WO2023233955A1 - 樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法 - Google Patents

樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法 Download PDF

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WO2023233955A1
WO2023233955A1 PCT/JP2023/017653 JP2023017653W WO2023233955A1 WO 2023233955 A1 WO2023233955 A1 WO 2023233955A1 JP 2023017653 W JP2023017653 W JP 2023017653W WO 2023233955 A1 WO2023233955 A1 WO 2023233955A1
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resin composite
resin
basis weight
cellulose fibers
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PCT/JP2023/017653
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雄二郎 福田
惟緒 角田
隆 伊達
文就 野々村
健 仙波
彰浩 伊藤
広貴 野口
和男 北川
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日本製紙株式会社
地方独立行政法人京都市産業技術研究所
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • D21H25/04Physical treatment, e.g. heating, irradiating

Definitions

  • the present invention relates to a resin composite and a method for producing a resin composite.
  • Patent Documents 1 to 3 there is a trade-off relationship between mechanical strength (flexural modulus, bending strength) and impact strength, and various studies have been conducted to resolve this trade-off (for example, Patent Documents 1 to 3). (See 3). Patent Documents 1 and 2 discuss resin composites containing inorganic fillers, and Patent Document 3 discusses resin composites containing reinforcing fibers, but further improvement in performance is required. There is. Furthermore, although the coefficient of linear expansion is an important indicator for imparting dimensional stability in the molding of thermoplastic resins, a resin composite with excellent mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion and its manufacturing method have not been established. Ta.
  • An object of the present invention is to provide a resin composite having excellent mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion, and a method for producing the resin composite.
  • the present inventors discovered that the above object can be achieved by using low basis weight paper that has undergone a drying process, especially household thin paper products such as toilet paper, tissue paper, and wipers.
  • the invention was completed. Specifically, a resin composite obtained by heating and kneading cellulose fiber obtained from low basis weight paper that has gone through a drying process and a thermoplastic resin has high mechanical strength (flexural modulus, bending strength) and impact strength. Excellent effects were obtained in both linear expansion coefficients.
  • thermoplastic resin is a polyolefin having an impact strength of 10 kJ/m 2 or more or a blend of a polyolefin and an elastomer.
  • the thermoplastic resin is a polyolefin or a blend of a polyolefin and an elastomer, has a flexural modulus of 1.00 GPa or more, an impact strength of 5.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient of 100 x 10 -6 /K or less, the resin composite according to (1) or (2), (10) The resin composite according to (1) or (2), wherein the thermoplastic resin is nylon or a blend of nylon and elastomer with an impact strength of 3.0 kJ/m 2 or more, (11) The thermoplastic resin is nylon or a blend of nylon and an elastomer, has a flexural modulus of 1.60 GPa or more, an impact strength of 2.0 kJ/m 2 or more, and
  • thermoplastic resin polylactic acid having an impact strength of 3.0 kJ/m 2 or more or a blend of polylactic acid and an elastomer.
  • thermoplastic resin is polylactic acid or a blend of polylactic acid and an elastomer, and has a flexural modulus of 3.50 GPa or more, an impact strength of 3.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient.
  • a method for producing a resin composite includes a step of obtaining cellulose fibers using low basis weight paper that has undergone a drying step as a raw material, and a step of heating and kneading the cellulose fibers and a thermoplastic resin.
  • the present invention it is possible to provide a resin composite having excellent mechanical strength (flexural modulus, bending strength), impact strength, and coefficient of linear expansion, and a method for producing the resin composite.
  • the resin composite of the present invention is a resin composite containing a thermoplastic resin and cellulose fiber, and the main component of the cellulose fiber is a low basis weight paper having a basis weight of 100 g/m 2 or less after a drying process. Use as raw material.
  • the method for producing a resin composite of the present invention includes a step of obtaining cellulose fibers whose main component is low basis weight paper that has undergone a drying process, and a step of heating and kneading the cellulose fibers and a thermoplastic resin.
  • the main component of the cellulose fibers used in the present invention is obtained from low basis weight paper that has undergone a drying process.
  • the low basis weight paper that has undergone the drying process may be subsequently hydrolyzed and crushed.
  • low basis weight paper that has undergone a drying process
  • low basis weight paper with a basis weight of 100 g/m 2 or less is used.
  • paper manufacturing involves papermaking processes such as papermaking and coating that are produced at high speed and efficiency, and is manufactured through a multi-stage powerful drying process. It is easy to obtain rigid fibers with many hydrogen bonding points between them.
  • production is often performed at relatively low speeds to prevent paper breakage, making it possible to obtain cellulose fibers that have fewer hydrogen bonding points and are easily dispersed.
  • the method for manufacturing these low basis weight papers is not particularly limited, but papermaking raw materials mainly made of plant fibers at a predetermined concentration are passed through a fourdrinier, short screen, or round screen to form a web (wet paper). It can be obtained by dehydrating by squeezing and then drying with various known drying devices. Further, after this, the product may be further wound onto a reel for manufacturing.
  • Examples of such papers include printing papers such as tissue paper, newsprint, wood-free paper, medium-quality paper, and top paper; packaging paper; moisture-proof paper; wallpaper lining paper; base paper for folding cartons; base paper for laminates; Examples include processed paper such as base paper, inkjet recording paper, heat-sensitive recording paper, pressure-sensitive recording paper, slightly coated paper such as art paper, foam paper, and cardboard base paper, but aggregates in resin composites In order to suppress this, paper without a coating layer or lamination is preferable. These papers can be used without particular restriction as long as their basis weight is 100 g/m 2 or less, and for example, commercially available paper can be used.
  • tissue paper is a general term for thin paper, and has a basis weight of 40 g/m 2 or less.
  • Thin paper has a lower basis weight than the above-mentioned papers, and if foreign matter or impurities are contained in the pulp, paper breakage may occur, making paper making difficult.
  • pulp-derived aggregates are contained in a resin composite, this will cause cracks to occur during a strength test, resulting in a decrease in impact strength.
  • thin paper is a low basis weight paper, it is preferable to manufacture thin paper with less contamination and agglomeration of foreign substances and impurities during thin paper production, and it is more suitable for the present invention, but if the basis weight is too low, it will be difficult to make the paper. Since handling properties are poor, it is preferably 3 to 40 g/m 2 , more preferably 5 to 30 g/m 2 .
  • thin paper examples include household tissue paper, glassine paper, rice paper, India paper, carbon base paper, office tissue paper, condenser paper, carbonless base paper, backing carbon base paper, pressure sensitive paper, foil paper, backing paper, and insulation paper.
  • Paper, release paper, base paper for caps, base paper for paper cloth, base paper for paper making, noodle band paper, human silk scouring paper, fruit wrapping paper, transfer paper, base paper for illustrations, air mail paper, base paper for artificial flowers, base paper for mizuhiki, base paper for original knots, Tengucho paper, Ganpi paper, Kyohan paper, tea bag paper, etc. can be used.
  • household tissue paper is more preferable because it contains fewer chemicals, fillers, and impurities that are mixed into the pulp and papermaking process.
  • Household tissue paper includes tissue paper, toilet paper, wiper paper, tissue paper, towel paper, napkin paper, table napkin paper, tempura paper, sheet paper, pillow cover paper, diaper paper, diaper paper, dress paper, etc.
  • toilet paper, tissue paper, and wipers are preferable because they use fewer chemicals and fillers, and from a sanitary perspective, contamination with foreign substances and impurities is strictly controlled, and toilet paper is particularly preferable.
  • the toilet paper conforms to the standards of JIS P4501:2006, especially when measured according to the above standards, the basis weight should be 18 g/ m2 or more, the bursting strength should be 78 kPa or more, and the ease of unraveling should be within 100 seconds. is preferred.
  • the papermaking raw materials for the paper used in the present invention include, for example, wood-based virgin pulp such as softwood bleached kraft pulp (NBKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), or softwood unbleached kraft pulp (NUKP), and recycled paper from waste paper. Waste paper pulp can be used and is preferred.
  • wood pulp derived from conifers and hardwoods and non-wood pulps derived from plants include straw pulp, bagasse pulp, reed pulp, kenaf pulp, linen pulp, ramie pulp, hemp pulp, and flax pulp. , bamboo pulp, etc.
  • the pulp may or may not contain lignin, and the pulp may be treated to remove lignin during the manufacturing process, or the lignocellulose fibers may be treated to remove lignin.
  • fibers derived from plants that do not originally contain lignin can also be used.
  • dissolving pulp, sulfite pulp, kraft pulp, semi-chemical pulp, chemical ground pulp, refiner ground pulp, thermomechanical pulp, groundwood pulp, refiner ground pulp, thermomechanical pulp, and fiberboard pulp may be used. .
  • low basis weight paper can be obtained by performing a papermaking process and a drying process, but the above-mentioned pulps may be used alone or in combination.
  • the type and blending ratio of these pulps can be adjusted and changed according to the quality required for various types of paper.
  • various chemicals may be added (internal addition) to ensure the required quality and stable operation.
  • Such chemicals include softeners, bulking agents, dyes, dispersants, wet strength agents, dry strength agents, drainage improvers, pitch control agents, retention aids, and the like.
  • these pulps may be bleached, and intermediate products that have undergone a drying process during production, specifically, waste paper or process recycled paper, may also be used.
  • the low basis weight paper according to the embodiment of the present invention can be manufactured by a known papermaking method. An example is described below, but it is not limited to this.
  • papermaking raw materials are supplied from a raw material tank and further diluted with white water to prepare paper stock. After deaerating, screening, and removing dust, this paper stock is sent to the stock inlet using a fan pump.
  • the stock inlet feeds the entire width of the paper machine wire onto the wire at the correct concentration, speed, and angle with a uniform, floc-free, and well-dispersed fiber stock that does not cause flow streaks. do.
  • Stock inlets include a head box installed at a high location open to the atmosphere, a pressurized type, and a hydraulic type, any of which may be used. Then, paper stock is jet-discharged from the stock inlet between the wire and the felt to form a sheet (web, wet paper) on the felt.
  • creping is a method of mechanically compressing paper in the longitudinal direction (machine running direction) to form wavy wrinkles called crepes. It is used to add bulk (bulk feel), softness, water absorption, surface smoothness, aesthetic appearance (crepe shape), etc. to thin paper.
  • a crepe is formed by the creping doctor due to the speed difference between the Yankee dryer and the reel (reel speed ⁇ Yankee dryer speed).
  • the characteristics of crepe depend on the speed difference mentioned above, but if the basis weight of the base paper on the Yankee dryer is 7 to 40 g/ m2 , the basis weight on the reel will be approximately 9 to 50 g/ m2 , It will be larger than the basis weight above.
  • the crepe rate based on the speed difference between the Yankee dryer and the reel is defined by the following equation.
  • Crepe rate (%) 100 x (Yankee dryer speed (m/min) - reel speed (m/min)) ⁇ reel speed (m/min)
  • the quality of crepe and the operability of creping are almost determined by the crepe rate, and in the present invention, the crepe rate is preferably in the range of 10 to 50%.
  • low basis weight paper that has undergone a drying process is used as a cellulose raw material
  • the pretreatment method for supplying it to the kneader is not particularly limited.
  • the pretreatment may be carried out by dry crushing or wet crushing, but wet crushing is preferable.
  • wet crushing that is, in a wet sheet state, it is possible to crush the paper to be used in a uniform size, making it suitable for mixing with thermoplastic resin in subsequent processes and kneading low basis weight paper. This makes it easier to feed the machine. Furthermore, it becomes easier to uniformly perform dispersion in the thermoplastic resin in a kneader and defibration of the cellulose fibers used to the nano level.
  • Performing this dispersion and fibrillation at a uniform level has the effect of further improving mechanical strength and impact strength and reducing the coefficient of linear expansion.
  • known methods can be used, such as jet mill, roll mill, ball mill, cutter mill, stone mill, impact mill, dyno mill, ultrasonic mill, vibration mill, Loedige mixer, Henschel type mixer, household A juicer mixer, mortar, etc. can be used.
  • the cellulose fibers used in the present invention may be subjected to a modification treatment to impart hydrophobicity.
  • Hydrophobicity can be imparted by two methods: (1) directly hydrophobicizing cellulose fibers by introducing various hydrocarbon groups by subjecting the hydroxyl groups of cellulose to etherification, esterification, dithioesterification, etc.; ) Ionic functional groups such as carboxy groups, phosphoric acid groups, phosphorous acid groups, and amino groups are introduced into the hydroxyl groups of cellulose through reactions such as oxidation, etherification, esterification, and carbamateation, and these are directly.
