JP2019203108A - Fine cellulose-containing resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部分的に加水分解された構造を有する微細セルロースを含んでなる樹脂組成物に関し、特に、良好な摺動特性を有する成形体を与え得る樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a resin composition comprising fine cellulose having a partially hydrolyzed structure, and particularly to a resin composition capable of giving a molded article having good sliding properties.
熱可塑性樹脂は、軽く、加工特性に優れるため、自動車部材、電気・電子部材、事務機器ハウジング、精密部品等の多方面に広く使用されている。しかしながら、樹脂単体では、機械特性、摺動性、熱安定性、寸法安定性等が不十分である場合が多く、樹脂と各種無機材料をコンポジットしたものが一般的に用いられている。 Thermoplastic resins are light and excellent in processing characteristics, and thus are widely used in various fields such as automobile parts, electrical / electronic parts, office equipment housings, precision parts and the like. However, the resin alone often has insufficient mechanical properties, slidability, thermal stability, dimensional stability, etc., and a composite of resin and various inorganic materials is generally used.
熱可塑性樹脂をガラス繊維、炭素繊維、タルク、クレイなどの無機充填剤である強化材料で強化した樹脂組成物は、比重が高いため、得られる樹脂成形体の重量が大きくなるという課題がある。 A resin composition obtained by reinforcing a thermoplastic resin with a reinforcing material that is an inorganic filler such as glass fiber, carbon fiber, talc, or clay has a high specific gravity, so that there is a problem that the weight of the resulting resin molded body increases.
そこで近年、樹脂の新たな強化材料として、環境負荷の低いセルロースが用いられるようになってきている。 Therefore, in recent years, cellulose having a low environmental load has been used as a new reinforcing material for resins.
セルロースは、その単体特性として、アラミド繊維に匹敵する高い弾性率と、ガラス繊維よりも低い線膨張係数を有することが知られている。また、真密度が1.56g/cm3と低く、一般的な熱可塑性樹脂の補強材として使用されるガラス(密度2.4〜2.6g/cm3)やタルク(密度2.7g/cm3)と比較し圧倒的に軽い材料である。 It is known that cellulose has a high elastic modulus comparable to an aramid fiber and a linear expansion coefficient lower than that of glass fiber as its simple substance properties. Further, the true density is as low as 1.56 g / cm 3, and glass (density 2.4 to 2.6 g / cm 3 ) or talc (density 2.7 g / cm 3 ) used as a reinforcing material for general thermoplastic resins. Compared with 3 ), the material is overwhelmingly light.
セルロースは、樹木を原料とするもののほか、麻・綿花・ケナフ・キャッサバ等を原料とするものなど多岐にわたっている。さらには、ナタデココに代表されるようなバクテリアセルロースなども知られている。これら原料となる天然資源は地球上に大量に存在し、この有効利用のために、樹脂中にセルロースをフィラーとして活用する技術が注目を浴びている。 Cellulose is not only made from trees, but also from hemp, cotton, kenaf, cassava and so on. Furthermore, bacterial cellulose represented by Nata de Coco is also known. There are a large amount of natural resources as raw materials on the earth, and for this effective use, a technique that utilizes cellulose as a filler in a resin is attracting attention.
セルロースが有する特性を十分に発揮させるためには、熱可塑性樹脂中に微細かつ均一な分散状態を作り出す必要がある。天然資源から得られるセルロースは、ヘミセルロースやリグニンと物理的及び/又は化学的に結合して、強固な細胞壁を形成しているため、微細なフィラーとして利用するにはセルロース繊維を解して微細なセルロース繊維を取り出す工程が行われる。セルロース繊維を1ミクロン未満のナノメートルオーダーまで解繊したものはCNF(セルロースナノファイバー)と呼ばれ、植物由来の天然資源に対して蒸解、精選、漂白などの前処理を行って得られるパルプ等を原料に、高圧ホモジナイザー処理、マイクロフリュイダイザー処理、水中対向衝突、ボールミルやディスクミル処理といった機械的解繊法や、TEMPO酸化、硫酸エステル化などの化学的処理によって低エネルギーで解繊する方法により得られるものであり、水中において微細なナノ分散と呼ばれるレベルの高度の分散状態やネットワークを形成していることが知られている。 In order to fully exhibit the characteristics of cellulose, it is necessary to create a fine and uniform dispersion state in the thermoplastic resin. Cellulose obtained from natural resources is physically and / or chemically combined with hemicellulose or lignin to form a strong cell wall. A step of taking out the cellulose fibers is performed. Cellulose fibers that have been fibrillated to the nanometer order of less than 1 micron are called CNF (cellulose nanofibers), and are pulps obtained by pretreatment such as cooking, selection, and bleaching on plant-derived natural resources. From raw materials, mechanical defibration methods such as high-pressure homogenizer treatment, microfluidizer treatment, underwater collision, ball mill and disk mill treatment, and chemical treatments such as TEMPO oxidation and sulfate esterification are used for low energy defibration. It is known that it forms a highly dispersed state and network at a level called fine nano-dispersion in water.
汎用的に用いられる熱可塑性樹脂とセルロースは、表面自由エネルギーの違いから親和性に乏しい場合が多く、CNFと熱可塑性樹脂の界面密着性が低いため、その特性を十分に発揮できないことが多い。これに対して、セルロースの表面状態を改質するために化学修飾した変性セルロースナノファイバーを用いる方法が知られている(特許文献1)。 The thermoplastic resin and cellulose used for general purposes often have poor affinity due to the difference in surface free energy, and since the interfacial adhesion between CNF and the thermoplastic resin is low, the characteristics cannot often be fully exhibited. On the other hand, a method using a modified cellulose nanofiber chemically modified to modify the surface state of cellulose is known (Patent Document 1).
しかし、水中に分散したセルロースナノファイバーを化学修飾するためには、溶媒置換処理が必要である。溶媒置換処理は、セルロースナノファイバー製造に要するコストのみならず、副生する廃棄物、及び消費エネルギーを増大させ、環境負荷が低いというセルロースの利点を小さくしてしまう。 However, in order to chemically modify cellulose nanofibers dispersed in water, a solvent substitution treatment is necessary. The solvent replacement treatment increases not only the cost required for the production of cellulose nanofibers, but also by-product waste and energy consumption, and reduces the advantage of cellulose that the environmental load is low.
また、イオン化変性したセルロースナノファイバーに、水中で対イオン性の添加剤を吸着させて変性セルロースナノファイバーを得る方法も知られているが、イオン化変性したセルロースでは耐熱性が低下しているため、セルロースナノファイバーは、高温で樹脂と混練される過程で熱分解を起こして本来の補強効果を発揮できず、不安定な品質、装置トラブル等の原因となる場合があった。 In addition, a method of obtaining modified cellulose nanofibers by adsorbing counterionic additives in water to ionized modified cellulose nanofibers is known, but heat resistance is reduced in ionized modified cellulose, Cellulose nanofibers may undergo thermal decomposition in the process of being kneaded with a resin at a high temperature, failing to exhibit the original reinforcing effect, and may cause unstable quality, equipment troubles, and the like.
本発明は、上述した従来技術の課題を解決し、樹脂との界面密着性が良好で、化学修飾プロセスによる環境負荷及び物性低下の問題が低減されたCNFフィラーを用いており、耐摩耗性及び耐久性に優れる樹脂コンポジットを与えることができる、樹脂組成物、及びその成形体である樹脂コンポジットを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems of the prior art, uses a CNF filler that has good interface adhesion with a resin, and has reduced problems of environmental impact and physical properties due to a chemical modification process. It aims at providing the resin composite which can give the resin composite excellent in durability, and its molded object.
本発明者は、前記課題を解決するため、鋭意検討を進めた結果、部分加水分解されたセルロースを含み、さらに特定の化合物を含む樹脂組成物が前記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that a resin composition containing partially hydrolyzed cellulose and further containing a specific compound can solve the above problems, thereby forming the present invention. It came to.
That is, the present invention includes the following aspects.
[1] 部分加水分解された微細セルロース(A)、及び熱可塑性樹脂(B)を含む、樹脂組成物。
[2] さらにヘミセルロース(C)を含む、上記態様1に記載の樹脂組成物。
[3] 部分加水分解された微細セルロース(A)が、繊維長/繊維径のアスペクト比30以上の微細セルロース繊維である、上記態様1又は2に記載の樹脂組成物。
[4] 部分加水分解された微細セルロース(A)が、重合度450以上に相当するピークトップ分子量を有し、
部分加水分解された微細セルロース(A)において、前記ピークトップ分子量以下の分子量を有する低分子量成分の量をS1、前記ピークトップ分子量を超える分子量を有する高分子量成分の量をS2としたとき、S1/S2が1.00より大きい、上記態様1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] 前記S1/S2が、1.00より大きく、3.00以下である、上記態様4に記載の樹脂組成物。
[6] 部分加水分解された微細セルロース(A)の平均繊維径が4〜3000nmである、上記態様1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] 部分加水分解された微細セルロース(A)/熱可塑性樹脂(B)の質量比(A)/(B)が0.01〜1である、上記態様1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 前記樹脂組成物がヘミセルロース(C)を含み、ヘミセルロース(C)/部分加水分解された微細セルロース(A)の質量比(C)/(A)が0.001〜0.2である、上記態様1〜7のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] 前記樹脂組成物がヘミセルロース(C)及びリグニン(D)を含み、リグニン(D)/ヘミセルロース(C)の質量比(D)/(C)が0.001〜10である、上記態様1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] 熱可塑性樹脂(B)がポリアミド系樹脂である、上記態様1〜9のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] 上記態様1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法であって、
微細セルロース及び/又は植物繊維を、水を含む状態かつ酸素濃度18体積%以下の雰囲気下で加熱することによって、部分加水分解された微細セルロース(A)を含む配合成分を得ること、及び
前記配合成分と前記熱可塑性樹脂(B)とを組合せること、
を含む、方法。
[12] 上記態様1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物の成形体である、摺動性部材。
[1] A resin composition comprising finely hydrolyzed fine cellulose (A) and a thermoplastic resin (B).
[2] The resin composition according to aspect 1, further comprising hemicellulose (C).
[3] The resin composition according to the above aspect 1 or 2, wherein the partially hydrolyzed fine cellulose (A) is a fine cellulose fiber having an aspect ratio of fiber length / fiber diameter of 30 or more.
[4] The partially hydrolyzed fine cellulose (A) has a peak top molecular weight corresponding to a polymerization degree of 450 or more,
In the partially hydrolyzed fine cellulose (A), when the amount of the low molecular weight component having a molecular weight equal to or lower than the peak top molecular weight is S1, and the amount of the high molecular weight component having a molecular weight exceeding the peak top molecular weight is S2, S1 The resin composition according to any one of Embodiments 1 to 3, wherein / S2 is greater than 1.00.
[5] The resin composition according to aspect 4, wherein the S1 / S2 is greater than 1.00 and 3.00 or less.
[6] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 5, wherein the average fiber diameter of the partially hydrolyzed fine cellulose (A) is 4 to 3000 nm.
[7] The mass ratio (A) / (B) of partially hydrolyzed fine cellulose (A) / thermoplastic resin (B) is 0.01 to 1, according to any one of the above aspects 1 to 6. Resin composition.
[8] The resin composition contains hemicellulose (C), and the mass ratio (C) / (A) of hemicellulose (C) / partially hydrolyzed fine cellulose (A) is 0.001 to 0.2. The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 7.
[9] The above embodiment, wherein the resin composition contains hemicellulose (C) and lignin (D), and the mass ratio (D) / (C) of lignin (D) / hemicellulose (C) is 0.001 to 10. The resin composition in any one of 1-8.
[10] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 9, wherein the thermoplastic resin (B) is a polyamide-based resin.
[11] A method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 10,
Obtaining a blended component containing finely hydrolyzed fine cellulose (A) by heating fine cellulose and / or plant fiber in an atmosphere containing water and an oxygen concentration of 18% by volume or less; and Combining an ingredient and the thermoplastic resin (B);
Including a method.
[12] A slidable member, which is a molded body of the resin composition according to any one of the above aspects 1 to 10.
本発明によれば、樹脂との界面密着性が良好で、化学修飾プロセスによる環境負荷及び物性低下の問題が低減されたCNFフィラーを用いており、耐摩耗性及び耐久性に優れる樹脂コンポジットを与えることができる、樹脂組成物、及びその成形体である樹脂コンポジットが提供され得る。 According to the present invention, a CNF filler having good interfacial adhesion with a resin and reduced problems of environmental load and physical properties due to a chemical modification process is used, and a resin composite having excellent wear resistance and durability is obtained. The resin composition which can be provided, and the resin composite which is the molded object can be provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下「本実施形態」という)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
<樹脂組成物>
一態様において、樹脂組成物は、部分加水分解された微細セルロース(A)、及び熱可塑性樹脂(B)を含む。一態様において、樹脂組成物は、部分加水分解された微細セルロース(A)、熱可塑性樹脂(B)、及びヘミセルロース(C)を含む。
<Resin composition>
In one embodiment, the resin composition includes a partially hydrolyzed fine cellulose (A) and a thermoplastic resin (B). In one aspect, the resin composition comprises finely hydrolyzed fine cellulose (A), thermoplastic resin (B), and hemicellulose (C).
[(A)部分加水分解された微細セルロース]
部分加水分解された微細セルロース(A)は種々の原料に由来してよい。原料となるセルロースとしては、天然セルロース及び再生セルロースが挙げられる。
[(A) Partially hydrolyzed fine cellulose]
The partially hydrolyzed fine cellulose (A) may be derived from various raw materials. Examples of cellulose used as a raw material include natural cellulose and regenerated cellulose.
天然セルロースとしては、木材種(広葉樹又は針葉樹)から得られる木材パルプ、非木材種(竹、麻系繊維、バガス、ケナフ、リンター等)から得られる非木材パルプ、及びこれらの精製パルプ(精製リンター)等が使用できる。非木材パルプとしては、コットンリンターパルプを含むコットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、ワラ由来パルプ、バナナ由来パルプ等を使用できる。コットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、ワラ由来パルプ、及びバナナ由来パルプは各々、コットンリント、コットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産又はフィリピン産のもの)、サイザル、バガス、ケナフ、竹、ワラ、バナナ茎等の原料から、蒸解処理による脱リグニン等の精製工程、漂白工程等を経て得られる精製パルプであることが好ましい。この他、海藻由来のセルロースも使用できる。 Natural cellulose includes wood pulp obtained from wood species (hardwood or conifer), non-wood pulp obtained from non-wood species (bamboo, hemp fiber, bagasse, kenaf, linter, etc.), and refined pulps (refined linters). ) Etc. can be used. As non-wood pulp, cotton-derived pulp including cotton linter pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, straw-derived pulp, banana-derived pulp, and the like can be used. Cotton-derived pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, straw-derived pulp, and banana-derived pulp are respectively cotton lint, cotton linter, hemp-based abaca (eg, Ecuadorian or Filipino 1), sisal, bagasse, kenaf, bamboo, straw, banana stalk, etc., and is preferably a refined pulp obtained through a purification process such as delignification by digestion, a bleaching process, and the like. In addition, seaweed-derived cellulose can also be used.
