(57)【要約】【課題】比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題や溶媒処理の問題等が生じず、しかも強度が強い熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法とする。【解決手段】熱可塑性樹脂及び植物繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物（Ｓ）、この製造方法について、植物繊維を、パルプ繊維（Ｐ）を前処理（１０）及び微細化処理（２０）して得た平均繊維径が４〜５００ｎｍのセルロースナノファイバーとする。そして、前処理（１０）として叩解処理を、微細化処理（２０）として水流で解繊する処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂及び植物繊維の分散液が乾燥後に混練された熱可塑性樹脂組成物であって、
前記植物繊維が、パルプ繊維を前処理及び微細化処理して得た平均繊維径が４〜５００ｎｍのセルロースナノファイバーであり、
前記前処理は、少なくとも叩解処理及び酵素処理を含み、
前記微細化処理は、水流で解繊する処理であり、
前記セルロースナノファイバーは、前記酵素処理において酵素が前記パルプ繊維に対して０．０５質量％〜１０質量％添加され、かつ保水度が５００％以下とされたものである、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
前記叩解処理は、パルプ繊維のフリーネスが１２０ｍｌ以下となるまで行う、
請求項１記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
前記前処理が、酸処理、アルカリ処理、及び酸化処理の中から選択された１又は２以上の処理を含む、
請求項１又は請求項２記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
前記酵素処理の時間は、０．５〜２４時間である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項５】
前記セルロースナノファイバーは、
パルプ粘度が１．５〜７．０ｃｐｓ、
結晶化度が５０〜９０％、
セルロースナノファイバー濃度を１質量％とした場合における分散液のＢ型粘度が１,３００ｃｐｓ以下である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂、相溶化剤及び前記セルロースナノファイバーの固形分での配合質量割合が、４０〜９９：０〜１０：１〜５０である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項７】
前記セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値が１つのピークであり、
前記ピーク値は、５〜２５μｍである、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項８】
熱可塑性樹脂及び植物繊維の分散液を混練して熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であって、
パルプ繊維を叩解処理及び酵素処理し、更に水流で解繊する微細化処理して平均繊維径が４〜５００ｎｍ、かつ保水度５００％以下のセルロースナノファイバーを得、
このセルロースナノファイバーを前記植物繊維として使用し、
前記酵素処理においては、酵素を前記パルプ繊維に対して０．０５質量％〜１０質量％添加する、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項９】
前記水流で解繊する微細化処理は、パルプ繊維の分散液を３０ＭＰａ以上に加圧し、圧力差が３０ＭＰａ以上となるように減圧する方式で行う、
請求項８記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物、及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂の補強材としては、炭素繊維やガラス繊維等が使用されていた。しかしながら、炭素繊維は、燃え難いためサーマルリサイクルに不向きである、価格が高いとの問題を有している。また、ガラス繊維は、サーマルリサイクルにおける廃棄の問題を有している。さらに、炭素繊維やガラス繊維は剛直であるが、破断に至るまでの伸びが小さい脆性材料であり、樹脂と複合した際に機械的強度は増大するものの、熱可塑性樹脂の延性を消失させてしまう側面を持っている。
【０００３】
そこで、近年、比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題を有しない植物繊維を熱可塑性樹脂の補強材として使用する技術の研究が進められている。植物繊維は、炭素繊維やガラス繊維のように人工的に繊維状に合成して使用するのではなく、植物の持つ構造の微小繊維構造単位までほぐして使用するものであるため安価であり、補強効果も優れている。また、サーマルリサイクルの問題に関しては、炭素繊維やガラス繊維は焼却時に灰として残存するため、灰による炉内配管閉塞や、埋立て処理等の問題が生じるのに対し、植物繊維は灰としてほとんど残らないため、炉内配管閉塞や、埋立て処理等の問題が生じない。
【０００４】
そして、現在では、植物繊維を微細化して得られるセルロースナノファイバーを熱可塑性樹脂の補強材として使用する提案がされている。このセルロースナノファイバーを補強材として使用した熱可塑性樹脂組成物は、鋼鉄の５分の１の軽さで同等の強度を有するともいわれている。
【０００５】
しかしながら、補強材としてセルロースナノファイバーを使用する場合、セルロースナノファイバーは分散液として熱可塑性樹脂と混合することになるところ、熱可塑性樹脂と混合したセルロースナノファイバーの水分を除去するに際し、当該セルロースナノファイバーが多糖類の水酸基に由来する分子間水素結合により不可逆的に凝集する。したがって、セルロースナノファイバーを補強材として使用しても、熱可塑性樹脂中における当該セルロースナノファイバーの分散性が悪いことを原因として、熱可塑性樹脂の補強効果が十分に発揮されないとの問題がある。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１〜３は、セルロースミクロフィブリルを表面修飾する技術を開示している。しかしながら、表面修飾剤は、水中で失活するとの問題を有している。また、反応が非常に遅いため、有機溶媒下で処理しなければならず、溶媒処理の問題が生じる。すなわち、有機溶媒を使用すると、各工程で大気中に有機溶媒を飛散させないための対策や、溶媒処理設備の新設等が必要になり、製造コストが上昇する。
【０００７】
また、特許文献４は、熱可塑性樹脂と混練するに先立って、セルロースファイバーを乾燥、分級する技術を開示している。しかしながら、セルロースファイバー自体が親水性であるため、疎水性である熱可塑性樹脂との界面での接合性が悪く、分散性に問題が生じ、これを原因とする補強効果の問題を解決することができない。
【０００８】
さらに、特許文献５は、パルプ繊維を微細化するにあたって、ホモジナイザー、石臼式摩擦機、リファイナー等の装置を使用する技術を開示している。しかしながら、この方法によっても、補強効果、特に熱可塑性樹脂の補強効果の均一性が不十分であることが知見された。
【０００９】
また、特許文献６は、竹パルプを高圧水流のみで解繊し、この解繊によって得た微細繊維を含有量が１０質量％となるように熱可塑性樹脂に複合する技術を開示している。この技術による熱可塑性樹脂組成物は、もとの熱可塑性樹脂の１．２倍の曲げ弾性率となり、竹パルプに替えてＬＢＫＰを同様に処理して得た熱可塑性樹脂組成物よりも補強効果が高いとされている。しかしながら、この技術は、竹パルプの嵩比重が小さいことに起因する集荷効率の問題、チップ状に加工する際にチッパーのカッター刃摩耗が広葉樹や針葉樹材より早いことや、蒸解時に発生する大量のシリカによる配管閉塞等によって連続蒸解釜によるパルプ化が難しいため、一般的にはバッチ式蒸解釜で生産すると当業者においてはされており、生産性が著しく低下する問題が生じる。また、竹生産区域が限られることによる供給が不安定になる問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−２２９３５０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１４５６３号公報
【特許文献３】特表平１１−５１３４２５号公報
【特許文献４】特開２０１０−０８９４８３号公報
【特許文献５】特開２００９−０２９９２７号公報
【特許文献６】特開２０１３−２４５３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発明が解決しようとする主たる課題は、比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題や溶媒処理の問題等が生じず、しかも強度が強い熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明は、次のとおりである。
（請求項１記載の発明）
熱可塑性樹脂及び植物繊維の分散液が乾燥後に混練された熱可塑性樹脂組成物であって、
前記植物繊維が、パルプ繊維を前処理及び微細化処理して得た平均繊維径が４〜５００ｎｍのセルロースナノファイバーであり、
前記前処理は、少なくとも叩解処理及び酵素処理を含み、
前記微細化処理は、水流で解繊する処理であり、
前記セルロースナノファイバーは、前記酵素処理において酵素が前記パルプ繊維に対して０．０５質量％〜１０質量％添加され、かつ保水度が５００％以下とされたものである、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【００１３】
（請求項２記載の発明）
前記叩解処理は、パルプ繊維のフリーネスが１２０ｍｌ以下となるまで行う、
請求項１記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００１４】
（請求項３記載の発明）
前記前処理が、酸処理、アルカリ処理、及び酸化処理の中から選択された１又は２以上の処理を含む、
請求項１又は請求項２記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００１５】
（請求項４記載の発明）
前記酵素処理の時間は、０．５〜２４時間である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００１６】
（請求項５記載の発明）
前記セルロースナノファイバーは、
保水度が５００％以下、
パルプ粘度が１．５〜７．０ｃｐｓ、
結晶化度が５０〜９０％、
セルロースナノファイバー濃度を１質量％とした場合における分散液のＢ型粘度が１,３００ｃｐｓ以下である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００１７】
（請求項６記載の発明）
前記熱可塑性樹脂、相溶化剤及び前記セルロースナノファイバーの固形分での配合質量割合が、４０〜９９：０〜１０：１〜５０である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００１８】
（請求項７記載の発明）
前記セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値が１つのピークであり、
前記ピーク値は、５〜２５μｍである、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００１９】
（請求項８記載の発明）
熱可塑性樹脂及び植物繊維の分散液を混練して熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であって、
パルプ繊維を叩解処理及び酵素処理し、更に水流で解繊する微細化処理して平均繊維径が４〜５００ｎｍ、かつ保水度５００％以下のセルロースナノファイバーを得、
このセルロースナノファイバーを前記植物繊維として使用し、
前記酵素処理においては、酵素を前記パルプ繊維に対して０．０５質量％〜１０質量％添加する、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００２０】
（請求項９記載の発明）
前記水流で解繊する微細化処理は、パルプ繊維の分散液を３０ＭＰａ以上に加圧し、圧力差が３０ＭＰａ以上となるように減圧する方式で行う、
請求項８記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００２１】
（主な作用効果）
原料となる植物繊維がパルプ繊維であると、得られる熱可塑性樹脂組成物を安価とすることができ、また、サーマルリサイクルの問題を避けることができる。しかも、有機溶媒下でセルロース等の水酸基を化学修飾する表面修飾剤を使用する必要がなく、溶媒処理の問題を避けることができる。
【００２２】
パルプ繊維から得たセルロースナノファイバーは、微小かつ比表面積が大きく、表面に多くの水酸基を有しており、親水性である。したがって、濾水性や脱水性が悪く、また、本来、疎水性である熱可塑性樹脂との接合性が悪く、補強効果、特に曲げ強度等の機械的強度が劣る傾向にある。しかしながら、パルプ繊維を微細化処理してセルロースナノファイバーとするにあたって、当該微細化処理を水流、特に高圧水流で解繊する処理（パルプ繊維を所定の幅まで解す処理）とすると、セルロースナノファイバーの保水度を低く抑えることができ、熱可塑性樹脂との接合性を改善することができる。
【００２３】
この点に関し、本発明者等は、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）について、水流で解繊する処理以外の方法、具体的には、グラインダーを使用して解繊する処理方法で微細化処理を行い、この微細化処理後における繊維の保水度を調べた。結果、微細化処理にともなって保水度が大幅に上昇してしまうことが分かった。
【００２４】
もっとも、単に微細化処理した繊維（セルロースナノファイバー）は、熱可塑性樹脂との混練時に繊維同士が絡み合って凝集してしまい、補強効果が十分に発揮されないとの問題が残る。しかるに、微細化処理に先立ってパルプ繊維を叩解処理し、平均繊維長が揃うように、特に所定の繊維長に揃うように切断しておくと、当該繊維が凝集し難くなる。
【００２５】
なお、保水度が低いと、濾水性や、脱水性、乾燥性、熱可塑性樹脂中における分散性等が向上する。結果、熱可塑性樹脂組成物の強度も向上する。また、脱水性が向上すると、例えば、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂を混錬して脱水する際のエネルギーを削減することができ、製造コストの点で有利である。
【００２６】
ただし、上記微細化処理は、平均繊維径が４ｎｍ未満になるまで行うと、製造コストが増加してしまうため、平均繊維径が４ｎｍ以上となる範囲で行うのが好ましい。また、平均繊維径が５００ｎｍ以下になるまで微細化処理すると脱水性が向上し、得られる熱可塑性樹脂組成物の曲げ強度や引張り弾性率等の機械的強度が向上する。
【００２７】
本発明者等は、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）（平均繊維径１０〜５０μｍ）及び広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を微細化処理して得たセルロースナノファイバー（平均繊維径５００ｎｍ以下）を、熱可塑性樹脂（ＰＰ及びＭＡＰＰ）の粉末と、後述するマスターバッチ法や固相せん断法ではなく、単に熱をかける乾燥を行った後に混練する試験を行った。結果、得られた熱可塑性樹脂組成物の曲げ強度及び引張り強度は、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）＜セルロースナノファイバーとなる傾向にあった（後述する表１の参考例１及び参考例２参照）。
【００２８】
セルロースナノファイバーの結晶化度が５０％未満であると、熱可塑性樹脂との相溶性に問題はないものの、繊維自体の強度が低下するため、熱可塑性樹脂組成物の強度が劣る傾向にある。他方、セルロースナノファイバーの結晶化度が９０％を超えると、分子内の強固な水素結合割合が多くなり繊維自体は剛直となるが、熱可塑性樹脂との相溶性が低下し、熱可塑性樹脂組成物の強度が劣る傾向にある。
【００２９】
セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値が１つのピークであることは、繊維長及び繊維径の均一性が高いことを意味し、乾燥や分散が均一に進むことになる。また、繊維径や繊維長の均一性が高いと、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が強く、補強効果の均一性も向上する。
【００３０】
セルロースナノファイバーのピーク値を５μｍ未満とするには微細化処理を長時間行う必要があり、製造コストの増加につながる。他方、ピーク値が２５μｍを超えていると、微細化処理が不十分であり、繊維径や繊維長の均一性が劣る傾向にある。
【００３１】
前処理で叩解処理に先立って、又は同時に酵素処理や酸処理、酸化処理を施すと、セルロースナノファイバーの保水度を低く、結晶化度を高くすることができ、かつ均質性を高くすることができる。この点、セルロースナノファイバーの保水度が低いほど熱可塑性樹脂への分散性が向上し、セルロースナノファイバーの均質性が高いほど熱可塑性樹脂組成物の破壊要因となる欠点が減少すると考えられ、結果として熱可塑性樹脂の延性を保持することができる強度の大きい熱可塑性樹脂組成物が得られると考えられる。
【００３２】
また、酵素処理や酸処理、酸化処理により、パルプが持つヘミセルロースやセルロースの非晶領域が分解され、結果、叩解処理や後段の微細化処理のエネルギーを低減することができ、繊維の均質性や分散性を向上することができる。しかも、分子鎖が整列していて剛直かつ保水度の低いと考えられるセルロース結晶領域の繊維全体に占める割合が上がると、分散性が向上し、延性を保持しつつ強度の大きい熱可塑性樹脂組成物が得られる。
【００３３】
また、アルカリ処理を施すことで、パルプが持つヘミセルロースやセルロースの水酸基が一部解離し、分子がアニオン化することで分子内および分子間水素結合が弱まり、叩解処理におけるセルロースナノファイバーの分散を促進する効果がある。なお、アルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア水溶液、さらには水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリなどを使用することができるが、製造コストの観点から、水酸化ナトリウムが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題や溶媒処理の問題等が生じず、しかも強度が強い熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】熱可塑性樹脂組成物の製造工程のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
本形態の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂及び植物繊維であるセルロースナノファイバーを含有し、更に相溶化剤が添加されている。
【００３７】
（パルプ繊維）
セルロースナノファイバーは、パルプ繊維を微細化（解繊）処理して得ることができる。原料となる繊維としては、植物由来の繊維、動物由来の繊維、微生物由来の繊維等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。ただし、少なくとも植物繊維であるパルプ繊維を使用するのが好ましい。
【００３８】
植物由来の繊維としては、広葉樹、針葉樹等を原料とする木材パルプ、ワラ・バガス等を原料とする非木材パルプ、回収古紙、損紙等を原料とする古紙パルプ（ＤＩＰ）等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【００３９】
木材パルプとしては、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）等の化学パルプ、機械パルプ（ＴＭＰ）、古紙パルプ（ＤＩＰ）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。これらのパルプは、製紙用途で使用されているパルプであり、これらのパルプを使用することで、既存設備を有効に活用することができる。