  • Ionic functional groups such as carboxy groups, phosphoric acid groups, phosphorous acid groups, and amino groups are introduced into the hydroxyl groups of cellulose through reactions such as oxidation, etherification, esterification, and carbamateation, and these are directly
  • indirectly making hydrophobization by introducing various hydrocarbon groups through ionic bonds, ionic bonds via metal ions, and covalent bonds such as
  • the effect is achieved even without using these modified cellulose fibers, but in order to adjust the physical properties, cellulose fibers derived from low basis weight paper that have undergone a drying process may be modified and used.
  • high basis weight paper other than low basis weight paper in which cellulose fibers have undergone a drying process or pulp dried without going through a papermaking process can be used within the range that does not impair the effects of the present invention.
  • paper without a coating layer, lamination, etc. is preferable.
  • the proportion of the cellulose fibers may be 49% by mass or less of the total cellulose fibers, but preferably 33% by mass or less.
  • thermoplastic resin used in the present invention preferably has an impact strength of at least a predetermined value (for example, 10 kJ/m2 or more in the case of polyolefin, polyamide or aliphatic polyester 3.0 kJ/m 2 or more), and there are no particular restrictions on such resins, including polyamide, polyolefin, aliphatic polyester, aromatic polyester, polyacetal, polycarbonate, polystyrene, acrylonitrile-butadiene- Styrene copolymers (ABS resins), polycarbonate-ABS alloys (PC-ABS alloys), modified polyphenylene ethers (m-PPE), and the like can be preferably used.
  • a predetermined value for example, 10 kJ/m2 or more in the case of polyolefin, polyamide or aliphatic polyester 3.0 kJ/m 2 or more
  • ABS resins polycarbonate-ABS alloys
  • PC-ABS alloys polycarbonate-ABS alloys
  • thermoplastic resins may be subjected to chemical treatments such as acid modification and chlorination.
  • Polyamide (PA) includes polyamide 6 (nylon 6, PA6), polyamide 66 (nylon 66, PA66), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 11 (PA11), polyamide 12 (PA12), polyamide 46 , polyamide XD10 (PAXD10), polyamide MXD6 (PAMXD6), etc. can be preferably used.
  • polypropylene PP
  • polyethylene PE
  • HDPE high density polyethylene
  • MDPE low density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • polyisobutylene polyisoprene, polybutadiene, etc.
  • polybutadiene etc.
  • polypropylene As polypropylene (PP), isotactic polypropylene (iPP), syndiotactic polypropylene (sPP), etc. can be preferably used.
  • PP polypropylene
  • iPP isotactic polypropylene
  • sPP syndiotactic polypropylene
  • aliphatic polyesters include polymers or copolymers of diols and aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid and valeric acid (e.g., polybutylene succinate (PBS)), or polyhydroxyalkalines derived from microorganisms. anoates (e.g. copolymers of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhexanoate (PHBH)), homopolymers or copolymers of hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid or lactic acid (e.g. polylactic acid (PLA), Poly ⁇ -caprolactone (PCL), etc.), diols, aliphatic dicarboxylic acids, and copolymers of the above-mentioned hydroxycarboxylic acids can be preferably used.
  • PBS polybutylene succinate
  • PHBH 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhexanoate
  • PHA polylactic acid
  • PCL Poly ⁇ -caprolactone
  • polymers of diols such as ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid can be preferably used.
  • polyethylene terephthalate (PET), polypropylene terephthalate (PPT), polybutylene terephthalate (PBT), etc. can be preferably used.
  • polyacetal also referred to as polyoxymethylene, POM
  • a copolymer of paraformaldehyde and oxyethylene can also be preferably used.
  • PC polycarbonate
  • a reaction product of bisphenol A or its derivatives, bisphenols, and phosgene or phenyl dicarbonate can be preferably used.
  • polystyrene (PS) includes PS (HIPS), which has improved impact resistance by dispersing rubber components in a PS matrix, and styrene copolymers (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers). , ABS resin) can be suitably used.
  • PS general-purpose PS
  • HIPS PS
  • styrene copolymers acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers
  • ABS resin can be suitably used.
  • PC-ABS alloy can be suitably used because it has excellent impact resistance, weather resistance, and moldability.
  • m-PPE a blend product of PPE and PS (PPE-PS blend product) can be suitably used because it has high heat resistance and is lightweight.
  • thermoplastic resins other than those mentioned above include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, fluororesin, (meth)acrylic resin, (thermoplastic) polyurethane, vinyl ether resin, polysulfone resin, cellulose resin (for example, (acetylated cellulose, diacetylated cellulose, acetyl butylcellulose, etc.), copolymers of polystyrene and acrylonitrile (AS resin), biodegradable resins other than those listed above such as PHA, PBSA, PBAT, polysulfone, polyethersulfone , polyphenylene sulfide, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, polyetherketone, polyimide, liquid crystal polymer, fluororesin, etc. can also be used.
  • thermoplastic resins have an impact strength of a predetermined value or more when a single thermoplastic resin or a blend of two or more thermoplastic resins is blended, and a copolymer of each thermoplastic resin may be used.
  • a copolymer of each thermoplastic resin may be used.
  • polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and polybutene, polyamide 6 (nylon 6, PA6), polylactic acid (PLA), etc. are used from the viewpoint of easily developing impact strength.
  • the above-mentioned impact strength is 10 kJ/ m2 or more
  • polyamide 6 (nylon 6, PA6) or polylactic acid (PLA) is used as the thermoplastic resin
  • the above-mentioned impact strength is It is preferable that it is 3.0 kJ/m 2 or more.
  • the impact strength of the base resin itself is low, blend the elastomers listed below to increase the impact strength of the entire thermoplastic resin to a predetermined value or higher (for example, 10 kJ/m2 or higher for an elastomer containing polyolefin, or 10 kJ/m2 or higher for an elastomer containing polyolefin, In the case of an elastomer containing aliphatic polyester, it may be 3.0 kJ/m 2 or more).
  • the following materials can be used as the elastomer in the present invention.
  • natural rubber chloroprene rubber, ethylene-propylene-nonconjugated diene copolymer rubber, ethylene-butene-1 copolymer rubber, ethylene-hexene copolymer rubber, ethylene-octene copolymer rubber, polybutadiene, styrene-butadiene block copolymer rubber , styrene-butadiene copolymer rubber, partially hydrogenated styrene-butadiene-styrene block copolymer rubber, styrene-isoprene block copolymer rubber, partially hydrogenated styrene-isoprene block copolymer rubber, polyurethane rubber, styrene graft-ethylene-propylene- Nonconjugated diene copolymer rubber, styrene-grafted ethylene-propylene copo
  • the formulation when adding the elastomer contained in the resin, should preferably be within a range that does not impair the properties of the thermoplastic resin, that is, the relationship between mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion, and is suitable for resin composites. It is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, but preferably 8% by mass or more, and even more preferably 13% by mass or more. If the amount is too large, the improvement in mechanical strength will be less, and if the amount is too small, the improvement in impact strength will be less. Further, the elastomer may be added alone together with the thermoplastic resin during heating and kneading, which will be described later, or may be added in advance as a blend of the thermoplastic resin and the elastomer.
  • a compatibilizing resin may be added together with cellulose fibers and thermoplastic resin.
  • the compatibilizing resin functions to improve uniform mixing and adhesion between cellulose fibers and thermoplastic resin.
  • the compatibilizing resin used in the present invention has a low molecular weight dicarboxylic acid capable of forming an acid anhydride such as carboxylic acid, maleic acid, succinic acid, and glutaric acid on a polyolefin chain such as polypropylene or polyethylene.
  • polystyrene resins for example, maleic anhydride-modified polypropylene (MAPP) or maleic anhydride-modified polyethylene (MAPE), to which maleic acid is added, which easily interacts with the hydroxyl groups of cellulose, are used as main components. It is preferable to use a resin such as .
  • the amount of the compatibilizing resin having the above characteristics added is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, based on the amount of cellulose. If the amount added exceeds 100% by mass, the effects of the present invention will not be exhibited due to self-aggregation of the compatibilized resins.
  • the compatibilizing resin may be used alone or as a mixed resin of two or more.
  • the base resin constituting the graft body is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of manufacturing the graft body, polyethylene, polypropylene, polybutene, etc. are used. can be used.
  • the thermoplastic resin used in the present invention has an impact strength of a predetermined value or more.
  • the impact strength is preferably 10 kJ/ m2 or more, more preferably 18 kJ/ m2 or more, and polyamide 6 (nylon 6, PA6) is used as the thermoplastic resin.
  • the impact strength is preferably 3.0 kJ/m 2 or more, more preferably 4.0 kJ/m 2
  • polylactic acid (PLA) is used as the thermoplastic resin
  • the impact strength is 3.0 kJ/m 2 or more. It is preferably 0 kJ/m 2 or more, more preferably 4.0 kJ/m 2 .
  • the impact strength in the present invention is a value measured by Izod impact test (ISO180) or Charpy impact strength test (ISO179-1).
  • Izod impact test a rectangular test piece (10 mm x 80 mm x 4 mm) of a thermoplastic resin or a thermoplastic resin-elastomer blend is prepared using an injection molding machine, and an Izod impact tester (Toyo Seiki Co., Ltd.) is used. (manufactured by Seisakusho). Specifically, a notch with a depth of 2 mm is formed in the center of the specimen, and a hammer with appropriate energy is used to strike the notch side, causing a crack to grow from the notch, and the impact strength is calculated. be able to. The larger the impact strength value, the better the impact strength.
  • the impact strength of a thermoplastic resin can be determined by measuring a resin composite obtained by mixing and blending components other than cellulose fibers. Further, if the impact strength of the resin or elastomer used alone is known, it can be determined by the weighted average of the impact strength values of the main thermoplastic resins that account for 67% or more by mass of the thermoplastic resin.
  • mineral fillers such as talc, calcium carbonate, titanium oxide, glass beads, and fiber fillers such as whiskers, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, and carbon nanotubes, etc. It may be used in combination with fillers other than cellulose fibers.
  • the content is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but it is preferably 0.01 to 10% by mass in the resin composite, for example.
  • the resin composite of the present invention may contain any additives as necessary.
  • Optional additives include low molecular weight compatibilizers, surfactants, starches, polysaccharides such as alginic acid, natural proteins such as gelatin, glue and casein, tannins, zeolites, ceramics, inorganic compounds such as metal powders, Examples include viscosity modifiers, colorants, plasticizers, pigments, dyes, antistatic agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, light stabilizers, flame retardants, and the like.
  • the content of the optional additive is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but it is preferably 0.01 to 10% by mass in the resin composite, for example.
  • the resin composite of the present invention can be obtained by heating and kneading the above-mentioned thermoplastic resin, cellulose fiber, and optional additives used as necessary.
  • cellulose fibers In order to achieve the expected effects of the present invention, cellulose fibers must be uniformly and evenly filled in the resin composite in an amount commensurate with the target thermoplastic resin, and the structure must be uniform. It is important to have close packing with reduced structural defects. Therefore, the blending ratio of thermoplastic resin and cellulose fiber cannot be determined uniformly because it is related to the impact strength of the thermoplastic resin used and the degree of fibrillation of the fiber. Therefore, the effect can be achieved with a small amount of added cellulose fibers, while the impact strength can be improved by adding enough cellulose fibers even if the fibers are not too strongly defibrated.
  • the mass ratio of thermoplastic resin and cellulose fiber in the resin composite can be manufactured as 97:3 to 20:80, preferably 89:11 to 40:60, and 87:13 to 87:13.
  • the ratio of 49:51 is more preferable, and a resin composite having excellent mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion can be obtained.
  • the cellulose fibrillation has not reached the nano level, it will be effective if the cellulose fibers in the resin composite have a mass content of 16% or more, and will be even more effective if the cellulose fibers are 21% by mass or more. I can do it.
  • the amount of cellulose fiber exceeds 51% by mass, the fluidity during molding will be low, the moldability will decrease, and various molding defects will occur, which is undesirable.
  • it may be used in a highly concentrated formulation with a cellulose content of 51% or more, since this increases economic efficiency. It has also been found that by using a thermoplastic resin with high impact strength, the impact strength can be improved even with the same number of cellulose fibers added, and the final balance between mechanical properties, impact strength, and coefficient of linear expansion can be adjusted. It becomes possible to do this.
  • the heating temperature can be adjusted according to the melting point of the thermoplastic resin used.
