(57)【要約】      （修正有）【課題】複数項目の測定方法から求められる機械的強度がバランス良く高められた成形体が得られる熱可塑性材料組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーから選ばれる１種以上の熱可塑性材料１０〜９５質量％、（Ｂ）セルロース繊維３〜６０質量％、（Ｃ）構成単位中に環を含まず、少なくとも１つのＯＨ基を有しているポリマーからなる繊維２〜５０質量％を含有する、熱可塑性材料組成物。（Ｃ）成分はポリビニルアルコール繊維が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーから選ばれる１種以上の熱可塑性材料１０〜９５質量％、
（Ｂ）セルロース繊維３〜６０質量％、
（Ｃ）構成単位中に環を含まず、少なくとも１つのＯＨ基を有しているポリマーからなる繊維２〜５０質量％を含有する、熱可塑性材料組成物。
【請求項２】
（Ａ）成分の熱可塑性樹脂が、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ゴム含有スチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、非結晶（透明）ナイロン、（メタ）アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂から選ばれるものであり、（Ｃ）成分がポリビニルアルコール繊維である、請求項１記載の熱可塑性材料組成物。
【請求項３】
（Ａ）成分の熱可塑性エラストマーが、ウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリアミドエラストマー、スチレン系エラストマーから選ばれるものであり、（Ｃ）成分がポリビニルアルコール繊維である、請求項１記載の熱可塑性材料組成物。
【請求項４】
（Ｂ）成分のセルロース繊維の平均繊維長さが０．０１〜１００ｍｍで、（Ｃ）成分のポリマー繊維の平均繊維長さが０．１〜１０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項記載の熱可塑性材料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的強度がバランス良く高められた成形体が得られる熱可塑性材料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形体の機械的強度を高めるため、ガラス繊維等の無機繊維を配合したものが汎用されている（特許文献１〜４）。しかし、無機繊維が配合された樹脂成形体は、焼却時に無機繊維に由来する残渣が発生して、この残渣を埋め立て処理等する必要があるため、無機繊維を使用しない樹脂成形体が求められている。
【０００３】
特許文献５、６の発明では無機繊維を使用していない。しかし、特許文献５の発明では、熱可塑性樹脂発泡体の一面に植物繊維補強熱可塑性シートを貼り付けたものが開示されており、製造工程が煩雑であり、機械的強度も充分ではない。また、特許文献６の発明では、植物資源由来の樹脂や天然由来の有機充填材を配合した樹脂組成物の発泡体が開示されているが、製造工程が煩雑であり、機械的強度も充分ではない。
【０００４】
特許文献７の発明は、（Ａ）熱可塑性樹脂１００質量部に対して、（Ｂ）セルロース繊維３〜３００質量部と、（Ｃ）ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維から選ばれる１種以上の有機繊維１〜３００質量部を含有する熱可塑性樹脂組成物であり、前記組成物から得られた成形体は高い機械的強度を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−８０８３４号公報
【特許文献２】特開平８−２０７０６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２４５９６７号公報
【特許文献４】特公平３−５２３４２号公報
【特許文献５】特開平７−３２９２３２号公報
【特許文献６】特開２００５−６０６８９号公報