【００４０】
なお、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）は、広葉樹晒クラフトパルプであっても、広葉樹未晒クラフトパルプであっても、広葉樹半晒クラフトパルプであってもよい。同様に、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）は、針葉樹晒クラフトパルプであっても、針葉樹未晒クラフトパルプであっても、針葉樹半晒クラフトパルプであってもよい。
【００４１】
また、古紙パルプ（ＤＩＰ）は、雑誌古紙パルプ（ＭＤＩＰ）であっても、新聞古紙パルプ（ＮＤＩＰ）であっても、段古紙パルプ（ＷＰ）であっても、その他の古紙パルプであってもよい。
【００４２】
さらに、機械パルプとしては、例えば、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、グランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）、漂白サーモメカニカルパルプ（ＢＴＭＰ）等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【００４３】
（前処理工程）
パルプ繊維は、物理的又は化学的手法によって、好ましくは物理的及び化学的手法によって、前処理するのが好ましい。微細化処理に先立って物理的や化学的手法によって前処理することで、微細化処理の回数を大幅に減らすことができ、微細化処理のエネルギーを大幅に削減することができる。
【００４４】
物理的手法による前処理としては、叩解処理が好ましい。パルプ繊維を叩解処理しておくと、パルプ繊維が切り揃えられるため、熱可塑性樹脂との混練時に繊維同士が絡み合って凝集するとの問題が解決される。
【００４５】
この叩解処理は、パルプ繊維のフリーネスが１２０ｍｌ以下となるまで行うのが好ましく、１１０ｍｌ以下となるまで行うのがより好ましく、１００ｍｌ以下となるまで行うのが特に好ましい。
【００４６】
叩解処理は、例えば、リファイナーやビーター等を使用して行うことができる。
【００４７】
化学的手法による前処理としては、酸による多糖の加水分解（酸処理）、酵素による多糖の加水分解（酵素処理）、アルカリによる多糖の膨潤（アルカリ処理）、酸化剤による多糖の酸化（酸化処理）等を例示することができる。
【００４８】
ただし、酵素処理を行うのが好ましく、加えて酸処理、アルカリ処理、及び酸化処理の中から選択された１又は２以上の処理を行うのがより好ましい。これらの処理を施すと好ましいとするのは、前述したとおりである。
【００４９】
ここで、酵素処理について、詳細に説明する。
酵素処理は、セルロース系繊維を微細化し易くするために行う。酵素としては、セルラーゼ系酵素及びヘミセルラーゼ系酵素の少なくともいずれか一方を使用するのが好ましく、両者を併用するのがより好ましい。
【００５０】
セルラーゼ系酵素は、水共存下でセルロースの分解を引き起こす酵素である。
【００５１】
セルラーゼ系酵素としては、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ、糸状菌）属、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ、糸状菌）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ、糸状菌）属、ファネロケエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ、担子菌）属、トラメテス（Ｔｒａｍｅｔｅｓ、担子菌）属、フーミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ、糸状菌）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ、細菌）属、スエヒロタケ（Ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌｕｍ、担子菌）属、ストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、細菌）属、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、細菌）属、等が産生する酵素を例示することができる。
【００５２】
これらのセルラーゼ系酵素は、試薬や市販品として購入可能である。例えば、セルロイシンＴ２（エイチピィアイ社製）、メイセラ−ゼ（明治製菓社製）、ノボザイム１８８（ノボザイム社製）、マルティフェクトＣＸ１０Ｌ（ジェネンコア社製）、セルラーゼ系酵素ＧＣ２２０（ジェネンコア社製）等を例示することができる。
【００５３】
これらのセルラーゼ系酵素の中でも糸状菌セルラーゼ系酵素が好ましく、糸状菌セルラーゼ系酵素の中でもトリコデルマ菌（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ    ｒｅｅｓｅｉ、あるいはＨｙｐｏｒｅａ  ｊｅｒｏｒｉｎａ、糸状菌の一種である子嚢菌）が産生するセルラーゼ系酵素が好ましい。これらのセルラーゼ系酵素は、種類が豊富で、産生性も高い。
【００５４】
セルラーゼ系酵素は、加水分解反応機能を有する触媒ドメインの高次構造に基づく糖質加水分解酵素ファミリー（Ｇｌｙｃｏｓｉｄｅ  Ｈｙｄｏｒｏｌａｓｅ  Ｆａｍｉｌｉｅｓ：ＧＨファミリー）に分類される。また、セルラーゼ系酵素はセルロース分解特性によってエンド型グルカナーゼ（ｅｎｄｏ−ｇｌｕｃａｎａｓｅ：ＥＧ）とセロビオヒドラーゼ（ｃｅｌｌｏｂｉｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ：ＣＢＨ）に分類される。
【００５５】
ＥＧは、セルロースの非晶部分や可溶性セロオリゴ糖、カルボキシメチルセルロースのようなセルロース誘導体に対する加水分解性が高く、それらの分子鎖を内側からランダムに切断し、重合度を低下させるが、結晶性を有するセルロースミクロフィブリルとの反応性が低い。
【００５６】
これに対して、ＣＢＨは、セルロースの結晶部分も分解し、セロビオースを与える。ＣＢＨは、セルロース分子の末端から加水分解し、エキソ型あるいはプロセッシブ酵素とも呼ばれる。なお、ＥＧは、非プロセッシブ酵素とも呼ばれる。
【００５７】
本形態において、セルラーゼ系酵素としては、ＥＧ及びＣＢＨのいずれも使用することができる。それぞれを単体で使用しても、ＥＧ及びＣＢＨを混合して使用してもよい。また、ヘミセルラーゼ系酵素と混合して用いてもよい。
【００５８】
ヘミセルラーゼ系酵素とは、水共存下でヘミセルロースの分解を引き起こす酵素である。
【００５９】
ヘミセルラーゼ系酵素としては、キシランを分解する酵素であるキシラナーゼ（ｘｙｌａｎａｓｅ）、マンナンを分解する酵素であるマンナーゼ（ｍａｎｎａｓｅ）、アラバンを分解する酵素であるアラバナーゼ（ａｒａｂａｎａｓｅ）等を例示することができる。  また、ペクチンを分解する酵素であるペクチナーゼもヘミセルラ−ゼ系酵素として使用することができる。ヘミセルラーゼ系酵素を産生する微生物は、セルラーゼ系酵素も産生する場合が多い。
【００６０】
ヘミセルロースは、植物細胞壁のセルロースミクロフィブリル間にあるペクチン類を除いた多糖類である。ヘミセルロースは多種多様で木材の種類や細胞壁の壁層間でも異なる。針葉樹の２次壁では、グルコマンナンが主成分であり、広葉樹２次壁では４−Ｏ−メチルグルクロノキシランが主成分である。そのため、針葉樹の漂白クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）から微細繊維状セルロースを得るためにはマンナーゼを使用するのが好ましく、広葉樹の漂白クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）の場合はキシラナーゼを使用するのが好ましい。
【００６１】
パルプに対する酵素の添加量は特に限定されるものではなく、酵素の種類や、木材の種類（針葉樹か広葉樹か）、機械パルプの種類等によって適宜調整して添加することができる。ただし、酵素は原料パルプに対して０．０５質量％〜１０質量％を添加するのが好ましく、０．０７質量％〜５質量％を添加するのがより好ましく、０．１質量％〜３質量％を添加するのが特に好ましい。添加量が０．０５質量％未満では、酵素による効果が低下するおそれがある。他方、添加量が１０質量％を超えるとセルロースが糖化され、微細繊維の収率が低下するおそれがあり、また、過剰に添加しても、添加量の増大に見合う効果の向上が認められない。
【００６２】
セルラーゼ系酵素処理時のパルプのｐＨは、酵素反応の反応性の点から、弱酸性領域（ｐＨ＝３．０〜６．９）であることが好ましい。他方、ヘミセルラーゼ系酵素処理時のパルプのｐＨは、弱アルカリ性領域（ｐＨ＝７．１〜１０．０）であることが好ましい。
【００６３】
酵素処理時の温度は特に限定されるものではないが、セルラーゼ系酵素やヘミセルラーゼ系酵素の処理時の温度は、３０℃〜７０℃であるのが好ましく、３５℃〜６５℃であるのがより好ましく、４０℃〜６０℃であるのが特に好ましい。酵素処理時の温度が下限値以上であれば、酵素活性が低下しにくく、処理時間の長期化を防止することができる。また、上限値以下であれば、酵素の失活を防止することができる。
【００６４】
酵素処理時間は、酵素の種類、温度、ｐＨ等によって調整することができる。酵素処理時間は、０．５〜２４時間であるのが好ましい。処理時間が０．５時間未満では酵素処理の効果がほとんど出ないおそれがある。２４時間以下であると酵素によりセルロース繊維の分解による繊維長の短小化を抑制でき、樹脂に配合した際の強度向上効果を充分に得ることができる。
【００６５】
酵素処理した後には酵素を失活させたほうが好ましい。酵素を失活させないと、酵素反応が進み繊維の糖化が進んで収率が低下したり、繊維長が短くなりすぎたりして好ましくない。
【００６６】
酵素を失活させる方法としては、アルカリ水溶液（好ましくはｐＨ１０以上、より好ましくはｐＨ１１以上）を添加する方法、８０〜１００℃の熱水を添加する方法が挙げられる。
【００６７】
以上のほか、前処理としては、例えば、リン酸エステル化処理、アセチル化処理、シアノエチル化処理等の薬品処理を例示することができる。
【００６８】
なお、物理処理及び化学処理は、同時に行うことも、別々に行うこともできる。
【００６９】
（微細化処理工程）
パルプ繊維は、叩解処理等の前処理を行った後、微細化（解繊）処理する。この微細化処理により、パルプ繊維は、ミクロフィブリル化し、セルロースナノファイバーとなる。
【００７０】
微細化処理は、例えば、高圧ホモジナイザー、高圧均質化装置等のホモジナイザー、グラインダー、摩砕機等の石臼式摩擦機、コニカルリファイナー、ディスクリファイナー等のリファイナー、各種バクテリア等の中から１種又は２種以上の手段を選択使用して行うことが考えられる。
【００７１】
しかるに、本形態においては、水流、特に高圧水流で微細化する装置・方法を使用して行う。この装置・方法によると、セルロースナノファイバーの寸法均一性、分散均一性が非常に高いものとなり、最終的に得られる熱可塑性樹脂の強度、特に曲げ強度が強いものとなる。
【００７２】
この点、例えば、回転する砥石間で磨砕するグラインダーを使用すると、繊維を均一に微細化するのが難しく、一部に解れない繊維塊が残ってしまい、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の強度が不均一になってしまうおそれがある。そのため、特に肉厚の薄い熱可塑性樹脂組成物の成形体においては、成形不良、強度不足が生じるおそれがある。
【００７３】
なお、グラインダーとしては、例えば、増幸産業株式会社のマスコロイダー等が存在する。また、高圧水流で微細化する装置としては、例えば、株式会社スギノマシンのスターバーストや吉田機械興業株式会社のナノヴェイタ等が存在する。
【００７４】
本発明者等は、回転する砥石間で磨砕する方法と、高圧水流で微細化する方法とで、それぞれパルプ繊維を微細化し、得られた各繊維を顕微鏡観察する試験を行った。結果、高圧水流で微細化する方法で得られた繊維は、繊維幅が均一であった。したがって、熱可塑性樹脂への複合を想定した場合には、高圧水流で微細化する方法で得られた繊維を使用した方がより均一に補強効果が発揮されることが分かった。
【００７５】
ここで、高圧水流による解繊処理について、詳細に説明する。
高圧水流による解繊は、パルプ分散液を増圧機で、例えば３０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上、より好ましくは１５０ＭＰａ以上、特に好ましくは２２０ＭＰａ以上に加圧し、細孔直径５０μｍ以上のノズルから噴出させ、圧力差が、例えば、３０ＭＰａ以上、好ましくは８０ＭＰａ以上、より好ましくは９０ＭＰａ以上となるように減圧する方式で行う。この圧力差で生じるへき開現象により、パルプ原料を解繊する。ここで、高圧条件の圧力が低い場合や、高圧から減圧条件への圧力差が小さい場合には、解繊効率が下がり、所望の繊維径とするための繰り返し噴出回数が多く必要となるため好ましくない。
【００７６】
高圧水流による解繊を行う装置としては、高圧ホモジナイザーが好ましい。高圧ホモジナイザーとは、例えば１０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の圧力でスラリーを吐出できる能力を有するホモジナイザーである。パルプ繊維に対して高圧ホモジナイザーで処理することで、パルプ繊維同士の衝突、圧力差、マイクロキャビテーションなどが作用し、解繊が効果的に生じる。これにより、微細化工程の処理回数を低減（短縮化）でき、セルロースナノファイバーの製造効率をより高めることができる。
【００７７】
前処理工程を経ることによってパルプ繊維は十分に柔軟化された状態になっており、このようなパルプ繊維に対して高圧ホモジナイザーで処理することで、パルプ繊維同士の衝突等が作用し、解繊が効果的に生じる。これにより、微細化工程の処理回数をより低減でき、セルロースナノファイバーの生産性をより高めることができる。
【００７８】
高圧ホモジナイザーとしては、スラリーを一直線上で対向衝突させるのが好ましい。具体的には、例えば、この一例である対向衝突型高圧ホモジナイザー（マイクロフルイダイザー、湿式ジェットミル）においては、加圧されたスラリーが合流部で対向衝突するように２本の上流側流路が形成されている。スラリーは合流部で衝突し、衝突したスラリーは下流側流路から流出する。上流側流路に対して下流側流路は垂直に設けられており、上流側流路と下流側流路とでＴ型の流路を形成している。このような対向衝突型高圧ホモジナイザーを用いることで、高圧ホモジナイザーから与えられるエネルギーを衝突エネルギーに最大限に変換することができ、より効率的なパルプ繊維の解繊が生じる。
【００７９】
以上の微細化処理は、得られるセルロースナノファイバーの、例えば、平均繊維径、保水度、結晶化度、擬似粒度分布のピーク値、触手試験結果、パルプ粘度等が、所望の値又は評価となるように行うのが好ましい。
【００８０】
なお、セルロースナノファイバーは、セルロースやセルロースの誘導体からなる繊維である。通常のセルロースナノファイバーは、強い水和性を有し、水系媒体中において水和することで安定的に分散状態（分散液の状態）を維持する。セルロースナノファイバーを構成する単繊維は、水系媒体中において複数条が集合して繊維状をなす場合もある。通常のセルロースナノファイバーの平均繊維径（単繊維の直径平均）は、４〜２,０００ｎｍである。また、平均繊維長は、１〜５,０００μｍである。
【００８１】
（平均繊維径）
セルロースナノファイバーの平均繊維径（単繊維の直径平均）は、４〜５００ｎｍであるのが好ましく、６〜４５０ｎｍであるのがより好ましく、１０〜４００ｎｍであるのが特に好ましい。平均繊維径が４〜５００ｎｍであれば、熱可塑性樹脂との相溶性及び熱可塑性樹脂組成物の補強効果に優れる。
【００８２】
具体的には、平均繊維径を４ｎｍ未満にすると、パルプ繊維に過度の機械的エネルギーがかり、繊維自体の強度が低下する。結果、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。また、微細化処理の時間が長くなり、製造コストの増加につながる。他方、平均繊維径が５００ｎｍを超えると、微細化が不十分で繊維の分散性に劣る傾向がある。繊維の分散性が不十分であると、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。
【００８３】
本形態においては、直径が５００μｍを超える単繊維を含有してもよいが、全繊維に対する直径が５００ｎｍを超える単繊維の割合は、７０質量％以下であるのが好ましく、６０質量％以下であるのがより好ましく、５０質量％以下であるのが特に好ましい。直径が５００ｎｍを超える単繊維の割合が７０質量％以下であれば、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に優れる。
【００８４】
なお、平均繊維径は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００８５】
（平均繊維長）
セルロースナノファイバーの平均繊維長（単繊維の長さ）は、１〜５,０００μｍであるのが好ましく、２〜４,０００μｍであるのがより好ましく、３〜３,０００μｍであるのが特に好ましい。平均繊維長が５,０００μｍ以下であると、熱可塑性樹脂との混練時に繊維同士が絡み合って凝集するとの問題が解決される。
【００８６】
なお、平均繊維長は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００８７】
（保水度）
セルロースナノファイバーの保水度は、５００％以下であるのが好ましく、４９０％以下であるのがより好ましく、４８０％であるのが特に好ましい。保水度が５００％を超えると、濾水性や乾燥性、熱可塑性樹脂との相溶性が劣る傾向にある。また、熱可塑性樹脂組成物の補強効果を優れたものとするためには、セルロースナノファイバーを十分に乾燥し、熱可塑性樹脂への均一な分散を行う必要がある。しかるに、セルロースナノファイバーは凝集性が高いため、乾燥処理や熱可塑性樹脂との混練処理等に際して凝集し易い。そこで、セルロースナノファイバーの保水度を５００％以下とし、濾水性や乾燥性、熱可塑性樹脂との相溶性を優れたものとすることで、乾燥処理や熱可塑性樹脂との混練処理等に際する凝集を抑制することができ、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が十分なものとすることができる。
【００８８】
なお、保水度は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００８９】
（結晶化度）
セルロースナノファイバーの結晶化度は、５０％以上であるのが好ましく、５５％以上であるのがより好ましく、６０％以上であるのが特に好ましい。結晶化度が５０％未満であると、熱可塑性樹脂との相溶性は向上するものの、繊維自体の強度が低下するため、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。
【００９０】
他方、セルロースナノファイバーの結晶化度は、９０％以下であるのが好ましく、８８％以下であるのがより好ましく、８６％以下であるのが特に好ましい。結晶化度が９０％を超えると、分子内の強固な水素結合割合が多くなり繊維自体は剛直となるが、熱可塑性樹脂との相溶性が低下し、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。また、セルロースナノファイバーの化学修飾がし難くなる傾向もある。
【００９１】
なお、結晶化度は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００９２】
（ピーク値）
セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値は、１つのピークであるのが好ましい。１つのピークである場合、セルロースナノファイバーは、繊維長及び繊維径の均一性が高く、乾燥性に優れる。また、繊維径や繊維長の均一性が高いと、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が高く、補強効果の均一性にも優れる。
