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JP2017122177A - Thermoplastic resin composition - Google Patents

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JP2017122177A JP2016001858A JP2016001858A JP2017122177A JP 2017122177 A JP2017122177 A JP 2017122177A JP 2016001858 A JP2016001858 A JP 2016001858A JP 2016001858 A JP2016001858 A JP 2016001858A JP 2017122177 A JP2017122177 A JP 2017122177A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoplastic resin composition which is comparatively inexpensive, does not cause a problem of thermal recycling, a problem of a solvent treatment and the like, and has a strong strength, and a method for producing the thermoplastic resin composition.SOLUTION: A thermoplastic resin composition contains a cellulose nanofiber having a standard deviation (σ) of an average fiber diameter of 20 nm or less and a compatibilizer, and has a peak value in pseudo particle size distribution curve of an aqueous dispersion of a cellulose nanofiber of 5-25 μm, a half value width of a peak of 15 μm or less, a bending strength according to JIS K7171:2008 of 1.10 times or more, and a retention of tensile elongation at break in tensile strength test according to JIS K7161:2014 of 70% or more, when compared to a blank product containing no cellulose nanofiber and compatibilizer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物に関するものである。   The present invention relates to a thermoplastic resin composition.

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。   Conventionally, carbon fiber or glass fiber has been used as a reinforcing material for thermoplastic resin. However, carbon fibers are not suitable for thermal recycling because they are difficult to burn, and have a problem of high price. Glass fibers also have a disposal problem in thermal recycling. Furthermore, although carbon fiber and glass fiber are rigid, they are brittle materials with a small elongation until breakage, and when combined with a resin, the mechanical strength increases, but the ductility of the thermoplastic resin is lost. Have a side.

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。   Therefore, in recent years, research has been conducted on a technique for using plant fibers, which are relatively inexpensive and have no thermal recycling problem, as a reinforcing material for thermoplastic resins. Plant fiber is not used by being artificially synthesized into a fiber like carbon fiber or glass fiber, but is used by loosening the fine fiber structural unit of the plant structure, so it is inexpensive and reinforced The effect is also excellent. As for the problem of thermal recycling, carbon fiber and glass fiber remain as ash during incineration, causing problems such as blockage of furnace piping and landfill treatment by ash, while plant fiber remains almost as ash. Therefore, problems such as blockage of furnace piping and landfill treatment do not occur.

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。   At present, proposals have been made to use cellulose nanofibers obtained by refining plant fibers as a reinforcing material for thermoplastic resins. The thermoplastic resin composition using the cellulose nanofibers as a reinforcing material is said to be as light as 1/5 of steel and have the same strength.

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ず、熱可塑性樹脂の延性を低下させているとの問題がある。   However, when cellulose nanofibers are used as a reinforcing material, the cellulose nanofibers are mixed with a thermoplastic resin as a dispersion. However, when the moisture of cellulose nanofibers mixed with the thermoplastic resin is removed, the cellulose nanofibers are mixed. The fibers aggregate irreversibly due to intermolecular hydrogen bonds derived from the hydroxyl groups of the polysaccharide. Therefore, even if cellulose nanofiber is used as a reinforcing material, the reinforcing effect of the thermoplastic resin is not sufficiently exhibited due to the poor dispersibility of the cellulose nanofiber in the thermoplastic resin. There is a problem that ductility is lowered.

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、水中では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。   Thus, for example, Patent Documents 1 to 3 disclose techniques for surface modification of cellulose microfibrils. However, the surface modifier has a problem of being deactivated in water. In addition, since the reaction is very slow in water, it must be treated in an organic solvent, resulting in a solvent treatment problem. That is, when an organic solvent is used, it is necessary to take measures to prevent the organic solvent from being scattered in the atmosphere in each step, to newly install a solvent treatment facility, and to increase manufacturing costs.

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。   Patent Document 4 discloses a technique for drying and classifying cellulose fibers prior to kneading with a thermoplastic resin. However, since the cellulose fiber itself is hydrophilic, the bondability at the interface with the thermoplastic resin, which is hydrophobic, is poor, resulting in a problem in dispersibility, which can solve the problem of the reinforcing effect caused by this. Can not.

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。   Furthermore, patent document 5 is disclosing the technique which uses apparatuses, such as a homogenizer, a stone mill type friction machine, and a refiner, in refining | pulverizing a pulp fiber. However, it has been found that even by this method, the uniformity of the reinforcing effect, particularly the reinforcing effect of the thermoplastic resin, is insufficient.

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、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、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。   Patent Document 6 discloses a technique in which bamboo pulp is defibrated only with a high-pressure water stream and fine fibers obtained by this defibration are combined with a thermoplastic resin so that the content becomes 10% by mass. The thermoplastic resin composition by this technique has a flexural modulus 1.2 times that of the original thermoplastic resin, and has a reinforcing effect over the thermoplastic resin composition obtained by similarly treating LBKP instead of bamboo pulp. Is said to be high. However, this technology is a problem of collection efficiency due to the low bulk specific gravity of bamboo pulp, chipper cutter blade wear faster than hardwood and coniferous wood when processing into chips, and a large amount generated during cooking Since it is difficult to pulp with a continuous digester due to blockage of the piping with silica, it is considered by those skilled in the art to produce with a batch digester, and there is a problem that productivity is significantly reduced, and supply due to limited bamboo production areas is not possible. Has the problem of becoming stable.

一方、非特許文献1は、無機フィラーを熱可塑性樹脂に混錬した際の機械的強度と延性(伸び)との相関について開示している。この文献は、無機フィラーのアスペクト比(フィラーの長さをフィラーの幅で除した値)が小さいほど熱可塑性樹脂の機械的強度は低くなるが、熱可塑性樹脂の延性は高くなるとの傾向を示している。   On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses a correlation between mechanical strength and ductility (elongation) when an inorganic filler is kneaded with a thermoplastic resin. This document shows a tendency that the smaller the aspect ratio of the inorganic filler (the value obtained by dividing the filler length by the filler width) is, the lower the mechanical strength of the thermoplastic resin is, but the higher the ductility of the thermoplastic resin is. ing.

特開2012−229350号公報JP 2012-229350 A 特開2012−214563号公報JP 2012-214563 A 特表平11−513425号公報Japanese National Patent Publication No. 11-513425 特開2010−089483号公報JP 2010-089483 A 特開2009−029927号公報JP 2009-029927 A 特開2013−245346号公報JP 2013-245346 A

Polymer46 (2005) 6325-6334Polymer 46 (2005) 6325-6334

本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、しかも強度が強く、延性を維持する熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。より好ましくは、自動車内装材や玩具等の延性を保持しつつ機械的強度の大きいことが必須物性である技術分野に適する熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。   The main problem to be solved by the present invention is to provide a thermoplastic resin composition that is relatively inexpensive, does not cause problems of thermal recycling or solvent treatment, has high strength, and maintains ductility. is there. More preferably, it is to provide a thermoplastic resin composition suitable for a technical field in which high mechanical strength is an essential physical property while maintaining ductility of automobile interior materials and toys.

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記載の手段)
平均繊維径の標準偏差(σ)が20nm以下であるセルロースナノファイバーと、相溶化剤とを含み、
前記セルロースナノファイバーの水分散液の疑似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μmで、ピーク値の半値幅が15μm以下であり、
前記セルロースナノファイバー及び相溶化剤を含まないブランク品と比較した場合、JIS K7171:2008に準拠した曲げ強度が1.10倍以上であり、
JIS K7161:2014に準拠した引張強度試験において、引張破断伸びの保持率が70%以上を保持する、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
ここで前記引張破断伸びの保持率とは、(前記セルロースナノファイバー及び前記相溶化剤を含む熱可塑性樹脂組成物の引張破断伸び÷ブランクの引張破断伸び)×100(%)で算出された値である。
The present invention for solving the above problems is as follows.
(Means of Claim 1)
Cellulose nanofibers having a standard deviation (σ) of average fiber diameter of 20 nm or less, and a compatibilizer,
The peak value in the pseudo particle size distribution curve of the aqueous dispersion of cellulose nanofiber is 5 to 25 μm, and the half value width of the peak value is 15 μm or less,
When compared with a blank product that does not contain the cellulose nanofiber and the compatibilizer, the bending strength in accordance with JIS K7171: 2008 is 1.10 times or more,
In the tensile strength test based on JIS K7161: 2014, the retention of tensile elongation at break is 70% or more.
The thermoplastic resin composition characterized by the above-mentioned.
Here, the retention ratio of the tensile elongation at break is a value calculated by (tensile elongation at break of thermoplastic resin composition containing cellulose nanofiber and compatibilizing agent / tensile elongation at break of blank) × 100 (%). It is.

(請求項2記載の手段)
前記セルロースナノファイバーは、平均繊維径が4〜500nmである、
請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
(Means according to claim 2)
The cellulose nanofiber has an average fiber diameter of 4 to 500 nm.
The thermoplastic resin composition according to claim 1.

(請求項3記載の手段)
前記セルロースナノファイバーは、結晶化度が50〜90%である、
請求項1又は請求項2記載の熱可塑性樹脂組成物。
(Means according to claim 3)
The cellulose nanofiber has a crystallinity of 50 to 90%.
The thermoplastic resin composition according to claim 1 or 2.

(請求項4記載の手段)
前記セルロースナノファイバーは、保水度が500%以下である、
請求項1〜3記載の熱可塑性樹脂組成物。
(Means according to claim 4)
The cellulose nanofiber has a water retention of 500% or less.
The thermoplastic resin composition according to claim 1.

(請求項5記載の手段)
前記セルロースナノファイバーは、前記ピーク値が一つであり、かつ5μm以上である、
請求項1〜4記載の熱可塑性樹脂組成物。
(Means according to claim 5)
The cellulose nanofiber has one peak value and 5 μm or more.
The thermoplastic resin composition according to claim 1.

(請求項6記載の手段)
前記セルロースナノファイバーは、パルプ粘度が1.5cps以上である、
請求項1〜5記載の熱可塑性樹脂組成物。
(Means according to claim 6)
The cellulose nanofiber has a pulp viscosity of 1.5 cps or more,
The thermoplastic resin composition according to claim 1.

(請求項7記載の手段)
前記相溶化剤は、無水マレイン酸、無水イコタン酸、無水シトラコン酸、及び無水クエン酸の中から選択された1種以上を含む変性物である、請求項1〜6記載の熱可塑性樹脂組成物。
(Means according to claim 7)
The thermoplastic resin composition according to claim 1, wherein the compatibilizing agent is a modified product containing at least one selected from maleic anhydride, itotanic anhydride, citraconic anhydride, and anhydrous citric acid. .

