子の好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上がポリエチレンテレフタレートである)ことが好ましい。
複合材中のポリオレフィン樹脂が、ポリマーとしてポリエチレンとポリプロピレンを含む場合、それらの複合材中の含有量は、複合材の熱キシレン溶解質量比に基づき決定することができる。
-熱キシレン溶解質量比-
本発明において、熱キシレン溶解質量比は次のように決定される。自動車電線用規格JASOD618の架橋度測定に準拠し、複合材の成形シートから0.1~1gを切だし試料とし、この試料を400メッシュのステンレスメッシュで包み、所定温度のキシレン100mlに24時間浸漬する。次いで試料を引き上げ、その後試料を80℃の真空中で24時間乾燥させる。試験前後の試料の質量から、次式より熱キシレン溶解質量比G(%)が算出される。
G={(W0-W)/W0}×100
W0:熱キシレン中に浸漬する前の複合材の質量
W:熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
複合材の、138℃の熱キシレンへの溶解質量比をGa(%)、105℃の熱キシレンへの溶解質量比をGb(%)としたき、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。
ここで、
Ga={(W0-Wa)/W0}×100
Gb={(W0-Wb)/W0}×100
W0:熱キシレンに浸漬する前の複合材の質量
Wa:138℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
Wb:105℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
である。
また、138℃の熱キシレン不溶解質量比をGc(%)とすると、複合材からポリオレフィン樹脂を除いたものの合計量となる。複合材がセルロース繊維を含有し、アルミニウム等のその他のメッシュを通過しない無機材を含まない場合は、この量Gcとセルロース繊維量の差より樹脂粒子の量を算出することもできる。
Gc={Wa/W0}×100
本発明において、熱キシレン溶解質量比は次のように決定される。自動車電線用規格JASOD618の架橋度測定に準拠し、複合材の成形シートから0.1~1gを切だし試料とし、この試料を400メッシュのステンレスメッシュで包み、所定温度のキシレン100mlに24時間浸漬する。次いで試料を引き上げ、その後試料を80℃の真空中で24時間乾燥させる。試験前後の試料の質量から、次式より熱キシレン溶解質量比G(%)が算出される。
G={(W0-W)/W0}×100
W0:熱キシレン中に浸漬する前の複合材の質量
W:熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
複合材の、138℃の熱キシレンへの溶解質量比をGa(%)、105℃の熱キシレンへの溶解質量比をGb(%)としたき、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。
ここで、
Ga={(W0-Wa)/W0}×100
Gb={(W0-Wb)/W0}×100
W0:熱キシレンに浸漬する前の複合材の質量
Wa:138℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
Wb:105℃の熱キシレンに浸漬後、キシレンを乾燥除去した後の複合材の質量
である。
また、138℃の熱キシレン不溶解質量比をGc(%)とすると、複合材からポリオレフィン樹脂を除いたものの合計量となる。複合材がセルロース繊維を含有し、アルミニウム等のその他のメッシュを通過しない無機材を含まない場合は、この量Gcとセルロース繊維量の差より樹脂粒子の量を算出することもできる。
Gc={Wa/W0}×100
マトリックス樹脂は、ポリオレフィン樹脂以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、ポリオレフィン樹脂と相溶性の樹脂を含んでもよい。このような樹脂としては、ポリオレフィン樹脂と融点や軟化温度が近いものが好ましい。例えばポリスチレン樹脂又はポリスチレン系共重合体が挙げられる。
本発明の複合材は、ポリオレフィン樹脂中にアルミニウムを分散してなることも好ましい。複合材中のアルミニウム(以下、アルミニウム分散質ともいう。)の含有量は、1質量%以上40質量%以下であることが好ましい。アルミニウムを含有することにより、複合材の熱伝導性や目視認識性、光遮蔽性が向上する。樹脂粒子を含有する本発明の複合材において、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、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。このアルミニウムは、原料とす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に由来し得る。ポリエチレンラミネート加工紙のアルミニウム薄膜層は溶融混練時に、アルミニウムが溶融することはないが、混練時の剪断力により、徐々に剪断され微細化する。
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、アルミニウムの含有量が好ましくは5質量%以上30質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以上20質量%以下である。
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、アルミニウムの含有量が好ましくは5質量%以上30質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以上20質量%以下である。
本発明の複合材は、X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウム分散質を含むことが好ましい。X-Y最大長が0.005mm以上のアルミニウム分散質の数に占めるX-Y最大長が3mm以上のアルミニウム分散質の数の割合が10%未満であることが好ましい。この割合を10%未満とすることにより、複合材の加工性をより高めることができ、また、複合材の加工時にアルミニウムの塊まりがより生じにくくなる。
X-Y最大長は、複合材の表面を観察して決定されるものである。この観察面において、アルミニウム分散質に対し、無作為に特定の一方向(X軸方向)に直線を引き、当該直線とアルミニウム分散質の外周とが交わる2つの交点間を結ぶ距離が最大となる当該距離(X軸最大長)を測定し、また、当該特定方向に対して垂直方向(Y軸方向)に直線を引き、この直線とアルミニウム分散質の外周とが交わる2つの交点間を結ぶ距離が最大となる当該距離(Y軸最大長)を測定し、X軸最大長とY軸最大長のうち長い方の長さをX-Y最大長とする。X-Y最大長は、後述する実施例に記載されるように画像解析ソフトを用いて決定することができる。
本発明の複合材中に分散しているアルミニウム分散質は、個々のアルミニウム分散質のX-Y最大長の平均が0.02~2mmであることが好ましく、0.04~1mm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。
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、無作為に特定の一方向(X軸方向)に直線を引き、当該直線とアルミニウム分散質の外周とが交わる2つの交点間を結ぶ距離が最大となる当該距離(X軸最大長)を測定し、また、当該特定方向に対して垂直方向(Y軸方向)に直線を引き、この直線とアルミニウム分散質の外周とが交わる2つの交点間を結ぶ距離が最大となる当該距離(Y軸最大長)を測定し、X軸最大長とY軸最大長のうち長い方の長さをX-Y最大長とする。X-Y最大長は、後述する実施例に記載されるように画像解析ソフトを用いて決定することができる。
