(57)【要約】【課題】良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する成形品を得ることができる樹脂組成物を提供する。【解決手段】樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース繊維と、分散剤と、を含有する。分散剤が、重量平均分子量の異なる複数の成分を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と、セルロース繊維と、分散剤と、を含有し、
前記分散剤が、重量平均分子量の異なる複数の成分を含む、
樹脂組成物。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンである、
請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記セルロース繊維の平均繊維長が、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の範囲内である、
請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記分散剤が、重量平均分子量１００００以下の成分と、重量平均分子量２００００以上の成分と、を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記分散剤が、無水マレイン酸変性ポリオレフィンである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
エラストマーを更に含有する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項７】
前記エラストマーが、スチレン成分及びブタジエン成分を有するブロックコポリマーである、
請求項６に記載の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に樹脂組成物に関し、より詳細にはセルロース繊維を含有する樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複合樹脂成型体を開示する。この複合樹脂成型体は、主剤樹脂、有機繊維状フィラー及び分散剤を含有する溶融混練物からなる。ここで、有機繊維状フィラーは、セルロースが含まれたセルロース類である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の複合樹脂成型体では、濃色化が抑制され、外観性に優れているものの、耐衝撃性については更なる改良の余地がある。
【０００５】
本開示の目的は、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する成形品を得ることができる樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース繊維と、分散剤と、を含有する。前記分散剤が、重量平均分子量の異なる複数の成分を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する成形品を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．概要
本実施形態に係る樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース繊維と、分散剤と、を含有する。分散剤は、重量平均分子量の異なる複数の成分を含む。この樹脂組成物を成形材料として、射出成形等の成形方法を使用することにより成形品が得られる。この成形品は、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する。その理由は、以下のとおりであると推定される。
【０００９】
すなわち、分散剤の低分子量成分ほどセルロース繊維との相容性が良好であるため、成形品に良好な外観を付与することができる。その反面、分散剤が低分子量成分を含むだけでは、成形品の剛性及び耐衝撃性が低下するおそれがある。
【００１０】
一方、分散剤の高分子量成分ほど熱可塑性樹脂との相容性が良好であるため、成形品の剛性及び耐衝撃性を維持することができる。その反面、分散剤が高分子量成分を含むだけでは、セルロース繊維との相容性が充分ではないために成形品の外観が悪化するおそれがある。
【００１１】
そこで、分散剤に、重量平均分子量の異なる複数の成分を含ませるようにしている。このようにすることで、分散剤中の低分子量成分及び高分子量成分の各々の短所を相殺しつつ、相互の長所を併存させることができる。
【００１２】
このように、本実施形態に係る樹脂組成物によれば、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する成形品を得ることができる。
【００１３】
２．詳細
本実施形態に係る樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース繊維と、分散剤と、を含有する。好ましくは、樹脂組成物は、エラストマーを更に含有する。樹脂組成物の常温での形態は、例えば、球形、円柱形又は角柱形のペレットである。以下、熱可塑性樹脂、セルロース繊維、分散剤及びエラストマーについて順に説明する。
【００１４】
２．１  熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂と非晶性樹脂とに分類されるが、特に限定されない。熱可塑性樹脂の具体例として、ポリオレフィン（環状ポリオレフィンも含む）、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステル、ナイロン、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリサルフォンが挙げられる。これらの中でも特にポリオレフィンが低比重である点で好ましい。すなわち、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィンは比重が小さいため、セルロース繊維との複合化で、軽量かつ高剛性の成形品を成形可能な樹脂組成物を容易に得ることができる。