(参考となる特性)
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。
(Reference properties)
When the plant fiber used as the raw material is pulp fiber, the resulting thermoplastic resin composition can be made inexpensive and the problem of thermal recycling can be avoided. Moreover, it is not necessary to use a surface modifier that chemically modifies hydroxyl groups such as cellulose in an organic solvent, and the problem of solvent treatment can be avoided.

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(好ましくはパルプ繊維を所定の幅まで解す)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。   Cellulose nanofibers obtained from pulp fibers are fine and have a large specific surface area, have many hydroxyl groups on the surface, and are hydrophilic. Accordingly, the drainage and dewaterability are poor, the bondability with a thermoplastic resin that is inherently hydrophobic is poor, and the reinforcing effect, particularly the mechanical strength such as bending strength, tends to be inferior. However, when pulp fibers are refined to make cellulose nanofibers, if the refinement treatment is defibrated with a water stream, particularly a high-pressure water stream (preferably the pulp fibers are unwound to a predetermined width), the water retention of cellulose nanofibers The degree can be kept low, and the bondability with the thermoplastic resin can be improved.

なお、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。   In addition, the present inventors, for hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), a method other than the process of defibrating with a water stream, specifically, a processing method of defibrating using a grinder The water retention of the fiber after this refinement treatment was examined. As a result, it was found that the water retention level significantly increased with the miniaturization treatment.

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。   However, the fiber (cellulose nanofiber) simply refined is entangled with each other during kneading with the thermoplastic resin, and there remains a problem that the reinforcing effect is not sufficiently exhibited. However, if the pulp fibers are beaten prior to the miniaturization treatment and are cut so that the average fiber lengths are uniform, particularly the predetermined fiber lengths, the fibers are less likely to aggregate.

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。   In addition, when water retention is low, drainage, dehydration, drying, dispersibility in a thermoplastic resin, etc. will improve. As a result, the strength of the thermoplastic resin composition is also improved. Further, when the dehydrating property is improved, for example, energy when kneading cellulose nanofibers and a thermoplastic resin to dehydrate can be reduced, which is advantageous in terms of manufacturing cost.

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。   However, if the above-mentioned refinement treatment is performed until the average fiber diameter is less than 4 nm, the production cost increases, and therefore, it is preferable to perform the refinement treatment in a range where the average fiber diameter is 4 nm or more. Further, when the refinement treatment is performed until the average fiber diameter becomes 500 nm or less, the dehydrating property is improved, and the mechanical strength such as the bending strength and tensile elastic modulus of the obtained thermoplastic resin composition is improved.

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。   The inventors of the present invention made cellulose nanofibers (average fiber diameter of 500 nm or less) obtained by refining hardwood bleached kraft pulp (LBKP) (average fiber diameter of 10 to 50 μm) and hardwood bleached kraft pulp (LBKP). A test of kneading was performed after drying by applying heat instead of the powder of thermoplastic resin (PP and MAPP) and the masterbatch method and solid phase shearing method described later. As a result, the bending strength and tensile strength of the obtained thermoplastic resin composition tended to be “hardwood bleached kraft pulp (LBKP)” <“cellulose nanofiber”.

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。   When the degree of crystallinity of the cellulose nanofiber is less than 50%, there is no problem in compatibility with the thermoplastic resin, but the strength of the fiber itself is lowered, so the strength of the thermoplastic resin composition tends to be inferior. On the other hand, when the crystallinity of the cellulose nanofiber exceeds 90%, the ratio of strong hydrogen bonds in the molecule increases and the fiber itself becomes stiff, but the compatibility with the thermoplastic resin decreases, and the thermoplastic resin composition The strength of the object tends to be inferior.

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。   That the peak value in the pseudo particle size distribution curve of cellulose nanofiber is one peak means that the uniformity of the fiber length and the fiber diameter is high, and drying and dispersion proceed uniformly. Moreover, when the uniformity of fiber diameter and fiber length is high, the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition is strong, and the uniformity of the reinforcing effect is also improved.

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。   In order to make the peak value of the cellulose nanofibers less than 5 μm, it is necessary to carry out a fine treatment for a long time, which leads to an increase in production cost. On the other hand, if the peak value exceeds 25 μm, the refinement process is insufficient and the uniformity of the fiber diameter and fiber length tends to be inferior.

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。   When the enzyme treatment, acid treatment, or oxidation treatment is performed prior to or simultaneously with the beating treatment in the pretreatment, the water retention of the cellulose nanofibers can be lowered, the crystallinity can be increased, and the homogeneity can be increased. it can. In this regard, the lower the water retention of cellulose nanofibers, the better the dispersibility in thermoplastic resins, and the higher the homogeneity of cellulose nanofibers, the fewer defects that cause destruction of the thermoplastic resin composition. It is considered that a thermoplastic resin composition having a high strength capable of maintaining the ductility of the thermoplastic resin can be obtained.

熱可塑性樹脂にフィラー状の補強材を配合する場合、アスペクト比が大きいほど機械的強度の補強効果は高く、延性(伸び)が低下することが知られている。しかしパルプ繊維から得られるセルロースナノファイバーを補強材とした場合は、繊維の均質性を高めることで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ることから、アスペクト比を小さくした場合の補強効果低減を相殺することが可能となる。   When a filler-like reinforcing material is blended with a thermoplastic resin, it is known that the greater the aspect ratio, the higher the mechanical strength reinforcing effect and the lower the ductility (elongation). However, when cellulose nanofibers obtained from pulp fibers are used as a reinforcing material, it is considered that defects that cause destruction of the thermoplastic resin composition are reduced by increasing the homogeneity of the fibers. It is possible to offset the reduction of the reinforcing effect.

具体的には、セルロースナノファイバーの水分散液の疑似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μmで、ピークの半値幅が15μm以下であり、かつセルロースナノファイバーの平均繊維径の標準偏差値が20nm以下であると、セルロースナノファイバーのアスペクト比が小さくても機械的強度が高く、延性(伸び)の低下が最低限に留まる熱可塑性樹脂組成物が得られる。   Specifically, the peak value in the pseudo particle size distribution curve of the aqueous dispersion of cellulose nanofiber is 5 to 25 μm, the half width of the peak is 15 μm or less, and the standard deviation value of the average fiber diameter of the cellulose nanofiber is 20 nm. When it is below, a thermoplastic resin composition having high mechanical strength and minimal reduction in ductility (elongation) even when the aspect ratio of the cellulose nanofiber is small can be obtained.

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、アスペクト比は減少すると見られるものの、延性を保持しつつ機械的強度の大きい熱可塑性樹脂組成物が得られる。   In addition, the hemicellulose and cellulose amorphous regions of the pulp are decomposed by enzyme treatment, acid treatment, and oxidation treatment. As a result, energy of beating treatment and subsequent refinement treatment can be reduced, and fiber homogeneity and Dispersibility can be improved. Moreover, when the proportion of the cellulose crystal region, which is thought to be rigid and low in water retention, in the molecular chain is increased, the dispersibility improves and the aspect ratio decreases, but the ductility is maintained. A thermoplastic resin composition having high mechanical strength can be obtained.

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及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、アルカリとしては、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、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等を使用することができるが、製造コストの観点から、水酸化ナトリウムを使用するのが好ましい。   In addition, by performing alkali treatment, hemicellulose and cellulose hydroxyl groups of the pulp are partially dissociated, and the molecules are anionized to weaken intramolecular and intermolecular hydrogen bonds, facilitating the dispersion of cellulose nanofibers in the beating process. There is an effect to. As alkali, organic alkali such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia solution, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, etc. are used. However, it is preferable to use sodium hydroxide from the viewpoint of production cost.

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、しかも強度が強く、延性を維持する熱可塑性樹脂組成物となる。   According to the present invention, a thermoplastic resin composition that is relatively inexpensive, does not cause problems of thermal recycling, solvent processing, and the like, has high strength, and maintains ductility.

熱可塑性樹脂組成物の製造工程のフロー図である。It is a flowchart of the manufacturing process of a thermoplastic resin composition.

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。
Next, modes for carrying out the invention will be described.
The thermoplastic resin composition of this embodiment contains a thermoplastic resin and cellulose nanofibers that are plant fibers, and further has a compatibilizing agent added thereto.

(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。
(Pulp fiber)
Cellulose nanofibers can be obtained by refining (defibrating) pulp fibers. As a fiber used as a raw material, one type or two or more types can be selected and used from plant-derived fibers, animal-derived fibers, microorganism-derived fibers, and the like. However, it is preferable to use at least pulp fibers which are plant fibers.

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。   The plant-derived fibers include 1 of wood pulp made from hardwood, conifer, etc., non-wood pulp made from straw, bagasse, etc., recovered paper, waste paper pulp made from waste paper, etc. (DIP) Species or two or more can be selected and used.

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。   As wood pulp, use one or more selected from chemical pulp such as hardwood kraft pulp (LKP), softwood kraft pulp (NKP), mechanical pulp (TMP), and waste paper pulp (DIP). Can do. These pulps are pulps used in papermaking applications, and existing facilities can be effectively utilized by using these pulps.

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。   The hardwood kraft pulp (LKP) may be hardwood bleached kraft pulp, hardwood unbleached kraft pulp, or hardwood semi-bleached kraft pulp. Similarly, softwood kraft pulp (NKP) may be softwood bleached kraft pulp, softwood unbleached kraft pulp, or softwood semi-bleached kraft pulp.

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。   Further, the waste paper pulp (DIP) may be magazine waste paper pulp (MDIP), newspaper waste paper pulp (NDIP), corrugated waste paper pulp (WP), or other waste paper pulp. Good.

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。   Furthermore, as the mechanical pulp, for example, stone ground pulp (SGP), pressurized stone ground pulp (PGW), refiner ground pulp (RGP), chemi-ground pulp (CGP), thermo grand pulp (TGP), ground pulp (GP) ), Thermomechanical pulp (TMP), chemithermomechanical pulp (CTMP), refiner mechanical pulp (RMP), bleached thermomechanical pulp (BTMP) and the like can be selected and used. .

(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手法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。
(Pretreatment process)
The pulp fibers are preferably pretreated by physical or chemical techniques, preferably by physical and chemical techniques. By performing the pre-processing by a physical method or a chemical method prior to the miniaturization process, the number of the miniaturization processes can be greatly reduced, and the energy of the miniaturization process can be greatly reduced.

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。   As pre-processing by a physical method, beating processing is preferable. When the pulp fibers are beaten, the pulp fibers are cut out, and the problem that the fibers are entangled and aggregated during kneading with the thermoplastic resin is solved.

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。   This beating treatment is preferably performed until the freeness of the pulp fiber is 120 ml or less, more preferably 110 ml or less, and particularly preferably 100 ml or less.

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。   The beating process can be performed using, for example, a refiner or a beater.