再生セルロースとは、天然セルロースを溶解又は結晶膨潤(マーセル化)処理し再生して得られる物質であって、粒子線回折によって格子面間隔0.73nm、0.44nm及び0.40nmに相当する回折角を頂点とする結晶回折パターン(セルロースII型結晶)を与えるような分子配列を有するβ−1,4結合グルカン(グルコース重合体)を言う。再生セルロースは、X線回折パターンにおいて、2θの範囲を0°〜30°とするX線回折パターンが、10°≦2θ<19°に1つのピークと、19°≦2θ≦30°に2つのピークとを有する。再生セルロースとしては、例えば、レーヨン、キュプラ、テンセル等が挙げられる。再生セルロースからは100nmを超える繊維径の繊維を作り易いため、再生セルロースは、樹脂中での分散性の観点から好ましい場合がある。微細セルロースの原料としては、微細化のし易さの観点から、繊維軸方向への分子配向性の高いキュプラ及びテンセルが特に好ましい。さらに、再生セルロース繊維のカット糸、セルロース誘導体繊維のカット糸等も原料として使用できる。また、原料として天然セルロースと再生セルロースとを混合して用いても構わない。 Regenerated cellulose is a substance obtained by regenerating natural cellulose by dissolving or crystal swelling (mercelization) treatment, and is equivalent to a lattice spacing of 0.73 nm, 0.44 nm, and 0.40 nm by particle beam diffraction. This refers to a β-1,4-linked glucan (glucose polymer) having a molecular arrangement that gives a crystal diffraction pattern (cellulose II type crystal) with a corner as the apex. In the regenerated cellulose, in the X-ray diffraction pattern, an X-ray diffraction pattern in which the range of 2θ ranges from 0 ° to 30 ° has one peak at 10 ° ≦ 2θ <19 ° and two peaks at 19 ° ≦ 2θ ≦ 30 °. With a peak. Examples of regenerated cellulose include rayon, cupra, and tencel. Since it is easy to make a fiber having a fiber diameter exceeding 100 nm from the regenerated cellulose, the regenerated cellulose may be preferable from the viewpoint of dispersibility in the resin. As the raw material for the fine cellulose, cupra and tencel having a high molecular orientation in the fiber axis direction are particularly preferred from the viewpoint of easy miniaturization. Furthermore, a cut yarn of regenerated cellulose fiber, a cut yarn of cellulose derivative fiber, or the like can be used as a raw material. Moreover, you may mix and use a natural cellulose and a regenerated cellulose as a raw material.
一般にセルロース繊維は、規則的に配列した結晶構造部分と不規則なアモルファス構造部分とを含んでいることが知られている。通常は約40本のセルロース分子が分子間水素結合によって幅4〜5nm程度のミクロフィブリルを形成し、ミクロフィブリルが複数集まって幅が約15nm以上の束を形成している。この束がさらに集まって数十〜数百nmの繊維径を有している状態まで解繊されたものからミクロフィブリル相当まで解繊されたものがセルロースナノファイバーと呼ばれる。セルロース繊維は、解繊されることで表面積が増加し、樹脂とコンポジット化された場合の界面が増加することになるので、機械物性の向上効果(補強効果)が増大する。しかしながら、解繊がさらに進んだミクロフィブリルに近い微細セルロース繊維では、樹脂とのコンポジット化工程の加熱で表面からの分解が起き易くなる。部分加水分解された微細セルロース(A)の平均繊維径としては、4nm以上が好ましく、15nm以上がより好ましく、30nm以上がさらに好ましく、50nm以上が特に好ましい。一方、部分加水分解された微細セルロース(A)の平均繊維径が大きすぎると、補強効果が低くなるほか、樹脂コンポジットの表面粗さが増して意匠性が悪くなる場合があるため、平均繊維径としては、3000nm以下が好ましく、2000nm以下がより好ましく、1500nm以下がさらに好ましく、1000nm以下が特に好ましい。なお平均繊維径は、本開示の[実施例]の項に記載される方法で測定される値である。 It is generally known that cellulose fibers include regularly arranged crystal structure portions and irregular amorphous structure portions. Usually, about 40 cellulose molecules form microfibrils having a width of about 4 to 5 nm by intermolecular hydrogen bonding, and a plurality of microfibrils gather to form a bundle having a width of about 15 nm or more. A cellulose nanofiber is a fiber in which the bundle is further gathered and defibrated up to a state having a fiber diameter of several tens to several hundreds of nanometers to a microfibril equivalent. Cellulose fibers are defibrated to increase the surface area and increase the interface when they are composited with a resin, so that the effect of improving mechanical properties (reinforcing effect) increases. However, in the case of fine cellulose fibers close to microfibrils that have been further defibrated, decomposition from the surface is likely to occur due to heating in the step of compositing with the resin. The average fiber diameter of the partially hydrolyzed fine cellulose (A) is preferably 4 nm or more, more preferably 15 nm or more, further preferably 30 nm or more, and particularly preferably 50 nm or more. On the other hand, if the average fiber diameter of the partially hydrolyzed fine cellulose (A) is too large, the reinforcing effect is lowered, and the surface roughness of the resin composite may be increased, resulting in poor design properties. Is preferably at most 3000 nm, more preferably at most 2000 nm, further preferably at most 1500 nm, particularly preferably at most 1000 nm. The average fiber diameter is a value measured by the method described in the [Example] section of the present disclosure.
セルロースの高弾性率や低線膨張係数といった特性は主として結晶構造部分に起因する。結晶構造部分のセルロース分子は互いに強固に水素結合しているため、加水分解され難いが、アモルファス部分は加水分解され易い。アモルファス部分のセルロース分子を酸加水分解によって切断し、重合度200〜300前後まで微細化した結晶セルロースにおいては、長さ/太さのアスペクト比が最大でも数十程度であり、セルロースナノウィスカーやセルロースナノクリスタルと呼称されている。このサイズまで微細化されると、樹脂とコンポジット化した場合に樹脂中でセルロースナノクリスタル同士の相互作用によるネットワークが形成され難いため、補強効果も発現し難くなる。また、このようなセルロースナノクリスタルでは、アスペクト比が大きいセルロースナノファイバーと比べて耐熱性が低い傾向がある。繊維表面積及び/又はセルロース分子末端数が多くなることで熱分解の起点が増えていると考えられる。 Properties of cellulose such as high elastic modulus and low linear expansion coefficient are mainly attributed to the crystal structure. Since the cellulose molecules in the crystal structure part are strongly hydrogen-bonded to each other, they are hardly hydrolyzed, but the amorphous part is easily hydrolyzed. In crystalline cellulose obtained by cleaving amorphous cellulose molecules by acid hydrolysis and refining to a degree of polymerization of about 200 to 300, the aspect ratio of length / thickness is about several tens at the maximum, and cellulose nanowhiskers and cellulose It is called nanocrystal. When it is miniaturized to this size, when it is made into a composite with a resin, it is difficult to form a network due to the interaction between cellulose nanocrystals in the resin, so that a reinforcing effect is also hardly exhibited. In addition, such cellulose nanocrystals tend to have lower heat resistance than cellulose nanofibers having a large aspect ratio. It is considered that the starting point of thermal decomposition is increased by increasing the fiber surface area and / or the number of cellulose molecule terminals.
部分加水分解された微細セルロース(A)は、アモルファス部分の少なくとも一部が加水分解されるに留まり、低アスペクト比のセルロースナノクリスタルまでは分解されていないものである。部分加水分解された微細セルロース(A)の長さ/太さ(繊維長/繊維径)のアスペクト比は、好ましくは30以上、より好ましくは50以上、さらに好ましくは100以上である。原料として用いる微細セルロース、又は樹脂組成物から樹脂を溶解除去して回収された微細セルロースを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで、上記好ましい範囲よりも低アスペクト比の微細セルロースの含有を確認できる。樹脂組成物中、このような低アスペクト比まで切断された微細セルロースは少ないことが好ましいが、本発明の樹脂組成物の所望の補強効果を発現できる範囲で存在しても構わない。なおアスペクト比は、本開示の[実施例]の項に記載される方法で測定される値である。 The partially hydrolyzed fine cellulose (A) is one in which at least a part of the amorphous part is only hydrolyzed, and the cellulose nanocrystal having a low aspect ratio is not decomposed. The aspect ratio of length / thickness (fiber length / fiber diameter) of the partially hydrolyzed fine cellulose (A) is preferably 30 or more, more preferably 50 or more, and still more preferably 100 or more. By observing the fine cellulose used as a raw material or the fine cellulose recovered by dissolving and removing the resin from the resin composition with a scanning electron microscope (SEM), the inclusion of fine cellulose having a lower aspect ratio than the above preferred range I can confirm. In the resin composition, it is preferable that the amount of fine cellulose cut to such a low aspect ratio is small, but it may be present within a range where the desired reinforcing effect of the resin composition of the present invention can be exhibited. The aspect ratio is a value measured by the method described in the [Example] section of the present disclosure.
微細セルロースの局所的な分子構造を直接観察することは難しいが、マクロスケールの分析結果から、本発明の部分加水分解された微細セルロースの構造は次のように考えられる。セルロースを、例えば、水の存在下、中性〜弱い酸性条件で加熱すること等によって加水分解すると、アモルファス部分の少なくとも一部が加水分解される一方、結晶構造は実質的に維持された、部分加水分解されたセルロースを得ることができる。このような部分加水分解セルロースは、分子量分布を測定したときの低重合度のセルロースを多く含む一方、形態観察での低アスペクト比の微細セルロースはほとんど含まない。すなわち、部分加水分解されたセルロースでは、ミクロフィブリル又はミクロフィブリル束において、内層では加水分解が実質的に起きておらず、また表層の加水分解も一部に留まっているため、セルロースが高アスペクト比の微細セルロースとして存在し得る。 Although it is difficult to directly observe the local molecular structure of the fine cellulose, the structure of the partially hydrolyzed fine cellulose of the present invention is considered as follows from the results of macroscale analysis. When cellulose is hydrolyzed by, for example, heating under neutral to weak acidic conditions in the presence of water, at least a part of the amorphous part is hydrolyzed while the crystal structure is substantially maintained. Hydrolyzed cellulose can be obtained. Such partially hydrolyzed cellulose contains a large amount of cellulose having a low degree of polymerization when the molecular weight distribution is measured, while hardly containing fine cellulose having a low aspect ratio in morphological observation. In other words, in the partially hydrolyzed cellulose, in the microfibril or microfibril bundle, the hydrolysis is not substantially caused in the inner layer, and the hydrolysis of the surface layer is only partially, so that the cellulose has a high aspect ratio. Present as fine cellulose.
部分加水分解された微細セルロース(A)は、一般的にセルロースの分析に用いられる各種の方法で分析することができる。分子量分布の測定はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で行うことが好ましい。分子量分布は1つのピークを有するモノモーダルの場合、2つのピークを有するバイモーダルの場合、更に、まれに3つ以上のピークを有する場合があるが、ピークトップ分子量(すなわち、最大ピークの頂点の分子量)を基準として低分子量側と高分子量側に分ける。該ピークトップ分子量を、セルロースのモノマー構造である無水グルコースユニットの分子量162で除すると重合度に換算できる。このときピークトップ分子量に相当する重合度は300以上であることが好ましく、400以上であることがより好ましく、450以上であることがさらに好ましく、500以上であることが特に好ましい。ピークトップ分子量が上記重合度以上である場合、部分加水分解の過剰な進行が抑えられており、セルロースナノクリスタルと同等の低アスペクト比の微細セルロースの含有量が少なく、耐熱性が良好である。分子量測定において、ピークトップ分子量以下の分子量を有する低分子量成分の量(累積面積強度)をS1、ピークトップ分子量を超える分子量を有する高分子量成分の量(累積面積強度)をS2として、S1/S2比の下限は1.00超が好ましく、1.05以上がより好ましく、1.10以上がさらに好ましく、1.15以上がよりさらに好ましく、1.20以上が特に好ましい。S1/S2がこれらの比以上のとき、部分加水分解された微細セルロース(A)によって樹脂コンポジットの良好な引張強度、摩擦係数、及び摩耗深さが得られる。S1/S2比の上限は3.00以下が好ましく、2.50以下がより好ましく、2.00以下がさらに好ましく、1.90以下がよりさらに好ましく、1.80以下が特に好ましい。S1/S2がこれらの比以下のとき、樹脂コンポジットを混練する際の加熱による熱分解及び性能劣化が抑えられる。 The partially hydrolyzed fine cellulose (A) can be analyzed by various methods generally used for analyzing cellulose. The molecular weight distribution is preferably measured by gel permeation chromatography (GPC). The molecular weight distribution may be monomodal with one peak, bimodal with two peaks, or in rare cases with more than two peaks, but the peak top molecular weight (ie, the peak of the largest peak). The molecular weight is divided into a low molecular weight side and a high molecular weight side. When the peak top molecular weight is divided by the molecular weight 162 of anhydroglucose unit which is a monomer structure of cellulose, the degree of polymerization can be converted. At this time, the degree of polymerization corresponding to the peak top molecular weight is preferably 300 or more, more preferably 400 or more, further preferably 450 or more, and particularly preferably 500 or more. When the peak top molecular weight is equal to or higher than the above degree of polymerization, excessive progress of partial hydrolysis is suppressed, the content of fine cellulose having a low aspect ratio equivalent to that of cellulose nanocrystal is small, and heat resistance is good. In the molecular weight measurement, the amount of low molecular weight component having a molecular weight equal to or lower than the peak top molecular weight (cumulative area strength) is S1, and the amount of high molecular weight component having a molecular weight exceeding the peak top molecular weight (cumulative area strength) is S2. The lower limit of the ratio is preferably more than 1.00, more preferably 1.05 or more, further preferably 1.10 or more, still more preferably 1.15 or more, and particularly preferably 1.20 or more. When S1 / S2 is higher than these ratios, good tensile strength, friction coefficient and wear depth of the resin composite can be obtained by the partially hydrolyzed fine cellulose (A). The upper limit of the S1 / S2 ratio is preferably 3.00 or less, more preferably 2.50 or less, further preferably 2.00 or less, still more preferably 1.90 or less, and particularly preferably 1.80 or less. When S1 / S2 is less than or equal to these ratios, thermal decomposition and performance degradation due to heating when the resin composite is kneaded can be suppressed.
