WO2023074842A1 - パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法および成形体の製造方法 - Google Patents
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
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- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
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- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
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- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/04—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres having existing or potential cohesive properties, e.g. natural fibres, prestretched or fibrillated artificial fibres
- D04H1/26—Wood pulp
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- D—TEXTILES; PAPER
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- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/425—Cellulose series
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- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
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- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4282—Addition polymers
- D04H1/4291—Olefin series
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- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
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- D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
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- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
- D04H1/542—Adhesive fibres
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- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
Definitions
- the present invention relates to a method for producing pulp fiber-containing resin pellets, and a method for producing molded articles using the obtained pulp fiber-containing resin pellets.
- Fiber-reinforced plastic moldings molded from non-woven fabrics (also called sheets for fiber-reinforced plastic moldings) containing reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers have already been used in various fields such as sports and leisure goods, aircraft materials, and electronic equipment parts. used in the field.
- Thermosetting resins and thermoplastic resins are used as matrix resins in fiber-reinforced plastic molded articles.
- fiber-reinforced plastic molded articles using thermoplastic resins have been developed.
- Carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, etc. are used as reinforcing fibers. Such reinforcing fibers serve to increase the strength of the fiber-reinforced plastic molding. When disposing of such molded products, they are disposed of in landfills or incinerated. However, there is a problem that the load applied to the incinerator or the like is large during incineration.
- Patent Documents 1 to 3 a molded article is obtained by making paper from a slurry containing pulp fibers and a thermoplastic resin, and subjecting the molded paper-making intermediate product to heat-press molding.
- Patent Document 3 proposes forming pellets from a slurry containing pulp fibers and a thermoplastic resin and injection molding the pellets to produce a molded product.
- Patent Documents 1 to 3 use pulp fibers as reinforcing fibers, they have good biodegradability and can reduce the environmental load during incineration. However, the dispersibility of the pulp fibers in the resin is not sufficient, and although the rigidity and strength against bending are improved, there is a problem that the impact resistance is not improved.
- An object of the present invention is to provide a method for producing pulp fiber-containing resin pellets that yields moldings that are excellent in rigidity and strength against bending, as well as in impact resistance.
- a further object of the present invention is to provide a method for producing a molded article using the pulp fiber-containing resin pellets.
- the present inventors have developed pulp fiber-containing pellets having a step of producing a fiber aggregate containing pulp fibers and resin A by dry papermaking, and a step of compressing the fiber aggregate to produce a fiber aggregate sheet.
- the inventors have found that the molded article obtained from the pulp fiber-containing pellets obtained by the production method has excellent bending rigidity and strength, and further has improved impact resistance, leading to the completion of the present invention.
- ⁇ 1> A method for producing pulp fiber-containing resin pellets comprising the following steps 1, 2, and 3-1 in this order, or comprising steps 1, 2, and 3-2 in this order: .
- Step 1 A fiber assembly manufacturing step of manufacturing a fiber assembly containing pulp fibers and resin A by dry papermaking.
- Process 2 A fiber assembly sheet manufacturing step of compressing the fiber assembly to manufacture a fiber assembly sheet.
- Step 3-1 Pulp fiber-containing resin pellet production step of melt-kneading the fiber assembly sheet to produce pellets
- Step 3-2 Pulp fiber-containing resin pellet production step of cutting the fiber assembly sheet
- T The method for producing pulp fiber-containing resin pellets according to ⁇ 1>, wherein the resin A contains resin fibers.
- ⁇ 3> The method for producing a pulp fiber-containing resin pellet according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the pulp fiber content in the pulp fiber-containing resin pellet is 10% by mass or more and 90% by mass or less.
- T is the tensile strength of the fiber assembly sheet in the first direction
- Y is the tensile strength in the second direction perpendicular to the first direction
- T/Y is 0.5 or more.
- ⁇ 5> The method for producing pulp fiber-containing resin pellets according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein in step 3-1, an elastomer is further blended and melt-kneaded.
- ⁇ 6> Any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein in step 2, the bulk specific gravity of the fiber assembly sheet subjected to step 3-1 is 0.10 g/mL or more and 0.60 g/mL or less.
- ⁇ 7> Any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein in step 2, the bulk specific gravity of the fiber assembly sheet subjected to step 3-2 is 0.3 g/mL or more and 1.5 g/mL or less.
- a method for producing a molded product comprising: producing pulp fiber-containing resin pellets by the method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>; and molding the pulp fiber-containing resin pellets.
- the molding step is a step of injection molding a pulp fiber-containing resin pellet.
- ⁇ 10> The method for producing a molded article according to ⁇ 8> or ⁇ 9>, wherein the obtained molded article has a density of 0.8 g/cm 3 or more and 1.5 g/cm 3 or less.
- ⁇ 11> The method for producing a molded article according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 10>, wherein the obtained molded article has a thickness of 2 mm or more.
- ⁇ 12> The method for producing a molded article according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 11>, wherein the obtained molded article has a flexural modulus of 1.5 GPa or more measured according to JIS K 7171:2016. .
- ⁇ 13> The method for producing the molded article according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 12>, wherein the Charpy impact strength measured according to JIS K 7111-1:2012 is 2.0 kJ/m 2 or more. .
- a method for producing pulp fiber-containing resin pellets that yields moldings that are excellent in rigidity and strength against bending, as well as excellent impact resistance. Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for producing a molded article using the pulp fiber-containing resin pellets.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a web forming apparatus used in a manufacturing method for manufacturing a fiber assembly for molding according to this embodiment.
- the method for producing pulp fiber-containing resin pellets includes the following steps 1, 2, and 3-1 in this order, or step 1, step 2 , and step 3-2 in this order.
- Step 1 A fiber assembly manufacturing step of manufacturing a fiber assembly containing pulp fibers and resin A by dry papermaking.
- Process 2 A fiber assembly sheet manufacturing step of compressing the fiber assembly to manufacture a fiber assembly sheet.
- Step 3-1 Pulp fiber-containing resin pellet production step of melt-kneading the fiber assembly sheet to produce pellets
- Step 3-2 Pulp fiber-containing resin pellet production step of cutting the fiber assembly sheet
- step 1 by producing a fiber assembly containing pulp fibers and resin A by dry papermaking, the pulp fibers and resin A are uniformly dispersed, and a highly isotropic fiber assembly is obtained. Further, in step 2, the fiber assembly sheet obtained in step 1 is compressed to produce a fiber assembly sheet, and the fiber assembly sheet in which uniform dispersion and isotropy in the fiber assembly are maintained. is obtained. When the obtained fiber assembly sheet is melt-kneaded to produce pellets as in step 3-1, pulp fibers and resin A are uniformly dispersed in the fiber assembly sheet in advance.
- pellets with excellent dispersibility of pulp fibers can be obtained.
- the dispersed state of the pulp fibers in the fiber assembly sheet is maintained as it is, and the pellets with excellent dispersibility of the pulp fibers are obtained. can get.
- pellets having excellent dispersibility of pulp fibers can be obtained, and the molded article produced from the pellets can be bent. It is considered to have excellent rigidity and strength against and also excellent impact resistance.
- Step 1 is a fiber assembly production step for producing a fiber assembly containing pulp fibers and resin A by dry papermaking.
- the pulp fiber applicable to the method for producing pulp fiber-containing resin pellets of the present embodiment is not particularly limited in its production method, type, and the like.
- chemical pulps such as hardwood and/or softwood kraft pulps, mechanical pulps such as SGP, RGP, BCTMP and CTMP, waste paper pulps such as deinked pulps, and kenaf, jute, bagasse, bamboo, straw, hemp, etc. of non-wood pulp.
- Chlorine-free pulp such as ECF pulp and TCF pulp can also be used.
- kraft pulp fibers especially softwood kraft pulp fibers (NBKP) having a long fiber length, are preferably used because the obtained moldings are superior in rigidity and strength against bending and impact resistance.
- NNKP softwood kraft pulp fibers
- the average fiber length of the pulp fibers is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0, from the viewpoint of improving the rigidity and strength against bending of the resulting molded product and impact resistance, and from the viewpoint of easiness in manufacturing the fiber aggregate.
- the average fiber length of pulp fibers is measured by the method described in Examples.
- the average fiber width of the pulp fibers is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, from the viewpoint of improving the rigidity and strength against bending of the resulting molded article and the impact resistance, and from the viewpoint of the ease of manufacturing the fiber aggregate. It is more preferably 10 ⁇ m or more, still more preferably 15 ⁇ m or more, and preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, even more preferably 80 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
- the average fiber width of pulp fibers is measured by the method described in Examples.
- the pulp fibers can be in the form of defibrated dry pulp, for example.
- the pulp fibers are preferably unbeaten pulp fibers from the viewpoint of improving the impact resistance of the resulting molded article. In order for the molded article to exhibit impact resistance, it is necessary that the pulp fibers are appropriately pulled out from the resin when an impact is applied. .
- the fine fiber ratio of the pulp fibers is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less from the above-mentioned viewpoint, and the lower limit is not particularly limited. The fine fiber ratio of pulp fibers is measured by the method described in Examples.
- the content of pulp fibers in the fiber assembly and the fiber assembly sheet is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of obtaining a molded article having excellent bending rigidity and strength and impact resistance, and is easy to manufacture. More preferably 15% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 25% by mass or more from the viewpoint of biomass conversion, and even more preferably 50% by mass or more, particularly preferably 50% by mass or more. is 55% by mass or more. From the viewpoint of obtaining a molded article, the content is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and even more preferably 75% by mass or less.
- the content of the pulp fiber in the pulp fiber-containing resin pellet is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of obtaining a molded article having excellent rigidity and strength against bending and impact resistance, and from the viewpoint of productivity and ease of manufacture. Therefore, it is more preferably 15% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, and from the viewpoint of the degree of biomass conversion, it is even more preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 55% by mass or more. From the viewpoint of obtaining a molded article, the content is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and even more preferably 75% by mass or less.
- resin A components include polyolefin, polyvinyl chloride, polystyrene, ABS, acrylonitrile-styrene, polyester, acrylic resin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polybutylene succinate and polylactic acid.
- the exemplified resins may be used.
- any of fibers, powders, granules and pellets can be used.
- the resin A is preferably a fiber or powder, more preferably a fiber, from the viewpoint of papermaking easiness in step 1. That is, the resin A preferably contains resin fibers or resin powder, more preferably resin fibers, and even more preferably resin fibers.
- fibers of resin A include polyolefin fibers, polyvinyl chloride fibers, polyester fibers, acrylic fibers, polyamide fibers, polycarbonate fibers and polylactic acid fibers.
- Components of Resin A powders, granules, and pellets include polyolefins, polyvinyl chloride, polyesters, acrylics, polyamides, polycarbonates, polylactic acid, polystyrene, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), acrylonitrile-styrene, polyacetal, and polybutylene.
- a preferred example is succinate.
- the resin A powder is preferably exemplified by polystyrene powder, ABS powder, acrylonitrile-styrene powder, polyacetal powder and polybutylene succinate powder.
- the polyolefin include the same specific examples of polyolefin in the polyolefin fiber shown below.
- resin A polyolefin fibers are preferable.
- resin A can be used 1 type or in combination of 2 or more types.
- the resin A two kinds of polylactic acid fiber and polybutylene succinate powder may be used in combination.
- the polyolefin constituting the polyolefin fiber is not particularly limited, and polyolefin (unmodified polyolefin) and modified polyolefin are exemplified.
- the melting point of the polyolefin constituting the polyolefin fiber is preferably 200° C. or less, more preferably 195° C. or less, still more preferably 180° C. or less, from the viewpoint of ease of molding and suppression of deterioration of the pulp fiber, and It is preferably 80° C. or higher, more preferably 90° C. or higher, and still more preferably 100° C. or higher.
- polyolefins examples include polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymers (also referred to as propylene-ethylene copolymers), with polyethylene and polypropylene being preferred.
- methods for modifying the polyolefin include acid modification, chlorination, and the like, and among these, acid modification is preferred from the viewpoint of improving affinity with pulp fibers.
- the acid-modifying component used for acid-modifying the acid-modified polyolefin is preferably an unsaturated carboxylic acid component.
- the unsaturated carboxylic acid component is a component derived from an unsaturated carboxylic acid and its acid anhydride.
- unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, fumaric acid and crotonic acid.
- the unsaturated carboxylic acid component is preferably at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and maleic anhydride, and at least one selected from maleic acid and maleic anhydride. is particularly preferred.
- Polyolefins modified with at least one of maleic acid and maleic anhydride are also referred to as maleic acid-modified polyolefins.
- maleic acid-modified polyolefin is preferable, and maleic acid-modified polyethylene and maleic acid-modified polypropylene are more preferable. At least a part of the acid-modified polyolefin should be acid-modified.
- Polyolefins include polyethylene, polypropylene, at least partially maleic acid-modified polyethylene and at least partially maleic acid-modified polypropylene, At least one selected from the group consisting of ethylene-propylene copolymers is particularly preferred. From the viewpoint of improving the rigidity and strength against bending of the molded article obtained, it is preferable to contain an acid-modified polyolefin as the polyolefin. It is more preferable to contain at least one polypropylene modified with maleic acid, and it is further preferable to contain at least a portion of polyethylene modified with maleic acid.
- polyolefin fibers may be used singly or in combination of two or more.
- the polyolefin fiber may be a composite fiber composed of two or more polyolefins, and examples thereof include split fibers, sea-island fibers, core-sheath fibers, and laminated fibers.
- a core-sheath fiber is preferable from the viewpoint of obtaining a molded article having excellent properties.
- a fiber having a concentric cross-sectional structure or an eccentric cross-sectional structure is used, but a fiber having a concentric cross-sectional structure is preferable. It is preferable to use fibers having a concentric cross-sectional structure because a more uniform fiber aggregate can be obtained.
- the fiber length of the polyolefin fibers is preferably 0.1 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, and still more preferably 2.0 mm or more, from the viewpoint of obtaining a uniform fiber assembly and from the viewpoint of ease of manufacturing the fiber assembly. It is more preferably 3.0 mm or more, and preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less, still more preferably 10 mm or less.
- the fiber length of polyolefin fibers is measured by the method described in Examples.
- the fiber diameter of the polyolefin fibers is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and still more preferably 10 ⁇ m or more, from the viewpoint of obtaining a uniform fiber assembly and from the viewpoint of ease of manufacturing the fiber assembly, and It is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 80 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
- the fiber diameter of polyolefin fibers is measured by the method described in Examples.
- the fineness of the polyolefin fibers is preferably 0.01 dtex or more, more preferably 0.1 dtex or more, still more preferably 1 dtex or more, from the viewpoint of obtaining a uniform fiber assembly and facilitating the production of the fiber assembly, and , preferably 100 dtex or less, more preferably 50 dtex or less, still more preferably 10 dtex or less.
- the content of the polyolefin fiber in the fiber assembly is preferably 90% by mass or less from the viewpoint of obtaining a molded article having excellent bending rigidity and strength and impact resistance. From the viewpoints of easiness of production and productivity, it is more preferably 70% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and from the viewpoint of the degree of biomass conversion, even more preferably 50% by mass or less, particularly preferably 45% by mass or less. is. From the viewpoint of obtaining a molded article, the content is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and even more preferably 25% by mass or more. In addition, when using two or more types of polyolefin fibers, the above content means the total content of the polyolefin fibers.
- the preferred fiber length, fiber diameter, fineness and content of the said fiber are the same as the preferred fiber length, fiber diameter, fineness and content of the polyolefin fiber.
- the preferred content of the powder, granules, or pellets is the same as the preferred content of the polyolefin fibers.
- the particle size of the powder, granules, or pellets is not particularly limited.
- the fiber assembly may contain other components in addition to the pulp fibers and polyolefin fibers described above.
- Other components include elastomers and binder components, which will be described later.
- the content of the binder component is preferably 0.1% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or more and 30% by mass or less, relative to the total mass of the fiber assembly. It is more preferably 0.4% by mass or more and 20% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less.
- Binder components include various starches, casein, sodium alginate, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, acrylic resins, styrene-(meth)acrylic acid ester copolymer resins, urethane resins, polyvinyl alcohol (PVA) resins, various starches, and cellulose derivatives.
- the fiber assembly may further contain fillers and papermaking chemicals.
- fillers include kaolin, calcined kaolin, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, zinc oxide, alumina, magnesium carbonate, magnesium oxide, silica, white carbon, bentonite, zeolite, sericite and smectite.
- mineral pigments and organic pigments such as polystyrene-based resins, urea-based resins, melamine-based resins, acrylic-based resins and vinylidene chloride-based resins.
- Paper manufacturing chemicals include paper strength agents, retention aids, drainage improvers, dyes, fluorescent whitening agents, pH adjusters, antifoaming agents, pitch control agents, slime control agents, and the like.
- Paper strength agents include polyacrylamide and the like.
- a wet strength agent can also be used in combination, and examples thereof include polyamide resins, melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, polyamide-polyamine-epichlorohydrin resins and polyethyleneimine resins.
- the content of the other components excluding pulp fibers and polyolefin fibers is preferably 0.1% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 45% by mass or less, based on the total mass of the fiber assembly. 3% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 0.4% by mass or more and 20% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less.
- pulp fibers and resin A are manufactured by dry papermaking.
- the manufacturing process of the fiber assembly preferably includes a process of mixing pulp fibers and polyolefin fibers in the air and depositing them. That is, the fiber assembly of this embodiment is preferably a dry nonwoven fabric.
- an air-laid web is produced by blowing an air stream containing raw materials such as polyolefin fibers and pulp fibers uniformly mixed in an air stream onto a mesh-like endless belt equipped with a suction box on the lower side.
- the airlaid method is a method including a step of mixing pulp fibers and polyolefin fibers in the air and depositing them.
- the above operation may be repeated multiple times as necessary.
- the web formed by the above method is made into a sheet by the fiber bonding process shown below.
- the fiber bonding step for example, there is a method such as a needle punch method in which a needle is passed through the web surface in a vertical direction to entangle polyolefin fibers or pulp fibers with each other to form a sheet.
- a bonding step is preferably used in combination with a web forming method by a carding method.
- the heat-sealing adhesive blended in the dry method web is fused by heating to bond the raw material fibers (thermal bonding method), and the adhesive is applied to the obtained dry method web.
- a process (chemical bond method) in which the raw material fibers are bonded together using a thermal bond method or a method in which the thermal bond method and the chemical bond method are combined (multi-bond method) can be employed.
- the thermal bonding method it is preferable to heat at a temperature 20°C or more higher than the melting point of the heat-fusible adhesive.
- the heat treatment include hot air treatment and heat pressure treatment at low pressure after hot air treatment.
- the heat-sealable adhesive may be the polyolefin fiber or binder component described above.
- heat-fusible resin particles such as polyethylene, polypropylene, polyester low-melting-point polyethylene terephthalate, low-melting-point polyamide, low-melting-point polylactic acid, and polybutylene succinate are used.
- Fibrous heat-fusible adhesives include polyesters such as low-melting polyethylene terephthalate, low-melting polylactic acid, polybutylene succinate (PBS), and polyethylene terephthalate (PET), low-melting polyamides, acrylic resins, vinyl acetate ( PVAc) resins are used.
- polyesters such as low-melting polyethylene terephthalate, low-melting polylactic acid, polybutylene succinate (PBS), and polyethylene terephthalate (PET), low-melting polyamides, acrylic resins, vinyl acetate ( PVAc) resins are used.
- PBS polybutylene succinate
- PET polyethylene terephthalate
- PVAc vinyl acetate
- the heat-fusible synthetic fiber a heat-fusible composite synthetic fiber having a core-sheath structure obtained by combining two kinds of resins having different melting points and melting only on the surface of the fiber is also preferably used. can.
- a heat-fusible conjugate synthetic fiber having a core-sheath structure has a structure in which a sheath made of a resin with a low melting point is formed on the outer periphery of a core made of a resin with a high melting point.
- a sheath made of a resin with a low melting point is formed on the outer periphery of a core made of a resin with a high melting point.