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)、還元剤による多糖の還元(還元処理)等を例示することができる。   Pretreatment by chemical method includes hydrolysis of polysaccharide with acid (acid treatment), hydrolysis of polysaccharide with enzyme (enzyme treatment), swelling of polysaccharide with alkali (alkali treatment), oxidation of polysaccharide with oxidizing agent (oxidation treatment) ), Reduction of polysaccharides with a reducing agent (reduction treatment), and the like.

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。   However, the enzyme treatment is preferably performed, and in addition, it is more preferable to perform one or more treatments selected from acid treatment, alkali treatment, and oxidation treatment.

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。
Here, the enzyme treatment will be described in detail.
The enzyme treatment is performed in order to make the cellulosic fiber finer. As the enzyme, it is preferable to use at least one of a cellulase enzyme and a hemicellulase enzyme, and it is more preferable to use both in combination.

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。   Cellulase-based enzymes are enzymes that cause degradation of cellulose in the presence of water.

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。   Cellulase-based enzymes include the genus Trichoderma, the genus Acremonium, the genus Aspergillus, the genus Phanerochaete, the trametes, Trametes, Genus, Humicola (filamentous fungus) genus, Bacillus (bacteria) genus, Suehirotake (basidiomycete) genus, Streptomyces (bacteria) genus, Pseudomonas (bacteria) genus, etc. Can be illustrated.

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。   These cellulase enzymes can be purchased as reagents or commercial products. For example, cellulosin T2 (manufactured by HIPI), Meiserose (manufactured by Meiji Seika), Novozyme 188 (manufactured by Novozyme), multifect CX10L (manufactured by Genencor), cellulase enzyme GC220 (manufactured by Genencor), etc. can do.

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。   Of these cellulase enzymes, filamentous fungal cellulase enzymes are preferred, and among filamentous fungal cellulase enzymes, cellulase enzymes produced by Trichoderma bacterium (Trichoderma reesei or Hyporea jerorina, a type of filamentous fungus) are preferred. These cellulase enzymes are abundant in variety and highly productive.

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。   Cellulase enzymes are classified into a carbohydrate hydrolase family (GH family) based on a higher-order structure of a catalytic domain having a hydrolysis reaction function. Cellulase enzymes are classified into endo-glucanase (EG) and cellobiohydrolase (CBH) according to cellulose degradation characteristics.

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。   EG is highly hydrolyzable to cellulose non-crystalline parts, soluble cellooligosaccharides, and cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, and these molecular chains are randomly cleaved from the inside to lower the degree of polymerization but have crystallinity. Low reactivity with cellulose microfibrils.

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。   On the other hand, CBH also decomposes the crystalline part of cellulose to give cellobiose. CBH is hydrolyzed from the end of the cellulose molecule and is also called an exo-type or processive enzyme. EG is also called a non-processive enzyme.

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。EG及びCBHを好適に組み合わせることで、セルロースナノファイバーの結晶化度を調節することができる。   In this embodiment, both EG and CBH can be used as the cellulase enzyme. Each may be used alone, or EG and CBH may be mixed and used. Moreover, you may mix and use a hemicellulase type enzyme. The crystallinity of the cellulose nanofiber can be adjusted by suitably combining EG and CBH.

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。   A hemicellulase-based enzyme is an enzyme that causes the decomposition of hemicellulose in the presence of water.

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。   Examples of hemicellulase enzymes include xylanase, which is an enzyme that degrades xylan, mannase, which is an enzyme that degrades mannan, and arabanase, which is an enzyme that degrades araban. In addition, pectinase, which is an enzyme that degrades pectin, can also be used as a hemicellulose enzyme. Microorganisms that produce hemicellulase enzymes often also produce cellulase enzymes.

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。   Hemicellulose is a polysaccharide excluding pectins between cellulose microfibrils in the plant cell wall. Hemicellulose is diverse and varies between wood types and cell wall layers. In the secondary wall of conifers, glucomannan is the main component, and in the secondary wall of hardwoods, 4-O-methylglucuronoxylan is the main component. Therefore, it is preferable to use mannase to obtain fine fibrous cellulose from softwood bleached kraft pulp (NBKP), and in the case of hardwood bleached kraft pulp (LBKP), it is preferable to use xylanase.

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0.1質量%〜3質量%を添加するのが好ましく、0.3質量%〜2.5質量%を添加するのがより好ましく、0.5質量%〜2質量%を添加するのが特に好ましい。添加量が0.1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3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。   The amount of enzyme added to the pulp is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the type of enzyme, the type of wood (coniferous or hardwood), the type of mechanical pulp, and the like. However, the enzyme is preferably added in an amount of 0.1% to 3% by weight, more preferably 0.3% to 2.5% by weight, more preferably 0.5% to It is particularly preferable to add 2% by weight. If the addition amount is less than 0.1% by mass, the effect of the enzyme may be reduced. On the other hand, if the addition amount exceeds 3% by mass, cellulose may be saccharified and the yield of fine fibers may be reduced, and even if added excessively, no improvement in the effect commensurate with the increase in addition amount is observed. .

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−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。   The pH of the pulp during the cellulase enzyme treatment is preferably a weakly acidic region (pH = 3.0 to 6.9) from the viewpoint of the reactivity of the enzyme reaction. On the other hand, the pH of the pulp during the hemicellulase-based enzyme treatment is preferably in a weakly alkaline region (pH = 7.1 to 10.0).

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。   The temperature during the enzyme treatment is not particularly limited, but the temperature during the treatment of the cellulase enzyme or hemicellulase enzyme is preferably 30 ° C to 70 ° C, and preferably 35 ° C to 65 ° C. More preferably, it is 40 to 60 degreeC. If the temperature during the enzyme treatment is equal to or higher than the lower limit, the enzyme activity is unlikely to decrease and the treatment time can be prevented from prolonging. Moreover, if it is below an upper limit, inactivation of an enzyme can be prevented.

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。   The enzyme treatment time can be adjusted by the kind of enzyme, temperature, pH and the like. The enzyme treatment time is preferably 0.5 to 24 hours. If the treatment time is less than 0.5 hours, the effect of the enzyme treatment may hardly be obtained. When it is 24 hours or less, shortening of the fiber length due to decomposition of the cellulose fiber by the enzyme can be suppressed, and the effect of improving the strength when blended in the resin can be sufficiently obtained.

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、繊維長が短くなり過ぎたりして好ましくない。   It is preferable to deactivate the enzyme after the enzyme treatment. If the enzyme is not deactivated, the enzymatic reaction proceeds and the saccharification of the fiber progresses, resulting in a decrease in yield and the fiber length becoming too short.

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。   Examples of the method for inactivating the enzyme include a method of adding an alkaline aqueous solution (preferably pH 10 or more, more preferably pH 11 or more) and a method of adding hot water at 80 to 100 ° C.

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。   In addition to the above, examples of the pretreatment include chemical treatment such as phosphate esterification treatment, acetylation treatment, and cyanoethylation treatment.

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。   The physical treatment and the chemical treatment can be performed simultaneously or separately.

(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。
(Miniaturization process)
The pulp fiber is subjected to a pretreatment such as a beating process and then a refinement (defibration) process. By this refinement treatment, the pulp fibers are microfibrillated to become cellulose nanofibers.

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。   The refinement process is performed by, for example, one or more of a high-pressure homogenizer, a homogenizer such as a high-pressure homogenizer, a stone mill type friction machine such as a grinder or an attritor, a refiner such as a conical refiner or a disc refiner, or various bacteria. It is conceivable to carry out by selecting and using these means.

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。   However, in this embodiment, it is carried out by using an apparatus / method for refining with a water stream, particularly a high-pressure water stream. According to this apparatus and method, the dimensional uniformity and dispersion uniformity of the cellulose nanofibers are very high, and the strength of the finally obtained thermoplastic resin, particularly the bending strength, is high.

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。   In this regard, for example, if a grinder that grinds between rotating grindstones is used, it is difficult to uniformly refine the fiber, and a fiber lump that cannot be partially separated remains, and the thermoplastic resin composition finally obtained There is a risk that the strength of the object becomes uneven. Therefore, in particular, in a molded product of a thermoplastic resin composition having a small thickness, there is a possibility that poor molding and insufficient strength may occur.

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(登録商標)や、吉田機械興業株式会社のナノヴェイタ\Nanovater(登録商標)等が存在する。   In addition, as a grinder, for example, there is a mass collider of Masuko Sangyo Co., Ltd. Moreover, as an apparatus which refines | miniaturizes with a high-pressure water flow, there exists Starburst (registered trademark) of Sugino Machine Co., Ltd., Nanovaita \ Nanovater (registered trademark) of Yoshida Machine Industry Co., Ltd., etc., for example.

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。   The inventors of the present invention conducted a test of refining pulp fibers and observing each of the obtained fibers with a method of grinding between rotating grindstones and a method of refining with a high-pressure water stream. As a result, the fibers obtained by the method of refining with a high-pressure water stream had a uniform fiber width. Therefore, it was found that the reinforcement effect is more evenly exhibited by using the fiber obtained by the method of refining with a high-pressure water stream when the composite to the thermoplastic resin is assumed.

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と好適である。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。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おそれがある。
Here, the defibrating process using the high-pressure water flow will be described in detail.
For defibration by high-pressure water flow, the pulp dispersion is pressurized to 30 MPa or more, preferably 100 MPa or more, more preferably 150 MPa or more, particularly preferably 220 MPa or more with a pressure intensifier, and ejected from a nozzle having a pore diameter of 50 μm or more, It is preferable to perform the pressure reduction so that the pressure difference is, for example, 30 MPa or more, preferably 80 MPa or more, more preferably 90 MPa or more. The pulp raw material is defibrated by the cleavage phenomenon caused by this pressure difference. When the pressure under the high pressure condition is low or when the pressure difference from the high pressure to the decompression condition is small, the defibrating efficiency may be reduced, and a large number of repeated ejections may be required to obtain a desired fiber diameter.

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。   A high-pressure homogenizer is preferable as an apparatus for performing defibration with a high-pressure water stream. The high-pressure homogenizer is a homogenizer having the ability to discharge slurry at a pressure of, for example, 10 MPa or more, preferably 100 MPa or more. By treating the pulp fibers with a high-pressure homogenizer, collision between the pulp fibers, a pressure difference, microcavitation, and the like act, and defibration occurs effectively. Thereby, the processing frequency of a refinement | miniaturization process can be reduced (shortening) and the manufacturing efficiency of a cellulose nanofiber can be improved more.

前処理工程を経ることによってパルプ繊維が十分に柔軟化されていると、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。   When the pulp fiber is sufficiently softened by passing through the pretreatment step, the pulp fiber is treated with a high-pressure homogenizer, and collisions between the pulp fibers act on the pulp fiber, thereby effectively releasing the fiber. Thereby, the processing frequency of a refinement | miniaturization process can be reduced more and the productivity of a cellulose nanofiber can be improved more.