本発明の複合材中に分散しているアルミニウム分散質は、個々のアルミニウム分散質のX-Y最大長の平均が0.02~2mmであることが好ましく、0.04~1mm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し得る上記のマトリックス樹脂、樹脂粒子、セルロース繊維等は、これらの少なくとも一部をリサイクル材由来のものとすることができる。また、本発明の複合材に含まれ得るアルミニウムも、少なくとも一部をリサイクル材由来のものとすることができる。リサイクル材を利用することにより、複合材の製造コストを抑えることができる。
リサイクル材としては、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樹脂ラミネート紙、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樹脂ラミネート紙、これらのラミネート紙からなる飲料パック及び/又は食品パックが挙げられる。本発明において「薄膜」という場合、乾燥状態で、好ましくは厚さ2mm以下、より好ましくは厚さ1mm以下の膜(シート)を意味する。「薄膜」は、乾燥状態で厚さ500μm以下でもよく、200μm以下でもよく、100μm以下でもよい。
また、セルロース繊維の供給源として古紙等、マトリックス樹脂、樹脂粒子の供給源として再生樹脂等を用いることもできる。
上記の飲料パックや食品パックは、使用前のものであっても、使用済みの回収物であっても、あるいは飲料パックや食品パックの製造工程で排出されるポリオレフィンラミネート紙等の損紙であってもよく、これらの併用であってもよい。
また、上記のラミネート紙及び/又は飲料・食品パックをパルパーで処理して紙部分を剥ぎ取り除去して得られた、セルロース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。「セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片」のなかでも、アルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート紙をパルパーで処理して得られる薄膜片を「セルロース繊維アルミニウム付着ポリオレフィン薄膜片」とも称す。)をリサイクル材として用いることもできる。
また、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂のシート(樹脂粒子に対応する樹脂シート)や、ポリオレフィン樹脂シートとポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂のシート(樹脂粒子に対応する樹脂シート)とを有する積層物を、リサイクル材として用いることができる。さらに、この積層物にアルミニウム薄膜シートを積層した構造の積層物をリサイクル材として用いることもできる。また、これらの粉砕物等を用いることもできる。また、ポリオレフィン樹脂シートとポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂のシート(樹脂粒子に対応する樹脂シート)とを有する積層構造の食品パック等の包装材をリサイクル材として用いることもできる。
本発明の複合材に占めるリサイクル材由来成分の割合は、乾燥質量を基準として10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、さらに好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは40重量%以上である。
また、セルロース繊維の供給源として古紙等、マトリックス樹脂、樹脂粒子の供給源として再生樹脂等を用いることもできる。
上記の飲料パックや食品パックは、使用前のものであっても、使用済みの回収物であっても、あるいは飲料パックや食品パックの製造工程で排出されるポリオレフィンラミネート紙等の損紙であってもよく、これらの併用であってもよい。
また、上記のラミネート紙及び/又は飲料・食品パックをパルパーで処理して紙部分を剥ぎ取り除去して得られた、セルロース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。「セルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片」のなかでも、アルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート紙をパルパーで処理して得られる薄膜片を「セルロース繊維アルミニウム付着ポリオレフィン薄膜片」とも称す。)をリサイクル材として用いることもできる。
また、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂のシート(樹脂粒子に対応する樹脂シート)や、ポリオレフィン樹脂シートとポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂のシート(樹脂粒子に対応する樹脂シート)とを有する積層物を、リサイクル材として用いることができる。さらに、この積層物にアルミニウム薄膜シートを積層した構造の積層物をリサイクル材として用いることもできる。また、これらの粉砕物等を用いることもできる。また、ポリオレフィン樹脂シートとポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂のシート(樹脂粒子に対応する樹脂シート)とを有する積層構造の食品パック等の包装材をリサイクル材として用いることもできる。
本発明の複合材に占めるリサイクル材由来成分の割合は、乾燥質量を基準として10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、さらに好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは40重量%以上である。
このようなリサイクル材を原料とした場合にも、例えば、後述の溶融混練により目的の物性を有する本発明の複合材を得ることができる。
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、耐衝撃性、難燃性が向上し得る。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。
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。また、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。例えば、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る。また、導電性カーボンブラック等の導電性付与成分を含むことができる。さらに、本発明の複合材は熱伝導性付与成分を含むことができる。
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などが挙げられる。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。
本発明の複合材の形状に特に制限はない。例えば、本発明の複合材をペレット状とすることもできるし、本発明の複合材は所望の形状に成形されたものでもよい。本発明の複合材がペレット状の場合、このペレットは、成形品(樹脂製品)の形成材料として好適である。
本発明の複合材は、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂に対して、樹脂粒子とセルロース繊維を含む改質マスターバッチとして使用することもできる。
本発明の複合材は、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂に対して、樹脂粒子とセルロース繊維を含む改質マスターバッチとして使用することもできる。
本発明の複合材は、含水率が1質量%未満であることが好ましい。
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。