  • the heating temperature is preferably about ⁇ 10° C. of the minimum processing temperature recommended by the thermoplastic resin supplier. By setting the heating temperature within this temperature range, the thermoplastic resin, cellulose fibers, and any additives can be mixed uniformly.
  • the heating kneading time may be adjusted by taking into account the production volume and adjusting operating conditions such as device performance and rotational speed within the range recommended by the kneader manufacturer. It is preferable that the heating time is short because deterioration due to heat and oxidation during heating and kneading can be prevented, but if the heating time is short, dispersion in the resin may become insufficient. Therefore, in heating kneading, it is preferable that the screw piece includes a structure that strengthens the kneading, such as a rotor or a kneader, and it is particularly preferable to use rotors at multiple locations because it is possible to promote nanofibrillation.
  • additives such as antioxidants and perform kneading under a nitrogen atmosphere.
  • a single-screw or multi-screw kneader can be used, but a twin-screw kneader is preferred.
  • the entire amount of the thermoplastic resin, cellulose fibers, and optional additives used as necessary may be supplied to the kneader at once or in multiple times. Moreover, when feeding multiple times, a side feeder or the like may be used.
  • the kneading machine In order to obtain a resin composite, there is no particular restriction on the number of times the kneading machine is used, but in the case of multiple treatments, the same material may be kneaded multiple times, and in the case of multiple treatments, the first The process produces a high concentration of cellulose fibers from 30 to 80%, and each time the final resin composite obtains a thermoplastic resin, cellulose fibers, and optional additives. It may be added within the scope of the present invention.
  • the cellulose fibers used in the present invention include those obtained by dry-pulverizing low basis weight paper that has undergone a drying process before kneading, those subjected to wet-pulverization to make it hydrated before pulverization, and those made hydrated after dry-pulverization. Either can be used. When used dry, it is economical because existing equipment for general resin kneading can be used, but when used in a wet state, nanofibrillation is promoted during kneading, resulting in higher quality resin composites. can do.
  • thermoplastic resin and cellulose fibers in advance before heating and kneading them.
  • the crushed material of low basis weight paper that has undergone a drying process in a dry state and a thermoplastic resin may be mixed, and the resulting mixture may be supplied to a kneader.
  • the crushed material of low basis weight paper that has gone through the drying process and the powdered or granular thermoplastic resin are each dispersed in a dispersion liquid in which these are not dissolved, then mixed, and the dried product is kneaded. It can also be supplied to machines.
  • a means for mixing means using a bench roll, a Banbury mixer, a kneader, a planetary mixer, a Loedige mixer, a Henschel type mixer, a stirrer with stirring blades, or a revolution or rotation type stirrer are used. Can be mentioned.
  • optional additives may be added when pre-mixing the crushed low basis weight paper that has gone through the drying process and the powder or granular thermoplastic resin before heating and kneading. is also possible.
  • the resin composite of the present invention can be used as a molded article processed into a desired shape.
  • the resin composite of the present invention is processed into various shapes such as pellets, flakes, powders, sheets, plates, and films, and is used as a molding material. be able to.
  • Examples of the molding method include injection molding, mold molding, extrusion molding, blow molding, vacuum-pressure molding, and molding using a 3D printer. It is also possible to perform molding that involves foaming physically or chemically.
  • Examples of the shape of the molded body include sheet-like, plate-like, film-like, three-dimensional structure, and the like. Molded bodies of various shapes can be manufactured by the above molding method depending on the purpose. By using the resin composite of the present invention, a molded article having excellent mechanical strength (flexural modulus, bending strength), impact strength, and coefficient of linear expansion can be obtained.
  • thermoplastic resin used is polyolefin, for example, molding with a flexural modulus of 1.0 GPa or more, an impact strength of 5.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient of 100 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less You can get a body.
  • the thermoplastic resin used is nylon 6 (PA6), for example, the flexural modulus is 1.60 GPa or more, the impact strength is 2.0 kJ/m 2 or more, and the linear expansion coefficient is 70 ⁇ 10 -6 / A molded article having a temperature of K or less can be obtained.
  • PA6 nylon 6
  • thermoplastic resin used is polylactic acid (PLA), for example, the flexural modulus is 3.50 GPa or more, the impact strength is 3.0 kJ/m 2 or more, and the linear expansion coefficient is 80 ⁇ 10 -6 / A molded article having a temperature of K or less can be obtained.
  • PLA polylactic acid
  • the resin composite of the present invention obtained as described above and the molded article obtained from the resin composite of the present invention have a flexural modulus of 1.00 GPa or more, and It is preferable that the impact strength is 5.0 kJ/m 2 or more and the linear expansion coefficient is 100 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, and the flexural modulus is 1.6 GPa or more and the impact strength is 9.5 kJ/m 2 or more.
  • the bending elastic modulus is 2.0 GPa or more
  • the impact strength is 10.5 kJ/m 2 or more
  • the linear expansion coefficient is 40 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less.
  • the bending strength is preferably 25 MPa or more, more preferably 30 MPa or more, and even more preferably 35 MPa or more.
  • the specific gravity is preferably less than 1.4.
  • the resin composite of the present invention obtained as described above and the molded article obtained from the resin composite of the present invention have a flexural modulus of 1. 60 GPa or more, an impact strength of 2.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient of 70 ⁇ 10 -6 /K or less, a bending modulus of elasticity of 3.00 GPa or more, and an impact strength of 2.0 kJ. /m 2 or more and the linear expansion coefficient is more preferably 70 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less.
  • the bending strength is preferably 90 MPa or more, more preferably 100 MPa or more.
  • the specific gravity is preferably less than 1.4.
  • the resin composite of the present invention obtained as described above and the molded article obtained from the resin composite of the present invention have a flexural modulus of 3. 50 GPa or more, an impact strength of 3.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient of 80 ⁇ 10 -6 /K or less, a bending modulus of elasticity of 4.00 GPa or more, and an impact strength of 3.05 kJ. /m 2 or more and the linear expansion coefficient is more preferably 70 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less.
  • the bending strength is 105 MPa or more.
  • the specific gravity is preferably less than 1.4.
  • the bending elastic modulus and bending strength can be measured, for example, as follows. That is, using the resin composite of the present invention, a rectangular test piece (10 mm x 80 mm x 4 mm) is produced using an injection molding machine (manufactured by Nissei Plastics Co., Ltd., NPX 7 type, clamping force of 7 tons). Specifically, the resin composite is melted by setting the cylinder temperature of the injection molding machine to 170° C. (supply section) to 190° C. (measuring section) and then injected into a mold at a temperature of 35° C. to prepare a molded product. The obtained test piece was allowed to stand in an atmosphere at a temperature of 23° C.
  • the test method is to perform a strength test on the test piece using a universal testing machine (Shimadzu Corporation, AG5000E model) under conditions of a distance between supports of 64 mm and a test speed of 10 mm/min, and to determine the flexural modulus of elasticity and flexural modulus. Find strength. The larger the value of both the flexural modulus and the flexural strength, the better the mechanical strength.
  • the impact strength is a value measured by Izod impact test (ISO180) or Charpy impact strength test (ISO179-1).
  • Izod impact test a rectangular test piece (10 mm x 80 mm x 4 mm) of the resin composite of the present invention is prepared using an injection molding machine, and an Izod impact tester (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) is used. It can be implemented by Specifically, a notch with a depth of 2 mm is formed in the center of the specimen, and a hammer with appropriate energy is used to strike the notch side, causing a crack to grow from the notch, and the impact strength is calculated. be able to. The larger the impact strength value, the better the impact strength.
  • the linear expansion coefficient is the linear expansion coefficient between 30 and 50 degrees Celsius, where the linear expansion coefficient is often the largest among PP materials when the resin composite of the present invention is heated from 0 degrees Celsius to 100 degrees Celsius. Yes, it can be measured under the conditions specified in ASTM D696. The smaller the value of the measured coefficient of linear expansion, the better the dimensional stability.
  • the specific gravity can be measured by a gas displacement method using AccuPycII manufactured by Micromeritics.
  • a molded article produced from the resin composite of the present invention can be used in fields where mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion are required.
  • interior materials, exterior materials, structural materials, etc. of transportation equipment such as automobiles, trains, ships, airplanes, etc.
  • housings, structural materials, internal parts, etc. of electronic products such as computers, televisions, telephones, watches, etc.
  • Housings, structural materials, internal parts, etc. of mobile communication devices such as telephones
  • Building materials; stationery, etc. Can be used for office equipment, containers, containers, etc.
  • the basis weight of the paper used in the Examples and Comparative Examples was measured by the following method. The paper whose area had been measured in advance was dried overnight in an oven at 105°C, and then left to stand for 30 minutes in a desiccator containing a sufficient amount of silica gel, and then its mass was measured. The measured mass was divided by the area to calculate the basis weight.
  • test piece (Mechanical strength test (3-point bending test)) ⁇ Production method of test piece (molded body) Using the resin composites obtained in the examples and comparative examples, a rectangular test piece ( 10 mm x 80 mm x 4 mm). Specifically, the cylinder temperature of the injection molding machine was set at 170°C (supply section) to 190°C (measuring section) to melt the resin composite, and the resin composite was injected into a mold at a temperature of 35°C to prepare a molded product. The obtained test piece was left standing in an atmosphere of 23° C. and 50% relative humidity for one day, and then tested.
  • the test conditions were a distance between fulcrums of 64 mm and a test speed of 10 mm/min, and the bending elastic modulus and bending strength were determined. The larger the value of both the flexural modulus and the flexural strength, the better the mechanical strength.
  • Izod impact test Using the resin composites obtained in the Examples and Comparative Examples, a rectangular test piece (10 mm x 80 mm x 4 mm) was produced using an injection molding machine (manufactured by Nissei Plastics Co., Ltd., NPX7 type, mold clamping force 7 tons), An Izod impact test was conducted using an Izod impact tester (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). Specifically, a notch with a depth of 2 mm was formed in the center of the test piece. The notch side was struck using a hammer with appropriate energy to cause a crack to grow from the notch, and the impact strength was calculated. The larger the value, the better the impact strength. In addition, Izod impact tests were similarly conducted on thermoplastic resins that do not contain cellulose fibers or blends of thermoplastic resins and elastomers that are used in the production of resin composites.
  • linear expansion coefficient It is a linear expansion coefficient (or called a linear thermal expansion coefficient) between 30 and 50 degrees Celsius, where the linear thermal expansion coefficient is often the largest in PP-based materials when the sample is heated from 0 degrees Celsius to 100 degrees Celsius. Measured under the conditions specified in ASTM D696. The smaller the value, the better the dimensional stability.
  • the specific gravity was measured by a gas displacement method using AccuPycII manufactured by Micromeritics.
  • Example 1 As cellulose fiber, 44 g of dry mass of toilet paper (manufactured by DCM Holdings, Pure Pulp, basis weight 21 g/m 2 ) was prepared, and 22 g of water and polypropylene (PP; manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., Novatec PP-BC10HRF) were prepared.
  • PP polypropylene
  • a twin-screw kneader manufactured by Technovel Co., Ltd., screw diameter ⁇ 15 mm, L/D 45 (L/D is the ratio of screw length (L) to screw diameter (D)), screw configuration, was used without drying this crushed material. (using rotors at three locations) and heated and kneaded to obtain 200 g of a resin composite.
  • the temperature of the cylinder of the twin-screw kneader was 180°C.
  • the impact strength of the blend of thermoplastic resin and elastomer containing no cellulose fibers was 40 kJ/m 2 .
  • a rectangular test piece was prepared using the obtained resin composite and subjected to a mechanical strength test, an Izod impact test, and a linear expansion coefficient measurement. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 Resin compositions were prepared in the same manner as in Example 1 except for the cellulose fibers used, and each resin composition was subjected to a mechanical strength test, an Izod impact test, and a linear expansion coefficient measurement. Table 1 shows the cellulose fibers used in Examples 2 to 5.
  • Comparative Examples 1 to 3 Resin compositions were prepared in the same manner as in Example 1 except for the cellulose fibers used, and each resin composition was subjected to a mechanical strength test, an Izod impact test, and a linear expansion coefficient measurement. Table 1 shows the cellulose fibers used in Comparative Examples 1 to 3. Among these, Comparative Example 1 used corrugated paper which is a high basis weight paper, whereas Comparative Example 2 used a pulp obtained by drying NBKP with a solid content of 20% in a Henschel mixer as a starting material.
  • Table 1 shows the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the bending elastic modulus is 1.6 GPa or more
  • the Izod impact strength is 9.5 kJ/m 2 or more
  • the linear expansion coefficient is 60 ⁇ 10 -6 /K or less when the basis weight is 100 g/m 2 or less. It can be seen that this is the case when using low basis weight paper. Furthermore, it can be seen that among low basis weight papers, when thin paper such as toilet paper, tissue paper, and wiper paper is used, mechanical strength and impact strength tend to be high.