- two resins having different melting points are combined (PET/PET composite fiber, PE/PET composite fiber, PP/PET composite fiber, PE/PP composite fiber, PVAc/PET composite resin).
- a binder component to fix the fibers together.
- the binder component can be appropriately selected as necessary.
- solution-type binders such as starch, casein, sodium alginate, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose sodium salt, polyvinyl alcohol (PVA), and sodium polyacrylate, Polyacrylic acid ester, acrylic styrene copolymer, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylonitrile butadiene copolymer, methyl methacrylate butadiene copolymer, urea-melamine resin, styrene-butadiene copolymer resin, etc.
- an emulsion type binder etc.
- various forms such as fibers, powder, granules, solutions, emulsions, etc. can be used, and two or more types can be used in combination.
- each fiber constituting the fiber assembly is randomly oriented three-dimensionally in the longitudinal direction, width direction and thickness direction. Therefore, in the present embodiment, the tensile strength in the first direction and the tensile strength in the second direction of the fiber assembly have approximately the same values. That is, in the present embodiment, a fiber aggregate having excellent isotropy in the planar direction can be obtained.
- a laminated sheet may be manufactured by laminating an arbitrary sheet that does not impede moldability on the fiber assembly.
- arbitrary sheets can be laminated on the surface of the fiber assembly or between sheets when the fiber assembly is laminated.
- Sheets such as tissues and nonwoven fabrics can be used as arbitrary sheets to be laminated. These optional sheets are laminated for the purpose of improving surface properties, improving interlaminar strength, and imparting other functions.
- Step 2 is a fiber assembly sheet manufacturing step of compressing the fiber assembly obtained in step 1 to manufacture a fiber assembly sheet.
- a sheet-like fiber assembly (fiber assembly sheet) is obtained.
- the above compression may be performed at the same time as the heat treatment, or may be performed after the heat treatment.
- Compression of the fiber aggregate can be obtained by pressurizing the fiber aggregate with a roll press.
- heating may be performed at the same time as a heating and pressurizing treatment.
- the density of the obtained fiber assembly sheet can be arbitrarily controlled by applying pressure with a metal roll or a resin roll in the roll press treatment.
- a fiber assembly sheet having an arbitrary density can be obtained by setting an arbitrary number of rolls for roll-pressing at an arbitrary temperature and clearance, and heating and pressurizing the sheet. It may be passed through multiple rolls and compressed to the desired density.
- Compression of the fiber assembly can also be obtained by pressure treatment using a hot press.
- the density of the fiber assembly sheet obtained by pressurizing the fiber assembly sheet cut out to an appropriate size or the fiber assembly sheet subjected to the roll press treatment by an autoclave method or a mold press method can be set arbitrarily. can be controlled to By heating to a temperature of 100° C. or higher and applying a pressure of 2 MPa or higher, a fiber assembly sheet having a higher density than the pressure treatment by a roll press can be obtained.
- a preliminary pressing step may be performed, and after preliminary pressing is performed at a lower pressure under the desired heating conditions, the pressure is increased, and hot pressing is performed. It is also preferable to perform a pressure treatment with.
- the pressure treatment process by hot press may be a stamping molding method.
- the stamping molding method is a method in which a fiber assembly is heated in advance, the polyolefin is melted and softened, placed inside a mold, the mold is closed and clamped, and then pressure is cooled.
- a heating device such as a far-infrared heater, a heating plate, a high-temperature oven, or a dielectric heating can be used for heating.
- the pressure treatment step by hot press may be a vacuum forming method.
- the vacuum forming method by creating a vacuum between the fiber assembly and the mold, it is possible to improve the adhesion between the fiber assembly and the mold and improve moldability.
- Vacuum forming is preferably performed in the mold clamping step of the stamping molding method described above. Specifically, the fiber assembly is heated, the polyolefin is melted and softened, placed inside a mold, and then the mold is closed and clamped, and vacuum forming is performed. In vacuum forming, vacuum suction is performed from the mold side.
- the forming pressure in the vacuum forming is usually 1.0 kg/cm 2 or less, and the forming is performed for about 0.1 seconds or more and 60 seconds or less.
- the pressure treatment step by hot pressing may be a pressure molding method.
- compressed air is blown onto the fiber assembly to bring it into close contact with the mold, thereby enhancing the adhesion between the fiber assembly and the mold.
- Pneumatic molding is preferably performed in the clamping step of the stamping molding method described above. Specifically, the fiber assembly is heated, the polyolefin is melted and softened, placed in a mold, and then compressed air is blown from the fiber assembly side to perform molding. Compression molding is often performed with compressed air pressure of 3 kg/cm 2 or more and 8 kg/cm 2 or less, and it is preferable to perform molding for 0.1 seconds or more and 60 seconds or more.
- Compression of the fiber assembly can also be obtained by supercalendering.
- the fiber assembly is formed by passing it between heated rollers while applying a nip pressure.
- the heating temperature of the roller used is preferably 10° C. or higher, more preferably 20° C. or higher, and still more preferably 30° C. or higher than the melting point of the polyolefin fiber.
- the temperature is preferably 100° C. or lower, more preferably 90° C. or lower, and even more preferably 80° C. or lower than the melting point.
- the nip pressure is preferably 100 kg/cm or more, more preferably 150 kg/cm or more, still more preferably 200 kg/cm or more, and is preferably 450 kg/cm or less, more preferably 400 kg/cm or less, still more preferably 350 kg/cm or less.
- the number of nip stages is preferably 1 or more, more preferably 3 or more, still more preferably 5 or more, and preferably 20 or less, more preferably 18 or less, still more preferably 16 or less.
- T/Y is It is preferably 0.5 or more and 1.5 or less.
- T/Y is preferably 0.60 or more, more preferably 0.70 or more, still more preferably 0.80 or more, still more preferably 0.85 or more, and preferably 1.45 or less, more preferably is 1.40 or less, more preferably 1.35 or less.
- the first direction of the fiber assembly sheet is any one direction in the planar direction of the fiber assembly sheet. However, when the fibers contained in the fiber assembly sheet are oriented in one of the planar directions, the oriented direction is defined as the first direction. Further, when the flow direction in the dry papermaking process of the fiber assembly is known, the flow direction is defined as the first direction. When the flow direction in the manufacturing process of the fiber assembly is known, the flow direction in the manufacturing process is referred to as the first direction (MD direction), and the flow direction in the obtained fiber assembly and fiber assembly sheet is referred to as the T-th direction. Sometimes.
- the second direction of the fiber assembly is one direction in the planar direction of the fiber assembly and is a direction orthogonal to the first direction.
- the direction perpendicular to the flow direction in the manufacturing process is called the second direction (CD direction), and the obtained fiber assembly and the fiber assembly sheet are the second direction.
- the direction of is sometimes referred to as the Y-th direction.
- the tensile strength of the fiber assembly sheet in the first direction and the second direction is measured according to JIS P 8113:2006.
- the tensile strength in each direction is a value obtained by measuring a strip of 15 ⁇ 0.1 mm ⁇ 180 ⁇ 1 mm at a speed of 20 ⁇ 5 mm / min using a Tensilon manufactured by A&D Co., Ltd. as a tensile tester. be.
- the fiber assembly sheet of the present embodiment is obtained by mixing at least pulp fibers and resin A (preferably polyolefin fibers), followed by dry papermaking, and is in the form of a sheet. It is a sheet obtained by pressing a cotton-like fiber aggregate after dry papermaking (hereinafter also referred to as a cotton-like fiber aggregate), and may have various bulk specific gravities (densities).
- the bulk specific gravity of the fiber assembly to be subjected to step 3-1 is the easiness of compression in step 2, the easiness of melt-kneading in step 3-1, the easiness of cutting when cutting to supply to the melt-kneader, etc.
- the bulk specific gravity of the fiber assembly sheet to be subjected to step 3-2 is preferably 0.3 g/mL or more, more preferably 0.4 g/mL or more, from the viewpoint of using the pulp fiber-containing resin pellets for subsequent molding. More preferably 0.5 g/mL or more, and from the viewpoint of ease of production and cutting, preferably 1.5 g/mL or less, more preferably 1.4 g/mL or less, and still more preferably 1.3 g /mL or less.
- the bulk specific gravity of the fiber assembly sheet is measured by the method described in Examples.
- Step 3-1 is a step of producing pulp fiber-containing resin pellets by melt-kneading the fiber assembly sheet obtained in step 2 to produce pellets. From the viewpoint of facilitating the supply to the melt-kneader, it is preferable that the fiber aggregate sheet is cut, crushed, or the like before being introduced into the melt-kneader before melt-kneading.
- the cutting machine is not particularly limited, and examples thereof include shredders.
- the size after cutting, crushing, etc. is not particularly limited as long as it can be supplied to the melt-kneader.
- the method for producing pellets is not particularly limited, and may be provided by supplying a fiber assembly sheet and melt-kneading, and is not particularly limited.
- devices used for melt-kneading include a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a kneader, a Banbury mixer, a mixing roll mill, an open roll mill, and a goulash mixer.
- a method of extruding into a strand and cooling and solidifying to obtain pulp fiber-containing resin pellets (2) A method of obtaining pulp fiber-containing resin pellets by cooling and solidifying the melt-kneaded product as it is or after stretching it into a sheet, and crushing it with a crusher; (3) A method of extruding into a rod or cylinder and cooling to obtain pulp fiber-containing resin pellets; (4) A method of extruding from a T-die to obtain a sheet-like or film-like pulp fiber-containing resin, followed by cutting or crushing to obtain pulp fiber-containing resin pellets; , a method of obtaining pulp fiber-containing resin pellets by cutting with a rotary blade in air or water, etc. are exemplified.
- the size of the pellets obtained in step 3-1 is not particularly limited, it is preferably 1 to 10 mm from the viewpoint of ease of injection into an injection molding machine.
- the melt-kneading temperature is not particularly limited, but the barrel is adjusted so that the temperature of the melt-kneaded product (the temperature of the actually obtained kneaded product, the resin temperature) is at least 5°C higher than the melting point of the polyolefin. It is preferable to adjust the set temperature, more preferably a temperature higher than 10 ° C., more preferably a temperature higher than 15 ° C., and from the viewpoint of deterioration of pulp fibers, relative to the melting point of polyolefin
- the temperature is preferably 100° C. or more, more preferably 90° C. or less, and even more preferably 80° C. or less.
- the temperature of the melt-kneaded product becomes higher than the melt-kneading temperature (barrel set temperature) due to shear heat generated during melt-kneading. That is, it varies depending on various conditions during melt-kneading, such as melt-kneading temperature (barrel set temperature), discharge speed, number of revolutions, and screw design of the melt-kneader.
- the temperature of the melt-kneaded material is about 20 to 40° C. higher than the melt-kneading temperature (barrel setting temperature), so the melt-kneading temperature (barrel setting temperature) is higher than the preferred temperature of the melt-kneading material. ) is about 20 to 40°C lower.
- melt-kneading Various conditions at the time of melt-kneading, such as discharge speed and number of revolutions, may be adjusted according to known techniques.
- the screw design is set so that the kneading force is as weak as possible.
- the pulp fibers and the resin A are uniformly dispersed in the fiber assembly sheet in advance, and even if melt-kneading is performed without applying a high shearing force, the dispersed state of the pulp fibers in the fiber assembly sheet remains as it is. This is because pellets with excellent pulp fiber dispersibility can be obtained.
- R type kneading parts are mainly used for kneading parts, and the number of L type and N type kneading parts is preferably equal to or less than the number of R type kneading parts, It is more preferable that the number of kneading parts is less than the number of R-type kneading parts.
- the R-type kneading parts may be used without using the L-type or N-type kneading parts.
- the number of kneading parts is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, out of 10 parts of the whole screw.
- the melt-kneading is performed using only the cut chips of the fiber assembly sheet, only one kneading part may be used.
- a resin component may be further blended and melt-kneaded together with the fiber assembly sheet. Resins and elastomers described below are preferred.
- step 3-1 blending at least one selected from the resin A and the elastomer is preferable because a molded article having more excellent impact resistance can be obtained. That is, the obtained pulp fiber-containing resin pellets contain the components blended in step 3-1 in addition to the components derived from the fiber assembly sheet.
- the elastomer that may be blended in step 3-1 refers to a polymer compound that exhibits elastic deformation, and is a substance that softens and exhibits fluidity when heated and returns to a rubbery state when cooled. Point.
- an elastomer has a structure composed of two polymers, a hard segment and a soft segment. Therefore, at room temperature, the hard segments aggregate to form a quasi-crosslinked state and exhibit rubber-like physical properties. Depending on the combination of hard segment polymer and soft segment polymer, it is classified into polystyrene, olefin/alkene, polyester, polyvinyl chloride, polyurethane, polyamide, polyacrylic elastomer, silicone, polyimide, etc. be. Moreover, even within the same system, the properties differ depending on the ratio of the hard segment to the soft segment and the molecular weight.
- polystyrene there is one that uses styrene for the hard segment and butadiene for the soft segment.
- the amount of styrene is large, the hardness will be high, and the compatibility with polystyrene and polyphenylene ether will be improved.
- the molecular weight is high, the temperature characteristics and mechanical properties are improved, and when the molecular weight is low, the workability and transparency are improved.
- the Tuftec series manufactured by Asahi Kasei Corporation is exemplified.
- olefin/alkene elastomers examples include TAFMER series manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Among these, polystyrene-based elastomers and olefin/alkene-based elastomers are preferred from the viewpoint of impact resistance and the like.
- elastomers include various elastomers described in paragraphs 0043 to 0065 of Retable 2020/080328.
- the method of adding the elastomer is not particularly limited, and it is preferable to supply and melt-knead the elastomer together with the fiber assembly sheet when the fiber assembly sheet is melt-kneaded.
- the content of the elastomer is preferably 55% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, based on the total mass of resin A and the elastomer, from the viewpoint of excellent bending rigidity and strength. is 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or less.
- the content of the elastomer is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, based on the total mass of resin A and the elastomer, from the viewpoint of improving impact resistance. , more preferably 10% by mass or more, still more preferably 12% by mass or more, and particularly preferably 15% by mass or more.
- Step 3-2 is a step of producing pulp fiber-containing resin pellets by cutting the fiber assembly sheet obtained in step 2.
- cutting machines used in step 3-2 include rotary cutters, crushers, grinders, electric saws, chain saws, and laser cutters.
- the thickness of the pellet after cutting is preferably 1 mm or more and 10 mm or less, and the length and width are preferably 1 mm or more and 10 mm or less.
- the thickness of the pellet after cutting is the thickness of the fiber assembly sheet obtained in step 2.
- the shape of the pulp fiber-containing resin pellets of the present embodiment is not particularly limited, and may be spherical, spheroidal, oblate spherical, rod-like, plate-like, block-like, or any shape similar thereto.
- the pulp fiber-containing resin pellets of the present embodiment are suitably used as resin pellets for various moldings.
- the method for producing a molded article according to the present embodiment includes a step of producing the pulp fiber-containing resin pellets described above and a step of molding the pulp fiber-containing resin pellets.
- Various molding methods are employed in the molding process, for example, injection molding (e.g. injection compression molding (press injection, hot flow stamping molding, gas injection compression molding), gas injection molding, and ultra-high speed injection molding).
- injection molding e.g. injection compression molding (press injection, hot flow stamping molding, gas injection compression molding), gas injection molding, and ultra-high speed injection molding.
- various extrusion molding cold runner method or hot runner method
- compression (press) molding e.g., insert molding, in-mold coating molding, heat insulation molding, rapid heating and cooling molding
- various profile extrusion molding such as two-color molding and sandwich molding
- various extrusion molding methods are suitable for molding sheets, films, fibers, and the like.
- a blowing method, a calendering method, a casting method, or the like can also be used to form a sheet or film.
- a specific stretching operation may be applied.
- a plurality of molding steps may be combined, or a plurality of steps may be carried out simultaneously to form one step.
- the pulp fiber-containing resin pellets may be formed into a sheet and hot-press molded to obtain a molded body, or the pulp fiber-containing resin pellets may be formed into a sheet and supercalendered to obtain a molded body.
- the material after forming into a sheet, the material may be formed by vacuum forming, pressure forming, or the like.
- injection molding is preferably exemplified.
- the injection molding step includes, for example, melt-kneading the fiber assembly using a known injection molding machine, and injecting the melted mixture into a mold. to mold.
- a known kneader may be used for melt-kneading, and examples thereof include a single-screw kneader and a twin-screw kneader.
- Examples of known injection molding machines include screw type injection molding machines, screw pre-plastic injection molding machines, plunger pre-plastic injection molding machines, and plunger-type injection molding machines.
- drive systems include hydraulic, electric, and hydraulic-electric hybrid systems.
- the temperature conditions for injection molding are appropriately determined according to the type of resin contained in the pellets, and the cylinder temperature of the injection molding machine is preferably set to a temperature 0 to 100° C. higher than the flow start temperature of the resin to be used.
- the temperature of the mold may be appropriately selected from the viewpoint of the cooling rate and productivity of the resin used.
- room temperature eg, 23°C
- Other injection conditions such as screw rotation speed, back pressure, injection speed, holding pressure, holding pressure time, etc., may be appropriately adjusted.
- the pulp fiber-containing resin pellets of the present embodiment may contain other resins such as elastomers by adding other resins such as elastomers and melt-kneading them in step 3-1.
- other resins, various additives, master batches containing various additives, and the like may be added in the manufacturing process of the molded body.
- additives include additives that are commonly used in resin compositions. Examples of such additives include stabilizers, ultraviolet absorbers, plasticizers, flame retardants, flame retardant aids, antistatic agents, surfactants, colorants, lubricants, release agents and the like.
- stabilizers include hindered phenols, hydroquinones, phosphites and substituted products thereof.
- UV absorbers examples include resorcinol, salicylate, benzotriazole, and benzophenone.
- Colorants include materials including dyes such as nitrosine, and pigments such as cadmium sulfide, phthalocyanine, carbon black, and the like.
- lubricants include fatty acids such as stearic acid and montanic acid, amides thereof, esters thereof, half esters thereof with polyhydric alcohols, stearyl alcohol, stearamide, and polyethylene wax.
- the density of the molded product obtained is preferably 0.5 g/cm 3 or more, more preferably 0.8 g/cm 3 or more, still more preferably 0.95 g/cm 3 or more, and even more preferably 1 0 g/cm 3 or more.
- the density of the molded body is preferably 3.0 g/cm 3 or less, more preferably 1.5 g/cm 3 or less, still more preferably 1.2 g/cm 3 or less.
- the thickness of the molded body is not particularly limited, but is 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more, still more preferably 2 mm or more, and is preferably 200 mm or less, more preferably 100 mm or less, further preferably 50 mm or less. More preferably 20 mm or less, particularly preferably 10 mm or less. By setting the thickness of the molded body to 2 mm or more, the molded body can be suitably used in applications requiring impact resistance.
- the molded article of the present embodiment preferably has a high flexural modulus, and the molded article having a high flexural modulus is preferable because the molded article has excellent bending rigidity.
- the flexural modulus of the molded article is preferably 1.5 GPa or more, more preferably 2.0 GPa or more, still more preferably 2.5 GPa or more, still more preferably 2.8 GPa or more, and even more preferably 3.0 GPa or more. .
- the upper limit is not particularly limited, it is preferably 10 GPa or less from the viewpoint of ease of manufacture.
- the flexural modulus of the molded article is measured according to JIS K 7171:2016.
- the molded article of the present embodiment preferably has high bending strength, and it is preferable that the molded article has high bending strength because the molded article has excellent rigidity.
- the bending strength of the compact is preferably 20 MPa or higher, more preferably 30 MPa or higher, and still more preferably 35 MPa or higher.
- the upper limit is not particularly limited, it is preferably 100 MPa or less from the viewpoint of ease of production.
- the bending strength of the molded article is measured according to JIS K 7171:2016.
- the molded article of the present embodiment preferably has a high Charpy impact strength. It is more preferably 8.0 kJ/m 2 or more, still more preferably 10.0 kJ/m 2 or more, and even more preferably 12 kJ/m 2 or more. Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 100 kJ/m 2 or less from the viewpoint of ease of manufacture.
