JP2009107155A - Mfc/樹脂複合材とその製造方法ならびに成形品 - Google Patents
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Abstract
【課題】MFC同士が凝集することなく樹脂中に均一に分散されたMFC/樹脂複合材とその製造方法ならびに成形品を提供する。
【解決手段】樹脂とMFCとから構成されるMFC/樹脂複合材であって、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、空隙内に樹脂粒子を含有していることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】樹脂とMFCとから構成されるMFC/樹脂複合材であって、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、空隙内に樹脂粒子を含有していることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、MFC/樹脂複合材とその製造方法ならびに成形品に関するものである。
従来、樹脂の補強材としてミクロフィブリル化セルロース(Micro-Fibrillated Cellulose:MFC)を用いたMFC/樹脂複合材が知られている(特許文献1〜3参照)。
このMFC/樹脂複合材では、MFCの補強材としての機能を発揮させるために樹脂中にMFCを均一に分散させることが重要である。すなわち、樹脂を繊維で補強することを考えた場合、一般に繊維のアスペクト比(繊維長/繊維径)が大きいほど補強効果は大きくなる。MFCはその原料となる植物単繊維と比較して2桁ほど大きいアスペクト比を有しているが、MFCが樹脂中で均一に分散せずにMFC同士が凝集した状態で存在すると、MFCが有する高いアスペクト比に由来する樹脂への高い補強効果を発揮させることができない。
しかしながら、MFCは樹脂と複合化する工程において凝集し易いため、樹脂中にMFCが均一に分散した複合材を得ることは難しい。これは、以下に説明するように、MFCはナノオーダーの繊維であること、およびMFCを構成する分子が極めて親水性の高いセルロースであることが主な要因となっている。
一般にナノファイバーの3大効果として、(1)超比表面積効果、(2)ナノサイズ効果、(3)超分子配列効果が挙げられる。この中で繊維同士の凝集に主として関わるのは、超比表面積効果である。ナノファイバーはその極めて細い直径のために、単位質量当たりの表面積が極めて大きい。大きな表面積は繊維同士の相互作用を強め、繊維表面に極性の高い官能基を有する場合には、繊維同士を凝集し易い状況へ導く。そして、MFCは表面に極性の高いヒドロキシル基を多数有する化学構造を有している。
すなわち、MFCは図2に示すように多糖のセルロースから構成されており、セルロースは多数のヒドロキシル基を有している。ヒドロキシル基は極性の高い官能基であり、これを多数有するセルロースから構成されるMFCは非常に極性の高い親水性に富む成分となる。
MFCは製造工程上、多量の水分と共存する形で生成される。共存する水分をMFCから除去すると、MFC同士が凝集し、互いに強固な水素結合を形成する。一旦水素結合により結びついたMFC凝集塊を、再度個々の繊維に分離することは極めて難しい。
MFCを樹脂と複合化する際には、複合化の過程でMFCと共存する水分を除去することが必要になる。MFCと水分が共存したままでは水分がMFCの非晶領域に浸透し、非晶領域を構成するセルロース分子鎖の結合力を緩めるため、MFC自身の強度が低減される。その結果、樹脂に対する補強効果が弱まることになる。また、複合材中の水分が材料の使用過程で抜けると、材料が収縮し、乾燥に伴う内部応力が発生するなどの問題が発生する。
MFCを樹脂と複合化する際には、MFCが樹脂中に分散した状態を保ちながら両者を複合化することが重要な鍵となる。しかしながら、MFCの凝集発生を阻止することは非常に難しい。これは、樹脂の大部分はMFCほどの大きな極性を有しないためである。MFCと樹脂を単純に混合するのみでは、MFC同士の凝集は避けられない。