本発明の複合材の製造方法の一例では、少なくともポリオレフィン樹脂と、セルロース繊維と、上記樹脂粒子を導く樹脂シート(本発明において単に「樹脂シート」という場合、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含むシート、好ましくはポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂からなるシートを意味する。)とを、ポリオレフィン樹脂が溶融し(すなわちポリオレフィン樹脂の融点以上)、樹脂シートが溶融しない温度(すなわち樹脂シートの樹脂の融点未満)で溶融混練し、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維と樹脂粒子を分散してなる樹脂複合材を得ることを含む。上記温度条件で溶融混練することにより、セルロース繊維の変質を防ぐことができ、また、所望の形状の樹脂粒子の分散状態を形成することが可能となる。当該溶融混練温度は、通常は140~220℃であり、150~200℃とすることも好ましい。
上記樹脂シートを構成する樹脂は、上記樹脂粒子の樹脂であり、その好ましい形態は上述した通りである。本発明の複合材の製造方法において、樹脂シートは、得られる複合材において樹脂粒子となる。樹脂シートは、そのまま使用して溶融混練により小片化して樹脂粒子としてもよい。また、樹脂シートを予め、ある程度の大きさの樹脂シートの裁断物あるいは粉砕物としてから、溶融混練に付してもよい。本発明の複合材の製法方法では、上記温度条件で混練することにより、樹脂シートは積極的に溶融させないことが好ましい。
上記樹脂シートを構成する樹脂は、上記樹脂粒子の樹脂であり、その好ましい形態は上述した通りである。本発明の複合材の製造方法において、樹脂シートは、得られる複合材において樹脂粒子となる。樹脂シートは、そのまま使用して溶融混練により小片化して樹脂粒子としてもよい。また、樹脂シートを予め、ある程度の大きさの樹脂シートの裁断物あるいは粉砕物としてから、溶融混練に付してもよい。本発明の複合材の製法方法では、上記温度条件で混練することにより、樹脂シートは積極的に溶融させないことが好ましい。
ポリオレフィン樹脂と上記樹脂シートの共通の供給源として、ポリオレフィン樹脂シートと上記樹脂シートとを有する積層物を用いることができる。この場合において、当該積層物に加え、当該積層物に由来しないポリオレフィン樹脂や上記樹脂シート等を配合してもよい。
本発明の複合材の製造方法の別の好ましい形態としては、例えば、少なくともポリオレフィン樹脂と、セルロース繊維と、予めサイズを調整した上記樹脂粒子とを、ポリオレフィン樹脂が溶融し(すなわちポリオレフィン樹脂の融点以上)、樹脂粒子が溶融しない温度(すなわち樹脂粒子の樹脂の融点未満)で溶融混練し、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維と樹脂粒子とを分散してなる樹脂複合材を得ることを含む。上記温度条件で溶融混練することにより、セルロース繊維の変質を防ぐことができ、また、所望のサイズの樹脂粒子の分散状態を形成することが可能となる。
本発明の複合材の製造方法の別の好ましい形態としては、例えば、少なくともポリオレフィン樹脂と、セルロース繊維と、予めサイズを調整した上記樹脂粒子とを、ポリオレフィン樹脂が溶融し(すなわちポリオレフィン樹脂の融点以上)、樹脂粒子が溶融しない温度(すなわち樹脂粒子の樹脂の融点未満)で溶融混練し、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維と樹脂粒子とを分散してなる樹脂複合材を得ることを含む。上記温度条件で溶融混練することにより、セルロース繊維の変質を防ぐことができ、また、所望のサイズの樹脂粒子の分散状態を形成することが可能となる。
セルロース繊維の供給源としては、セルロースを主体とするものを原料として用いることができる。具体的には、パルプ、紙、古紙、紙粉、再生パルプ、ペーパースラッジ、ラミネート紙、ラミネート紙の損紙、ラミネート紙から紙分をある程度取り除かれた残りである、セルロース繊維が付着した樹脂薄膜片、その他の植物由来のセルロース繊維等があげられる。上記の紙や古紙には、セルロース繊維の他、紙の白色度を高めるために一般的に含まれる填料(例えばカオリン、タルク)、サイズ剤などが含まれていてもよい。
ここで、サイズ剤とは、紙に対してインクなど液体の浸透性を抑え、裏移りや滲みを防ぎ、ある程度の耐水性を与える目的で加えられるものである。主なものとして、ロジン石鹸、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。また、表面サイズ剤には酸化でんぷん、スチレン・アクリル共重合体、スチレン・メタクリル共重合体などが挙げられる。また、紙、古紙等には上記の他、各種添加剤、インク成分、リグニン等が含まれていても良い。
上記ラミネート紙には、ポリオレフィン樹脂、セルロース繊維、紙の白色度を高めるために一般的に含まれる填料(例えばカオリン、タルク)、サイズ剤などが含まれていてもよい。
上記パルプには、機械パルプと化学パルプがあり、機械パルプにはリグニンと夾雑物が含まれる。一方、化学パルプには、リグニンは殆ど含まれないが、リグニン以外の夾雑物が含まれることがある。
ここで、サイズ剤とは、紙に対してインクなど液体の浸透性を抑え、裏移りや滲みを防ぎ、ある程度の耐水性を与える目的で加えられるものである。主なものとして、ロジン石鹸、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。また、表面サイズ剤には酸化でんぷん、スチレン・アクリル共重合体、スチレン・メタクリル共重合体などが挙げられる。また、紙、古紙等には上記の他、各種添加剤、インク成分、リグニン等が含まれていても良い。
上記ラミネート紙には、ポリオレフィン樹脂、セルロース繊維、紙の白色度を高めるために一般的に含まれる填料(例えばカオリン、タルク)、サイズ剤などが含まれていてもよい。
上記パルプには、機械パルプと化学パルプがあり、機械パルプにはリグニンと夾雑物が含まれる。一方、化学パルプには、リグニンは殆ど含まれないが、リグニン以外の夾雑物が含まれることがある。
前記ポリオレフィン樹脂及び前記セルロース繊維の共通の供給源として、ポリオレフィン樹脂ラミネート紙及び/又はセルロース繊維付着ポリオレフィン薄膜片を用いることもできる。この場合において、これらに由来しないポリオレフィン樹脂やセルロース繊維等を配合してもよい。
本発明の複合材の製造方法は、上記溶融混練において、アルミニウム薄膜シートを混合することができる。これにより、ポリオレフィン樹脂中にセルロース繊維と樹脂粒子とアルミニウムとを分散してなる樹脂複合材を得ることができる。この場合において、前記ポリオレフィン樹脂、前記樹脂シート及び前記アルミニウム薄膜シートの供給源として、ポリオレフィン樹脂シートと、前記樹脂シートと、アルミニウム薄膜シートとを有する積層物を用いることができる。この場合において、当該積層物に加え、当該積層物に由来しないポリオレフィン樹脂、上記樹脂シート、上記アルミニウム薄膜シート等を配合してもよい。例えば、前記ポリオレフィン樹脂、前記セルロース繊維及び前記アルミニウム薄膜シートの共通の供給源として、アルミニウム薄膜層を有するポリオレフィン樹脂ラミネート紙及び/又はセルロース繊維アルミニウム付着ポリオレフィン薄膜片を用いることもできる。この場合において、これらに由来しないポリオレフィン樹脂、セルロース繊維、アルミニウム等を配合してもよい。
本発明の製造方法において、溶融混練は、水を配合して行うこともできる。水の配合は複合材の性状や物性に影響し、例えば、所望の形状の樹脂粒子を均質に分散した目的の複合材の生成に寄与する。一方、水を配合しても樹脂シートの樹脂が溶融しない温度で溶融混練するため、樹脂シートないし樹脂粒子を構成する樹脂それ自体の物性への影響は少ない。例えば、加水分解等を生じにくい。
本発明の成形体は、本発明の複合材を用いて所望の形状に成形してなる成形体である。本発明の成形体として、シート状、板状、管(環)状、各種構造の成形体があげられる。管状の成形体としては、断面略円形、四角形状の直管、曲がり管、波付けが付与された波付管等があげられる。また、断面略円形、四角形状の直管、曲がり管、波付けが付与された波付管等の管状成形体を半割れ等により分割した多分割体があげられる。また、管の接手部材の他、土木用、建材用、自動車用又は電線保護用の部材として本発明の成形体を用いることができる。本発明の成形体は、本発明の複合材を射出成形、押出成形、プレス成型、ブロー成形等の通常の成形手段に付して得ることができる。