  • Example 6 In contrast to Example 1, in which the cellulose fibers used were fixed to toilet paper (manufactured by DCM Holdings, Pure Pulp, basis weight 21 g/m 2 ) and 5 parts of talc was used as a filler other than cellulose fibers, the talc content was reduced to a lower basis weight. 200 g of a resin composite was produced under the same conditions as in Example 1, except that the amount was replaced with 27 parts and the ratio of PP resin and elastomer was changed, and 200 g of a resin composite was produced in Examples 6 to 6. It was set as 9.
  • Table 2 shows the ratio of PP resin to elastomer, and the impact strength of a blend of thermoplastic resin and elastomer that does not contain cellulose fibers (for compositions that do not contain elastomer, impact strength of thermoplastic resin that does not contain cellulose fibers). show.
  • Examples 6 to 9 exhibited good flexural modulus, flexural strength, impact strength, and coefficient of linear expansion.
  • the impact strength of the resin composite also shows an impact strength of 9.5 kJ/m 2 or more, which is even better. You can see that it will become something.
  • Example 1 Example 1 except that the cellulose fibers used were fixed to toilet paper (manufactured by DCM Holdings, Pure Pulp, basis weight 21 g/m 2 ), and a resin composite was produced by changing the blending ratio of PP resin and toilet paper. 200 g of resin composites were produced under the same conditions as in Examples 10 to 14, respectively.
  • Table 3 shows the ratio of PP resin to elastomer and the impact strength of the blend of thermoplastic resin and elastomer without cellulose fibers. Note that Table 3 also shows Example 1 in addition to Examples 10 to 14.
  • the resin composites manufactured under the conditions shown in Example 1 and Examples 10 to 14 had a bending modulus of 1.6 GPa or more as an index of mechanical strength, and an Izod impact strength of 9.5 kJ/m. 2 or more, and the linear expansion coefficient is 60 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, indicating that it exhibits excellent mechanical strength, impact strength, and linear expansion coefficient.
  • Example 9, 15-25, Comparative Example 4, Reference Example 1 200 g of resin composites were produced under the same conditions as in Example 9, except that the blending ratio of PP resin and toilet paper was changed, and these were designated as Examples 15 to 25, respectively.
  • Table 4 shows the ratio of PP resin to elastomer and the impact strength of the blend of thermoplastic resin and elastomer without cellulose fibers.
  • Table 4 shows, in addition to Examples 15 to 25, Example 9, a resin composite was produced under the same conditions as Example 1 except that it did not contain PP resin, talc, elastomer, and cellulose fiber. Comparative Example 4 and Reference Example 1 in which a resin composite was produced under the same conditions as in Example 1 except that talc and cellulose fibers were not included are also shown.
  • the resin composites manufactured under the conditions shown in Examples 15 to 25 had a flexural modulus of 1.00 GPa or more as an index of mechanical strength, an Izod impact strength of 5.0 kJ/m 2 or more, and a linear It can be seen that the expansion coefficient is 100 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, indicating excellent properties in mechanical strength, impact strength, and linear expansion coefficient.
  • Example 26 which was produced in the same manner as Example 9, except that some of the cellulose fibers used were replaced with pulp fibers (acetylated Sakhalin fir) from low basis weight paper, and the blending ratio of PP and cellulose fibers was changed.
  • Example 27 was prepared in the same manner as Example 9, except that the entire amount of the low basis weight paper used was subjected to acetylation modification treatment and the blending ratio of PP and cellulose fibers was changed. Table 5 shows the number of parts blended in each example. Note that Table 5 also shows Example 1 in addition to Examples 9, 10, 19, 26 to 27.
  • Example 26 7 parts of the 8.9 parts of acetylated Sakhalin fir used in Example 26 were derived from the Sakhalin fir pulp raw material, and 1.9 parts were derived from modified groups. Further, of the 39.9 parts of the low basis weight paper which is the cellulose fiber of Example 16, 32 parts are derived from the low basis weight paper, and the rest is derived from modified groups.
  • Example 26 From Example 26, it was found that even when some of the cellulose fibers used were replaced with the modified pulp used in Comparative Example 3, the effects of the present invention could be achieved without impairing the effect as long as only a portion was replaced.
  • Example 28 As cellulose fibers, 20 g of dry mass of toilet paper (manufactured by DCM Holdings, pure pulp, basis weight 21 g/m 2 ) was prepared, and 10 g of water and 180 g of nylon 6 (PA6) pellets (manufactured by UBE Corporation) were prepared. A crushed product was obtained by stirring with a Henschel mixer.
  • Example 2 This crushed material was heated and kneaded under the same conditions as in Example 1 to obtain 200 g of a resin composite.
  • a rectangular test piece was prepared using the obtained resin composite and subjected to a mechanical strength test, an Izod impact test, a linear expansion coefficient measurement, and a specific gravity measurement. The results are shown in Table 6.
  • Example 29 was prepared by producing 200 g of a resin composite under the same conditions as in Example 28 except for this. The same as Example 28 except that the blending ratio was changed to 90 parts in total of toilet paper and PA6, and 10 parts of maleic anhydride-modified polypropylene (MAPP; manufactured by Toyobo Co., Ltd., Toyotac H1000P) was added as a compatibilizing resin.
  • MAPP maleic anhydride-modified polypropylene
  • Examples 30 and 31 were obtained by producing 200 g of resin composites under similar conditions. Furthermore, Comparative Example 5 was prepared by producing 200 g of a resin composite under the same conditions as in Example 28, except that 100 parts of PA6 was used without using toilet paper. The resin composites obtained in Examples 29 to 31 and Comparative Example 5 were subjected to mechanical strength tests, Izod impact tests, linear expansion coefficient measurements, and specific gravity measurements in the same manner as in Example 28. The results are shown in Table 6.
  • the resin composites manufactured under the conditions shown in Examples 28 to 31 had a flexural modulus of 1.60 GPa or more, an impact strength of 2.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient of 70 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, indicating that it exhibits excellent mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion.
  • Example 32 As cellulose fiber, 20 g of dry mass of toilet paper (manufactured by DCM Holdings, Pure Pulp, basis weight 21 g/m 2 ) was prepared, and 10 g of water and PLA (polylactic acid) pellets (Ingeo 3251D, manufactured by Nature Works) were prepared. ) was stirred with a Henschel mixer to obtain a crushed product.
  • toilet paper manufactured by DCM Holdings, Pure Pulp, basis weight 21 g/m 2
  • PLA polylactic acid pellets
  • Example 7 This crushed material was heated and kneaded under the same conditions as in Example 1 to obtain 200 g of a resin composite.
  • a rectangular test piece was prepared using the obtained resin composite and subjected to a mechanical strength test, an Izod impact test, a linear expansion coefficient measurement, and a specific gravity measurement. The results are shown in Table 7.
  • Example 33-34 Comparative Example 6
  • the blending ratio of toilet paper and PLA was changed.
  • Examples 33 and 34 were obtained by producing 200 g of a resin composite under the same conditions as in Example 32 except for this.
  • Comparative Example 6 was prepared by producing 200 g of a resin composite under the same conditions as in Example 32, except that 100 parts of PLA was used without using toilet paper.
  • the resin composites obtained in Examples 33 to 34 and Comparative Example 6 were subjected to mechanical strength tests, Izod impact tests, linear expansion coefficient measurements, and specific gravity measurements in the same manner as in Example 32. The results are shown in Table 7.
  • the resin composites manufactured under the conditions shown in Examples 32 to 34 had a flexural modulus of 3.50 GPa or more, an impact strength of 3.0 kJ/m 2 or more, and a linear expansion coefficient of 80 GPa or more. ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, indicating that it exhibits excellent mechanical strength, impact strength, and coefficient of linear expansion.
  • Example 35 Same as Example 6 except that the cellulose fibers used were changed to toilet paper (manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd., Kleenex, basis weight 21 g/m 2 ) and the polypropylene used was changed to Prime Polypro J-466HP manufactured by Prime Polymer Co., Ltd. Resin composites were produced under the following conditions and designated as Example 35.
  • a resin composite was prepared as Example 36 under the same conditions as in Example 35 except that water was not added.
  • a rectangular test piece was prepared using the resin composites obtained in Examples 35 and 36, and subjected to a mechanical strength test, an Izod impact test, a linear expansion coefficient measurement, and a specific gravity measurement. The results are shown in Table 8.
  • the resin composites manufactured under the conditions shown in Examples 35 and 36 had a bending elastic modulus of 1.6 GPa or more, an Izod impact strength of 5.0 kJ/m 2 or more, and a linear It can be seen that the expansion coefficient is 60 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, and it exhibits excellent properties in mechanical strength, impact strength, and linear expansion coefficient.