【００９３】
ナノファイバーのピーク値は、５μｍ以上であるのが好ましく、７μｍ以上であるのがより好ましく、９μｍ以上であるのが特に好ましい。ピーク値を５μｍ未満とするにはセルロースナノファイバーの微細化処理を長時間行う必要があり、製造コストの増加につながる。
【００９４】
他方、セルロースナノファイバーのピーク値は、２５μｍ以下であるのが好ましく、２３μｍ以下であるのがより好ましく、２１μｍ以下であるのが特に好ましい。ピーク値が２５μｍを超えていると、微細化が不十分であり、繊維径や繊維長の均一性に劣る傾向がある。
【００９５】
（パルプ粘度）
セルロースナノファイバーのパルプ粘度は、１．５ｃｐｓ以上であるのが好ましく、２．０ｃｐｓ以上であるのがより好ましい。パルプ粘度が１．５ｃｐｓ未満であると、セルロースナノファイバーの重合度が低いことに起因して、分散液を熱可塑性樹脂と混練した際に、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。
【００９６】
また、セルロースナノファイバーのパルプ粘度は、７．０ｃｐｓ以下であるのが好ましく、６．５ｃｐｓ以下であるのがより好ましい。パルプ粘度が７．０ｃｐｓを超えると、セルロースナノファイバーの分散液を熱可塑性樹脂と混練した際に、セルロースナノファイバーの凝集を十分に抑制できず、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。
【００９７】
（触手試験）
触手試験とは、微細化処理進行のファクターとなる試験であり、濃度を２質量％としたセルロースナノファイバー水分散液１ｍＬを人差し指に乗せ、当該分散液を親指と人差し指とで挟み、２０回親指を周回させた場合において、親指と人差し指との間に繊維状物が残存するか否かについて目視にて確認する試験である。
【００９８】
微細化処理は、この触手試験において、繊維状物が残存しないように行うのが好ましい。繊維状物が残存すると、セルロースナノファイバーの繊維径や繊維長の均一性が劣る傾向にある。
【００９９】
なお、発明者等は、種々の試験・検討を行い、結果、この触手試験によると、微細化処理の進行を迅速に確認にすることができ、製造効率を向上することができるとの認識に至った。
【０１００】
（その他の繊維）
セルロースナノファイバーには、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル状微細繊維、微少繊維セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、スーパーミクロフィブリルセルロース等と称される各種微細繊維の中から１種又は２種以上を含ませることができ、また、これらの微細繊維が含まれていてもよい。また、これらの微細繊維を更に微細化した繊維をも含ませることもでき、また、含まれていてもよい。
【０１０１】
また、以上のほか、ケナフ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花などの各種植物体から得られた植物材料に由来する繊維を含ませることもでき、含まれていてもよい。
【０１０２】
（分散液）
微細化処理して得られたセルロースナノファイバーは、水系媒体中に分散して分散液とする。水系媒体は、全量が水であるのが特に好ましいが、一部が水と相溶性を有する他の液体である水系媒体も好ましく使用することができる。他の液体としては、炭素数３以下の低級アルコール類等を使用することができる。
【０１０３】
（固形分濃度）
分散液の固形分濃度は、１．０質量％以上であるのが好ましく、１．５質量％以上であるのがより好ましく、２．０質量％以上であるのが特に好ましい。また、分散液の固形分濃度は、７０質量％以下であるのが好ましく、６０質量％以下であるのがより好ましく、５０質量％以下であるのが特に好ましい。
【０１０４】
（Ｂ型粘度）
セルロースナノファイバーの濃度を１質量％（ｗ／ｗ）とした場合における分散液のＢ型粘度は、１,３００ｃｐｓ以下であるのが好ましく、１,２００ｃｐｓ以下であるのがより好ましく、１,１００ｃｐｓ以下であるのが特に好ましい。分散液のＢ型粘度が１３００ｃｐｓを超えると、セルロースナノファイバーの分散液と熱可塑性樹脂とを混練するために、つまりセルロースナノファイバーを熱可塑性樹脂中に分散させるために、大きなエネルギーが必要となり、製造コストの増加につながる。
【０１０５】
他方、分散液のＢ型粘度は１０ｃｐｓ以上であるのが好ましく、３０ｃｐｓ以上であるのがより好ましく、５０ｃｐｓ以上であるのが特に好ましい。分散液のＢ型粘度が１０ｃｐｓ未満であると、セルロースナノファイバーの重合度が低いことに起因して、分散液を熱可塑性樹脂と混練した際に、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。
【０１０６】
（熱可塑性樹脂）
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン、脂肪族ポリエステル樹脂や芳香族ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、メタアクリレート、アクリレート等のポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１０７】
ただし、ポリオレフィン及びポリエステル樹脂の少なくともいずれか一方を使用するのが好ましい。また、ポリオレフィンとしては、ポリプロピレンを使用するのが好ましい。さらに、ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂として、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等を例示することができ、芳香族ポリエステル樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート等を例示することができるが、生分解性を有するポリエステル樹脂（単に「生分解性樹脂」ともいう。）を使用するのが好ましい。
【０１０８】
生分解性樹脂としては、例えば、ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル、カプロラクトン系脂肪族ポリエステル、二塩基酸ポリエステル等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１０９】
ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステルとしては、例えば、乳酸、リンゴ酸、グルコース酸、３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や、これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種を用いた共重合体等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。ただし、ポリ乳酸、乳酸と乳酸を除く上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種とカプロラクトンとの共重合体を使用するのが好ましく、ポリ乳酸を使用するのが特に好ましい。
【０１１０】
この乳酸としては、例えば、Ｌ−乳酸やＤ−乳酸等を使用することができ、これらの乳酸を単独で使用しても、２種以上を選択して使用してもよい。
【０１１１】
カプロラクトン系脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリカプロラクトンの単独重合体や、ポリカプロラクトン等と上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１１２】
二塩基酸ポリエステルとしては、例えば、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１１３】
生分解性樹脂は、１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【０１１４】
熱可塑性樹脂には、無機充填剤が、好ましくはサーマルリサイクルに支障が出ない割合で含有されていてもよい。当該無機充填剤としては、例えば、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔｉ、ケイ素元素等の周期律表第Ｉ族〜第ＶＩＩＩ族中の金属元素の単体、酸化物、水酸化物、炭素塩、硫酸塩、ケイ酸塩、亜硫酸塩、これらの化合物よりなる各種粘土鉱物等を例示することができる。
【０１１５】
具体的には、例えば、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム、酸化亜鉛、シリカ、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、ほう酸アルミニウム、アルミナ、酸化鉄、チタン酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、クレーワラストナイト、ガラスビーズ、ガラスパウダー、珪砂、硅石、石英粉、珪藻土、ホワイトカーボン等を例示することができる。
【０１１６】
以上の無機充填剤は、複数が含有されていてもよい。また、古紙パルプに含まれるものであってもよい。
【０１１７】
（その他の原料）
熱可塑性樹脂組成物の原料には、後述する相溶化剤の他、例えば、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、着色剤、ラジカル捕捉剤、発泡剤等の中から１種又は２種以上を選択して、本発明の効果を阻害しない範囲で添加することができる。
【０１１８】
これらの原料は、セルロースナノファイバーの分散液と熱可塑性樹脂との混練の際に併せて混練しても、両者の混練物に混練しても、その他の方法で混練してもよい。ただし、製造効率の面からは、セルロースナノファイバーの分散液と熱可塑性樹脂との混練の際に併せて混練するのが好ましい。
【０１１９】
（配合割合）
セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の配合割合は、セルロースナノファイバーが１質量部以上、熱可塑性樹脂が９９質量部以下であるのが好ましく、セルロースナノファイバーが２質量部以上、熱可塑性樹脂が９８質量部以下であるのがより好ましく、セルロースナノファイバーが３質量部以上、熱可塑性樹脂が９７質量部以下であるのが特に好ましい。
【０１２０】
また、セルロースナノファイバーが５０質量部以下、熱可塑性樹脂が５０質量部以上であるのが好ましく、セルロースナノファイバーが４０質量部以下、熱可塑性樹脂が６０質量部以上であるのがより好ましく、セルロースナノファイバーが３０質量部以下、熱可塑性樹脂が７０質量部以上であるのが特に好ましい。ただし、セルロースナノファイバーの配合割合が３〜１０質量部であると、熱可塑性樹脂組成物の強度、特に曲げ強度及び引張ら弾性率の強度を著しく向上させることができる。
【０１２１】
なお、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物に含まれるセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の含有割合は、通常、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の上記配合割合と同じとなる。
【０１２２】
（脱水・乾燥処理工程）
セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂は、脱水処理及び乾燥処理する。ただし、両者を一緒に脱水処理及び乾燥処理するのが好ましい。両者を一緒に処理することで、大量かつ効率的な処理が可能となる。なお、脱水処理及び乾燥処理は、それぞれ別の工程・装置で行うこともできるが、同一の工程・装置で行うこともでき、同一の工程・装置で行う方が効率的である。
【０１２３】
脱水・乾燥処理には、例えば、凍結乾燥機、減圧乾燥機、加熱乾燥機、静置乾燥機、スプレードライ、ニーダー、二軸混練機等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１２４】
ただし、脱水・乾燥処理には、凍結乾燥機、加熱乾燥機、ニーダー、二軸混練機の中から１種又は２種以上を選択して使用するのが好ましく、凍結乾燥機又は加熱乾燥機を使用するのがより好ましい。凍結乾燥機、加熱乾燥機、ニーダー又は二軸混練機を使用すると、セルロースナノファイバーを凝集させずに乾燥することができる。また、特に、ニーダー、二軸混練機を使用してセルロースナノファイバーを熱可塑性樹脂とともに加熱攪拌しながら脱水・乾燥すると、大量かつ効率的な処理が可能になる。
【０１２５】
凍結乾燥機を使用する場合は、セルロースナノファイバーの凝集を防ぐという観点から、水やｔ−ブタノールを使用することができる。水を使用すると、溶媒処理の問題が生じないとの利点がある。また、ｔ−ブタノールを使用すると、短時間での処理が可能となる、エネルギー効率に優れる、セルロースナノファイバーの凝集をより確実に防止することができるとの利点がある。
【０１２６】
加熱乾燥機としては、例えば、バンバリーミキサー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ニーダー、固相せん断押出機、ラボプラストミル、遊星攪拌装置等の回転摩擦等により加熱及び攪拌ができる装置（加熱攪拌機）の中から１種又は２種以上を選択して使用するのが好ましい。
【０１２７】
なお、脱水・乾燥処理は、後述する「マスターバッチ法」においては、熱可塑性樹脂を溶融させて行い、「固相せん断法」においては、熱可塑性樹脂を溶融させないで行い、熱可塑性樹脂及びセルロースナノファイバーを単に混錬する場合は、溶融させて行っても、溶融させないで行ってもよい。
【０１２８】
ただし、マスターバッチ法及び固相せん断法においては、セルロースナノファイバーの分散液を、熱可塑性樹脂と共に脱水・乾燥処理するに先立って、遠心分離機や濾布が備わる連続濾過装置等で７〜１５％の固形分濃度に濃縮しておくのが好ましい。予め濃縮しておくことで、乾燥、又は脱水及び乾燥の時間を短縮することができる。
【０１２９】
（混練処理工程）
脱水・乾燥処理を経たセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂は、混練処理する。
【０１３０】
この混練処理には、例えば、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１３１】
混練処理の温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移点以上溶融点以下であり、熱可塑性樹脂の種類によって異なるが、８０〜２２０℃とするのが好ましく、９０〜２１０℃とするのがより好ましく、１００〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１３２】
また、混練処理の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜１００分とするのがより好ましく、３〜２０分とするのが特に好ましい。
【０１３３】
（相溶化剤）
混練したセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂には、相溶化剤を添加するのが好ましい。相溶化剤を添加すると、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の相溶を助けることができ、得られる熱可塑性樹脂組成物の強度、特に曲げ強度を向上することができる。
【０１３４】
相溶化剤としては、ポリマー主鎖に酸無水物基を側鎖にもつ構造のものを使用するのが好ましい。
【０１３５】
酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水クエン酸等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができ、無水マレイン酸を使用するのが好ましい。
【０１３６】
ここで熱可塑性樹脂、相溶化剤及びセルロースナノファイバーの固形分での配合質量割合は、相溶化剤を添加しない場合は、４０〜９９：０〜１０：１〜５０であるのが好ましく、相溶化剤を添加する場合は、４０〜９８．９：０．１〜１０：１〜５０であるのが好ましく、５２〜９７．５：０．５〜８：２〜４０であるのがより好ましく、６５〜９６：１〜５：３〜３０であるのが特に好ましい。
【０１３７】
（マスターバッチ法）
次に、図１を参照しつつ、熱可塑性樹脂及びセルロースナノファイバーを原料とし、相溶化剤を添加して熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であるが、得られる熱可塑性樹脂組成物の強度が著しく向上する方法（単に「マスターバッチ法」ともいう。）について説明する。
【０１３８】
このマスターバッチ法においては、まず、パルプ繊維（Ｐ）を、叩解処理、酵素処理等の前処理（１０）した後、微細化処理（２０）してセルロースナノファイバーを得、このセルロースナノファイバーを水（Ｗ）と混ぜて分散液（Ｃ）とする。
【０１３９】
なお、叩解処理、酵素処理等の前処理（１０）に先だって予め水（Ｗ）を添加することもできる。
【０１４０】
次に、この分散液（Ｃ）と熱可塑性樹脂、好ましくは低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）とを脱水・乾燥処理（３０ｘ）し、一次混練処理（４０ｘ）する。そして、この一次混練物に熱可塑性樹脂（Ｒｙ）、更に相溶化剤（Ｒｚ）を添加し、二次混練処理（５０ｘ）及び成形処理（６０）して熱可塑性樹脂組成物（Ｓ）を得る。
【０１４１】
ここで、分散液（Ｃ）及び低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）の混練に関しては、まず、熱可塑性樹脂を溶融し、この溶融した低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）に分散液（Ｃ）を徐々に添加するのが好ましい。
【０１４２】
なお、一次混錬物に、低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）とは別に熱可塑性樹脂（Ｒｙ）を添加（配合）するのは次の理由からである。すなわち、低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）は、ナノファイバーを分散させる基質としての役割を担う。また、低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）とナノファイバーとを複合した一次混練物は、着色や補強等を目的とする、いわゆるマスターバッチとしての役割を担う。そして、このマスターバッチと熱可塑性樹脂（Ｒｙ）とを所望の配合率となるように混練することで、目的とする熱可塑性樹脂組成物を得ることができるのである。
【０１４３】
この熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の配合割合は、質量基準で低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）１００質量部に対し、１００〜１００００質量部とするのが好ましく、２００〜１００００質量部とするのがより好ましく、３００〜１００００質量部とするのが特に好ましい。
【０１４４】
このマスターバッチ法は、脱水・乾燥処理（３０ｘ）及び一次混練処理（４０ｘ）に際して低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）等の熱可塑性樹脂を溶融させる点に１つの特徴がある。
【０１４５】
マスターバッチ方法において、脱水・乾燥処理（３０ｘ）の温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂として低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）である低融点ポリプロピレン（融点９０℃）を使用する場合は、９０〜１３０℃とするのが好ましく、９０〜１２０℃とするのがより好ましく、９０〜１１０℃とするのが特に好ましい。
【０１４６】
なお、通常のポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１４７】