本発明の成形体は、ポリエチレン樹脂中に特定形状の樹脂粒子が分散しており、機械的物性に優れており、多目的な利用が可能なものである。例えば、土木用、建材用もしくは自動車用の材料又は構成部材として好適である。
本発明の成形体は、ポリエチレン樹脂中に特定形状の樹脂粒子が分散しており、機械的物性に優れており、多目的な利用が可能なものである。例えば、土木用、建材用もしくは自動車用の材料又は構成部材として好適である。
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。
[結果物(樹脂複合材)の形状]
溶融混練して得た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(○)、バルク(塊)の状態と未混錬状態の粒状体(溶融混練によっても一体化しなかったもの)が混在するものを(△)、未混錬状態の粒状体のものを(×)とした。
溶融混練して得た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(○)、バルク(塊)の状態と未混錬状態の粒状体(溶融混練によっても一体化しなかったもの)が混在するものを(△)、未混錬状態の粒状体のものを(×)とした。
[複合材中のセルロース含有量(セルロース有効質量比)]
事前に大気雰囲気にて80℃×1時間乾燥した複合材試料(10mg)を、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で、23℃から400℃まで熱重量分析(TGA)を行い、下記[式I]によりセルロース繊維の含有量(質量%)を算出した。同一の複合材試料を5つ調製し、各複合材試料について上記と同様にして熱重量分析を行い、算出されたセルロース繊維の含有量(質量%)の5つの値の平均値を求めて、その平均値をセルロース繊維の含有量(質量%)とした。
[式I](セルロース繊維の含有量[質量%])=(200~380℃の間における複合材試料の質量減少量[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])
事前に大気雰囲気にて80℃×1時間乾燥した複合材試料(10mg)を、窒素雰囲気下において+10℃/minの昇温速度で、23℃から400℃まで熱重量分析(TGA)を行い、下記[式I]によりセルロース繊維の含有量(質量%)を算出した。同一の複合材試料を5つ調製し、各複合材試料について上記と同様にして熱重量分析を行い、算出されたセルロース繊維の含有量(質量%)の5つの値の平均値を求めて、その平均値をセルロース繊維の含有量(質量%)とした。
[式I](セルロース繊維の含有量[質量%])=(200~380℃の間における複合材試料の質量減少量[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])
[成形性]
射出成形で問題なく成形できたものを〇、ノズルで若干の詰まりを生ずることがあったが成形可能であったものを△とした。
射出成形で問題なく成形できたものを〇、ノズルで若干の詰まりを生ずることがあったが成形可能であったものを△とした。
[引張強度]
射出成形で試験片を作製し、JIS K 7113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。引張強度が20MPa以上を○、12MPa以上20MPa未満を△、12MPa未満を×とした。〇及び△が合格である。
射出成形で試験片を作製し、JIS K 7113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。引張強度が20MPa以上を○、12MPa以上20MPa未満を△、12MPa未満を×とした。〇及び△が合格である。
[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 K 7110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/m2」である。耐衝撃性が6.5kJ/m2以上を○、5.6kJ/m2以上6.5kJ/m2未満を△、5.6kJ/m2未満を×とした。〇及び△が合格である。
射出成形で試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)を作製し、JIS K 7110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/m2」である。耐衝撃性が6.5kJ/m2以上を○、5.6kJ/m2以上6.5kJ/m2未満を△、5.6kJ/m2未満を×とした。〇及び△が合格である。
[曲げ弾性率]
複合材を用い、JIS K 7171 2016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 K 7171 2016に準拠して曲げ試験を行ない、曲げ弾性率(MPa)を測定した。
ここで、曲げ弾性率 Ef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、下記の式
Ef=(σf2-σf1)/(εf2-εf1)
で求める。
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
曲げ弾性率が900MPa以上を◎、300MPa以上900MPa未満を〇、200MPa以上300MPa未満を△、200Ma未満を×とした。
複合材を用い、JIS K 7171 2016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 K 7171 2016に準拠して曲げ試験を行ない、曲げ弾性率(MPa)を測定した。
ここで、曲げ弾性率 Ef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、下記の式
Ef=(σf2-σf1)/(εf2-εf1)
で求める。
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
曲げ弾性率が900MPa以上を◎、300MPa以上900MPa未満を〇、200MPa以上300MPa未満を△、200Ma未満を×とした。
[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(プレス圧4.2MPa)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分散質について、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分散質の全個数に占めるX-Y最大長3mm以上のアルミニウム分散質の個数の割合(%)を求めた。X-Y最大長3mm以上のアルミニウムの占める割合が10%未満の場合を(〇)、それ以外(10%以上)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。
複合材をプレス加工(プレス圧4.2MPa)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分散質について、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分散質の全個数に占めるX-Y最大長3mm以上のアルミニウム分散質の個数の割合(%)を求めた。X-Y最大長3mm以上のアルミニウムの占める割合が10%未満の場合を(〇)、それ以外(10%以上)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。
[樹脂粒子の最大直径の判定]
複合材をプレス加工(プレス圧4.2MPa)して6mm厚の成形体を得た。この成形体の縦断面(6mm厚さ方向断面)を観察面として上述した方法で測定した、樹脂粒子10個の最大直径の平均が400μm以上4mm未満の場合を○、樹脂粒子10個の最大直径の平均が10μm以上400μm未満又は4mm以上の場合を△、樹脂粒子10個の最大直径の平均が10μm未満の場合を×とした。