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Abstract

熱可塑性樹脂と、セルロース繊維とを含む樹脂複合物であって、前記セルロース繊維の主成分の原料が乾燥工程を経た坪量が100g/m2以下の低坪量紙とする。

Description

樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法
 本発明は、樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法に関するものである。
 樹脂複合物において、機械強度(曲げ弾性率、曲げ強度)と衝撃強度とはトレードオフの関係にあり、このトレードオフを解消するために様々な検討が行われている(例えば、特許文献1~3参照)。特許文献1および2では、無機フィラーを含有させた樹脂複合物について、特許文献3では、強化繊維を含有させた樹脂複合物について検討が行われているが、更なる性能の向上が求められている。また線膨張係数は熱可塑性樹脂の成形において寸法安定性を付与する重要な指標であるが、機械強度、衝撃強度および線膨張係数のすべてに優れた樹脂複合物およびその製造方法は確立していなかった。
特開2009-62492号公報 国際公開第2018/135648号 国際公開第2019/208826号
 本発明の目的は、機械強度、衝撃強度、および線膨張係数に優れた樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法を提供することである。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、乾燥工程を経た低坪量紙、中でもトイレットペーパー、ティッシュペーパー、ワイパーのような家庭用薄葉紙製品等を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、乾燥工程を経た低坪量紙から得られるセルロース繊維と、熱可塑性樹脂とを加熱混練して得られる樹脂複合物は、機械強度(曲げ弾性率、曲げ強度)と衝撃強度と線膨張係数が、ともに優れる効果が得られた。
 すなわち、本発明によれば、
(1) 熱可塑性樹脂と、セルロース繊維とを含む樹脂複合物であって、前記セルロース繊維の主成分が、乾燥工程を経た坪量が100g/m以下の低坪量紙である樹脂複合物、
(2) 前記低坪量紙が、坪量が3~40g/mの薄葉紙である(1)記載の樹脂複合物、
(3) 前記低坪量紙が家庭用薄葉紙である、(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(4) 前記家庭用薄葉紙がトイレットペーパー、ティッシュペーパーおよびワイパーの少なくとも1つを含む(3)記載の樹脂複合物、
(5) 前記セルロース繊維が乾燥工程を経た低坪量紙であり、シート状の乾燥工程を経た後に変性工程を経ている(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(6) 前記セルロース繊維に低坪量紙ではない繊維を従成分として含む(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(7) 前記樹脂複合物中にセルロース繊維以外のフィラーが含まれる(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(8) 前記熱可塑性樹脂が、衝撃強度が10kJ/m以上のポリオレフィンもしくはポリオレフィンとエラストマーとのブレンド物である、(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(9) 前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィンもしくはポリオレフィンとエラストマーとのブレンド物であって、曲げ弾性率1.00GPa以上、かつ衝撃強度が5.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が100×10-6/K以下であることを特徴とする(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(10) 前記熱可塑性樹脂が、衝撃強度が3.0kJ/m以上のナイロンもしくはナイロンとエラストマーとのブレンド物である、(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(11) 前記熱可塑性樹脂は、ナイロンもしくはナイロンとエラストマーとのブレンド物であって、曲げ弾性率が1.60GPa以上、かつ衝撃強度が2.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下であることを特徴とする(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(12) 前記熱可塑性樹脂が、衝撃強度が3.0kJ/m以上のポリ乳酸もしくはポリ乳酸とエラストマーとのブレンド物である(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(13) 前記熱可塑性樹脂は、ポリ乳酸もしくはポリ乳酸とエラストマーとのブレンド物であって、曲げ弾性率が3.50GPa以上、かつ衝撃強度が3.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が80×10-6/K以下であることを特徴とする(1)または(2)記載の樹脂複合物、
(14) 乾燥工程を経た低坪量紙が原料であるセルロース繊維を得る工程と、前記セルロース繊維と、熱可塑性樹脂とを加熱混練する工程を有する、樹脂複合物の製造方法が提供される。
 本発明によれば、機械強度(曲げ弾性率、曲げ強度)と衝撃強度と線膨張係数に優れた樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法を提供することができる。
 以下、本発明の樹脂複合物および樹脂複合物の製造方法について説明する。本発明の樹脂複合物は、熱可塑性樹脂と、セルロース繊維とを含む樹脂複合物であって、前記セルロース繊維の主成分が乾燥工程を経た坪量が100g/m以下の低坪量紙を原料とする。
 また、本発明の樹脂複合物の製造方法は、主成分が乾燥工程を経た低坪量紙を原料とするセルロース繊維を得る工程と、前記セルロース繊維と、熱可塑性樹脂とを加熱混練する工程を有する。
 (セルロース繊維)
 本発明に使用するセルロース繊維は、主成分が乾燥工程を経た低坪量紙から得られる。
本発明において、乾燥工程を経た低坪量紙を、その後含水解砕してもよい。
 本発明では、乾燥工程を経た低坪量紙を使用するが、坪量が100g/m以下の低坪量紙を使用する。一般的に紙の製造では、高速で効率よく製造する抄紙や塗工などの製紙工程を有し、多段にわたる強力な乾燥工程を経て製造され、このような工程を経た紙は、比較的セルロース繊維間の水素結合点が多い剛直な繊維を獲得しやすい。これに対し低坪量の紙の製造では、断紙の防止のため比較的低速での製造であることが多く、水素結合点が少なく、分散しやすいセルロース繊維を得ることが可能となる。このような繊維を含むことで樹脂複合物中での繊維が細長くアスペクト比が高いまま分散することが容易となり、機械強度が増すと考えられる。本発明ではこのような低坪量の用紙を使用して樹脂複合物とすることで、課題解決の一端に至ることを見いだした。
 これらの低坪量紙の製造方法としては、特に限定されないが、所定の濃度とした植物繊維を中心とした抄紙原料を長網、短網または丸網に通し、ウェブ(湿紙)を抄紙し、圧搾により脱水し、さらに各種公知の乾燥装置で乾燥することに得ることができる。またこの後、さらにリールに巻き取って製造してもよい。このような紙の例としては、薄葉紙、新聞用紙、上質紙、中質紙、上更紙などの印刷用紙、包装用紙、防湿紙、壁紙用裏打ち紙、紙器用原紙、積層板用原紙、成型用途の原紙等の加工用紙、インクジェット記録用紙、感熱記録用紙、感圧記録用紙、アート紙などの微塗工紙、フォーム用紙、段ボール原紙などを挙げることができるが、樹脂複合物中の凝集物の抑制のため、塗工層や積層を伴わない用紙が好ましい。これらの紙は坪量が100g/m以下であれば、特に制限なく用いることができ、例えば、市販のものを用いることができる。
 さらに上記の低坪量紙の中でも特に坪量が低い薄葉紙を使用することでその効果が増すことがわかった。薄葉紙とは紙パルプ便覧(1971年発行)によると、薄紙の総称であり、坪量は40g/m以下とされる。薄葉紙は上記の紙の中でもさらに坪量が低く、パルプ中に異物や夾雑物が含まれると断紙などが発生し、抄紙が困難となる性質がある。また樹脂複合物中でパルプ由来の凝集物が含まれると強度試験中に発生する亀裂のきっかけとなり衝撃強度が低下することが知られている。薄葉紙は低坪量紙であるため、薄葉紙製造において異物や夾雑物の混入や凝集物を少なく製造することが好ましい紙であり、本発明により適しているが、坪量が低すぎると抄紙上、ハンドリング性に劣ることから、3~40g/mであることが好ましく、5~30g/mであることがさらに好ましい。
 具体的な薄葉紙としては、家庭用薄葉紙、グラシンペーパー、ライスペーパー、インディアペーパー、カーボン紙原紙、事務用薄葉紙、コンデンサーペーパー、ノーカーボン原紙、裏カーボン原紙、感圧紙、箔用紙、裏紙用紙、絶縁紙、剥離紙、帽体原紙、紙布原紙、抄織原紙、麺帯紙、人絹精練用紙、果実包装紙、転写用紙、図引用紙原紙、エアメールペーパー、造花用原紙、水引原紙、元結原紙、典具帖紙、雁皮紙、京鼻紙、ティーバッグ用紙等を使用することができる。
この中でも家庭用薄葉紙は、パルプや抄紙工程で混入する薬剤や填料、夾雑物が少なくさらに好ましい。家庭用薄葉紙としては、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、ワイパー、ちり紙、タオル用紙、ナプキン用紙、テーブルナプキン用紙、てんぷら敷紙、シーツ用紙、まくらカバー用紙、おしめ用紙、おむつ用紙、ドレス用紙などが含まれる。特にトイレットペーパー、ティッシュペーパーおよびワイパーは、使用する薬剤や填料が少なく、衛生面で異物や夾雑物の混入が厳しく管理されているため好ましく、特にトイレットペーパーが好ましい。
 トイレットペーパーはJIS P4501:2006の規格に適合するものが好ましく、とくに前記規格に準拠して測定したときに坪量18g/m以上、破裂強さ78kPa以上、特にほぐれやすさ100s以内であることが好ましい。
 本発明に使用する紙の抄紙原料としては、例えば針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、または針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)などの木質系バージンパルプや、古紙から再生した古紙パルプを用いることができ、好ましい。また上記以外にも、針葉樹や広葉樹に由来する木材パルプを使用することが可能であり、非木材の植物由来のパルプとして、ワラパルプ、バガスパルプ、ヨシパルプ、ケナフパルプ、リネンパルプ、ラミーパルプ、ヘンプパルプ、フラックスパルプ、竹パルプ等が挙げられる。また本発明では、パルプ中にリグニンが含まれていても含まれていなくてもよく、製造過程にリグニンを除去する処理を行うことや、リグノセルロース繊維に対してリグニンを除去する処理を行ってもよい。またリグニンを元々含まない植物由来の繊維を用いることもできる。さらに、例えば、溶解パルプ、サルファイトパルプ、クラフトパルプ、セミケミカルパルプ、ケミグランドパルプ、リファイナーグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、砕木パルプ、リファイナーグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ファイバーボード用パルプを用いてもよい。これらのパルプを使用して、抄紙工程と乾燥工程を行って低坪量紙を得ることができるが、上記のパルプを単独で使用しても複数種組み合わせて使用してもよい。
 これらパルプは各種用紙に要求される品質に合わせて、種類及び配合割合を調整・変更することができる。また、要求される品質及び操業の安定のために様々な薬品を添加(内添)してもよい。このような薬品としては、柔軟剤、嵩高剤、染料、分散剤、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力剤、濾水向上剤、ピッチコントロール剤、歩留向上剤などが挙げられる。またこれらのパルプに漂白を行ってもよく、製造中の乾燥工程を経た中間製造物、具体的には損紙や工程リサイクル紙を用いることもできる。
 本発明の実施形態に係る低坪量紙は、公知の抄紙法により製造することができる。以下に一例を記載するがこの限りではない。まず、抄紙原料を原料タンクから供給し、さらに白水により希釈して紙料を調製する。この紙料を脱気スクリーニング除塵後、ファンポンプでストックインレットに送る。ストックインレットは、抄紙機のワイヤー全幅に、均一でフロック(小さな塊)がなく、流れ縞を生じないように繊維をよく分散させた紙料を、適正な濃度、速度、角度でワイヤー上に供給する。ストックインレットとしては、高所に大気開放で設置されるヘッドボックス、加圧式、ハイドローリック式などがあるがいずれを採用しても良い。そして、ストックインレットからワイヤー及びフェルトの間に紙料をジェット吐出し、フェルト上にシート(ウェブ、湿紙)を形成する。
 ワイヤー及びフェルトの間に形成されたウェブは、プレッシャーロールでヤンキードライヤーに密着転送される。次に、ウェブはヤンキードライヤー及びヤンキードライヤーフードにより乾燥され、さらにクレーピングドクターによりクレーピング処理されながらヤンキードライヤーから剥がされ、リールドラムを介してリールに巻き取られる。ヤンキードライヤーは、ウェブを乾燥させるための鋳鉄又は鋳鋼製のドラムであり、外径は一般には2.4~6mである。
 ここで、クレーピングは、紙を縦方向(マシン走行方向)に機械的に圧縮してクレープと称される波状の皺を形成する方法であり、低坪量紙のうち特にトイレットペーパーやティッシュペーパーなどの薄用紙において、嵩(バルク感)、柔らかさ、吸水性、表面の滑らかさ、美観(クレープの形状)などを付与するために用いられる。そして、ヤンキードライヤーとリールの速度差(リールの速度≦ヤンキードライヤーの速度)により、クレーピングドクターでクレープが形成される。クレープの特性は、上記速度差にもよるが、ヤンキードライヤー上の原紙の坪量が7~40g/mであれば、リール上での坪量は概略9~50g/mとなり、ヤンキードライヤー上の坪量より大きくなる。
 ヤンキードライヤーとリールの速度差に基づくクレープ率は次式により定義される。
  クレープ率(%)=100×(ヤンキードライヤー速度(m/分)-リール速度(m/分))÷リール速度(m/分)
 クレープの品質やクレーピングの操業性は、クレープ率によってほぼ決まり、本発明において、クレープ率は10~50%の範囲が好適である。
 本発明において、乾燥工程を経た低坪量紙をセルロース原料として用いるが、混練機に供給するための前処理方法は特に限定されない。また、前処理は乾式解砕でも湿式解砕でもよいが、湿式で行うことが好ましい。湿式、すなわち含水したシートの状態で解砕を行うことで、使用する紙を均一な大きさに解砕することが可能となり、後工程の熱可塑性樹脂との混合や、低坪量紙の混練機への供給が容易となる。さらに混練機中で行われる熱可塑性樹脂中での分散や使用するセルロース繊維のナノレベルへの解繊を均一に実施しやすくなる。この分散と解繊を均一なレベルで実施することが、よりいっそうの機械強度や衝撃強度の向上と、線膨張係数の低減に効果を与える。解砕法としては、公知の方法を用いることができ、ジェットミル、ロールミル、ボールミル、カッターミル、石臼型ミル、インパクトミル、ダイノーミル、超音波ミル、振動ミル、レーディゲミキサー、ヘンシェル型ミキサー、家庭用ジューサーミキサー、乳鉢等を用いることができる。