MFC/樹脂複合材の従来技術として、特許文献1では、混練機内にMFC原料の植物繊維と樹脂を同時に投入し、混練機内において植物繊維の解繊を進めながら、生成するMFCと樹脂を複合化することが提案されている。
特許文献2では、MFC/樹脂複合シートを作製し、複数枚のMFC/樹脂複合シートを積層成形することによりMFC/樹脂複合材を作製することが提案されている。
特許文献3では、MFCと熱可塑性樹脂との混合物を加熱溶融して成形することが提案されている。
特開2005−42283号公報
特開2003−201695号公報
特開2006−312281号公報
しかしながら、特許文献1の方法では、MFCの含有率が高くなると、混練物の粘度が過剰に高くなり混練不可能な状態になると推測され、MFCの含有率が低い場合でないと適用が困難である。
また、特許文献2の方法では、MFC/樹脂複合シート間の層間剥離によりMFC/樹脂複合材が破壊するため、MFCの補強効果が完全に発揮されない。
また、特許文献3には、MFCと熱可塑性樹脂を具体的にどのように複合化するかについての記載はなく、さらに、特許文献3に記載されている方法でMFCを樹脂中に均一に分散させることは困難である。
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、MFC同士が凝集することなく樹脂中に均一に分散されたMFC/樹脂複合材とその製造方法ならびに成形品を提供することを課題としている。
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
第1に、本発明のMFC/樹脂複合材は、樹脂とミクロフィブリル化セルロース(MFC)とから構成されるMFC/樹脂複合材であって、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、空隙内に樹脂粒子を含有していることを特徴とする。
第2に、上記第1のMFC/樹脂複合材において、樹脂粒子は植物由来樹脂の粒子であることを特徴とする。
第3に、上記第1または第2のMFC/樹脂複合材において、MFCは、その構成成分であるセルロースに疎水性の官能基を導入したものであることを特徴とする。
第4に、上記第3のMFC/樹脂複合材において、MFCは、その構成成分であるセルロースをアセチル化処理したものであることを特徴とする。
第5に、上記第1ないし第4のいずれかのMFC/樹脂複合材において、MFCの含有量が30質量%以下であることを特徴とする。
第6に、本発明のMFC/樹脂複合材の製造方法は、水分含有ミクロフィブリル化セルロース(MFC)と樹脂エマルジョンとを攪拌混合し、得られたMFC/樹脂エマルジョン混合物を凍結乾燥し、次いで得られた凍結乾燥物を粉砕処理することを特徴とする。
第7に、上記第6のMFC/樹脂複合材の製造方法において、MFC/樹脂エマルジョン混合物を型枠内に投入し、型枠内のMFC/樹脂エマルジョン混合物を加圧圧縮することにより、MFC/樹脂エマルジョン混合物から水分を圧搾除去して予備脱水を行い、次いでこの予備脱水したMFC/樹脂エマルジョン混合物を凍結乾燥することを特徴とする。
第8に、上記第7のMFC/樹脂複合材の製造方法において、MFC/樹脂エマルジョン混合物の固形分濃度が20質量%以上となるように予備脱水することを特徴とする。
第9に、上記第6ないし第8のいずれかのMFC/樹脂複合材の製造方法において、MFCは、その構成成分であるセルロースに疎水性の官能基を導入したものであることを特徴とする。
第10に、上記第9のMFC/樹脂複合材の製造方法において、MFCは、その構成成分であるセルロースをアセチル化処理したものであることを特徴とする。
第11に、本発明の成形品は、上記第1ないし第5のいずれかのMFC/樹脂複合材を射出成形したものであることを特徴とする。