【特許文献７】特開２００７−５６２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複数項目の測定方法から求められる機械的強度がバランス良く高められた成形体が得られる熱可塑性材料組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、課題の解決手段として、（Ａ）熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーから選ばれる１種以上の熱可塑性材料１０〜９５質量％、（Ｂ）セルロース繊維３〜６０質量％、（Ｃ）構成単位中に環を含まず、少なくとも１つのＯＨ基を有しているポリマーからなる繊維２〜５０質量％を含有する、熱可塑性材料組成物を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱可塑性材料組成物から得られた成形体は、引張強度、引張伸び、曲げ強度、曲げ弾性率及びシャルピー衝撃強度等の各性質がバランス良く高められている。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜（Ａ）成分＞
（Ａ）成分の熱可塑性材料である熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂（好ましくはポリプロピレン）、スチレン系樹脂（ホモポリマー、ＡＳ樹脂、ＨＩＰＳ等）、ゴム含有スチレン系樹脂（ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＢＳＭ樹脂、ＡＡＳ樹脂等）、ポリアミド樹脂（ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０等）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、非結晶（透明）ナイロン、（メタ）アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等を挙げることができ、これらの熱可塑性樹脂は単独で又は２種類以上を混合して用いることができる。
【００１０】
また、これらの重合体を主体とする共重合体若しくは混合物、これらにゴム又はゴム状樹脂等のエラストマーを配合した熱可塑性樹脂、及びこれらの樹脂を１０質量％以上含有するポリマーアロイ等も挙げることができる。
【００１１】
（Ａ）成分の熱可塑性材料である熱可塑性エラストマーとしては、ウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリアミドエラストマー、スチレン系エラストマー等を挙げることができ、これらの熱可塑性エラストマーは単独で又は２種類以上を混合して用いることができる。
【００１２】
また（Ａ）成分の熱可塑性材料として、熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーを混合して用いることもできる。
【００１３】
＜（Ｂ）成分＞
（Ｂ）成分のセルロース繊維としては、麻繊維、竹繊維、綿繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ヘンプ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナツ繊維等を挙げることができる。セルロース繊維は、熱安定性が高い点から、αセルロース含有量が高いものが好ましく、８０質量％以上がより好ましく、８５質量％以上が更に好ましく、９０質量％以上が特に好ましい。
【００１４】
セルロース繊維の平均繊維径は、０．１〜１０００μmが好ましく、１〜５００μmがより好ましく、５〜２００μmが更に好ましく、１０〜５０μmが特に好ましい。
【００１５】
セルロース繊維の平均繊維長さは、０．０１〜１００ｍｍが好ましく、０．０１〜５０ｍｍがより好ましく、０．１〜１０ｍｍが更に好ましく、０．１〜５ｍｍが特に好ましい。
【００１６】
セルロース繊維のアスペクト比（長さ／径）は、２〜１０００が好ましく、３〜５００がより好ましく、５〜２００が更に好ましく、５〜１００が特に好ましい。
【００１７】
セルロース繊維の平均繊維径と平均繊維長さは、光学又は電子顕微鏡観察を実施し、セルロース繊維の繊維長さと繊維径をn=1000個測定し、その測定結果から、数平均繊維径を平均繊維径とし、重量平均繊維長を平均繊維長として評価する。
【００１８】
セルロース繊維は、カップリング剤（アミノ基、置換アミノ基、エポキシ基、グリシジル基等の官能基を有するシランカップリング剤）で表面処理されていてもよい。
【００１９】
このように（Ｂ）成分として天然由来のセルロース繊維を使用することにより、合成繊維量を増加させた場合と比べると製造コストを低下させることができるほか、二酸化炭素の排出量の抑制にも寄与できる。
【００２０】
＜（Ｃ）成分＞