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/MICROFLUIDIZER(登録商標)、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字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。   As a high-pressure homogenizer, it is preferable that the slurry collide oppositely on a straight line. Specifically, for example, in an opposed collision type high-pressure homogenizer (microfluidizer / MICROFLUIDIZER (registered trademark), wet jet mill) which is an example of this, two such that pressurized slurry collides oppositely at a junction. The upstream flow path is formed. The slurry collides at the junction, and the collided slurry flows out from the downstream channel. The downstream channel is provided perpendicular to the upstream channel, and the upstream channel and the downstream channel form a T-shaped channel. By using such an opposing collision type high-pressure homogenizer, energy given from the high-pressure homogenizer can be converted to collision energy to the maximum, and more efficient pulp fiber defibration occurs.

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。   The above-mentioned refinement treatment is, for example, the average fiber diameter, water retention, crystallinity, peak value of pseudo particle size distribution, tentacle test results, pulp viscosity, and the like of the obtained cellulose nanofibers are desired values or evaluations. It is preferable to do so.

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。   Cellulose nanofibers are fibers made of cellulose or cellulose derivatives. Ordinary cellulose nanofibers have strong hydration properties, and stably maintain a dispersed state (dispersion state) by hydrating in an aqueous medium. The single fiber constituting the cellulose nanofiber may be formed into a fibrous shape by collecting a plurality of filaments in an aqueous medium. The average fiber diameter (average diameter of single fibers) of normal cellulose nanofibers is 4 to 2,000 nm. The average fiber length is 1 to 5,000 μm.

(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。
(Average fiber diameter)
The average fiber diameter (average diameter of single fibers) of the cellulose nanofiber is preferably 4 to 500 nm, more preferably 6 to 450 nm, and particularly preferably 10 to 400 nm. When the average fiber diameter is 4 to 500 nm, the compatibility with the thermoplastic resin and the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition are excellent.

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。   Specifically, when the average fiber diameter is less than 4 nm, excessive mechanical energy is applied to the pulp fiber, and the strength of the fiber itself decreases. As a result, there is a tendency that the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition is inferior. In addition, the time for the miniaturization process becomes longer, leading to an increase in manufacturing cost. On the other hand, when the average fiber diameter exceeds 500 nm, the fineness is insufficient and the dispersibility of the fibers tends to be inferior. If the dispersibility of the fibers is insufficient, the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition tends to be inferior.

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。   In this embodiment, a single fiber having a diameter of more than 500 μm may be contained, but the ratio of the single fiber having a diameter of more than 500 nm with respect to the total fibers is preferably 70% by mass or less, and 60% by mass or less. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 50 mass% or less. If the ratio of the single fiber whose diameter exceeds 500 nm is 70% by mass or less, the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition is excellent.

(平均繊維径の標準偏差(値))
セルロースナノファイバーの平均繊維径の標準偏差(σ)は、20nm以下であるのが好ましく、15nm以下であるのがより好ましく、10nm以下であるのが特に好ましい。
(Standard deviation of average fiber diameter (value))
The standard deviation (σ) of the average fiber diameter of the cellulose nanofibers is preferably 20 nm or less, more preferably 15 nm or less, and particularly preferably 10 nm or less.

平均繊維径の標準偏差が小さいということは、セルロースナノファイバーの平均繊維径がより均一化していることを示している。セルロースナノファイバーの平均繊維径の標準偏差が20nm以下であると、セルロースナノファイバーの繊維径が均一化されているため、熱可塑性樹脂との混練時に凝集するとの問題が解決され、機械的強度の向上と延性(伸び)を維持する効果を発揮する。なお、平均繊維径の標準偏差は、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。 The small standard deviation of the average fiber diameter indicates that the average fiber diameter of the cellulose nanofiber is more uniform. When the standard deviation of the average fiber diameter of the cellulose nanofibers is 20 nm or less, the fiber diameter of the cellulose nanofibers is uniform, so that the problem of aggregation during kneading with the thermoplastic resin is solved, and the mechanical strength is reduced. Demonstrates the effect of improving and maintaining ductility (elongation). Note that the standard deviation of the average fiber diameter can be arbitrarily adjusted by, for example, selection of pulp fibers, pretreatment, and refinement treatment.

(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。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。
(Average fiber length)
The average fiber length (length of single fiber) of the cellulose nanofiber is preferably 1 to 5,000 μm, more preferably 2 to 4,000 μm, and particularly preferably 3 to 3,000 μm. . When the average fiber length is 5,000 μm or less, the problem that the fibers are entangled and aggregated during kneading with the thermoplastic resin is solved. The average fiber length can be arbitrarily adjusted by, for example, selection of pulp fibers, pretreatment, and refinement treatment.

(アスペクト比)
本形態において、アスペクト比とは、平均繊維長を平均繊維幅で除した値である。アスペクト比が大きいほど熱可塑性樹脂中において引っかかりが生じる箇所が多くなるため補強効果が上がるが、他方で引っかかりが多い分熱可塑性樹脂の延性が低下するものと考えられる。無機フィラーを熱可塑性樹脂に混錬した場合、フィラーのアスペクト比が大きいほど引張強度が向上するが、引張破断伸びは著しく低下する(非特許文献1参照)。
(aspect ratio)
In this embodiment, the aspect ratio is a value obtained by dividing the average fiber length by the average fiber width. The greater the aspect ratio, the greater the reinforcement effect because there are more places where the thermoplastic resin is caught. On the other hand, it is considered that the ductility of the thermoplastic resin is lowered by the amount of more caught. When an inorganic filler is kneaded with a thermoplastic resin, the tensile strength improves as the aspect ratio of the filler increases, but the tensile elongation at break decreases significantly (see Non-Patent Document 1).

樹脂の延性をある程度保持しつつ機械的強度を向上させるためには、アスペクト比が2〜1,300,000であるのが好ましく、4〜700,000であるのがより好ましく、7〜300,000であるのが特に好ましい。   In order to improve the mechanical strength while maintaining the ductility of the resin to some extent, the aspect ratio is preferably 2 to 1,300,000, more preferably 4 to 700,000, and 7 to 300,000. 000 is particularly preferred.

(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。
(Water retention)
The water retention of the cellulose nanofiber is preferably 500% or less, more preferably 490% or less, and particularly preferably 480%. When the water retention exceeds 500%, the drainage, the drying property, and the compatibility with the thermoplastic resin tend to be inferior.

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を十分なものとすることができる。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。   Moreover, in order to make the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition excellent, it is necessary to sufficiently dry the cellulose nanofibers and perform uniform dispersion in the thermoplastic resin. However, since cellulose nanofibers have high cohesiveness, they tend to aggregate during a drying process or a kneading process with a thermoplastic resin. Therefore, the water retention of the cellulose nanofiber is set to 500% or less, and the drainage, the drying property, and the compatibility with the thermoplastic resin are excellent, so that the drying treatment and the kneading treatment with the thermoplastic resin are performed. Aggregation can be suppressed and the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition can be made sufficient. The water retention can be arbitrarily adjusted by, for example, selection of pulp fibers, pretreatment, and refinement treatment.

(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。
(Crystallinity)
The crystallinity of the cellulose nanofiber is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, and particularly preferably 60% or more. If the degree of crystallinity is less than 50%, the compatibility with the thermoplastic resin is improved, but the strength of the fiber itself is lowered, so that the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition tends to be inferior.

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。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。   On the other hand, the crystallinity of the cellulose nanofiber is preferably 90% or less, more preferably 88% or less, and particularly preferably 86% or less. If the degree of crystallinity exceeds 90%, the proportion of strong hydrogen bonds in the molecule increases and the fiber itself becomes stiff, but the compatibility with the thermoplastic resin is reduced and the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition is poor. Tend. In addition, it tends to be difficult to chemically modify the cellulose nanofibers. Note that the crystallinity can be arbitrarily adjusted by, for example, selection of pulp fibers, pretreatment, and refinement.

(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。
(Peak value)
The peak value in the pseudo particle size distribution curve of the cellulose nanofiber is preferably one peak. In the case of one peak, the cellulose nanofiber has high fiber length and fiber diameter uniformity, and is excellent in drying properties. Moreover, when the fiber diameter and fiber length uniformity are high, the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition is high, and the uniformity of the reinforcing effect is also excellent.

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。   The peak value of the nanofiber is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, and particularly preferably 9 μm or more. In order to make the peak value less than 5 μm, it is necessary to carry out the micronization treatment of the cellulose nanofiber for a long time, which leads to an increase in production cost.

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。   On the other hand, the peak value of cellulose nanofibers is preferably 25 μm or less, more preferably 23 μm or less, and particularly preferably 21 μm or less. If the peak value exceeds 25 μm, miniaturization is insufficient and the fiber diameter and fiber length tend to be inferior.

(半値幅)
セルロースナノファイバーの水分散液の疑似粒度分布曲線におけるピーク値の半値幅とは、累積頻度75%のときの粒径から累積頻度25%のときの粒径を引いた値(μm)である。例えば、マッピングした擬似粒子が1,000個であれば、小さい方から750個目の大きさを持つ擬似粒子の粒径から250個目の大きさを持つ擬似粒子の粒径を引いたものが、ここでいうピーク値の半値幅である。
(Half width)
The half-value width of the peak value in the pseudo particle size distribution curve of the aqueous dispersion of cellulose nanofibers is a value (μm) obtained by subtracting the particle size at a cumulative frequency of 25% from the particle size at a cumulative frequency of 75%. For example, if the number of pseudo particles mapped is 1,000, the particle size of the pseudo particle having the 250th size is subtracted from the particle size of the pseudo particle having the 750th size from the smaller one. The half-value width of the peak value here.

繊維状のサンプルを粒度分布で計測した場合、繊維状のものを球状と捉えて粒径を算出するため、アスペクト比の大きいものほど半値幅が大きくなる。酵素処理等で繊維を切断して繊維長を揃えることで、粒度分布の半値幅は減少すると考えられる。   When a fibrous sample is measured with a particle size distribution, the fibrous particle is regarded as a sphere and the particle size is calculated, so that the half-value width increases as the aspect ratio increases. It is considered that the half-value width of the particle size distribution is reduced by cutting the fibers by enzyme treatment or the like and aligning the fiber lengths.

半値幅が15μm以下であれば、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い上、樹脂と配合した際に樹脂の延性をある程度保持しつつ補強効果を得ることができるアスペクト比に調製されていると考えられる。   If the full width at half maximum is 15 μm or less, the cellulose nanofiber has a high uniformity in fiber length and fiber diameter, and has an aspect ratio that can obtain a reinforcing effect while retaining the ductility of the resin to some extent when blended with the resin. It is thought that it has been prepared.