部分加水分解された微細セルロース(A)が、通常の(すなわち部分加水分解されていない)微細セルロースよりも優れた効果を発現する理由は次のように推定される。セルロースのアモルファス部分が加水分解されることで、新たに還元末端(グルコースユニットの1位)と非還元末端(グルコースユニットの4位)が生じる。このうち、還元末端はヘミアセタール基とアルデヒド基との平衡状態にあるが、このアルデヒド基が熱可塑性樹脂の主鎖、及び/又は側鎖、及び/又は末端に存在する、アミノ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基などの官能基と反応すると、共有結合を形成できる。その結果、微細セルロースと熱可塑性樹脂との界面密着力が強められる。 The reason why the partially hydrolyzed fine cellulose (A) exhibits an effect superior to that of normal (that is, not partially hydrolyzed) fine cellulose is presumed as follows. By hydrolyzing the amorphous part of cellulose, a reducing end (position 1 of the glucose unit) and a non-reducing end (position 4 of the glucose unit) are newly generated. Among these, the reducing end is in an equilibrium state between the hemiacetal group and the aldehyde group, but this aldehyde group is present in the main chain and / or side chain and / or terminal of the thermoplastic resin, and is an amino group or a carboxy group. React with functional groups such as hydroxy groups to form covalent bonds. As a result, the interfacial adhesion between the fine cellulose and the thermoplastic resin is strengthened.
[ヘミセルロース(C)、及びリグニン(D)]
一態様において、樹脂組成物は、ヘミセルロース(C)及び/又はリグニン(D)(より典型的には、ヘミセルロース(C)及びリグニン(D)の両者)を更に含む。通常、植物由来の微細セルロースには、ミクロフィブリル同士の間、及びミクロフィブリル束同士の間に、ヘミセルロースと総称される多糖類や、リグニンと総称される芳香族化合物が残存している。本発明においては、微細セルロースの製造工程でこれらの成分を完全に除去するのではなく、好適な範囲内の含有量で残存させることが好ましい。ヘミセルロースは、マンナンやキシランなどの糖で構成される多糖類であり、セルロースと水素結合して、ミクロフィブリル間を結びつける役割を果たしている。また、ヘミセルロースの溶解度パラメータ(SP値)はセルロースよりも疎水性側にあることから、ヘミセルロースは、熱可塑性樹脂と微細セルロースとのSP値差を緩和する効果を有すると考えられる。
[Hemicellulose (C) and lignin (D)]
In one embodiment, the resin composition further comprises hemicellulose (C) and / or lignin (D) (more typically both hemicellulose (C) and lignin (D)). Usually, in the fine cellulose derived from a plant, a polysaccharide generically called hemicellulose and an aromatic compound generically called lignin remain between microfibrils and between microfibril bundles. In the present invention, it is preferable that these components are not removed completely in the production process of fine cellulose, but remain in a suitable range. Hemicellulose is a polysaccharide composed of sugars such as mannan and xylan, and plays a role of bonding between microfibrils by hydrogen bonding to cellulose. Moreover, since the solubility parameter (SP value) of hemicellulose is on the more hydrophobic side than cellulose, it is considered that hemicellulose has an effect of relaxing the SP value difference between the thermoplastic resin and fine cellulose.
本発明の樹脂組成物中のヘミセルロース(C)の量としては、部分加水分解された微細セルロース(A)に対する質量比(C)/(A)で、0.001以上が好ましく、0.005以上がより好ましく、0.01以上がさらに好ましく、0.02以上がよりさらに好ましく、0.03以上が特に好ましく、0.2以下が好ましく、0.18以下がより好ましく、0.15以下がさらに好ましい。ヘミセルロース(C)が前述の範囲で含まれる場合には、微細セルロースが部分加水分解された際の、低重合度となったセルロース分子の表層からの剥落が抑制されているため、樹脂コンポジットの引張強度、摩擦係数、及び摩耗深さが良好である。 The amount of hemicellulose (C) in the resin composition of the present invention is preferably 0.001 or more, and preferably 0.005 or more in terms of mass ratio (C) / (A) to partially hydrolyzed fine cellulose (A). Is more preferably 0.01 or more, further preferably 0.02 or more, particularly preferably 0.03 or more, preferably 0.2 or less, more preferably 0.18 or less, and further preferably 0.15 or less. preferable. When hemicellulose (C) is included in the above-mentioned range, when fine cellulose is partially hydrolyzed, peeling of cellulose molecules having a low polymerization degree from the surface layer is suppressed. Good strength, coefficient of friction, and wear depth.
リグニンは芳香環を有する化合物であり、植物の細胞壁中ではヘミセルロースと共有結合していることが知られている。本発明の樹脂組成物中のリグニン(D)の量としては、ヘミセルロース(C)に対する質量比(D)/(C)で、0.001以上が好ましく、0.01以上がより好ましく、0.1以上がさらに好ましく、10以下が好ましく、5以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。リグニンはヘミセルロースよりもさらに疎水性の化合物であり、熱可塑性樹脂と微細セルロースとのSP値差を更に良好に緩和する効果を有すると考えられる。ヘミセルロース及びリグニンの存在量は、上述の範囲を超えないことが、樹脂コンポジットにおいて耐熱性低下やそれに伴う変色を誘起するため好ましくない。 Lignin is a compound having an aromatic ring and is known to be covalently bonded to hemicellulose in the plant cell wall. The amount of lignin (D) in the resin composition of the present invention is preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, and more preferably 0.01 or more in terms of mass ratio (D) / (C) to hemicellulose (C). 1 or more is more preferable, 10 or less is preferable, 5 or less is more preferable, and 3 or less is more preferable. Lignin is a more hydrophobic compound than hemicellulose, and is considered to have an effect of better mitigating the SP value difference between the thermoplastic resin and fine cellulose. It is not preferable that the abundance of hemicellulose and lignin does not exceed the above-mentioned range because it induces a decrease in heat resistance and a color change associated therewith in the resin composite.
ヘミセルロース(C)の量は、ヘミセルロースの含有率が高い天然木材原料に対して、精製処理を施すことで所望の量に減らして調整することもできるし、ヘミセルロースの含有率が低い原料を用いた場合は、別の原料から抽出処理して得られたヘミセルロースを添加することで所望の量に調整することができる。このときヘミセルロースの末端などの構造が、精製や抽出処理によって部分的に天然物と異なる形になっていても構わない。
また、リグニン(D)の量は、リグニンの含有率が高い天然木材原料に対して、精製処理を施すことで所望の量に減らして調整することもできるし、リグニンの含有率が低い原料を用いた場合は、別の原料から抽出処理して得られたリグニンを添加することで所望の量に調整することができる。このときリグニンの末端などの構造が、精製や抽出処理によって部分的に天然物と異なる形になっていても構わない。
The amount of hemicellulose (C) can be adjusted to a desired amount by applying a purification treatment to a natural wood raw material with a high hemicellulose content, or a raw material with a low hemicellulose content was used. In such a case, it can be adjusted to a desired amount by adding hemicellulose obtained by extraction from another raw material. At this time, the structure such as the end of hemicellulose may be partially different from the natural product by purification or extraction treatment.
The amount of lignin (D) can be adjusted to a desired amount by refining a natural wood raw material with a high lignin content, or a raw material with a low lignin content can be used. When used, it can be adjusted to a desired amount by adding lignin obtained by extraction from another raw material. At this time, the structure of the lignin terminal or the like may be partially different from the natural product by purification or extraction treatment.
[熱可塑性樹脂(B)]
熱可塑性樹脂(B)としては、100℃〜350℃の範囲内に融点を有する結晶性樹脂、又は、100〜250℃の範囲内にガラス転移温度を有する非晶性樹脂が挙げられる。
[Thermoplastic resin (B)]
Examples of the thermoplastic resin (B) include a crystalline resin having a melting point in the range of 100 ° C. to 350 ° C., or an amorphous resin having a glass transition temperature in the range of 100 to 250 ° C.
ここでいう結晶性樹脂の融点とは、示差走査熱量分析装置(DSC)を用いて、23℃から10℃/分の昇温速度で昇温していった際に、現れる吸熱ピークのピークトップ温度をいう。吸熱ピークが2つ以上現れる場合は、最も高温側の吸熱ピークのピークトップ温度を指す。この時の吸熱ピークのエンタルピーは、10J/g以上であることが望ましく、より望ましくは20J/g以上である。また測定に際しては、サンプルを一度融点+20℃以上の温度条件まで加温し、樹脂を溶融させたのち、10℃/分の降温速度で23℃まで冷却したサンプルを用いることが望ましい。 The melting point of the crystalline resin here means the peak top of the endothermic peak that appears when the temperature is raised from 23 ° C. at a rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC). Refers to temperature. When two or more endothermic peaks appear, the peak top temperature of the endothermic peak on the highest temperature side is indicated. The enthalpy of the endothermic peak at this time is preferably 10 J / g or more, and more preferably 20 J / g or more. In the measurement, it is desirable to use a sample which is once heated to a temperature condition of melting point + 20 ° C. or higher, melted the resin, and then cooled to 23 ° C. at a temperature lowering rate of 10 ° C./min.
また、ここでいう非晶性樹脂のガラス転移温度とは、動的粘弾性測定装置を用いて、23℃から2℃/分の昇温速度で昇温しながら、印加周波数10Hzで測定した際に、貯蔵弾性率が大きく低下し、損失弾性率が最大となるピークのピークトップの温度をいう。損失弾性率のピークが2つ以上現れる場合は、最も高温側のピークのピークトップ温度を指す。この際の測定頻度は、測定精度を高めるため、少なくとも20秒に1回以上の測定とすることが望ましい。また、測定用サンプルの調製方法については特に制限はないが、成形歪の影響をなくす観点から、熱プレス成型品の切り出し片を用いることが望ましく、切り出し片の大きさ(幅及び厚み)はできるだけ小さい方が熱伝導の観点より望ましい。 In addition, the glass transition temperature of the amorphous resin referred to here is when measured at an applied frequency of 10 Hz while increasing the temperature from 23 ° C. to 2 ° C./min using a dynamic viscoelasticity measuring device. In addition, it refers to the peak top temperature at which the storage elastic modulus is greatly reduced and the loss elastic modulus is maximized. When two or more peaks of loss elastic modulus appear, the peak top temperature of the peak on the highest temperature side is indicated. The measurement frequency at this time is desirably measured at least once every 20 seconds in order to improve measurement accuracy. The method for preparing the measurement sample is not particularly limited, but from the viewpoint of eliminating the influence of molding distortion, it is desirable to use a cut piece of a hot press molded product, and the size (width and thickness) of the cut piece is as much as possible. A smaller value is desirable from the viewpoint of heat conduction.
熱可塑性樹脂(B)としては、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂(ポリフェニレンエーテルを他の樹脂とブレンド又はグラフト重合させて変性させた変性ポリフェニレンエーテルも含む)、ポリアリレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリフェニレンエーテルケトン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(例えばα-オレフィン(共)重合体)、各種アイオノマー等が挙げられる。 The thermoplastic resin (B) includes polyamide resin, polyester resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyacrylic resin, polyphenylene ether resin (polyphenylene ether is modified by blending or graft polymerization with other resins) Modified polyphenylene ether), polyarylate resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyether sulfone resin, polyketone resin, polyphenylene ether ketone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide Resin, polyurethane resin, polyolefin resin (for example, α-olefin (co) polymer), various ionomers and the like.
熱可塑性樹脂(B)の好ましい具体例は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(例えば直鎖状低密度ポリエチレン)、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、環状オレフィン系樹脂、ポリ1−ブテン、ポリ1−ペンテン、ポリメチルペンテン、エチレン/α−オレフィン共重合体、エチレン・ブテン共重合体、EPR(エチレン−プロピレン共重合体)、変性エチレン・ブテン共重合体、EEA(エチレン−エチルアクリレート共重合体)、変性EEA、変性EPR、変性EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、アイオノマー、α−オレフィン共重合体、変性IR(イソプレンゴム)、変性SEBS(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体)、ハロゲン化イソブチレン−パラメチルスチレン共重合体、エチレン−アクリル酸変性体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びその酸変性物、(エチレン及び/又はプロピレン)と(不飽和カルボン酸及び/又は不飽和カルボン酸エステル)との共重合体、(エチレン及び/又はプロピレン)と(不飽和カルボン酸及び/又は不飽和カルボン酸エステル)との共重合体のカルボキシル基の少なくとも一部を金属塩化して得られるポリオレフィン、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素のブロック共重合体、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素のブロック共重合体の水素化物、他の共役ジエン化合物と非共役オレフィンとの共重合体、天然ゴム、各種ブタジエンゴム、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、イソブチレンとp−メチルスチレンの共重合体の臭化物、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリロブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル等のアクリル、アクリロニトリルを主成分とするアクリロニトリル系共重合体、アクリロニトリル・ブタンジエン・スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル・スチレン(AS)樹脂、酢酸セルロース等のセルロース系樹脂、塩化ビニル/エチレン共重合体、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、及びエチレン/酢酸ビニル共重合体のケン化物等が挙げられる。 Preferred specific examples of the thermoplastic resin (B) include high-density polyethylene, low-density polyethylene (for example, linear low-density polyethylene), polypropylene, polymethylpentene, cyclic olefin-based resin, poly-1-butene, poly-1-pentene, Polymethylpentene, ethylene / α-olefin copolymer, ethylene / butene copolymer, EPR (ethylene-propylene copolymer), modified ethylene / butene copolymer, EEA (ethylene-ethyl acrylate copolymer), modified EEA, modified EPR, modified EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), ionomer, α-olefin copolymer, modified IR (isoprene rubber), modified SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer) , Halogenated isobutylene-paramethylstyrene copolymer, Tylene-acrylic acid-modified product, ethylene-vinyl acetate copolymer, and acid-modified product thereof, (ethylene and / or propylene) and (unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid ester) copolymer, ( Polyolefin, conjugated diene and vinyl aromatic hydrocarbon obtained by metallizing at least a part of the carboxyl group of a copolymer of (ethylene and / or propylene) and (unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic ester) Block copolymers, hydrides of block copolymers of conjugated dienes and vinyl aromatic hydrocarbons, copolymers of other conjugated diene compounds and nonconjugated olefins, natural rubber, various butadiene rubbers, various styrene-butadiene copolymers Polymer rubber, isoprene rubber, butyl rubber, isobutylene and p-methylstyrene copolymer bromide, halogen Butyl rubber, acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, ethylene-propylene-diene copolymer rubber, styrene-isoprene copolymer rubber, styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber, isoprene- Butadiene copolymer rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluorine rubber, urethane rubber, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylic ester, polymethacrylic ester, acrylic, acrylonitrile Acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butanediene / styrene (ABS) resin, acrylonitrile / styrene (AS) resin, cellulose resin such as cellulose acetate, chloride Nil / ethylene copolymer, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer, and ethylene / saponified like vinyl acetate copolymer.
これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合は、ポリマーアロイとして用いてもよい。また、上記した熱可塑性樹脂が、不飽和カルボン酸、その酸無水物又はその誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物により変性されたものも用いることもできる。 These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together, you may use as a polymer alloy. Moreover, what modified | denatured the above-mentioned thermoplastic resin by the at least 1 sort (s) of compound chosen from unsaturated carboxylic acid, its acid anhydride, or its derivative (s) can also be used.