 また本発明に使用するセルロース繊維に疎水性を付与する変性処理を行ってもよい。疎水性の付与は、(1)セルロースの水酸基をエーテル化反応、エステル化反応、ジチオエステル化反応等させることにより各種炭化水素基などを導入し、セルロース繊維を直接疎水化する方法と、(2)セルロースの水酸基に対して酸化、エーテル化、エステル化、カルバメート化等の反応によりカルボキシ基、リン酸基、亜リン酸基、アミノ基などのイオン性官能基を導入し、これらに対して直接のイオン結合、金属イオンなどを介したイオン結合、アミド結合やエステル結合等の共有結合によって各種炭化水素基などを導入することで間接的に疎水化する方法などが知られている。これらの疎水化により、樹脂複合物中の分散性が向上し、機械強度など、各種物性が向上する一方で、結晶化度の低下、工程増、変性処理に用いた化合物等の残留時のVOC発生などの懸念がある。
 本発明では、これらの変性セルロース繊維を使用しなくても効果を発現するが、物性調整のため、乾燥工程を経た低坪量紙由来のセルロース繊維に変性処理を行って使用してもよい。
 また本発明では、セルロース繊維に乾燥工程を経た低坪量紙以外の高坪量紙や抄紙工程を経ずに乾燥したパルプを、本発明の効果を損なわない範囲で使用することができるが、樹脂複合物中の凝集物の抑制のため、塗工層、積層などを伴わない用紙が好ましい。また配合の割合はセルロース繊維全体の49質量%以下を配合できるが、33%質量以下が好ましい。
 (熱可塑性樹脂)
 本発明に使用する熱可塑性樹脂としては、使用する樹脂単体、またはセルロース繊維を含まない樹脂混合物における衝撃強度が好ましくは所定値以上(たとえば、ポリオレフィンの場合10kJ/m以上、ポリアミドまたは脂肪族ポリエステルの場合、3.0kJ/m以上)の樹脂であり、このような樹脂であれば特に制限はなく、ポリアミド、ポリオレフィン、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリカーボネート-ABSアロイ(PC-ABSアロイ)及び変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)などを好ましく使用することができる。
 また、これらの熱可塑性樹脂は、たとえば、酸変性、塩素化等、化学処理を施されたものであってもよい。
 ポリアミド(PA)として、ポリアミド6(ナイロン6、PA6)、ポリアミド66(ナイロン66、PA66)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド612(PA612)、ポリアミド11(PA11)、ポリアミド12(PA12)、ポリアミド46、ポリアミドXD10(PAXD10)、ポリアミドMXD6(PAMXD6)等を好ましく用いることができる。
 ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE、(HDPE、MDPE、LDPE))、エチレンとプロピレンとの共重合体等を好ましく用いることができる。また、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン等も好ましく使用することができる。
 ポリプロピレン(PP)としては、イソタクチックポリプロピレン(iPP)、シンジオタクチックポリプロピレン(sPP)等を好ましく用いることができる。
 脂肪族ポリエステルとして、ジオール類と、コハク酸、吉草酸等の脂肪族ジカルボン酸との重合体又は共重合体(例えば、ポリブチレンサクシネート(PBS))、または,微生物生由来などのポリヒドロキシアルアノエート(例えば,3ヒドロキシブチレートと3ヒドロキシヘキサノエートとの共重合体(PHBH)),グリコール酸又は乳酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体又は共重合体(例えばポリ乳酸(PLA)、ポリε-カプロラクトン(PCL)等)、並びにジオール類、脂肪族ジカルボン酸及び前記ヒドロキシカルボン酸の共重合体等を好ましく使用することができる。
 芳香族ポリエステルとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール等のジオール類とテレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸との重合体等を好ましく使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンテレフタレート(PPT)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)等を好ましく用いることができる。
 ポリアセタール(ポリオキシメチレンともいう、POM)としては、パラホルムアルデヒドの均一重合体に加えて、パラホルムアルデヒドとオキシエチレンとの共重合体も好ましく使用することができる。
 ポリカーボネート(PC)としては、ビスフェノールA又はその誘導体であるビスフェノール類と、ホスゲン又はフェニルジカーボネートとの反応物を好ましく使用することができる。
 ポリスチレン(PS)としては、汎用PS(GPPS)のほか、PSマトリックスにゴム成分を分散させて耐衝撃性を改良したPS(HIPS)や、スチレンの共重合体(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ABS樹脂)を好適に用いることができる。
 PC-ABSアロイは、耐衝撃性、耐候性及び成形加工性に優れている点で好適に用いることができる。また、m-PPEとして、PPEとPSとのブレンド品(PPE-PSブレンド品)は、耐熱性が高く、また軽量であることから、好適に用いることができる。
 また、上記以外の熱可塑性樹脂として、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、(熱可塑性)ポリウレタン、ビニルエーテル樹脂、ポリスルホン系樹脂、セルロース系樹脂(例えば、トリアセチル化セルロース、ジアセチル化セルロース、アセチルブチルセルロース等)、ポリスチレンとアクリルニトリルの共重合体(AS樹脂)、PHA、PBSA、PBATなどの上記以外の生分解性を有する樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂等を使用することもできる。
 これらの熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂単体または2種以上でブレンドした際の衝撃強度が所定値以上であることが好ましく、それぞれの熱可塑性樹脂の共重合体としてもよい。またその際、共重合体のコポリマーに特に限定はないが、衝撃強度を発現しやすいという観点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン、ポリアミド6(ナイロン6、PA6)、ポリ乳酸(PLA)等を使用するのが好ましい。ここで、熱可塑性樹脂としてポリオレフィンを用いる場合は、上記衝撃強度が10kJ/m以上、熱可塑性樹脂としてポリアミド6(ナイロン6、PA6)またはポリ乳酸(PLA)を用いる場合は、上記衝撃強度が3.0kJ/m以上であることが好ましい。またベースとなる樹脂自体の衝撃強度が低い場合、以下に記載のエラストマーをブレンドして、熱可塑性樹脂全体の衝撃強度を所定値以上(たとえば、ポリオレフィンを含むエラストマー場合10kJ/m以上、ポリアミドまたは脂肪族ポリエステルを含むエラストマーである場合、3.0kJ/m以上)としてもよい。
 本発明においてエラストマーとして、以下の材料を使用することができる。例えば天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレン-非共役ジエン共重合ゴム、エチレン-ブテン-1共重合ゴム、エチレン-ヘキセン共重合ゴム、エチレン-オクテン共重合ゴム、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエンブロック共重合ゴム、スチレン-ブタジエン共重合ゴム、部分水添スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合ゴム、スチレン-イソプレンブロック共重合ゴム、部分水添スチレン-イソプレンブロック共重合ゴム、ポリウレタンゴム、スチレングラフト-エチレン-プロピレン-非共役ジエン共重合ゴム、スチレン-グラフト-エチレン-プロピレン共重合ゴム、スチレン/アクリロニトリル-グラフト-エチレン-プロピレン-非共役ジエン共重合ゴム、スチレン/アクリロニトリル-グラフト-エチレン-プロピレン共重合ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコンゴム、エチレン-酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、メタロセン触媒重合ポリエチレン、メタロセン触媒重合エチレン-プロピレン-非共役ジエン共重合ゴムなどが挙げられる。なお、これらのエラストマーは1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。またラテックスゴムといった液体で用いることができるゴムも利用できる。
 本発明において、樹脂中に含まれるエラストマーを添加する場合の配合は、熱可塑性樹脂の特性、すなわち機械強度、衝撃強度、線膨張係数の関係を損なわない範囲がこのましく、樹脂複合物に対して50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましいが、8%質量以上の配合が好ましく、13%質量以上の配合がさらに好ましい。この配合量が多い場合、機械強度の向上が少なくなり、配合量が少ない場合、衝撃強度の向上が少なくなる。またエラストマーは後述する加熱混練時に、熱可塑性樹脂とともに単独として添加しても、予め熱可塑性樹脂-エラストマーのブレンドとして添加しても良い。
 本発明においては、セルロース繊維と熱可塑性樹脂とともに、相溶化樹脂を添加してもよい。相溶化樹脂とは、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との均一混合や密着性を高める働きをするものである。本発明に用いる相溶化樹脂としては、カルボン酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸などの酸無水物を形成することが可能な低分子量のジカルボン酸を、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン鎖上に有する高分子樹脂や、1級アミン、2級アミン、アミドなどをポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン鎖上に有する高分子樹脂、シラノール基などをポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン鎖上に有する高分子樹脂などが知られているが、例えばポリオレフィン樹脂での使用の場合、セルロースの水酸基への相互作用が容易なマレイン酸を付加させた無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MAPP)や無水マレイン酸変性ポリエチレン(MAPE)を主成分とする樹脂などの使用が好ましい。
 上記の特徴を有する相溶化樹脂の添加量は、セルロース量に対し5~100質量%が好ましく、10~50質量%がさらに好ましい。添加量が100質量%を超えると相溶化樹脂同士の自己凝集により、本発明の効果が発揮されない。
 また相溶化樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合樹脂として用いてもよい。また1種または2種以上のポリマーとポリオレフィンとのグラフト体として使用の場合、グラフト体を構成するベース樹脂は特に限定されないが、グラフト体を製造しやすいという観点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等を使用することができる。
 また、本発明において用いる熱可塑性樹脂は、衝撃強度が所定値以上であることが好ましい。具体的には、熱可塑性樹脂としてポリオレフィンを用いる場合は、衝撃強度が好ましくは10kJ/m以上、より好ましくは18kJ/m以上であり、熱可塑性樹脂としてポリアミド6(ナイロン6、PA6)を用いる場合は、衝撃強度が好ましくは3.0kJ/m以上であり、より好ましくは4.0kJ/mであり、熱可塑性樹脂としてポリ乳酸(PLA)を用いる場合は、衝撃強度が3.0kJ/m以上であり、より好ましくは4.0kJ/mであることが好ましい。ここで本発明における衝撃強度は、アイゾット(Izod)衝撃試験(ISO180)またはシャルピー衝撃強度試験(ISO179-1)により測定した値である。例えば、アイゾット衝撃試験は、射出成形機を用いて熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性樹脂-エラストマーのブレンドの短冊形試験片(10mm×80mm×4mm)を作製し、アイゾット衝撃試験機((株)東洋精機製作所製)を用いて実施することができる。具体的には、試験片中央部に深さ2mmの切り欠き(ノッチ)を形成し、適切なエネルギーのハンマーを用いてノッチ側を打撃し、ノッチから亀裂を進展させ、その衝撃強度を算出することができる。衝撃強度の値が大きいほど衝撃強度に優れることを示す。
 また熱可塑性樹脂の衝撃強度は、セルロース繊維以外の成分を混合してブレンドした樹脂複合物を測定して求めることが可能である。また使用する樹脂やエラストマー単体の衝撃強度が判明している場合、熱可塑性樹脂の質量として67質量%以上を占める主要の熱可塑性樹脂の衝撃強度値の加重平均によって求めることができる。
 また、本発明では、各種用途に応じて、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、ガラスビーズ、などの鉱物系フィラーやウィスカー、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、カーボンナノチューブ、などの繊維系フィラーなど、セルロース繊維以外のフィラーと併用して使用してもよい。含有割合としては、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、特に制限はないが、例えば、樹脂複合物中0.01~10質量%が好ましい。
 本発明の樹脂複合物は、上記の熱可塑性樹脂、もしくは熱可塑性樹脂とエラストマーのブレンド物、およびセルロース繊維のほか、必要に応じて、任意の添加剤を含有していてもよい。任意の添加剤としては、低分子量の相溶化剤、界面活性剤、でんぷん類、アルギン酸等の多糖類、ゼラチン、ニカワ、カゼイン等の天然たんぱく質、タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末等の無機化合物、粘度調整剤、着色剤、可塑剤、顔料、染料、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定化剤、難燃化剤等が挙げられる。任意の添加剤の含有割合としては、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、特に制限はないが、例えば、樹脂複合物中0.01~10質量%が好ましい。