- Charpy impact strength means that it is excellent in impact resistance, so that a numerical value is large.
- the Charpy impact strength is measured according to JIS K 7111-1:2012, and more specifically by the method described in Examples.
- the molded article obtained by the method for manufacturing the molded article of the present embodiment includes electrical and electronic equipment, OA equipment, home appliances, civil engineering, automobiles, aircraft parts, structural parts and housings, containers (e.g., food containers, drug packaging containers, cosmetic packaging containers, medical equipment packaging containers), furniture, daily necessities, medical tools, and the like.
- containers e.g., food containers, drug packaging containers, cosmetic packaging containers, medical equipment packaging containers
- furniture daily necessities, medical tools, and the like.
- impact resistance such as civil engineering and construction, parts of automobiles or aircraft, structural parts, and housings.
- Example 1 ⁇ Production of fiber assembly> NBKP was defibrated using a swirl-type jet stream defibrator to obtain defibrated dry pulp.
- the processing wind speed in the defibrator was 45 m/min, and the flow was turbulent with a baffle provided in the apparatus.
- the obtained defibrated dry pulp had an average fiber length of 2.38 mm, an average fiber width of 34.3 ⁇ m, and a fine fiber ratio of 11.4%.
- the obtained defibrated dry pulp, polypropylene fiber (melting point 160 ° C., fineness 6.6 dtex, fiber length 5 mm, fiber diameter 30 ⁇ m, also called PP fiber), and polyethylene / polypropylene composite core-sheath fiber (core melting point 160 °C, sheath melting point 110 °C, fineness 1.7 dtex, fiber length 5 mm, fiber diameter 15 ⁇ m, core diameter 10.6 ⁇ m, core mass/sheath mass 1/1, also referred to as "PE/PP composite fiber") were uniformly mixed with an air flow at a ratio (mass ratio) of 50/35/15 to obtain a fiber mixture.
- Example 1 an airlaid web was formed from the fiber mixture.
- the first carrier sheet 41 was let out by the first carrier sheet supplying means 40 onto the air-permeable endless belt 20 mounted on the conveyor 10 and running.
- a tissue (basis weight: 14 g/m 2 ) was used as the first carrier sheet 41 .
- the “basis weight” was measured in accordance with “Paper and paperboard—Method for measuring basis weight” described in JIS P8124:2011.
- the fiber mixture was dropped and accumulated on the first carrier sheet 41 from the fiber mixture supplying means 30 together with an air flow to obtain a cotton-like fiber aggregate.
- the fiber mixture was supplied so that the set basis weight of the airlaid web portion was 400 g/m 2 .
- a second carrier sheet 51 was laminated on the cotton-like fiber assembly on the first carrier sheet 41 by a second carrier sheet supplying means 50 to obtain an airlaid web-containing laminated sheet.
- a tissue (basis weight: 14 g/m 2 ) was used as the second carrier sheet 51 . That is, in Example 1, the same sheet was used for the first carrier sheet 41 and the second carrier sheet 51 .
- the air-laid web-containing laminated sheet thus obtained was passed through a box-type drier of a hot air circulation conveyor oven system and subjected to hot air treatment at a temperature of 140°C. After that, the density was adjusted by roll pressing so that the bulk specific gravity was 0.3 g / mL, and without separating the first carrier sheet and the second carrier sheet, fibers with a basis weight of 438.9 g / m 2 An aggregate bulky sheet was obtained.
- the fiber assembly bulky sheet had a T/Y of 0.88, a bulk specific gravity of 0.33 g/mL, and a thickness of 1.33 mm.
- the fiber assembly sheet was cut with a shredder (AFS100M, manufactured by Iris Ohyama Co., Ltd.) to obtain press-cut chips of about 4 mm ⁇ 13 mm.
- the press-cut chips are kneaded with a twin-screw kneading extruder (manufactured by Ikegai Co., Ltd., PCM46) at a kneading temperature of 145° C. (resin temperature: 170 to 180° C.), a barrel setting temperature of 145° C., a rotation speed of 56 rpm, and a discharge amount of 0.9 kg. / hour.
- the screw used for kneading is divided into 10 parts, and only the 8th part counted from the raw material inlet side uses R type kneading parts consisting of 6 parts, and the rest are all composed of feed screws.
- a type A1 multi-purpose test piece specified in JIS K 7139:2009 was injection molded under the conditions of a molding temperature of 190 ° C., a mold temperature of 40 ° C., and an injection speed of 100 mm / sec to obtain a pulp fiber-containing molded product. rice field.
- the density of the pulp fiber-containing compact was 1.03 g/cm 3 .
- Example 2 In ⁇ Production of fiber assembly> of Example 1, the fiber mixture was changed to a ratio (mass ratio) of 60/25/15 to obtain a fiber assembly sheet, and the output of the twin-screw kneading extruder was 1.2 kg.
- a molded body containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 1, except that the time was changed to /.
- the fiber assembly sheet had a T/Y of 0.90, a basis weight of 394.8 g/m 2 , a bulk specific gravity of 0.28 g/mL, and a thickness of 1.41 mm. Further, the density of the pulp fiber-containing compact was 1.09 g/cm 3 .
- Example 3 In ⁇ Fabrication of fiber assembly> of Example 2, maleic anhydride-modified polyethylene/polypropylene composite core-sheath fiber (core melting point 160°C, sheath melting point 100°C, fineness 1) was used instead of polyethylene/polypropylene composite core-sheath fiber.
- Pulp was produced in the same manner as in Example 2 except that the density was adjusted to 0.2 g / mL, a fiber assembly sheet was obtained, and the discharge rate of the twin-screw kneading extruder was 1.0 kg / hour. A fiber-containing molding was obtained.
- the fiber assembly sheet had a T/Y of 1.08, a basis weight of 403.2 g/m 2 , a bulk specific gravity of 0.18 g/mL, and a thickness of 2.24 mm. Further, the density of the pulp fiber-containing compact was 1.14 g/cm 3 .
- Example 4 In ⁇ Production of fiber assembly> of Example 1, the fiber mixture was changed to a ratio (mass ratio) of 70/15/15, and the density was adjusted by roll pressing so that the bulk specific gravity was 0.4 g / mL.
- a molded body containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 1, except that a bulky fiber assembly sheet was obtained.
- the fiber assembly sheet had a T/Y of 0.87, a basis weight of 412.0 g/m 2 , a bulk specific gravity of 0.40 g/mL, and a thickness of 1.03 mm. Further, the density of the pulp fiber-containing compact was 1.14 g/cm 3 .
- core melting point 160°C, sheath melting point 100°C, fineness 1 .7 dtex, fiber length 3 mm, fiber diameter 15 ⁇ m, core diameter 10.6 ⁇ m, core mass / sheath mass 1/1, also called “MAPE / PP composite
- the fiber assembly sheet had a T/Y of 1.15, a basis weight of 399.5 g/m 2 , a bulk specific gravity of 0.47 g/mL, and a thickness of 0.85 mm. Further, the density of the pulp fiber-containing compact was 1.19 g/cm 3 .
- Example 6 Press-cut chips were obtained in the same manner as in Example 2.
- a propylene/ethylene copolymer (SunAllomer PM472W, SunAllomer Co., Ltd.) as resin A was mixed as shown in Table 1 using a twin-screw kneading extruder (PCM46, Ikegai Co., Ltd.). ), and was melt-kneaded and dispersed at a kneading temperature of 160° C. (resin temperature: 190 to 200° C.) and a discharge rate of 7.2 kg/hour.
- PCM46 twin-screw kneading extruder
- Example 6 20 parts by mass of a propylene/ethylene copolymer was added to 100 parts by mass of press-cut chips.
- the screw used for kneading was the same as in Example 1, except that one of the six R-type kneading parts closest to the outlet was changed to an L-type kneading part.
- a molded body containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 1, except that the molding temperature was 180°C.
- the density of the pulp fiber molding was 1.08 g/cm 3 .
- Example 7 pulp was prepared in the same manner as in Example 6 except that the formulation was as shown in Table 1, the kneading temperature was 190 ° C. (resin temperature: 200 to 210 ° C.), and the discharge amount was 12 kg / hour. A fiber-containing molding was obtained.
- the fiber mixture was obtained by uniformly mixing the fibrillated dry pulp, the polypropylene fiber, and the PE/PP composite fiber at a ratio (mass ratio) of 60/25/15 with an air flow. .
- 100 parts by mass of a propylene/ethylene copolymer was added to 100 parts by mass of press-cut chips.
- the density of the pulp-containing compact was 1.00 g/cm 3 .
- Example 8 Press-cut chips were obtained in the same manner as in Example 1, except that the ratio (mass ratio) of the fiber mixture was changed to 30/55/15.
- the fiber assembly sheet before obtaining the press-cut chips had a T/Y of 0.88, a basis weight of 449.5 g/m 2 , a bulk specific gravity of 0.29 g/mL, and a thickness of 1.55 mm.
- the press cut chips and the elastomer (Tuftec H1062, manufactured by Asahi Kasei Corporation) were supplied so that the formulation was as shown in Table 1, and the discharge amount was changed to 9.9 kg / hour, and the molding temperature was changed to 170 ° C.
- a molded body containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 6 except for the above.
- 15 parts by mass of elastomer was added to 85 parts by mass of press-cut chips.
- the density of the pulp fiber molding was 1.00 g/cm 3 .
- Example 9 A molded article containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 8, except that the elastomer was changed to TAFUMER DF810 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). The density of the pulp-containing compact was 1.00 g/cm 3 .
- Example 10 A molded body containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 8, except that the elastomer was changed to Toughmer DF940 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). The density of the pulp-containing compact was 1.00 g/cm 3 .
- Example 11 A molded product containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 8, except that the elastomer was changed to Toughmer DF9200 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). The density of the pulp-containing compact was 1.00 g/cm 3 .
- Example 12 A molded article containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 8, except that the elastomer was changed to Toughmer DF610 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). The density of the pulp-containing compact was 1.00 g/cm 3 .
- Example 13 Press-cut chips were obtained in the same manner as in Example 2.
- a propylene/ethylene copolymer (SunAllomer PM472W, manufactured by SunAllomer Co., Ltd.) and an elastomer (Tuftec H1062, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) were used as resin A so that the formulation was as shown in Table 1.
- a pulp fiber-containing compact in the same manner as in Example 8, except that the discharge amount was changed to 20.2 kg/hour.
- 43 parts by mass of propylene-ethylene copolymer and 15 parts by mass of elastomer were added to 42 parts by mass of press-cut chips.
- the density of the pulp-containing compact was 0.97 g/cm 3 .
- Example 14 ⁇ Production of fiber assembly sheet>
- the density was adjusted so that the bulk specific gravity was 0.06 g/mL by roll pressing, and the first carrier sheet and the second carrier sheet were separated in the same manner as in Example 1.
- a bulky fiber assembly sheet having a basis weight of 451 g/m 2 was obtained.
- the fiber assembly bulky sheet had a T/Y of 1.12, a bulk specific gravity of 0.055 g/mL, and a thickness of 8.2 mm.
- the bulky fiber assembly sheet was cut into a size of 20 cm ⁇ 20 cm to obtain 5 cut pieces. The obtained cut pieces were piled up to produce a five-layer laminated structure.
- the laminated structure was placed in a stainless steel mold having an opening of 20 cm x 20 cm and a depth of 2 mm.
- the mold was set in a hot press, pre-pressed at a temperature of 180° C. and a pressure of 1.5 MPa for 5 minutes, and further pressurized to 10 MPa for 15 minutes. After that, it was cooled while maintaining 10 MPa to obtain a fiber assembly sheet.
- the density of the fiber assembly sheet was 1.12 g/cm 3 .
- the fiber assembly sheet had a tensile strength (T) in the first direction of 37.0 MPa, a tensile strength (Y) in the second direction of 33.0 MPa, and T/Y was 1.12.
- EVOH fiber (trade name Name: S030, melting point: 170° C., fiber thickness: about 9 ⁇ m, fiber length: 5 mm, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was added and dispersed by stirring to obtain a 0.5% EVOH fiber dispersion.
- the fiber assembly sheet had a T/Y of 2.69, a basis weight of 130 g/m 2 , a bulk specific gravity of 0.52 g/mL, and a thickness of 0.25 mm.
- the resulting dense fiber assembly sheet was cut with a shredder (AFS100M, manufactured by Iris Ohyama Co., Ltd.) to obtain press-cut chips of about 4 mm ⁇ 13 mm.
- a molded body containing pulp fibers was obtained in the same manner as in Example 1.
- the density of the pulp fiber-containing compact was 1.02 g/cm 3 .
- the screw used for kneading was divided into 7 parts, and only the 5th part counted from the raw material inlet side used a kneading part consisting of 6 parts, and the other parts were all composed of feed screws. It was a kneaded configuration. As for the kneading parts, the one closest to the discharge port was L type, and the others were all R type.
- a molding composition (resin composition) obtained by melt-kneading was extruded into a strand shape and then cut into pellets.
- a type A1 multipurpose test piece specified in JIS K 7139:2009 was injection molded under the conditions of a molding temperature of 165 ° C., a mold temperature of 40 ° C., and an injection speed of 100 mm / sec to obtain a pulp fiber-containing molded product. rice field.
- the density of the pulp fiber-containing compact was 0.95 g/cm 3 .
- the average fiber length and average fiber diameter of the pulp fibers were measured using a fiber image analyzer (Valmet FS5, manufactured by Valmet Co., Ltd.). Also, the ratio of fine fibers of 0.1 mm or less in the measured length-weighted average fiber length distribution was defined as the fine fiber ratio.
- Method for measuring melting point of polyolefin fiber 5 mg of polyolefin fiber is cut out, and the melting point of the polyolefin fiber is measured with a differential scanning calorimeter (DSC). The melting point is measured by increasing the temperature from 30° C. to 280° C. at a rate of 20° C./min under a nitrogen atmosphere using a Diamond DSC manufactured by Perkin-Elmer. If there are catalog values for polyolefin fibers, etc., the catalog values may be adopted.
- DSC differential scanning calorimeter
- the bulk specific gravity of the bulky fiber assembly sheet and the dense fiber assembly sheet was calculated by measuring the thickness and weight of the sheet after conditioning the humidity of the 50 mm square sheet under conditions of 23° C. and 50% RH for 24 hours.
- the thickness of the sheet was measured with a digital thickness gauge (DG-127, manufactured by Ozaki Seisakusho Co., Ltd.).
- the flow direction (running direction of the conveyor 10) in the manufacturing process of the obtained fiber assembly is the first direction, the direction orthogonal to the first direction is the second direction, and the tensile strength is measured according to JIS P 8113:2006.
- the thickness (unit is N/m) was measured.
- the tensile strength in each direction was calculated by dividing this tensile strength by the thickness of the test piece (unit: MPa).
- a strip of 15 mm ⁇ 180 mm was measured at a speed of 20 mm/min using Tensilon manufactured by A&D Co., Ltd. as a tensile tester.
- the obtained molded article (molded body) was cut into a strip-shaped test piece having a length of 80 mm and a width of 10 mm.
- the thickness of the strip-shaped test piece was measured with a constant pressure thickness measuring device (manufactured by Teclock Co., Ltd., model number PG-02J), and the volume of the strip-shaped test piece was calculated. Furthermore, the density was calculated by measuring the mass of the strip-shaped test piece.
- the molded articles produced using the pulp fiber-containing pellets of the present invention are excellent in flexural modulus and flexural strength, and excellent in rigidity and strength against bending. It was excellent in impact resistance.
- Comparative Example 1 when ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) fibers were used in place of polyolefin fibers and a slurry containing pulp and EVOH was made into paper to obtain a fiber aggregate. was inferior in rigidity and strength against bending and in impact resistance as compared with the examples. Further, in Comparative Example 2, in which the fiber assembly was not formed into a fiber aggregate but was melt-kneaded and then injection-molded, the strength against bending was improved, but the rigidity against bending and the impact resistance were inferior.
- EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymer
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Abstract
曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性に優れた成形体が得られるパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法を提供することを目的とする。さらに、前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを用いた成形体の製造方法を提供することを目的とする。 本発明のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法は、以下の工程1、工程2、および工程3-1をこの順で含むか、または、工程1、工程2、および工程3-2をこの順で含む。 工程1:パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程 工程2:前記繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程 工程3-1:前記繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程 工程3-2:前記繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
Description
本発明は、パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法、および得られたパルプ繊維含有樹脂ペレットを用いた成形体の製造方法に関する。
炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含む不織布(繊維強化プラスチック成形体用シートともいう)から成形された繊維強化プラスチック成形体は、既にスポーツ、レジャー用品、航空機用材料、電子機器部材など様々な分野で用いられている。繊維強化プラスチック成形体においてマトリックスとなる樹脂には、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられているが、近年は熱可塑性樹脂を用いた繊維強化プラスチック成形体の開発が進められている。
強化繊維には、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等が用いられている。このような強化繊維は、繊維強化プラスチック成形体の強度を高める働きをする。このような成形加工品を廃棄する場合には、埋立処分したり、焼却処分することが行われているが、上記のような強化繊維を使用した成形加工品は埋め立て後の生分解性が低く、焼却処理時には焼却炉等にかかる負荷が大きいという問題がある。
このため、近年は、強化繊維としてパルプ繊維を用いることが提案されている(例えば、特許文献1~3)。特許文献1および2では、パルプ繊維と熱可塑性樹脂を含むスラリーを抄紙し、成形した抄造成形中間品を加熱加圧成形することで成形品を得ている。特許文献3では、パルプ繊維と熱可塑性樹脂を含むスラリーからペレットを形成し、このペレットを射出成形することにより成形品を製造することが提案されている。
特許文献1~3に開示された成形体においては、強化繊維としてパルプ繊維を用いているため、生分解性が良好であり、焼却時等における環境負荷を軽減することはできる。
しかしながら、パルプ繊維の樹脂中での分散性が十分ではなく、曲げに対する剛性および強度は向上するものの、耐衝撃性が向上しないという問題があった。
しかしながら、パルプ繊維の樹脂中での分散性が十分ではなく、曲げに対する剛性および強度は向上するものの、耐衝撃性が向上しないという問題があった。
本発明は、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性に優れた成形体が得られるパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを用いた成形体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者等は、パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する工程と、該繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する工程を有するパルプ繊維含有ペレットの製造方法により得られたパルプ繊維含有ペレットから得られた成形体は、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに耐衝撃性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の<1>~<13>に関する。
<1> 以下の工程1、工程2、および工程3-1をこの順で含むか、または、工程1、工程2、および工程3-2をこの順で含む、パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
工程1:パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程
工程2:前記繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程
工程3-1:前記繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
工程3-2:前記繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
<2> 前記樹脂Aが樹脂繊維を含む、<1>に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<3> パルプ繊維含有樹脂ペレット中のパルプ繊維の含有量が10質量%以上90質量%以下である、<1>または<2>に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<4> 繊維集合体シートの第1の方向の引張強度をTとし、第1の方向と直交する方向である第2の方向の引張強度をYとしたとき、T/Yが0.5以上1.5以下である、<1>~<3>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<5> 工程3-1において、さらにエラストマーを配合して溶融混練する、<1>~<4>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<6> 工程2において、工程3-1に供する繊維集合体シートの嵩比重が0.10g/mL以上0.60g/mL以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<7> 工程2において、工程3-2に供する繊維集合体シートの嵩比重が0.3g/mL以上1.5g/mL以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<8> <1>~<7>のいずれか1つに記載の方法によりパルプ繊維含有樹脂ペレットを製造する工程、および前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを成形する工程を有する、成形体の製造方法。
<9> 前記成形する工程が、パルプ繊維含有樹脂ペレットを射出成形する工程である、<8>に記載の成形体の製造方法。
<10> 得られる成形体の密度が0.8g/cm3以上1.5g/cm3以下である、<8>または<9>に記載の成形体の製造方法。
<11> 得られる成形体の厚みが2mm以上である、<8>~<10>のいずれか1つに記載の成形体の製造方法。
<12> 得られる成形体のJIS K 7171:2016に準拠して測定した曲げ弾性率が1.5GPa以上である、<8>~<11>のいずれか1つに記載の成形体の製造方法。
<13> JIS K 7111-1:2012に準拠して測定したシャルピー衝撃強度が2.0kJ/m2以上である、<8>~<12>のいずれか1つに記載の成形体の製造方法。
<1> 以下の工程1、工程2、および工程3-1をこの順で含むか、または、工程1、工程2、および工程3-2をこの順で含む、パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
工程1:パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程
工程2:前記繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程
工程3-1:前記繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
工程3-2:前記繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
<2> 前記樹脂Aが樹脂繊維を含む、<1>に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<3> パルプ繊維含有樹脂ペレット中のパルプ繊維の含有量が10質量%以上90質量%以下である、<1>または<2>に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<4> 繊維集合体シートの第1の方向の引張強度をTとし、第1の方向と直交する方向である第2の方向の引張強度をYとしたとき、T/Yが0.5以上1.5以下である、<1>~<3>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<5> 工程3-1において、さらにエラストマーを配合して溶融混練する、<1>~<4>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<6> 工程2において、工程3-1に供する繊維集合体シートの嵩比重が0.10g/mL以上0.60g/mL以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<7> 工程2において、工程3-2に供する繊維集合体シートの嵩比重が0.3g/mL以上1.5g/mL以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
<8> <1>~<7>のいずれか1つに記載の方法によりパルプ繊維含有樹脂ペレットを製造する工程、および前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを成形する工程を有する、成形体の製造方法。
<9> 前記成形する工程が、パルプ繊維含有樹脂ペレットを射出成形する工程である、<8>に記載の成形体の製造方法。
<10> 得られる成形体の密度が0.8g/cm3以上1.5g/cm3以下である、<8>または<9>に記載の成形体の製造方法。
<11> 得られる成形体の厚みが2mm以上である、<8>~<10>のいずれか1つに記載の成形体の製造方法。
<12> 得られる成形体のJIS K 7171:2016に準拠して測定した曲げ弾性率が1.5GPa以上である、<8>~<11>のいずれか1つに記載の成形体の製造方法。
<13> JIS K 7111-1:2012に準拠して測定したシャルピー衝撃強度が2.0kJ/m2以上である、<8>~<12>のいずれか1つに記載の成形体の製造方法。
本発明によれば、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性に優れた成形体が得られるパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法が提供される。さらに、本発明によれば、前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを用いた成形体の製造方法が提供される。
[パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法]
本発明のパルプ繊維含有樹脂ペレット(以下、単に「ペレット」ともいう)の製造方法は、以下の工程1、工程2、および工程3-1をこの順で含むか、または、工程1、工程2、および工程3-2をこの順で含む、パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
工程1:パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程
工程2:前記繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程
工程3-1:前記繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
工程3-2:前記繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
本実施形態の製造方法により得られたパルプ繊維含有樹脂ペレットによれば、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性に優れた成形体が得られる。
本発明のパルプ繊維含有樹脂ペレット(以下、単に「ペレット」ともいう)の製造方法は、以下の工程1、工程2、および工程3-1をこの順で含むか、または、工程1、工程2、および工程3-2をこの順で含む、パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
工程1:パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程
工程2:前記繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程
工程3-1:前記繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
工程3-2:前記繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
本実施形態の製造方法により得られたパルプ繊維含有樹脂ペレットによれば、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性に優れた成形体が得られる。
上記の効果が得られる詳細な理由は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
工程1において、パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造することで、パルプ繊維および樹脂Aが均一に分散し、さらに、等方性の高い繊維集合体が得られる。また、工程2において、工程1で得られた繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造しており、繊維集合体中での分散均一性や等方性が維持された繊維集合体シートが得られる。工程3-1のように、得られた繊維集合体シートを溶融混練してペレットを製造する場合には、予め繊維集合体シート中にパルプ繊維と樹脂Aとが均一に分散しており、これを混練するために、従来のように、パルプ繊維および樹脂Aを溶融混練した場合と異なり、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られると考えられる。また、工程3-2のように、繊維集合体シートを裁断して得られたペレットは、繊維集合体シートでのパルプ繊維の分散状態がそのまま維持され、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られる。
その結果、従来のように、溶融混練工程において、パルプ繊維および樹脂Aを混合する場合に比べて、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られ、該ペレットから製造された成形体は、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性にも優れるものと考えられる。
なお、溶融混練工程において、パルプ繊維および樹脂Aを混合して溶融混練する場合には、パルプ繊維が親水的であるのに対して、一般的に樹脂Aは疎水的であることから、パルプ繊維の凝集が生じ、パルプ繊維の樹脂A中での分散性が良好ではない。また、高いせん断力を与える必要があるため、パルプ繊維の切断が生じたり、微細繊維が生じたりする。このようにして得られたペレットから得られた成形体は、曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性に劣るものと考えられる。なお、本発明の効果が得られる機構は、上述のものに限定されるものではない。
以下、本発明についてさらに詳述する。
工程1において、パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造することで、パルプ繊維および樹脂Aが均一に分散し、さらに、等方性の高い繊維集合体が得られる。また、工程2において、工程1で得られた繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造しており、繊維集合体中での分散均一性や等方性が維持された繊維集合体シートが得られる。工程3-1のように、得られた繊維集合体シートを溶融混練してペレットを製造する場合には、予め繊維集合体シート中にパルプ繊維と樹脂Aとが均一に分散しており、これを混練するために、従来のように、パルプ繊維および樹脂Aを溶融混練した場合と異なり、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られると考えられる。また、工程3-2のように、繊維集合体シートを裁断して得られたペレットは、繊維集合体シートでのパルプ繊維の分散状態がそのまま維持され、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られる。
その結果、従来のように、溶融混練工程において、パルプ繊維および樹脂Aを混合する場合に比べて、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られ、該ペレットから製造された成形体は、曲げに対する剛性および強度に優れ、さらに、耐衝撃性にも優れるものと考えられる。
なお、溶融混練工程において、パルプ繊維および樹脂Aを混合して溶融混練する場合には、パルプ繊維が親水的であるのに対して、一般的に樹脂Aは疎水的であることから、パルプ繊維の凝集が生じ、パルプ繊維の樹脂A中での分散性が良好ではない。また、高いせん断力を与える必要があるため、パルプ繊維の切断が生じたり、微細繊維が生じたりする。このようにして得られたペレットから得られた成形体は、曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性に劣るものと考えられる。なお、本発明の効果が得られる機構は、上述のものに限定されるものではない。
以下、本発明についてさらに詳述する。
<工程1>
工程1は、パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程である。
〔パルプ繊維〕
本実施形態のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法に適用可能なパルプ繊維としては、その製法および種類等に特に限定はない。例えば、広葉樹および/または針葉樹のクラフトパルプのような化学パルプ、SGP、RGP、BCTMPおよびCTMP等の機械パルプ、脱墨パルプのような古紙パルプ、並びにケナフ、ジュート、バガス、竹、藁、麻等の非木材パルプであってもよい。また、ECFパルプ、TCFパルプ等の塩素フリーパルプを用いることができる。
工程1は、パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程である。
〔パルプ繊維〕
本実施形態のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法に適用可能なパルプ繊維としては、その製法および種類等に特に限定はない。例えば、広葉樹および/または針葉樹のクラフトパルプのような化学パルプ、SGP、RGP、BCTMPおよびCTMP等の機械パルプ、脱墨パルプのような古紙パルプ、並びにケナフ、ジュート、バガス、竹、藁、麻等の非木材パルプであってもよい。また、ECFパルプ、TCFパルプ等の塩素フリーパルプを用いることができる。
上記パルプ繊維の中でも、クラフトパルプ繊維、特に、繊維長の長い針葉樹クラフトパルプ繊維(NBKP)は、得られる成形体の曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性により優れるため、好適に用いられる。
パルプ繊維の平均繊維長は、得られる成形体の曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性を向上させる観点、繊維集合体の製造容易性の観点から、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.5mm以上、さらに好ましくは1mm以上であり、そして、好ましくは50mm以下、より好ましくは10mm以下、さらに好ましくは5mm以下、よりさらに好ましくは2.5mm以下である。
パルプ繊維の平均繊維長は、実施例に記載の方法により測定される。
パルプ繊維の平均繊維長は、実施例に記載の方法により測定される。
パルプ繊維の平均繊維幅は、得られる成形体の曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性を向上させる観点、繊維集合体の製造容易性の観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上、よりさらに好ましくは15μm以上であり、そして、好ましくは150μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは80μm以下、よりさらに好ましくは50μm以下である。
パルプ繊維の平均繊維幅は、実施例に記載の方法により測定される。
パルプ繊維の平均繊維幅は、実施例に記載の方法により測定される。
本実施形態において、繊維集合体をエアレイド法により形成する場合は、パルプ繊維は、例えば解繊ドライパルプの形態であることができる。
パルプ繊維は、得られる成形体の耐衝撃性を向上させる観点から未叩解のパルプ繊維であることが好ましい。
成形体において、耐衝撃性の発現には、衝撃を与えた際に、パルプ繊維が樹脂から適切に引き抜かれる必要があり、そのためには、微細繊維比率が低い、未叩解パルプであることが好ましい。
また、パルプ繊維の微細繊維比率は、上述の観点から、好ましくは50%以下、より好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下であり、下限は特に限定されない。
パルプ繊維の微細繊維比率は、実施例に記載の方法により測定される。
成形体において、耐衝撃性の発現には、衝撃を与えた際に、パルプ繊維が樹脂から適切に引き抜かれる必要があり、そのためには、微細繊維比率が低い、未叩解パルプであることが好ましい。
また、パルプ繊維の微細繊維比率は、上述の観点から、好ましくは50%以下、より好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下であり、下限は特に限定されない。
パルプ繊維の微細繊維比率は、実施例に記載の方法により測定される。
繊維集合体および繊維集合体シート中のパルプ繊維の含有量は、曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性に優れる成形体を得る観点から、好ましくは10質量%以上であり、生産性および製造容易性の観点から、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、よりさらに好ましくは25質量%以上であり、バイオマス化度の観点から、よりさらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは55質量%以上である。また、成形体を得る観点から、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは75質量%以下である。
パルプ繊維含有樹脂ペレット中のパルプ繊維の含有量は、曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性に優れる成形体を得る観点から、好ましくは10質量%以上であり、生産性および製造容易性の観点から、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、バイオマス化度の観点から、よりさらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは55質量%以上である。また、成形体を得る観点から、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは75質量%以下である。
〔樹脂A〕
樹脂Aの成分としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS、アクリロニトリル・スチレン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリブチレンサクシネートおよびポリ乳酸が例示される。また、後述する〔その他の成分〕に記載されたバインダー成分、填料および製紙薬品に例示された樹脂、または、〔繊維集合体の製造方法〕に記載された熱融着性接着剤およびバインダー成分に例示された樹脂を使用してもよい。
本発明において、樹脂Aとしては、繊維、粉末、顆粒、ペレットのいずれも使用することができる。これらの中でも、工程1における抄紙容易性の観点から、樹脂Aは繊維または粉末であることが好ましく、繊維であることがより好ましい。すなわち、樹脂Aは樹脂繊維または樹脂粉末を含むことが好ましく、樹脂繊維を含むことがより好ましく、樹脂繊維であることがさらに好ましい。
樹脂Aの繊維としては、ポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリカーボネート繊維およびポリ乳酸繊維が好ましく例示される。
樹脂Aの粉末、顆粒、およびペレットの成分としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリスチレン、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)、アクリロニトリル・スチレン、ポリアセタールおよびポリブチレンサクシネートが好ましく例示される。特に、樹脂Aの粉末としては、ポリスチレン粉末、ABS粉末、アクリロニトリル・スチレン粉末、ポリアセタール粉末およびポリブチレンサクシネート粉末が好ましく例示される。なお、前記ポリオレフィンとしては、下記に示されるポリオレフィン繊維においてポリオレフィンの具体的な例示物と同様のものが挙げられる。