これらの中でも、耐熱性、成形性、意匠性及び機械特性の観点から、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂及びこれらの2種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でもポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂等が、取り扱い性・コストの観点からより好ましい樹脂である。 Among these, from the viewpoint of heat resistance, moldability, designability and mechanical properties, polyolefin resin, polyamide resin, polyester resin, polyacetal resin, polyacrylic resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin and Although the mixture of 2 or more types of these is mentioned, it is not limited to these. Among these, polyolefin resins, polyamide resins, polyester resins, polyacetal resins, and the like are more preferable resins from the viewpoint of handleability and cost.
ポリオレフィン系樹脂は、オレフィン類(例えばα−オレフィン類)を含むモノマー単位を重合して得られる高分子である。ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、特に限定されないが、低密度ポリエチレン(例えば線状低密度ポリエチレン)、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどに例示されるエチレン系(共)重合体、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体などに例示されるポリプロピレン系(共)重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体などに代表されるα−オレフィンと他のモノマー単位との共重合体等が挙げられる。 The polyolefin resin is a polymer obtained by polymerizing monomer units containing olefins (for example, α-olefins). Specific examples of the polyolefin resin are not particularly limited, but ethylene (co) heavy exemplified by low density polyethylene (for example, linear low density polyethylene), high density polyethylene, ultra low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene and the like. Polypropylene (co) polymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene exemplified by polymer, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer, etc. -Copolymers of α-olefins and other monomer units represented by glycidyl methacrylate copolymers and the like.
ここで最も好ましいポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレンが挙げられる。特に、ISO1133に準拠して230℃、荷重21.2Nで測定されたメルトマスフローレイト(MFR)が、3g/10分以上30g/10分以下であるポリプロピレンが好ましい。MFRの下限値は、より好ましくは5g/10分であり、さらにより好ましくは6g/10分であり、最も好ましくは8g/10分である。また、上限値は、より好ましくは25g/10分であり、さらにより好ましくは20g/10分であり、最も好ましくは18g/10分である。MFRは、組成物の靱性向上の観点から上記上限値を超えないことが望ましく、組成物の流動性の観点から上記下限値を超えないことが望ましい。 The most preferable polyolefin-based resin here includes polypropylene. In particular, polypropylene having a melt mass flow rate (MFR) measured at 230 ° C. and a load of 21.2 N in accordance with ISO 1133 is 3 g / 10 min or more and 30 g / 10 min or less is preferable. The lower limit value of MFR is more preferably 5 g / 10 minutes, still more preferably 6 g / 10 minutes, and most preferably 8 g / 10 minutes. The upper limit is more preferably 25 g / 10 minutes, still more preferably 20 g / 10 minutes, and most preferably 18 g / 10 minutes. The MFR desirably does not exceed the upper limit from the viewpoint of improving the toughness of the composition, and desirably does not exceed the lower limit from the viewpoint of the fluidity of the composition.
また、セルロースとの親和性を高めるため、酸変性されたポリオレフィン系樹脂も好適に使用可能である。酸としては、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、フタル酸及びこれらの無水物、及びクエン酸等のポリカルボン酸等から適宜選択可能である。これらの中でも好ましいのは、変性率の高めやすさから、マレイン酸又はその無水物である。変性方法については特に制限はないが、過酸化物の存在下/非存在下で樹脂を融点以上に加熱して溶融混練する方法が一般的である。酸変性するポリオレフィン樹脂としては前出のポリオレフィン系樹脂はすべて使用可能であるが、ポリプロピレンが中でも好適に使用可能である。 Moreover, in order to improve the affinity with cellulose, an acid-modified polyolefin resin can also be suitably used. The acid can be appropriately selected from maleic acid, fumaric acid, succinic acid, phthalic acid and anhydrides thereof, and polycarboxylic acids such as citric acid. Among these, maleic acid or an anhydride thereof is preferable because it easily increases the modification rate. There are no particular restrictions on the modification method, but a method of melting and kneading the resin by heating it to the melting point or higher in the presence / absence of peroxide is common. As the polyolefin resin to be acid-modified, all of the above-mentioned polyolefin resins can be used, but polypropylene can be preferably used.
酸変性されたポリオレフィン系樹脂は、単独で用いても構わないが、組成物としての変性率を調整するため、変性されていないポリオレフィン系樹脂と混合して使用することがより好ましい。例えば、変性されていないポリプロピレンと酸変性されたポリプロピレンとの混合物を用いる場合、全プロピレンに対する酸変性されたポリプロピレンの割合は、好ましくは0.5質量%〜50質量%である。より好ましい下限は、1質量%であり、更に好ましくは2質量%、更により好ましくは3質量%、特に好ましくは4質量%、最も好ましくは5質量%である。また、より好ましい上限は、45質量%であり、更に好ましくは40質量%、更により好ましくは35質量%、特に好ましくは30質量%、最も好ましくは20質量%である。セルロースとの界面強度を維持するためには、下限以上が好ましく、樹脂としての延性を維持するためには、上限以下が好ましい。 The acid-modified polyolefin resin may be used alone, but is more preferably used by mixing with an unmodified polyolefin resin in order to adjust the modification rate of the composition. For example, when using a mixture of unmodified polypropylene and acid-modified polypropylene, the ratio of the acid-modified polypropylene to the total propylene is preferably 0.5% by mass to 50% by mass. A more preferred lower limit is 1% by mass, still more preferably 2% by mass, still more preferably 3% by mass, particularly preferably 4% by mass, and most preferably 5% by mass. A more preferred upper limit is 45% by mass, still more preferably 40% by mass, still more preferably 35% by mass, particularly preferably 30% by mass, and most preferably 20% by mass. In order to maintain the interfacial strength with cellulose, the lower limit is preferable, and in order to maintain the ductility as a resin, the upper limit is preferable.
酸変性されたポリプロピレンの好ましいISO1133に準拠して230℃、荷重21.2Nで測定されたメルトマスフローレイト(MFR)は、セルロース界面との親和性を高めるため、50g/10分以上であることが好ましい。より好ましい下限は100g/10分であり、更により好ましくは150g/10分、最も好ましくは200g/10分である。上限は特にないが、機械的強度の維持から500g/10分である。MFRをこの範囲内とすることにより、セルロースと樹脂との界面に存在しやすくなるという利点を享受できる。 The melt mass flow rate (MFR) measured at 230 ° C. under a load of 21.2 N in accordance with the preferred ISO 1133 of acid-modified polypropylene is 50 g / 10 min or more in order to increase the affinity with the cellulose interface. preferable. A more preferred lower limit is 100 g / 10 minutes, even more preferred is 150 g / 10 minutes, and most preferred is 200 g / 10 minutes. Although there is no upper limit in particular, it is 500 g / 10 minutes from the maintenance of mechanical strength. By setting the MFR within this range, it is possible to enjoy the advantage of being easily present at the interface between cellulose and resin.
熱可塑性樹脂として好ましいポリアミド系樹脂としては、特に限定されないが、ラクタム類の重縮合反応により得られるポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12等;1,6−ヘキサンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、2−メチル−1−6−ヘキサンジアミン、1,8−オクタンジアミン、2−メチル−1,7−ヘプタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、2−メチル−1,8−オクタンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、m−キシリレンジアミンなどのジアミン類と、ブタン二酸 、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ベンゼン−1,2−ジカルボン酸、ベンゼン−1,3−ジカルボン酸、ベンゼン−1,4ジカルボン酸等、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸などのジカルボン酸類との共重合体として得られるポリアミド6,6、ポリアミド6,10、ポリアミド6,11、ポリアミド6,12、ポリアミド6,T、ポリアミド6,I、ポリアミド9,T、ポリアミド10,T、ポリアミド2M5,T、ポリアミドMXD,6、ポリアミド6,C、ポリアミド2M5,C等;及び、これらがそれぞれ共重合された共重合体(一例としてポリアミド6,T/6,I)等の共重合体;が挙げられる。 The polyamide-based resin preferable as the thermoplastic resin is not particularly limited, but polyamide 6, polyamide 11, polyamide 12, etc. obtained by polycondensation reaction of lactams; 1,6-hexanediamine, 2-methyl-1,5- Pentanediamine, 1,7-heptanediamine, 2-methyl-1-6-hexanediamine, 1,8-octanediamine, 2-methyl-1,7-heptanediamine, 1,9-nonanediamine, 2-methyl-1 , 8-octanediamine, 1,10-decanediamine, 1,11-undecanediamine, 1,12-dodecanediamine, m-xylylenediamine, and the like, butanedioic acid, pentanedioic acid, hexanedioic acid, Heptanedioic acid, octanedioic acid, nonanedioic acid, decanedioic acid, benzene-1,2-dicarboxylic acid, ben Polyamides obtained as copolymers with dicarboxylic acids such as cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, benzene-1,4 dicarboxylic acid, etc., cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, etc. 6, polyamide 6,10, polyamide 6,11, polyamide 6,12, polyamide 6, T, polyamide 6, I, polyamide 9, T, polyamide 10, T, polyamide 2M5, T, polyamide MXD, 6, polyamide 6, C, polyamide 2M5, C, and the like; and copolymers obtained by copolymerizing them (polyamide 6, T / 6, I as an example).
これらポリアミド系樹脂の中でも、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6,6、ポリアミド6,10、ポリアミド6,11、ポリアミド6,12といった脂肪族ポリアミドや、ポリアミド6,C、ポリアミド2M5,Cといった脂環式ポリアミドがより好ましい。 Among these polyamide-based resins, aliphatic polyamides such as polyamide 6, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6,6, polyamide 6,10, polyamide 6,11, polyamide 6,12, polyamide 6, C, polyamide 2M5, C The alicyclic polyamide is more preferable.
ポリアミド系樹脂の末端カルボキシル基濃度には特に制限はないが、下限値は、20μモル/gであると好ましく、より好ましくは30μモル/gである。また、末端カルボキシル基濃度の上限値は、150μモル/gであると好ましく、より好ましくは100μモル/gであり、更に好ましくは80μモル/gである。 Although there is no restriction | limiting in particular in the terminal carboxyl group density | concentration of a polyamide-type resin, A lower limit is preferable in it being 20 micromol / g, More preferably, it is 30 micromol / g. The upper limit of the terminal carboxyl group concentration is preferably 150 μmol / g, more preferably 100 μmol / g, and still more preferably 80 μmol / g.
ポリアミド系樹脂において、好ましい全末端基に対するカルボキシル末端基比率([COOH]/[全末端基])が、0.30〜0.95であることがより好ましい。カルボキシル末端基比率下限は、より好ましくは0.35であり、さらにより好ましくは0.40であり、最も好ましくは0.45である。またカルボキシル末端基比率上限は、より好ましくは0.90であり、さらにより好ましくは0.85であり、最も好ましくは0.80である。上記カルボキシル末端基比率は、セルロース成分の組成物中への分散性の観点から0.30以上とすることが望ましく、得られる組成物の色調の観点から0.95以下とすることが望ましい。 In the polyamide-based resin, it is more preferable that the carboxyl end group ratio ([COOH] / [all end groups]) to the preferable all end groups is 0.30 to 0.95. The lower limit of the carboxyl end group ratio is more preferably 0.35, still more preferably 0.40, and most preferably 0.45. The upper limit of the carboxyl end group ratio is more preferably 0.90, even more preferably 0.85, and most preferably 0.80. The carboxyl end group ratio is desirably 0.30 or more from the viewpoint of dispersibility of the cellulose component in the composition, and desirably 0.95 or less from the viewpoint of the color tone of the resulting composition.
ポリアミド系樹脂の末端基濃度の調整方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、ポリアミドの重合時に所定の末端基濃度となるように、ジアミン化合物、モノアミン化合物、ジカルボン酸化合物、モノカルボン酸化合物、酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル、モノアルコールなどの末端基と反応する末端調整剤を重合液に添加する方法が挙げられる。 As a method for adjusting the terminal group concentration of the polyamide-based resin, a known method can be used. For example, diamine compound, monoamine compound, dicarboxylic acid compound, monocarboxylic acid compound, acid anhydride, monoisocyanate, monoacid halide, monoester, monoalcohol, etc. The method of adding the terminal regulator which reacts with a terminal group to a polymerization liquid is mentioned.
末端アミノ基と反応する末端調整剤としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ピバリン酸、イソ酪酸等の脂肪族モノカルボン酸;シクロヘキサンカルボン酸等の脂環式モノカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、α−ナフタレンカルボン酸、β−ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸、フェニル酢酸等の芳香族モノカルボン酸;及びこれらから任意に選ばれる複数の混合物が挙げられる。これらの中でも、反応性、封止末端の安定性、価格などの点から、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及び安息香酸からなる群より選ばれる1種以上の末端調整剤が好ましく、酢酸が最も好ましい。 Examples of terminal regulators that react with terminal amino groups include acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, pivalic acid, isobutyric acid. Aliphatic monocarboxylic acids such as cycloaliphatic carboxylic acids; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, toluic acid, α-naphthalenecarboxylic acid, β-naphthalenecarboxylic acid, methylnaphthalenecarboxylic acid, and phenylacetic acid Carboxylic acid; and a plurality of mixtures arbitrarily selected from these. Among these, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid in terms of reactivity, stability of the sealing end, price, etc. And one or more terminal regulators selected from the group consisting of benzoic acid and acetic acid is most preferred.
末端カルボキシル基と反応する末端調整剤としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等の脂肪族モノアミン;シクロヘキシルア ミン、ジシクロヘキシルアミン等の脂環式モノアミン;アニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、ナフチルアミン等の芳香族モノアミン及びこれらの任意の混合物が挙げられる。これらの中でも、反応性、沸点、封止末端の安定性、価格などの点から、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン及びアニリンからなる群より選ばれる1種以上の末端調整剤が好ましい。 Examples of the terminal regulator that reacts with the terminal carboxyl group include aliphatic amines such as methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, decylamine, stearylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, and dibutylamine. Examples include monoamines; alicyclic monoamines such as cyclohexylamine and dicyclohexylamine; aromatic monoamines such as aniline, toluidine, diphenylamine and naphthylamine, and any mixture thereof. Among these, one or more terminals selected from the group consisting of butylamine, hexylamine, octylamine, decylamine, stearylamine, cyclohexylamine and aniline in terms of reactivity, boiling point, stability of the sealing end, price, etc. A modifier is preferred.