 (樹脂複合物の製造)
 本発明の樹脂複合物は、上記の熱可塑性樹脂、セルロース繊維、および必要に応じて用いられる任意の添加剤を加熱混練することにより得られる。
 ここで、本発明において期待される効果を発揮するためには、樹脂複合物中において、対象となる熱可塑性樹脂に見合った量のセルロース繊維が一様にムラなく充たされて、構造が均一化され構造欠陥が低減された最密充填であることが重要である。そのため熱可塑性樹脂と、セルロース繊維との配合比は、使用する熱可塑性樹脂の衝撃強度や繊維の解繊具合とも関係するため一様には決まらないが、例えば、セルロース繊維全体をナノ化することにより、少ない添加部数で効果を発揮する一方、あまり強固な解繊を施さない場合でもセルロース繊維として十分な添加を行うことで衝撃強度は向上する。熱可塑性樹脂とセルロース繊維の配合比は、樹脂複合物中の質量比にて97:3~20:80として製造することが可能であり、89:11~40:60が好ましく、87:13~49:51がより好ましく、機械強度、衝撃強度および線膨張係数に優れた樹脂複合物を得ることができる。またセルロースの解繊がナノレベルに解繊が至っていない場合でも、樹脂複合物中にセルロース繊維が16%質量以上あれば効果を発揮し、21質量%以上であれば、より効果を発揮することができる。セルロース繊維量が51質量%を超えると成形時の流動性が低くなり、成形性が低下し各種成形不良が発生するため好ましくないが、セルロース繊維量が多く含まれることで輸送時の利便性や経済性が増すことから、本発明に使用するセルロース繊維のマスターバッチとして使用する場合はセルロース量が51%以上の高濃度の配合として使用してもよい。また衝撃強度が高い熱可塑性樹脂を使用することで、同じセルロース繊維の添加部数でも衝撃強度が向上することがわかっており、最終的に求められる機械物性、衝撃強度、線膨張係数のバランスの調整を行うことが可能となる。
 加熱温度は、使用する熱可塑性樹脂の融点に合わせて調整することができる。加熱温度として、熱可塑性樹脂供給業者が推奨する最低加工温度±10℃程度が好ましい。加熱温度をこの温度範囲にすることにより、熱可塑性樹脂とセルロース繊維、さらには任意の添加剤を均一に混合することができる。
 加熱混練時間は、製造量を勘案し、装置の性能及び回転速度等の運転条件を混練機メーカーの推奨する範囲内で調整すればよい。加熱時間は短いほうが、加熱混練の際の熱及び酸化による劣化を防ぐことができるので好ましいが、加熱時間が短い場合、樹脂中の分散が不十分となる可能性がある。そこで加熱混練ではスクリューピースの中にローターやニーダーなどの混練を強める構成を含むことが好ましく、とくにローターを複数箇所使用することでナノ解繊を促すことが可能となりさらに好ましい。
 また加熱混練時の加熱及び酸化による劣化を防ぐために、酸化防止剤等の添加剤を添加し、窒素雰囲気下で混練を行うことが好ましい。
 混練機としては、一軸又は多軸混練機を使用することができるが、二軸混練機が好ましい。
 また、本発明においては、熱可塑性樹脂、セルロース繊維および必要に応じて用いられる任意の添加剤の全量を1度に混練機へ供給しても、複数回で混練機に供給してもよい。また複数回で供給する場合、サイドフィーダーなどを使用しても良い。
 樹脂複合物を得るために、混練機での処理回数は、特に制限がないが、複数回の処理の場合、同一材料を複数回混練してもよく、また複数回の処理の場合、最初の処理でセルロース繊維量が30~80%の高濃度で製造し、回数を重ねる毎に熱可塑性樹脂、セルロース繊維および必要に応じて用いられる任意の添加剤を、最終的に獲得する樹脂複合物が本発明の範囲内になるように、添加しても良い。
 本発明に使用するセルロース繊維は、混練を行う前に、乾燥工程を経た低坪量紙を乾式粉砕したもの、粉砕前に含水状態として湿式粉砕を施したもの、乾式粉砕後に含水させたものの、いずれも使用することができる。乾式で使用する場合、樹脂混練一般の既存設備を使用できるため経済的であるが、含水状態で使用する場合は、混練時にナノ解繊が促進されるため、より高品質な樹脂複合物を作製することができる。
 なお熱可塑性樹脂と、セルロース繊維の加熱混練に先立ち、予め、両者を混合しておくことも可能である。例えば、(i)乾燥状態の乾燥工程を経た低坪量紙の解砕物と、熱可塑性樹脂とを混合し、得られた混合物を混練機に供給することもできる。あるいは、(ii)乾燥工程を経た低坪量紙の解砕物と、粉状又は粒状の熱可塑性樹脂とを、これらが溶解しない分散液にそれぞれ分散してから混合し、乾燥させたものを混練機に供給することもできる。また、この場合の混合の手段として、ベンチロール、バンバリーミキサー、ニーダー、プラネタリーミキサー、レーディゲミキサー、ヘンシェル型ミキサー、攪拌羽付き撹拌機、又は、公転若しくは自転方式の攪拌機を使用する手段が挙げられる。
 上記(i)の場合には、加熱混練の前に、乾燥工程を経た低坪量紙の解砕物と、粉状又は粒状の熱可塑性樹脂とを予め混合する時に任意の添加剤を添加することも可能である。
 (成形体)
 本発明の樹脂複合物は、所望の形状に加工した成形体として使用することができる。成形体を製造する際には、本発明の樹脂複合物を、例えば、ペレット状、フレーク状、粉末状、シート状、板状、フィルム状等の各種形状に加工したものを成形材料として使用することができる。
 成形方法としては、射出成形、金型成形、押出成形、ブロー成形、真空圧空成形、3Dプリンターによる成形等が挙げられる。また物理的、化学的に発泡を伴う成形を行うことも可能である。成形体の形状としては、シート状、板状、フィルム状、立体構造等が挙げられる。用途に合わせて各種形状の成形体を、上記成形方法により製造することができる。本発明の樹脂複合物を用いることにより、機械強度(曲げ弾性率、曲げ強度)、衝撃強度および線膨張係数が優れた成形体を得ることができる。すなわち、用いる熱可塑性樹脂がポリオレフィンである場合、例えば、曲げ弾性率1.0GPa以上、かつ衝撃強度が5.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が100×10-6/K以下である成形体を得ることができる。また、用いる熱可塑性樹脂がナイロン6(PA6)である場合、例えば、曲げ弾性率が1.60GPa以上、かつ衝撃強度が2.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下である成形体を得ることができる。また、用いる熱可塑性樹脂がポリ乳酸(PLA)である場合、例えば、曲げ弾性率が3.50GPa以上、かつ衝撃強度が3.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が80×10-6/K以下である成形体を得ることができる。
 すなわち、用いる熱可塑性樹脂がポリオレフィンである場合、上記のようにして得られる本発明の樹脂複合物、および本発明の樹脂複合物から得られる成形体は、曲げ弾性率が1.00GPa以上、かつ衝撃強度が5.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が100×10-6/K以下であることが好ましく、曲げ弾性率が1.6GPa以上、かつ衝撃強度が9.5kJ/m以上、かつ線膨張係数が60×10-6/K以下であることがより好ましく、曲げ弾性率1.8GPa以上、かつ衝撃強度が10.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が50×10-6/K以下であることがさらに好ましく、曲げ弾性率2.0GPa以上、かつ衝撃強度が10.5kJ/m以上、かつ線膨張係数が40×10-6/K以下であることが特に好ましい。また、これに加え、さらに曲げ強度が25MPa以上であることが好ましく、30MPa以上であることがより好ましく、35MPa以上であることがさらに好ましい。また、比重は1.4未満であることが好ましい。
 また、用いる熱可塑性樹脂がナイロン6(PA6)である場合、上記のようにして得られる本発明の樹脂複合物、および本発明の樹脂複合物から得られる成形体は、曲げ弾性率が1.60GPa以上、かつ衝撃強度が2.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下であることが好ましく、曲げ弾性率が3.00GPa以上、かつ衝撃強度が2.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下であることがより好ましい。また、これに加え、さらに曲げ強度が90MPa以上であることが好ましく、100MPa以上であることがさらに好ましい。また、比重は1.4未満であることが好ましい。
 また、用いる熱可塑性樹脂がポリ乳酸(PLA)である場合、上記のようにして得られる本発明の樹脂複合物、および本発明の樹脂複合物から得られる成形体は、曲げ弾性率が3.50GPa以上、かつ衝撃強度が3.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が80×10-6/K以下であることが好ましく、曲げ弾性率が4.00GPa以上、かつ衝撃強度が3.05kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下であることがより好ましい。また、これに加え、さらに曲げ強度が105MPa以上であることが好ましい。また、比重は1.4未満であることが好ましい。
 なお、曲げ弾性率および曲げ強度は、例えば、以下のように測定することができる。
 すなわち、本発明の樹脂複合物を用いて、射出成形機(日精樹脂工業製、NPX 7型、型締め力7トン)により短冊形試験片(10mm×80mm×4mm)を作製する。具体的には、射出成形機のシリンダー温度を、170℃(供給部)~190℃(計量部)として樹脂複合物を融解し、温度35℃の金型に射出して成形体を調製する。得られた試験片を温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下に1日間静置した後に、以下の試験方法により試験する。
 試験方法としては、試験片について、例えば、万能試験機(島津製作所製、AG5000E型)を用いて試験条件は支点間距離64mm、試験速度10mm/minとして、強度試験を行い、曲げ弾性率および曲げ強度を求める。曲げ弾性率および曲げ強度共に、値が大きいほど機械強度に優れることを示す。
 また、衝撃強度は、アイゾット(Izod)衝撃試験(ISO180)またはシャルピー衝撃強度試験(ISO179-1)により測定した値である。例えば、アイゾット衝撃試験は、射出成形機を用いて本発明の樹脂複合物の短冊形試験片(10mm×80mm×4mm)を作製し、アイゾット衝撃試験機((株)東洋精機製作所製)を用いて実施することができる。具体的には、試験片中央部に深さ2mmの切り欠き(ノッチ)を形成し、適切なエネルギーのハンマーを用いてノッチ側を打撃し、ノッチから亀裂を進展させ、その衝撃強度を算出することができる。衝撃強度の値が大きいほど衝撃強度に優れることを示す。
 また、線膨張係数は、本発明の樹脂複合物を0℃から100℃に昇温させた際にPP系材料において最も線膨張係数が大きくなることが多い30~50℃間の線膨張係数であり、ASTM D696に規定された条件下で測定することができる。測定された線膨張係数の値が小さいほど寸法安定性に優れることを示す。
 また、比重は、Micromeritics社製AccuPycIIを使用し、ガス置換法により測定することができる。
 本発明の樹脂複合物から製造される成形体は、機械強度、衝撃強度および線膨張係数が要求される分野に使用することができる。具体的には、自動車、電車、船舶、飛行機等の輸送機器の内装材、外装材、構造材等;パソコン、テレビ、電話、時計等の電化製品等の筺体、構造材、内部部品等;携帯電話等の移動通信機器等の筺体、構造材、内部部品等;携帯音楽再生機器、映像再生機器、印刷機器、複写機器、スポーツ用品等の筺体、構造材、内部部品等;建築材;文具等の事務機器等、容器、コンテナー等に使用することができる。
 以下、実施例および比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下において「部」は、特に断りのない限り質量基準を示す。
 <測定方法および評価方法>
 実施例および比較例において、以下のように測定及び評価を行った。
 (紙の坪量測定)
・使用した紙の坪量の測定
 実施例・比較例に使用した紙は以下の方法で坪量を測定した。予め面積を測定した紙を105℃のオーブン内で1晩乾燥の後、十分な量のシリカゲルを入れたデシケータ内にて30分静置の後、質量を測定した。測定した質量を面積で除し、坪量を算出した。
 (機械強度試験(3点曲げ試験))
 ・試験片(成形体)の製造方法
 実施例および比較例で得られた樹脂複合物を用いて、射出成形機(日精樹脂工業製、NPX7型、型締め力7トン)により短冊形試験片(10mm×80mm×4mm)を作製した。具体的には、射出成形機のシリンダー温度を、170℃(供給部)~190℃(計量部)として樹脂複合物を融解し、温度35℃の金型に射出して成形体を調製した。得られた試験片を温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下に1日間静置した後に試験した。
 ・試験方法
 試験片について、万能試験機(島津製作所製、AG5000E型)を用いて強度試験を行った。試験条件は支点間距離64mm、試験速度10mm/minとして試験し、曲げ弾性率および曲げ強度を求めた。曲げ弾性率および曲げ強度共に、値が大きいほど機械強度に優れることを示す。
 (アイゾット(Izod)衝撃試験)
 実施例および比較例で得られた樹脂複合物を用いて、射出成形機(日精樹脂工業製、NPX7型、型締め力7トン)により短冊形試験片(10mm×80mm×4mm)を作製し、アイゾット衝撃試験機((株)東洋精機製作所製)でアイゾット衝撃試験を実施した。具体的には、試験片中央部に深さ2mmの切り欠き(ノッチ)を形成した。適切なエネルギーのハンマーを用いてノッチ側を打撃し、ノッチから亀裂を進展させ、その衝撃強度を算出した。値が大きいほど衝撃強度に優れることを示す。
 また、樹脂複合物の製造に用いられるセルロース繊維を含まない熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンド物についても、同様にアイゾット衝撃試験を実施した。
 (線膨張係数)
 試料を0℃から100℃に昇温させた際にPP系材料において最も線熱膨張係数が大きくなることが多い30~50℃間の線膨張係数(あるいは線熱膨張係数と呼ぶ)であり、ASTM D696に規定された条件下で測定した。値が小さいほど寸法安定性に優れることを示す。
 (比重)
 比重は、Micromeritics社製AccuPycIIを使用し、ガス置換法により測定した。
<樹脂複合物の製造>
 (実施例1)
 セルロース繊維として、トイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)を乾燥質量44g用意し、これに22gの水と、ポリプロピレン(PP;日本ポリプロ社製、ノバテックPP-BC10HRF)100g、タルク(日本タルク社製、P8)10g、相溶化樹脂として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MAPP;東洋紡績社製、トーヨータック H1000P)10g、エラストマー(ダウ・ケミカル社製、エンゲージ8200)36gをヘンシェルミキサーで撹拌し、解砕物を得た。