(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。
(Pulp viscosity)
The pulp viscosity of the cellulose nanofiber is preferably 1.5 cps or more, more preferably 2.0 cps or more. When the pulp viscosity is less than 1.5 cps, the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition tends to be inferior when the dispersion is kneaded with the thermoplastic resin due to the low degree of polymerization of the cellulose nanofibers. .

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。   Moreover, the pulp viscosity of the cellulose nanofiber is preferably 7.0 cps or less, and more preferably 6.5 cps or less. When the pulp viscosity exceeds 7.0 cps, the cellulose nanofiber dispersion cannot be sufficiently suppressed when the cellulose nanofiber dispersion is kneaded with the thermoplastic resin, and the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition tends to be inferior. is there.

(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。
(Tentacle test)
The tentacle test is a test that is a factor in the progress of the micronization process. 1 mL of a cellulose nanofiber aqueous dispersion having a concentration of 2% by mass is placed on the index finger, the dispersion is sandwiched between the thumb and index finger, and the thumb is 20 times. Is a test for visually confirming whether or not the fibrous material remains between the thumb and forefinger.

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。   The micronization treatment is preferably performed so that no fibrous material remains in this tentacle test. If the fibrous material remains, the uniformity of the fiber diameter and fiber length of the cellulose nanofiber tends to be inferior.

なお、発明者等は、種々の試験・検討を行い、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。   In addition, the inventors have conducted various tests and studies, and according to this tentacle test, it has been recognized that the progress of the miniaturization process can be quickly confirmed and the manufacturing efficiency can be improved. .

(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。
(Other fibers)
Cellulose nanofibers should contain one or more microfibrils called microfibril cellulose, microfibrillar microfibers, microfiber cellulose, microfibrillated cellulose, super microfibril cellulose, etc. In addition, these fine fibers may be included. Moreover, the fiber which refined | miniaturized these fine fibers further can also be included, and may be included.

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。   In addition to the above, kenaf, jute hemp, manila hemp, sisal hemp, husk, cocoon, cocoon, banana, pineapple, coconut, corn, sugar cane, bagasse, palm, papyrus, cocoon, esparto, sabaigrass, wheat, rice, bamboo, Fibers derived from plant materials obtained from various plant bodies such as various conifers (such as cedar and cypress), broad-leaved trees, and cotton can also be included.

(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。
(Dispersion)
Cellulose nanofibers obtained by micronization are dispersed in an aqueous medium to obtain a dispersion. The total amount of the aqueous medium is particularly preferably water, but an aqueous medium in which a part of the aqueous medium is another liquid having compatibility with water can also be preferably used. As other liquids, lower alcohols having 3 or less carbon atoms can be used.

(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。
(Solid content concentration)
The solid content concentration of the dispersion is preferably 1.0% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and particularly preferably 2.0% by mass or more. The solid content concentration of the dispersion is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 50% by mass or less.

(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1,300cps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。
(B type viscosity)
When the concentration of the cellulose nanofiber is 1% by mass (w / w), the B-type viscosity of the dispersion is preferably 1,300 cps or less, more preferably 1,200 cps or less, and 1,100 cps. It is particularly preferred that When the B-type viscosity of the dispersion exceeds 1,300 cps, a large amount of energy is required to knead the cellulose nanofiber dispersion and the thermoplastic resin, that is, to disperse the cellulose nanofiber in the thermoplastic resin. This leads to an increase in manufacturing costs.

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。   On the other hand, the B-type viscosity of the dispersion is preferably 10 cps or more, more preferably 30 cps or more, and particularly preferably 50 cps or more. When the B-type viscosity of the dispersion is less than 10 cps, the reinforcing effect of the thermoplastic resin composition tends to be inferior when the dispersion is kneaded with the thermoplastic resin due to the low degree of polymerization of the cellulose nanofibers. It is in.

(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。
(Thermoplastic resin)
Examples of the thermoplastic resin include polyolefins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), polyester resins such as aliphatic polyester resins and aromatic polyester resins, polyacrylic resins such as polystyrene, methacrylate, and acrylate, polyamide resins, One type or two or more types can be selected and used from polycarbonate resin, polyacetal resin and the like.

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。   However, it is preferable to use at least one of polyolefin and polyester resin. As the polyolefin, it is preferable to use polypropylene. Furthermore, examples of the polyester resin include aliphatic lactic acid resins such as polylactic acid and polycaprolactone. Examples of the aromatic polyester resin include polyethylene terephthalate and the like. It is preferable to use a polyester resin having the above (also simply referred to as “biodegradable resin”).

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。   As a biodegradable resin, it can select and use 1 type (s) or 2 or more types from hydroxycarboxylic acid type aliphatic polyester, caprolactone type aliphatic polyester, dibasic acid polyester etc., for example.

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。   Examples of the hydroxycarboxylic acid-based aliphatic polyester include homopolymers of hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, malic acid, glucose acid, and 3-hydroxybutyric acid, and copolymers using at least one of these hydroxycarboxylic acids. One type or two or more types can be selected and used from polymers and the like. However, it is preferable to use polylactic acid, a copolymer of the above hydroxycarboxylic acid excluding lactic acid and lactic acid, polycaprolactone, a copolymer of at least one of the above hydroxycarboxylic acids and caprolactone, It is particularly preferred to use it.

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。   As this lactic acid, for example, L-lactic acid, D-lactic acid or the like can be used, and these lactic acids may be used alone or in combination of two or more.

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。   As the caprolactone-based aliphatic polyester, for example, one or two or more kinds of polycaprolactone homopolymers, copolymers of polycaprolactone and the like and the above-mentioned hydroxycarboxylic acid can be selected and used. .

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。   As the dibasic polyester, for example, one or two or more kinds selected from polybutylene succinate, polyethylene succinate, polybutylene adipate and the like can be used.

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。   A biodegradable resin may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

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。   The thermoplastic resin may contain an inorganic filler, preferably in a proportion that does not hinder thermal recycling. Examples of the inorganic filler include simple elements of metal elements in Group I to Group VIII of the periodic table such as Fe, Na, K, Cu, Mg, Ca, Zn, Ba, Al, Ti, and silicon elements. Examples thereof include oxides, hydroxides, carbon salts, sulfates, silicates, sulfites, and various clay minerals composed of these compounds.

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。   Specifically, for example, barium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, calcium sulfite, zinc oxide, silica, heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, aluminum borate, alumina, iron oxide, calcium titanate, hydroxide Examples include aluminum, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium carbonate, calcium silicate, clay lastonite, glass beads, glass powder, silica sand, meteorite, quartz powder, diatomaceous earth, and white carbon. .

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。   A plurality of the above inorganic fillers may be contained. Moreover, it may be contained in waste paper pulp.

(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。
(Other raw materials)
In addition to the compatibilizer described later, the raw material of the thermoplastic resin composition includes, for example, one or more of antistatic agents, flame retardants, antibacterial agents, colorants, radical scavengers, foaming agents and the like. It can select and add in the range which does not inhibit the effect of this invention.

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。   These raw materials may be kneaded together at the time of kneading the dispersion of cellulose nanofibers and the thermoplastic resin, kneaded into both kneaded materials, or kneaded by other methods. However, in terms of production efficiency, it is preferable to knead together when the cellulose nanofiber dispersion and the thermoplastic resin are kneaded.

(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。
(Mixing ratio)
The blending ratio of the cellulose nanofiber and the thermoplastic resin is preferably 1 part by mass or more for the cellulose nanofiber and 99 parts by mass or less for the thermoplastic resin, 2 parts by mass or more for the cellulose nanofiber, and 98 parts by mass for the thermoplastic resin. More preferably, the amount of cellulose nanofibers is 3 parts by mass or more, and the thermoplastic resin is 97 parts by mass or less.

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り弾性率の強度を著しく向上させることができる。   The cellulose nanofiber is preferably 50 parts by mass or less, the thermoplastic resin is preferably 50 parts by mass or more, the cellulose nanofiber is 40 parts by mass or less, and the thermoplastic resin is more preferably 60 parts by mass or more. It is particularly preferable that the nanofiber is 30 parts by mass or less and the thermoplastic resin is 70 parts by mass or more. However, when the blending ratio of the cellulose nanofiber is 3 to 10 parts by mass, the strength of the thermoplastic resin composition, in particular, the bending strength and the tensile modulus can be remarkably improved.

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。   In addition, the content rate of the cellulose nanofiber and the thermoplastic resin contained in the finally obtained thermoplastic resin composition is usually the same as the above-described blending ratio of the cellulose nanofiber and the thermoplastic resin.

(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。
(Dehydration and drying process)
Cellulose nanofibers and thermoplastic resins are dehydrated and dried. However, it is preferable to perform a dehydration process and a drying process together. By processing both together, a large amount and efficient processing becomes possible. The dehydration process and the drying process can be performed in separate processes / apparatuses, but can also be performed in the same process / apparatus, and it is more efficient to perform the same process / apparatus.

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。   For dehydration / drying treatment, for example, one or more selected from freeze dryer, vacuum dryer, heat dryer, stationary dryer, spray dryer, kneader, twin screw kneader, etc. are used. can do.

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。   However, for the dehydration / drying treatment, it is preferable to use one or more selected from freeze dryer, heat dryer, kneader, and twin screw kneader. More preferably it is used. When a freeze dryer, a heat dryer, a kneader or a biaxial kneader is used, the cellulose nanofibers can be dried without agglomeration. In particular, when a cellulose nanofiber is dehydrated and dried while being heated and stirred together with a thermoplastic resin using a kneader or a biaxial kneader, a large amount and an efficient treatment can be performed.

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。   When using a freeze dryer, water or t-butanol can be used from the viewpoint of preventing aggregation of cellulose nanofibers. The use of water has the advantage that no solvent processing problems arise. In addition, when t-butanol is used, there are advantages that treatment in a short time is possible, energy efficiency is excellent, and aggregation of cellulose nanofibers can be more reliably prevented.

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。   Examples of the heat dryer include a Banbury mixer, a single screw or a multi-screw kneader having two or more screws, a kneader, a solid-phase shear extruder, a lab plast mill, a planetary stirrer, etc. It is preferable to use one or more selected from (heating stirrer).

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。   The dehydration / drying process is performed by melting a thermoplastic resin in the “masterbatch method” to be described later, and is performed without melting the thermoplastic resin in the “solid phase shearing method”. When kneading nanofibers simply, they may be melted or not melted.

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。   However, in the masterbatch method and the solid-phase shearing method, the cellulose nanofiber dispersion is dehydrated and dried together with the thermoplastic resin before the dehydration and drying treatment with a continuous filtration apparatus equipped with a centrifuge or filter cloth or the like. It is preferable to concentrate to a solid content concentration of%. By pre-concentrating, the time for drying or dehydration and drying can be shortened.

(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。
(Kneading process)
The cellulose nanofibers and thermoplastic resin that have undergone the dehydration and drying treatment are kneaded.