また、脱水・乾燥処理（３０ｘ）の時間は、８０〜１２００分とするのが好ましく、９０〜１１００分とするのがより好ましく、１００〜１０００分とするのが特に好ましい。
【０１４８】
さらに、脱水・乾燥処理（３０ｘ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１４９】
一次混練処理（４０ｘ）の温度も、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂として低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）である低融点ポリプロピレン（融点９０℃）を使用する場合は、９０〜１３０℃とするのが好ましく、９０〜１２０℃とするのがより好ましく、９０〜１１０℃とするのが特に好ましい。
【０１５０】
一次混練処理（４０ｘ）の時間は、１〜１００分とするのが好ましく、２〜８０分とするのがより好ましく、３〜６０分とするのが特に好ましい。
【０１５１】
一次混練処理（４０ｘ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１５２】
相溶化剤（Ｒｚ）を添加した後の二次混練処理（５０ｘ）の温度は、一次混練処理（４０ｘ）の後に添加した熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）として低融点ではない熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１５３】
二次混練処理（５０ｘ）の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜８０分とするのがより好ましく、３〜２０分とするのが特に好ましい。
【０１５４】
二次混練処理（５０ｘ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１５５】
成形処理（６０）の温度は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１５６】
成形処理（６０）の時間は、１〜２００分とするのが好ましく、１〜１９０分とするのがより好ましく、１〜１８０分とするのが特に好ましい。
【０１５７】
成形処理の装置としては、例えば、射出成形機、吹込成形機、中空成形機、ブロー成形機、圧縮成形機、押出成形機、真空成形機、圧空成形機等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１５８】
（固相せん断法）
次に、図１を参照しつつ、以上のマスターバッチ法とは異なるが、得られる熱可塑性樹脂組成物の強度が著しく向上する方法（単に「固相せん断法」ともいう。）について説明する。
【０１５９】
この固相せん断法においては、まず、パルプ繊維（Ｐ）を、前処理（１０）した後、微細化処理（２０）してセルロースナノファイバーを得、このセルロースナノファイバーを水（Ｗ）と混ぜて分散液（Ｃ）とする。
【０１６０】
なお、前処理（１０）に先だって予め水（Ｗ）を添加することもできる。
【０１６１】
次に、この分散液（Ｃ）と熱可塑性樹脂（Ｒｙ）とを脱水・乾燥処理（３０ｙ）し、固相せん断処理（４０ｙ）する。そして、この固相せん断物に相溶化剤（Ｒｚ）を添加し、混練処理（５０ｙ）及び成形処理（６０）して熱可塑性樹脂組成物（Ｓ）を得る。
【０１６２】
この固相せん断法は、脱水・乾燥処理（３０ｙ）に際して熱可塑性樹脂を溶融させない点に１つの特徴がある。また、この固相せん断法においては、脱水・乾燥処理（３０ｙ）及び固相せん断処理（４０ｙ）を経る過程で、セルロースナノファイバーが水分を蒸発されつつ熱可塑性樹脂にめり込まされ、分散される。これにより、セルロースナノファイバーが熱可塑性樹脂（Ｒｙ）中に点在し、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の乾燥混合粉末が得られる点にも特徴がある。
【０１６３】
脱水・乾燥処理（３０ｙ）の際の温度は、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、５０〜１６０℃とするのが好ましく、５５〜１５５℃とするのがより好ましく、６０〜１５０℃とするのが特に好ましい。
【０１６４】
脱水・乾燥処理（３０ｙ）の時間は、１〜３００分とするのが好ましく、２〜２７０分とするのがより好ましく、３〜２４０分とするのが特に好ましい。
【０１６５】
脱水・乾燥処理（３０ｙ）の装置としては、例えば、簡易攪拌装置、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１６６】
セルロースナノファイバーと熱可塑性樹脂（Ｒｙ）とが接触する面積が広いほど固相せん断処理（４０ｙ）の効率が良いことから、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の形状は、平均粒子径１〜１,０００μｍの粉末状としておくのが好ましい。
【０１６７】
固相せん断処理（４０ｙ）の温度も、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、脱水・乾燥処理（３０ｙ）の場合と同様に、５０〜１６０℃とするのが好ましく、５５〜１５５℃とするのがより好ましく、６０〜１５０℃とするのが特に好ましい。
【０１６８】
固相せん断処理（４０ｙ）の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜１７０分とするのがより好ましく、３〜１６０分とするのが特に好ましい。
【０１６９】
固相せん断処理（４０ｙ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１７０】
相溶化剤（Ｒｚ）を添加した後の混練処理（５０ｙ）は、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１７１】
混練処理（５０ｙ）の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜８０分とするのがより好ましく、３〜２０分とするのが特に好ましい。
【０１７２】
混練処理（５０ｙ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１７３】
成形処理（６０）の際の温度は、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１７４】
成形処理（６０）の時間は、１〜２００分とするのが好ましく、１〜１９０分とするのがより好ましく、１〜１８０分とするのが特に好ましい。
【０１７５】
成形処理（６０）の装置としては、例えば、射出成形機、吹込成形機、中空成形機、ブロー成形機、圧縮成形機、押出成形機、真空成形機、圧空成形機等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１７６】
（成形処理）
相溶化剤を添加したセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂（混練物）は、必要により再度混練処理を行った後、所望の形状に成形する。なお、混練物にはセルロースナノファイバーが分散しているが、成形加工性に優れている。
【０１７７】
成形の大きさや厚さ、形状等は、特に限定されず、例えば、シート状、ペレット状、粉末状、繊維状等とすることができる。
【０１７８】
この成形処理は、公知の成形方法によることができ、例えば、金型成形、射出成形、押出成形、中空成形、発泡成形等によることができる。また、混練物を紡糸して繊維状にし、前述した植物材料等と混繊してマット形状、ボード形状とすることもできる。混繊は、例えば、エアーレイにより同時堆積させる方法等によることができる。
【０１７９】
なお、この成形処理は、混練処理に続いて行うことも、混練物をいったん冷却し、破砕機等を使用してチップ化した後、このチップを押出成形機や射出成形機等の成形機に投入して行うこともできる。
【０１８０】
（用語の定義、測定方法等）
明細書中の用語は、特に断りのない限り、以下のとおりである。
【０１８１】
（平均繊維径）
固形分濃度０．０１〜０．１質量％のセルロースナノファイバーの水分散液１００ｍｌをテフロン（登録商標）製メンブレンフィルターでろ過し、エタノール１００ｍｌで１回、ｔ−ブタノール２０ｍｌで３回溶媒置換する。次に、凍結乾燥し、オスミウムコーティングして試料とする。この試料について、構成する繊維の幅に応じて５,０００倍、１０，０００倍又は３０,０００倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡ＳＥＭ画像による観察を行う。具体的には、観察画像に二本の対角線を引き、対角線の交点を通過する直線を任意に三本引く。さらに、この三本の直線と交錯する合計１００本の繊維の幅を目視で計測する。そして、計測値の中位径を平均繊維径とする。
【０１８２】
（平均繊維長）
平均繊維径の場合と同様にして、各繊維の長さを目視で計測する。計測値の中位長を平均繊維長とする。
【０１８３】
（保水度）
ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ  Ｎｏ．２６：２０００に準拠して測定する。
【０１８４】
（結晶化度）
ＪＩＳ−Ｋ０１３１（１９９６）の「Ｘ線回折分析通則」に準拠して、Ｘ線回折法により測定した値である。
なお、セルロースナノファイバーは、非晶質部分と結晶質部分とを有し、結晶化度は、セルロースナノファイバー全体における結晶質部分の割合を意味することになる。
【０１８５】
（ピーク値）
ＩＳＯ−１３３２０（２００９）に準拠して測定する。より詳細には、粒度分布測定装置（株式会社セイシン企業のレーザー回折・散乱式粒度分布測定器）を使用してセルロースナノファイバーの水分散液における体積基準粒度分布を調べる。そして、この分布からセルロースナノファイバーの最頻径を測定する。この最頻径をピーク値とする。
【０１８６】
（パルプ粘度）
ＪＩＳ−Ｐ８２１５（１９９８）に準拠して測定する。なお、パルプ粘度が高いほどセルロースの重合度が高いことを意味する。
【０１８７】
（Ｂ型粘度）
固形分濃度１％のセルロースナノファイバーの水分散液について、ＪＩＳ−Ｚ８８０３（２０１１）の「液体の粘度測定方法」に準拠して測定する。Ｂ型粘度はスラリーを攪拌させたときの抵抗トルクであり、高いほど攪拌に必要なエネルギーが多いことを意味する。
【０１８８】
（フリーネス）
ＪＩＳ  Ｐ８１２１−２：２０１２に準拠して測定した値である。
【実施例】
【０１８９】
次に、本発明の実施例を示し、本発明の作用効果を明らかにする。
（実施例１）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）の２質量％水分散液２３Ｌを、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にジェットミル（常光株式会社製）を使用して微細化処理した（１０パス）。これにより、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が５〜２５μｍ、保水度が２００〜２８０％の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。
【０１９０】
この分散液は、ポリプロピレン粉末（日本ポリプロ製ノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、粒径５００μｍ程度）、及び当該７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリーが、乾燥質量比で９０：５となるように５００ｍｌビーカーに投入し、プロペラ式加熱攪拌機（７０℃、３００ｒｐｍ）を使用して２時間攪拌し、水分率が５〜１０％になるまで乾燥させた（乾燥処理）。そして、更にニーダー（東洋精機製ラボプラストミル、７０℃、６０ｒｐｍ）を使用して１時間、固相せん断処理し、セルロースナノファイバー及びポリプロピレンの乾燥混合粉末を得た。
【０１９１】
この乾燥混合粉末は、当該乾燥混合粉末及びマレイン酸変性ポリプロピレン粉末（化薬アクゾ製カヤブリッド、相溶剤）が乾燥質量比で９５：５となるように５００ｍｌビーカーに投入し、混合した。このようにして得た混合粉末は、二軸混練機（４５ｒｐｍ、１８０℃）を使用して混練処理し、セルロースナノファイバー５質量％配合のポリプロピレン（熱可塑性組成物）を得た。
【０１９２】
この熱可塑性組成物は、ペレッターを使用して、２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状ペレットとした。このペレットは、１８０℃で、ダンベル型試験片（掴み具間距離２０ｍｍ、幅３．９ｍｍ、厚さ１．９７ｍｍ）と直方体試験片（長さ５９ｍｍ、幅９．６ｍｍ、厚さ３．８ｍｍ）とに射出成形した。
【０１９３】
（実施例２）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）に、対乾燥パルプ１質量％となる量の多糖類加水分解酵素（ジェネンコア社製、ＣＸ７Ｌ）と、パルプ濃度が１０質量％となる量の水を投入し、５０℃で５時間反応させた。反応後は、１０５℃で５分間酵素を失活させ、パルプを水で数回ろ過洗浄した後、水を加え、２質量％水分散液とした。この水分散液は、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にジェットミル（常光株式会社製）を使用して微細化処理した（５パス）。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９４】
（実施例３）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）に、対乾燥パルプ２０質量％となる量の過硫酸アンモニウム(ＡＰＳ)と、パルプ濃度が１０質量％となる量の水を投入し、８０℃で５時間反応させた。反応後は、パルプを水で数回ろ過洗浄した後、水を加え、２質量％水分散液とした。この水分散液は、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にジェットミル（常光株式会社製）を使用して微細化処理した（５パス）。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９５】
（実施例４）
まず、実施例１と同様の方法で７〜１５質量％セルロースナノファイバーのスラリー（分散液）を得た。次に、１０５℃に調節したニーダー（東洋精機製のラボプラストミル）に低融点ポリプロピレン（出光興産製のエルモーデュＳ９０１、融点約８０℃）を投入して溶融させた。次いで、低融点ポリプロピレン及びセルロースナノファイバーの乾燥質量比が５０：５０となるように上記７〜１５質量％セルロースナノファイバーの分散液を徐々に投入して水分を蒸発させた。分散液の投入が完了した後、８０ｒｐｍで２０分間乾燥・分散し、５０％セルロースナノファイバー配合マスターバッチを得た。このマスターバッチは、ペレッターを使用して２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状にカットし、二軸混練機に投入しやすいペレットを得た。次に、ポリプロピレンのペレット（日本ポリプロ製のノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、融点１５８℃）、上記マスターバッチのペレット、相溶化剤としてのマレイン酸変性ポリプロピレンのペレット（三洋化成工業製のユーメックス１０１０）を乾燥質量比が８０：２０：１となるように５００ｍｌビーカーに投入して混合した。このペレット混合物を１８０℃に調製した二軸混練機にて４５ｒｐｍで混練し、セルロースナノファイバー１０質量％配合ポリプロピレンを得た。このポリプロピレンをペレッターで２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状にカットし、セルロースナノファイバー１０質量％配合ポリプロピレンのペレットを得た。このペレットは、実施例１と同様に射出成型した。
【０１９６】
（比較例１）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）の２質量％水分散液２３Ｌを、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にグラインダー（増幸産業株式会社のマスコロイダー）を使用して微細化処理した。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９７】
（比較例２）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用晒機械パルプ（ＢＴＭＰ）の２質量％水分散液２３Ｌを、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にグラインダー（増幸産業株式会社のマスコロイダー）を使用して微細化処理した。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９８】
（比較例３）
まず、比較例２と同様の方法で７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。次に、実施例４と同様の方法で、セルロースナノファイバー１０質量％配合ポリプロピレンのペレットを得た。このペレットは、実施例１と同様に射出成型した。
【０１９９】
（比較例４）
ポリプロピレンのペレット（日本ポリプロ製のノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、融点１５８℃）を、実施例１と同様に射出成型した。
【０２００】
（比較例５）
ポリプロピレン粉末（日本ポリプロ製ノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、粒径５００μｍ程度）、マレイン酸変性ポリプロピレン粉末（化薬アクゾ製カヤブリッド、相溶剤）が乾燥質量比で９０：５となるように５００ｍｌビーカーに投入し、混合した。この混合粉末は、二軸混練機（４５ｒｐｍ、１８０℃）を使用して混練処理し、次いでこのポリプロピレンをペレッターで２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状にカットし、相溶剤配合ポリプロピレンのペレットを得た。このペレットは、実施例１と同様に射出成型した。
【０２０１】
（評価方法）
各試験片について、曲げ試験及び引張り試験を行った結果を表１に示した。評価方法は、以下の通りとした。
【０２０２】
（曲げ試験：弾性率及び強度）
直方体試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７１７１：２００８（プラスチック−曲げ特性の求め方）に準拠して測定した。なお、数値が大きいほど弾性率、強度が強い（高い）ことを意味する。
【０２０３】
（引張り試験：弾性率、強度）
ダンベル型試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７１６１：２０１４（プラスチック−引張特性の試験方法）に準拠して測定した。なお、数値が大きいほど弾性率、強度が強い（高い）ことを意味する。
【０２０４】
【表１】
2020108969.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、以上の通り、従来の熱可塑性樹脂よりも強度が強くなる（増強効果）。したがって、従来から熱可塑性樹脂が使用されていた用途に使用することができるだけでなく、従来、強度不足により使用が見合わされていた用途にも使用することができる。
【０２０６】
具体的には、例えば、自動車、電車、船舶、飛行機等の輸送機器の内装材、外装材、構造材等、
パソコン、テレビ、電話、時計等の電化製品等の筺体、構造材、内部部品等、
携帯電話等の移動通信機器等の筺体、構造材、内部部品等、
携帯音楽再生機器、映像再生機器、印刷機器、複写機器、スポーツ用品、オフィス機器、玩具、スポーツ用品等の筺体、構造材、内部部品等、
建築物、家具等の内装材、外装材、構造材等、
文具等の事務機器等、
その他、包装体、トレイ等の収容体、保護用部材、パーティション部材等、
として使用することができる。
以上のうち、自動車用途としては、内装材、インストルメントパネル、外装材等を例示することができる。具体的には、例えば、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等を例示することができる。