 この解砕物を乾燥させることなく二軸混練機(テクノベル社製、スクリュー径φ15mm、L/D45(L/Dはスクリュー長さ(L)とスクリュー径(D)との比である)、スクリュー構成の中にローターを3カ所使用)に供給し、加熱混練を行い、樹脂複合物200gを得た。二軸混練機のシリンダーの温度は180℃であった。セルロース繊維を含まない熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンド物の衝撃強度は40kJ/mであった。
 得られた樹脂複合物を用いて短冊形試験片を作製し、機械強度試験、アイゾット衝撃試験および線膨張係数測定に供した。結果を表1に示す。
 (実施例2~5)
 使用するセルロース繊維以外は実施例1と同様に樹脂組成物を作製し、それぞれ機械強度試験、アイゾット衝撃試験および線膨張係数測定に供した。実施例2~5で使用したセルロース繊維を表1に示す。
 (比較例1~3)
 使用するセルロース繊維以外は実施例1と同様に樹脂組成物を作製し、それぞれ機械強度試験、アイゾット衝撃試験および線膨張係数測定に供した。比較例1~3に使用したセルロース繊維を表1に示す。このうち比較例1は高坪量紙である段ボール紙を使用したのに対し、比較例2では、固形分20%のNBKPをヘンシェルミキサーで乾燥させたパルプを出発原料として使用した。同様に比較例3は固形分20%のアセチル化の疎水化処理を施したトドマツ(Acトドマツ:置換度:0.5)をヘンシェルミキサーで乾燥させたパルプを出発原料として使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に実施例1~5、比較例1~3の結果を示す。機械強度の指標として曲げ弾性率が1.6GPa以上、Izod衝撃強度が9.5kJ/m以上、線膨張係数が60×10-6/K以下であるのは坪量が100g/m以下の低坪量紙を使用した場合であることがわかる。また低坪量紙の中でも、トイレットペーパー、ティッシュペーパー、ワイパーといった薄葉紙を使用した場合、機械強度や衝撃強度が高くなる傾向であることがわかる。一方、坪量が100g/mを超える段ボール紙を使用した場合、機械強度が低下傾向にあり、シート状の乾燥工程を経ていないパルプを出発原料とした場合、衝撃強度が低下する傾向にあることがわかる。
 (実施例6~9)
 使用するセルロース繊維をトイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)に固定し、セルロース繊維以外のフィラーとしてタルク5部を使用した実施例1に対し、タルク分を低坪量紙に置き換え27部としたことと、PP樹脂とエラストマーの比を変更して樹脂複合物を作製した以外は実施例1と同様の条件で樹脂複合物200gを作製し、それぞれ実施例6~9とした。PP樹脂とエラストマーの比、およびセルロース繊維を含まない熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンド物の衝撃強度(エラストマーを配合しない組成においては、セルロース繊維を含まない熱可塑性樹脂の衝撃強度)を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、実施例6~9では、良好な曲げ弾性率、曲げ強度、衝撃強度および線膨張係数が示された。また、特に本発明では熱可塑性樹脂自体が10kJ/m以上の衝撃強度を有する場合(実施例8~9)、樹脂複合物の衝撃強度も9.5kJ/m以上を示し、さらに良好なものとなることがわかる。
 (実施例1、10~14)
 使用するセルロース繊維をトイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)に固定し、PP樹脂とトイレットペーパーの配合比を変更して樹脂複合物を作製した以外は実施例1と同様の条件で200gの樹脂複合物を作製し、それぞれ実施例10~14とした。PP樹脂とエラストマーの比、およびセルロース繊維を含まない熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンド物の衝撃強度を表3に示す。なお、表3には、実施例10~14に加え、実施例1についても示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、実施例1、実施例10~14に示す条件で製造した樹脂複合物は、機械強度の指標として曲げ弾性率が1.6GPa以上、Izod衝撃強度が9.5kJ/m以上、線膨張係数が60×10-6/K以下であり、機械強度、衝撃強度、線膨張係数に優れた性質を示すことがわかる。
 (実施例9、15~25、比較例4、参考例1)
 PP樹脂とトイレットペーパーの配合比を変更して樹脂複合物を作製した以外は実施例9と同様の条件で200gの樹脂複合物を作製し、それぞれ実施例15~25とした。PP樹脂とエラストマーの比、およびセルロース繊維を含まない熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンド物の衝撃強度を表4に示す。なお、表4には、実施例15~25に加え、実施例9、PP樹脂、タルク、エラストマーおよびセルロース繊維を含まない条件とした以外は実施例1と同様の条件で樹脂複合物を作製した比較例4、および、タルクおよびセルロース繊維を含まない条件とした以外は実施例1と同様の条件で樹脂複合物を作製した参考例1についても示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、実施例15~25に示す条件で製造した樹脂複合物は、機械強度の指標として曲げ弾性率が1.00GPa以上、Izod衝撃強度が5.0kJ/m以上、線膨張係数が100×10-6/K以下であり、機械強度、衝撃強度、線膨張係数に優れた性質を示すことがわかる。
 (実施例1、9、10、19、26~27)
 使用するセルロース繊維の一部を低坪量紙からパルプ繊維(アセチル化トドマツ)に置き換え、PPとセルロース繊維の配合比を変更した以外は実施例9と同様に製造した実施例26、セルロース繊維に使用した低坪量紙全量にアセチル化の変性処理を施し、PPとセルロース繊維の配合比を変更したこと以外は実施例9と同様に製造した実施例27を準備した。各実施例の配合部数を表5に示す。なお、表5には、実施例9、10、19、26~27に加え、実施例1についても示した。また、実施例26に使用したアセチル化トドマツ8.9部のうち7部がトドマツパルプ原料に由来し、1.9部が変性基に由来する。また実施例16のセルロース繊維である低坪量紙39.9部のうち32部が低坪量紙に由来し、残りが変性基に由来する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 実施例1、9、10、19により、使用するセルロース繊維の一部を他のフィラーに置き換えることも可能であるが、衝撃強度については低坪量紙を使用する方が若干優れる傾向にある。
 実施例26より、使用するセルロース繊維の一部を比較例3で用いた変性パルプに置き換えた場合でも置き換えが一部であれば本発明の効果を損なわずに発現することがわかった。
 実施例27より、使用するセルロース繊維が低坪量紙であれば、アセチル化による変性を施すことで機械強度や線膨張係数が良好となり、衝撃強度が劣化する傾向にあるが、劣化はそれほど大きくなく、本発明の効果を大きく損なうものではないことがわかった。
 (実施例28)
 セルロース繊維として、トイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)を乾燥質量20g用意し、これに10gの水と、ナイロン6(PA6)ペレット(UBE株式会社製)180gをヘンシェルミキサーで撹拌し、解砕物を得た。
 この解砕物を実施例1と同様の条件にて加熱混練を行い、200gの樹脂複合物を得た。得られた樹脂複合物を用いて短冊形試験片を作製し、機械強度試験、アイゾット衝撃試験、線膨張係数測定および比重測定に供した。結果を表6に示す。
 (実施例29~31、比較例5)
 上記のようにセルロース繊維としてトイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)10部、PA6を90部使用した実施例28に対し、トイレットペーパーとPA6の配合比率を変更した以外は実施例28と同様の条件で樹脂複合物200gを作製したものを実施例29とした。また、トイレットペーパーとPA6の合計を90部として配合比率を変更し、相溶化樹脂として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MAPP;東洋紡績社製、トーヨータック H1000P)を10部添加した以外は実施例28と同様の条件で樹脂複合物200gを作製したものを実施例30および31とした。さらに、トイレットぺーパーを用いず、PA6を100部使用した以外は実施例28と同様の条件で樹脂複合物200gを作製したものを比較例5とした。
 実施例29~31および比較例5で得られた樹脂複合物について、実施例28と同様に機械強度試験、アイゾット衝撃試験、線膨張係数測定および比重測定に供した。結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6に示すように、実施例28~31に示す条件で製造した樹脂複合物は、曲げ弾性率が1.60GPa以上、かつ衝撃強度が2.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下であり、機械強度、衝撃強度、線膨張係数に優れた性質を示すことが分かる。
 (実施例32)
 セルロース繊維として、トイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)を乾燥質量20g用意し、これに10gの水と、PLA(ポリ乳酸)ペレット(Ingeo 3251D、Nature Works社製)180gをヘンシェルミキサーで撹拌し、解砕物を得た。
 この解砕物を実施例1と同様の条件にて加熱混練を行い、200gの樹脂複合物を得た。得られた樹脂複合物を用いて短冊形試験片を作製し、機械強度試験、アイゾット衝撃試験、線膨張係数測定および比重測定に供した。結果を表7に示す。
 (実施例33~34、比較例6)
 上記のようにセルロース繊維としてトイレットペーパー(DCMホールディングス社製、ピュアパルプ、坪量21g/m)10部、PLAを90部使用した実施例32に対し、トイレットペーパーとPLAの配合比率を変更した以外は実施例32と同様の条件で樹脂複合物200gを作製したものを実施例33および34とした。また、トイレットぺーパーを用いず、PLAを100部使用した以外は実施例32と同様の条件で樹脂複合物200gを作製したものを比較例6とした。
 実施例33~34および比較例6で得られた樹脂複合物について、実施例32と同様に機械強度試験、アイゾット衝撃試験、線膨張係数測定および比重測定に供した。結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7に示すように、実施例32~34に示す条件で製造した樹脂複合物は、曲げ弾性率が3.50GPa以上、かつ衝撃強度が3.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が80×10-6/K以下であり、機械強度、衝撃強度、線膨張係数に優れた性質を示すことが分かる。
 (実施例35、36)
 使用するセルロース繊維をトイレットペーパー(日本製紙クレシア社製、クリネックス、坪量21g/m)に、使用するポリプロピレンをプライムポリマー社製プライムポリプロJ-466HPに変更したこと以外は、実施例6と同様の条件で樹脂複合物を作製し、それぞれ実施例35とした。水を加えなかったこと以外は実施例35と同様の条件で樹脂複合物を作製し、実施例36とした。実施例35および36で得られた樹脂複合物を用いて短冊形試験片を作製し、機械強度試験、アイゾット衝撃試験、線膨張係数測定および比重測定に供した。結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表8に示すように、実施例35~36に示す条件で製造した樹脂複合物は、機械強度の指標として曲げ弾性率が1.6GPa以上、Izod衝撃強度が5.0kJ/m以上、線膨張係数が60×10-6/K以下であり、機械強度、衝撃強度、線膨張係数に優れた性質を示すことがわかる。

Claims (14)

  1.  熱可塑性樹脂と、セルロース繊維とを含む樹脂複合物であって、前記セルロース繊維の主成分の原料が乾燥工程を経た坪量が100g/m以下の低坪量紙である樹脂複合物。
  2.  前記低坪量紙が、坪量が3~40g/mの薄葉紙である、請求項1記載の樹脂複合物。
  3.  前記低坪量紙が家庭用薄葉紙である、請求項1または2記載の樹脂複合物。
  4.  前記家庭用薄葉紙がトイレットペーパー、ティッシュペーパーおよびワイパーの少なくとも1つを含む請求項3記載の樹脂複合物。
  5.  前記セルロース繊維の原料が乾燥工程を経た低坪量紙であって、前記セルロース繊維が変性工程を経ていることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂複合物。
  6.  前記セルロース繊維に低坪量紙を原料としないセルロース繊維を従成分として含む請求項1または2記載の樹脂複合物。
  7.  前記樹脂複合物中にセルロース繊維以外のフィラーを含む請求項1または2記載の樹脂複合物。
  8.  前記熱可塑性樹脂が、衝撃強度が10kJ/m以上のポリオレフィンもしくはポリオレフィンとエラストマーとのブレンド物である、請求項1または2記載の樹脂複合物。
  9.  前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィンもしくはポリオレフィンとエラストマーとのブレンド物であって、曲げ弾性率1.00GPa以上、かつ衝撃強度が5.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が100×10-6/K以下であることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂複合物。
  10.  前記熱可塑性樹脂が、衝撃強度が3.0kJ/m以上のナイロンもしくはナイロンとエラストマーとのブレンド物である、請求項1または2記載の樹脂複合物。
  11.  前記熱可塑性樹脂は、ナイロンもしくはナイロンとエラストマーとのブレンド物であって、曲げ弾性率が1.60GPa以上、かつ衝撃強度が2.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が70×10-6/K以下であることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂複合物。
  12.  前記熱可塑性樹脂が、衝撃強度が3.0kJ/m以上のポリ乳酸もしくはポリ乳酸とエラストマーとのブレンド物である、請求項1または2記載の樹脂複合物。
  13.  前記熱可塑性樹脂は、ポリ乳酸もしくはポリ乳酸とエラストマーとのブレンド物であって、曲げ弾性率が3.50GPa以上、かつ衝撃強度が3.0kJ/m以上、かつ線膨張係数が80×10-6/K以下であることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂複合物。
  14.  乾燥工程を経た低坪量紙が原料であるセルロース繊維を得る工程と、前記セルロース繊維と、熱可塑性樹脂とを加熱混練する工程を有する、樹脂複合物の製造方法。
     
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