【００１５】
好ましくは、熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して６０質量％以上９０質量％以下の範囲内である。熱可塑性樹脂の含有量が６０質量％以上であることで、成形品の軽量化を実現し得る。この場合、熱可塑性樹脂は、低比重素材であるポリオレフィンを含むことがより好ましい。熱可塑性樹脂の含有量が９０質量％以下であることで、成形品の剛性の低下を抑制することができる。なお、剛性は、例えば曲げ剛性である。
【００１６】
２．２  セルロース繊維
セルロース繊維は、成形品に剛性を付与する。セルロース繊維は、木材類、パルプ類、紙類、植物茎・葉類及び植物殻類から選ばれる１種又は２種以上のセルロース含有原料を粉砕機で処理して得ることができる。具体的には、セルロース含有原料を、必要により、シュレッダー等の裁断機を利用して粗粉砕を行ってから、衝撃式の粉砕機又は押出機による処理を行ったり、乾燥処理を行ったりした後、媒体式の粉砕機を用いて攪拌することで、セルロース繊維を得ることができる。
【００１７】
好ましくは、セルロース繊維の平均繊維長は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の範囲内である。平均繊維長が０．０１ｍｍ以上であることで、成形品の剛性を向上させることができる。平均繊維長が０．１ｍｍ以下であることで、セルロース繊維の分散性の低下を抑制することができる。なお、セルロース繊維の平均繊維長は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（５０％累積粒径：ｄ５０）を意味する。
【００１８】
好ましくは、セルロース繊維の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して５質量％以上３０質量％以下の範囲内である。セルロース繊維の含有量が５質量％以上であることで、成形品の剛性を向上させることができる。セルロース繊維の含有量が３０質量％以下であることで、成形品の耐衝撃性の低下を抑制することができる。
【００１９】
２．３  分散剤
分散剤は、重量平均分子量の異なる複数の成分を含む。複数の成分の各々は、基本的には、疎水性の熱可塑性樹脂と親水性のセルロース繊維とを分散させる機能を有する。このような機能を有するものであれば、分散剤は、特に限定されない。なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ分析（ＧＰＣ）により得られるポリスチレン換算の相対値である。
【００２０】
例えば、分散剤に含まれる複数の成分の各々の分子は、１つの主骨格と、この主骨格に結合する１つ以上の官能基と、を有する。主骨格は、疎水性を有する部分であり、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）で形成されている。官能基は、親水性を有する部分であり、例えば、無水マレイン酸等の無水カルボン酸で形成されている。この場合、主骨格が長くなるほど重量平均分子量は大きくなり、主骨格が短くなるほど重量平均分子量は小さくなる。
【００２１】
ここで、分散剤に含まれる低分子量成分ほど（つまり主骨格が短いほど）セルロース繊維との相容性が良好であるため、成形品に良好な外観を付与することができる。その反面、分散剤が低分子量成分を含むだけでは、成形品の剛性及び耐衝撃性が低下するおそれがある。
【００２２】
一方、分散剤に含まれる高分子量成分ほど（つまり主骨格が長いほど）熱可塑性樹脂との相容性が良好であるため、成形品の剛性及び耐衝撃性を維持することができる。その反面、高分子量成分は、セルロース繊維との相容性が低分子量成分ほど良好ではないため、分散剤が高分子量成分を含むだけでは、セルロース繊維の分散状態が悪く、視認できる程度の凝集物が発生して、成形品の外観が悪化するおそれがある。成形品の外観は、凝集物が少ないほど、また凝集物が小さいほど、良好である。凝集物は、主としてセルロース繊維が凝集して形成されるダマ（粒状のかたまり）のことである。
【００２３】
そこで、本実施形態では、分散剤に、重量平均分子量の異なる複数の成分を含ませるようにしている。このようにすることで、分散剤中の低分子量成分及び高分子量成分の各々の短所を相殺しつつ、相互の長所を併存させることができる。
【００２４】
このように、本実施形態に係る樹脂組成物によれば、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する成形品を得ることができる。
【００２５】
好ましくは、分散剤は、重量平均分子量１００００以下の成分（以下「低分子量成分」ともいう）と、重量平均分子量２００００以上の成分（以下「高分子量成分」ともいう）と、を含む。低分子量成分により、成形品の外観を一層良好にすることができる。高分子量成分により、成形品の剛性及び耐衝撃性を更に向上させることができる。低分子量成分の重量平均分子量の下限値は、特に限定されないが、例えば３０００である。高分子量成分の重量平均分子量の上限値は、特に限定されないが、例えば８００００である。
【００２６】
好ましくは、分散剤は、無水マレイン酸変性ポリオレフィンである。言い換えると、分散剤に含まれる複数の成分の各々が、無水マレイン酸変性ポリオレフィンであることが好ましい。無水マレイン酸変性ポリオレフィンの好適例として、三洋化成工業株式会社製「ユーメックスシリーズ」及びＢＹＫ社製「ＰＲＩＥＸシリーズ」及び「ＳＣＯＮＡシリーズ」が挙げられる。無水マレイン酸変性ポリオレフィンは、疎水性のポリオレフィンセグメント（主骨格）と、親水性の無水マレイン酸セグメント（官能基）と、を有する。ポリオレフィンセグメントは、熱可塑性樹脂（特にポリオレフィン）との親和性があり、無水マレイン酸セグメントは、セルロース繊維との親和性がある。したがって、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを熱可塑性樹脂に添加することによって、セルロース繊維の分散性を向上させることができる。このように、熱可塑性樹脂中におけるセルロース繊維同士の相互作用による凝集が、無水マレイン酸変性ポリオレフィンによって抑制されることで、成形品の剛性及び耐衝撃性が向上する。
