(57)【要約】【課題】機械的強度に優れ、更に好ましくは加工性に優れたセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を提供する。【解決手段】繊維状セルロースを含有したセルロース含有熱可塑性樹脂組成物において、繊維状セルロースが極限粘度数が８００〜１１００ｍｌ／ｇ、繊維長が２ｍｍ〜４ｍｍのアバカ繊維であることを特徴とするセルロース含有熱可塑性樹脂組成物であり、アバカ繊維の含有量が、セルロース含有熱可塑性樹脂に対して１０〜３０質量％であることがより好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状セルロースを含有したセルロース含有熱可塑性樹脂組成物において、繊維状セルロースが極限粘度数が８００〜１１００ｍｌ／ｇ、繊維長が２ｍｍ〜４ｍｍのアバカ繊維であることを特徴とするセルロース含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
アバカ繊維の含有量が、セルロース含有熱可塑性樹脂に対して１０〜３０質量％である請求項１記載のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維状セルロースを含有したセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セルロース複合熱可塑性樹脂は、強度、弾性率、耐摩耗性などの機械特性が向上すること、焼却しても残渣が残らないこと、また、セルロースの比重が一般的セラミック系の充填剤に比べて低いために、成形体の軽量化が図れることなどが利点として挙げられており、熱可塑性樹脂と同様、包装体、収容トレイ、パレット、パソコンや携帯電話の筐体、玩具、文具、自動車用部材等に利用できる。
【０００３】
特許文献１では、天然繊維として非木材繊維を少なくとも５０重量％以上含有する熱可塑性組成物に関して記載されている。しかし、非木材繊維の含有量が５０重量％以上と高い場合には、射出成形機や押出成形機による加工では溶融した熱可塑製組成物の流動性が悪くなり、精度の高い成形体が得られない問題があった。
【０００４】
特許文献２では、繊維強化プラスチックとして、プラスチック材料中に繊維を強化材として含有するものにおいて、強化材がリグノセルロース繊維をシート状に形成させてなる植物繊維シートである、繊維強化プラスチックに関して記載されている。リグノセルロース繊維をシート状に形成する工程が必要となり、生産性に劣る。また、植物繊維シートに液状にしたプラスチックを含浸する工程が必要であるが、植物繊維シート中から気泡を完全に除去した状態でプラスチックを含浸させることは非常に困難であり、また形成された繊維強化プラスチック中では植物繊維とプラスチックが均一に分散されていないため、所望の機械的強度を得られない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１９８１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、機械的強度に優れ、更に好ましくは加工性に優れたセルロース含有熱可塑性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】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討をした結果、下記に示す本発明により上記課題を解決できることを見出した。
［１］繊維状セルロースを含有したセルロース含有熱可塑性樹脂組成物において、繊維状セルロースが極限粘度数が８００〜１１００ｍｌ／ｇ、繊維長が２ｍｍ〜４ｍｍのアバカ繊維であることを特徴とするセルロース含有熱可塑性樹脂組成物。
［２］アバカ繊維の含有量が、セルロース含有熱可塑性樹脂に対して１０〜３０質量％である上記［１］記載のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、機械的強度に優れ、更に、加工性に優れたセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物は、繊維状セルロースを含有したセルロース含有熱可塑性樹脂組成物であり、繊維状セルロースが、極限粘度数が８００〜１１００ｍｌ／ｇ、繊維長が２ｍｍ〜４ｍｍのアバカ繊維であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に含有される繊維状セルロースとしては、アバカ繊維を用いる。アバカ繊維は、マニラ麻から取れる非木材繊維である。マニラ麻は成長が極めて早く２〜３年で生育し、使用後も土中の微生物により炭酸ガスと水に分解される、環境型の資源である。化学的又は機械的処理が施されないアバカ繊維の繊維長は３〜１０ｍｍであり、木材パルプや他の非木材繊維よりも長く強靭で、繊維幅は１０〜２０μｍ、繊維断面は円形〜楕円形である。
【００１１】
本発明におけるアバカ繊維の極限粘度数は８００〜１１００ｍｌ／ｇである。アバカ繊維の極限粘度数が８００ｍｌ／ｇ未満の場合、繊維の単繊維強度が弱く、アバカ繊維と熱可塑性樹脂とを混錬させた際に、混錬時に発生するせん断力で繊維が切れてしまい、熱可塑性樹脂組成物内でのアバカ繊維同士の絡み合いが少なくなり、機械的強度に劣る。アバカ繊維の極限粘度数が１１００ｍｌ／ｇを超える場合には、セルロース含有熱可塑性樹脂組成物の機械的強度の改善効果が飽和してくる。アバカ繊維の極限粘度数は、繊維の原料種、蒸解方法、漂白方法、漂白程度等で調整することができる。
【００１２】
本発明における極限粘度数は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｐ  ８２１５（１９９８年）（ＩＳＯ  ５３５１−１（１９８１年））のＡ法によって測定した。
【００１３】
本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物においては、２ｍｍ〜４ｍｍの繊維長のアバカ繊維が用いられる。アバカ繊維の繊維長が２ｍｍ未満の場合、熱可塑性樹脂組成物内でのアバカ繊維同士の絡み合いが少なくなり、機械的強度に劣る。アバカ繊維の繊維長が４ｍｍよりも長い場合、熱可塑性樹脂とアバカ繊維を混錬する際に、アバカ繊維の分散が充分でなく、機械的強度の向上が、充分に発現しない。アバカ繊維の繊維長は、繊維の原料種、繊維のカッターでの切断等で調整することができる。
【００１４】