上記第1の発明によれば、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、その空隙におけるMFC表面に樹脂粒子が付着した構造を有している。そのため、MFCが有する高いアスペクト比に由来するMFCの補強材としての機能が発現され、樹脂単独の場合に比較して強度などの諸物性を大幅に向上させることができる。
上記第2の発明によれば、上記第1の発明の効果に加え、植物由来樹脂を用いることでMFC/樹脂複合材全体として環境調和型の材料となり、石油系資源の節減や地球温暖化の原因とされる二酸化炭素の発生抑制を達成することができる。また、植物由来樹脂が生分解性を有するものである場合には、植物繊維であるMFCとのコンパウンドも生分解性の高い材料となる。
上記第3の発明によれば、上記第1および第2の発明の効果に加え、セルロースに疎水性の官能基を導入することで、MFCと樹脂粒子との接着性が向上し、曲げ弾性、曲げ強さ、衝撃強度などの諸物性を向上させることができる。
上記第4の発明によれば、上記第3の発明の効果に加え、セルロースをアセチル化処理することで、MFCと樹脂粒子との接着性が向上し、曲げ弾性、曲げ強さ、衝撃強度などの諸物性を大幅に向上させることができる。
上記第5の発明によれば、上記第1ないし第4の発明の効果に加え、MFCの含有量を30質量%以下とすることで、射出成形時における粘度が過剰に上昇することがなく、複雑な3次元形状などの所望形状の成形品を得ることができる。
上記第6の発明によれば、MFC/樹脂エマルジョン混合物中においてMFCと共存する水分を液体の状態を介さずに昇華させて除去しているので、MFC同士の凝集が発生せず、解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散した構造を形成することができる。そのため、この空隙におけるMFC表面に樹脂粒子が付着した本発明により得られるMFC/樹脂複合材は、MFCが有する高いアスペクト比に由来するMFCの補強材としての機能が発現され、樹脂単独の場合に比較して強度などの諸物性を大幅に向上させることができる。
上記第7の発明によれば、上記第6の発明の効果に加え、予備脱水によりMFC/樹脂エマルジョン混合物の固形分濃度を高めることで、後工程でのMFC/樹脂エマルジョン混合物の取り扱いが容易になり、良好な保形性も得ることができる。また、加圧圧縮により、脱水と同時に、MFC/樹脂エマルジョン混合物を型枠に対応した所定形状とすることができ、特に、凍結乾燥後の粉砕工程において粉砕し易いシート形状とすることができる。
上記第8の発明によれば、上記第7の発明の効果に加え、予備脱水によりMFC/樹脂エマルジョン混合物の固形分濃度を20質量%以上に高めることで、後工程でのMFC/樹脂エマルジョン混合物の取り扱いが特に容易になり、良好な保形性も得ることができる。
上記第9の発明によれば、上記第6ないし第8の発明の効果に加え、セルロースに疎水性の官能基を導入することで、凍結乾燥時において、MFC/樹脂エマルジョン混合物中でMFCと共存する水分の除去が容易となり、乾燥時間の短縮が可能となる。さらに、MFCと樹脂粒子との接着性が向上し、MFC/樹脂複合材の曲げ弾性、曲げ強さ、衝撃強度などの諸物性を向上させることができる。
上記第10の発明によれば、上記第9の発明の効果に加え、セルロースをアセチル化処理することで、凍結乾燥時において、MFC/樹脂エマルジョン混合物中でMFCと共存する水分の除去が容易となり、乾燥時間の大幅な短縮が可能となる。さらに、MFCと樹脂粒子との接着性が向上し、MFC/樹脂複合材の曲げ弾性、曲げ強さ、衝撃強度などの諸物性を大幅に向上させることができる。
上記第11の発明によれば、原料として上記第1ないし第5のMFC/樹脂複合材を用いて射出成形したものであるため、MFCが有する高いアスペクト比に由来するMFCの補強材としての機能が発現され、樹脂単独の場合に比較して強度などの諸物性を大幅に向上させることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のMFC/樹脂複合材は、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、空隙内に樹脂粒子を含有している。
