セルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法
【課題】 解繊されたセルロース繊維を含有するものが得られるセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法の提供。
【解決手段】 攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊するとき、前記セルロース繊維集合体として棒状のパルプシートを用い、ミキサーの羽根とのなす角度が４５°〜９０°の範囲になるようにして、前記棒状のパルプシートと前記羽根を接触させて解繊する工程、前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【解決手段】 攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊するとき、前記セルロース繊維集合体として棒状のパルプシートを用い、ミキサーの羽根とのなす角度が４５°〜９０°の範囲になるようにして、前記棒状のパルプシートと前記羽根を接触させて解繊する工程、前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法、前記製造方法により得られた組成物を用いて成形された樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形体の機械的強度を高めるため、ガラス繊維等の無機繊維を配合したものが汎用されている（特許文献１〜４）。しかし、無機繊維が配合された樹脂成形体は、焼却時に無機繊維に由来する残渣が発生して、この残渣を埋め立て処理等する必要があるため、無機繊維を使用しない樹脂成形体が求められている。
【０００３】
特許文献５には、樹脂と木粉を混合して木粉含有コンパウンドを製造する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平７−８０８３４号公報
【特許文献２】特開平８−２０７０６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２４５９６７号公報
【特許文献４】特公平３−５２３４２号公報
【特許文献５】特開２００３−１０３５１６号公報
【特許文献６】特開２００７−８４７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献５に記載の方法により得られた木粉含有コンパウンドからなる成形体は、焼却時に燃焼残渣を生じない点で優れているが、成形体は重く、機械的強度も充分ではなく、更に用途によって釘を打った場合にはひび割れが生じる。
【０００５】
木粉に代えてセルロース繊維を使用した場合、成形体の機械的強度を高めることができるが、セルロース繊維の解繊が充分でないと、成形体中にセルロースが均一に分散されず、成形体の機械的強度にむらが生じてしまい、実用できない。
【０００６】
本願出願人は、先にセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物に関する発明を出願している（特許文献６）。前記組成物から得られた樹脂成形体は、セルロース繊維の分散性が良いため、成形品外観が美しく、機械的強度も優れているものである。
【０００７】
本発明は、セルロース繊維集合体を解繊して、セルロース繊維と熱可塑性樹脂が均一に混合されたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物を得る製造方法を提供するものであり、セルロース繊維の分散性をより高めることで、より美しい外観を有する成形体が得られる製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
本発明は、前記製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から成形された樹脂成形体を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、課題の解決手段として、
攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊するとき、前記セルロース繊維集合体として棒状のパルプシートを用い、ミキサーの羽根とのなす角度が４５°〜９０°の範囲になるようにして、前記棒状のパルプシートと前記羽根を接触させて解繊する工程、
前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、
前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物（以下「セルロース繊維含有組成物」と略す）の製造方法を提供する。
【００１０】
高速攪拌と低速攪拌は相対的な周速（ｍ／秒；回転羽根の外周の線速度）の違いを意味するものであり、高速攪拌の方が低速攪拌よりも周速が大きいことを意味する。
【００１１】
本発明は、他の課題の解決手段として、請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から得られた樹脂成形体であり、前記成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数が１０個／５００cm２以下である樹脂成形体を提供する。
【００１２】
成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数が少ないほど、原料となるセルロース繊維含有組成物中のセルロース繊維の解繊状態が良いこと（未解繊のものが少ないこと）を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセルロース繊維含有組成物の製造方法によれば、解繊されたセルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物を得ることができる。このため、セルロース繊維含有組成物を用いて成形する場合には成形性も良く、得られた樹脂成形体中には、セルロース繊維が均一に分散され、軽量で機械的強度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜セルロース繊維含有組成物の製造方法＞