本発明におけるアバカ繊維の繊維長は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｐ  ８２２６−２（２０１１年）（ＩＳＯ  １６０６５−２（２００７年））「パルプ−光学的自動分析法による繊維長測定方法−第２部：非偏光法」に準じて、ＫａｊａａｎｉＦｉｂｅｒＬａｂＶ３．５（Ｍｅｔｓｏ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ社製）を使用して測定した投影繊維長（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｇｔｈ）における長さ加重平均繊維長である。
【００１５】
本発明における熱可塑性樹脂とは、ガラス転移温度又は融点まで加熱されることによって軟化し、目的の形に成形できる樹脂のことである。例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンからなるポリエチレン類、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン共重合樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等からなるポリエステル樹脂類等を挙げることができるが、熱可塑性樹脂であれば特に制限されるものではない。
【００１６】
さらに、熱可塑性樹脂として、生分解性樹脂を用いることもできる。生分解性樹脂を用いることにより、廃棄の際、成形体を土中に埋設等することによって、該成形体が微生物により分解されることが期待される。生分解性樹脂としては、環境的に分解される樹脂、特に微生物の作用により分解される樹脂であれば特に制限されない。例えば、高分子多糖類、微生物ポリエステル、脂肪族ポリエステル等が挙げられ、より具体的には、ポリ乳酸樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリブチレンサクシネートアジペート樹脂、ポリエチレンサクシネート樹脂、ポリエチレンサクシネートカーボネート樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂、ポリヒドロキシアルカノート（例えば、ポリ（３−ヒドロキシ酪酸）（ＰＨＢ）、ポリ（３−ヒドロキシ吉草酸）（ＰＨＶ））、ラクトン樹脂、低分子量脂肪族ジカルボン酸と低分子量脂肪族ジオールから得られるポリエステル樹脂、酢酸セルロース系等の複合体、変性デンプン−変性ポリビニルアルコール複合体、その他の複合体を挙げることができるが、生分解性樹脂であれば特に制限されるものではない。
【００１７】
本発明の熱可塑性樹脂として生分解性樹脂を用いる場合、その汎用性からポリ乳酸樹脂を用いるのが好ましい。ポリ乳酸樹脂には、ポリ乳酸ホモポリマーの他、乳酸コポリマーおよびブレンドポリマー等の乳酸系ポリマーが含まれる。乳酸系ポリマーの質量平均分子量は、一般に５〜５０万である。また、ポリ乳酸樹脂におけるＬ−乳酸単位とＤ−乳酸単位の構成モル比Ｌ／Ｄは、１００／０〜０／１００のいずれであってもよく、特に制限されない。
【００１８】
本発明において、酸変性ポリオレフィン樹脂を添加することは、繊維状セルロースと熱可塑性樹脂との親和性を向上させ、両者の接着性を強固なものとするため好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂とは、ポリエチレン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂を、不飽和カルボン酸及びその誘導体（単量体）から選ばれる少なくとも一種によって変性したものをいう。不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体としては、アクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、又はその誘導体が挙げられる。誘導体としては、例えば、無水物、アミド、イミド、エステル等が挙げられる。これらの中でも、特に無水マレイン酸変性ポリオレフィンが好ましい。無水マレイン酸変性ポリオレフィンのセルロース含有熱可塑性樹脂への添加量は、セルロース含有熱可塑性樹脂に対する含有量で、０．１〜１０質量％が好ましく、１〜７質量％がより好ましく、２〜５質量％がさらに好ましい。
【００１９】
本発明の樹脂組成物には、その特長を損なわない範囲で各種添加剤を適宜加えることができる。添加剤としては、相溶化剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、離型剤、可塑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、染料、帯電防止剤、導電性付与剤、分散剤、造核剤、抗菌剤、防黴剤、難燃剤等の添加剤を、単独又は２種類以上併せて使用することができるが、これらに限定されるわけではない。
【００２０】
本発明において、アバカ繊維の含有量は、セルロース含有熱可塑性樹脂に対して１０〜３０質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％がより好ましく、１０〜２０質量％がさらに好ましい。アバカ繊維の配合量が１０質量％より少ないと、繊維を配合した効果が十分に発揮されず、成形体の強度が不足する場合がある。配合量が３０質量％より多いと、溶融時の流動性が悪化し、加工性が低下する場合がある。
【００２１】
本発明において、繊維状セルロースと熱可塑性樹脂を複合化する方法としては、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、二軸押出混練機などの一般的な機械的混練機を用いることができる。
【００２２】
本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を用いて、各種成形方法により成形体を製造することができる。成形方法としては、一般的な成形方法を用いることができ、特に制限されない。例えば、具体的には、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法、回転成形法、中空成形法（ブロー成形法）、Ｔ−ダイ成形法、インフレーション成形法、カレンダー成形法などを挙げることができるが、これらの方法に制限されることはない。また、成形体の形状も特に制限されず、どのような形状のものを、どのような成形方法で製造してもよい。
【実施例】
【００２３】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００２４】
本発明の実施例１〜９、比較例２〜４を作製するに際しては、表１に示すアバカ繊維Ａ〜Ｆを用いた。アバカ繊維Ｅは、アバカ繊維Ｂをカッターで切断して作製した。
【００２５】
【表１】
2018044075.tif 000002