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。   For this kneading treatment, for example, one or more types selected from a single-screw or bi-axial or more multi-screw kneader, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a screw press, a disperser, etc. are used. can do.

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。   The temperature of the kneading treatment is not less than the glass transition point of the thermoplastic resin and not more than the melting point, and varies depending on the type of the thermoplastic resin, but is preferably 80 to 220 ° C, more preferably 90 to 210 ° C, A temperature of 100 to 200 ° C. is particularly preferable.

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。   The kneading time is preferably 1 to 180 minutes, more preferably 2 to 100 minutes, and particularly preferably 3 to 20 minutes.

(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。
(Compatibilizer)
It is preferable to add a compatibilizer to the kneaded cellulose nanofiber and the thermoplastic resin. When a compatibilizing agent is added, the compatibility between the cellulose nanofibers and the thermoplastic resin can be assisted, and the strength, particularly the bending strength, of the resulting thermoplastic resin composition can be improved.

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。   As the compatibilizing agent, it is preferable to use one having a structure in which the polymer main chain has an acid anhydride group in the side chain.

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。   As the acid anhydride, for example, one or more kinds can be selected and used from maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, citric anhydride, etc., and maleic anhydride is used. Is preferred.

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。   The blending mass ratio of the thermoplastic resin, the compatibilizing agent and the cellulose nanofiber in the solid content is preferably 40 to 99: 0 to 10: 1 to 50 when no compatibilizing agent is added. Is preferably 40-98.9: 0.1-10: 1-50, more preferably 52-97.5: 0.5-8: 2-40, 65 It is especially preferable that it is -96: 1-5: 3-30.

(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。
(Master batch method)
Next, referring to FIG. 1, a method of producing a thermoplastic resin composition by using a thermoplastic resin and cellulose nanofibers as raw materials and adding a compatibilizing agent, the strength of the resulting thermoplastic resin composition. Will be described below (hereinafter also referred to as “master batch method”).

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(CNF)とする。   In this master batch method, first, pulp fibers (P) are pretreated (10) such as beating treatment and enzyme treatment, and then refined (20) to obtain cellulose nanofibers. Mix with water (W) to make a dispersion (CNF).

なお、上記叩解処理、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。   In addition, water (W) can be added in advance prior to the pretreatment (10) such as the beating treatment and the enzyme treatment.

次に、この分散液(CNF)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。   Next, the dispersion (CNF) and a thermoplastic resin, preferably a low melting point thermoplastic resin (Rx), are dehydrated and dried (30x), and subjected to a primary kneading process (40x). Then, a thermoplastic resin (Ry) and further a compatibilizer (Rz) are added to the primary kneaded product, and a secondary kneading process (50x) and a molding process (60) are performed to obtain a thermoplastic resin composition (S). .

ここで、分散液(CNF)及び低融点熱可塑性樹脂(Rx)の混練に関しては、まず、低融点熱可塑性樹脂(Rx)を溶融し、この溶融した低融点熱可塑性樹脂(Rx)に分散液(CNF)を徐々に添加するのが好ましい。   Here, regarding the kneading of the dispersion liquid (CNF) and the low-melting-point thermoplastic resin (Rx), first, the low-melting-point thermoplastic resin (Rx) is melted, and the dispersion liquid is dissolved in the molten low-melting-point thermoplastic resin (Rx). It is preferable to gradually add (CNF).

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。   The reason why the thermoplastic resin (Ry) is added (blended) to the primary kneaded material separately from the low melting point thermoplastic resin (Rx) is as follows. That is, the low melting point thermoplastic resin (Rx) plays a role as a substrate for dispersing the nanofibers. Moreover, the primary kneaded material in which the low-melting point thermoplastic resin (Rx) and the nanofiber are combined plays a role as a so-called master batch for the purpose of coloring or reinforcement. And the target thermoplastic resin composition can be obtained by knead | mixing this masterbatch and thermoplastic resin (Ry) so that it may become a desired compounding ratio.

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、100〜10,000質量部とするのが好ましく、200〜10,000質量部とするのがより好ましく、300〜10,000質量部とするのが特に好ましい。   The blending ratio of the thermoplastic resin (Ry) is preferably 100 to 10,000 parts by mass, and 200 to 10,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the low melting point thermoplastic resin (Rx) on a mass basis. Is more preferable, and 300 to 10,000 parts by mass is particularly preferable.

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。   The master batch method has one feature in that a thermoplastic resin such as a low-melting-point thermoplastic resin (Rx) is melted in the dehydration / drying process (30x) and the primary kneading process (40x).

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。   In the master batch method, the temperature of the dehydration / drying treatment (30x) is appropriately set according to the type of the thermoplastic resin. For example, when using a low melting point polypropylene (melting point 90 ° C.) which is a low melting point thermoplastic resin (Rx) as the thermoplastic resin, it is preferably 90 to 130 ° C., more preferably 90 to 120 ° C. 90 to 110 ° C. is particularly preferable.

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。   In addition, when using normal polypropylene (melting | fusing point 160 degreeC), it is preferable to set it as 160-220 degreeC, It is more preferable to set it as 160-210 degreeC, It is especially preferable to set it as 160-200 degreeC.

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。   The time for the dehydration / drying treatment (30x) is preferably 80 to 1200 minutes, more preferably 90 to 1100 minutes, and particularly preferably 100 to 1000 minutes.

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。   Furthermore, as a device for dehydration / drying treatment (30x), for example, a kneader, a single screw or a multi-screw kneader with two or more screws, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a screw press, a disperser, etc. 1 type or 2 types or more can be selected and used from the apparatus which can shorten drying time like a decompression type kneader.

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。   The temperature of the primary kneading treatment (40x) is also set as appropriate according to the type of thermoplastic resin. For example, when using a low melting point polypropylene (melting point 90 ° C.) which is a low melting point thermoplastic resin (Rx) as the thermoplastic resin, it is preferably 90 to 130 ° C., more preferably 90 to 120 ° C. 90 to 110 ° C. is particularly preferable.

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。   The time of the primary kneading treatment (40x) is preferably 1 to 100 minutes, more preferably 2 to 80 minutes, and particularly preferably 3 to 60 minutes.

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。   Examples of the primary kneading apparatus (40x) include, for example, a kneader, a single-screw or multi-screw kneader, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a screw press, a disperser, etc. 1 type or 2 types or more can be selected and used from the apparatus which can shorten drying time like a machine.

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。   The temperature of the secondary kneading treatment (50x) after adding the compatibilizing agent (Rz) is appropriately set according to the type of the thermoplastic resin (Ry) added after the primary kneading treatment (40x). For example, when using a thermoplastic resin that does not have a low melting point as the thermoplastic resin (Ry), such as polypropylene (melting point 160 ° C.), it is preferably 160 to 220 ° C., more preferably 160 to 210 ° C. Preferably, it is 160-200 degreeC.

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。   The time for the secondary kneading treatment (50x) is preferably 1 to 180 minutes, more preferably 2 to 80 minutes, and particularly preferably 3 to 20 minutes.

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。   Examples of the secondary kneading apparatus (50x) include, for example, a kneader, a single screw or a multi-screw kneader with two or more screws, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a screw press, a disperser, etc. 1 type or 2 types or more can be selected and used from the apparatus which can shorten drying time like a kneading machine.

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。   The temperature of the forming treatment (60) is preferably 160 to 220 ° C, more preferably 160 to 210 ° C, and particularly preferably 160 to 200 ° C.

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。   The time for the forming treatment (60) is preferably 1 to 200 minutes, more preferably 1 to 190 minutes, and particularly preferably 1 to 180 minutes.

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。   Examples of the molding processing apparatus include one or more of injection molding machines, blow molding machines, hollow molding machines, blow molding machines, compression molding machines, extrusion molding machines, vacuum molding machines, and pressure molding machines. Can be selected and used.

(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。
(Solid phase shearing method)
Next, with reference to FIG. 1, a method for significantly improving the strength of the obtained thermoplastic resin composition (also simply referred to as “solid-phase shearing method”), which is different from the above master batch method, will be described.

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(CNF)とする。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。   In this solid-phase shearing method, first, pulp fibers (P) are pretreated (10), then refined (20) to obtain cellulose nanofibers, and these cellulose nanofibers are mixed with water (W). To make a dispersion (CNF). In addition, prior to the pretreatment (10), water (W) can be added in advance.

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。   Next, the dispersion (C) and the thermoplastic resin (Ry) are dehydrated and dried (30y), and subjected to solid phase shearing (40y). Then, a compatibilizing agent (Rz) is added to the solid phase sheared material, and kneading treatment (50y) and molding treatment (60) are performed to obtain the thermoplastic resin composition (S).

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。   This solid-phase shearing method has one feature in that the thermoplastic resin is not melted during the dehydration / drying treatment (30y). In this solid-phase shearing method, cellulose nanofibers are embedded and dispersed in the thermoplastic resin while moisture is evaporated in the process of dehydration / drying treatment (30y) and solid-phase shearing treatment (40y). The Thereby, cellulose nanofibers are interspersed in the thermoplastic resin (Ry), and the dry mixed powder of cellulose nanofiber and thermoplastic resin is also characterized.

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。   The temperature during the dehydration / drying treatment (30y) is appropriately set according to the type of the thermoplastic resin (Ry). For example, when polypropylene (melting point 160 ° C.) is used as the thermoplastic resin (Ry), it is preferably 50 to 160 ° C., more preferably 55 to 155 ° C., and 60 to 150 ° C. Particularly preferred.

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。   The duration of the dehydration / drying treatment (30y) is preferably 1 to 300 minutes, more preferably 2 to 270 minutes, and particularly preferably 3 to 240 minutes.

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。   Examples of the dehydration / drying treatment (30y) device include a simple stirring device, a kneader, a single screw or a multi-screw kneader with two or more screws, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a screw press, and a disperser. Etc. (including a device such as a vacuum kneader that can shorten the drying time) can be used by selecting one or more.

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。   The larger the area in which the cellulose nanofibers and the thermoplastic resin (Ry) are in contact with each other, the better the efficiency of the solid phase shearing treatment (40y). Therefore, the shape of the thermoplastic resin (Ry) has an average particle diameter of 1 to 1,000 μm. It is preferable to keep the powder form.

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。   The temperature of the solid phase shear treatment (40y) is also set as appropriate according to the type of the thermoplastic resin (Ry). For example, when polypropylene (melting point 160 ° C.) is used as the thermoplastic resin (Ry), it is preferably 50 to 160 ° C. as in the case of dehydration / drying treatment (30 y), and 55 to 155 ° C. Is more preferable, and 60 to 150 ° C. is particularly preferable.

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。   The time for the solid phase shear treatment (40y) is preferably 1 to 180 minutes, more preferably 2 to 170 minutes, and particularly preferably 3 to 160 minutes.