（Ｃ）成分は、構成単位中に環を含まず、少なくとも１つのＯＨ基を有しているポリマー又はコポリマーからなる繊維であり、前記ポリマー繊維としては、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）繊維等を挙げることができるが、これらの中でも、ポリビニルアルコール繊維が好ましい。
【００２１】
（Ｃ）成分のポリマー繊維の平均繊維径は、１〜１００μmが好ましく、２〜５０μmがより好ましく、３〜３０μmが更に好ましく、４〜２０μmが特に好ましい。
【００２２】
（Ｃ）成分のポリマー繊維の平均繊維長さは、０．１〜１０ｍｍが好ましく、０．２〜６ｍｍがより好ましく、０．３〜５ｍｍが更に好ましく、０．３〜４ｍｍが特に好ましい。
【００２３】
（Ｃ）成分のポリマー繊維のアスペクト比（長さ／径）は、２〜１０００が好ましく、５〜８００がより好ましく、１０〜５００が更に好ましく、１５〜３００が特に好ましい。
【００２４】
本発明の組成物中、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の割合は、
（Ａ）成分は１０〜９５質量％であり、好ましくは３０〜９５質量％、より好ましくは４０〜９０質量％であり、
（Ｂ）成分は３〜６０質量％であり、好ましくは３〜５５質量％、より好ましくは８〜５５質量％であり、
（Ｃ）成分は２〜５０質量％であり、好ましくは２〜４０質量％、より好ましくは２〜３０質量％である。
【００２５】
（Ｂ）成分のセルロース繊維と（Ｃ）成分のポリマー繊維の含有割合〔（Ｂ）／（Ｃ）〕（質量比）は、成形体の機械的強度をバランス良く高めるため、１／５〜５０／１が好ましく、１／３〜２０／１がより好ましく、１／２〜１０／１が更に好ましい。
【００２６】
（Ａ）成分が熱可塑性樹脂であるとき、（Ｂ）／（Ｃ）（質量比）は１／１〜５／１が特に好ましい。
【００２７】
（Ａ）成分が熱可塑性エラストマーであるとき、（Ｂ）／（Ｃ）（質量比）は１／２〜１０／１が特に好ましい。
【００２８】
＜その他の成分＞
本発明の熱可塑性材料組成物には、必要に応じて、有機顔料、染料、分散剤、安定剤、可塑剤、改質剤、紫外線吸収剤又は光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、潤滑剤、離型剤、結晶促進剤、結晶核剤等を配合することができる。なお、本発明では、無機繊維、金属繊維、無機顔料は配合しないことが好ましいが、熱可塑性材料組成物の用途に応じて、少量を配合してもよい。
【００２９】
（Ａ）成分として熱可塑性樹脂を用いた本発明の熱可塑性材料組成物から得られた成形体は、
（ａ）引張強度（ISO527）は３０Ｎ以上、
（ｂ）引張伸び（ISO527）は３％以上、
（ｃ）曲げ強度（ISO178）は３０ＭＰａ以上、
（ｄ）曲げ弾性率（ISO178）は１５００ＭＰａ以上、
（ｅ）シャルピー衝撃強度（ISO179）は４ｋＪ／ｍ2以上であることが好ましい。
【００３０】
（Ａ）成分として熱可塑性エラストマーを用いた本発明の熱可塑性材料組成物から得られた成形体は、
（ａ’）引張伸び（ISO527）は１０％以上、
（ｂ’）シャルピー衝撃強度（ISO179）は１０ｋＪ／ｍ2以上であることが好ましい。
【００３１】
本発明の熱可塑性材料組成物は、（Ａ）成分の熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー、（Ｂ）成分のセルロース繊維及び（Ｃ）成分のポリマー繊維、必要に応じて他の添加剤をミキサー等の公知の混合手段を用いて混合することにより製造することができる。本発明の熱可塑性材料組成物の成形体は、公知の樹脂又はエラストマー成形法（押出成形、射出成形等）を適用して製造することができる。また、本発明の熱可塑性材料成形体は、発泡体にしてもよい。
【００３２】
本発明の熱可塑性材料組成物は、（Ｂ）成分のセルロース繊維を解繊した上で、（Ａ）成分の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーと（Ｃ）成分のポリマー繊維に分散させる方法を適用して製造することが好ましい。このような解繊を用いた製造方法の具体例としては、下記の方法１と方法２を挙げることができる。
【００３３】
（方法１）
（Ａ）成分の熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー、（Ｂ）成分のセルロース繊維、（Ｃ）成分のポリマー繊維を上記比率範囲で使用し（望ましくは予め予備混合する）、これらをヘンシェルミキサー（例えば、三井鉱山社製、ヒーター付き）に投入し、攪拌しながら加温する。このときの条件は次のとおりである。