これらの中でも、樹脂Aとしては、ポリオレフィン繊維が好ましい。
なお、樹脂Aは、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。一例を挙げると、樹脂Aとして、ポリ乳酸繊維とポリブチレンサクシネート粉末の2種を組み合わせて使用してもよい。
樹脂Aの成分としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS、アクリロニトリル・スチレン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリブチレンサクシネートおよびポリ乳酸が例示される。また、後述する〔その他の成分〕に記載されたバインダー成分、填料および製紙薬品に例示された樹脂、または、〔繊維集合体の製造方法〕に記載された熱融着性接着剤およびバインダー成分に例示された樹脂を使用してもよい。
本発明において、樹脂Aとしては、繊維、粉末、顆粒、ペレットのいずれも使用することができる。これらの中でも、工程1における抄紙容易性の観点から、樹脂Aは繊維または粉末であることが好ましく、繊維であることがより好ましい。すなわち、樹脂Aは樹脂繊維または樹脂粉末を含むことが好ましく、樹脂繊維を含むことがより好ましく、樹脂繊維であることがさらに好ましい。
樹脂Aの繊維としては、ポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリカーボネート繊維およびポリ乳酸繊維が好ましく例示される。
樹脂Aの粉末、顆粒、およびペレットの成分としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリスチレン、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)、アクリロニトリル・スチレン、ポリアセタールおよびポリブチレンサクシネートが好ましく例示される。特に、樹脂Aの粉末としては、ポリスチレン粉末、ABS粉末、アクリロニトリル・スチレン粉末、ポリアセタール粉末およびポリブチレンサクシネート粉末が好ましく例示される。なお、前記ポリオレフィンとしては、下記に示されるポリオレフィン繊維においてポリオレフィンの具体的な例示物と同様のものが挙げられる。
これらの中でも、樹脂Aとしては、ポリオレフィン繊維が好ましい。
なお、樹脂Aは、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。一例を挙げると、樹脂Aとして、ポリ乳酸繊維とポリブチレンサクシネート粉末の2種を組み合わせて使用してもよい。
(ポリオレフィン繊維)
本発明において、樹脂Aとしてポリオレフィン繊維を使用する場合、そのポリオレフィン繊維を構成するポリオレフィンとしては特に限定されず、ポリオレフィン(未変性ポリオレフィン)および変性ポリオレフィンが例示される。
ポリオレフィン繊維を構成するポリオレフィンの融点は、成形容易性の観点、パルプ繊維の劣化を抑制する観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは195℃以下、さらに好ましくは180℃以下であり、そして、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。
本発明において、樹脂Aとしてポリオレフィン繊維を使用する場合、そのポリオレフィン繊維を構成するポリオレフィンとしては特に限定されず、ポリオレフィン(未変性ポリオレフィン)および変性ポリオレフィンが例示される。
ポリオレフィン繊維を構成するポリオレフィンの融点は、成形容易性の観点、パルプ繊維の劣化を抑制する観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは195℃以下、さらに好ましくは180℃以下であり、そして、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体(プロピレン-エチレン共重合物ともいう)が例示され、ポリエチレンおよびポリプロピレンが好ましい。
また、変性ポリオレフィンにおいて、ポリオレフィンの変性方法としては、酸変性、塩素化等が例示され、これらの中でも、パルプ繊維との親和性を向上させる観点から、酸変性であることが好ましい。
酸変性ポリオレフィンの酸変性に使用する酸変性成分は、不飽和カルボン酸成分であることが好ましい。不飽和カルボン酸成分としては、不飽和カルボン酸およびその酸無水物に由来する成分である。不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等が挙げられる。中でも、不飽和カルボン酸成分は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸および無水マレイン酸から選択される少なくとも1種であることが好ましく、マレイン酸および無水マレイン酸から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。マレイン酸および無水マレイン酸の少なくとも1つにより変性されたポリオレフィンを、マレイン酸変性ポリオレフィンともいう。
酸変性ポリオレフィンとしては、マレイン酸変性ポリオレフィンであることが好ましく、マレイン酸変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリプロピレンであることがより好ましい。なお、酸変性ポリオレフィンは、少なくとも一部が酸変性されていればよい。
また、変性ポリオレフィンにおいて、ポリオレフィンの変性方法としては、酸変性、塩素化等が例示され、これらの中でも、パルプ繊維との親和性を向上させる観点から、酸変性であることが好ましい。
酸変性ポリオレフィンの酸変性に使用する酸変性成分は、不飽和カルボン酸成分であることが好ましい。不飽和カルボン酸成分としては、不飽和カルボン酸およびその酸無水物に由来する成分である。不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等が挙げられる。中でも、不飽和カルボン酸成分は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸および無水マレイン酸から選択される少なくとも1種であることが好ましく、マレイン酸および無水マレイン酸から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。マレイン酸および無水マレイン酸の少なくとも1つにより変性されたポリオレフィンを、マレイン酸変性ポリオレフィンともいう。
酸変性ポリオレフィンとしては、マレイン酸変性ポリオレフィンであることが好ましく、マレイン酸変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリプロピレンであることがより好ましい。なお、酸変性ポリオレフィンは、少なくとも一部が酸変性されていればよい。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリエチレンおよび少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリプロピレン、
エチレン-プロピレン共重合体よりなる群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
得られる成形体の曲げに対する剛性および強度を向上させる観点からは、ポリオレフィンとして酸変性ポリオレフィンを含有することが好ましく、ポリオレフィンが少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリエチレンおよび少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリプロピレンの少なくとも1つを含有することがより好ましく、少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリエチレンを含有することがさらに好ましい。
また、得られる成形体の耐衝撃性を向上させる観点からは、酸変性ポリオレフィンを含有しないことが好ましく、ポリオレフィンがポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレン-プロピレン共重合体のみを含有することがより好ましい。
ポリオレフィン繊維は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
エチレン-プロピレン共重合体よりなる群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
得られる成形体の曲げに対する剛性および強度を向上させる観点からは、ポリオレフィンとして酸変性ポリオレフィンを含有することが好ましく、ポリオレフィンが少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリエチレンおよび少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリプロピレンの少なくとも1つを含有することがより好ましく、少なくとも一部がマレイン酸変性されたポリエチレンを含有することがさらに好ましい。
また、得られる成形体の耐衝撃性を向上させる観点からは、酸変性ポリオレフィンを含有しないことが好ましく、ポリオレフィンがポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレン-プロピレン共重合体のみを含有することがより好ましい。
ポリオレフィン繊維は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリオレフィン繊維は、2つ以上のポリオレフィンからなる複合繊維であってもよく、分割繊維、海島繊維、芯鞘繊維、貼り合わせ繊維などが例示され、これらの中でも、曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性に優れる成形体を得る観点から、芯鞘繊維が好ましい。芯鞘繊維である場合、同心断面構造や、偏心断面構造の繊維が使用されるが、同心断面構造の繊維が好ましい。同心断面構造の繊維を使用することで、より均一な繊維集合体が得られるので好ましい。
ポリオレフィン繊維の繊維長は、均一な繊維集合体を得る観点、繊維集合体の製造容易性の観点から、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは1.0mm以上、さらに好ましくは2.0mm以上、さらに好ましくは3.0mm以上であり、そして、好ましくは50mm以下、より好ましくは20mm以下、さらに好ましくは10mm以下である。
ポリオレフィン繊維の繊維長は、実施例に記載の方法により測定される。
ポリオレフィン繊維の繊維長は、実施例に記載の方法により測定される。
ポリオレフィン繊維の繊維径は、均一な繊維集合体を得る観点、繊維集合体の製造容易性の観点から、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは10μm以上であり、そして、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは50μm以下である。
ポリオレフィン繊維の繊維径は、実施例に記載の方法により測定される。
ポリオレフィン繊維の繊維径は、実施例に記載の方法により測定される。
ポリオレフィン繊維の繊度は、均一な繊維集合体を得る観点、繊維集合体の製造容易性の観点から、好ましくは0.01dtex以上、より好ましくは0.1dtex以上、さらに好ましくは1dtex以上であり、そして、好ましくは100dtex以下、より好ましくは50dtex以下、さらに好ましくは10dtex以下である。
樹脂Aがポリオレフィン繊維である場合、繊維集合体中のポリオレフィン繊維の含有量は、曲げに対する剛性および強度、並びに耐衝撃性に優れる成形体を得る観点から、好ましくは90質量%以下であり、生産性および製造容易性の観点から、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは55質量%以下であり、バイオマス化度の観点から、よりさらに好ましくは50質量%以下、特に好ましくは45質量%以下である。また、成形体を得る観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上である。
なお、ポリオレフィン繊維を2種以上使用する場合には、上記の含有量はポリオレフィン繊維の合計含有量を意味する。
なお、ポリオレフィン繊維を2種以上使用する場合には、上記の含有量はポリオレフィン繊維の合計含有量を意味する。
樹脂Aがポリオレフィン繊維以外の繊維である場合、その前記繊維の好ましい繊維長、繊維径、繊度および含有量は、それぞれ、ポリオレフィン繊維の好ましい繊維長、繊維径、繊度および含有量と同様である。
また、樹脂Aが粉末、顆粒、またはペレットである場合、その前記粉末、顆粒、ペレットの好ましい含有量は、前記ポリオレフィン繊維の好ましい含有量と同様である。また、樹脂Aが粉末、顆粒、またはペレットである場合、その前記粉末、顆粒、またはペレットの粒径は、特に限定されない。
また、樹脂Aが粉末、顆粒、またはペレットである場合、その前記粉末、顆粒、ペレットの好ましい含有量は、前記ポリオレフィン繊維の好ましい含有量と同様である。また、樹脂Aが粉末、顆粒、またはペレットである場合、その前記粉末、顆粒、またはペレットの粒径は、特に限定されない。
〔その他の成分〕
本実施形態の繊維集合体中の樹脂Aがポリオレフィン繊維である場合、その繊維集合体は、上述したパルプ繊維およびポリオレフィン繊維に加え、その他成分を含有していてもよい。その他の成分としては、後述するエラストマーやバインダー成分が挙げられる。
バインダー成分を含有する場合、バインダー成分の含有量は、繊維集合体の全質量に対して好ましくは0.1質量%以上45質量%以下、より好ましくは0.3質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは0.4質量%以上20質量%以下、よりさらに好ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。バインダー成分の含有量を上記範囲内とすることにより、成形体を製造する際の、ハンドリング性等を向上させることができる。
バインダー成分としては、各種デンプン、カゼイン、アルギン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アクリル樹脂、スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、各種澱粉、セルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド-アクリル酸エステル-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、イソブチレン-無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、ポリ酢酸ビニル樹脂、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等が使用できる。
本実施形態の繊維集合体中の樹脂Aがポリオレフィン繊維である場合、その繊維集合体は、上述したパルプ繊維およびポリオレフィン繊維に加え、その他成分を含有していてもよい。その他の成分としては、後述するエラストマーやバインダー成分が挙げられる。
バインダー成分を含有する場合、バインダー成分の含有量は、繊維集合体の全質量に対して好ましくは0.1質量%以上45質量%以下、より好ましくは0.3質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは0.4質量%以上20質量%以下、よりさらに好ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。バインダー成分の含有量を上記範囲内とすることにより、成形体を製造する際の、ハンドリング性等を向上させることができる。
バインダー成分としては、各種デンプン、カゼイン、アルギン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アクリル樹脂、スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、各種澱粉、セルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド-アクリル酸エステル-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、イソブチレン-無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、ポリ酢酸ビニル樹脂、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等が使用できる。
繊維集合体は、さらに、填料や製紙薬品を含有していてもよい。
填料としては、例えばカオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、タルク、酸化亜鉛、アルミナ、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、シリカ、ホワイトカーボン、ベントナイト、ゼオライト、セリサイトおよびスメクタイト等の鉱物顔料、並びにポリスチレン系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂および塩化ビニリデン系樹脂等の有機顔料が挙げられる。
製紙薬品としては、紙力増強剤、歩留向上剤、濾水性向上剤、染料、蛍光増白剤、pH調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等が挙げられる。紙力増強剤としては、ポリアクリルアミド等が挙げられる。さらに湿潤紙力増強剤も併用可能であり、例えばポリアミド樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、尿素-ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド-ポリアミン-エピクロルヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂等が挙げられる。
その他の成分を含有する場合、パルプ繊維およびポリオレフィン繊維を除くその他の成分の含有量は、繊維集合体の全質量に対して好ましくは0.1質量%以上45質量%以下、より好ましくは0.3質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは0.4質量%以上20質量%以下、よりさらに好ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。
填料としては、例えばカオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、タルク、酸化亜鉛、アルミナ、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、シリカ、ホワイトカーボン、ベントナイト、ゼオライト、セリサイトおよびスメクタイト等の鉱物顔料、並びにポリスチレン系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂および塩化ビニリデン系樹脂等の有機顔料が挙げられる。
製紙薬品としては、紙力増強剤、歩留向上剤、濾水性向上剤、染料、蛍光増白剤、pH調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等が挙げられる。紙力増強剤としては、ポリアクリルアミド等が挙げられる。さらに湿潤紙力増強剤も併用可能であり、例えばポリアミド樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、尿素-ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド-ポリアミン-エピクロルヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂等が挙げられる。
その他の成分を含有する場合、パルプ繊維およびポリオレフィン繊維を除くその他の成分の含有量は、繊維集合体の全質量に対して好ましくは0.1質量%以上45質量%以下、より好ましくは0.3質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは0.4質量%以上20質量%以下、よりさらに好ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。
〔繊維集合体製造工程〕
次に、繊維集合体の製造工程について述べる。
以下の繊維集合体の製造工程の説明では、樹脂Aにとして、好ましいとされるポリオレフィン繊維を使用したものとして説明する。樹脂Aとして、ポリオレフィン繊維以外の樹脂を使用する場合、ポリオレフィン繊維に代えて前記使用する樹脂に読み替えるものとし、それ以外の説明は同様である。なお、樹脂Aは、後述の通り、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
次に、繊維集合体の製造工程について述べる。
以下の繊維集合体の製造工程の説明では、樹脂Aにとして、好ましいとされるポリオレフィン繊維を使用したものとして説明する。樹脂Aとして、ポリオレフィン繊維以外の樹脂を使用する場合、ポリオレフィン繊維に代えて前記使用する樹脂に読み替えるものとし、それ以外の説明は同様である。なお、樹脂Aは、後述の通り、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
本実施形態の繊維集合体の製造工程では、パルプ繊維および樹脂Aを乾式抄紙にて製造する。
繊維集合体の製造工程は、パルプ繊維と、ポリオレフィン繊維とを空気中で混合し、堆積させる工程を含むことが好ましい。すなわち、本実施形態の繊維集合体は、乾式不織布であることが好ましい。
繊維集合体の製造工程は、パルプ繊維と、ポリオレフィン繊維とを空気中で混合し、堆積させる工程を含むことが好ましい。すなわち、本実施形態の繊維集合体は、乾式不織布であることが好ましい。
乾式抄紙法を用いて繊維集合体を製造する際には、エアレイド法を採用することが好ましい。エアレイド法は、空気中で解繊したポリオレフィン繊維およびパルプ繊維を気流中で均一に混合した原料繊維などを含む気流を、下側にサクションボックスを備えたメッシュ状無端ベルト上に吐出してエアレイドウェブを形成する方法である。すなわち、エアレイド法は、パルプ繊維と、ポリオレフィン繊維とを空気中で混合し、堆積させる工程を含む方法である。エアレイド法においては、必要に応じて上記の操作を複数回繰り返してもよい。
上記方法で形成されたウェブは、以下に示すような繊維結合工程によってシート化される。繊維結合工程としては、例えば、ニードルパンチ法のようにウェブ面に垂直方向に針を通すことによりポリオレフィン繊維やパルプ繊維を互いに交絡させてシートを形成する方法がある。このような結合工程は、カーディング法によるウェブ形成方法と組み合わせて好ましく用いられる。また、繊維結合工程では、加熱により乾式法ウェブに配合された熱融着性接着剤を融着させて原料繊維を結合する工程(サーマルボンド法)、得られた乾式法ウェブに接着剤を付与して原料繊維を結合する工程(ケミカルボンド法)、あるいはサーマルボンド法とケミカルボンド法を組み合わせた方法(マルチボンド法)を採用することができる。
サーマルボンド法においては、熱融着性接着剤の融点よりも20℃以上高い温度で加熱をすることが好ましい。加熱処理としては、熱風処理、および熱風処理後の低圧による熱圧処理が挙げられる。
サーマルボンド法やマルチボンド法が採用される場合には、粒子状あるいは繊維状の熱融着性接着剤が使用されることが好ましい。熱融着性接着剤は、上述したポリオレフィン繊維またはバインダー成分であってもよい。
粒子状の熱融着性接着剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル低融点ポリエチレンテレフタレート、低融点ポリアミド、低融点ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートなどの熱融着性の樹脂粒子が用いられる。
繊維状の熱融着性接着剤としては、低融点ポリエチレンテレフタレート、低融点ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、などのポリエステル、低融点ポリアミド、アクリル樹脂、酢酸ビニル(PVAc)の樹脂類が用いられる。
また、熱融着性合成繊維としては、融点の異なる2種類の樹脂を複合化させて得られ、繊維の表面のみが溶融する芯鞘型構造の熱融着性複合合成繊維も好ましく用いることができる。芯鞘型構造の熱融着性複合合成繊維は、融点の高い樹脂からなる芯の外周上に、融点の低い樹脂からなる鞘が形成された構造を有する。具体的には、融点が異なる2種の樹脂を組み合わせた形態(PET/PET複合繊維、PE/PET複合繊維、PP/PET複合繊維、PE/PP複合繊維、PVAc/PET複合樹脂)が挙げられる。
粒子状の熱融着性接着剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル低融点ポリエチレンテレフタレート、低融点ポリアミド、低融点ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートなどの熱融着性の樹脂粒子が用いられる。
繊維状の熱融着性接着剤としては、低融点ポリエチレンテレフタレート、低融点ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、などのポリエステル、低融点ポリアミド、アクリル樹脂、酢酸ビニル(PVAc)の樹脂類が用いられる。
また、熱融着性合成繊維としては、融点の異なる2種類の樹脂を複合化させて得られ、繊維の表面のみが溶融する芯鞘型構造の熱融着性複合合成繊維も好ましく用いることができる。芯鞘型構造の熱融着性複合合成繊維は、融点の高い樹脂からなる芯の外周上に、融点の低い樹脂からなる鞘が形成された構造を有する。具体的には、融点が異なる2種の樹脂を組み合わせた形態(PET/PET複合繊維、PE/PET複合繊維、PP/PET複合繊維、PE/PP複合繊維、PVAc/PET複合樹脂)が挙げられる。
また、繊維の結合にケミカルボンド法が用いられる場合、繊維同士を固着させるためにバインダー成分が添加されることが好ましい。バインダー成分としては、必要に応じて適宜選択可能であり、例えば、デンプン、カゼイン、アルギン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリル酸ソーダ等の溶液タイプのバインダーや、ポリアクリル酸エステル、アクリルスチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリルニトリルブタジエン共重合体、メチルメタアクリレートブタジエン共重合体、尿素-メラミン樹脂、スチレン-ブタジエン共重合体樹脂等のエマルジョンタイプのバインダー等が使用可能である。また、上述したバインダー成分を使用することも好ましい。なお、上記のバインダーとしては、繊維、粉体、顆粒状、溶液あるいはエマルジョンなど、種々の形態のものを用いることができ、2種以上を併用することもできる。