複合材をプレス加工(プレス圧4.2MPa)して6mm厚の成形体を得た。この成形体の縦断面(6mm厚さ方向断面)を観察面として上述した方法で測定した、樹脂粒子10個の最大直径の平均が400μm以上4mm未満の場合を○、樹脂粒子10個の最大直径の平均が10μm以上400μm未満又は4mm以上の場合を△、樹脂粒子10個の最大直径の平均が10μm未満の場合を×とした。
[樹脂粒子のアスペクト比の判定]
複合材をプレス加工(プレス圧4.2MPa)して6mm厚の成形体を得た。この成形体の縦断面を観察面として上述した方法で測定した、樹脂粒子10個のアスペクト比の平均が30以上の場合を○、樹脂粒子10個のアスペクト比の平均が5以上30未満の場合を△、樹脂粒子10個のアスペクト比の平均が5未満の場合を×とした。
複合材をプレス加工(プレス圧4.2MPa)して6mm厚の成形体を得た。この成形体の縦断面を観察面として上述した方法で測定した、樹脂粒子10個のアスペクト比の平均が30以上の場合を○、樹脂粒子10個のアスペクト比の平均が5以上30未満の場合を△、樹脂粒子10個のアスペクト比の平均が5未満の場合を×とした。
[セルロース繊維長]
シート状に成形した複合材を0.1~1gに切だして試料とした。この試料を400メッシュのステンレスメッシュで包み、138℃のキシレン100mLに24時間浸漬した。次いで試料を引き上げ、その後試料を80℃の真空中で24時間乾燥させた。乾燥試料0.1gをエタノール50ml中に良く分散させ、シャーレに滴下し、顕微鏡にて15mm×12mmの範囲を観察した。繊維長0.3mm以上のセルロース繊維が観察され、繊維長0.8mm以上のセルロース繊維が観察されなかったものを(○)、繊維長0.8mm以上のセルロース繊維が観察されたものを(◎)とし、繊維長0.3mm以上のセルロース繊維が観察されなかったものを(△)とした。
シート状に成形した複合材を0.1~1gに切だして試料とした。この試料を400メッシュのステンレスメッシュで包み、138℃のキシレン100mLに24時間浸漬した。次いで試料を引き上げ、その後試料を80℃の真空中で24時間乾燥させた。乾燥試料0.1gをエタノール50ml中に良く分散させ、シャーレに滴下し、顕微鏡にて15mm×12mmの範囲を観察した。繊維長0.3mm以上のセルロース繊維が観察され、繊維長0.8mm以上のセルロース繊維が観察されなかったものを(○)、繊維長0.8mm以上のセルロース繊維が観察されたものを(◎)とし、繊維長0.3mm以上のセルロース繊維が観察されなかったものを(△)とした。
<実施例1>
紙、ポリエチレン薄膜層及びアルミニウム薄膜層を有するポリエチレンラミネート紙からなる飲料容器の回収物からパルパーによって紙部分を剥ぎ取り除去してセルロース繊維アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片(Cel-Al付着PE薄膜片)を得た。この薄膜片は、数cm2~100cm2程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されており、紙部分の剥ぎ取り工程において水に浸漬されたことで濡れた状態であった。このCel-Al付着PE薄膜片を構成するポリエチレンは低密度ポリエチレンである。
一方、ポリエチレンテレフタレート(PET)層を含む積層物として、PET層(12μm)とアルミニウム蒸着層との積層体の両側にポリオレフィン層(低密度ポリエチレン層、2層のポリオレフィン層を合わせた厚さ70μm)を有する積層構造からなる包装用パック材を用い、これを、回転刃式の粉砕機で粉砕してPET層を含む粉砕物を得た。粉砕機のメッシュとしては表1に示す孔径を使用した。
次に、Cel-Al付着PE薄膜片とPET層を含む粉砕物を表1上段に示す配合比(乾燥質量を基準とした質量部)でバッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を下記表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。複合材中のセルロース繊維の含有量(質量%)、アルミニウムの含有量(質量%)、及び、配合量から算出した複合材中のPETの含有量(質量%)を表1中段に示す。
複合材の評価結果を表1に示す。
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紙からなる飲料容器の回収物からパルパーによって紙部分を剥ぎ取り除去してセルロース繊維アルミニウム付着ポリエチレン薄膜片(Cel-Al付着PE薄膜片)を得た。この薄膜片は、数cm2~100cm2程度のさまざまな形状、大きさの小片に切断されており、紙部分の剥ぎ取り工程において水に浸漬されたことで濡れた状態であった。このCel-Al付着PE薄膜片を構成するポリエチレンは低密度ポリエチレンである。
一方、ポリエチレンテレフタレート(PET)層を含む積層物として、PET層(12μm)とアルミニウム蒸着層との積層体の両側にポリオレフィン層(低密度ポリエチレン層、2層のポリオレフィン層を合わせた厚さ70μm)を有する積層構造からなる包装用パック材を用い、これを、回転刃式の粉砕機で粉砕してPET層を含む粉砕物を得た。粉砕機のメッシュとしては表1に示す孔径を使用した。
次に、Cel-Al付着PE薄膜片とPET層を含む粉砕物を表1上段に示す配合比(乾燥質量を基準とした質量部)でバッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を下記表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。複合材中のセルロース繊維の含有量(質量%)、アルミニウムの含有量(質量%)、及び、配合量から算出した複合材中のPETの含有量(質量%)を表1中段に示す。
複合材の評価結果を表1に示す。
<実施例2、実施例3>
Cel-Al付着PE薄膜片と、PET層を含む粉砕物との配合比を表1に示す通りに代えた以外は、実施例1と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
Cel-Al付着PE薄膜片と、PET層を含む粉砕物との配合比を表1に示す通りに代えた以外は、実施例1と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<実施例4、実施例6>
PET層を含む包装用パック材の粉砕時の粉砕径(粉砕機のメッシュ孔径)を表1の通りに代えた以外は、実施例2と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
PET層を含む包装用パック材の粉砕時の粉砕径(粉砕機のメッシュ孔径)を表1の通りに代えた以外は、実施例2と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<実施例5>
PET層とアルミニウム層を有するテープを、回転刃式の粉砕機で粉砕してPET層を含む粉砕物を得た。
このPET層を含む粉砕物と低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A、下表にPEとして示す)とパルプ1(レッテンマイヤー製、商品名:ACRBOEL FIF400)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を下記表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
PET層とアルミニウム層を有するテープを、回転刃式の粉砕機で粉砕してPET層を含む粉砕物を得た。
このPET層を含む粉砕物と低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A、下表にPEとして示す)とパルプ1(レッテンマイヤー製、商品名:ACRBOEL FIF400)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を下記表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<実施例7>
溶融混練を、ニーダーに代えて圧力保持能を有するバッチ式閉鎖混錬装置を使用して、高速攪拌して水を亜臨界状態として溶融混練した以外は、実施例2と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