また、建築物、家具用途としては、ドア表装材、ドア構造材、机、椅子、棚、箪笥等の各種家具の表装材等を例示することができる。
【符号の説明】
【０２０７】
１０…前処理、２０…微細化（解繊）処理、３０ｘ，３０ｙ…乾燥処理、４０ｘ…（一次）混練処理、４０ｙ…固相せん断処理、５０…相溶化剤添加処理、６０…（二次）混練処理、７０…成形処理、Ｃ…分散体、Ｐ…パルプ繊維、Ｒｘ…低融点ポリプロピレン、Ｒｙ…低融点ポリプロピレン以外のポリプロピレン、Ｒｚ…相溶化剤、Ｗ…水。
【図１】
2020108969.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月13日(2020.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物、及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂の補強材としては、炭素繊維やガラス繊維等が使用されていた。しかしながら、炭素繊維は、燃え難いためサーマルリサイクルに不向きである、価格が高いとの問題を有している。また、ガラス繊維は、サーマルリサイクルにおける廃棄の問題を有している。さらに、炭素繊維やガラス繊維は剛直であるが、破断に至るまでの伸びが小さい脆性材料であり、樹脂と複合した際に機械的強度は増大するものの、熱可塑性樹脂の延性を消失させてしまう側面を持っている。
【０００３】
そこで、近年、比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題を有しない植物繊維を熱可塑性樹脂の補強材として使用する技術の研究が進められている。植物繊維は、炭素繊維やガラス繊維のように人工的に繊維状に合成して使用するのではなく、植物の持つ構造の微小繊維構造単位までほぐして使用するものであるため安価であり、補強効果も優れている。また、サーマルリサイクルの問題に関しては、炭素繊維やガラス繊維は焼却時に灰として残存するため、灰による炉内配管閉塞や、埋立て処理等の問題が生じるのに対し、植物繊維は灰としてほとんど残らないため、炉内配管閉塞や、埋立て処理等の問題が生じない。
【０００４】
そして、現在では、植物繊維を微細化して得られるセルロースナノファイバーを熱可塑性樹脂の補強材として使用する提案がされている。このセルロースナノファイバーを補強材として使用した熱可塑性樹脂組成物は、鋼鉄の５分の１の軽さで同等の強度を有するともいわれている。
【０００５】
しかしながら、補強材としてセルロースナノファイバーを使用する場合、セルロースナノファイバーは分散液として熱可塑性樹脂と混合することになるところ、熱可塑性樹脂と混合したセルロースナノファイバーの水分を除去するに際し、当該セルロースナノファイバーが多糖類の水酸基に由来する分子間水素結合により不可逆的に凝集する。したがって、セルロースナノファイバーを補強材として使用しても、熱可塑性樹脂中における当該セルロースナノファイバーの分散性が悪いことを原因として、熱可塑性樹脂の補強効果が十分に発揮されないとの問題がある。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１〜３は、セルロースミクロフィブリルを表面修飾する技術を開示している。しかしながら、表面修飾剤は、水中で失活するとの問題を有している。また、反応が非常に遅いため、有機溶媒下で処理しなければならず、溶媒処理の問題が生じる。すなわち、有機溶媒を使用すると、各工程で大気中に有機溶媒を飛散させないための対策や、溶媒処理設備の新設等が必要になり、製造コストが上昇する。
【０００７】
また、特許文献４は、熱可塑性樹脂と混練するに先立って、セルロースファイバーを乾燥、分級する技術を開示している。しかしながら、セルロースファイバー自体が親水性であるため、疎水性である熱可塑性樹脂との界面での接合性が悪く、分散性に問題が生じ、これを原因とする補強効果の問題を解決することができない。
【０００８】
さらに、特許文献５は、パルプ繊維を微細化するにあたって、ホモジナイザー、石臼式摩擦機、リファイナー等の装置を使用する技術を開示している。しかしながら、この方法によっても、補強効果、特に熱可塑性樹脂の補強効果の均一性が不十分であることが知見された。
【０００９】
また、特許文献６は、竹パルプを高圧水流のみで解繊し、この解繊によって得た微細繊維を含有量が１０質量％となるように熱可塑性樹脂に複合する技術を開示している。この技術による熱可塑性樹脂組成物は、もとの熱可塑性樹脂の１．２倍の曲げ弾性率となり、竹パルプに替えてＬＢＫＰを同様に処理して得た熱可塑性樹脂組成物よりも補強効果が高いとされている。しかしながら、この技術は、竹パルプの嵩比重が小さいことに起因する集荷効率の問題、チップ状に加工する際にチッパーのカッター刃摩耗が広葉樹や針葉樹材より早いことや、蒸解時に発生する大量のシリカによる配管閉塞等によって連続蒸解釜によるパルプ化が難しいため、一般的にはバッチ式蒸解釜で生産すると当業者においてはされており、生産性が著しく低下する問題が生じる。また、竹生産区域が限られることによる供給が不安定になる問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−２２９３５０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１４５６３号公報
【特許文献３】特表平１１−５１３４２５号公報
【特許文献４】特開２０１０−０８９４８３号公報
【特許文献５】特開２００９−０２９９２７号公報
【特許文献６】特開２０１３−２４５３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発明が解決しようとする主たる課題は、比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題や溶媒処理の問題等が生じず、しかも強度が強い熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明は、次のとおりである。
（請求項１記載の発明）
パルプ繊維を解繊処理してセルロースナノファイバーを得、このセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂を固相せん断処理及び混練処理して熱可塑性樹脂組成物を得るにあたり、
前記解繊処理を水流で行うと共に、
前記固相せん断処理に先立って乾燥処理し、この乾燥処理及び前記固相せん断処理を前記熱可塑性樹脂が溶融しない温度で行う、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００１３】
（請求項２記載の発明）
前記セルロースナノファイバーを分散液とし、この分散液を前記熱可塑性樹脂と共に乾燥処理するに先立って７〜１５％の固形分濃度に濃縮する、
請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００１４】
（請求項３記載の発明）
前記熱可塑性樹脂として平均粒子径が１〜１,０００μｍの粉末を使用し、
この粉末及び前記セルロースナノファイバーを前記乾燥処理及び前記固相せん断処理して乾燥粉末状の固相せん断物とし、
この固相せん断物を前記混練処理に供する、
請求項１又は請求項２に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００１５】
（請求項４記載の発明）
前記解繊を、１００ＭＰａ以上に加圧し、かつ圧力差が３０ＭＰａ以上となるように減圧して行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００１６】
（請求項５記載の発明）
前記解繊を、前記セルロースナノファイバーの保水度が５００％以下になるように行う、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００１７】
（請求項６記載の発明）
前記解繊を、前記セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値が５〜２５μｍとなるように行う、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【００１８】
（請求項７記載の発明）
セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂が溶融混練処理されてなる熱可塑性樹脂組成物であり、
前記混練処理の原料は、溶融前の熱可塑性樹脂中にセルロースナノファイバーが点在する乾燥粉末状である、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【００１９】
（請求項８記載の発明）
前記セルロースナノファイバーは、パルプ繊維が水流で解繊されたものである、
請求項７に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００２０】
（請求項９記載の発明）
前記熱可塑性樹脂は、平均粒子径が１〜１,０００μｍの粉末である、
請求項７又は請求項８に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【００２１】
（参考となる作用効果）
原料となる植物繊維がパルプ繊維であると、得られる熱可塑性樹脂組成物を安価とすることができ、また、サーマルリサイクルの問題を避けることができる。しかも、有機溶媒下でセルロース等の水酸基を化学修飾する表面修飾剤を使用する必要がなく、溶媒処理の問題を避けることができる。
【００２２】
パルプ繊維から得たセルロースナノファイバーは、微小かつ比表面積が大きく、表面に多くの水酸基を有しており、親水性である。したがって、濾水性や脱水性が悪く、また、本来、疎水性である熱可塑性樹脂との接合性が悪く、補強効果、特に曲げ強度等の機械的強度が劣る傾向にある。しかしながら、パルプ繊維を微細化処理してセルロースナノファイバーとするにあたって、当該微細化処理を水流、特に高圧水流で解繊する処理（パルプ繊維を所定の幅まで解す処理）とすると、セルロースナノファイバーの保水度を低く抑えることができ、熱可塑性樹脂との接合性を改善することができる。
【００２３】
この点に関し、本発明者等は、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）について、水流で解繊する処理以外の方法、具体的には、グラインダーを使用して解繊する処理方法で微細化処理を行い、この微細化処理後における繊維の保水度を調べた。結果、微細化処理にともなって保水度が大幅に上昇してしまうことが分かった。
【００２４】
もっとも、単に微細化処理した繊維（セルロースナノファイバー）は、熱可塑性樹脂との混練時に繊維同士が絡み合って凝集してしまい、補強効果が十分に発揮されないとの問題が残る。しかるに、微細化処理に先立ってパルプ繊維を叩解処理し、平均繊維長が揃うように、特に所定の繊維長に揃うように切断しておくと、当該繊維が凝集し難くなる。
【００２５】
なお、保水度が低いと、濾水性や、脱水性、乾燥性、熱可塑性樹脂中における分散性等が向上する。結果、熱可塑性樹脂組成物の強度も向上する。また、脱水性が向上すると、例えば、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂を混錬して脱水する際のエネルギーを削減することができ、製造コストの点で有利である。
【００２６】
ただし、上記微細化処理は、平均繊維径が４ｎｍ未満になるまで行うと、製造コストが増加してしまうため、平均繊維径が４ｎｍ以上となる範囲で行うのが好ましい。また、平均繊維径が５００ｎｍ以下になるまで微細化処理すると脱水性が向上し、得られる熱可塑性樹脂組成物の曲げ強度や引張り弾性率等の機械的強度が向上する。
【００２７】
本発明者等は、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）（平均繊維径１０〜５０μｍ）及び広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を微細化処理して得たセルロースナノファイバー（平均繊維径５００ｎｍ以下）を、熱可塑性樹脂（ＰＰ及びＭＡＰＰ）の粉末と、後述するマスターバッチ法や固相せん断法ではなく、単に熱をかける乾燥を行った後に混練する試験を行った。結果、得られた熱可塑性樹脂組成物の曲げ強度及び引張り強度は、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）＜セルロースナノファイバーとなる傾向にあった（後述する表１の参考例１及び参考例２参照）。
【００２８】
セルロースナノファイバーの結晶化度が５０％未満であると、熱可塑性樹脂との相溶性に問題はないものの、繊維自体の強度が低下するため、熱可塑性樹脂組成物の強度が劣る傾向にある。他方、セルロースナノファイバーの結晶化度が９０％を超えると、分子内の強固な水素結合割合が多くなり繊維自体は剛直となるが、熱可塑性樹脂との相溶性が低下し、熱可塑性樹脂組成物の強度が劣る傾向にある。
【００２９】
セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値が１つのピークであることは、繊維長及び繊維径の均一性が高いことを意味し、乾燥や分散が均一に進むことになる。また、繊維径や繊維長の均一性が高いと、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が強く、補強効果の均一性も向上する。
【００３０】
セルロースナノファイバーのピーク値を５μｍ未満とするには微細化処理を長時間行う必要があり、製造コストの増加につながる。他方、ピーク値が２５μｍを超えていると、微細化処理が不十分であり、繊維径や繊維長の均一性が劣る傾向にある。
【００３１】
前処理で叩解処理に先立って、又は同時に酵素処理や酸処理、酸化処理を施すと、セルロースナノファイバーの保水度を低く、結晶化度を高くすることができ、かつ均質性を高くすることができる。この点、セルロースナノファイバーの保水度が低いほど熱可塑性樹脂への分散性が向上し、セルロースナノファイバーの均質性が高いほど熱可塑性樹脂組成物の破壊要因となる欠点が減少すると考えられ、結果として熱可塑性樹脂の延性を保持することができる強度の大きい熱可塑性樹脂組成物が得られると考えられる。
【００３２】
また、酵素処理や酸処理、酸化処理により、パルプが持つヘミセルロースやセルロースの非晶領域が分解され、結果、叩解処理や後段の微細化処理のエネルギーを低減することができ、繊維の均質性や分散性を向上することができる。しかも、分子鎖が整列していて剛直かつ保水度の低いと考えられるセルロース結晶領域の繊維全体に占める割合が上がると、分散性が向上し、延性を保持しつつ強度の大きい熱可塑性樹脂組成物が得られる。
【００３３】
また、アルカリ処理を施すことで、パルプが持つヘミセルロースやセルロースの水酸基が一部解離し、分子がアニオン化することで分子内および分子間水素結合が弱まり、叩解処理におけるセルロースナノファイバーの分散を促進する効果がある。なお、アルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア水溶液、さらには水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリなどを使用することができるが、製造コストの観点から、水酸化ナトリウムが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、比較的安価で、かつサーマルリサイクルの問題や溶媒処理の問題等が生じず、しかも強度が強い熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】熱可塑性樹脂組成物の製造工程のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
本形態の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂及び植物繊維であるセルロースナノファイバーを含有し、更に相溶化剤が添加されている。
【００３７】
（パルプ繊維）
セルロースナノファイバーは、パルプ繊維を微細化（解繊）処理して得ることができる。原料となる繊維としては、植物由来の繊維、動物由来の繊維、微生物由来の繊維等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。ただし、少なくとも植物繊維であるパルプ繊維を使用するのが好ましい。
【００３８】
植物由来の繊維としては、広葉樹、針葉樹等を原料とする木材パルプ、ワラ・バガス等を原料とする非木材パルプ、回収古紙、損紙等を原料とする古紙パルプ（ＤＩＰ）等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【００３９】
木材パルプとしては、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）等の化学パルプ、機械パルプ（ＴＭＰ）、古紙パルプ（ＤＩＰ）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。これらのパルプは、製紙用途で使用されているパルプであり、これらのパルプを使用することで、既存設備を有効に活用することができる。
【００４０】
なお、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）は、広葉樹晒クラフトパルプであっても、広葉樹未晒クラフトパルプであっても、広葉樹半晒クラフトパルプであってもよい。同様に、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）は、針葉樹晒クラフトパルプであっても、針葉樹未晒クラフトパルプであっても、針葉樹半晒クラフトパルプであってもよい。
【００４１】
また、古紙パルプ（ＤＩＰ）は、雑誌古紙パルプ（ＭＤＩＰ）であっても、新聞古紙パルプ（ＮＤＩＰ）であっても、段古紙パルプ（ＷＰ）であっても、その他の古紙パルプであってもよい。
【００４２】
さらに、機械パルプとしては、例えば、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、グランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）、漂白サーモメカニカルパルプ（ＢＴＭＰ）等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【００４３】
（前処理工程）
パルプ繊維は、物理的又は化学的手法によって、好ましくは物理的及び化学的手法によって、前処理するのが好ましい。微細化処理に先立って物理的や化学的手法によって前処理することで、微細化処理の回数を大幅に減らすことができ、微細化処理のエネルギーを大幅に削減することができる。
【００４４】
物理的手法による前処理としては、叩解処理が好ましい。パルプ繊維を叩解処理しておくと、パルプ繊維が切り揃えられるため、熱可塑性樹脂との混練時に繊維同士が絡み合って凝集するとの問題が解決される。
【００４５】
この叩解処理は、パルプ繊維のフリーネスが１２０ｍｌ以下となるまで行うのが好ましく、１１０ｍｌ以下となるまで行うのがより好ましく、１００ｍｌ以下となるまで行うのが特に好ましい。
【００４６】
叩解処理は、例えば、リファイナーやビーター等を使用して行うことができる。
【００４７】
化学的手法による前処理としては、酸による多糖の加水分解（酸処理）、酵素による多糖の加水分解（酵素処理）、アルカリによる多糖の膨潤（アルカリ処理）、酸化剤による多糖の酸化（酸化処理）等を例示することができる。
【００４８】
ただし、酵素処理を行うのが好ましく、加えて酸処理、アルカリ処理、及び酸化処理の中から選択された１又は２以上の処理を行うのがより好ましい。これらの処理を施すと好ましいとするのは、前述したとおりである。
【００４９】
ここで、酵素処理について、詳細に説明する。
酵素処理は、セルロース系繊維を微細化し易くするために行う。酵素としては、セルラーゼ系酵素及びヘミセルラーゼ系酵素の少なくともいずれか一方を使用するのが好ましく、両者を併用するのがより好ましい。
【００５０】
セルラーゼ系酵素は、水共存下でセルロースの分解を引き起こす酵素である。
【００５１】