これら、アミノ末端基及びカルボキシル末端基の濃度は、1H−NMRにより、各末端基に対応する特性シグナルの積分値から求めるのが精度、簡便さの点で好ましい。それらの末端基の濃度を求める方法として、具体的に、特開平7−228775号公報に記載された方法が推奨される。この方法を用いる場合、測定溶媒としては、重トリフルオロ酢酸が有用である。また、1H−NMRの積算回数は、十分な分解能を有する機器で測定した際においても、少なくとも300スキャンは必要である。そのほか、特開2003−055549号公報に記載されているような滴定による測定方法によっても末端基の濃度を測定できる。ただし、混在する添加剤、潤滑剤等の影響をなるべく少なくするためには、1H−NMRによる定量がより好ましい。 The concentration of the amino terminal group and the carboxyl terminal group is preferably determined from the integral value of the characteristic signal corresponding to each terminal group by 1 H-NMR in terms of accuracy and simplicity. Specifically, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-228775 is recommended as a method for obtaining the concentration of these end groups. When this method is used, deuterated trifluoroacetic acid is useful as a measurement solvent. In addition, the number of 1 H-NMR integrations is required to be at least 300 scans even when measured with an instrument having sufficient resolution. In addition, the concentration of end groups can be measured by a titration measurement method as described in JP-A-2003-055549. However, in order to reduce the influence of mixed additives, lubricants and the like as much as possible, quantification by 1 H-NMR is more preferable.
熱可塑性樹脂として好ましいポリエステル系樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT)、ポリアリレート(PAR)、ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)(3−ヒドロキシアルカン酸からなるポリエステル樹脂)、ポリ乳酸(PLA)、ポリカーボネート(PC)等から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でより好ましいポリエステル系樹脂としては、PET、PBS、PBSA、PBT、及びPENが挙げられ、更に好ましくは、PBS、PBSA、及びPBTが挙げられる。 Polyester resins preferred as thermoplastic resins are not particularly limited, but include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene succinate (PBS), polybutylene succinate adipate ( PBSA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), polyarylate (PAR), polyhydroxyalkanoic acid (PHA) (polyester resin comprising 3-hydroxyalkanoic acid), polylactic acid (PLA), polycarbonate (PC), etc. 1 type (s) or 2 or more types can be used. Among these, more preferable polyester resins include PET, PBS, PBSA, PBT, and PEN, and more preferably, PBS, PBSA, and PBT.
また、ポリエステル系樹脂は、重合時のモノマー比率並びに末端安定化剤の添加の有無及び量によって、末端基を自由に変えることが可能であるが、ポリエステル系樹脂の全末端基に対するカルボキシル末端基比率([COOH]/[全末端基])が、0.30〜0.95であることが好ましい。カルボキシル末端基比率下限は、より好ましくは0.35であり、さらに好ましくは、0.40であり、最も好ましくは0.45である。また、カルボキシル末端基比率上限は、より好ましくは0.90であり、さらに好ましくは、0.85であり、最も好ましくは0.80である。上記カルボキシル末端基比率は、セルロース成分の組成物中への分散性の観点から0.30以上とすることが望ましく、得られる組成物の色調の観点から0.95以下とすることが望ましい。 In addition, the polyester resin can freely change the terminal group depending on the monomer ratio at the time of polymerization and the presence / absence and amount of the terminal stabilizer, but the carboxyl terminal group ratio to the total terminal groups of the polyester resin. ([COOH] / [all end groups]) is preferably 0.30 to 0.95. The lower limit of the carboxyl end group ratio is more preferably 0.35, still more preferably 0.40, and most preferably 0.45. Further, the upper limit of the carboxyl end group ratio is more preferably 0.90, still more preferably 0.85, and most preferably 0.80. The carboxyl end group ratio is desirably 0.30 or more from the viewpoint of dispersibility of the cellulose component in the composition, and desirably 0.95 or less from the viewpoint of the color tone of the resulting composition.
熱可塑性樹脂として好ましいポリアセタール系樹脂には、ホルムアルデヒドを原料とするホモポリアセタールと、トリオキサンを主モノマーとし、例えば1,3−ジオキソランをコモノマー成分として含むコポリアセタールとが一般的であり、両者とも使用可能であるが、加工時の熱安定性の観点から、コポリアセタールが好ましく使用できる。特に、コモノマー成分(例えば1,3−ジオキソラン)量としては0.01〜4モル%の範囲内が好ましい。コモノマー成分量のより好ましい下限量は、0.05モル%であり、さらに好ましくは0.1モル%であり、特に好ましくは0.2モル%である。またより好ましい上限量は、3.5モル%であり、さらに好ましくは3.0モル%であり、特に好ましくは2.5モル%であり、最も好ましくは2.3モル%である。押出加工時及び成形加工時の熱安定性の観点から、下限は上述の範囲内とすることが望ましく、機械的強度の観点より、上限は上述の範囲内とすることが望ましい。 Polyacetal resins that are preferable as thermoplastic resins are generally homopolyacetals that use formaldehyde as a raw material, and copolyacetals that contain trioxane as the main monomer, for example, 1,3-dioxolane as a comonomer component, and both can be used. However, from the viewpoint of thermal stability during processing, copolyacetal can be preferably used. In particular, the amount of comonomer component (for example, 1,3-dioxolane) is preferably in the range of 0.01 to 4 mol%. A more preferred lower limit of the comonomer component amount is 0.05 mol%, more preferably 0.1 mol%, and particularly preferably 0.2 mol%. A more preferred upper limit is 3.5 mol%, still more preferably 3.0 mol%, particularly preferably 2.5 mol%, and most preferably 2.3 mol%. From the viewpoint of thermal stability during extrusion and molding, the lower limit is preferably within the above range, and from the viewpoint of mechanical strength, the upper limit is preferably within the above range.
熱可塑性樹脂(B)は、部分加水分解された微細セルロース(A)に新しく生成した還元末端アルデヒドと反応し易いアミノ基を末端に有している点で、ポリアミド系樹脂であることが好ましい。 The thermoplastic resin (B) is preferably a polyamide-based resin in that it has an amino group at the terminal that easily reacts with the newly produced reducing terminal aldehyde in the partially hydrolyzed fine cellulose (A).
熱可塑性樹脂(B)の数平均分子量Mnに特に制限はなく、樹脂組成物を成形する際に一般的に用いられる射出成形、押出成形、ブロー成形などの成形方法によって加工できればよい。熱可塑性樹脂(B)の数平均分子量Mnが低い場合、樹脂組成物の機械物性や耐衝撃性が低下することが知られているが、本発明の樹脂組成物は、部分加水分解された微細セルロース(A)との良好な密着性を有することから、数平均分子量Mnが低い熱可塑性樹脂にも適用できる。例を挙げると、熱可塑性樹脂(B)の数平均分子量Mnが14000未満、13000未満、12000未満、11000未満、10000未満であっても、良好な機械強度を得ることができる。上記数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリメタクリル酸メチル換算にて求められる値である。 The number average molecular weight Mn of the thermoplastic resin (B) is not particularly limited as long as it can be processed by a molding method such as injection molding, extrusion molding, or blow molding generally used when molding a resin composition. When the number average molecular weight Mn of the thermoplastic resin (B) is low, it is known that the mechanical properties and impact resistance of the resin composition are lowered. However, the resin composition of the present invention is a partially hydrolyzed fine material. Since it has good adhesion to cellulose (A), it can also be applied to thermoplastic resins having a low number average molecular weight Mn. For example, even if the number average molecular weight Mn of the thermoplastic resin (B) is less than 14,000, less than 13000, less than 12000, less than 11,000, and less than 10,000, good mechanical strength can be obtained. The said number average molecular weight is a value calculated | required by polymethyl methacrylate conversion using gel permeation chromatography (GPC).
樹脂組成物中、部分加水分解された微細セルロース(A)の量の、熱可塑性樹脂(B)の量に対する質量比(A)/(B)は、部分加水分解された微細セルロース(A)による良好な補強効果を得る観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、さらに好ましくは0.03以上、成形体を良好に形成する観点から、好ましくは1以下、より好ましくは0.70以下、さらに好ましくは0.45以下、特に好ましくは0.25以下である。 In the resin composition, the mass ratio (A) / (B) of the amount of the partially hydrolyzed fine cellulose (A) to the amount of the thermoplastic resin (B) depends on the partially hydrolyzed fine cellulose (A). From the viewpoint of obtaining a good reinforcing effect, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, from the viewpoint of forming a molded article well, preferably 1 or less, more preferably It is 0.70 or less, more preferably 0.45 or less, and particularly preferably 0.25 or less.
[その他の成分]
本発明の樹脂組成物には、その他の成分として、例えば、酸化防止剤;結晶核剤;相溶化剤;可塑剤;着色剤;香料;顔料;流動調整剤;レベリング剤;導電剤;帯電防止剤;紫外線吸収剤;紫外線分散剤;消臭剤;殺菌剤;難燃剤等の添加剤を配合してもよい。任意の添加剤の含有割合は、本発明の所望の効果が損なわれない範囲で適宜設定してよい。
[Other ingredients]
In the resin composition of the present invention, as other components, for example, an antioxidant; a crystal nucleating agent; a compatibilizing agent; a plasticizer; a colorant; a fragrance; a pigment; a flow control agent; Additives such as agents, ultraviolet absorbers, ultraviolet dispersants, deodorants, bactericides, and flame retardants may be blended. The content ratio of the optional additive may be appropriately set within a range in which the desired effect of the present invention is not impaired.
<樹脂組成物の製造方法>
本発明の樹脂組成物は、種々の製造方法で製造でき、予め重合された市販ポリマー(熱可塑性樹脂(B)として)を微細セルロースと混練してもよいし、微細セルロースの共存下で、熱可塑性樹脂(B)の原料モノマーを重合して樹脂組成物としてもよい。
<Method for producing resin composition>
The resin composition of the present invention can be produced by various production methods. A commercially available polymer (as a thermoplastic resin (B)) polymerized in advance may be kneaded with fine cellulose, or in the presence of fine cellulose, The raw material monomer of the plastic resin (B) may be polymerized to form a resin composition.
予め重合された熱可塑性樹脂を用いる場合、予め微細セルロースを部分加水分解してから混練する方法と、混練機中で部分加水分解を行いながら、連続的に熱可塑性樹脂と混練する方法とのいずれでも構わない。 When using a prepolymerized thermoplastic resin, either a method of kneading fine cellulose after partial hydrolysis, or a method of kneading with a thermoplastic resin continuously while performing partial hydrolysis in a kneader It doesn't matter.
一態様において、本実施形態の樹脂組成物の製造方法は、
微細セルロース及び/又は植物繊維を、水を含む状態かつ低酸素濃度雰囲気下で加熱することによって、部分加水分解された微細セルロース(A)を含む配合成分を得ること、及び
該配合成分と熱可塑性樹脂(B)とを組合せること、
を含む。本開示の「低酸素濃度雰囲気」とは、酸素濃度が、好ましくは18体積%以下、より好ましくは10体積%以下、さらに好ましくは5体積%以下、特に好ましくは1体積%以下である雰囲気である。一態様において、上記配合成分は、部分加水分解された微細セルロース(A)の原料由来の、又は別途添加された、ヘミセルロース(C)及び/又はリグニン(D)を更に含む。
In one aspect, the method for producing the resin composition of the present embodiment comprises:
By heating fine cellulose and / or plant fiber in a water-containing and low oxygen concentration atmosphere, a compounding component containing finely hydrolyzed fine cellulose (A) is obtained, and the compounding component and thermoplasticity Combining with resin (B),
including. The “low oxygen concentration atmosphere” of the present disclosure is an atmosphere having an oxygen concentration of preferably 18% by volume or less, more preferably 10% by volume or less, further preferably 5% by volume or less, and particularly preferably 1% by volume or less. is there. In one embodiment, the blending component further includes hemicellulose (C) and / or lignin (D) derived from a raw material of partially hydrolyzed fine cellulose (A) or added separately.
部分加水分解された微細セルロース(A)を予め得る方法としては、微細セルロース及び/又は微細セルロースの原料(例えば植物繊維)の水分散液そのもの、又は酸を加えて得たものであって、pHが1以上7以下の酸性にされた、微細セルロース分散液を、常温若しくは高温で処理して酸加水分解を進行させる方法がある。分散液を酸性にするために用いる酸は、有機酸でも無機酸でも構わないし、固体酸を用いてもよい。酸化能力を有する酸(例えば、硝酸やハロゲンオキソ酸)を用いる場合は、微細セルロースを酸化して耐熱性や補強効果を低下させることがあるので、添加量は少ない方が好ましい。アモルファス部分を良好に加水分解しつつ結晶構造部分の加水分解を低程度に抑えることができる点で、酸化能力が無いか、比較的弱い酸(希塩酸、希硫酸、リン酸、亜リン酸、炭酸などの無機酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、乳酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、グリシン、フェノールなどの有機酸、イオン交換体(ナフィオン(登録商標)、アンバーライト(登録商標)など)、Y型ゼオライト、β型ゼオライト、メソポーラスシリカ、スルホン化カーボンなどの固体酸)を用い、加熱下で酸加水分解を行うことが好ましい。 As a method for obtaining the partially hydrolyzed fine cellulose (A) in advance, it is obtained by adding an aqueous dispersion of fine cellulose and / or a raw material of fine cellulose (for example, plant fiber) itself, or an acid, and pH There is a method of proceeding acid hydrolysis by treating a fine cellulose dispersion having an acidity of from 1 to 7 at normal temperature or high temperature. The acid used to make the dispersion acidic may be an organic acid or an inorganic acid, or a solid acid may be used. When an acid having an oxidizing ability (for example, nitric acid or halogen oxo acid) is used, it is preferable that the amount added is small because fine cellulose may be oxidized to reduce heat resistance and reinforcing effect. In terms of being able to suppress hydrolysis of the crystal structure portion to a low level while hydrolyzing the amorphous portion well, there is no oxidizing ability or a relatively weak acid (dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, carbonic acid) Inorganic acids such as, acetic acid, oxalic acid, citric acid, lactic acid, glutamic acid, aspartic acid, glycine, phenol, and other organic acids, ion exchangers (Nafion (registered trademark), Amberlite (registered trademark), etc.), Y-type zeolite , Β-type zeolite, mesoporous silica, sulfonated carbon and other solid acids), and the acid hydrolysis is preferably performed under heating.
また、酸加水分解の代わりに酵素反応を利用して部分加水分解を行ってもよい。酵素としてはセルラーゼ(具体的には、セロビオハイドロラーゼ、エンドグルカナーゼ、又はβ−グルコシダーゼ)を使用できるが、アモルファス部分を良好に加水分解しつつ結晶構造部分の加水分解を低程度に抑えることができる点で、エンドグルカナーゼが好ましい。 Moreover, you may perform partial hydrolysis using an enzyme reaction instead of acid hydrolysis. Cellulase (specifically, cellobiohydrolase, endoglucanase, or β-glucosidase) can be used as the enzyme, but it can suppress hydrolysis of the crystal structure portion to a low level while favorably hydrolyzing the amorphous portion. Endoglucanase is preferable because it can be used.