上述したような乾式抄紙法で製造された繊維集合体は、繊維集合体を構成する各繊維が、長手方向、幅方向および厚み方向にランダムに3次元配向されている。このため、本実施形態においては、繊維集合体の第1の方向の引張強度と、第2の方向の引張強度が同程度の値となる。すなわち、本実施形態では、平面方向における等方性に優れた繊維集合体が得られる。
なお、繊維集合体の製造工程においては、成形性を阻害しない任意のシートを繊維集合体に積層して積層シートを製造してもよい。例えば、繊維集合体の表面や、繊維集合体を積層する際にシート間に任意のシートを積層することができる。積層する任意のシートとしては、ティシュや不織布などのシートを用いることができる。これら任意のシートは、表面性の向上や層間強度の向上、その他機能の付与を目的として積層される。
<工程2>
工程2は、工程1で得られた繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程である。工程1で得られた繊維集合体を圧縮することで、シート状の繊維集合体(繊維集合体シート)が得られる。
なお、上記の圧縮は、加熱処理と同時に行ってもよく、加熱処理の後に行ってもよい。
工程2は、工程1で得られた繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程である。工程1で得られた繊維集合体を圧縮することで、シート状の繊維集合体(繊維集合体シート)が得られる。
なお、上記の圧縮は、加熱処理と同時に行ってもよく、加熱処理の後に行ってもよい。
繊維集合体の圧縮は、繊維集合体をロールプレスにより加圧処理することで得ることができる。なお、ロールプレス処理において、同時に加熱を行い、加熱加圧処理としてもよい。ロールプレス処理は金属ロールや樹脂ロールで加圧することで、得られる繊維集合体シートの密度を任意にコントロールすることができる。具体的には、ロールプレス処理を行うロールを任意の個数、任意の温度およびクリアランスに設定し、シートを加熱、加圧することで任意の密度の繊維集合体シートを得ることができる。複数のロールを通過させて、所望の密度まで圧縮してもよい。
繊維集合体の圧縮は、熱プレスによる加圧処理によっても得ることができる。適切な大きさに切り出した繊維集合体、もしくは上記ロールプレス処理を行った繊維集合体シートをオートクレーブ法や金型プレス法によって加圧処理をすることで、得られる繊維集合体シートの密度を任意にコントロールすることができる。温度を100℃以上となるように加熱し、かつ、2MPa以上となるように加圧することで、ロールプレスによる加圧処理よりも高密度な繊維集合体シートを得ることができる。
なお、上記の加熱加圧条件を得る前に、予備プレス工程を有していてもよく、所望の加熱条件にて、より低い圧力にて予備プレスを行った後に、圧力を上げて、熱プレスによる加圧処理を行うことも好ましい。
なお、上記の加熱加圧条件を得る前に、予備プレス工程を有していてもよく、所望の加熱条件にて、より低い圧力にて予備プレスを行った後に、圧力を上げて、熱プレスによる加圧処理を行うことも好ましい。
熱プレスによる加圧処理工程はスタンピング成形法であってもよい。スタンピング成形法は、予め繊維集合体を加熱し、ポリオレフィンを溶融、軟化させた状態で、成形型の内部に配置し、次いで型を閉じて型締を行い、その後加圧冷却する方法である。加熱には、遠赤外線ヒーター、加熱板、高温オーブン、誘電加熱などの加熱装置を用いることができる。
熱プレスによる加圧処理工程は、真空成形法であってもよい。真空成形法は、繊維集合体と、金型との間を真空状態にすることにより、繊維集合体と金型との密着性を高め成形性を高めることができる。真空成形は上述したスタンピング成形法の型締工程で行われることが好ましい。具体的には、繊維集合体を加熱し、ポリオレフィンを溶融、軟化させた状態で、成形型の内部に配置し、次いで型を閉じて型締を行う工程において、真空成形を行う。真空成形においては、成形型側から真空吸入を行う。真空成形における成形圧は通常1.0kg/cm2以下で行い、0.1秒以上60秒以下程度で成形を行う。
熱プレスによる加圧処理工程は、圧空成形法であってもよい。圧空成形法は、繊維集合体に圧縮空気を吹き付けることにより型に密着させ、繊維集合体と金型との密着性を高めることができる。圧空成形は上述したスタンピング成形法の型締工程で行われることが好ましい。具体的には、繊維集合体を加熱し、ポリオレフィンを溶融、軟化させた状態で、成形型に配置し、次いで繊維集合体側から圧縮空気を吹き付けることにより成形を行う。圧空成形は、3kg/cm2以上8kg/cm2以下の圧縮空気圧で行うことが多く、0.1秒以上60秒以上で成形を行うことが好ましい。
繊維集合体の圧縮は、スーパーカレンダー処理によっても得ることができる。
上記スーパーカレンダー処理においては、繊維集合体を、加熱したローラの間をニップ圧を印加しながら通すことにより成形する。使用するローラの加熱温度としては、ポリオレフィン繊維の融点に対して、好ましくは10℃以上高い温度、より好ましくは20℃以上高い温度、さらに好ましくは30℃以上高い温度であり、そして、ポリオレフィン繊維の融点に対して、好ましくは100℃高い温度以下、より好ましくは90℃高い温度以下、さらに好ましくは80℃高い温度以下である。
またニップ圧は、好ましくは100kg/cm以上、より好ましくは150kg/cm以上、さらに好ましくは200kg/cm以上であり、そして、好ましくは450kg/cm以下、より好ましくは400kg/cm以下、さらに好ましくは350kg/cm以下である。また、ニップ段数は好ましくは1段以上、より好ましくは3段以上、さらに好ましくは5段以上であり、そして好ましくは20段以下、より好ましくは18段以下、さらに好ましくは16段以下である。
なお、繊維集合体を圧縮して、繊維集合体シートを製造するに際し、所望の繊維集合体シートの厚み等に応じて、適宜、繊維集合体シートを複数積層して圧縮を行ってもよい。
上記スーパーカレンダー処理においては、繊維集合体を、加熱したローラの間をニップ圧を印加しながら通すことにより成形する。使用するローラの加熱温度としては、ポリオレフィン繊維の融点に対して、好ましくは10℃以上高い温度、より好ましくは20℃以上高い温度、さらに好ましくは30℃以上高い温度であり、そして、ポリオレフィン繊維の融点に対して、好ましくは100℃高い温度以下、より好ましくは90℃高い温度以下、さらに好ましくは80℃高い温度以下である。
またニップ圧は、好ましくは100kg/cm以上、より好ましくは150kg/cm以上、さらに好ましくは200kg/cm以上であり、そして、好ましくは450kg/cm以下、より好ましくは400kg/cm以下、さらに好ましくは350kg/cm以下である。また、ニップ段数は好ましくは1段以上、より好ましくは3段以上、さらに好ましくは5段以上であり、そして好ましくは20段以下、より好ましくは18段以下、さらに好ましくは16段以下である。
なお、繊維集合体を圧縮して、繊維集合体シートを製造するに際し、所望の繊維集合体シートの厚み等に応じて、適宜、繊維集合体シートを複数積層して圧縮を行ってもよい。
本実施形態の成形用繊維集合体シートは、第1の方向の引張強度をTとし、第1の方向と直交する方向である第2の方向の引張強度をYとしたとき、T/Yが0.5以上1.5以下であることが好ましい。前記T/Yを0.5以上1.5以下とすることにより、繊維集合体シートを構成する繊維が、極めて均一に混合しているために、曲げに対する剛性および強度に加えて、耐衝撃性にも優れる成形体が得られるので好ましい。
T/Yは、好ましくは0.60以上、より好ましくは0.70以上、さらに好ましくは0.80以上、よりさらに好ましくは0.85以上であり、そして、好ましくは1.45以下、より好ましくは1.40以下、さらに好ましくは1.35以下である。
繊維集合体シートの第1の方向は、繊維集合体シートの平面方向における任意の1方向である。但し、繊維集合体シートに含まれる繊維が平面方向のいずれかの方向に配向している場合は、その配向方向を第1の方向とする。また、繊維集合体の乾式抄紙での製造工程における流れ方向が分かる場合は、その流れ方向を第1の方向とする。繊維集合体の製造工程における流れ方向が分かる場合は、製造工程における流れ方向を、第1の方向(MD方向)といい、得られた繊維集合体および繊維集合体シートにおける流れ方向をT目ということもある。
繊維集合体の第2の方向は、繊維集合体の平面方向における1方向であって、第1の方向に直交する方向である。繊維集合体の製造工程における流れ方向が分かる場合は、製造工程における流れ方向に直交する方向を、第2の方向(CD方向)といい、得られた繊維集合体および繊維集合体シートにおける第2の方向をY目いうこともある。
繊維集合体シートの第1の方向と第2の方向の引張強度の測定は、JIS P 8113:2006に準じて測定する。各方向の引張強度は、引張試験機として、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロンを用いて15±0.1mm×180±1mmの短冊片を20±5mm/分の速度で測定した値である。
T/Yは、好ましくは0.60以上、より好ましくは0.70以上、さらに好ましくは0.80以上、よりさらに好ましくは0.85以上であり、そして、好ましくは1.45以下、より好ましくは1.40以下、さらに好ましくは1.35以下である。
繊維集合体シートの第1の方向は、繊維集合体シートの平面方向における任意の1方向である。但し、繊維集合体シートに含まれる繊維が平面方向のいずれかの方向に配向している場合は、その配向方向を第1の方向とする。また、繊維集合体の乾式抄紙での製造工程における流れ方向が分かる場合は、その流れ方向を第1の方向とする。繊維集合体の製造工程における流れ方向が分かる場合は、製造工程における流れ方向を、第1の方向(MD方向)といい、得られた繊維集合体および繊維集合体シートにおける流れ方向をT目ということもある。
繊維集合体の第2の方向は、繊維集合体の平面方向における1方向であって、第1の方向に直交する方向である。繊維集合体の製造工程における流れ方向が分かる場合は、製造工程における流れ方向に直交する方向を、第2の方向(CD方向)といい、得られた繊維集合体および繊維集合体シートにおける第2の方向をY目いうこともある。
繊維集合体シートの第1の方向と第2の方向の引張強度の測定は、JIS P 8113:2006に準じて測定する。各方向の引張強度は、引張試験機として、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロンを用いて15±0.1mm×180±1mmの短冊片を20±5mm/分の速度で測定した値である。
本実施形態の繊維集合体シートは、少なくともパルプ繊維および樹脂A(好ましくはポリオレフィン繊維)を混合した後、乾式抄紙したものであり、シート状である。乾式抄紙を行った後の綿状の繊維集合体(以下、綿状繊維集合体ともいう)をプレス処理したシートであり、各種の嵩比重(密度)であってよい。
工程3-1に供する繊維集合体の嵩比重は、工程2における圧縮の容易性、工程3-1における溶融混練の容易性や、溶融混練機に供給するために切断する場合の切断容易性等の観点から、好ましくは0.10g/mL以上、より好ましくは0.15g/mL以上、さらに好ましくは0.20g/mL以上、よりさらに好ましくは0.25g/mL以上であり、そして、好ましくは0.60g/mL以下、より好ましくは0.55g/mL以下、さらに好ましくは0.50g/mL以下である。
繊維集合体シートの嵩比重は、実施例に記載の方法により測定される。
工程3-1に供する繊維集合体の嵩比重は、工程2における圧縮の容易性、工程3-1における溶融混練の容易性や、溶融混練機に供給するために切断する場合の切断容易性等の観点から、好ましくは0.10g/mL以上、より好ましくは0.15g/mL以上、さらに好ましくは0.20g/mL以上、よりさらに好ましくは0.25g/mL以上であり、そして、好ましくは0.60g/mL以下、より好ましくは0.55g/mL以下、さらに好ましくは0.50g/mL以下である。
繊維集合体シートの嵩比重は、実施例に記載の方法により測定される。
工程3-2に供する繊維集合体シートの嵩比重は、その後のパルプ繊維含有樹脂ペレットを成形用に使用する観点から、好ましくは0.3g/mL以上、より好ましくは0.4g/mL以上、さらに好ましくは0.5g/mL以上であり、そして、製造容易性および裁断容易性の観点から、好ましくは1.5g/mL以下、より好ましくは1.4g/mL以下、さらに好ましくは1.3g/mL以下である。
繊維集合体シートの嵩比重は、実施例に記載の方法により測定される。
繊維集合体シートの嵩比重は、実施例に記載の方法により測定される。
<工程3-1>
工程3-1は、工程2で得られた繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程である。
ここで、溶融混練を行う前に、溶融混練機への供給を容易にする観点から、溶融混練機へ投入する前に、繊維集合体シートを裁断、破砕等を行うことが好ましい。
裁断機としては特に限定されず、例えば、シュレッダー等が例示される。
裁断、破砕等の後の大きさは特に限定されず、溶融混練機に供給可能な大きさであればよい。
工程3-1は、工程2で得られた繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程である。
ここで、溶融混練を行う前に、溶融混練機への供給を容易にする観点から、溶融混練機へ投入する前に、繊維集合体シートを裁断、破砕等を行うことが好ましい。
裁断機としては特に限定されず、例えば、シュレッダー等が例示される。
裁断、破砕等の後の大きさは特に限定されず、溶融混練機に供給可能な大きさであればよい。
ペレットを製造する方法は特に限定されず、繊維集合体シートを供給して溶融混練すればよく、特に限定されない。
溶融混練に使用する装置としては、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ミキシングロールミル、オープンロールミル、グラッシュミキサーが例示され、繊維集合体シートを供給して溶融混練した後、
(1)ストランド状に押出し、冷却固化させ、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
(2)溶融混練物をそのまま、もしくはシート状に引き伸ばしたのちに冷却固化させ、破砕機で破砕し、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
(3)棒状または筒状に押出し冷却して、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
(4)Tダイより押出し、シート状またはフィルム状のパルプ繊維含有樹脂を得た後、切断または破砕して、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、または
(5)押出した直後の溶融混練物を、空気中または水中において回転刃で切断し、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
などが例示される。
溶融混練に使用する装置としては、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ミキシングロールミル、オープンロールミル、グラッシュミキサーが例示され、繊維集合体シートを供給して溶融混練した後、
(1)ストランド状に押出し、冷却固化させ、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
(2)溶融混練物をそのまま、もしくはシート状に引き伸ばしたのちに冷却固化させ、破砕機で破砕し、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
(3)棒状または筒状に押出し冷却して、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
(4)Tダイより押出し、シート状またはフィルム状のパルプ繊維含有樹脂を得た後、切断または破砕して、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、または
(5)押出した直後の溶融混練物を、空気中または水中において回転刃で切断し、パルプ繊維含有樹脂ペレットを得る方法、
などが例示される。
工程3-1により得られるペレットの大きさは特に限定されないが、射出成形機への投入しやすさの観点から1~10mmであることが好ましい。
溶融混練温度(バレル設定温度)は特に限定されないが、溶融混練物の温度(実際に得られた混練物の温度、樹脂温度)がポリオレフィンの融点に対して5℃以上高い温度となるようにバレル設定温度を調整することが好ましく、10℃以上高い温度であることがより好ましく、15℃以上高い温度以上であることがさらに好ましく、そして、パルプ繊維の劣化の観点から、ポリオレフィンの融点に対して100℃以上高い温度以下であることが好ましく、90℃高い温度以下であることがより好ましく、80℃高い温度以下であることがさらに好ましい。
溶融混練物の温度は、溶融混練時に生じるせん断熱によって、溶融混練温度(バレル設定温度)よりも高くなる。すなわち溶融混練時の各種の条件、例えば、溶融混練温度(バレル設定温度)、排出速度、回転数、溶融混練機のスクリュー設計によって変化する。実施例に記載の方法の場合、溶融混練物の温度は、溶融混練温度(バレル設定温度)よりも20~40℃程度高くなるため、好ましい溶融混練物の温度よりも溶融混練温度(バレル設定温度)は20~40℃程度低くなる。
溶融混練物の温度は、溶融混練時に生じるせん断熱によって、溶融混練温度(バレル設定温度)よりも高くなる。すなわち溶融混練時の各種の条件、例えば、溶融混練温度(バレル設定温度)、排出速度、回転数、溶融混練機のスクリュー設計によって変化する。実施例に記載の方法の場合、溶融混練物の温度は、溶融混練温度(バレル設定温度)よりも20~40℃程度高くなるため、好ましい溶融混練物の温度よりも溶融混練温度(バレル設定温度)は20~40℃程度低くなる。
溶融混練時の各種の条件、例えば、排出速度、回転数は、公知の手法に従って調製すればよい。
溶融混練に使用する装置が二軸押出機である場合は、スクリュー設計はできるだけ練り力を弱くした設定が望ましい。本発明では予め繊維集合体シート中にパルプ繊維と樹脂Aとが均一に分散しており、高いせん断力を与えずに溶融混練しても、繊維集合体シートでのパルプ繊維の分散状態がそのまま維持され、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られるためである。そのため、練り力が弱いことでパルプ繊維の切断を避けることができる。
具体的にはニーディングパーツはRタイプのニーディングパーツを主に用い、LタイプやNタイプのニーディングパーツの個数はRタイプのニーディングパーツの個数と同じまたはそれ以下であることが好ましく、Rタイプのニーディングパーツの個数よりも少ないことがより好ましい。繊維集合体シートの裁断チップのみを用いて溶融混練をする場合には、LタイプやNタイプのニーディングパーツを用いずにRタイプのニーディングパーツのみから構成してもよい。
ニーディングパーツはスクリュー全体を10パートに分割した内、5パート以下とすることが好ましく、3パート以下とすることがより好ましい。繊維集合体シートの裁断チップのみを用いて溶融混練をする場合には、ニーディングパーツを1パートのみにしてもよい。
溶融混練に使用する装置が二軸押出機である場合は、スクリュー設計はできるだけ練り力を弱くした設定が望ましい。本発明では予め繊維集合体シート中にパルプ繊維と樹脂Aとが均一に分散しており、高いせん断力を与えずに溶融混練しても、繊維集合体シートでのパルプ繊維の分散状態がそのまま維持され、パルプ繊維の分散性に優れたペレットが得られるためである。そのため、練り力が弱いことでパルプ繊維の切断を避けることができる。
具体的にはニーディングパーツはRタイプのニーディングパーツを主に用い、LタイプやNタイプのニーディングパーツの個数はRタイプのニーディングパーツの個数と同じまたはそれ以下であることが好ましく、Rタイプのニーディングパーツの個数よりも少ないことがより好ましい。繊維集合体シートの裁断チップのみを用いて溶融混練をする場合には、LタイプやNタイプのニーディングパーツを用いずにRタイプのニーディングパーツのみから構成してもよい。
ニーディングパーツはスクリュー全体を10パートに分割した内、5パート以下とすることが好ましく、3パート以下とすることがより好ましい。繊維集合体シートの裁断チップのみを用いて溶融混練をする場合には、ニーディングパーツを1パートのみにしてもよい。
工程3-1において、繊維集合体シート共に、さらに樹脂成分を配合して溶融混練してもよく、樹脂成分としては、上述した樹脂Aで挙げた樹脂成分、および後述するエラストマーが例示され、ポリオレフィン樹脂および後述するエラストマーが好ましい。工程3-1において、樹脂Aおよびエラストマーから選択される少なくとも1つを配合することにより、耐衝撃性により優れた成形体が得られるので好ましい。
すなわち、得られたパルプ繊維含有樹脂ペレットは、繊維集合体シートに由来する成分に加えて、工程3-1において配合した成分を含有する。
工程3-1で配合してもよいエラストマーとは、弾性変形を示す高分子化合物を表し、熱を加えると軟化して流動性を示し、冷却するとゴム状に戻る性質をもった物質のことを指す。
エラストマーは具体的にはハードセグメントとソフトセグメントの2つのポリマーからなる構造を有しており、ハードセグメントが架橋点の役割を果たし、ソフトセグメントがゴム弾性を示すことで、弾性を生じる。そのため、常温ではハードセグメントが集合して疑似架橋状態を形成しゴム様の物性を示すが、高温では溶融して架橋点の働きを失い塑性変形が可能となる。
ハードセグメントのポリマーと、ソフトセグメントのポリマーの組み合わせによって、ポリスチレン系、オレフィン/アルケン系、ポリエステル系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリアクリル系エラストマー、シリコーン系、ポリイミド系などに分類される。また、同じ系の中でも、ハードセグメントとソフトセグメントの比率や分子量によって特性が異なってくる。
例えばポリスチレン系であると、ハードセグメントにスチレン、ソフトセグメントにブタジエンを用いたものがある。このとき、スチレン量が多いと高硬度となり、ポリスチレンやポリフェニレンエーテルとの相溶性が向上し、スチレン量が少ないと低硬度で柔軟性が高くポリオレフィンとの相溶性が向上する。また、分子量が高いと温度特性や機械特性が向上し、分子量が低いと加工性や透明性が向上する。ポリスチレン系エラストマーとしては、旭化成株式会社製のタフテックシリーズが例示される。
例えばオレフィン/アルケン系である、エチレン、プロピレン、ブテン-1を組み合わせたものがある。この時の組み合わせや比率により密度や弾性率、融点を変化させることができる。また樹脂と混合した際の構造も異なり、海島状に分散する場合や相溶する場合などがある。オレフィン/アルケン系エラストマーとしては、三井化学株式会社製のタフマーシリーズが例示される。
これらの中でも、耐衝撃性等の観点から、ポリスチレン系エラストマーおよびオレフィン/アルケン系エラストマーが好ましい。
エラストマーとしては、例えば、再表2020/080328号公報の段落0043~0065に記載の各種エラストマーが例示される。
エラストマーの添加方法は特に限定されず、繊維集合体シートの溶融混練時に繊維集合体シートと合わせて供給して溶融混練することが好ましい。
すなわち、得られたパルプ繊維含有樹脂ペレットは、繊維集合体シートに由来する成分に加えて、工程3-1において配合した成分を含有する。
工程3-1で配合してもよいエラストマーとは、弾性変形を示す高分子化合物を表し、熱を加えると軟化して流動性を示し、冷却するとゴム状に戻る性質をもった物質のことを指す。
エラストマーは具体的にはハードセグメントとソフトセグメントの2つのポリマーからなる構造を有しており、ハードセグメントが架橋点の役割を果たし、ソフトセグメントがゴム弾性を示すことで、弾性を生じる。そのため、常温ではハードセグメントが集合して疑似架橋状態を形成しゴム様の物性を示すが、高温では溶融して架橋点の働きを失い塑性変形が可能となる。
ハードセグメントのポリマーと、ソフトセグメントのポリマーの組み合わせによって、ポリスチレン系、オレフィン/アルケン系、ポリエステル系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリアクリル系エラストマー、シリコーン系、ポリイミド系などに分類される。また、同じ系の中でも、ハードセグメントとソフトセグメントの比率や分子量によって特性が異なってくる。
例えばポリスチレン系であると、ハードセグメントにスチレン、ソフトセグメントにブタジエンを用いたものがある。このとき、スチレン量が多いと高硬度となり、ポリスチレンやポリフェニレンエーテルとの相溶性が向上し、スチレン量が少ないと低硬度で柔軟性が高くポリオレフィンとの相溶性が向上する。また、分子量が高いと温度特性や機械特性が向上し、分子量が低いと加工性や透明性が向上する。ポリスチレン系エラストマーとしては、旭化成株式会社製のタフテックシリーズが例示される。
例えばオレフィン/アルケン系である、エチレン、プロピレン、ブテン-1を組み合わせたものがある。この時の組み合わせや比率により密度や弾性率、融点を変化させることができる。また樹脂と混合した際の構造も異なり、海島状に分散する場合や相溶する場合などがある。オレフィン/アルケン系エラストマーとしては、三井化学株式会社製のタフマーシリーズが例示される。
これらの中でも、耐衝撃性等の観点から、ポリスチレン系エラストマーおよびオレフィン/アルケン系エラストマーが好ましい。
エラストマーとしては、例えば、再表2020/080328号公報の段落0043~0065に記載の各種エラストマーが例示される。
エラストマーの添加方法は特に限定されず、繊維集合体シートの溶融混練時に繊維集合体シートと合わせて供給して溶融混練することが好ましい。
パルプ繊維含有樹脂ペレットが前記エラストマーを含有する場合、そのエラストマーの含有量は、曲げに対する剛性および強度に優れる観点から、樹脂Aとエラストマーの合計質量に対して、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは45質量%以下、40質量%以下であることがさらに好ましく、35質量%以下であることが一層好ましい。また、前記エラストマーを含有する場合、そのエラストマーの含有量は、耐衝撃性を向上させる観点から、樹脂Aとエラストマーの合計質量に対して、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上、よりさらに好ましくは12質量%以上、特に好ましくは15質量%以上である。