溶融混練を、ニーダーに代えて圧力保持能を有するバッチ式閉鎖混錬装置を使用して、高速攪拌して水を亜臨界状態として溶融混練した以外は、実施例2と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<実施例8>
パルプ1に代えて、パルプ2(レッテンマイヤー製、商品名:ACRBOEL BE600)を使用した以外は、実施例5と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
パルプ1に代えて、パルプ2(レッテンマイヤー製、商品名:ACRBOEL BE600)を使用した以外は、実施例5と同様にして樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
上記各実施例の複合材は、いずれも複合材中に、折曲がり構造を有する樹脂粒子を含むものであった。
<実施例9>
PET層を含む積層物として、PET層(12μm)とアルミニウム蒸着層が積層され、その両側にポリオレフィン層(低密度ポリエチレン層、ポリオレフィン層のトータル厚さ70μm)を有する積層構造の包装用パック材を用い、これを回転刃式の粉砕機で粉砕してPET層を含む粉砕物を得た。
このPET層を含む粉砕物と低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A、下表にPEとして示す)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練した。こうしてセルロース繊維を含有しない樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
PET層を含む積層物として、PET層(12μm)とアルミニウム蒸着層が積層され、その両側にポリオレフィン層(低密度ポリエチレン層、ポリオレフィン層のトータル厚さ70μm)を有する積層構造の包装用パック材を用い、これを回転刃式の粉砕機で粉砕してPET層を含む粉砕物を得た。
このPET層を含む粉砕物と低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A、下表にPEとして示す)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練した。こうしてセルロース繊維を含有しない樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<実施例10>
PETのシート(厚さ20μm)を、回転刃式の粉砕機(粉砕機のメッシュ径5mm)で粉砕してPETの粉砕物を得た。このPETのシートの粉砕物と低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
PETのシート(厚さ20μm)を、回転刃式の粉砕機(粉砕機のメッシュ径5mm)で粉砕してPETの粉砕物を得た。このPETのシートの粉砕物と低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<比較例1>
実施例1と同様にして、Cel-Al付着PE薄膜片を得た。このCel-Al付着PE薄膜片を、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
実施例1と同様にして、Cel-Al付着PE薄膜片を得た。このCel-Al付着PE薄膜片を、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
<比較例2>
PET層を含む粉砕物に代えて、PETのシート(厚さ20μm)を回転刃式の粉砕機(粉砕機のメッシュ径5mm)で粉砕したものを使用し、原料の配合量を表1に示す通りとした以外は、実施例1と同様にして樹脂複合材を得た。
PET層を含む粉砕物に代えて、PETのシート(厚さ20μm)を回転刃式の粉砕機(粉砕機のメッシュ径5mm)で粉砕したものを使用し、原料の配合量を表1に示す通りとした以外は、実施例1と同様にして樹脂複合材を得た。
<比較例3>
溶融混練の最高到達温度を表1に示す通りとした以外は、実施例2と同様にして樹脂複合材を得た。
溶融混練の最高到達温度を表1に示す通りとした以外は、実施例2と同様にして樹脂複合材を得た。
<比較例4>
低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)とPETのペレット(粒径1mm)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)とPETのペレット(粒径1mm)とを表1に示す配合比で配合し、バッチ式混練装置であるニーダーに投入し、最高到達温度を表1の通りとして溶融混練し、樹脂複合材(含水率1質量%以下)を得た。
上記表1に示されるように、セルロース繊維を含有せずかつ特定形状の樹脂粒子も含有しない(樹脂粒子のアスペクト比が5未満)比較例4は、曲げ弾性率、引張強度、耐衝撃性のいずれも低いものであった。また、樹脂粒子を有しない比較例1の複合材は耐衝撃性に劣る結果となった。
また、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂の配合量が多すぎると、目的の複合材(均質な混練物)が得られなかった(比較例2)。
さらに、樹脂粒子を残さないまでに高温で溶融混錬して得られた比較例3の複合材は、耐衝撃性において劣る結果となった。これは、樹脂粒子による補強作用を十分に享受できなかったことなどが影響していると考えられる。
これに対し、本発明で規定する実施例1~10の複合材は、十分な成形性を有し、耐衝撃性にも優れていた。本発明で規定するセルロース繊維と特定の樹脂粒子を分散してなる実施例1~8の複合材は、十分な成形性を有し、曲げ弾性率と耐衝撃性にも優れていた。なかでも、樹脂粒子が特定のアスペクト比を有する実施例1~6、8の複合材は、曲げ弾性率と耐衝撃性の両立を高いレベルで実現するものであった。さらに、特定の繊維長のセルロース繊維を有する実施例1~6の複合材は、引張強度と、曲げ弾性率、耐衝撃性を、高いレベルで併せ有するものであった。
また、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂の配合量が多すぎると、目的の複合材(均質な混練物)が得られなかった(比較例2)。
さらに、樹脂粒子を残さないまでに高温で溶融混錬して得られた比較例3の複合材は、耐衝撃性において劣る結果となった。これは、樹脂粒子による補強作用を十分に享受できなかったことなどが影響していると考えられる。
これに対し、本発明で規定する実施例1~10の複合材は、十分な成形性を有し、耐衝撃性にも優れていた。本発明で規定するセルロース繊維と特定の樹脂粒子を分散してなる実施例1~8の複合材は、十分な成形性を有し、曲げ弾性率と耐衝撃性にも優れていた。なかでも、樹脂粒子が特定のアスペクト比を有する実施例1~6、8の複合材は、曲げ弾性率と耐衝撃性の両立を高いレベルで実現するものであった。さらに、特定の繊維長のセルロース繊維を有する実施例1~6の複合材は、引張強度と、曲げ弾性率、耐衝撃性を、高いレベルで併せ有するものであった。
<実施例11>
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加して、ニーダーを用いて溶融混練して複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例11の樹脂複合材を得た。
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加して、ニーダーを用いて溶融混練して複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例11の樹脂複合材を得た。
<実施例12、実施例13、比較例5>
原料の配合を表2の上段に示すように変えた以外は、実施例11と同様にして樹脂複合材を得た。
原料の配合を表2の上段に示すように変えた以外は、実施例11と同様にして樹脂複合材を得た。
<実施例14>
低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、ニーダーを用いて溶融混練して複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例14の樹脂複合材を得た。