セルラーゼ系酵素としては、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ、糸状菌）属、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ、糸状菌）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ、糸状菌）属、ファネロケエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ、担子菌）属、トラメテス（Ｔｒａｍｅｔｅｓ、担子菌）属、フーミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ、糸状菌）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ、細菌）属、スエヒロタケ（Ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌｕｍ、担子菌）属、ストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、細菌）属、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、細菌）属、等が産生する酵素を例示することができる。
【００５２】
これらのセルラーゼ系酵素は、試薬や市販品として購入可能である。例えば、セルロイシンＴ２（エイチピィアイ社製）、メイセラ−ゼ（明治製菓社製）、ノボザイム１８８（ノボザイム社製）、マルティフェクトＣＸ１０Ｌ（ジェネンコア社製）、セルラーゼ系酵素ＧＣ２２０（ジェネンコア社製）等を例示することができる。
【００５３】
これらのセルラーゼ系酵素の中でも糸状菌セルラーゼ系酵素が好ましく、糸状菌セルラーゼ系酵素の中でもトリコデルマ菌（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ    ｒｅｅｓｅｉ、あるいはＨｙｐｏｒｅａ  ｊｅｒｏｒｉｎａ、糸状菌の一種である子嚢菌）が産生するセルラーゼ系酵素が好ましい。これらのセルラーゼ系酵素は、種類が豊富で、産生性も高い。
【００５４】
セルラーゼ系酵素は、加水分解反応機能を有する触媒ドメインの高次構造に基づく糖質加水分解酵素ファミリー（Ｇｌｙｃｏｓｉｄｅ  Ｈｙｄｏｒｏｌａｓｅ  Ｆａｍｉｌｉｅｓ：ＧＨファミリー）に分類される。また、セルラーゼ系酵素はセルロース分解特性によってエンド型グルカナーゼ（ｅｎｄｏ−ｇｌｕｃａｎａｓｅ：ＥＧ）とセロビオヒドラーゼ（ｃｅｌｌｏｂｉｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ：ＣＢＨ）に分類される。
【００５５】
ＥＧは、セルロースの非晶部分や可溶性セロオリゴ糖、カルボキシメチルセルロースのようなセルロース誘導体に対する加水分解性が高く、それらの分子鎖を内側からランダムに切断し、重合度を低下させるが、結晶性を有するセルロースミクロフィブリルとの反応性が低い。
【００５６】
これに対して、ＣＢＨは、セルロースの結晶部分も分解し、セロビオースを与える。ＣＢＨは、セルロース分子の末端から加水分解し、エキソ型あるいはプロセッシブ酵素とも呼ばれる。なお、ＥＧは、非プロセッシブ酵素とも呼ばれる。
【００５７】
本形態において、セルラーゼ系酵素としては、ＥＧ及びＣＢＨのいずれも使用することができる。それぞれを単体で使用しても、ＥＧ及びＣＢＨを混合して使用してもよい。また、ヘミセルラーゼ系酵素と混合して用いてもよい。
【００５８】
ヘミセルラーゼ系酵素とは、水共存下でヘミセルロースの分解を引き起こす酵素である。
【００５９】
ヘミセルラーゼ系酵素としては、キシランを分解する酵素であるキシラナーゼ（ｘｙｌａｎａｓｅ）、マンナンを分解する酵素であるマンナーゼ（ｍａｎｎａｓｅ）、アラバンを分解する酵素であるアラバナーゼ（ａｒａｂａｎａｓｅ）等を例示することができる。  また、ペクチンを分解する酵素であるペクチナーゼもヘミセルラ−ゼ系酵素として使用することができる。ヘミセルラーゼ系酵素を産生する微生物は、セルラーゼ系酵素も産生する場合が多い。
【００６０】
ヘミセルロースは、植物細胞壁のセルロースミクロフィブリル間にあるペクチン類を除いた多糖類である。ヘミセルロースは多種多様で木材の種類や細胞壁の壁層間でも異なる。針葉樹の２次壁では、グルコマンナンが主成分であり、広葉樹２次壁では４−Ｏ−メチルグルクロノキシランが主成分である。そのため、針葉樹の漂白クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）から微細繊維状セルロースを得るためにはマンナーゼを使用するのが好ましく、広葉樹の漂白クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）の場合はキシラナーゼを使用するのが好ましい。
【００６１】
パルプに対する酵素の添加量は特に限定されるものではなく、酵素の種類や、木材の種類（針葉樹か広葉樹か）、機械パルプの種類等によって適宜調整して添加することができる。ただし、酵素は原料パルプに対して０．０５質量％〜１０質量％を添加するのが好ましく、０．０７質量％〜５質量％を添加するのがより好ましく、０．１質量％〜３質量％を添加するのが特に好ましい。添加量が０．０５質量％未満では、酵素による効果が低下するおそれがある。他方、添加量が１０質量％を超えるとセルロースが糖化され、微細繊維の収率が低下するおそれがあり、また、過剰に添加しても、添加量の増大に見合う効果の向上が認められない。
【００６２】
セルラーゼ系酵素処理時のパルプのｐＨは、酵素反応の反応性の点から、弱酸性領域（ｐＨ＝３．０〜６．９）であることが好ましい。他方、ヘミセルラーゼ系酵素処理時のパルプのｐＨは、弱アルカリ性領域（ｐＨ＝７．１〜１０．０）であることが好ましい。
【００６３】
酵素処理時の温度は特に限定されるものではないが、セルラーゼ系酵素やヘミセルラーゼ系酵素の処理時の温度は、３０℃〜７０℃であるのが好ましく、３５℃〜６５℃であるのがより好ましく、４０℃〜６０℃であるのが特に好ましい。酵素処理時の温度が下限値以上であれば、酵素活性が低下しにくく、処理時間の長期化を防止することができる。また、上限値以下であれば、酵素の失活を防止することができる。
【００６４】
酵素処理時間は、酵素の種類、温度、ｐＨ等によって調整することができる。酵素処理時間は、０．５〜２４時間であるのが好ましい。処理時間が０．５時間未満では酵素処理の効果がほとんど出ないおそれがある。２４時間以下であると酵素によりセルロース繊維の分解による繊維長の短小化を抑制でき、樹脂に配合した際の強度向上効果を充分に得ることができる。
【００６５】
酵素処理した後には酵素を失活させたほうが好ましい。酵素を失活させないと、酵素反応が進み繊維の糖化が進んで収率が低下したり、繊維長が短くなりすぎたりして好ましくない。
【００６６】
酵素を失活させる方法としては、アルカリ水溶液（好ましくはｐＨ１０以上、より好ましくはｐＨ１１以上）を添加する方法、８０〜１００℃の熱水を添加する方法が挙げられる。
【００６７】
以上のほか、前処理としては、例えば、リン酸エステル化処理、アセチル化処理、シアノエチル化処理等の薬品処理を例示することができる。
【００６８】
なお、物理処理及び化学処理は、同時に行うことも、別々に行うこともできる。
【００６９】
（微細化処理工程）
パルプ繊維は、叩解処理等の前処理を行った後、微細化（解繊）処理する。この微細化処理により、パルプ繊維は、ミクロフィブリル化し、セルロースナノファイバーとなる。
【００７０】
微細化処理は、例えば、高圧ホモジナイザー、高圧均質化装置等のホモジナイザー、グラインダー、摩砕機等の石臼式摩擦機、コニカルリファイナー、ディスクリファイナー等のリファイナー、各種バクテリア等の中から１種又は２種以上の手段を選択使用して行うことが考えられる。
【００７１】
しかるに、本形態においては、水流、特に高圧水流で微細化する装置・方法を使用して行う。この装置・方法によると、セルロースナノファイバーの寸法均一性、分散均一性が非常に高いものとなり、最終的に得られる熱可塑性樹脂の強度、特に曲げ強度が強いものとなる。
【００７２】
この点、例えば、回転する砥石間で磨砕するグラインダーを使用すると、繊維を均一に微細化するのが難しく、一部に解れない繊維塊が残ってしまい、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の強度が不均一になってしまうおそれがある。そのため、特に肉厚の薄い熱可塑性樹脂組成物の成形体においては、成形不良、強度不足が生じるおそれがある。
【００７３】
なお、グラインダーとしては、例えば、増幸産業株式会社のマスコロイダー等が存在する。また、高圧水流で微細化する装置としては、例えば、株式会社スギノマシンのスターバーストや吉田機械興業株式会社のナノヴェイタ等が存在する。
【００７４】
本発明者等は、回転する砥石間で磨砕する方法と、高圧水流で微細化する方法とで、それぞれパルプ繊維を微細化し、得られた各繊維を顕微鏡観察する試験を行った。結果、高圧水流で微細化する方法で得られた繊維は、繊維幅が均一であった。したがって、熱可塑性樹脂への複合を想定した場合には、高圧水流で微細化する方法で得られた繊維を使用した方がより均一に補強効果が発揮されることが分かった。
【００７５】
ここで、高圧水流による解繊処理について、詳細に説明する。
高圧水流による解繊は、パルプ分散液を増圧機で、例えば３０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上、より好ましくは１５０ＭＰａ以上、特に好ましくは２２０ＭＰａ以上に加圧し、細孔直径５０μｍ以上のノズルから噴出させ、圧力差が、例えば、３０ＭＰａ以上、好ましくは８０ＭＰａ以上、より好ましくは９０ＭＰａ以上となるように減圧する方式で行う。この圧力差で生じるへき開現象により、パルプ原料を解繊する。ここで、高圧条件の圧力が低い場合や、高圧から減圧条件への圧力差が小さい場合には、解繊効率が下がり、所望の繊維径とするための繰り返し噴出回数が多く必要となるため好ましくない。
【００７６】
高圧水流による解繊を行う装置としては、高圧ホモジナイザーが好ましい。高圧ホモジナイザーとは、例えば１０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の圧力でスラリーを吐出できる能力を有するホモジナイザーである。パルプ繊維に対して高圧ホモジナイザーで処理することで、パルプ繊維同士の衝突、圧力差、マイクロキャビテーションなどが作用し、解繊が効果的に生じる。これにより、微細化工程の処理回数を低減（短縮化）でき、セルロースナノファイバーの製造効率をより高めることができる。
【００７７】
前処理工程を経ることによってパルプ繊維は十分に柔軟化された状態になっており、このようなパルプ繊維に対して高圧ホモジナイザーで処理することで、パルプ繊維同士の衝突等が作用し、解繊が効果的に生じる。これにより、微細化工程の処理回数をより低減でき、セルロースナノファイバーの生産性をより高めることができる。
【００７８】
高圧ホモジナイザーとしては、スラリーを一直線上で対向衝突させるのが好ましい。具体的には、例えば、この一例である対向衝突型高圧ホモジナイザー（マイクロフルイダイザー、湿式ジェットミル）においては、加圧されたスラリーが合流部で対向衝突するように２本の上流側流路が形成されている。スラリーは合流部で衝突し、衝突したスラリーは下流側流路から流出する。上流側流路に対して下流側流路は垂直に設けられており、上流側流路と下流側流路とでＴ型の流路を形成している。このような対向衝突型高圧ホモジナイザーを用いることで、高圧ホモジナイザーから与えられるエネルギーを衝突エネルギーに最大限に変換することができ、より効率的なパルプ繊維の解繊が生じる。
【００７９】
以上の微細化処理は、得られるセルロースナノファイバーの、例えば、平均繊維径、保水度、結晶化度、擬似粒度分布のピーク値、触手試験結果、パルプ粘度等が、所望の値又は評価となるように行うのが好ましい。
【００８０】
なお、セルロースナノファイバーは、セルロースやセルロースの誘導体からなる繊維である。通常のセルロースナノファイバーは、強い水和性を有し、水系媒体中において水和することで安定的に分散状態（分散液の状態）を維持する。セルロースナノファイバーを構成する単繊維は、水系媒体中において複数条が集合して繊維状をなす場合もある。通常のセルロースナノファイバーの平均繊維径（単繊維の直径平均）は、４〜２,０００ｎｍである。また、平均繊維長は、１〜５,０００μｍである。
【００８１】
（平均繊維径）
セルロースナノファイバーの平均繊維径（単繊維の直径平均）は、４〜５００ｎｍであるのが好ましく、６〜４５０ｎｍであるのがより好ましく、１０〜４００ｎｍであるのが特に好ましい。平均繊維径が４〜５００ｎｍであれば、熱可塑性樹脂との相溶性及び熱可塑性樹脂組成物の補強効果に優れる。
【００８２】
具体的には、平均繊維径を４ｎｍ未満にすると、パルプ繊維に過度の機械的エネルギーがかり、繊維自体の強度が低下する。結果、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。また、微細化処理の時間が長くなり、製造コストの増加につながる。他方、平均繊維径が５００ｎｍを超えると、微細化が不十分で繊維の分散性に劣る傾向がある。繊維の分散性が不十分であると、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。
【００８３】
本形態においては、直径が５００μｍを超える単繊維を含有してもよいが、全繊維に対する直径が５００ｎｍを超える単繊維の割合は、７０質量％以下であるのが好ましく、６０質量％以下であるのがより好ましく、５０質量％以下であるのが特に好ましい。直径が５００ｎｍを超える単繊維の割合が７０質量％以下であれば、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に優れる。
【００８４】
なお、平均繊維径は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００８５】
（平均繊維長）
セルロースナノファイバーの平均繊維長（単繊維の長さ）は、１〜５,０００μｍであるのが好ましく、２〜４,０００μｍであるのがより好ましく、３〜３,０００μｍであるのが特に好ましい。平均繊維長が５,０００μｍ以下であると、熱可塑性樹脂との混練時に繊維同士が絡み合って凝集するとの問題が解決される。
【００８６】
なお、平均繊維長は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００８７】
（保水度）
セルロースナノファイバーの保水度は、５００％以下であるのが好ましく、４９０％以下であるのがより好ましく、４８０％であるのが特に好ましい。保水度が５００％を超えると、濾水性や乾燥性、熱可塑性樹脂との相溶性が劣る傾向にある。また、熱可塑性樹脂組成物の補強効果を優れたものとするためには、セルロースナノファイバーを十分に乾燥し、熱可塑性樹脂への均一な分散を行う必要がある。しかるに、セルロースナノファイバーは凝集性が高いため、乾燥処理や熱可塑性樹脂との混練処理等に際して凝集し易い。そこで、セルロースナノファイバーの保水度を５００％以下とし、濾水性や乾燥性、熱可塑性樹脂との相溶性を優れたものとすることで、乾燥処理や熱可塑性樹脂との混練処理等に際する凝集を抑制することができ、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が十分なものとすることができる。
【００８８】
なお、保水度は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００８９】
（結晶化度）
セルロースナノファイバーの結晶化度は、５０％以上であるのが好ましく、５５％以上であるのがより好ましく、６０％以上であるのが特に好ましい。結晶化度が５０％未満であると、熱可塑性樹脂との相溶性は向上するものの、繊維自体の強度が低下するため、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。
【００９０】
他方、セルロースナノファイバーの結晶化度は、９０％以下であるのが好ましく、８８％以下であるのがより好ましく、８６％以下であるのが特に好ましい。結晶化度が９０％を超えると、分子内の強固な水素結合割合が多くなり繊維自体は剛直となるが、熱可塑性樹脂との相溶性が低下し、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に劣る傾向がある。また、セルロースナノファイバーの化学修飾がし難くなる傾向もある。
【００９１】
なお、結晶化度は、例えば、パルプ繊維の選定、前処理、微細化処理で任意に調整可能である。
【００９２】
（ピーク値）
セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値は、１つのピークであるのが好ましい。１つのピークである場合、セルロースナノファイバーは、繊維長及び繊維径の均一性が高く、乾燥性に優れる。また、繊維径や繊維長の均一性が高いと、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が高く、補強効果の均一性にも優れる。
【００９３】
ナノファイバーのピーク値は、５μｍ以上であるのが好ましく、７μｍ以上であるのがより好ましく、９μｍ以上であるのが特に好ましい。ピーク値を５μｍ未満とするにはセルロースナノファイバーの微細化処理を長時間行う必要があり、製造コストの増加につながる。
【００９４】
他方、セルロースナノファイバーのピーク値は、２５μｍ以下であるのが好ましく、２３μｍ以下であるのがより好ましく、２１μｍ以下であるのが特に好ましい。ピーク値が２５μｍを超えていると、微細化が不十分であり、繊維径や繊維長の均一性に劣る傾向がある。
【００９５】
（パルプ粘度）
セルロースナノファイバーのパルプ粘度は、１．５ｃｐｓ以上であるのが好ましく、２．０ｃｐｓ以上であるのがより好ましい。パルプ粘度が１．５ｃｐｓ未満であると、セルロースナノファイバーの重合度が低いことに起因して、分散液を熱可塑性樹脂と混練した際に、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。
【００９６】
また、セルロースナノファイバーのパルプ粘度は、７．０ｃｐｓ以下であるのが好ましく、６．５ｃｐｓ以下であるのがより好ましい。パルプ粘度が７．０ｃｐｓを超えると、セルロースナノファイバーの分散液を熱可塑性樹脂と混練した際に、セルロースナノファイバーの凝集を十分に抑制できず、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。
【００９７】
（触手試験）
触手試験とは、微細化処理進行のファクターとなる試験であり、濃度を２質量％としたセルロースナノファイバー水分散液１ｍＬを人差し指に乗せ、当該分散液を親指と人差し指とで挟み、２０回親指を周回させた場合において、親指と人差し指との間に繊維状物が残存するか否かについて目視にて確認する試験である。
【００９８】
微細化処理は、この触手試験において、繊維状物が残存しないように行うのが好ましい。繊維状物が残存すると、セルロースナノファイバーの繊維径や繊維長の均一性が劣る傾向にある。
【００９９】
なお、発明者等は、種々の試験・検討を行い、結果、この触手試験によると、微細化処理の進行を迅速に確認にすることができ、製造効率を向上することができるとの認識に至った。
【０１００】
（その他の繊維）
セルロースナノファイバーには、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル状微細繊維、微少繊維セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、スーパーミクロフィブリルセルロース等と称される各種微細繊維の中から１種又は２種以上を含ませることができ、また、これらの微細繊維が含まれていてもよい。また、これらの微細繊維を更に微細化した繊維をも含ませることもでき、また、含まれていてもよい。
【０１０１】
また、以上のほか、ケナフ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花などの各種植物体から得られた植物材料に由来する繊維を含ませることもでき、含まれていてもよい。
【０１０２】
（分散液）
微細化処理して得られたセルロースナノファイバーは、水系媒体中に分散して分散液とする。水系媒体は、全量が水であるのが特に好ましいが、一部が水と相溶性を有する他の液体である水系媒体も好ましく使用することができる。他の液体としては、炭素数３以下の低級アルコール類等を使用することができる。
【０１０３】