ここで、「凝集せずに解繊されたMFC」とは、ナノファイバーであるMFCが水素結合による凝集塊を形成していない状態のことであり、「均一に分散」しているとは、解繊されたMFCが、個々のMFC間に空隙を有するようにバルク全体として疎密なく均一に分散している状態のことである。
このように凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散した構造体は、図1の概念図に示されるように、MFCが全体として繊維ウェブを形成している(以下、「MFCウェブ構造体」という)。
MFCウェブ構造体中の空隙含有率(体積比率)は、製造時の調整により50〜75%とすることが好ましい。空隙含有率が小さ過ぎると、MFCの凝集が発生する傾向が大きくなる。
このようなMFCウェブ構造体は、凍結乾燥を利用することで得ることができる(図1)。以下、本発明のMFC/樹脂複合材の製造方法を説明する。
一方の原料である水分含有MFCは、市販されているものを用いることができるが、たとえば、セリッシュ KY−100G(ダイセル工業(株) 固形分10質量%)を用いることができる。
MFCは、化学修飾することにより、その構成成分であるセルロースに疎水性の官能基を導入したものであってもよい。このような化学修飾の好適な具体例としては、アセチル化処理を挙げることができる。
アセチル化処理などによりセルロースに疎水性の官能基を導入することで、凍結乾燥時において、MFC/樹脂エマルジョン混合物中でMFCと共存する水分の除去が容易となり、乾燥時間の短縮が可能となる。さらに、MFCと樹脂粒子との接着性が向上し、MFC/樹脂複合材の曲げ弾性、曲げ強さ、衝撃強度などの諸物性を向上させることができる。これは、疎水性の官能基をMFCに導入することによりMFCの疎水性が高まり、疎水性の樹脂粒子に対する親和性が向上することによるものと考えられる。
但し、疎水性官能基によるヒドロキシル基の置換度を上げ過ぎると、MFCの疎水性が高くなり過ぎ、樹脂エマルジョン中の樹脂粒子との親和性が逆に低下する場合がある。この場合には、疎水性官能基によるヒドロキシル基の置換度を下げるか、あるいは樹脂エマルジョンに使用する界面活性剤の種類や量を調整することにより、樹脂粒子表面の極性を少し低下させることが必要になる場合もある。
MFCのアセチル化処理は、たとえば次の方法で行うことができる。原料の水分含有MFC(セリッシュ KY−100G)をMFC濃度が1質量%となるように多量の無水酢酸中に投入する。この溶液をホモジナイザーにより攪拌し、MFCを無水酢酸中に分散させる。次いで温度120℃で12時間処理することにより、MFCの構成成分であるセルロースをアセチル化する。アセチル化を完了した後、溶液を濾過し、その後、多量の水を濾過残渣に加えて攪拌し、濾過する処理を数回行うことにより、アセチル化MFCの水洗を行う。
他方の原料である樹脂エマルジョンの種類は、特に制限はないが、植物由来樹脂エマルジョンを用いた場合、MFC/樹脂複合材全体として環境調和型の材料となる。植物由来樹脂エマルジョンを用いることで、石油系樹脂エマルジョンを用いた場合と比較してMFC/樹脂複合材の製造に要する石油系資源の量を低減することができるため、地球温暖化の原因とされる二酸化炭素の発生抑制に繋がると共に、枯渇が懸念されている石油系資源を節減する効果も期待できる。
植物由来樹脂エマルジョンの具体例としては、ポリ乳酸(Poly Lactic Acid:以下、PLA)エマルジョン、ポリブチレンサクシネートエマルジョン、デンプン系樹脂エマルジョンなどが挙げられる。特に、エマルジョンの樹脂粒子がPLAのように生分解性を有するものであれば、植物繊維であるMFCとの複合材も生分解性の高い材料となる。
植物由来樹脂エマルジョンの他、樹脂エマルジョンとして合成樹脂エマルジョンを用いることができる。