【００２７】
好ましくは、分散剤の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して１質量％以上１０質量％以下の範囲内である。分散剤の含有量が１質量％以上であることで、熱可塑性樹脂とセルロース繊維との相容性を向上させることができ、成形品の剛性を向上させることができる。分散剤の含有量が１０質量％以下であることで、成形品の剛性の低下を抑制することができる。
【００２８】
好ましくは、低分子量成分と高分子量成分の質量比（低分子量成分／高分子量成分）は、０．２５以上４以下の範囲内である。この範囲内であることにより、成形品の外観を一層良好にすることができる。また成形品の耐衝撃性を更に向上させることができる。
【００２９】
２．４  エラストマー
エラストマーは、成形品に耐衝撃性を付与する。エラストマーは、熱硬化性エラストマーと熱可塑性エラストマーとに大別されるが、好ましくは熱可塑性エラストマーである。
【００３０】
熱可塑性エラストマーは、加熱す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持つエラストマーである。熱可塑性エラストマーの具体例として、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、アミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）及びブタジエン系熱可塑性エラストマーが挙げられる。
【００３１】
熱可塑性エラストマーの中でも、低温物性に優れている点で、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましい。スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン成分及びブタジエン成分を有するブロックコポリマーである。このスチレン系熱可塑性エラストマーは、熱可塑性樹脂との相容性に優れているので、成形品の耐衝撃性の改良に効果がある。
【００３２】
さらにスチレン系熱可塑性エラストマーの中でも、水添スチレン系熱可塑性エラストマーがより好ましい。水添スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン及びブタジエンからなるブロックコポリマーを水素添加したポリマーである。この水添スチレン系熱可塑性エラストマーの好適例として、旭化成株式会社製「タフテックＨシリーズ」及び「タフテックＰシリーズ」が挙げられる。これらのエラストマーは、幅広い温度領域でゴム弾性を示す。したがって、このエラストマーが樹脂組成物に含有されていると、仮に熱可塑性樹脂が低温で脆いものであったとしても、その熱可塑性樹脂の脆化温度を低下させることで、成形品の耐衝撃性の低下を抑制することができる。特にポリプロピレンの改質に有効である。
【００３３】
好ましくは、エラストマーの含有量は、樹脂組成物の全質量に対して３質量％以上１５質量％以下の範囲内である。エラストマーの含有量が３質量％以上であることで、成形品の耐衝撃性を向上させることができる。エラストマーの含有量が１５質量％以下であることで、成形品の剛性の低下を抑制することができる。
【００３４】
２．５  樹脂組成物の製造方法
樹脂組成物（ペレット）は、次のように乾式法により製造することができる。すなわち、熱可塑性樹脂、セルロース繊維及び分散剤を２軸混練押出機等の混練押出機内に投入する。必要に応じてエラストマーも投入する。混練押出機内で熱可塑性樹脂が溶融し、溶融した熱可塑性樹脂内に分散剤によってセルロース繊維が分散する。さらに混練押出機内でセルロース繊維が剪断作用を受けて凝集塊の解繊又は分散が促進され、セルロース繊維が熱可塑性樹脂中に更に均一に分散される。混練押出機から押し出された溶融混練物は、例えば水冷され、ペレットとなる。ペレットの寸法は特に限定されない。
【００３５】
２．６  成形品の製造方法
樹脂組成物（ペレット）を成形材料として、射出成形、押出成形及び注型成形等の公知の成形方法を使用することにより、各種の成形品を製造することができる。樹脂組成物は、熱可塑性樹脂、セルロース繊維及び分散剤を含有しているので、得られた成形品は、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備している。成形品は、例えばハンディタイプの家電製品の部品などとして好適である。
【００３６】
３．まとめ
以上説明したように、第１の態様に係る樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース繊維と、分散剤と、を含有する。前記分散剤が、重量平均分子量の異なる複数の成分を含む。
【００３７】
この態様によれば、良好な外観、剛性及び耐衝撃性を兼備する成形品を得ることができる。
【００３８】
第２の態様に係る樹脂組成物は、第１の態様において、前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンである。
【００３９】
この態様によれば、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィンは比重が小さいため、セルロース繊維との複合化で、軽量かつ高剛性の成形品を成形可能な樹脂組成物を容易に得ることができる。
【００４０】
第３の態様に係る樹脂組成物は、第１又は２の態様において、前記セルロース繊維の平均繊維長が、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の範囲内である。
【００４１】
この態様によれば、成形品の剛性を向上させることができる。さらにセルロース繊維の分散性の低下を抑制することができる。
【００４２】
第４の態様に係る樹脂組成物は、第１〜３のいずれかの態様において、前記分散剤が、重量平均分子量１００００以下の成分と、重量平均分子量２００００以上の成分と、を含む。
【００４３】
この態様によれば、低分子量成分により、成形品の外観を一層良好にすることができる。高分子量成分により、成形品の耐衝撃性を更に向上させることができる。
【００４４】
第５の態様に係る樹脂組成物は、第１〜４のいずれかの態様において、前記分散剤が、無水マレイン酸変性ポリオレフィンである。