【００３４】
混合槽容量２０Lのミキサー内に、（Ａ）成分の熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー、（Ｂ）成分のセルロース繊維、（Ｃ）成分のポリマー繊維の合計１０００〜３０００ｇを投入し、使用した樹脂やエラストマーの溶融温度近傍にて、周速１０〜５０m/secで、１０〜３０分間混練する。
【００３５】
（方法２）
（Ａ）成分の熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー、（Ｂ）成分のセルロース繊維、（Ｃ）成分のポリマー繊維を予備混合したもの５０ｋｇを、２軸高混練型押出機〔例えば、シーティーイー社製，ＨＴＭ６５，スクリュー径６５ｍｍ、ホットカット（水中）カット付き〕に投入し、使用した樹脂やエラストマーの溶融温度近傍にて、スクリュー回転数２００〜８００ｒ／ｍで溶融混練する。
【実施例】
【００３６】
実施例及び比較例
（Ａ）成分の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー、（Ｂ）成分のセルロース繊維、（Ｃ）成分のポリマー繊維を上記比率範囲で予備混合した後、これらをヘンシェルミキサー（三井鉱山社製、ヒーター付き）に投入し、攪拌しながら加温して組成物を得た。このときの条件は次のとおりである。
【００３７】
混合槽容量２０Lのミキサー内に、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分を合計で２０００ｇを投入し、使用した（Ａ）成分の樹脂又は熱可塑性エラストマーの溶融温度近傍にて、周速３０m/secで、２０分間混練した。
【００３８】
（表１の成分）
（Ａ）成分
ＰＰ：ポリプロピレン，三井化学（株）製のＪ１３９
ＰＡＥ：ポリアミドエラストマー，ダイセルエボニック（株）製のＥ５８−Ｓ４
（Ｂ）成分
セルロース繊維：日本製紙（株）製のパルプＮＤＰ−Ｔ，平均繊維径約３０μm、平均繊維長さ約２ｍｍ，アスペクト比約７０，αセルロース含有量９０％
（Ｃ）成分
ポリビニルアルコール繊維：ビニロンRP-040(2)（株式会社クラレ製）
（比較用繊維成分）
ポリエステル繊維：中部パイル工業所製のテトロンカットファイバー，平均繊維径約１４μm，平均繊維長さ約５ｍｍ，アスペクト比約３６０。
【００３９】
得られた組成物を用い、下記の各試験を行った。結果を表１に示す。
（ａ）引張強度：ISO527
（ｂ）引張伸び：ISO527
（ｃ）曲げ強度：ISO178
（ｄ）曲げ弾性率：ISO178
（ｅ）シャルピー衝撃強度：ISO179
【表１】
2010215887.tif 000002
実施例１、２と比較例１、２から明らかなとおり、（Ａ）成分のポリプロピレン（熱可塑性樹脂）と、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の３成分の組み合わせにすることにより、（Ｂ）及び（Ｃ）成分のいずれか１成分のみを含む例と比べると、特定の測定項目が高かったり、あるいは低かったりすることなく、全ての測定項目でバランスのよい数値が得られた。
【００４０】
特に実施例１、２は（Ｂ）及び（Ｃ）成分が合計で４０質量％量であり、比較例１は（Ｂ）成分が４０質量％量であるから、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の相乗作用により、各測定値が大きく向上されたことが確認できた。
【００４１】
また、実施例１、２と比較例３（特許文献７に相当する）から明らかなとおり、（Ｃ）成分に代えてポリエステル繊維を配合した場合と比べると、全ての測定項目で高い数値が得られた。
【００４２】
実施例３〜５と比較例５との対比から明らかなとおり、（Ａ）成分のポリアミドエラストマー（熱可塑性エラストマー）に対して、（Ｂ）及び（Ｃ）成分を合計で４０質量％量加えた実施例３〜５と、（Ｂ）成分のみを４０質量％量加えた比較例５では、実施例３〜５の方が、全ての測定項目において良い数値が得られた。この結果から、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の相乗作用により、各測定値が大きく向上されたことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の熱可塑性材料組成物から得られる成形体は、電気・電子部品の梱包材料、建築資材（壁材等）、土木資材、農業資材、自動車部品（内装材、外装材）、包装資材（容器、緩衝材等）、生活資材（日用品等）に適用することができる。