これらの酸又は酵素を用いた加水分解の際の分解条件は、微細セルロースが低アスペクト比にまで加水分解されることがない範囲で、それぞれ適宜選択することができる。 Degradation conditions for hydrolysis using these acids or enzymes can be appropriately selected within the range in which fine cellulose is not hydrolyzed to a low aspect ratio.
一方、混練機中で微細セルロースを部分加水分解する方法としては、微細セルロースを水分散液、含水ケーキ、及び乾燥粉体から選ばれるいずれかの形態で混練機にフィードして熱可塑性樹脂と混合する方法がある。微細セルロースを乾燥粉体として用いる場合は、別途適量の水を混練機中に導入する。当該混練機としては、以下に限定されるものではないが、例えば、一軸又は多軸混練押出機、ロール、バンバリーミキサー等を用いればよい。中でも、減圧装置、及びサイドフィーダー設備を装備した二軸押出機が好ましい。 On the other hand, as a method of partially hydrolyzing the fine cellulose in the kneader, the fine cellulose is fed to the kneader in any form selected from an aqueous dispersion, a water-containing cake, and a dry powder and mixed with the thermoplastic resin. There is a way to do it. When fine cellulose is used as a dry powder, an appropriate amount of water is separately introduced into the kneader. The kneading machine is not limited to the following, and for example, a uniaxial or multi-axial kneading extruder, a roll, a Banbury mixer or the like may be used. Among these, a twin-screw extruder equipped with a decompression device and side feeder equipment is preferable.
微細セルロースの共存下で熱可塑性樹脂の原料モノマーを重合して樹脂組成物を得る方法としては、種々の重合反応を利用できる。重合反応の例としては、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、メタセシス重合、重縮合、重付加、付加縮合などが挙げられる。微細セルロースは上述のように予め部分加水分解して用いてもよいし、重合反応と連続及び/又は同時並行に部分加水分解を行ってもよい。部分加水分解と重合反応を連続及び/又は同時並行に行う方法は、製造工程の短縮や省コスト化に寄与するので好ましい。 Various polymerization reactions can be used as a method of obtaining a resin composition by polymerizing raw material monomers of a thermoplastic resin in the presence of fine cellulose. Examples of the polymerization reaction include radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, metathesis polymerization, polycondensation, polyaddition, and addition condensation. As described above, the fine cellulose may be partially hydrolyzed in advance, or may be partially hydrolyzed continuously and / or concurrently with the polymerization reaction. A method in which the partial hydrolysis and the polymerization reaction are performed continuously and / or in parallel is preferable because it contributes to shortening of the manufacturing process and cost reduction.
部分加水分解、及び樹脂組成物の製造は、それぞれ、窒素、アルゴン等の不活性気体での置換、又は減圧によって、低酸素濃度雰囲気とした系中で行うことが好ましい。低酸素濃度雰囲気下で部分加水分解、及び/又は樹脂組成物の製造を行うことで、微細セルロースの熱分解、及び部分加水分解によって新たに生じた還元末端の酸化が起きにくくなり、樹脂組成物の着色や補強効果の低減が抑制され、品質のばらつきが少ない樹脂組成物を提供することができる。 The partial hydrolysis and the production of the resin composition are preferably carried out in a system having a low oxygen concentration atmosphere by substitution with an inert gas such as nitrogen or argon, or reduced pressure, respectively. By carrying out partial hydrolysis and / or production of a resin composition in an atmosphere of low oxygen concentration, thermal decomposition of fine cellulose and oxidation of the reducing end newly generated by partial hydrolysis are less likely to occur. It is possible to provide a resin composition in which the reduction of coloring and reinforcing effect is suppressed, and the variation in quality is small.
本発明の樹脂組成物は、引張物性や耐摩耗性が良い成形品を得られることから、産業用機械部品(例えば、電磁機器筐体、ロール材、搬送用アーム、医療機器部材など)、一般機械部品、自動車・鉄道・車両等部品(例えば外板、シャシー、空力部材、座席、トランスミッション内部の摩擦材など)、船舶部材(例えば船体、座席など)、航空関連部品(例えば、胴体、主翼、尾翼、動翼、フェアリング、カウル、ドア、座席、内装材など)、宇宙機、人工衛星部材(モーターケース、主翼、構体、アンテナなど)、電子・電気部品(例えばパーソナルコンピュータ筐体、携帯電話筐体、OA機器、AV機器、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品など)、建築・土木材料(例えば、鉄筋代替材料、トラス構造体、つり橋用ケーブルなど)、生活用品、スポーツ・レジャー用品(例えば、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、テニスやバトミントンのラケットなど)、風力発電用筐体部材等、また容器・包装部材、例えば、燃料電池に使用されるような水素ガスなどを充填する高圧力容器用の材料となり得る。 Since the resin composition of the present invention can provide a molded article having good tensile properties and wear resistance, industrial machine parts (for example, electromagnetic equipment casings, roll materials, transport arms, medical equipment members, etc.), general Machine parts, automobile / railway / vehicle parts (eg, outer panels, chassis, aerodynamic members, seats, friction materials inside transmissions, etc.), ship members (eg, hulls, seats, etc.), aviation related parts (eg, fuselage, main wings, etc.) Tail wing, moving wing, fairing, cowl, door, seat, interior material, etc.), spacecraft, satellite member (motor case, main wing, structure, antenna, etc.), electronic / electrical parts (eg personal computer housing, mobile phone) Cases, OA equipment, AV equipment, telephones, facsimiles, home appliances, toy supplies, etc.), construction and civil engineering materials (for example, reinforcing steel substitute materials, truss structures, suspension bridge cables, etc. ), Household goods, sports / leisure goods (eg golf club shafts, fishing rods, tennis and badminton rackets, etc.), housing members for wind power generation, etc., and containers / packaging members such as fuel cells It can be a material for a high pressure vessel filled with hydrogen gas or the like.
また、本実施形態の樹脂組成物は、樹脂複合フィルム等の樹脂複合体の形態に成形されることができる。例えば樹脂複合フィルムは、プリント配線板における積層板補強用に好適である。その他、樹脂複合体は、例えば、発電機、変圧器、整流器、遮断器、制御器における絶縁筒、絶縁レバー、消弧板、操作ロッド、絶縁スペーサ、ケース、風胴、エンドベル、風ウケ、標準電気品におけるスイッチボックス、ケース、クロスバー、絶縁軸、ファンブレード、機構部品、透明樹脂基板、スピーカ振動板、イータダイヤフラム、テレビのスクリーン、蛍光灯カバー、通信機器・航空宇宙用におけるアンテナ、ホーンカバー、レードーム、ケース、機構部品、配線基板、航空機、ロケット、人工衛星用電子機器部品、鉄道用部品、船舶用部品、浴槽、浄化槽、耐食機器、いす、安全帽、パイプ、タンクローリ、冷却塔、浮消波堤、地下埋没タンク、コンテナ等の用途にも適用できる。 Moreover, the resin composition of this embodiment can be shape | molded in the form of resin composites, such as a resin composite film. For example, a resin composite film is suitable for reinforcing a laminated board in a printed wiring board. Other resin composites include, for example, generators, transformers, rectifiers, circuit breakers, insulating cylinders in controllers, insulating levers, arc extinguishing plates, operating rods, insulating spacers, cases, wind tunnels, end bells, wind sinks, standard Switch boxes, cases, crossbars, insulation shafts, fan blades, mechanical parts, transparent resin substrates, speaker diaphragms, eta diaphragms, TV screens, fluorescent lamp covers, antennas for communication equipment and aerospace, horn covers , Radomes, cases, mechanical parts, wiring boards, aircraft, rockets, satellite electronic equipment parts, railway parts, marine parts, bathtubs, septic tanks, corrosion-resistant equipment, chairs, safety caps, pipes, tank trucks, cooling towers, floats It can also be applied to uses such as breakwaters, underground tanks, and containers.
これらの中でも、既存の樹脂複合体と比べて特性が改善されることで優位性を発揮できるのは、摺動性部材(例えば、産業機器、オフィス機器等における軸受け、歯車、滑り部材等の摺動用途部品、及び家庭用電気機器部品、自動車の機構部品等)である。 Among these, slidable members (for example, bearings, gears, sliding members, etc. in industrial equipment, office equipment, etc.) can exhibit superiority due to improved characteristics compared to existing resin composites. Dynamic use parts, household electrical equipment parts, automobile mechanism parts, etc.).
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定されるものではない。なお、物性の主な測定値は以下の方法で測定した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, the scope of the present invention is not limited to the following Example. The main measured values of physical properties were measured by the following methods.
(1)微細セルロースの平均繊維径
微細セルロースの分散液、又は樹脂組成物から樹脂を溶解除去して得た微細セルロースの再分散液を、濃度0.01質量%に希釈してシリコンウェハー上に滴下、乾燥させてから、無作為に選んだ10箇所について、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を微細セルロースの繊維径に応じて10000〜100000倍相当の倍率で行った。得られたSEM画像において、互いに直角をなす縦横2方向のラインを引き、当該ラインに交差する繊維の繊維径を拡大画像から実測し、当該ラインに交差する繊維の個数と各繊維の繊維径とを数えた。こうして得られた、一つの画像につき縦横2系列の測定結果を用いて、数平均繊維径を算出した。さらに抽出した別の9箇所のSEM画像についても同様に数平均繊維径を算出した。10箇所の画像の結果を数平均し、対象とする試料の平均繊維径とした。
(1) Average fiber diameter of fine cellulose A fine cellulose dispersion or a fine cellulose re-dispersion obtained by dissolving and removing a resin from a resin composition is diluted to a concentration of 0.01% by mass on a silicon wafer. After dripping and drying, 10 points randomly selected were observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification equivalent to 10,000 to 100,000 times according to the fiber diameter of fine cellulose. In the obtained SEM image, lines in two directions, which are perpendicular to each other, are drawn, and the fiber diameters of the fibers that intersect the lines are measured from the enlarged image, and the number of fibers that intersect the lines and the fiber diameter of each fiber I counted. The number average fiber diameter was calculated using the measurement results of two series of length and width for one image. Further, the number average fiber diameter was calculated in the same manner for the other 9 extracted SEM images. The results of 10 images were averaged to obtain the average fiber diameter of the target sample.
(2)微細セルロースのアスペクト比判定
上記(1)と同様に、無作為に選んだ10箇所のSEM観察を行った。得られたSEM画像において、互いに直角をなす縦横2方向のラインを引き、当該ラインに交差する繊維の繊維長及び繊維径を拡大画像から実測し、当該ラインに交差する繊維の個数と各繊維の繊維径とを数えた。得られた繊維長及び繊維径からアスペクト比を求め、低アスペクト比の微細セルロースが含まれているか否かを判定した。アスペクト比が高い場合、微細セルロースが屈曲していたり、画像内に全体が収まらないなどして正確なアスペクト比を求められないことがある。しかし、本発明の樹脂組成物においては高アスペクト比であれば効果を発現するため、低アスペクト比の微細セルロースを観察できればよい。アスペクト比を、下記基準で判定した。
◎:10箇所の観察エリアの全てにおいて、アスペクト比30以下の微細セルロースが含まれない。
〇:10箇所の観察エリアのいずれかにおいて、アスペクト比30以下の微細セルロースが含まれる。
△:10箇所の観察エリアの全てにおいて、アスペクト比30以下の微細セルロースが含まれる。
(2) Determination of aspect ratio of fine cellulose As in (1) above, 10 randomly selected SEMs were observed. In the obtained SEM image, two vertical and horizontal lines perpendicular to each other are drawn, and the fiber length and fiber diameter of the fibers crossing the lines are measured from the enlarged image, and the number of fibers crossing the line and the respective fibers are measured. The fiber diameter was counted. The aspect ratio was determined from the obtained fiber length and fiber diameter, and it was determined whether or not fine cellulose having a low aspect ratio was contained. When the aspect ratio is high, an accurate aspect ratio may not be required because fine cellulose is bent or does not fit entirely in the image. However, in the resin composition of the present invention, if the aspect ratio is high, the effect is exhibited, and it is only necessary to observe fine cellulose having a low aspect ratio. The aspect ratio was determined according to the following criteria.
A: All of the 10 observation areas do not contain fine cellulose having an aspect ratio of 30 or less.
◯: Fine cellulose having an aspect ratio of 30 or less is included in any of the 10 observation areas.
Δ: Fine cellulose having an aspect ratio of 30 or less is included in all of the 10 observation areas.
(3)微細セルロースの分子量分布測定
微細セルロースの分子量分布測定は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で行った。微細セルロースの分散液、又は樹脂組成物から樹脂を溶解除去して得た微細セルロースの再分散液から分散媒を除去し、セルロース残渣をLiCl含有ジメチルアセトアミド溶離液に溶解させ、PTFEカートリッジフィルターでろ過して試料溶液を作製した。
HLC−8120GPC(東ソー製)に、TSKgel guardcolumn Super AW−H(4.6mmI.D.×3.5cm)+Tskgel Super AWM−H(6.0mmI.D.×15cm)×2本(いずれも東ソー製)を接続し、RI検出器でピークを検出した。検量線は標準プルラン(Shodex製)を用いた1次近似直線を使用して、プルラン換算値の分子量を求めた。なお、該分子量をセルロースのモノマー単位である無水グルコースユニット分子量(162)で除することで重合度に換算することもできる。
(3) Measurement of molecular weight distribution of fine cellulose The molecular weight distribution of fine cellulose was measured by gel permeation chromatography (GPC). The dispersion medium is removed from the fine cellulose dispersion or the fine cellulose re-dispersion obtained by dissolving and removing the resin from the resin composition, and the cellulose residue is dissolved in the LiCl-containing dimethylacetamide eluent and filtered through a PTFE cartridge filter. Thus, a sample solution was prepared.
To HLC-8120GPC (manufactured by Tosoh Corporation), TSKgel guardcolumn Super AW-H (4.6 mm ID x 3.5 cm) + Tskel super AWM-H (6.0 mm ID x 15 cm) x 2 (both manufactured by Tosoh Corporation) ) And a peak was detected with an RI detector. For the calibration curve, a primary approximate straight line using standard pullulan (manufactured by Shodex) was used to obtain the molecular weight of the pullulan converted value. In addition, it can also convert into a polymerization degree by remove | dividing this molecular weight by the anhydrous glucose unit molecular weight (162) which is a monomer unit of a cellulose.
得られたGPCチャート(横軸:分子量、縦軸:分布値)のピークトップ分子量を基準として低分子量側と高分子量側に分け、それぞれの積分値(面積)を低分子量側はS1、高分子量側はS2として、低分子量体(すなわち低重合度セルロース)と高分子量体(すなわち高重合度セルロース)との量比を、S1/S2比にて表した。 The obtained GPC chart (horizontal axis: molecular weight, vertical axis: distribution value) is divided into a low molecular weight side and a high molecular weight side based on the peak top molecular weight, and the integrated values (areas) are S1 and high molecular weight on the low molecular weight side. On the side, as S2, the ratio between the low molecular weight substance (ie, low polymerization degree cellulose) and the high molecular weight substance (ie, high polymerization degree cellulose) was expressed as S1 / S2 ratio.