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。   Examples of the solid phase shearing (40y) apparatus include a kneader, a single-screw or multi-screw kneader, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a screw press, a disperser, etc. 1 type or 2 types or more can be selected and used from the apparatus which can shorten drying time like a kneading machine.

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。   The kneading treatment (50y) after adding the compatibilizing agent (Rz) is preferably 160 to 220 ° C. when polypropylene (melting point 160 ° C.) is used as the thermoplastic resin (Ry). More preferably, the temperature is set to 160 to 200 ° C.

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。   The time for the kneading treatment (50y) is preferably 1 to 180 minutes, more preferably 2 to 80 minutes, and particularly preferably 3 to 20 minutes.

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。   Examples of the kneading apparatus (50y) include, for example, a kneader, a uniaxial or biaxial or more multi-axial kneader, a mixing roll, a kneader, a roll mill, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a screw press, a disperser, etc. 1 type or 2 types or more can be selected and used.

(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。
(Molding process)
The cellulose nanofiber and the thermoplastic resin (kneaded material) to which the compatibilizing agent is added are kneaded again if necessary and then formed into a desired shape. In addition, although the cellulose nanofiber is disperse | distributed to the kneaded material, it is excellent in moldability.

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。   The size, thickness, shape, and the like of the molding are not particularly limited, and can be, for example, a sheet shape, a pellet shape, a powder shape, a fiber shape, and the like.

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。   In the case of using polypropylene (melting point: 160 ° C.) as the thermoplastic resin (Ry), the temperature during the molding process (60) is preferably 160 to 220 ° C., more preferably 160 to 210 ° C. 160 to 200 ° C. is particularly preferable.

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。   The time for the forming treatment (60) is preferably 1 to 200 minutes, more preferably 1 to 190 minutes, and particularly preferably 1 to 180 minutes.

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。   As an apparatus for the molding process (60), for example, one of injection molding machine, blow molding machine, hollow molding machine, blow molding machine, compression molding machine, extrusion molding machine, vacuum molding machine, pressure molding machine, etc. Two or more types can be selected and used.

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。   The molding process can be performed by a known molding method, for example, mold molding, injection molding, extrusion molding, hollow molding, foam molding, or the like. Further, the kneaded product can be spun into a fiber and mixed with the above-described plant material or the like to form a mat or board. The fiber mixing can be performed by, for example, a method in which air fibers are simultaneously deposited.

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。   This molding process can be performed following the kneading process, or the kneaded product is once cooled and chipped using a crusher or the like, and then the chip is put into a molding machine such as an extrusion molding machine or an injection molding machine. It can also be done.

(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。
(Definition of terms, measurement methods, etc.)
The terms in the specification are as follows unless otherwise specified.

(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5000倍、10000倍又は30000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。
(Average fiber diameter)
100 ml of an aqueous dispersion of cellulose nanofibers having a solid content concentration of 0.01 to 0.1% by mass is filtered through a Teflon (registered trademark) membrane filter, and the solvent is substituted once with 100 ml of ethanol and three times with 20 ml of t-butanol. . Next, the sample is freeze-dried and coated with osmium. This sample is observed with an electron microscope SEM image at a magnification of 5000 times, 10000 times, or 30000 times depending on the width of the constituent fibers. Specifically, two diagonal lines are drawn on the observation image, and three straight lines passing through the intersections of the diagonal lines are arbitrarily drawn. Further, the total width of 100 fibers intersecting with the three straight lines is visually measured. And let the median diameter of a measured value be an average fiber diameter.

(平均繊維径の標準偏差)
上記平均繊維径算出法で、100本の繊維の幅を計測し、その100本の繊維幅の測定値から標準偏差(σ)を求めた値である。
(Standard deviation of average fiber diameter)
This is a value obtained by measuring the width of 100 fibers by the above average fiber diameter calculation method and obtaining the standard deviation (σ) from the measured value of the 100 fiber widths.

(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。
(Average fiber length)
Similarly to the case of the average fiber diameter, the length of each fiber is visually measured. The median length of the measured value is the average fiber length.

(アスペクト比)
上記平均繊維長を平均繊維幅(径)で除した値である。
(aspect ratio)
It is a value obtained by dividing the average fiber length by the average fiber width (diameter).

(保水度)
JAPAN TAPPI No.26:2000に準拠して測定する。
(Water retention)
JAPAN TAPPI No. Measured according to 26: 2000.

(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。
(Crystallinity)
It is a value measured by an X-ray diffraction method in accordance with “General Rules for X-ray Diffraction Analysis” of JIS-K0131 (1996).
In addition, a cellulose nanofiber has an amorphous part and a crystalline part, and a crystallinity degree means the ratio of the crystalline part in the whole cellulose nanofiber.

(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中位径を測定する。この中位径をピーク値とする。
(Peak value)
Measured according to ISO-13320 (2009). More specifically, the volume-based particle size distribution in an aqueous dispersion of cellulose nanofibers is examined using a particle size distribution measuring device (laser diffraction / scattering particle size distribution measuring instrument manufactured by Seishin Corporation). And the median diameter of a cellulose nanofiber is measured from this distribution. This median diameter is the peak value.

(半値幅)
上記粒度分布の累積頻度75%のときの粒径から累積頻度25%のときの粒径を引いた値(μm)である。
(Half width)
It is a value (μm) obtained by subtracting the particle size at a cumulative frequency of 25% from the particle size at a cumulative frequency of 75% in the particle size distribution.

(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。
(Pulp viscosity)
Measured according to JIS-P8215 (1998). In addition, it means that the polymerization degree of a cellulose is so high that a pulp viscosity is high.

(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。
(B type viscosity)
An aqueous dispersion of cellulose nanofibers having a solid content concentration of 1% is measured in accordance with “Method for measuring viscosity of liquid” in JIS-Z8803 (2011). The B type viscosity is a resistance torque when the slurry is stirred, and the higher the viscosity, the more energy required for stirring.

(フリーネス)
JIS P8121−2:2012に準拠して測定した値である。
(Freeness)
It is a value measured in accordance with JIS P8121-2: 2012.

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)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)。
Next, examples of the present invention will be shown to clarify the effects of the present invention.
Example 1
A hardwood bleached kraft pulp for papermaking (LBKP) with a moisture content of 70% or more loosened with a kneader or the like, a polysaccharide hydrolase (CX7L, Genencor Corp.) in an amount of 1% by weight with respect to dry pulp, and a pulp concentration of 10 Water in an amount of mass% was added and reacted at 50 ° C. for 5 hours. After the reaction, the enzyme was inactivated at 105 ° C. for 5 minutes, and the pulp was filtered and washed several times with water, and then water was added to obtain a 2 mass% aqueous dispersion. This aqueous dispersion was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and further refined using a jet mill (manufactured by Joko Corporation) (5 passes).

以上により、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μm、保水度が500%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、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)。   As described above, a 2-3% by mass cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15% by mass cellulose nanofiber slurry (dispersion). This dispersion is a 500 ml beaker so that the polypropylene powder (Novatech PP injection molding grade MA3 manufactured by Nippon Polypro, particle size of about 500 μm) and the 7-15 mass% cellulose nanofiber slurry are 90: 5 in terms of dry mass ratio. The mixture was stirred for 2 hours using a propeller-type heat stirrer (70 ° C., 300 rpm) and dried until the water content became 5 to 10% (drying treatment).

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。   Further, using a kneader (Laboplast Mill, Toyo Seiki, 70 ° C., 60 rpm), solid-phase shear treatment was performed for 1 hour to obtain a dry mixed powder of cellulose nanofibers and polypropylene.

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、相溶化剤)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。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。   This dry mixed powder was put into a 500 ml beaker and mixed so that the dry mixed powder and maleic acid-modified polypropylene powder (KAYABURI made by Kayaku Akzo, compatibilizer) became a dry mass ratio of 95: 5. The mixed powder thus obtained was kneaded using a biaxial kneader (45 rpm, 180 ° C.) to obtain polypropylene (thermoplastic composition) containing 5% by mass of cellulose nanofibers. This thermoplastic composition was made into a cylindrical pellet having a diameter of 2 mm and a length of 2 mm using a pelleter. This pellet was a 180 ° C. dumbbell-shaped test piece (grip distance 20 mm, width 3.9 mm, thickness 1.97 mm) and a rectangular parallelepiped test piece (length 59 mm, width 9.6 mm, thickness 3.8 mm). And injection molded.

(比較例1)
ニーダー等でほぐした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500%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。
(Comparative Example 1)
A 23% 2% aqueous dispersion of hardwood bleached kraft pulp for papermaking (LBKP) loosened with a kneader or the like was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and a jet mill (manufactured by Joko) Was refined (10 passes). Thereby, a 2-3 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15% by mass cellulose nanofiber slurry (dispersion). In the same manner as in Example 1, this dispersion was dried, solid-phase sheared, kneaded, and injection molded.

(比較例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、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μm、保水度が500%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、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。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。
(Comparative Example 2)
A hardwood bleached kraft pulp for papermaking (LBKP) with a moisture content of 70% or more loosened with a kneader or the like, a polysaccharide hydrolase (CX7L, Genencor Corp.) in an amount of 1% by weight with respect to dry pulp, and a pulp concentration of 10 Water in an amount of mass% was added and reacted at 50 ° C. for 5 hours. After the reaction, the enzyme was inactivated at 105 ° C. for 5 minutes, and the pulp was filtered and washed several times with water, and then water was added to obtain a 2 mass% aqueous dispersion. This aqueous dispersion was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and further refined using a grinder (mass colloider from Masuko Sangyo Co., Ltd.). Thereby, a 2-3 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion) having a particle size distribution volume average diameter of 20 μm or less. In the same manner as in Example 1, this dispersion was dried, solid-phase sheared, kneaded, and injection molded.

(比較例3)
ニーダー等でほぐした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、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μm、保水度が500%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、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。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。
(Comparative Example 3)
A 2% by weight aqueous dispersion 23L of hardwood bleached kraft pulp for papermaking (LBKP) loosened with a kneader or the like was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and then a grinder (masco of Masuko Sangyo Co., Ltd.). (Leider). Thereby, a 2-3 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion) having a particle size distribution volume average diameter of 20 μm or less. In the same manner as in Example 1, this dispersion was dried, solid-phase sheared, kneaded, and injection molded.

(比較例4)
ニーダー等でほぐした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、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μm、保水度が500%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、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。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。
(Comparative Example 4)
A 2% by weight aqueous dispersion 23L of paper bleached machine pulp (BTMP) loosened with a kneader or the like was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and then a grinder (mass colloider from Masuko Sangyo Co., Ltd.). ) Was used for the refinement treatment. Thereby, a 2-3 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion) having a particle size distribution volume average diameter of 20 μm or less. In the same manner as in Example 1, this dispersion was dried, solid-phase sheared, kneaded, and injection molded.