原料の水分含有MFCと樹脂エマルジョンは、これらを混合し、得られたMFC/樹脂エマルジョン混合物を予め予備脱水して固形分濃度を高めた後、液体窒素に浸漬することにより凍結させ、その後凍結乾燥器により凍結乾燥して水分を除去する。これにより、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散したMFCウェブ構造体の空隙内に樹脂粒子を含有したMFC/樹脂複合材が得られる。
本発明では、MFC/樹脂エマルジョン混合物中においてMFCと共存する水分を液体の状態を介さずに昇華させて除去しているので、MFC/樹脂エマルジョン混合物中において水分を含有する部分が水分の昇華によりそのまま空隙となり、図1上側のフローに示すように、MFC同士の凝集は発生せずにMFCウェブ構造体が得られる。これに対して通常の乾燥では、図1下側のフローに示すように、MFC同士が凝集して凝集塊が発生し、MFC凝集塊には空隙がほとんど存在しなくなるため樹脂粒子を含有できなくなる。
具体的には、たとえば次の製造方法を適用することができる。原料の水分含有MFCと樹脂エマルジョンをハンドミキサーにより攪拌混合する。MFCと樹脂エマルジョン中の樹脂粒子は共に水との親和性を有するため、両者は攪拌処理により均一に混合される。
次に図3に示すように、MFC/樹脂エマルジョン混合物を、水分が抜ける多孔質鉄板1上に配設した所定の型枠2内に投入した後、その上から上蓋3を被せて密閉容器とし、上方から上蓋3を押圧して密閉容器内のMFC/樹脂エマルジョン混合物に圧力(好ましくは1.0MPa以下)を負荷して加圧圧縮することにより、多孔質鉄板1から水分を外部に押し出して水分を圧搾除去しMFC共存水分の予備脱水を行う。
MFC/樹脂エマルジョン混合物の予備脱水は、加圧圧縮によりMFC/樹脂エマルジョン混合物を型枠2に対応した所定形状とすると共に、MFC/樹脂エマルジョン混合物の固形分が好ましくは20質量%以上、より好ましくは30〜40質量%となるように行う。予備脱水により水分含有MFCの固形分を20質量%以上とすることで、後工程の取り扱いが容易になり、保形性も得ることができる。水分含有MFCの固形分が高くなり過ぎると、凍結乾燥工程においてMFC間の距離が接近し過ぎるために、MFCの凝集が発生し易い傾向がある。
なお、型枠2のキャビティをシート形状とし、予備脱水時の加圧圧縮によりMFC/樹脂エマルジョン混合物を薄いシート形状とすることで、凍結乾燥後のMFC/樹脂複合材を粉砕加工してペレットを得る際に、粉砕加工が容易となる。
以上のようにして、固形分が20質量%以上となるまで予備脱水した所定形状のMFC/樹脂エマルジョン混合物を得た後、このMFC/樹脂エマルジョン混合物を液体窒素に浸漬することにより凍結させ、その後、凍結乾燥器により凍結乾燥する。凍結乾燥器は、市販のものを用いることができる。
凍結乾燥後のMFC/樹脂複合材は、粉砕加工してペレットとすることにより、射出成形用のコンパウンドとすることができる。凍結乾燥後のMFC/樹脂複合材は、内部に空隙を有するMFCウェブ構造体のMFC表面に樹脂粒子が付着した構造であり、内部に空隙を有しているため粉砕加工が容易である。
射出成形用のコンパウンドとしてのMFC/樹脂複合材は、MFC含有率が好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量以下である。MFC含有率が高過ぎると射出成形時においてコンパウンドの粘度が上昇し、射出成形することができなくなる場合があり、MFC含有率が低過ぎるとMFCによる樹脂の補強効果が得られない場合がある。
上記のMFC/樹脂複合材を用いて射出成形することにより、複雑な3次元形状をした成形品を得ることができ、この成形品は、MFCが有する高いアスペクト比に由来するMFCの補強材としての機能が発現され、樹脂単独の場合に比較して強度などの諸物性が大幅に向上する。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>
市販の水分含有MFC(セリッシュ KY−100G ダイセル工業(株)製、固形分10質量%)と、PLAエマルジョン(第一工業製薬(株)製、固形分51質量%)を、組成比が固形分でMFC20質量%、PLA80質量%となるように採取し、両者をハンドミキサーにより15分間攪拌した。