(4)ヘミセルロースの定量
ヘミセルロースの定量分析は、以下の方法で行った。微細セルロースの分散液、又は樹脂組成物から樹脂を溶解除去して得た微細セルロースの再分散液から分散媒を除去し、セルロース残渣を回収して、105℃で乾燥して得た乾燥試料の質量を、以下の方法で測定した。
(4) Quantification of hemicellulose Quantitative analysis of hemicellulose was performed by the following method. A dispersion of fine cellulose or a redispersion of fine cellulose obtained by dissolving and removing the resin from the resin composition, removing the dispersion medium, collecting the cellulose residue, and drying at 105 ° C. The mass was measured by the following method.
乾燥したセルロース残渣を粉砕して得た粉砕試料をソックスレー抽出器でアルコール(エタノール)/ベンゼン混合溶媒)で6時間抽出した後、アルコール(エタノール)/ベンゼン混合溶媒)でさらに4時間抽出を行って脱脂試料を得た。脱脂試料2.5gに蒸留水150mL、亜塩素酸ナトリウム1.0g、酢酸0.2mLを加えて、70〜80℃で1時間加熱処理を行い、再び亜塩素酸ナトリウム1.0g、酢酸0.2mLを加えて、70〜80℃で1時間加熱する操作を、試料が白く脱色するまで3〜4回繰り返した。得られた試料をろ過して、水及びアセトンで洗浄し、105℃で乾燥してホロセルロース画分を得た。このホロセルロース画分の質量を測定した。 A pulverized sample obtained by pulverizing the dried cellulose residue was extracted with a Soxhlet extractor with an alcohol (ethanol) / benzene mixed solvent) for 6 hours, and then extracted with an alcohol (ethanol) / benzene mixed solvent) for another 4 hours. A degreased sample was obtained. Distilled water (150 mL), sodium chlorite (1.0 g) and acetic acid (0.2 mL) were added to degreased sample (2.5 g), and heat treatment was performed at 70 to 80 ° C. for 1 hour. The operation of adding 2 mL and heating at 70 to 80 ° C. for 1 hour was repeated 3 to 4 times until the sample was decolorized white. The obtained sample was filtered, washed with water and acetone, and dried at 105 ° C. to obtain a holocellulose fraction. The mass of this holocellulose fraction was measured.
続いて、ホロセルロース画分1.0gに17.5質量%水酸化ナトリウム水溶液25mLを加え、3分後、膨潤状態になるまでガラス棒で軽く潰した。20℃で静置し、上記水酸化ナトリウム水溶液を加えてから30分後に、蒸留水25mLを加え、正確に1分間かき混ぜて、20℃で5分静置し、ガラスフィルターでろ過してろ液が中性になるまで洗浄した。さらに10質量%酢酸40mLを吸引ろ過し、次に沸騰水1Lを吸引ろ過して洗浄した試料を105℃で質量が一定になるまで乾燥して、αセルロース画分を得た。このαセルロース画分の質量を測定した。 Subsequently, 25 mL of a 17.5% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added to 1.0 g of the holocellulose fraction, and after 3 minutes, the mixture was lightly crushed with a glass rod until swollen. Allow to stand at 20 ° C., 30 minutes after adding the above sodium hydroxide aqueous solution, add 25 mL of distilled water, stir for exactly 1 minute, leave at 20 ° C. for 5 minutes, and filter through a glass filter. Washed until neutral. Furthermore, 40 mL of 10% by mass acetic acid was suction filtered, and then 1 L of boiling water was suction filtered and the sample washed was dried at 105 ° C. until the mass became constant, thereby obtaining an α-cellulose fraction. The mass of this α-cellulose fraction was measured.
上記のように求めたホロセルロース画分とαセルロース画分との質量から、次式によってヘミセルロースの含有率を求めた。
ホロセルロース(%)=ホロセルロース画分(g)/試料(無水ベース)(g)×100
αセルロース(%)=αセルロース画分(g)/試料(無水ベース)(g)×100
ヘミセルロース(%)=ホロセルロース(%)−αセルロース(%)
From the masses of the holocellulose fraction and α-cellulose fraction determined as described above, the content of hemicellulose was determined by the following formula.
Holocellulose (%) = holocellulose fraction (g) / sample (anhydrous base) (g) × 100
α-cellulose (%) = α-cellulose fraction (g) / sample (anhydrous base) (g) × 100
Hemicellulose (%) = Holocellulose (%)-α-cellulose (%)
(5)リグニンの定量
リグニンの定量分析は、以下の方法で行った。上記のヘミセルロース定量分析中に得た脱脂試料300mgに、72質量%硫酸3mLを加え、30℃で1時間静置した後、蒸留水84mLで耐圧びん(125mL容量)に流し入れた。120℃で1時間のオートクレーブ処理を行い、冷める前にガラスフィルターでろ過して酸不溶性リグニンをろ別し、ろ液も回収した。酸不溶性リグニンは蒸留水で洗浄して105℃で乾燥後、酸不溶性リグニン画分の質量を測定し、ろ液は紫外可視分光光度計で吸光度を測定した。
(5) Quantification of lignin The quantitative analysis of lignin was performed by the following method. To 300 mg of the defatted sample obtained during the quantitative analysis of hemicellulose, 3 mL of 72 mass% sulfuric acid was added and allowed to stand at 30 ° C for 1 hour, and then poured into a pressure-resistant bottle (125 mL capacity) with 84 mL of distilled water. Autoclave treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour, and before cooling, the solution was filtered through a glass filter to separate acid-insoluble lignin, and the filtrate was also collected. The acid-insoluble lignin was washed with distilled water and dried at 105 ° C., the mass of the acid-insoluble lignin fraction was measured, and the absorbance of the filtrate was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer.
下記式から酸不溶性リグニン及び酸可溶性リグニンの含有率を算出した。これらを合計して総リグニン含有率が求められる。
酸不溶性リグニン(%)=酸不溶性リグニン画分(g)/試料量(無水ベース)(g)×100
酸可溶性リグニン(%)=((d×v×(As−Ab))/(a×w))×100
リグニン(%)=酸不溶性リグニン(%)+酸可溶性リグニン(%)
d : 希釈倍率
v : ろ液定容量(L)
As: 試料溶液の吸光度
Ab: ブランク溶液の吸光度
a : リグニンの吸光係数(110L/g・cm)
w : 試料量(無水ベース)(g)
The contents of acid-insoluble lignin and acid-soluble lignin were calculated from the following formula. These are summed to determine the total lignin content.
Acid insoluble lignin (%) = acid insoluble lignin fraction (g) / sample amount (anhydrous basis) (g) × 100
Acid soluble lignin (%) = ((d × v × (As−Ab)) / (a × w)) × 100
Lignin (%) = acid insoluble lignin (%) + acid soluble lignin (%)
d: dilution factor v: filtrate constant volume (L)
As: Absorbance of sample solution Ab: Absorbance of blank solution a: Absorption coefficient of lignin (110 L / g · cm)
w: Sample amount (anhydrous basis) (g)
(6)熱可塑性樹脂(B)の数平均分子量測定
熱可塑性樹脂の数平均分子量測定は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で行った。樹脂種に応じて公知の溶離液を使用できる。ポリアミド樹脂を例に挙げると、樹脂組成物の原料に用いた熱可塑性樹脂をヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解、又は樹脂組成物をHFIPに溶解して得た溶液をPTFEカートリッジフィルターでろ過して試料溶液を作製した。溶離液にはトリフルオロ酢酸ナトリウムを0.1mol/%溶解させたヘキサフルオロイソプロパノールを用いた。
HLC−8320GPC(東ソー製)にTSKgel guardcolumn HHR−L(6mmI.D.×4cm)+TSKgel−G2000HHR(7.8mmI.D.×30cm)+TSKgel−G3000HHR(7.8mmI.D.×30cm)各1本(いずれも東ソー製)を接続し、RI検出器でピークを検出し、ポリメタクリル酸メチル換算値の数平均分子量を求めた。
(6) Number average molecular weight measurement of thermoplastic resin (B) The number average molecular weight measurement of the thermoplastic resin was performed by gel permeation chromatography (GPC). A known eluent can be used depending on the resin type. Taking a polyamide resin as an example, the thermoplastic resin used as the raw material of the resin composition is dissolved in hexafluoroisopropanol (HFIP), or the solution obtained by dissolving the resin composition in HFIP is filtered through a PTFE cartridge filter. A sample solution was prepared. As the eluent, hexafluoroisopropanol in which 0.1 mol /% sodium trifluoroacetate was dissolved was used.
HSK-8320GPC (manufactured by Tosoh Corporation) TSKgel guardcolumn HHR-L (6 mm ID × 4 cm) + TSKgel-G2000HHR (7.8 mm ID × 30 cm) + TSKgel-G3000HHR (7.8 mm ID × 30 cm) (Both manufactured by Tosoh Corporation) were connected, the peak was detected with an RI detector, and the number average molecular weight in terms of polymethyl methacrylate was determined.
(7)成形条件・機械物性測定
ISO294−3、及びJIS K6920−2に準拠した条件で多目的試験片を射出成型し、原料樹脂(すなわち熱可塑性樹脂単独)及び樹脂組成物(すなわち微細セルロース含有樹脂組成物)の各々について、ISO527に準拠して引張降伏強度を測定した。
なお、ポリアミド系材料は、吸湿による変化が起きるため、成形直後にアルミ防湿袋に保管し、吸湿を抑制した。
(7) Measurement of molding conditions and mechanical properties Multi-purpose test pieces are injection-molded under conditions based on ISO 294-3 and JIS K6920-2, and raw material resin (that is, thermoplastic resin alone) and resin composition (that is, resin containing fine cellulose) About each of the composition), the tensile yield strength was measured based on ISO527.
Since the polyamide-based material changes due to moisture absorption, it was stored in an aluminum moisture-proof bag immediately after molding to suppress moisture absorption.
(8)耐摩耗性試験(摩擦係数及び摩耗深さ)
上記成形条件で得られた多目的試験片について、往復動摩擦摩耗試験機(東洋精密(株)製AFT−15MS型)、相手材料として、SUS304試験片(直径5mmの球)を用いて、線速度50mm/sec、往復距離50mm、温度23℃、湿度50%で、摺動試験を実施した。摩擦係数は荷重9.8N、往復回数10,000回の試験終了時の値を採用した。また摩耗量は摺動試験後のサンプルの摩耗量(摩耗深さ)を、共焦点顕微鏡(OPTELICS(登録商標) H1200、レーザーテック(株)社製)を用いて測定した。摩耗深さはn=4で測定した数値の平均値とし、小数点第一位で四捨五入した。測定箇所は摩耗痕の端より12.5mmの等しい間隔をあけて実施した。また摩耗深さは数値が低い方が摩耗特性に優れると評価した。
(8) Wear resistance test (friction coefficient and wear depth)
The multi-purpose test piece obtained under the above molding conditions is a reciprocating friction and wear tester (AFT-15MS type manufactured by Toyo Seimitsu Co., Ltd.), and a SUS304 test piece (sphere having a diameter of 5 mm) as a mating material, and a linear velocity of 50 mm. / Sec, reciprocation distance 50 mm, temperature 23 ° C., humidity 50%. As the coefficient of friction, values at the end of the test with a load of 9.8 N and a reciprocation count of 10,000 were adopted. The amount of wear was measured by using a confocal microscope (OPTELICS (registered trademark) H1200, manufactured by Lasertec Co., Ltd.). The wear depth was the average of the values measured at n = 4 and rounded off to the first decimal place. The measurement location was carried out at an equal interval of 12.5 mm from the end of the wear scar. The wear depth was evaluated to be superior in wear characteristics when the numerical value was lower.
(9)成形品着色
上記成形条件で得られた多目的試験片の色調を目視で評価した。
(9) Coloring of molded product The color tone of the multipurpose test piece obtained under the molding conditions was visually evaluated.
[製造例1](微細セルロース原料1の調製)
コットンリンターパルプを裁断後、水で洗浄して不純物を除去した精製パルプを、固形分率が1.5質量%になるように純水中に加え、叩解処理により高度に短繊維化及びフィブリル化させた後、そのままの濃度で高圧ホモジナイザー(操作圧:85MPaにて10回処理)により解繊することにより解繊セルロースを得た。ここで、叩解処理においては、ディスクリファイナーを用い、カット機能の高い叩解刃(以下カット刃と称す)で2.5時間処理した後に解繊機能の高い叩解刃(以下解繊刃と称す)を用いてさらに2時間叩解を実施し、微細セルロース原料1の分散液を得た。
[Production Example 1] (Preparation of fine cellulose raw material 1)
After the cotton linter pulp is cut, purified pulp, which has been washed with water to remove impurities, is added to pure water so that the solid content is 1.5% by mass, and the fibers are highly shortened and fibrillated by beating. Then, defibrated cellulose was obtained by defibrating with a high pressure homogenizer (operating pressure: 10 times treatment at 85 MPa) at the same concentration. Here, in the beating process, a disc refiner is used, and a beating blade having a high defibrating function (hereinafter referred to as a defibrating blade) is processed for 2.5 hours with a beating blade having a high cutting function (hereinafter referred to as a cutting blade). The resulting mixture was further beaten for 2 hours to obtain a dispersion of fine cellulose raw material 1.
[製造例2](微細セルロース原料2の調製)
コットンリンターパルプを裁断後、水で洗浄して不純物を除去した精製パルプを、さらに5%水酸化カリウム水溶液に1晩浸漬してヘミセルロースを除去した精製パルプを原料に用いたほかは、製造例1と同様に叩解と高圧ホモジナイザーによる微細化処理を実施し、微細セルロース原料2の分散液を得た。
[製造例3](微細セルロース原料3の調製)
アバカパルプを原料に用いたほかは、製造例1と同様に叩解と高圧ホモジナイザーによる微細化処理を実施し、微細セルロース原料3の分散液を得た。
[Production Example 2] (Preparation of fine cellulose raw material 2)
Production Example 1 except that the purified pulp from which the cotton linter pulp was cut and washed with water to remove impurities was further immersed in a 5% aqueous potassium hydroxide solution overnight to remove hemicellulose was used as a raw material. In the same manner as above, beating and refining with a high-pressure homogenizer were carried out to obtain a dispersion of fine cellulose raw material 2.
[Production Example 3] (Preparation of fine cellulose raw material 3)
Except for using Abaca pulp as a raw material, beating and refining treatment with a high-pressure homogenizer were carried out in the same manner as in Production Example 1 to obtain a dispersion of fine cellulose raw material 3.