（固形分濃度）
分散液の固形分濃度は、１．０質量％以上であるのが好ましく、１．５質量％以上であるのがより好ましく、２．０質量％以上であるのが特に好ましい。また、分散液の固形分濃度は、７０質量％以下であるのが好ましく、６０質量％以下であるのがより好ましく、５０質量％以下であるのが特に好ましい。
【０１０４】
（Ｂ型粘度）
セルロースナノファイバーの濃度を１質量％（ｗ／ｗ）とした場合における分散液のＢ型粘度は、１,３００ｃｐｓ以下であるのが好ましく、１,２００ｃｐｓ以下であるのがより好ましく、１,１００ｃｐｓ以下であるのが特に好ましい。分散液のＢ型粘度が１３００ｃｐｓを超えると、セルロースナノファイバーの分散液と熱可塑性樹脂とを混練するために、つまりセルロースナノファイバーを熱可塑性樹脂中に分散させるために、大きなエネルギーが必要となり、製造コストの増加につながる。
【０１０５】
他方、分散液のＢ型粘度は１０ｃｐｓ以上であるのが好ましく、３０ｃｐｓ以上であるのがより好ましく、５０ｃｐｓ以上であるのが特に好ましい。分散液のＢ型粘度が１０ｃｐｓ未満であると、セルロースナノファイバーの重合度が低いことに起因して、分散液を熱可塑性樹脂と混練した際に、熱可塑性樹脂組成物の補強効果が劣る傾向にある。
【０１０６】
（熱可塑性樹脂）
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン、脂肪族ポリエステル樹脂や芳香族ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、メタアクリレート、アクリレート等のポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１０７】
ただし、ポリオレフィン及びポリエステル樹脂の少なくともいずれか一方を使用するのが好ましい。また、ポリオレフィンとしては、ポリプロピレンを使用するのが好ましい。さらに、ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂として、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等を例示することができ、芳香族ポリエステル樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート等を例示することができるが、生分解性を有するポリエステル樹脂（単に「生分解性樹脂」ともいう。）を使用するのが好ましい。
【０１０８】
生分解性樹脂としては、例えば、ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル、カプロラクトン系脂肪族ポリエステル、二塩基酸ポリエステル等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１０９】
ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステルとしては、例えば、乳酸、リンゴ酸、グルコース酸、３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や、これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種を用いた共重合体等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。ただし、ポリ乳酸、乳酸と乳酸を除く上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種とカプロラクトンとの共重合体を使用するのが好ましく、ポリ乳酸を使用するのが特に好ましい。
【０１１０】
この乳酸としては、例えば、Ｌ−乳酸やＤ−乳酸等を使用することができ、これらの乳酸を単独で使用しても、２種以上を選択して使用してもよい。
【０１１１】
カプロラクトン系脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリカプロラクトンの単独重合体や、ポリカプロラクトン等と上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１１２】
二塩基酸ポリエステルとしては、例えば、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１１３】
生分解性樹脂は、１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【０１１４】
熱可塑性樹脂には、無機充填剤が、好ましくはサーマルリサイクルに支障が出ない割合で含有されていてもよい。当該無機充填剤としては、例えば、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔｉ、ケイ素元素等の周期律表第Ｉ族〜第ＶＩＩＩ族中の金属元素の単体、酸化物、水酸化物、炭素塩、硫酸塩、ケイ酸塩、亜硫酸塩、これらの化合物よりなる各種粘土鉱物等を例示することができる。
【０１１５】
具体的には、例えば、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム、酸化亜鉛、シリカ、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、ほう酸アルミニウム、アルミナ、酸化鉄、チタン酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、クレーワラストナイト、ガラスビーズ、ガラスパウダー、珪砂、硅石、石英粉、珪藻土、ホワイトカーボン等を例示することができる。
【０１１６】
以上の無機充填剤は、複数が含有されていてもよい。また、古紙パルプに含まれるものであってもよい。
【０１１７】
（その他の原料）
熱可塑性樹脂組成物の原料には、後述する相溶化剤の他、例えば、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、着色剤、ラジカル捕捉剤、発泡剤等の中から１種又は２種以上を選択して、本発明の効果を阻害しない範囲で添加することができる。
【０１１８】
これらの原料は、セルロースナノファイバーの分散液と熱可塑性樹脂との混練の際に併せて混練しても、両者の混練物に混練しても、その他の方法で混練してもよい。ただし、製造効率の面からは、セルロースナノファイバーの分散液と熱可塑性樹脂との混練の際に併せて混練するのが好ましい。
【０１１９】
（配合割合）
セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の配合割合は、セルロースナノファイバーが１質量部以上、熱可塑性樹脂が９９質量部以下であるのが好ましく、セルロースナノファイバーが２質量部以上、熱可塑性樹脂が９８質量部以下であるのがより好ましく、セルロースナノファイバーが３質量部以上、熱可塑性樹脂が９７質量部以下であるのが特に好ましい。
【０１２０】
また、セルロースナノファイバーが５０質量部以下、熱可塑性樹脂が５０質量部以上であるのが好ましく、セルロースナノファイバーが４０質量部以下、熱可塑性樹脂が６０質量部以上であるのがより好ましく、セルロースナノファイバーが３０質量部以下、熱可塑性樹脂が７０質量部以上であるのが特に好ましい。ただし、セルロースナノファイバーの配合割合が３〜１０質量部であると、熱可塑性樹脂組成物の強度、特に曲げ強度及び引張ら弾性率の強度を著しく向上させることができる。
【０１２１】
なお、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物に含まれるセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の含有割合は、通常、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の上記配合割合と同じとなる。
【０１２２】
（脱水・乾燥処理工程）
セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂は、脱水処理及び乾燥処理する。ただし、両者を一緒に脱水処理及び乾燥処理するのが好ましい。両者を一緒に処理することで、大量かつ効率的な処理が可能となる。なお、脱水処理及び乾燥処理は、それぞれ別の工程・装置で行うこともできるが、同一の工程・装置で行うこともでき、同一の工程・装置で行う方が効率的である。
【０１２３】
脱水・乾燥処理には、例えば、凍結乾燥機、減圧乾燥機、加熱乾燥機、静置乾燥機、スプレードライ、ニーダー、二軸混練機等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１２４】
ただし、脱水・乾燥処理には、凍結乾燥機、加熱乾燥機、ニーダー、二軸混練機の中から１種又は２種以上を選択して使用するのが好ましく、凍結乾燥機又は加熱乾燥機を使用するのがより好ましい。凍結乾燥機、加熱乾燥機、ニーダー又は二軸混練機を使用すると、セルロースナノファイバーを凝集させずに乾燥することができる。また、特に、ニーダー、二軸混練機を使用してセルロースナノファイバーを熱可塑性樹脂とともに加熱攪拌しながら脱水・乾燥すると、大量かつ効率的な処理が可能になる。
【０１２５】
凍結乾燥機を使用する場合は、セルロースナノファイバーの凝集を防ぐという観点から、水やｔ−ブタノールを使用することができる。水を使用すると、溶媒処理の問題が生じないとの利点がある。また、ｔ−ブタノールを使用すると、短時間での処理が可能となる、エネルギー効率に優れる、セルロースナノファイバーの凝集をより確実に防止することができるとの利点がある。
【０１２６】
加熱乾燥機としては、例えば、バンバリーミキサー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ニーダー、固相せん断押出機、ラボプラストミル、遊星攪拌装置等の回転摩擦等により加熱及び攪拌ができる装置（加熱攪拌機）の中から１種又は２種以上を選択して使用するのが好ましい。
【０１２７】
なお、脱水・乾燥処理は、後述する「マスターバッチ法」においては、熱可塑性樹脂を溶融させて行い、「固相せん断法」においては、熱可塑性樹脂を溶融させないで行い、熱可塑性樹脂及びセルロースナノファイバーを単に混錬する場合は、溶融させて行っても、溶融させないで行ってもよい。
【０１２８】
ただし、マスターバッチ法及び固相せん断法においては、セルロースナノファイバーの分散液を、熱可塑性樹脂と共に脱水・乾燥処理するに先立って、遠心分離機や濾布が備わる連続濾過装置等で７〜１５％の固形分濃度に濃縮しておくのが好ましい。予め濃縮しておくことで、乾燥、又は脱水及び乾燥の時間を短縮することができる。
【０１２９】
（混練処理工程）
脱水・乾燥処理を経たセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂は、混練処理する。
【０１３０】
この混練処理には、例えば、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１３１】
混練処理の温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移点以上溶融点以下であり、熱可塑性樹脂の種類によって異なるが、８０〜２２０℃とするのが好ましく、９０〜２１０℃とするのがより好ましく、１００〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１３２】
また、混練処理の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜１００分とするのがより好ましく、３〜２０分とするのが特に好ましい。
【０１３３】
（相溶化剤）
混練したセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂には、相溶化剤を添加するのが好ましい。相溶化剤を添加すると、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の相溶を助けることができ、得られる熱可塑性樹脂組成物の強度、特に曲げ強度を向上することができる。
【０１３４】
相溶化剤としては、ポリマー主鎖に酸無水物基を側鎖にもつ構造のものを使用するのが好ましい。
【０１３５】
酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水クエン酸等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができ、無水マレイン酸を使用するのが好ましい。
【０１３６】
ここで熱可塑性樹脂、相溶化剤及びセルロースナノファイバーの固形分での配合質量割合は、相溶化剤を添加しない場合は、４０〜９９：０〜１０：１〜５０であるのが好ましく、相溶化剤を添加する場合は、４０〜９８．９：０．１〜１０：１〜５０であるのが好ましく、５２〜９７．５：０．５〜８：２〜４０であるのがより好ましく、６５〜９６：１〜５：３〜３０であるのが特に好ましい。
【０１３７】
（マスターバッチ法）
次に、図１を参照しつつ、熱可塑性樹脂及びセルロースナノファイバーを原料とし、相溶化剤を添加して熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であるが、得られる熱可塑性樹脂組成物の強度が著しく向上する方法（単に「マスターバッチ法」ともいう。）について説明する。
【０１３８】
このマスターバッチ法においては、まず、パルプ繊維（Ｐ）を、叩解処理、酵素処理等の前処理（１０）した後、微細化処理（２０）してセルロースナノファイバーを得、このセルロースナノファイバーを水（Ｗ）と混ぜて分散液（Ｃ）とする。
【０１３９】
なお、叩解処理、酵素処理等の前処理（１０）に先だって予め水（Ｗ）を添加することもできる。
【０１４０】
次に、この分散液（Ｃ）と熱可塑性樹脂、好ましくは低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）とを脱水・乾燥処理（３０ｘ）し、一次混練処理（４０ｘ）する。そして、この一次混練物に熱可塑性樹脂（Ｒｙ）、更に相溶化剤（Ｒｚ）を添加し、二次混練処理（５０ｘ）及び成形処理（６０）して熱可塑性樹脂組成物（Ｓ）を得る。
【０１４１】
ここで、分散液（Ｃ）及び低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）の混練に関しては、まず、熱可塑性樹脂を溶融し、この溶融した低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）に分散液（Ｃ）を徐々に添加するのが好ましい。
【０１４２】
なお、一次混錬物に、低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）とは別に熱可塑性樹脂（Ｒｙ）を添加（配合）するのは次の理由からである。すなわち、低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）は、ナノファイバーを分散させる基質としての役割を担う。また、低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）とナノファイバーとを複合した一次混練物は、着色や補強等を目的とする、いわゆるマスターバッチとしての役割を担う。そして、このマスターバッチと熱可塑性樹脂（Ｒｙ）とを所望の配合率となるように混練することで、目的とする熱可塑性樹脂組成物を得ることができるのである。
【０１４３】
この熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の配合割合は、質量基準で低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）１００質量部に対し、１００〜１００００質量部とするのが好ましく、２００〜１００００質量部とするのがより好ましく、３００〜１００００質量部とするのが特に好ましい。
【０１４４】
このマスターバッチ法は、脱水・乾燥処理（３０ｘ）及び一次混練処理（４０ｘ）に際して低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）等の熱可塑性樹脂を溶融させる点に１つの特徴がある。
【０１４５】
マスターバッチ方法において、脱水・乾燥処理（３０ｘ）の温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂として低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）である低融点ポリプロピレン（融点９０℃）を使用する場合は、９０〜１３０℃とするのが好ましく、９０〜１２０℃とするのがより好ましく、９０〜１１０℃とするのが特に好ましい。
【０１４６】
なお、通常のポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１４７】
また、脱水・乾燥処理（３０ｘ）の時間は、８０〜１２００分とするのが好ましく、９０〜１１００分とするのがより好ましく、１００〜１０００分とするのが特に好ましい。
【０１４８】
さらに、脱水・乾燥処理（３０ｘ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１４９】
一次混練処理（４０ｘ）の温度も、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂として低融点熱可塑性樹脂（Ｒｘ）である低融点ポリプロピレン（融点９０℃）を使用する場合は、９０〜１３０℃とするのが好ましく、９０〜１２０℃とするのがより好ましく、９０〜１１０℃とするのが特に好ましい。
【０１５０】
一次混練処理（４０ｘ）の時間は、１〜１００分とするのが好ましく、２〜８０分とするのがより好ましく、３〜６０分とするのが特に好ましい。
【０１５１】
一次混練処理（４０ｘ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１５２】
相溶化剤（Ｒｚ）を添加した後の二次混練処理（５０ｘ）の温度は、一次混練処理（４０ｘ）の後に添加した熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）として低融点ではない熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１５３】
二次混練処理（５０ｘ）の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜８０分とするのがより好ましく、３〜２０分とするのが特に好ましい。
【０１５４】
二次混練処理（５０ｘ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１５５】
成形処理（６０）の温度は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１５６】
成形処理（６０）の時間は、１〜２００分とするのが好ましく、１〜１９０分とするのがより好ましく、１〜１８０分とするのが特に好ましい。
【０１５７】
成形処理の装置としては、例えば、射出成形機、吹込成形機、中空成形機、ブロー成形機、圧縮成形機、押出成形機、真空成形機、圧空成形機等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１５８】
（固相せん断法）
次に、図１を参照しつつ、以上のマスターバッチ法とは異なるが、得られる熱可塑性樹脂組成物の強度が著しく向上する方法（単に「固相せん断法」ともいう。）について説明する。
【０１５９】
この固相せん断法においては、まず、パルプ繊維（Ｐ）を、前処理（１０）した後、微細化処理（２０）してセルロースナノファイバーを得、このセルロースナノファイバーを水（Ｗ）と混ぜて分散液（Ｃ）とする。
【０１６０】
なお、前処理（１０）に先だって予め水（Ｗ）を添加することもできる。
【０１６１】
次に、この分散液（Ｃ）と熱可塑性樹脂（Ｒｙ）とを脱水・乾燥処理（３０ｙ）し、固相せん断処理（４０ｙ）する。そして、この固相せん断物に相溶化剤（Ｒｚ）を添加し、混練処理（５０ｙ）及び成形処理（６０）して熱可塑性樹脂組成物（Ｓ）を得る。
【０１６２】
この固相せん断法は、脱水・乾燥処理（３０ｙ）に際して熱可塑性樹脂を溶融させない点に１つの特徴がある。また、この固相せん断法においては、脱水・乾燥処理（３０ｙ）及び固相せん断処理（４０ｙ）を経る過程で、セルロースナノファイバーが水分を蒸発されつつ熱可塑性樹脂にめり込まされ、分散される。これにより、セルロースナノファイバーが熱可塑性樹脂（Ｒｙ）中に点在し、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂の乾燥混合粉末が得られる点にも特徴がある。