<実施例1>
市販の水分含有MFC(セリッシュ KY−100G ダイセル工業(株)製、固形分10質量%)と、PLAエマルジョン(第一工業製薬(株)製、固形分51質量%)を、組成比が固形分でMFC20質量%、PLA80質量%となるように採取し、両者をハンドミキサーにより15分間攪拌した。
攪拌後のMFC/PLAエマルジョン混合物を、底部に多孔質鉄板を配設した100mm角の型枠内に投入し、その上から上蓋を被せて密閉容器とした後、上部から圧縮荷重0.2MPaを加え、水分を圧搾除去することにより予備脱水を行い、固形分40質量%、厚さ2mmのシート形状のMFC/PLAエマルジョン混合物を得た。
このシート形状のMFC/PLAエマルジョン混合物を液体窒素に浸漬させることにより凍結した。次いでこの凍結物を凍結乾燥器に入れ、温度20℃の真空下にて凍結乾燥して凍結物中の共存水分を完全に除去した。
凍結乾燥物であるMFC/PLA複合材を、ハンマーミルにより粗く粉砕加工し、射出成形用のコンパウンドを得た。このコンパウンドを射出成形機により成形し、ASTM規格に準拠した試験片(組成比:MFC20質量%、PLA80質量%)を得た。
得られた試験片について、曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値をASTM規格に準拠した試験により測定した。その結果を表1に示す。
<実施例2>
市販の水分含有MFC(セリッシュ KY−100G ダイセル工業(株)製、固形分10質量%)を、MFC濃度が1質量%となるように多量の無水酢酸中に添加し、この溶液をホモジナイザーにより10分間攪拌し、MFCを無水酢酸中に分散した。その後、温度120℃で12時間処理することにより、セルロースをアセチル化した。アセチル化を完了した後、溶液を濾過し、さらに濾過残渣に多量の水を加えて攪拌、濾過する操作を数回行うことによりアセチル化MFCを水洗した。
<実施例2>
市販の水分含有MFC(セリッシュ KY−100G ダイセル工業(株)製、固形分10質量%)を、MFC濃度が1質量%となるように多量の無水酢酸中に添加し、この溶液をホモジナイザーにより10分間攪拌し、MFCを無水酢酸中に分散した。その後、温度120℃で12時間処理することにより、セルロースをアセチル化した。アセチル化を完了した後、溶液を濾過し、さらに濾過残渣に多量の水を加えて攪拌、濾過する操作を数回行うことによりアセチル化MFCを水洗した。
得られたアセチル化MFCを用い、実施例1と同様の手順により、組成比がMFC20質量%、PLA80質量%の試験片を得た。
得られた試験片について、曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値をASTM規格に準拠した試験により測定した。その結果を表1に示す。
<比較例1>
PLAエマルジョン(第一工業製薬(株)製、固形分51質量%)のみを型枠内に流し込み、乾燥して水分を飛散した後、実施例1と同様の条件にて射出成形を行いASTM規格に準拠したPLA成形物の試験片を得た。得られた試験片について、曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値をASTM規格に準拠した試験により測定した。その結果を表1に示す。
<比較例2>
予備脱水後のMFC/PLAエマルジョン混合物を凍結乾燥せずに、通常の温風乾燥器を用いて乾燥した以外は実施例1と同様にして、組成比がMFC20質量%、PLA80質量%の試験片を得た。
<比較例1>
PLAエマルジョン(第一工業製薬(株)製、固形分51質量%)のみを型枠内に流し込み、乾燥して水分を飛散した後、実施例1と同様の条件にて射出成形を行いASTM規格に準拠したPLA成形物の試験片を得た。得られた試験片について、曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値をASTM規格に準拠した試験により測定した。その結果を表1に示す。
<比較例2>