【００２６】
（実施例１）
繊維状セルロースとして、アバカ繊維Ａを用意し、固形分濃度が３．０質量％となるように調製して、離解機に投入して離解した後、脱水して、含水率６０質量％である繊維状セルロースを作製した。繊維状セルロースと熱可塑性樹脂（（株）プライムポリマー製、商品名：プライムポリプロ（登録商標）Ｆ１０９Ｖ）とを、繊維状セルロースの配合量がセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して１５質量％となるように調製し、加熱装置付ヘンシェルミキサー（登録商標、三井鉱山（株）製）を用いて、加温温度１６０℃、平均周速５０ｍ／秒で１５分間攪拌して、溶融混合物を加熱混合して、本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００２７】
（実施例２）
繊維状セルロースをアバカ繊維Ｂに変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００２８】
（実施例３）
繊維状セルロースをアバカ繊維Ｃに変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００２９】
（実施例４）
繊維状セルロースをアバカ繊維Ｄに変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３０】
（実施例５）
繊維状セルロースの配合量をセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して９質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３１】
（実施例６）
繊維状セルロースの配合量をセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して１０質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３２】
（実施例７）
繊維状セルロースの配合量をセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して２０質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３３】
（実施例８）
繊維状セルロースの配合量をセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して２５質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３４】
（実施例９）
繊維状セルロースの配合量をセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して３０質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３５】
（実施例１０）
繊維状セルロースの配合量をセルロース含有熱可塑性樹脂組成物に対して４０質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３６】
（比較例１）
アバカ繊維を配合せずに熱可塑性樹脂のみを用いて、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３７】
（比較例２）
繊維状セルロースをアバカ繊維Ｅに変更した以外は、実施例１と同様にしてセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３８】
（比較例３）
繊維状セルロースをアバカ繊維Ｆに変更した以外は、実施例１と同様にしてセルロース含有熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００３９】
（曲げ弾性率）
実施例及び比較例で作製したセルロース含有熱可塑性樹脂を用いて、ＪＩＳ  Ｋ７１７１に則り曲げ弾性率を測定した。数値は大きい方が曲げ弾性率が高い。
【００４０】
（加工性）
セルロース含有熱可塑性樹脂組成物を、ベント付き二軸押出機（株式会社池貝製、商品名：ＰＣＭ−３０）に投入し、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、樹脂温度２００℃で２分間加熱混合し、ダイスからストランドを押し出した時の状態を下記基準で評価した。
【００４１】
◎：ダイスからの押し出し時に脈動が無く、スムーズで、ストランド表面が滑らかに押し出されるもの
○：ダイスからの押し出し時に脈動が無く、スムーズで、ストランド表面に僅かにザラツキが見られるもの
△：製品上問題は無いが、ダイスからの押し出し時に若干の脈動が見られ、ストランド表面にザラツキが見られるもの
【００４２】
評価結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
2018044075.tif 000003
【００４４】
表２より明らかなように、実施例のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物は、比較例のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物と比べて、曲げ弾性率が優れている。アバカ繊維の繊維長と配合量が同じである実施例１〜４と比較例４で曲げ弾性率を比較すると、極限粘度数が８００〜１１００ｍｌ／ｇの範囲にあると、曲げ弾性率が向上することがわかる。実施例３と４を比較すると、極限粘度数が高くなっても曲げ弾性率は一定となり、繊維状セルロースによる機械的強度の改善効果が飽和していることがわかる。
【００４５】
また、アバカ繊維の極限粘度数と配合量が同じである実施例２と比較例３を比較すると、繊維長が２ｍｍ〜４ｍｍの範囲にあると、曲げ弾性率がより向上することがわかる。
【００４６】
また、アバカ繊維の極限粘度数と繊維長が同じである実施例２、５〜１０と、繊維状セルロースを含まない比較例１とを比較すると、アバカ繊維の配合量が１０質量％以上の場合に、曲げ弾性率がより向上することがわかる。アバカ繊維の配合量が４０質量％の実施例１０では、溶融時の流動性が低下し、加工性の低下が見られた。ゆえに、本発明において、アバカ繊維の含有量はセルロース含有熱可塑性樹脂に対して１０〜３０質量％であることがより好ましいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のセルロース含有熱可塑性樹脂組成物は、繊維長が長く強靭なアバカ繊維を含有しているため、加工性に優れ機械的強度に優れた成形体を得ることができる。