【０１６３】
脱水・乾燥処理（３０ｙ）の際の温度は、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、５０〜１６０℃とするのが好ましく、５５〜１５５℃とするのがより好ましく、６０〜１５０℃とするのが特に好ましい。
【０１６４】
脱水・乾燥処理（３０ｙ）の時間は、１〜３００分とするのが好ましく、２〜２７０分とするのがより好ましく、３〜２４０分とするのが特に好ましい。
【０１６５】
脱水・乾燥処理（３０ｙ）の装置としては、例えば、簡易攪拌装置、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１６６】
セルロースナノファイバーと熱可塑性樹脂（Ｒｙ）とが接触する面積が広いほど固相せん断処理（４０ｙ）の効率が良いことから、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の形状は、平均粒子径１〜１,０００μｍの粉末状としておくのが好ましい。
【０１６７】
固相せん断処理（４０ｙ）の温度も、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）の種類に応じて適宜設定する。例えば、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、脱水・乾燥処理（３０ｙ）の場合と同様に、５０〜１６０℃とするのが好ましく、５５〜１５５℃とするのがより好ましく、６０〜１５０℃とするのが特に好ましい。
【０１６８】
固相せん断処理（４０ｙ）の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜１７０分とするのがより好ましく、３〜１６０分とするのが特に好ましい。
【０１６９】
固相せん断処理（４０ｙ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１７０】
相溶化剤（Ｒｚ）を添加した後の混練処理（５０ｙ）は、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１７１】
混練処理（５０ｙ）の時間は、１〜１８０分とするのが好ましく、２〜８０分とするのがより好ましく、３〜２０分とするのが特に好ましい。
【０１７２】
混練処理（５０ｙ）の装置としては、例えば、ニーダー、単軸又は二軸以上の多軸混練機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリュープレス、ディスパーザー等（減圧式混練機のように乾燥時間を短縮できる装置も含む）の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１７３】
成形処理（６０）の際の温度は、熱可塑性樹脂（Ｒｙ）としてポリプロピレン（融点１６０℃）を使用する場合は、１６０〜２２０℃とするのが好ましく、１６０〜２１０℃とするのがより好ましく、１６０〜２００℃とするのが特に好ましい。
【０１７４】
成形処理（６０）の時間は、１〜２００分とするのが好ましく、１〜１９０分とするのがより好ましく、１〜１８０分とするのが特に好ましい。
【０１７５】
成形処理（６０）の装置としては、例えば、射出成形機、吹込成形機、中空成形機、ブロー成形機、圧縮成形機、押出成形機、真空成形機、圧空成形機等の中から１種又は２種以上を選択して使用することができる。
【０１７６】
（成形処理）
相溶化剤を添加したセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂（混練物）は、必要により再度混練処理を行った後、所望の形状に成形する。なお、混練物にはセルロースナノファイバーが分散しているが、成形加工性に優れている。
【０１７７】
成形の大きさや厚さ、形状等は、特に限定されず、例えば、シート状、ペレット状、粉末状、繊維状等とすることができる。
【０１７８】
この成形処理は、公知の成形方法によることができ、例えば、金型成形、射出成形、押出成形、中空成形、発泡成形等によることができる。また、混練物を紡糸して繊維状にし、前述した植物材料等と混繊してマット形状、ボード形状とすることもできる。混繊は、例えば、エアーレイにより同時堆積させる方法等によることができる。
【０１７９】
なお、この成形処理は、混練処理に続いて行うことも、混練物をいったん冷却し、破砕機等を使用してチップ化した後、このチップを押出成形機や射出成形機等の成形機に投入して行うこともできる。
【０１８０】
（用語の定義、測定方法等）
明細書中の用語は、特に断りのない限り、以下のとおりである。
【０１８１】
（平均繊維径）
固形分濃度０．０１〜０．１質量％のセルロースナノファイバーの水分散液１００ｍｌをテフロン（登録商標）製メンブレンフィルターでろ過し、エタノール１００ｍｌで１回、ｔ−ブタノール２０ｍｌで３回溶媒置換する。次に、凍結乾燥し、オスミウムコーティングして試料とする。この試料について、構成する繊維の幅に応じて５,０００倍、１０，０００倍又は３０,０００倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡ＳＥＭ画像による観察を行う。具体的には、観察画像に二本の対角線を引き、対角線の交点を通過する直線を任意に三本引く。さらに、この三本の直線と交錯する合計１００本の繊維の幅を目視で計測する。そして、計測値の中位径を平均繊維径とする。
【０１８２】
（平均繊維長）
平均繊維径の場合と同様にして、各繊維の長さを目視で計測する。計測値の中位長を平均繊維長とする。
【０１８３】
（保水度）
ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ  Ｎｏ．２６：２０００に準拠して測定する。
【０１８４】
（結晶化度）
ＪＩＳ−Ｋ０１３１（１９９６）の「Ｘ線回折分析通則」に準拠して、Ｘ線回折法により測定した値である。
なお、セルロースナノファイバーは、非晶質部分と結晶質部分とを有し、結晶化度は、セルロースナノファイバー全体における結晶質部分の割合を意味することになる。
【０１８５】
（ピーク値）
ＩＳＯ−１３３２０（２００９）に準拠して測定する。より詳細には、粒度分布測定装置（株式会社セイシン企業のレーザー回折・散乱式粒度分布測定器）を使用してセルロースナノファイバーの水分散液における体積基準粒度分布を調べる。そして、この分布からセルロースナノファイバーの最頻径を測定する。この最頻径をピーク値とする。
【０１８６】
（パルプ粘度）
ＪＩＳ−Ｐ８２１５（１９９８）に準拠して測定する。なお、パルプ粘度が高いほどセルロースの重合度が高いことを意味する。
【０１８７】
（Ｂ型粘度）
固形分濃度１％のセルロースナノファイバーの水分散液について、ＪＩＳ−Ｚ８８０３（２０１１）の「液体の粘度測定方法」に準拠して測定する。Ｂ型粘度はスラリーを攪拌させたときの抵抗トルクであり、高いほど攪拌に必要なエネルギーが多いことを意味する。
【０１８８】
（フリーネス）
ＪＩＳ  Ｐ８１２１−２：２０１２に準拠して測定した値である。
【実施例】
【０１８９】
次に、本発明の実施例を示し、本発明の作用効果を明らかにする。
（実施例１）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）の２質量％水分散液２３Ｌを、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にジェットミル（常光株式会社製）を使用して微細化処理した（１０パス）。これにより、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が５〜２５μｍ、保水度が２００〜２８０％の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。
【０１９０】
この分散液は、ポリプロピレン粉末（日本ポリプロ製ノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、粒径５００μｍ程度）、及び当該７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリーが、乾燥質量比で９０：５となるように５００ｍｌビーカーに投入し、プロペラ式加熱攪拌機（７０℃、３００ｒｐｍ）を使用して２時間攪拌し、水分率が５〜１０％になるまで乾燥させた（乾燥処理）。そして、更にニーダー（東洋精機製ラボプラストミル、７０℃、６０ｒｐｍ）を使用して１時間、固相せん断処理し、セルロースナノファイバー及びポリプロピレンの乾燥混合粉末を得た。
【０１９１】
この乾燥混合粉末は、当該乾燥混合粉末及びマレイン酸変性ポリプロピレン粉末（化薬アクゾ製カヤブリッド、相溶剤）が乾燥質量比で９５：５となるように５００ｍｌビーカーに投入し、混合した。このようにして得た混合粉末は、二軸混練機（４５ｒｐｍ、１８０℃）を使用して混練処理し、セルロースナノファイバー５質量％配合のポリプロピレン（熱可塑性組成物）を得た。
【０１９２】
この熱可塑性組成物は、ペレッターを使用して、２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状ペレットとした。このペレットは、１８０℃で、ダンベル型試験片（掴み具間距離２０ｍｍ、幅３．９ｍｍ、厚さ１．９７ｍｍ）と直方体試験片（長さ５９ｍｍ、幅９．６ｍｍ、厚さ３．８ｍｍ）とに射出成形した。
【０１９３】
（実施例２）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）に、対乾燥パルプ１質量％となる量の多糖類加水分解酵素（ジェネンコア社製、ＣＸ７Ｌ）と、パルプ濃度が１０質量％となる量の水を投入し、５０℃で５時間反応させた。反応後は、１０５℃で５分間酵素を失活させ、パルプを水で数回ろ過洗浄した後、水を加え、２質量％水分散液とした。この水分散液は、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にジェットミル（常光株式会社製）を使用して微細化処理した（５パス）。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９４】
（実施例３）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）に、対乾燥パルプ２０質量％となる量の過硫酸アンモニウム(ＡＰＳ)と、パルプ濃度が１０質量％となる量の水を投入し、８０℃で５時間反応させた。反応後は、パルプを水で数回ろ過洗浄した後、水を加え、２質量％水分散液とした。この水分散液は、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にジェットミル（常光株式会社製）を使用して微細化処理した（５パス）。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９５】
（実施例４）
まず、実施例１と同様の方法で７〜１５質量％セルロースナノファイバーのスラリー（分散液）を得た。次に、１０５℃に調節したニーダー（東洋精機製のラボプラストミル）に低融点ポリプロピレン（出光興産製のエルモーデュＳ９０１、融点約８０℃）を投入して溶融させた。次いで、低融点ポリプロピレン及びセルロースナノファイバーの乾燥質量比が５０：５０となるように上記７〜１５質量％セルロースナノファイバーの分散液を徐々に投入して水分を蒸発させた。分散液の投入が完了した後、８０ｒｐｍで２０分間乾燥・分散し、５０％セルロースナノファイバー配合マスターバッチを得た。このマスターバッチは、ペレッターを使用して２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状にカットし、二軸混練機に投入しやすいペレットを得た。次に、ポリプロピレンのペレット（日本ポリプロ製のノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、融点１５８℃）、上記マスターバッチのペレット、相溶化剤としてのマレイン酸変性ポリプロピレンのペレット（三洋化成工業製のユーメックス１０１０）を乾燥質量比が８０：２０：１となるように５００ｍｌビーカーに投入して混合した。このペレット混合物を１８０℃に調製した二軸混練機にて４５ｒｐｍで混練し、セルロースナノファイバー１０質量％配合ポリプロピレンを得た。このポリプロピレンをペレッターで２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状にカットし、セルロースナノファイバー１０質量％配合ポリプロピレンのペレットを得た。このペレットは、実施例１と同様に射出成型した。
【０１９６】
（比較例１）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）の２質量％水分散液２３Ｌを、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にグラインダー（増幸産業株式会社のマスコロイダー）を使用して微細化処理した。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９７】
（比較例２）
ニーダー等でほぐした含水率７０％以上の製紙用晒機械パルプ（ＢＴＭＰ）の２質量％水分散液２３Ｌを、ナイアガラビーターを使用してフリーネスが１００ｍｌ以下となるまで叩解処理し、更にグラインダー（増幸産業株式会社のマスコロイダー）を使用して微細化処理した。これにより、粒度分布体積平均径が２０μｍ以下の２〜３質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）が得られた。そこで、更にこの分散液を、遠心分離機（９,０００ｒｐｍ）で１０分間処理し、７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。この分散液は、実施例１と同様に、乾燥処理、固相せん断処理、混練処理、射出成型した。
【０１９８】
（比較例３）
まず、比較例２と同様の方法で７〜１５質量％セルロースナノファイバースラリー（分散液）を得た。次に、実施例４と同様の方法で、セルロースナノファイバー１０質量％配合ポリプロピレンのペレットを得た。このペレットは、実施例１と同様に射出成型した。
【０１９９】
（比較例４）
ポリプロピレンのペレット（日本ポリプロ製のノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、融点１５８℃）を、実施例１と同様に射出成型した。
【０２００】
（比較例５）
ポリプロピレン粉末（日本ポリプロ製ノバテックＰＰ射出成型グレードＭＡ３、粒径５００μｍ程度）、マレイン酸変性ポリプロピレン粉末（化薬アクゾ製カヤブリッド、相溶剤）が乾燥質量比で９０：５となるように５００ｍｌビーカーに投入し、混合した。この混合粉末は、二軸混練機（４５ｒｐｍ、１８０℃）を使用して混練処理し、次いでこのポリプロピレンをペレッターで２ｍｍ径、２ｍｍ長の円柱状にカットし、相溶剤配合ポリプロピレンのペレットを得た。このペレットは、実施例１と同様に射出成型した。
【０２０１】
（評価方法）
各試験片について、曲げ試験及び引張り試験を行った結果を表１に示した。評価方法は、以下の通りとした。
【０２０２】
（曲げ試験：弾性率及び強度）
直方体試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７１７１：２００８（プラスチック−曲げ特性の求め方）に準拠して測定した。なお、数値が大きいほど弾性率、強度が強い（高い）ことを意味する。
【０２０３】
（引張り試験：弾性率、強度）
ダンベル型試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７１６１：２０１４（プラスチック−引張特性の試験方法）に準拠して測定した。なお、数値が大きいほど弾性率、強度が強い（高い）ことを意味する。
【０２０４】
【表１】
2020108969.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、以上の通り、従来の熱可塑性樹脂よりも強度が強くなる（増強効果）。したがって、従来から熱可塑性樹脂が使用されていた用途に使用することができるだけでなく、従来、強度不足により使用が見合わされていた用途にも使用することができる。
【０２０６】
具体的には、例えば、自動車、電車、船舶、飛行機等の輸送機器の内装材、外装材、構造材等、
パソコン、テレビ、電話、時計等の電化製品等の筺体、構造材、内部部品等、
携帯電話等の移動通信機器等の筺体、構造材、内部部品等、
携帯音楽再生機器、映像再生機器、印刷機器、複写機器、スポーツ用品、オフィス機器、玩具、スポーツ用品等の筺体、構造材、内部部品等、
建築物、家具等の内装材、外装材、構造材等、
文具等の事務機器等、
その他、包装体、トレイ等の収容体、保護用部材、パーティション部材等、
として使用することができる。
以上のうち、自動車用途としては、内装材、インストルメントパネル、外装材等を例示することができる。具体的には、例えば、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等を例示することができる。
また、建築物、家具用途としては、ドア表装材、ドア構造材、机、椅子、棚、箪笥等の各種家具の表装材等を例示することができる。
【符号の説明】
【０２０７】
１０…前処理、２０…微細化（解繊）処理、３０ｘ，３０ｙ…乾燥処理、４０ｘ…（一次）混練処理、４０ｙ…固相せん断処理、５０…相溶化剤添加処理、６０…（二次）混練処理、７０…成形処理、Ｃ…分散体、Ｐ…パルプ繊維、Ｒｘ…低融点ポリプロピレン、Ｒｙ…低融点ポリプロピレン以外のポリプロピレン、Ｒｚ…相溶化剤、Ｗ…水。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ繊維を解繊処理してセルロースナノファイバーを得、このセルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂を固相せん断処理及び混練処理して熱可塑性樹脂組成物を得るにあたり、
前記解繊処理を水流で行うと共に、
前記固相せん断処理に先立って乾燥処理し、この乾燥処理及び前記固相せん断処理を前記熱可塑性樹脂が溶融しない温度で行う、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記セルロースナノファイバーを分散液とし、この分散液を前記熱可塑性樹脂と共に乾燥処理するに先立って７〜１５％の固形分濃度に濃縮する、
請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂として平均粒子径が１〜１,０００μｍの粉末を使用し、
この粉末及び前記セルロースナノファイバーを前記乾燥処理及び前記固相せん断処理して乾燥粉末状の固相せん断物とし、
この固相せん断物を前記混練処理に供する、
請求項１又は請求項２に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記解繊を、１００ＭＰａ以上に加圧し、かつ圧力差が３０ＭＰａ以上となるように減圧して行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
前記解繊を、前記セルロースナノファイバーの保水度が５００％以下になるように行う、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
前記解繊を、前記セルロースナノファイバーの擬似粒度分布曲線におけるピーク値が５〜２５μｍとなるように行う、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂が溶融混練処理されてなる熱可塑性樹脂組成物であり、
前記混練処理の原料は、溶融前の熱可塑性樹脂中にセルロースナノファイバーが点在する乾燥粉末状である、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【請求項８】
前記セルロースナノファイバーは、パルプ繊維が水流で解繊されたものである、
請求項７に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂は、平均粒子径が１〜１,０００μｍの粉末である、
請求項７又は請求項８に記載の熱可塑性樹脂組成物。