【００４５】
この態様によれば、セルロース繊維の分散性を向上させることができる。
【００４６】
第６の態様に係る樹脂組成物は、第１〜５のいずれかの態様において、エラストマーを更に含有する。
【００４７】
この態様によれば、耐衝撃性を更に向上させることができる。
【００４８】
第７の態様に係る樹脂組成物は、第６の態様において、前記エラストマーが、スチレン成分及びブタジエン成分を有するブロックコポリマーである。
【００４９】
この態様によれば、成形品の耐衝撃性の改良に効果がある。
【実施例】
【００５０】
以下、本開示を実施例によって具体的に説明するが、本開示は、以下の実施例に限定されない。
【００５１】
（実施例１）
以下に示す熱可塑性樹脂、セルロース繊維、分散剤Ａ（低分子量成分）及び分散剤Ｂ（高分子量成分）を、表１に示す比率（質量％）となるように秤量し、ドライブレンドした。次に、２軸混練押出機（株式会社テクノベル製、型式：ＫＺＷ１５ＴＷ）にて、混練温度を２００℃、排出量を２ｋｇ／時間として溶融混練分散した後、水冷して、ペレットを製造した。
熱可塑性樹脂：ＢＣ０３Ｂ（日本ポリプロ株式会社製、ポリプロピレン）
セルロース繊維：ＮＢＫＰ  Ｃｅｌｇａｒ（三菱製紙株式会社製、綿状針葉樹パルプ、平均繊維長０．０５ｍｍ）
分散剤Ａ（低分子量成分）：ユーメックス１００ＴＳ（三洋化成工業株式会社製、重量平均分子量９０００）
分散剤Ｂ（高分子量成分）：ユーメックス１００１（三洋化成工業株式会社製、重量平均分子量４５０００）
【００５２】
（実施例２）
表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例１と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００５３】
（実施例３）
表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例１と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００５４】
（実施例４）
以下に示す熱可塑性樹脂及び分散剤Ｂ（高分子量成分）に変更し、エラストマーを追加し、表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例１と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００５５】
熱可塑性樹脂：ＢＣ０３Ｃ（日本ポリプロ株式会社製、ポリプロピレン）
分散剤Ｂ（高分子量成分）：ＰＲＩＥＸ  ２５０９７（ＢＹＫ社製、重量平均分子量２００００）
エラストマー：タフテックＨ１０６２（旭化成株式会社製）
【００５６】
（実施例５）
表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例４と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００５７】
（実施例６）
以下に示す分散剤Ｂ（高分子量成分）に変更し、表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例４と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
分散剤Ｂ（高分子量成分）：ユーメックス１００１（三洋化成工業株式会社製、重量平均分子量４５０００）
【００５８】
（比較例１）
分散剤Ｂ（高分子量成分）を使用せず、表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例１と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００５９】
（比較例２）
分散剤Ａ（低分子量成分）を使用せず、表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例１と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００６０】
（比較例３）
分散剤Ｂ（高分子量成分）を使用せず、表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例４と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００６１】
（比較例４）
分散剤Ａ（低分子量成分）を使用せず、表１に示す比率となるように秤量した以外は、実施例４と同様にして、樹脂組成物からなるペレットを製造した。
【００６２】
（外観）
各実施例及び比較例のペレットを用いて１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍｔの大きさの試験片を作製した。各試験片について、長径０．１ｍｍ以上の凝集物の個数を数え、以下の基準で外観の良否を評価した。評価結果を表１に示す。
Ａ：凝集物が３個未満
Ｂ：凝集物が３個以上２０個未満
Ｃ：凝集物が２０個以上
【００６３】
（曲げ弾性率）
剛性を評価するために、次のようにして曲げ弾性率を測定した。まず各実施例及び比較例のペレットを用いてＩＳＯ１７８に規定の試験片を作製した。次に各試験片について、ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１に規定の曲げ試験を行った。曲げ弾性率の測定結果を表１に示す。
【００６４】
（耐衝撃性）
各実施例及び比較例のペレットを用いて７０ｍｍ×７０ｍｍ×２ｍｍｔの大きさの試験片を作製し、室温２３℃で３時間保持した。その後、所定の高さから２５０ｇの錘を試験片に落下させた。この操作を、試験片が破壊されるまで高さを変えて行った。試験片が破壊されない最大高さを測定し、以下の基準で耐衝撃性を評価した。評価結果を表１に示す。
Ｓ：最大高さが１６０ｃｍを超え、耐衝撃性が極めて高い。
Ａ：最大高さが１００ｃｍを超え、１６０ｃｍ以下であり、耐衝撃性が高い。
Ｂ：最大高さが６０ｃｍ以上１００ｃｍ以下であり、耐衝撃性がやや低い。
Ｃ：最大高さが６０ｃｍ未満であり、耐衝撃性が低い。
【００６５】
【表１】
2020012050.tif 000002