[製造例4](微細セルロース原料4の調製)
レンチング・ファイバーズ社より供給されたテンセル(登録商標)カット糸(3mm長)の油剤を水中、界面活性剤添加系での数回の洗浄により十分に落とした短繊維原糸を原料に用いたほかは、製造例1と同様に叩解と高圧ホモジナイザーによる微細化処理を実施し、微細セルロース原料4の分散液を得た。
[Production Example 4] (Preparation of fine cellulose raw material 4)
Short fiber yarn that was sufficiently dropped by washing the oil agent of Tencel (registered trademark) cut yarn (3 mm length) supplied by Lenzing Fibers with water in a surfactant addition system was used as a raw material. Other than that, the beating and the refinement | miniaturization process by a high voltage | pressure homogenizer were implemented similarly to manufacture example 1, and the dispersion liquid of the fine cellulose raw material 4 was obtained.
[製造例5](微細セルロース原料5の調製)
市販DPパルプ(平均重合度1600)を裁断し、10質量%塩酸水溶液中で、105℃で5分間加水分解した後、濾過、洗浄した中間体を原料に用いたほかは、製造例1と同様に叩解と高圧ホモジナイザーによる微細化処理を実施し、微細セルロース原料5の分散液を得た。
[Production Example 5] (Preparation of fine cellulose raw material 5)
A commercial DP pulp (average polymerization degree 1600) was cut and hydrolyzed in a 10% by weight aqueous hydrochloric acid solution at 105 ° C. for 5 minutes, followed by filtration and washing. The fine cellulose raw material 5 was obtained by refining and refinement with a high-pressure homogenizer.
[製造例6](微細セルロース原料6の調製)
特表平11−513425号の実施例1に記載の方法に従って、細かく刻んだホヤの鞘を水酸化ナトリウムと亜塩素酸ナトリウム溶液で漂白し、ミキサーで撹拌して1質量%の懸濁液を得た。この懸濁液を高圧ホモジナイザー(APV GAULIN社製15MR−8TA)を用いて、45MPaの圧力で15回処理を実施し、微細セルロース原料6の分散液を得た。
[Production Example 6] (Preparation of fine cellulose raw material 6)
According to the method described in Example 1 of JP-T-11-513425, the finely chopped squirt sheath is bleached with sodium hydroxide and sodium chlorite solution and stirred with a mixer to obtain a 1% by mass suspension. Obtained. This suspension was treated 15 times at a pressure of 45 MPa using a high-pressure homogenizer (15MR-8TA manufactured by APV GAULIN) to obtain a dispersion of fine cellulose raw material 6.
[製造例7](微細セルロース原料7の調製)
コットンリンターパルプを裁断後、水で洗浄して不純物を除去した精製パルプを、固形分率が1.5質量%になるように純水中に加え、叩解処理により短繊維化及びフィブリル化させて、高圧ホモジナイザー処理を行わずに、微細セルロース原料7の分散液を得た。
[Production Example 7] (Preparation of fine cellulose raw material 7)
After cutting the cotton linter pulp, the purified pulp, which has been washed with water to remove impurities, is added to pure water so that the solid content is 1.5% by mass, and the fibers are shortened and fibrillated by beating. A dispersion of the fine cellulose raw material 7 was obtained without performing the high-pressure homogenizer treatment.
[実施例1〜12、比較例1〜10]
(実施例1)
微細セルロース原料1の水分散液173質量部と、熱可塑性樹脂モノマー(ε−カプロラクタム)216質量部と、アミノカプロン酸44質量部と、亜リン酸0.59質量部とを、均一な分散液となるまでミキサーで攪拌、混合した。続いて、密閉した反応容器内に窒素を流して空気を置換した。この混合分散液を徐々に加熱し、加熱の途中において水蒸気を排出しながら微細セルロースの部分加水分解を行い、240℃まで温度を上げ、240℃にて1時間攪拌し、重合反応を行った。
重合が終了した時点で得られた樹脂組成物を払い出し、これを切断してペレットとした。得られたペレットを95℃の熱水で精錬し、乾燥させた。射出成形条件は、シリンダ温度250℃、金型温度70℃とした。各種評価を行った結果を表1に示す。
[Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 to 10]
Example 1
173 parts by mass of an aqueous dispersion of fine cellulose raw material 1, 216 parts by mass of a thermoplastic resin monomer (ε-caprolactam), 44 parts by mass of aminocaproic acid, and 0.59 parts by mass of phosphorous acid, Stir with a mixer until mixing. Subsequently, air was replaced by flowing nitrogen into the sealed reaction vessel. This mixed dispersion was gradually heated, and partial hydrolysis of fine cellulose was performed while discharging water vapor in the middle of heating, the temperature was raised to 240 ° C., and the mixture was stirred at 240 ° C. for 1 hour to carry out a polymerization reaction.
When the polymerization was completed, the resin composition obtained was dispensed and cut into pellets. The obtained pellets were refined with hot water at 95 ° C. and dried. The injection molding conditions were a cylinder temperature of 250 ° C. and a mold temperature of 70 ° C. Table 1 shows the results of various evaluations.
(実施例2)
微細セルロース原料1の水分散液520質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 2)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 520 parts by mass of the aqueous dispersion 1 of the fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例3)
微細セルロース原料1の水分散液867質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 3)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 867 parts by mass of the aqueous dispersion 1 of the fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例4)
微細セルロース原料1の水分散液1733質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
Example 4
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 1733 parts by mass of the aqueous dispersion 1 of the fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例5)
微細セルロース原料1の水分散液2600質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 5)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 2600 parts by mass of the aqueous dispersion of fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例6)
微細セルロース原料1の水分散液3467質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 6)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 3467 parts by mass of the aqueous dispersion 1 of the fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例7)
微細セルロース原料2の水分散液867質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 7)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 867 parts by mass of the aqueous dispersion of fine cellulose raw material 2 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例8)
微細セルロース原料3の水分散液520質量部を、240℃、5MPaの条件で1分間処理してから用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 8)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 520 parts by mass of the aqueous dispersion of the fine cellulose raw material 3 was treated for 1 minute under the conditions of 240 ° C. and 5 MPa, and molded and evaluated. .
(実施例9)
微細セルロース原料3の水分散液867質量部を、240℃、5MPaの条件で1分間処理してから用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
Example 9
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 867 parts by mass of the aqueous dispersion of the fine cellulose raw material 3 was treated for 1 minute under the conditions of 240 ° C. and 5 MPa, and molded and evaluated. .
(実施例10)
微細セルロース原料4の水分散液867質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 10)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 867 parts by mass of the aqueous dispersion of fine cellulose raw material 4 was used, and molding and evaluation were performed.
(実施例11)
亜リン酸を添加しなかった他は、実施例4と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 11)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 4 except that phosphorous acid was not added, and molding and evaluation were performed.
(実施例12)
微細セルロース原料1の水分散液200質量部と、酢酸5質量部とを、オートクレーブに投入し、密閉した反応容器内に窒素を流して空気を置換した。この混合分散液を120℃、3時間加熱した後、室温まで冷却してから遠心脱液、洗浄して、固形分濃度5質量%の含水ケーキを得た。この工程を繰り返し行い、固形分濃度5質量%の含水ケーキを300質量部得た。
シリンダーブロック数が13個ある二軸押出機(STEER社製 OMEGA30H、L/D=60)のシリンダー6に圧力コントロール型の液体注入ノズルを設置し、シリンダー1を水冷、シリンダー2を80℃、シリンダー3を150℃、シリンダー4〜13及びダイスを250℃に設定した。シリンダー1より熱可塑性樹脂PA610を11.4kg/時間の流量で供給し、シリンダー6の液体注入ノズルより、前記固形分濃度5質量%の含水ケーキをポンプで200cc/分の流量で押出機に液添した。シリンダー12で大気圧開放して押出し、微細セルロース含有樹脂組成物ペレットを得た。得られたペレットを95℃の熱水で精錬し、乾燥させた。射出成形条件は、シリンダ温度250℃、金型温度70℃とした。各種評価を行った結果を表1に示す。
Example 12
200 parts by mass of an aqueous dispersion of the fine cellulose raw material 1 and 5 parts by mass of acetic acid were charged into an autoclave, and nitrogen was passed into the sealed reaction vessel to replace the air. The mixed dispersion was heated at 120 ° C. for 3 hours, cooled to room temperature, centrifuged and washed to obtain a water-containing cake having a solid content concentration of 5 mass%. This process was repeated to obtain 300 parts by mass of a hydrous cake having a solid content concentration of 5% by mass.
A pressure control type liquid injection nozzle is installed in the cylinder 6 of a twin screw extruder (STEMER OMEGA30H, L / D = 60) with 13 cylinder blocks, the cylinder 1 is water-cooled, the cylinder 2 is 80 ° C., the cylinder 3 was set to 150 ° C, the cylinders 4 to 13 and the die were set to 250 ° C. The thermoplastic resin PA610 is supplied from the cylinder 1 at a flow rate of 11.4 kg / hour, and the water-containing cake having a solid content concentration of 5% by mass is fed from the liquid injection nozzle of the cylinder 6 to the extruder at a flow rate of 200 cc / min. Added. The cylinder 12 was opened at atmospheric pressure and extruded to obtain pellets containing fine cellulose-containing resin composition. The obtained pellets were refined with hot water at 95 ° C. and dried. The injection molding conditions were a cylinder temperature of 250 ° C. and a mold temperature of 70 ° C. Table 1 shows the results of various evaluations.
(実施例13)
熱可塑性樹脂(PA12)を用いた他は、実施例12と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Example 13)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 12 except that the thermoplastic resin (PA12) was used, and molding and evaluation were performed.
(比較例1)
微細セルロース原料5の水分散液173質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 1)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 173 parts by mass of the aqueous dispersion 5 of the fine cellulose raw material 5 was used, and molding and evaluation were performed.
(比較例2)
微細セルロース原料1の水分散液52質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 2)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 52 parts by mass of the aqueous dispersion of the fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(比較例3)
微細セルロース原料1の水分散液10400質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 3)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 10400 parts by mass of the aqueous dispersion 1 of the fine cellulose raw material 1 was used, and molding and evaluation were performed.
(比較例4)
微細セルロース原料1の水分散液を遠心脱液して、固形分濃度5質量%の含水ケーキを得た後、密閉式プラネタリーミキサー(株式会社小平製作所製、商品名「ACM−5LVT」、撹拌羽根はフック型)中、70rpmで撹拌し、−0.1MPaの減圧条件で、40℃の温浴をセットし、307rpmで5時間、減圧乾燥処理を行い、微細セルロース原料1の乾燥粉体を得た。該乾燥粉体と熱可塑性樹脂(PA6)とを5:95の割合で混合し、溶融混練しストランド状に押出しして樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 4)
The aqueous dispersion of the fine cellulose raw material 1 was centrifuged to obtain a water-containing cake having a solid content concentration of 5% by mass, and then a sealed planetary mixer (trade name “ACM-5LVT”, manufactured by Kodaira Seisakusho Co., Ltd.) The blade is a hook type) and is stirred at 70 rpm. Under a reduced pressure condition of -0.1 MPa, a 40 ° C. warm bath is set, and a reduced pressure drying treatment is performed at 307 rpm for 5 hours to obtain a dry powder of the fine cellulose raw material 1 It was. The dry powder and the thermoplastic resin (PA6) were mixed at a ratio of 5:95, melt-kneaded, extruded into a strand shape to produce a resin composition, and molded and evaluated.
(比較例5)
微細セルロース原料6の水分散液1300質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 5)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 1300 parts by mass of an aqueous dispersion of fine cellulose raw material 6 was used, and molding and evaluation were performed.
(比較例6)
微細セルロース原料1の乾燥粉体と平均分子量が低い熱可塑性樹脂(PA6)とを10:90(質量比)の割合で混合して用いた他は、比較例4と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 6)
A resin composition is produced in the same manner as in Comparative Example 4, except that the dry powder of the fine cellulose raw material 1 and the thermoplastic resin (PA6) having a low average molecular weight are mixed at a ratio of 10:90 (mass ratio). Then, molding and evaluation were performed.
(比較例7)
微細セルロース原料7の水分散液867質量部を用いた他は、実施例1と同様に樹脂組成物を製造し、成形と評価を行った。
(Comparative Example 7)
A resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 867 parts by mass of the aqueous dispersion of fine cellulose raw material 7 was used, and molding and evaluation were performed.
(比較例8〜10)
市販の熱可塑性樹脂(PA6:比較例8)、(PA610:比較例9)、(PA12:比較例10)をそれぞれ単独で用いて、シリンダ温度250℃、金型温度70℃で射出成形し、評価を行った。
各成分及び成形体の性状を表1に示す。
(Comparative Examples 8 to 10)
Commercially available thermoplastic resins (PA6: Comparative Example 8), (PA610: Comparative Example 9), and (PA12: Comparative Example 10) were each used for injection molding at a cylinder temperature of 250 ° C and a mold temperature of 70 ° C. Evaluation was performed.
Table 1 shows the properties of each component and the molded body.
本発明に係る樹脂組成物は、引張物性及び耐摩耗性に優れる成形品を与えることから、産業用機械部品、一般機械部品、自動車・鉄道・車両等部品、船舶部材、航空関連部品、宇宙機、人工衛星部材、電子・電気部品、建築・土木材料、生活用品、スポーツ・レジャー用品、風力発電用筐体部材、容器・包装部材等に好適に適用され得る。 Since the resin composition according to the present invention gives a molded article having excellent tensile properties and wear resistance, industrial machine parts, general machine parts, automobile / railway / vehicle parts, ship members, aviation-related parts, spacecraft It can be suitably applied to artificial satellite members, electronic / electric parts, construction / civil engineering materials, daily necessities, sports / leisure products, casing members for wind power generation, containers / packaging members, and the like.
Claims (12)
部分加水分解された微細セルロース(A)において、前記ピークトップ分子量以下の分子量を有する低分子量成分の量をS1、前記ピークトップ分子量を超える分子量を有する高分子量成分の量をS2としたとき、S1/S2が1.00より大きい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The partially hydrolyzed fine cellulose (A) has a peak top molecular weight corresponding to a polymerization degree of 450 or more,
In the partially hydrolyzed fine cellulose (A), when the amount of the low molecular weight component having a molecular weight equal to or lower than the peak top molecular weight is S1, and the amount of the high molecular weight component having a molecular weight exceeding the peak top molecular weight is S2, S1 The resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein / S2 is greater than 1.00.
微細セルロース及び/又は植物繊維を、水を含む状態かつ酸素濃度18体積%以下の雰囲気下で加熱することによって、部分加水分解された微細セルロース(A)を含む配合成分を得ること、及び
前記配合成分と前記熱可塑性樹脂(B)とを組合せること、
を含む、方法。 It is the manufacturing method of the resin composition as described in any one of Claims 1-10,
Obtaining a blended component containing finely hydrolyzed fine cellulose (A) by heating fine cellulose and / or plant fiber in an atmosphere containing water and an oxygen concentration of 18% by volume or less; and Combining an ingredient and the thermoplastic resin (B);
Including a method.
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