本発明のセルロース繊維含有組成物の製造方法を工程ごとに説明するが、本発明では、２以上の工程を１つにしてもよく、１つの工程を２以上に分離してもよい。
【００１５】
〔第１工程〕
第１工程において、攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊する。
【００１６】
本発明で用いるセルロース繊維集合体は、棒状のパルプシートである。「棒状」とは、細長い形状で、単なる１枚のシートよりも強度の大きなものを意味する。棒状のパルプシートとしては、例えば、
（I）パルプシートを１回巻き又は２回巻き以上（好ましくは２〜５回巻き）丸めて筒状にしたもの、
（II）パルプシートを１巻き又は２巻き以上丸めて筒状にした後、半径方向に押し潰して細長い板状にしたもの、
（III）パルプシートを交互に異なる方向になるように１回又は複数回（好ましくは２〜１０回）折り畳んで細長い板状にしたもの、
（IV）パルプシートを同一方向に１回又は複数回（好ましくは２〜１０回）折り畳んで細長い板状にしたもの、
（V）パルプシートをランダムな方向に１回又は複数回（好ましくは２〜１０回）折り畳んで細長い板状にしたもの、等を用いることができる。
【００１７】
パルプシートの形状は特に制限されるものではなく、上記（I）〜（V）の形態にできるものであればよく、長方形、正方形、円、扇形、三角形、五角形以上の多角形等のものを用いることができる。
【００１８】
パルプシートは、例えば、厚さが０．１〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍ、幅１０〜５０ｃｍ、長さ６０〜１００ｃｍ程度のものを用いることができる。
【００１９】
パルプシートは、ＪＩＳ Ｐ８１１２，Ｐ８１３１に記載された方法（ミューレン破裂強さ試験機を使用）により測定される破裂強さが０．５〜１０．０kPaｍ２／ｇの範囲であることが好ましい。この範囲内であると、上記した（I）〜（V）の方法を適用して、棒状のパルプシートを得ることができる。なお、引張強度が上記の下限値未満であっても、巻き回数や折り畳み回数をより多くすればよい。
【００２０】
（I）の筒状形態のものは、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにして筒状に巻かれたものである。図１では、パルプシートが２回半巻かれた状態を示している。これを押し潰したものが（II）の板状形態のものになる。
【００２１】
（III）の板状形態のものは、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにして、パルプシートを交互に異なる方向になるように折り畳んで、細長い板状にしたもの（即ち、蛇腹状に折り畳んだもの）である。図２（ｃ）は、（IV）の板状形態に相当する、同じ方向に折り畳まれたものを示している。
【００２２】
棒状のパルプシートは、上記（I）〜（V）の筒状又は板状のパルプシートと同程度の強度を有しているものであれば、巻いたり、折り畳んだりすることなく、単に１枚のシートを切断しただけのものでもよい。
【００２３】
棒状のパルプシートは、作業性を考慮すると、縦長さ／横幅（直径）の比率が３以上であることが好ましい。
【００２４】
パルプシートは、麻繊維、竹繊維、綿繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ヘンプ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナツ繊維等から選ばれる各種セルロース繊維を含むものを用いることができる。
【００２５】
セルロース繊維は、熱安定性が高い点から、αセルロース含有量が高いものが好ましく、８０質量％以上がより好ましく、８５質量％以上が更に好ましく、９０質量％以上が特に好ましい。
【００２６】
パルプシートの水分含有率は、２０質量％以下が好ましく、１７質量％以下がより好ましく、１５質量％以下が更に好ましい。水分含有率が２０質量％以下であると、次工程において摩擦熱の発生による昇温が容易になり、セルロース繊維集合体が解繊され易く凝集物が残らないので好ましい。なお、水分含有率は、カールフッシャー法による水分測定等により求める。
【００２７】
パルプシートは、必要に応じて、セルロース繊維以外の有機繊維を使用することができるが、セルロース繊維と有機繊維の合計量中、セルロース繊維の割合が５０質量％以上になるようにする。より好ましくはセルロース繊維の割合が５５質量％以上である。セルロース繊維以外の有機繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維等を用いることができる。
【００２８】
ミキサーは、攪拌手段として回転羽根を有するものであればよく、好ましくは加温手段を有しているものであり、例えば、三井鉱山（株）製ヘンシェルミキサー、ＦＭ２０Ｃ／Ｉ（容量２０Ｌ）や（株）カワタ製スーパーミキサー、ＳＭＶ−２０（容量２０Ｌ）を用いることができる。
【００２９】
回転羽根は、通常、上羽根と下羽根の２枚構成、あるいは上羽根、中間羽根、下羽根の３枚構成であるが、その枚数に制約はない。また、羽根の形状に制約はないが、たとえば上羽根には混練用タイプ、下羽根には高循環・高負荷用、中間羽根を使用する場合は溶融液用を用いる。
【００３０】
第１工程では、攪拌時の回転羽根の平均周速が１０〜１００ｍ／秒の範囲で攪拌することが好ましく、より好ましくは平均周速が１０〜９０ｍ／秒、更に好ましくは平均周速が１０〜８０ｍ／秒で攪拌する。
【００３１】