低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、ニーダーを用いて溶融混練して複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例14の樹脂複合材を得た。
<実施例15>
PETのシート(厚さ50μm)を、回転刃式の粉砕機(粉砕機のメッシュ径5mm)で粉砕してPETの粉砕物を得た。このPETのシートの粉砕物と、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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)とを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加して、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例15の樹脂複合材を得た。
PETのシート(厚さ50μm)を、回転刃式の粉砕機(粉砕機のメッシュ径5mm)で粉砕してPETの粉砕物を得た。このPETのシートの粉砕物と、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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン製、商品名:LC600A)とを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加して、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例15の樹脂複合材を得た。
<実施例16>
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、商品名:ノバテックHJ490)と、酸変性ポリエチレン1(マレイン酸変性ポリエチレン、デュポン製、商品名:FUSABOND)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加して、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例16の樹脂複合材を得た。
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、商品名:ノバテックHJ490)と、酸変性ポリエチレン1(マレイン酸変性ポリエチレン、デュポン製、商品名:FUSABOND)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加して、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例16の樹脂複合材を得た。
<実施例17、実施例18、比較例6、比較例8>
原料の配合を表2の上段に示すように変えた以外は、実施例16と同様にして複合材を得た。
原料の配合を表2の上段に示すように変えた以外は、実施例16と同様にして複合材を得た。
<実施例19>
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、商品名:ノバテックHJ490)と、酸変性ポリエチレン1(マレイン酸変性ポリエチレン、デュポン製、商品名:FUSABOND)と、PETのペレット(粒径1mm)とを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加し、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例19の樹脂複合材を得た。
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、商品名:ノバテックHJ490)と、酸変性ポリエチレン1(マレイン酸変性ポリエチレン、デュポン製、商品名:FUSABOND)と、PETのペレット(粒径1mm)とを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加し、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして実施例19の樹脂複合材を得た。
<実施例20>
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、商品名:ノバテックHJ490)と、エチレン-酢酸ビニル共重体(EVA)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加し、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は190℃とした。こうして実施例20の樹脂複合材を得た。
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、メッシュ径15mm)を使用して粉砕したものと、高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、商品名:ノバテックHJ490)と、エチレン-酢酸ビニル共重体(EVA)と、PETボトルを回転刃式の粉砕機(ホーライ社製、メッシュ径3mm)を使用して粉砕したものとを、表2の上段に示す配合比で混合し、水20質量部を添加し、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は190℃とした。こうして実施例20の樹脂複合材を得た。
<比較例7>
高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、ノバテックHJ490)と、酸変性ポリエチレン1(マレイン酸変性ポリエチレン、デュポン製、商品名:FUSABOND)と、PETのペレット(粒径1mm)とを、表2の上段に示す配合比で混合し、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして比較例7の樹脂複合材を得た。
高密度ポリエチレン1(日本ポリエチレン製、ノバテックHJ490)と、酸変性ポリエチレン1(マレイン酸変性ポリエチレン、デュポン製、商品名:FUSABOND)と、PETのペレット(粒径1mm)とを、表2の上段に示す配合比で混合し、ニーダーを用いて溶融混練して樹脂複合材を得た。混練時の最高到達温度は170℃とした。こうして比較例7の樹脂複合材を得た。
実施例に使用したPETボトルの粉砕物について、示差走査熱量分析(DSC)を行ったところ、250℃付近に吸熱ピークを有するものであった。
また、実施例12の複合材について、138℃の熱キシレンに浸漬し、マトリックスの低密度ポリエチレン樹脂を溶解させて取り除き、不溶分の残渣を得た。この残渣を水中で撹拌し、セルロース繊維が浮遊する上方の液を除去することにより、比較的はやくに沈降した樹脂粒子とアルミ粒を回収した。この回収物を乾燥し、色別により樹脂粒子を集めた。この樹脂粒子は、鱗片状や小さなシート状や板状の形状の粒子を含むものであった。この樹脂粒子について、示差走査熱量分析(DSC)を行ったところ、250℃付近に吸熱ピークを有するものであった。なお、この樹脂粒子について、赤外吸光分析を行ったとところ、PET特有の吸収スペクトルを示した。
また、実施例12の複合材について、138℃の熱キシレンに浸漬し、マトリックスの低密度ポリエチレン樹脂を溶解させて取り除き、不溶分の残渣を得た。この残渣を水中で撹拌し、セルロース繊維が浮遊する上方の液を除去することにより、比較的はやくに沈降した樹脂粒子とアルミ粒を回収した。この回収物を乾燥し、色別により樹脂粒子を集めた。この樹脂粒子は、鱗片状や小さなシート状や板状の形状の粒子を含むものであった。この樹脂粒子について、示差走査熱量分析(DSC)を行ったところ、250℃付近に吸熱ピークを有するものであった。なお、この樹脂粒子について、赤外吸光分析を行ったとところ、PET特有の吸収スペクトルを示した。
上記表2に示されるように、樹脂粒子を含有しない比較例6の複合材は耐衝撃性に劣る結果となった。
また、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂の配合量が多すぎると、目的の複合材(均質な混練物)が得られなかった(比較例5)。