(比較例5)
ニーダー等でほぐした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500%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。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。
(Comparative Example 5)
A 23% 2% aqueous dispersion of hardwood bleached kraft pulp for papermaking (LBKP) loosened with a kneader or the like was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and a jet mill (manufactured by Joko) Was refined (10 passes). Thereby, a 2-3 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15% by mass cellulose nanofiber slurry (dispersion). Next, low-melting polypropylene (El Modu S901, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., melting point: about 80 ° C.) was charged into a kneader (laboratory plast mill manufactured by Toyo Seiki) adjusted to 105 ° C. and melted. Subsequently, the 7-15 mass% cellulose nanofiber dispersion was gradually added so that the dry mass ratio of the low melting point polypropylene and the cellulose nanofiber was 50:50, thereby evaporating water. After the introduction of the dispersion liquid was completed, it was dried and dispersed at 80 rpm for 20 minutes to obtain a 50% cellulose nanofiber blended master batch. This master batch was cut into a 2 mm diameter and 2 mm long cylindrical shape using a pelleter to obtain pellets that could be easily put into a biaxial kneader. Next, polypropylene pellets (Novatech PP injection molding grade MA3 manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., melting point 158 ° C.), the master batch pellets, maleic acid-modified polypropylene pellets (Yumex 1010 manufactured by Sanyo Chemical Industries) as a compatibilizer. The mixture was introduced into a 500 ml beaker and mixed so that the dry mass ratio was 80: 20: 1. This pellet mixture was kneaded at 45 rpm with a biaxial kneader prepared at 180 ° C. to obtain 10% by mass of cellulose nanofiber-containing polypropylene. This polypropylene was cut into a cylindrical shape having a diameter of 2 mm and a length of 2 mm with a pelleter to obtain 10% by mass blended polypropylene pellets of cellulose nanofibers. This pellet was injection molded in the same manner as in Example 1.

(比較例6)
ニーダー等でほぐした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、擬似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μm、保水度が500%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、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。この分散液は、比較例5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。
(Comparative Example 6)
A 2% by weight aqueous dispersion 23L of hardwood bleached kraft pulp for papermaking (LBKP) loosened with a kneader or the like was beaten using a Niagara beater until the freeness was 100 ml or less, and then a grinder (masco of Masuko Sangyo Co., Ltd.). (Leider). Thereby, a 2-3 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion liquid) having a peak value in the pseudo particle size distribution curve of 5 to 25 μm and a water retention of 500% or less was obtained. Therefore, this dispersion was further treated with a centrifuge (9,000 rpm) for 10 minutes to obtain a 7-15 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion) having a particle size distribution volume average diameter of 20 μm or less. This dispersion was obtained in the same manner as in Comparative Example 5 to obtain polypropylene pellets containing 10% by mass of cellulose nanofibers. This pellet was injection molded in the same manner as in Example 1.

(比較例7)
まず、比較例4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。この分散液は、比較例5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。
(Comparative Example 7)
First, a 7-15 mass% cellulose nanofiber slurry (dispersion) was obtained in the same manner as in Comparative Example 4. This dispersion was obtained in the same manner as in Comparative Example 5 to obtain polypropylene pellets containing 10% by mass of cellulose nanofibers. This pellet was injection molded in the same manner as in Example 1.

(比較例8)
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記載のと同様に射出成型した。
(Comparative Example 8)
Polypropylene pellets (Novatech PP injection molding grade MA3 manufactured by Nippon Polypro, melting point 158 ° C.) were injection molded in the same manner as described in Example 1.

(比較例9)
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、相溶化剤)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、相溶化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。
(Comparative Example 9)
In a 500 ml beaker, polypropylene powder (Novatec PP injection molding grade MA3 made by Nippon Polypro, particle size of about 500 μm), maleic acid-modified polypropylene powder (Kayaburd made by Kayaku Akzo, compatibilizer) is 90: 5 in dry mass ratio. Charged and mixed. This mixed powder is kneaded using a twin-screw kneader (45 rpm, 180 ° C.), and then this polypropylene is cut into a 2 mm diameter, 2 mm long cylindrical shape with a pelleter to obtain a compatibilizer-blended polypropylene pellet. It was. This pellet was injection molded in the same manner as in Example 1.

(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。
(Evaluation method)
Table 1 shows the results of a bending test and a tensile test for each test piece. The evaluation method was as follows.

(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。
(Bending test: elastic modulus and strength)
The rectangular parallelepiped test piece was measured in accordance with JIS K7171: 2008 (Plastic-Determination of bending characteristics). In addition, it means that an elasticity modulus and intensity | strength are so strong that a numerical value is large (high).

(引張り試験:弾性率、強度、伸び)
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、伸びが強い(高い)ことを意味する。
(Tensile test: elastic modulus, strength, elongation)
The dumbbell-shaped test piece was measured according to JIS K7161: 2014 (plastic-tensile property test method). In addition, it means that an elasticity modulus, intensity | strength, and elongation are so strong (high) that a numerical value is large.

Figure 2017122177
Figure 2017122177

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。好適には自動車内装材や玩具等の延性を保持しつつ機械的強度の大きい素材が必須物性である熱可塑性樹脂に用いられる。理由として外部から力を受けた際にすぐに破断するものを材料に用いた場合、鋭利な破断面が人身に接触し負傷する危険があるためである。   As described above, the thermoplastic resin composition of the present invention has a stronger strength (enhancement effect) than conventional thermoplastic resins. Therefore, it can be used not only for applications in which a thermoplastic resin has been used conventionally, but also for applications that have conventionally been countered for use due to insufficient strength. Preferably, a material having high mechanical strength while maintaining ductility, such as an automobile interior material or a toy, is used as a thermoplastic resin having essential physical properties. This is because, when a material that breaks immediately upon receiving a force from the outside is used as the material, the sharp fracture surface may come into contact with the human body and cause injury.

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。
Specifically, for example, interior materials, exterior materials, structural materials, etc. of transportation equipment such as automobiles, trains, ships, airplanes, etc.
Cases such as PCs, TVs, telephones, watches and other electrical appliances, structural materials, internal parts, etc.
Mobile communication devices such as mobile phones, housings, structural materials, internal parts, etc.
Portable music playback equipment, video playback equipment, printing equipment, copying equipment, sports equipment, office equipment, toys, sports equipment, etc., structural materials, internal parts, etc.
Interior materials such as buildings and furniture, exterior materials, structural materials, etc.
Office equipment such as stationery,
In addition, packaging bodies, containers such as trays, protective members, partition members, etc.
Can be used as
Among the above, examples of automobile applications include interior materials, instrument panels, exterior materials, and the like. Specifically, for example, door base material, package tray, pillar garnish, switch base, quarter panel, armrest core material, door trim, seat structure material, console box, dashboard, various instrument panels, deck trim, bumper, Examples include spoilers and cowlings.
Moreover, as a building and a furniture use, the cover material of various furniture, such as a door cover material, a door structure material, a desk, a chair, a shelf, and a bag, etc. can be illustrated.

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。   10 ... Pretreatment, 20 ... Finening (defibration) treatment, 30x, 30y ... Drying treatment, 40x ... (Primary) kneading treatment, 40y ... Solid phase shearing treatment, 50 ... Compatibilizer addition treatment, 60 ... (Secondary) ) Kneading treatment, 70 ... Molding treatment, C ... Dispersion, P ... Pulp fiber, Rx ... Low melting point polypropylene, Ry ... Polypropylene other than low melting point polypropylene, Rz ... Compatibilizer, W ... Water.

Claims (7)

平均繊維径の標準偏差(σ)が20nm以下であるセルロースナノファイバーと、相溶化剤とを含み、
前記セルロースナノファイバーの水分散液の疑似粒度分布曲線におけるピーク値が5〜25μmで、ピークの半値幅が15μm以下であり、
前記セルロースナノファイバー及び相溶化剤を含まないブランク品と比較した場合、JIS K7171:2008に準拠した曲げ強度が1.10倍以上であり、
JIS K7161:2014に準拠した引張強度試験において、引張破断伸びの保持率が70%以上を保持する、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
ここで前記引張破断伸びの保持率とは、(前記セルロースナノファイバー及び前記相溶化剤を含む熱可塑性樹脂組成物の引張破断伸び÷ブランクの引張破断伸び)×100(%)で算出された値である。
Cellulose nanofibers having a standard deviation (σ) of average fiber diameter of 20 nm or less, and a compatibilizer,
The peak value in the pseudo particle size distribution curve of the aqueous dispersion of cellulose nanofiber is 5 to 25 μm, and the half width of the peak is 15 μm or less,
When compared with a blank product that does not contain the cellulose nanofiber and the compatibilizer, the bending strength in accordance with JIS K7171: 2008 is 1.10 times or more,
In the tensile strength test based on JIS K7161: 2014, the retention of tensile elongation at break is 70% or more.
The thermoplastic resin composition characterized by the above-mentioned.
Here, the retention ratio of the tensile elongation at break is a value calculated by (tensile elongation at break of thermoplastic resin composition containing cellulose nanofiber and compatibilizing agent / tensile elongation at break of blank) × 100 (%). It is.
前記セルロースナノファイバーは、平均繊維径が4〜500nmである、
請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
The cellulose nanofiber has an average fiber diameter of 4 to 500 nm.
The thermoplastic resin composition according to claim 1.
前記セルロースナノファイバーは、結晶化度が50〜90%である、
請求項1又は請求項2記載の熱可塑性樹脂組成物。
The cellulose nanofiber has a crystallinity of 50 to 90%.
The thermoplastic resin composition according to claim 1 or 2.
前記セルロースナノファイバーは、保水度が500%以下である、
請求項1〜3記載の熱可塑性樹脂組成物。
The cellulose nanofiber has a water retention of 500% or less.
The thermoplastic resin composition according to claim 1.
前記セルロースナノファイバーは、前記ピーク値が一つであり、かつ5μm以上である、
請求項1〜4記載の熱可塑性樹脂組成物。
The cellulose nanofiber has one peak value and 5 μm or more.
The thermoplastic resin composition according to claim 1.
前記セルロースナノファイバーは、パルプ粘度が1.5cps以上である、
請求項1〜5記載の熱可塑性樹脂組成物。
The cellulose nanofiber has a pulp viscosity of 1.5 cps or more,
The thermoplastic resin composition according to claim 1.
前記相溶化剤は、無水マレイン酸、無水イコタン酸、無水シトラコン酸、及び無水クエン酸の中から選択された1種以上を含む変性物である、請求項1〜6記載の熱可塑性樹脂組成物。   The thermoplastic resin composition according to claim 1, wherein the compatibilizing agent is a modified product containing at least one selected from maleic anhydride, itotanic anhydride, citraconic anhydride, and anhydrous citric acid. .
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