予備脱水後のMFC/PLAエマルジョン混合物を凍結乾燥せずに、通常の温風乾燥器を用いて乾燥した以外は実施例1と同様にして、組成比がMFC20質量%、PLA80質量%の試験片を得た。
得られた試験片について、曲げ弾性率、曲げ強さ、アイゾット衝撃値をASTM規格に準拠した試験により測定した。その結果を表1に示す。
実施例1,2のMFC/PLA複合材は、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、分散性が良好であり、空隙内に樹脂粒子を含有していた。また表1に示すように、曲げ弾性率、曲げ強さ、耐衝撃性の全てにおいて、比較例1のPLA単体と比較して物性が大きく向上した。特にMFCをアセチル化処理した実施例2では強度の向上効果が大きかった。これはMFCの疎水化によりPLA粒子との界面接着力が向上したことによるものと考えられる。
さらに表1に示すように、MFCをアセチル化処理した実施例2では、凍結乾燥に要する時間を大幅に短縮することができた。これはMFC表面のヒドロキシル基を疎水性のアセチル基に置換したことにより、MFCから水分が放散し易くなったことによるものと考えられる。
このように、凍結乾燥を利用したMFC/PLA複合材の製造工程を適用することにより、機械的強度に優れたMFC/PLA複合材を作製することができた。
一方、比較例2のMFC/PLA複合材は、複合材中でMFC凝集塊が散在しており、分散不良であった。これは、MFC/PLAエマルジョン混合物の乾燥時に水分の除去に伴ってMFC同士が引き合って凝集し、凝集塊はPLAエマルジョンの浸入が可能な空隙をほとんど有しないためである。PLA単体と比較して曲げ弾性率の向上は認められたが、曲げ強度と耐衝撃性はむしろ低下した。
1 多孔質鉄板
2 型枠
3 上蓋
2 型枠
3 上蓋
Claims (11)
- 樹脂とミクロフィブリル化セルロース(MFC)とから構成されるMFC/樹脂複合材であって、凝集せずに解繊されたMFCが空隙を有するように均一に分散しており、空隙内に樹脂粒子を含有していることを特徴とするMFC/樹脂複合材。
- 樹脂粒子は植物由来樹脂の粒子であることを特徴とする請求項1に記載のMFC/樹脂複合材。
- MFCは、その構成成分であるセルロースに疎水性の官能基を導入したものであることを特徴とする請求項1または2に記載のMFC/樹脂複合材。
- MFCは、その構成成分であるセルロースをアセチル化処理したものであることを特徴とする請求項3に記載のMFC/樹脂複合材。
- MFCの含有量が30質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか一項に記載のMFC/樹脂複合材。
- 水分含有ミクロフィブリル化セルロース(MFC)と樹脂エマルジョンとを攪拌混合し、得られたMFC/樹脂エマルジョン混合物を凍結乾燥し、次いで得られた凍結乾燥物を粉砕処理することを特徴とするMFC/樹脂複合材の製造方法。
- MFC/樹脂エマルジョン混合物を型枠内に投入し、型枠内のMFC/樹脂エマルジョン混合物を加圧圧縮することにより、MFC/樹脂エマルジョン混合物から水分を圧搾除去して予備脱水を行い、次いでこの予備脱水したMFC/樹脂エマルジョン混合物を凍結乾燥することを特徴とする請求項6に記載のMFC/樹脂複合材の製造方法。
- MFC/樹脂エマルジョン混合物の固形分濃度が20質量%以上となるように予備脱水することを特徴とする請求項7に記載のMFC/樹脂複合材の製造方法。
- MFCは、その構成成分であるセルロースに疎水性の官能基を導入したものであることを特徴とする請求項6ないし8いずれか一項に記載のMFC/樹脂複合材の製造方法。
- MFCは、その構成成分であるセルロースをアセチル化処理したものであることを特徴とする請求項9に記載のMFC/樹脂複合材の製造方法。
- 請求項1ないし5いずれか一項に記載のMFC/樹脂複合材を射出成形したものであることを特徴とする成形品。
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