また、セルロース繊維を含有せずかつ特定形状の樹脂粒子も含有しない(樹脂粒子のアスペクト比が5未満)比較例7の複合材は、耐衝撃性の劣る結果となった。
また、高密度ポリエチレン樹脂からなる比較例8の樹脂は耐衝撃性に劣っていた。
これに対し、本発明で規定する特定形状の樹脂粒子または、特定の樹脂粒子とセルロース繊維を分散してなる実施例11~20の樹脂複合材は、十分な成形性を有し、また、耐衝撃性に優れていた。なかでも本発明で規定する特定の樹脂粒子とセルロース繊維を分散してなる実施例11~13、15~20の樹脂複合材は、十分な成形性を有し、また、曲げ弾性率と耐衝撃性の両特性に優れていた。特に、特定のアスペクト比を有する樹脂粒子とともに、セルロース繊維を分散してなる実施例11~13、15~18、20の樹脂複合材は、曲げ弾性率と耐衝撃性の両立を、より高いレベルで実現するものであった。
また、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂の配合量が多すぎると、目的の複合材(均質な混練物)が得られなかった(比較例5)。
また、セルロース繊維を含有せずかつ特定形状の樹脂粒子も含有しない(樹脂粒子のアスペクト比が5未満)比較例7の複合材は、耐衝撃性の劣る結果となった。
また、高密度ポリエチレン樹脂からなる比較例8の樹脂は耐衝撃性に劣っていた。
これに対し、本発明で規定する特定形状の樹脂粒子または、特定の樹脂粒子とセルロース繊維を分散してなる実施例11~20の樹脂複合材は、十分な成形性を有し、また、耐衝撃性に優れていた。なかでも本発明で規定する特定の樹脂粒子とセルロース繊維を分散してなる実施例11~13、15~20の樹脂複合材は、十分な成形性を有し、また、曲げ弾性率と耐衝撃性の両特性に優れていた。特に、特定のアスペクト比を有する樹脂粒子とともに、セルロース繊維を分散してなる実施例11~13、15~18、20の樹脂複合材は、曲げ弾性率と耐衝撃性の両立を、より高いレベルで実現するものであった。
上記実施例では、樹脂粒子をPETで構成した形態を示したが、PETに限らず、例えば、PETと同様に汎用エンジニアリングプラスチックとして用いられている樹脂により、本発明で規定する特定形状の樹脂粒子を形成した場合にも、当該樹脂粒子の効果的な補強作用により所望の機械特性を高めることができる。
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
本願は、2019年2月12日に日本国で特許出願された特願2019-023066及び2019年6月17日に日本国で特許出願された特願2019-112377に基づく優先権を主張するものであり、これら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)
- ポリオレフィン樹脂中に、下記(a)又は(b)を分散してなる樹脂複合材:
(a)セルロース繊維、及び、ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含み最大直径が10μm以上の樹脂粒子、
(b)ポリオレフィン樹脂とは異なる樹脂を含む、最大直径10μm以上、アスペクト比5以上の樹脂粒子。 - 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子の最大直径が50μm以上である、請求項1に記載の樹脂複合材。
- 前記樹脂複合材がセルロース繊維を含み、前記樹脂複合材中、前記セルロース繊維の含有量が0.1質量%以上60質量%以下である、請求項1又は2に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、前記ポリオレフィン樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する樹脂を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、170℃以上に融点を有する樹脂及び/又は示差走査熱量分析により170℃以上350℃以下に吸熱ピークを示す樹脂を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドの少なくとも1種を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、70℃以上にガラス転移温度を有する樹脂を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリカーボネート及びポリ塩化ビニルの少なくとも1種を含む、請求項1~3及び7のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記樹脂複合材中、前記樹脂粒子の含有量が0.1質量%以上60質量%以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記樹脂複合材が前記(a)を分散してなり、前記(a)の前記樹脂粒子が、アスペクト比5以上の樹脂粒子を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子の最大直径が4mm未満である、請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記ポリオレフィン樹脂が、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン系共重合体の少なくとも1種を含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記ポリオレフィン樹脂が融点180℃以下のポリオレフィンを含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記(a)及び(b)において、前記樹脂粒子が、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリアミドを含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記ポリオレフィン樹脂が低密度ポリエチレンを含み、前記(a)及び(b)において前記樹脂粒子がポリエチレンテレフタレートを含む、請求項1~14いずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 繊維長0.3mm以上のセルロース繊維を含む、請求項1~15のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 繊維長0.8mm以上のセルロース繊維を含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- アルミニウムを分散してなる、請求項1~17のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 前記樹脂複合材中、前記アルミニウムの含有量が1質量%以上40質量%以下である、請求項18に記載の樹脂複合材。
- 前記樹脂複合材中、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3mm以上のアルミニウム分散質の数の割合が10%未満である、請求項18又は19に記載の樹脂複合材。
ここで、前記X-Y最大長は、樹脂複合材の表面において、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)と、X軸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)のうち長い方の長さである。 - 構成材料の少なくとも一部がリサイクル材に由来する、請求項1~20のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
- 請求項1~21のいずれか1項に記載の樹脂複合材を用いた樹脂成形体。
- 土木用、建材用もしくは自動車用の材料又は構成部材として用いる、請求項1~21のいずれか1項に記載の樹脂複合材又は請求項22に記載の樹脂成形体。
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