<工程3-2>
工程3-2は、工程2により得られた繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程である。
工程3-2で使用する裁断機としては、ロータリーカッター、破砕機、粉砕機、電動ノコギリ、チェーンソー、レーザーカッター等が例示される。
工程3-2は、工程2により得られた繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程である。
工程3-2で使用する裁断機としては、ロータリーカッター、破砕機、粉砕機、電動ノコギリ、チェーンソー、レーザーカッター等が例示される。
裁断後のペレットの厚みは、好ましくは1mm以上10mm以下であり、縦および横は、好ましくは1mm以上10mm以下である。なお、裁断後のペレットの厚みは、工程2で得られた繊維集合体シートの厚みである。
なお、本実施形態のパルプ繊維含有樹脂ペレットの形状は特に限定されず、球状、長球状、偏平球状、棒状、板状、ブロック状またはこれらに類似する任意の形状を有していてもよい。
<用途>
本実施形態のパルプ繊維含有樹脂ペレットは、各種成形用の樹脂ペレットとして好適に使用される。
本実施形態のパルプ繊維含有樹脂ペレットは、各種成形用の樹脂ペレットとして好適に使用される。
[成形体の製造方法]
本実施形態の成形体の製造方法は、上述したパルプ繊維含有樹脂ペレットを製造する工程、および前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを成形する工程を有する。
なお、成形する工程には、各種の成形方法が採用され、例えば、射出成形(例えば射出圧縮成形(プレスインジェクション、ホットフロースタンピング成形、ガス射出圧縮成形)、ガス射出成形、および超高速射出成形)、各種押出成形(コールドランナー方式またはホットランナー方式)、圧縮(プレス)成形、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、各種異形押出成形(例えば二色成形およびサンドイッチ成形)等を例示できる。例えば、シート、フィルム、繊維等の成形には種々の押出成形が好適である。シートまたはフィルムの成形にはインフレーション法、カレンダー法、キャスティング法等も用いることができる。さらに、特定の延伸操作をかけてもよい。また、回転成形またはブロー成形等により中空成形品とすることも可能である。
また、複数の成形工程を組み合わせてもよく、複数の工程を同時に実施し、一工程としてもよい。例えば、パルプ繊維含有樹脂ペレットをシート状にして、熱プレス成形することにより成形体を得たり、パルプ繊維含有樹脂ペレットをシート状にしてスーパーカレンダー処理により成形体を得たりしてもよい。また、シート状に成形した後、真空成形、圧空成形等により成形してもよい。
これらの中でも、射出成形が好ましく例示される。
本実施形態の成形体の製造方法は、上述したパルプ繊維含有樹脂ペレットを製造する工程、および前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを成形する工程を有する。
なお、成形する工程には、各種の成形方法が採用され、例えば、射出成形(例えば射出圧縮成形(プレスインジェクション、ホットフロースタンピング成形、ガス射出圧縮成形)、ガス射出成形、および超高速射出成形)、各種押出成形(コールドランナー方式またはホットランナー方式)、圧縮(プレス)成形、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、各種異形押出成形(例えば二色成形およびサンドイッチ成形)等を例示できる。例えば、シート、フィルム、繊維等の成形には種々の押出成形が好適である。シートまたはフィルムの成形にはインフレーション法、カレンダー法、キャスティング法等も用いることができる。さらに、特定の延伸操作をかけてもよい。また、回転成形またはブロー成形等により中空成形品とすることも可能である。
また、複数の成形工程を組み合わせてもよく、複数の工程を同時に実施し、一工程としてもよい。例えば、パルプ繊維含有樹脂ペレットをシート状にして、熱プレス成形することにより成形体を得たり、パルプ繊維含有樹脂ペレットをシート状にしてスーパーカレンダー処理により成形体を得たりしてもよい。また、シート状に成形した後、真空成形、圧空成形等により成形してもよい。
これらの中でも、射出成形が好ましく例示される。
成形する工程が射出成形する工程である場合、射出成形する工程では、例えば、公知の射出成形機を用いて、繊維集合体を溶融混練し、溶融した混合物を、金型内に射出することにより成形する。溶融混練する際には、公知の混練機を使用すればよく、例えば、一軸混練機、二軸混練機が例示される。
公知の射出成形機としては、例えば、スクリュー式射出成形機、スクリュープリプラ式射出成形機、プランジャープリプラ式射出成形機、プランジャー式射出成形機などが挙げられる。また、駆動方式として、油圧式、電動式、油圧電動ハイブリッド式等が例示される。
公知の射出成形機としては、例えば、スクリュー式射出成形機、スクリュープリプラ式射出成形機、プランジャープリプラ式射出成形機、プランジャー式射出成形機などが挙げられる。また、駆動方式として、油圧式、電動式、油圧電動ハイブリッド式等が例示される。
射出成形の温度条件は、ペレットが含有する樹脂の種類に応じて適宜決定され、射出成形機のシリンダー温度を、用いる樹脂の流動開始温度より0~100℃高い温度に設定することが好ましい。
金型の温度は、用いる樹脂の冷却速度と生産性の点から、適宜選択すればよく、例えばポリオレフィンの場合には、室温(例えば23℃)から90℃の範囲に設定することが好ましい。
その他射出条件として、スクリュー回転数、背圧、射出速度、保圧、保圧時間などを適宜調節すればよい。
金型の温度は、用いる樹脂の冷却速度と生産性の点から、適宜選択すればよく、例えばポリオレフィンの場合には、室温(例えば23℃)から90℃の範囲に設定することが好ましい。
その他射出条件として、スクリュー回転数、背圧、射出速度、保圧、保圧時間などを適宜調節すればよい。
本実施形態のパルプ繊維含有樹脂ペレットは、工程3-1において、他の樹脂、例えばエラストマーを添加して溶融混練することで、エラストマー等の他の樹脂を含有していてもよい。
また、成形体の製造工程において、射出成形時にパルプ繊維含有樹脂ペレットに加えて、他の樹脂、各種添加剤、各種添加剤を含有するマスターバッチ等を添加してもよい。
添加剤としては、通常、樹脂組成物に用いられる添加剤が挙げられる。このような添加剤としては、例えば安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、界面活性剤、着色剤、滑剤、離型剤などが挙げられる。
安定剤としては、例えば、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、ホスファイト類およびこれらの置換体などが挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどが挙げられる。
着色剤としては、ニトロシンなどの染料、および硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラックなどの顔料を含む材料が挙げられる。
滑剤としては、例えば、ステアリン酸、モンタン酸等の脂肪酸、それらのアミド、それらのエステル、それらの多価アルコールとのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびポリエチレンワックスなどが挙げられる。
また、成形体の製造工程において、射出成形時にパルプ繊維含有樹脂ペレットに加えて、他の樹脂、各種添加剤、各種添加剤を含有するマスターバッチ等を添加してもよい。
添加剤としては、通常、樹脂組成物に用いられる添加剤が挙げられる。このような添加剤としては、例えば安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、界面活性剤、着色剤、滑剤、離型剤などが挙げられる。
安定剤としては、例えば、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、ホスファイト類およびこれらの置換体などが挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどが挙げられる。
着色剤としては、ニトロシンなどの染料、および硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラックなどの顔料を含む材料が挙げられる。
滑剤としては、例えば、ステアリン酸、モンタン酸等の脂肪酸、それらのアミド、それらのエステル、それらの多価アルコールとのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびポリエチレンワックスなどが挙げられる。
〔成形体の特性〕
本実施形態において、得られる成形体の密度は、好ましくは0.5g/cm3以上、より好ましくは0.8g/cm3以上、さらに好ましくは0.95g/cm3以上、よりさらに好ましくは1.0g/cm3以上である。また、成形体の密度は、好ましくは3.0g/cm3以下、より好ましくは1.5g/cm3以下、さらに好ましくは1.2g/cm3以下である。
本実施形態において、得られる成形体の密度は、好ましくは0.5g/cm3以上、より好ましくは0.8g/cm3以上、さらに好ましくは0.95g/cm3以上、よりさらに好ましくは1.0g/cm3以上である。また、成形体の密度は、好ましくは3.0g/cm3以下、より好ましくは1.5g/cm3以下、さらに好ましくは1.2g/cm3以下である。
成形体の厚みは、特に限定されないが、0.5mm以上、より好ましくは1mm以上、さらに好ましくは2mm以上であり、そして、好ましくは200mm以下、より好ましくは100mm以下、さらに好ましくは50mm以下、よりさらに好ましくは20mm以下、特に好ましくは10mm以下である。
なお、成形体の厚みを2mm以上とすることにより、耐衝撃性が要求される用途に好適に使用可能できるため、成形体の厚みは2mm以上であることが特に好適である。
なお、成形体の厚みを2mm以上とすることにより、耐衝撃性が要求される用途に好適に使用可能できるため、成形体の厚みは2mm以上であることが特に好適である。
本実施形態の成形体は、高い曲げ弾性率を有することが好ましく、成形体が高い曲げ弾性率を有することで、曲げに対する剛性に優れた成形体となるので好ましい。成形体の曲げ弾性率は、好ましくは1.5GPa以上、より好ましくは2.0GPa以上、さらに好ましくは2.5GPa以上、よりさらに好ましくは2.8GPa以上、さらに一層好ましくは3.0GPa以上である。上限は特に限定されないが、製造容易性の観点から、好ましくは10GPa以下である。
成形体の曲げ弾性率は、JIS K 7171:2016に準拠して測定される。
成形体の曲げ弾性率は、JIS K 7171:2016に準拠して測定される。
本実施形態の成形体は、高い曲げ強度を有することが好ましく、成形体が高い曲げ強度を有することで、剛性に優れた成形体となるので好ましい。成形体の曲げ強度は、好ましくは20MPa以上、より好ましくは30MPa以上、さらに好ましくは35MPa以上である。上限は特に限定されないが、製造容易性の観点から、好ましくは100MPa以下である。
成形体の曲げ強度は、JIS K 7171:2016に準拠して測定される。
成形体の曲げ強度は、JIS K 7171:2016に準拠して測定される。
本実施形態の成形体は、高いシャルピー衝撃強度を有することが好ましく、厚み4mmの成形体のシャルピー衝撃強度は、好ましくは2.0kJ/m2以上、より好ましくは4.0kJ/m2以上、さらに好ましくは8.0kJ/m2以上、さらに一層好ましくは10.0kJ/m2以上、よりさらに好ましくは12kJ/m2以上である。上限は特に限定されないが、製造容易性の観点から、好ましくは100kJ/m2以下である。
なお、シャルピー衝撃強度は、数値が大きい程、耐衝撃性に優れることを意味する。
シャルピー衝撃強度は、JIS K 7111-1:2012に準じて測定され、詳細には、実施例に記載の方法により測定される。
なお、シャルピー衝撃強度は、数値が大きい程、耐衝撃性に優れることを意味する。
シャルピー衝撃強度は、JIS K 7111-1:2012に準じて測定され、詳細には、実施例に記載の方法により測定される。
(用途)
本実施形態の成形体の製造方法で得られる成形体は、電機電子機器、OA機器、家電機器、土木建築、自動車、航空機の部品、構造部品および筐体、容器(例えば、食品容器、薬品包装容器、化粧品包装容器、医療機器包装容器)、家具、日用雑貨、医療用具などに好ましく用いられる。
これらの中でも、耐衝撃性が要求される用途に好適であり、例えば、土木建築、自動車または航空機の部品、構造部品、および筐体として好適である。
本実施形態の成形体の製造方法で得られる成形体は、電機電子機器、OA機器、家電機器、土木建築、自動車、航空機の部品、構造部品および筐体、容器(例えば、食品容器、薬品包装容器、化粧品包装容器、医療機器包装容器)、家具、日用雑貨、医療用具などに好ましく用いられる。
これらの中でも、耐衝撃性が要求される用途に好適であり、例えば、土木建築、自動車または航空機の部品、構造部品、および筐体として好適である。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
(実施例1)
<繊維集合体の作製>
NBKPを、旋回流式ジェット気流解繊装置を用いて解繊処理して、解繊ドライパルプを得た。解繊機での処理風速は45m/分であり、装置内に設けたバッフルにより乱流とした。得られた解繊ドライパルプの平均繊維長は2.38mmであり、平均繊維幅は34.3μmであり、微細繊維比率は11.4%であった。
<繊維集合体の作製>
NBKPを、旋回流式ジェット気流解繊装置を用いて解繊処理して、解繊ドライパルプを得た。解繊機での処理風速は45m/分であり、装置内に設けたバッフルにより乱流とした。得られた解繊ドライパルプの平均繊維長は2.38mmであり、平均繊維幅は34.3μmであり、微細繊維比率は11.4%であった。
次いで、得られた解繊ドライパルプと、ポリプロピレン繊維(融点160℃、繊度6.6dtex、繊維長5mm、繊維径30μm、PP繊維ともいう)と、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点110℃、繊度1.7dtex、繊維長5mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「PE/PP複合繊維」ともいう)とを、50/35/15の割合(質量比)で空気流により均一に混合して繊維混合物を得た。
次いで、図1に示すウェブ形成装置1を用い、繊維混合物からエアレイドウェブを形成した。具体的には、コンベア10に装着されて走行する透気性無端ベルト20の上に、第1のキャリアシート供給手段40によって、第1のキャリアシート41を繰り出した。実施例1では、第1のキャリアシート41として、ティッシュ(坪量14g/m2)を使用した。なお、「坪量」はJIS P8124:2011に記載の「紙及び板紙-坪量の測定方法」に従って測定した。
サクションボックス60によって透気性無端ベルト20を吸引しながら、第1のキャリアシート41の上に、繊維混合物供給手段30から空気流と共に繊維混合物を落下堆積させ、綿状の繊維集合体を得た。その際、エアレイドウェブ部分の設定坪量が400g/m2となるように、繊維混合物を供給した。
次いで、第2のキャリアシート供給手段50によって、第1のキャリアシート41上の綿状の繊維集合体の上に、第2のキャリアシート51を積層して、エアレイドウェブ含有積層シートを得た。実施例1では、第2のキャリアシート51として、ティッシュ(坪量14g/m2)を使用した。つまり、実施例1においては、第1のキャリアシート41と第2のキャリアシート51に、同一のシートを用いた。
<繊維集合体嵩高シートの作製>
得られたエアレイドウェブ含有積層シートを、熱風循環コンベアオーブン方式のボックスタイプドライヤに通し、温度140℃で熱風処理した。その後、ロールプレス処理によって嵩比重が0.3g/mLとなるように密度を調整し、第1のキャリアシートおよび第2のキャリアシートを剥離せずに、坪量438.9g/m2の繊維集合体嵩高シートを得た。前記繊維集合体嵩高シートのT/Yは0.88、嵩比重は0.33g/mL、厚みは1.33mmであった。
前記繊維集合体シートをシュレッダー(アイリスオーヤマ株式会社製、AFS100M)で裁断し、4mm×13mm程度のプレス裁断チップを得た。
得られたエアレイドウェブ含有積層シートを、熱風循環コンベアオーブン方式のボックスタイプドライヤに通し、温度140℃で熱風処理した。その後、ロールプレス処理によって嵩比重が0.3g/mLとなるように密度を調整し、第1のキャリアシートおよび第2のキャリアシートを剥離せずに、坪量438.9g/m2の繊維集合体嵩高シートを得た。前記繊維集合体嵩高シートのT/Yは0.88、嵩比重は0.33g/mL、厚みは1.33mmであった。
前記繊維集合体シートをシュレッダー(アイリスオーヤマ株式会社製、AFS100M)で裁断し、4mm×13mm程度のプレス裁断チップを得た。
<パルプ繊維含有樹脂ペレットの作製>
前記プレス裁断チップを二軸混練押出機(株式会社池貝製、PCM46)にて、混練温度は、バレル設定温度145℃(樹脂温度170~180℃)、回転速度を56rpm、排出量を0.9kg/時間として溶融混練分散した。混練に用いたスクリューは、スクリュー全体を10パートに分割した内、原料投入口側から数えて8パート目のみに6パーツからなるRタイプのニーディングパーツを使用し、その他は全て送りねじで構成される弱練り構成とした。溶融混練分散後、直径4mmの吐出孔から出てきた混練物を空冷しながら150rpmで回転する回転刃で切断することにより長さ5mmのペレットを製造した。
前記プレス裁断チップを二軸混練押出機(株式会社池貝製、PCM46)にて、混練温度は、バレル設定温度145℃(樹脂温度170~180℃)、回転速度を56rpm、排出量を0.9kg/時間として溶融混練分散した。混練に用いたスクリューは、スクリュー全体を10パートに分割した内、原料投入口側から数えて8パート目のみに6パーツからなるRタイプのニーディングパーツを使用し、その他は全て送りねじで構成される弱練り構成とした。溶融混練分散後、直径4mmの吐出孔から出てきた混練物を空冷しながら150rpmで回転する回転刃で切断することにより長さ5mmのペレットを製造した。
<成形体の作製>
前記ペレットを用いてJIS K 7139:2009に規定のタイプA1多目的試験片を、成形温度190℃、金型温度40℃、射出速度100mm/secの条件で射出成形し、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.03g/cm3であった。
前記ペレットを用いてJIS K 7139:2009に規定のタイプA1多目的試験片を、成形温度190℃、金型温度40℃、射出速度100mm/secの条件で射出成形し、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.03g/cm3であった。
(実施例2)
実施例1の<繊維集合体の作製>において、繊維混合物を60/25/15の割合(質量比)に変更し繊維集合体シートを得て、二軸混練押出機の排出量を1.2kg/時間にした以外は、実施例1同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは0.90、坪量394.8g/m2、嵩比重は0.28g/mL、厚みは1.41mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.09g/cm3であった。
実施例1の<繊維集合体の作製>において、繊維混合物を60/25/15の割合(質量比)に変更し繊維集合体シートを得て、二軸混練押出機の排出量を1.2kg/時間にした以外は、実施例1同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは0.90、坪量394.8g/m2、嵩比重は0.28g/mL、厚みは1.41mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.09g/cm3であった。
(実施例3)
実施例2の<繊維集合体の作製>において、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維に代えて、無水マレイン酸変性ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点100℃、繊度1.7dtex、繊維長3mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「MAPE/PP複合繊維」ともいう)に変更し、ロールプレスで嵩比重が0.2g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体シートを得て、二軸混練押出機の排出量を1.0kg/時間にした以外は、実施例2と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは1.08、坪量403.2g/m2、嵩比重は0.18g/mL、厚みは2.24mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.14g/cm3であった。
実施例2の<繊維集合体の作製>において、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維に代えて、無水マレイン酸変性ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点100℃、繊度1.7dtex、繊維長3mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「MAPE/PP複合繊維」ともいう)に変更し、ロールプレスで嵩比重が0.2g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体シートを得て、二軸混練押出機の排出量を1.0kg/時間にした以外は、実施例2と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは1.08、坪量403.2g/m2、嵩比重は0.18g/mL、厚みは2.24mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.14g/cm3であった。
(実施例4)
実施例1の<繊維集合体の作製>において、繊維混合物を70/15/15の割合(質量比)に変更し、ロールプレスで嵩比重が0.4g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体嵩高シートを得た以外は、実施例1と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは0.87、坪量412.0g/m2、嵩比重は0.40g/mL、厚みは1.03mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.14g/cm3であった。
実施例1の<繊維集合体の作製>において、繊維混合物を70/15/15の割合(質量比)に変更し、ロールプレスで嵩比重が0.4g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体嵩高シートを得た以外は、実施例1と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは0.87、坪量412.0g/m2、嵩比重は0.40g/mL、厚みは1.03mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.14g/cm3であった。
(実施例5)
実施例4の<繊維集合体の作製>において、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維に代えて、無水マレイン酸変性ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点100℃、繊度1.7dtex、繊維長3mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「MAPE/PP複合繊維」ともいう)に変更し、ロールプレスで嵩比重が0.4g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体シートを得て、二軸混練押出機の排出量を13.0kg/時間にした以外は、実施例4と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは1.15、坪量399.5g/m2、嵩比重は0.47g/mL、厚みは0.85mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.19g/cm3であった。
実施例4の<繊維集合体の作製>において、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維に代えて、無水マレイン酸変性ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点100℃、繊度1.7dtex、繊維長3mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「MAPE/PP複合繊維」ともいう)に変更し、ロールプレスで嵩比重が0.4g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体シートを得て、二軸混練押出機の排出量を13.0kg/時間にした以外は、実施例4と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。
前記繊維集合体シートのT/Yは1.15、坪量399.5g/m2、嵩比重は0.47g/mL、厚みは0.85mmであった。また、前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.19g/cm3であった。
(実施例6)
実施例2と同様にして、プレス裁断チップを得た。前記プレス裁断チップに加えて、樹脂Aとしてプロピレン・エチレン共重合物(サンアロマーPM472W、サンアロマー株式会社製)を表1に示す通りの配合になるように二軸混練押出機(株式会社池貝製、PCM46)に供給し、混練温度は、バレル設定温度160℃(樹脂温度190~200℃)、排出量7.2kg/時間として溶融混練分散した。なお、実施例6では、プレス裁断チップ100質量部に対して、プロピレン・エチレン共重合物を20質量部添加した。混練に用いたスクリューは、Rタイプの6つのニーディングパーツのうち最も排出口に近い1つをLタイプのニーディングパーツに変更したこと以外は実施例1と同様とした。
