JP4846315B2 - セルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊する工程、
前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、
前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物(以下「セルロース繊維含有組成物」と略す)の製造方法を提供する。
本発明のセルロース繊維含有組成物の製造方法を工程ごとに説明するが、本発明では、2以上の工程を1つにしてもよく、1つの工程を2以上に分離してもよい。
第1工程において、攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊する。
第2工程において、前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る。第1工程と第2工程は、ミキサーの攪拌を停止することなく、連続した1つの工程にすることができる。
第3工程において、第2工程で得られた混合物を冷却しながら低速攪拌する。この工程の処理により、前記混合物を固化する(固化により造粒する)。第3工程では、ミキサーの冷却効率を高めるため、第1工程と第2工程で用いたミキサーとは別のミキサー(好ましくは冷却手段を有しているもの)を用いることが好ましい。
本発明の樹脂成形体は、本発明の製造方法により得られたセルロース繊維含有組成物の固化物(造粒物)を用い、押出機や射出成形機により、所望形状に成形して得ることができる。なお、前記固化物(造粒物)は粒径が不揃いであるため、必要に応じて、成形前に粉砕して粒径を揃えることができる。
表1に示す成分を用いて、下記の方法により、セルロース繊維含有組成物を製造した。
ヒーターミキサー(上羽根:混練用タイプ、下羽根:高循環・高負荷用,ヒーター及び温度計付き,容量20L,品名ヘンシェルミキサーFM20C/I,三井鉱山(株)製)を140℃に加温し、表1に示す各種セルロース繊維品を投入し、平均周速50m/秒で攪拌した。
引き続き、ヒーターミキサー内にポリプロピレンを投入した後、平均周速50m/秒で攪拌を続けた。このときのモーターの動力は2.5kWであった。ミキサーの温度が120℃に達した時に、MPPを投入し攪拌を続けた。
冷却ミキサー〔回転羽根:冷却用標準羽根,水冷手段(20℃)及び温度計付き,容量45L,品名クーラーミキサーFD20C/K,三井鉱山(株)製)平均周速10m/秒で攪拌を開始し、ミキサー内の温度が80℃になった時点で攪拌を終了した。第3工程の処理により、セルロース繊維とポリプロピレンの混合物は固化して、直径が数mmから2cm程度の造粒物が得られた。
原料の配合成分を変更した以外は、実施例1と同様に行った。
実施例1の組成物100質量部に対して、発泡剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリルを2重量部添加して、発泡成形体を得た。
原料の配合成分を変更した以外は、実施例1と同様に行った。しかし、加えた木粉あるいは微粉パルプの一部がミキサーの底に残っており、均一に分散していなかった。
PP、実施例1と同じセルロースシュレッド、MPPをV型ブレンダーで予備混合した後、二軸押出機を用いて押出成形した(シリンダー温度は190℃)。セルロースシュレッドの送り出しが円滑にできず、成形性(混練性、押出性)は悪かった。
(1)曲げ強さ(MPa)
ISO178に準拠して測定した。
ISO178に準拠して測定した。
ISO179/1eAに準拠して、ノッチ付きシャルピー衝撃強さを測定した。
縦200mm、横400mm、厚み10mmの成形体を2枚重ねて厚み20mmとして、その一面に5本の釘(長さ34mm、太さ2mm)を、縦100mmの位置に、横方向に約60mm間隔で、16mmの深さまで打ち付けた。両端の釘は、板の縁から約60mm離れた位置に打ち付けた。
ABS:ABS樹脂、ダイセルポリマー(株)のセビアンV660
ポリ乳酸:ポリL乳酸樹脂、市販のポリL乳酸樹脂を使用した。D体1.2%、PMMA換算で重量平均分子量17万のものを使用した。
セルロースシート(セルロース繊維集合体):セルロースシュレッドを調製したシートを、幅20cm、長さ80cmに切断したもの
木粉:平均繊維長(径)40μmの市販品
粉末セルロース:日本製紙(株)製のKCフロック W−200G,平均繊維長(径)32μm
MPP:酸変性ポリプロピレン、三洋化成工業(株)製ユーメックス1010
Claims (7)
- 攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中に水分含有率が20質量%以下のセルロース繊維集合体を入れ、前記回転羽根の平均周速が10〜100m/秒で高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊して綿状にする第1工程、
第1工程と同じミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に前記回転羽根の平均周速が10〜100m/秒で高速攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る第2工程、
第1工程及び第2工程と異なるミキサー内に前記混合物を冷却しながら前記回転羽根の平均周速が1〜30m/秒で、前記高速攪拌時の周速よりも小さい周速で低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 - 第2工程において、回転羽根の平均周速が10〜100m/秒で高速撹拌する過程にて、ミキサー内の温度が上昇し、かつミキサーの回転羽根を駆動するモーターの動力が上昇した後に、回転羽根の平均周速を10〜100m/秒の範囲内で減速させた後、再度ミキサーの回転羽根を駆動するモーターの動力が上昇した後に第3工程に移行する、請求項1記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 前記セルロース繊維集合体がパルプシート又はその切断物である、請求項1又は2記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- セルロース繊維の平均繊維長さが0.1〜1000mmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、融点230℃以下の結晶性樹脂及びキャピラリオメーターで測定した溶融粘度が102〜105ポイズ(200℃,剪断速度100sec-1)の非晶性樹脂から選ばれるものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から得られた樹脂成形体であり、前記成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが1mm以上のセルロース繊維塊の数が10個/50cm2以下である樹脂成形体。
- 成形体の密度が0.4〜1.3g/cm3である、請求項6記載の樹脂成形体。
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