成形温度を180℃とした以外は実施例1と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維成形体の密度は1.08g/cm3であった。
実施例2と同様にして、プレス裁断チップを得た。前記プレス裁断チップに加えて、樹脂Aとしてプロピレン・エチレン共重合物(サンアロマーPM472W、サンアロマー株式会社製)を表1に示す通りの配合になるように二軸混練押出機(株式会社池貝製、PCM46)に供給し、混練温度は、バレル設定温度160℃(樹脂温度190~200℃)、排出量7.2kg/時間として溶融混練分散した。なお、実施例6では、プレス裁断チップ100質量部に対して、プロピレン・エチレン共重合物を20質量部添加した。混練に用いたスクリューは、Rタイプの6つのニーディングパーツのうち最も排出口に近い1つをLタイプのニーディングパーツに変更したこと以外は実施例1と同様とした。
成形温度を180℃とした以外は実施例1と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維成形体の密度は1.08g/cm3であった。
(実施例7)
実施例6において、配合を表1に示す通りとし、混練温度は、バレル設定温度190℃(樹脂温度200~210℃)、排出量12kg/時間とした以外は実施例6と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。なお、実施例7において、解繊ドライパルプと、ポリプロピレン繊維と、PE/PP複合繊維とを、60/25/15の割合(質量比)で空気流により均一に混合して繊維混合物を得た。また、実施例7では、プレス裁断チップ100質量部に対して、プロピレン・エチレン共重合物を100質量部添加した。
前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
実施例6において、配合を表1に示す通りとし、混練温度は、バレル設定温度190℃(樹脂温度200~210℃)、排出量12kg/時間とした以外は実施例6と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。なお、実施例7において、解繊ドライパルプと、ポリプロピレン繊維と、PE/PP複合繊維とを、60/25/15の割合(質量比)で空気流により均一に混合して繊維混合物を得た。また、実施例7では、プレス裁断チップ100質量部に対して、プロピレン・エチレン共重合物を100質量部添加した。
前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
(実施例8)
実施例1の<繊維集合体の作製>において、繊維混合物を30/55/15の割合(質量比)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてプレス裁断チップを得た。前記プレス裁断チップを得る前の繊維集合体シートのT/Yは0.88、坪量449.5g/m2、嵩比重は0.29g/mL、厚みは1.55mmであった。
前記プレス裁断チップおよび、エラストマー(タフテックH1062、旭化成株式会社製)を、配合が表1に示す通りになるように供給し、排出量を9.9kg/時間、成形温度を170℃に変更したこと以外は実施例6と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。なお、実施例8において、プレス裁断チップ85質量部に対して、エラストマーを15質量部添加した。
前記パルプ繊維成形体の密度は1.00g/cm3であった。
実施例1の<繊維集合体の作製>において、繊維混合物を30/55/15の割合(質量比)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてプレス裁断チップを得た。前記プレス裁断チップを得る前の繊維集合体シートのT/Yは0.88、坪量449.5g/m2、嵩比重は0.29g/mL、厚みは1.55mmであった。
前記プレス裁断チップおよび、エラストマー(タフテックH1062、旭化成株式会社製)を、配合が表1に示す通りになるように供給し、排出量を9.9kg/時間、成形温度を170℃に変更したこと以外は実施例6と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。なお、実施例8において、プレス裁断チップ85質量部に対して、エラストマーを15質量部添加した。
前記パルプ繊維成形体の密度は1.00g/cm3であった。
(実施例9)
実施例8において、エラストマーをタフマーDF810(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
実施例8において、エラストマーをタフマーDF810(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
(実施例10)
実施例8において、エラストマーをタフマーDF940(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
実施例8において、エラストマーをタフマーDF940(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
(実施例11)
実施例8において、エラストマーをタフマーDF9200(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
実施例8において、エラストマーをタフマーDF9200(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
(実施例12)
実施例8において、エラストマーをタフマーDF610(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
実施例8において、エラストマーをタフマーDF610(三井化学株式会社製)とした以外実施例8と同様にして、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ含有成形体の密度は1.00g/cm3であった。
(実施例13)
実施例2と同様にして、プレス裁断チップを得た。前記プレス裁断チップに加えて、樹脂Aとしてプロピレン・エチレン共重合物(サンアロマーPM472W、サンアロマー株式会社製)および、エラストマー(タフテックH1062、旭化成株式会社製)を、配合が表1に示す通りになるように供給し、排出量を20.2kg/時間に変更したこと以外は実施例8と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。なお、実施例8において、プレス裁断チップ42質量部に対して、プロピレン・エチレン共重合物を43質量部、エラストマーを15質量部添加した。前記パルプ含有成形体の密度は0.97g/cm3であった。
実施例2と同様にして、プレス裁断チップを得た。前記プレス裁断チップに加えて、樹脂Aとしてプロピレン・エチレン共重合物(サンアロマーPM472W、サンアロマー株式会社製)および、エラストマー(タフテックH1062、旭化成株式会社製)を、配合が表1に示す通りになるように供給し、排出量を20.2kg/時間に変更したこと以外は実施例8と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。なお、実施例8において、プレス裁断チップ42質量部に対して、プロピレン・エチレン共重合物を43質量部、エラストマーを15質量部添加した。前記パルプ含有成形体の密度は0.97g/cm3であった。
(実施例14)
<繊維集合体シートの作製>
実施例1において、ロールプレス処理によって嵩比重が0.06g/mLとなるように密度を調整し、第1のキャリアシートおよび第2のキャリアシートを剥離した以外は実施例1と同様にして、坪量451g/m2の繊維集合体嵩高シートを得た。前記繊維集合体嵩高シートのT/Yは1.12、嵩比重は0.055g/mL、厚みは8.2mmであった。
前記繊維集合体嵩高シートを20cm×20cmに裁断し、これにより5枚の裁断片を得た。得られた裁断片を重ね、5層の積層構造物を作製した。次に、20cm×20cm、深さ2mmの開口部を有するステンレス製の金型内に、前記積層構造物を配置した。次いで、前記金型を熱プレス機にセットし、温度180℃、圧力1.5MPaで5分間予備プレスし、さらに10MPaに加圧して15分間プレス処理した。その後、10MPaを維持したまま冷却して、繊維集合体シートを得た。前記繊維集合体シートの密度は1.12g/cm3であった。該繊維集合体シートの第1の方向の引張強度(T)は37.0MPa、第2の方向の引張強度(Y)は33.0MPaであり、T/Yは1.12であった。
<パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造>
得られた繊維集合体シートをRC250型粉砕装置(有限会社吉工製)で粉砕し、直径5mmのスクリーンを通過した粉砕物を回収してペレットを製造した。
<成形体の作製>
実施例1と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.12g/cm3であった。
成形体について、実施例1と同様にして評価すると、曲げ弾性率および曲げ強度に優れ、さらに耐衝撃性に優れる。
<繊維集合体シートの作製>
実施例1において、ロールプレス処理によって嵩比重が0.06g/mLとなるように密度を調整し、第1のキャリアシートおよび第2のキャリアシートを剥離した以外は実施例1と同様にして、坪量451g/m2の繊維集合体嵩高シートを得た。前記繊維集合体嵩高シートのT/Yは1.12、嵩比重は0.055g/mL、厚みは8.2mmであった。
前記繊維集合体嵩高シートを20cm×20cmに裁断し、これにより5枚の裁断片を得た。得られた裁断片を重ね、5層の積層構造物を作製した。次に、20cm×20cm、深さ2mmの開口部を有するステンレス製の金型内に、前記積層構造物を配置した。次いで、前記金型を熱プレス機にセットし、温度180℃、圧力1.5MPaで5分間予備プレスし、さらに10MPaに加圧して15分間プレス処理した。その後、10MPaを維持したまま冷却して、繊維集合体シートを得た。前記繊維集合体シートの密度は1.12g/cm3であった。該繊維集合体シートの第1の方向の引張強度(T)は37.0MPa、第2の方向の引張強度(Y)は33.0MPaであり、T/Yは1.12であった。
<パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造>
得られた繊維集合体シートをRC250型粉砕装置(有限会社吉工製)で粉砕し、直径5mmのスクリーンを通過した粉砕物を回収してペレットを製造した。
<成形体の作製>
実施例1と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.12g/cm3であった。
成形体について、実施例1と同様にして評価すると、曲げ弾性率および曲げ強度に優れ、さらに耐衝撃性に優れる。
(比較例1)
5kgの水中にポリアクリルアミド系のアニオン凝集剤(商品名:スミフロックFA-40、住友化学株式会社製)の0.03%液を100g添加した後、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)繊維(商品名:S030、融点170℃、繊維太さ約9μm、繊維長:5mm、株式会社クラレ製)を25g添加し、撹拌して分散させて、0.5%のEVOH繊維分散液を得た。さらにNBKP(ろ水度:480mL)の0.5%分散液5.2kgを投入して混合撹拌して、パルプとEVOHを49/51の割合(質量比)としたスラリーを得た。
長網式抄紙機を用いて、上記スラリーを抄紙して、110℃のシリンダードライヤーで乾燥させて、設定坪量150g/m2の成形用繊維集合体を得た。その後、ロールプレス処理によって嵩比重が0.6g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体シートを得た。前記繊維集合体シートのT/Yは2.69、坪量130g/m2、嵩比重は0.52g/mL、厚みは0.25mmであった。
得られた繊維集合体稠密シートをシュレッダー(アイリスオーヤマ株式会社製、AFS100M)で裁断し、4mm×13mm程度のプレス裁断チップを得た。実施例1と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.02g/cm3であった。
5kgの水中にポリアクリルアミド系のアニオン凝集剤(商品名:スミフロックFA-40、住友化学株式会社製)の0.03%液を100g添加した後、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)繊維(商品名:S030、融点170℃、繊維太さ約9μm、繊維長:5mm、株式会社クラレ製)を25g添加し、撹拌して分散させて、0.5%のEVOH繊維分散液を得た。さらにNBKP(ろ水度:480mL)の0.5%分散液5.2kgを投入して混合撹拌して、パルプとEVOHを49/51の割合(質量比)としたスラリーを得た。
長網式抄紙機を用いて、上記スラリーを抄紙して、110℃のシリンダードライヤーで乾燥させて、設定坪量150g/m2の成形用繊維集合体を得た。その後、ロールプレス処理によって嵩比重が0.6g/mLとなるように密度を調整し、繊維集合体シートを得た。前記繊維集合体シートのT/Yは2.69、坪量130g/m2、嵩比重は0.52g/mL、厚みは0.25mmであった。
得られた繊維集合体稠密シートをシュレッダー(アイリスオーヤマ株式会社製、AFS100M)で裁断し、4mm×13mm程度のプレス裁断チップを得た。実施例1と同様にしてパルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は1.02g/cm3であった。
(比較例2)
針葉樹晒パルプとポリプロピレン繊維(融点160℃、繊度6.6dtex、繊維長5mm、繊維径30μm)と、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点110℃、繊度1.7dtex、繊維長5mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「PE/PP複合繊維」ともいう)とを、30/55/15の割合(質量比)で二軸混練機(株式会社パーカーコーポレーション製、HK-25D(41D))に投入し、温度を200℃、回転速度を30rpm、排出量を0.9kg/時間として溶融混練した。混練に用いたスクリューは、スクリュー全体を7パートに分割した内、原料投入口側から数えて5パート目のみに6パーツからなるニーディングパーツを使用し、その他は全て送りねじで構成される弱練り構成とした。ニーディングパーツは、最も排出口に近い1つをLタイプとし、その他は全てRタイプを使用した。溶融混練して得られた成形用組成物(樹脂組成物)は、ストランド形状に押出した後に断裁してペレットとした。
前記ペレットを用いてJIS K 7139:2009に規定のタイプA1多目的試験片を、成形温度165℃、金型温度40℃、射出速度100mm/secの条件で射出成形し、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は0.95g/cm3であった。
針葉樹晒パルプとポリプロピレン繊維(融点160℃、繊度6.6dtex、繊維長5mm、繊維径30μm)と、ポリエチレン/ポリプロピレン複合芯鞘繊維(芯部融点160℃、鞘部融点110℃、繊度1.7dtex、繊維長5mm、繊維径15μm、芯部直径10.6μm、芯部質量/鞘部質量=1/1、「PE/PP複合繊維」ともいう)とを、30/55/15の割合(質量比)で二軸混練機(株式会社パーカーコーポレーション製、HK-25D(41D))に投入し、温度を200℃、回転速度を30rpm、排出量を0.9kg/時間として溶融混練した。混練に用いたスクリューは、スクリュー全体を7パートに分割した内、原料投入口側から数えて5パート目のみに6パーツからなるニーディングパーツを使用し、その他は全て送りねじで構成される弱練り構成とした。ニーディングパーツは、最も排出口に近い1つをLタイプとし、その他は全てRタイプを使用した。溶融混練して得られた成形用組成物(樹脂組成物)は、ストランド形状に押出した後に断裁してペレットとした。
前記ペレットを用いてJIS K 7139:2009に規定のタイプA1多目的試験片を、成形温度165℃、金型温度40℃、射出速度100mm/secの条件で射出成形し、パルプ繊維含有成形体を得た。前記パルプ繊維含有成形体の密度は0.95g/cm3であった。
[測定・評価方法]
(ポリオレフィン繊維の繊維長・繊維径の測定方法)
無作為に選択したポリオレフィン繊維20本を光学顕微鏡で観察し、繊維長および繊維径を測定した。
(ポリオレフィン繊維の繊維長・繊維径の測定方法)
無作為に選択したポリオレフィン繊維20本を光学顕微鏡で観察し、繊維長および繊維径を測定した。
(パルプ繊維の平均繊維長・平均繊維径・微細繊維比率の測定方法)
ISO16065-2に準じ、繊維画像解析装置(バルメット株式会社製、Valmet FS5)によってパルプ繊維の平均繊維長および平均繊維径を測定した。また、測定された長さ加重平均繊維長分布における0.1mm以下の微細繊維の割合を微細繊維比率とした。
ISO16065-2に準じ、繊維画像解析装置(バルメット株式会社製、Valmet FS5)によってパルプ繊維の平均繊維長および平均繊維径を測定した。また、測定された長さ加重平均繊維長分布における0.1mm以下の微細繊維の割合を微細繊維比率とした。
(ポリオレフィン繊維の融点の測定方法)
ポリオレフィン繊維を5mg切り出し、示差走査熱量計(DSC)にてポリオレフィン繊維の融点を測定する。融点はパーキン・エルマー社製のDiamond DSCを用いて窒素雰囲気下で30℃から280℃まで20℃/分で昇温して測定する。
なお、ポリオレフィン繊維のカタログ値等がある場合には、カタログ値を採用してもよい。
ポリオレフィン繊維を5mg切り出し、示差走査熱量計(DSC)にてポリオレフィン繊維の融点を測定する。融点はパーキン・エルマー社製のDiamond DSCを用いて窒素雰囲気下で30℃から280℃まで20℃/分で昇温して測定する。
なお、ポリオレフィン繊維のカタログ値等がある場合には、カタログ値を採用してもよい。
(繊維集合体の嵩比重の測定方法)
繊維集合体嵩高シートおよび繊維集合体稠密シートの嵩比重は50mm角のシートを23℃、50%RH条件下で24時間調湿した後、シートの厚みおよび質量を測定することにより算出した。シートの厚みは、デジタルシックネスゲージ(株式会社尾崎製作所製、DG-127)で測定した。
繊維集合体嵩高シートおよび繊維集合体稠密シートの嵩比重は50mm角のシートを23℃、50%RH条件下で24時間調湿した後、シートの厚みおよび質量を測定することにより算出した。シートの厚みは、デジタルシックネスゲージ(株式会社尾崎製作所製、DG-127)で測定した。
(T/Yの測定方法)
得られた繊維集合体の製造工程における流れ方向(コンベア10の走行方向)を第1の方向、第1の方向に直交する方向を第2の方向とし、JIS P 8113:2006に準じて引張強さ(単位はN/m)を測定した。各方向の引張強度は、この引張強さを試験片の厚みで除し、引張強度(単位はMPa)を算出した。引張試験機として、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロンを用いて15mm×180mmの短冊片を20mm/分の速度で測定した。
得られた繊維集合体の製造工程における流れ方向(コンベア10の走行方向)を第1の方向、第1の方向に直交する方向を第2の方向とし、JIS P 8113:2006に準じて引張強さ(単位はN/m)を測定した。各方向の引張強度は、この引張強さを試験片の厚みで除し、引張強度(単位はMPa)を算出した。引張試験機として、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロンを用いて15mm×180mmの短冊片を20mm/分の速度で測定した。
<評価>
得られた成形品について、下記の方法により密度、曲げ弾性率、曲げ強度、および耐衝撃性を測定した。結果を表1に示す。
得られた成形品について、下記の方法により密度、曲げ弾性率、曲げ強度、および耐衝撃性を測定した。結果を表1に示す。
(成形品の密度の測定方法)
得られた成形品(成形体)を長さ80mm×幅10mmの短冊状試験片に切削した。短冊状試験片の厚みを定圧厚さ測定器(株式会社テクロック製、型番PG-02J)で測定し、短冊状試験片の体積を算出した。さらに、短冊状試験片の質量を測定することにより密度を算出した。
得られた成形品(成形体)を長さ80mm×幅10mmの短冊状試験片に切削した。短冊状試験片の厚みを定圧厚さ測定器(株式会社テクロック製、型番PG-02J)で測定し、短冊状試験片の体積を算出した。さらに、短冊状試験片の質量を測定することにより密度を算出した。
(成形品の曲げ弾性率および曲げ強度の測定方法)
得られた成形品を長さ80mm×幅10mmの短冊状試験片に切削し、JIS K 7171:2016に準じて、3点曲げ試験を実施した。得られる曲げ弾性率および曲げ強度は、数値が大きいほどそれぞれ、曲げに対する剛性および強度に優れると評価した。
得られた成形品を長さ80mm×幅10mmの短冊状試験片に切削し、JIS K 7171:2016に準じて、3点曲げ試験を実施した。得られる曲げ弾性率および曲げ強度は、数値が大きいほどそれぞれ、曲げに対する剛性および強度に優れると評価した。
(成形品の耐衝撃性の測定方法)
得られた成形品を長さ80mm×幅10mmの短冊状試験片に切削し、JIS K 7111-1:2012に準じて、ノッチ付きシャルピー衝撃試験(打撃方向:エッジワイズ)を実施した。得られるシャルピー衝撃強度は、数値が大きいほど耐衝撃性が良好で、衝撃に対して強いと評価した。
得られた成形品を長さ80mm×幅10mmの短冊状試験片に切削し、JIS K 7111-1:2012に準じて、ノッチ付きシャルピー衝撃試験(打撃方向:エッジワイズ)を実施した。得られるシャルピー衝撃強度は、数値が大きいほど耐衝撃性が良好で、衝撃に対して強いと評価した。
実施例1~13に示すように、本発明のパルプ繊維含有ペレットを用いて作製された成形体は、曲げ弾性率および曲げ強度に優れ、曲げに対する剛性および強度に優れるものであり、さらに、耐衝撃性に優れるものであった。
一方、比較例1に示すように、ポリオレフィン繊維に代えてエチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)繊維を使用した上で、パルプとEVOHを含有するスラリーを抄紙して繊維集合体を得た場合には、実施例に比べて、曲げに対する剛性および強度に劣り、また、耐衝撃性も低いものであった。
また、繊維集合体とせずに溶融混練後に射出成形した比較例2では、曲げに対する強度は向上したものの、曲げに対する剛性および耐衝撃性に劣るものであった。
一方、比較例1に示すように、ポリオレフィン繊維に代えてエチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)繊維を使用した上で、パルプとEVOHを含有するスラリーを抄紙して繊維集合体を得た場合には、実施例に比べて、曲げに対する剛性および強度に劣り、また、耐衝撃性も低いものであった。
また、繊維集合体とせずに溶融混練後に射出成形した比較例2では、曲げに対する強度は向上したものの、曲げに対する剛性および耐衝撃性に劣るものであった。
1 ウェブ形成装置
10 コンベア
20 透気性無端ベルト
30 繊維混合物供給手段
40 第1のキャリアシート供給手段
41 第1のキャリアシート
50 第2のキャリアシート供給手段
51 第2のキャリアシート
A エアレイドウェブ
10 コンベア
20 透気性無端ベルト
30 繊維混合物供給手段
40 第1のキャリアシート供給手段
41 第1のキャリアシート
50 第2のキャリアシート供給手段
51 第2のキャリアシート
A エアレイドウェブ
Claims (13)
- 以下の工程1、工程2、および工程3-1をこの順で含むか、または、工程1、工程2、および工程3-2をこの順で含む、パルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
工程1:パルプ繊維および樹脂Aを含有する繊維集合体を乾式抄紙にて製造する繊維集合体製造工程
工程2:前記繊維集合体を圧縮して繊維集合体シートを製造する繊維集合体シート製造工程
工程3-1:前記繊維集合体シートを溶融混練して、ペレットを製造するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程
工程3-2:前記繊維集合体シートを裁断するパルプ繊維含有樹脂ペレット製造工程 - 前記樹脂Aが樹脂繊維を含む、請求項1に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
- パルプ繊維含有樹脂ペレット中のパルプ繊維の含有量が10質量%以上90質量%以下である、請求項1に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
- 繊維集合体シートの第1の方向の引張強度をTとし、第1の方向と直交する方向である第2の方向の引張強度をYとしたとき、T/Yが0.5以上1.5以下である、請求項1に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
- 工程3-1において、さらにエラストマーを配合して溶融混練する、請求項1に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
- 工程2において、工程3-1に供する繊維集合体シートの嵩比重が0.10g/mL以上0.60g/mL以下である、請求項1に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
- 工程2において、工程3-2に供する繊維集合体シートの嵩比重が0.3g/mL以上1.5g/mL以下である、請求項1に記載のパルプ繊維含有樹脂ペレットの製造方法。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の方法によりパルプ繊維含有樹脂ペレットを製造する工程、および
前記パルプ繊維含有樹脂ペレットを成形する工程を有する、
成形体の製造方法。 - 前記成形する工程が、パルプ繊維含有樹脂ペレットを射出成形する工程である、請求項8に記載の成形体の製造方法。
- 得られる成形体の密度が0.8g/cm3以上1.5g/cm3以下である、請求項8に記載の成形体の製造方法。
- 得られる成形体の厚みが2mm以上である、請求項8に記載の成形体の製造方法。
- 得られる成形体のJIS K 7171:2016に準拠して測定した曲げ弾性率が1.5GPa以上である、請求項8に記載の成形体の製造方法。
- JIS K 7111-1:2012に準拠して測定したシャルピー衝撃強度が2.0kJ/m2以上である、請求項8に記載の成形体の製造方法。
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