第１工程では、図３に示すようにして、パルプシートを棒状にしたものと、ミキサーの羽根とのなす角度が所定範囲になるようにして解繊する。図３は、棒状のパルプシートとミキサーの羽根との接触状態を説明するためのものであり、ミキサーの構造を説明するためのものではない。
【００３２】
第１工程では、図３に示す棒状のパルプシート１の中心線と、ミキサー１０の羽根１１の中心線（又は回転状態の羽根１１により生じる円形回転面の表面）とのなす角度αは、４５〜９０°であり、好ましくは６０〜９０°、より好ましくは７５〜９０°であり、９０°かそれに近似した角度であることが更に好ましい。なお、上記したとおり、ミキサーが上羽根と下羽根の２枚構成、あるいは上羽根、中間羽根、下羽根の３枚構成であるとき、少なくとも最初に接触する上羽根とのなす角度αが上記範囲を満たしていればよい。
【００３３】
第１工程では、図３に示す状態にて棒状のパルプシート１の端部（羽根１１から遠い方の端部）を機械的又は人為的に固定しておき、解繊の進行と共に、上記した所定角度αを維持したまま、回転状態の羽根１１に向かって棒状のパルプシート１を押し込んでいく。そして、棒状のパルプシート１の固定端部が回転状態の羽根１１に近づいたとき、固定状態を解放する。このようにして解繊するとき、羽根１１の回転圧力により、棒状のパルプシート１の先端の解繊部分（接触部分）も振動するため、上記の角度αも多少変動する可能性があるが、角度αの変動範囲は、初期の設定角度αから±１０°程度の範囲であればよい。
【００３４】
第１工程における処理は、セルロース繊維集合体の解繊を充分に行うことができればよく、例えば、セルロース繊維集合体が綿状に変化したことが目視にて確認できた時点を第１工程の処理の終了とすることができる。回転羽根の平均周速と攪拌時間は、セルロース繊維集合体の種類、形状、大きさ、投入量等により変化するものであるため、前記したように綿状に変化した時点を基準とすることが好適である。
【００３５】
このような第１工程の解繊法を適用することにより、例えば、特許文献６の発明のように、パルプシートをそのままミキサーで解繊した場合と比べると、より解繊状態が向上され、熱可塑性樹脂と混合した場合の分散性も向上される。
【００３６】
〔第２工程〕
第２工程において、前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、棒状のパルプシートから解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る。第１工程と第２工程は、ミキサーの攪拌を停止することなく、連続した１つの工程にすることができる。
【００３７】
第１工程において、ミキサー内にてセルロース繊維集合体（棒状のパルプシート）が解繊されているため、そこに所要量の熱可塑性樹脂を投入し、高速攪拌する。この高速攪拌により、摩擦熱が発生してミキサー内が昇温するため、熱可塑性樹脂が溶融し、解繊されたセルロース繊維に付着して、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物が得られる。
【００３８】
第２工程では、攪拌時の回転羽根の平均周速が１０〜１００ｍ／秒の範囲で攪拌することが好ましく、より好ましくは平均周速が１０〜９０ｍ／秒、更に好ましくは平均周速が１０〜８０ｍ／秒で攪拌する。攪拌を継続するとミキサー内の温度が上昇し続け、モーターの動力が上昇する。この動力の上昇及びミキサー内の温度に応じて攪拌速度を徐々にあるいは一気に減速して回転数を低下させることが好ましく、平均周速が前記範囲になるようにする。
【００３９】
この状態で撹拌を継続した場合、再び動力が上昇するので、連結する次の第３工程で使用する冷却ミキサーに混合物を排出する。このとき、この混合物では、解繊されたセルロース繊維が熱可塑性樹脂中にほぼ均一に付着している。
【００４０】
第２工程では、ミキサー内の昇温を補助して、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物の製造を容易にするため、加温手段により、ミキサーを加温することもできる。このときの温度は１２０〜１４０℃程度が好ましい。
【００４１】
熱可塑性樹脂は、融点２３０℃以下の結晶性樹脂及び非晶性樹脂から選ばれるものを用いることができる。
【００４２】
融点２３０℃以下の結晶性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド６、１１、１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、生分解性樹脂（ＰＢＳ系、ＰＢＳＡ系、ＰＣＬ系、ＰＬＡ系、セルロースアセテート系）等が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがより好ましい。
【００４３】
非晶性樹脂は、キャピラリオメーターで測定した溶融粘度が１０２〜１０５ポイズ（２００℃，剪断速度１００sec−１）のものを用いることができ、ＧＰＰＳ、ＭＩＰＳ、ＨＩＰＳ、ＡＳ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ等が好ましい。
【００４４】
セルロース繊維と熱可塑性樹脂の総量は、ミキサーの容量等に応じて設定する。セルロース繊維と熱可塑性樹脂の比率（いずれも絶乾状態とした場合）は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、セルロース繊維５〜５００質量部が好ましく、より好ましくは７〜４５０質量部、更に好ましくは１０〜４００質量部である。
【００４５】
特に、セルロース繊維の配合比率を多くする場合、例えば、樹脂１００質量部に対しセルロース繊維を６７質量部超えて配合する場合は、熱可塑性樹脂として粘度が低いものを用いることが望ましい。
【００４６】
例えば、ポリプロピレンを用いる場合、そのメルトフローレートは、温度２３０℃、荷重２１．６Ｎの条件下、２０〜２００ｇ／１０分のものが好ましく、ポリエチレンを用いる場合、そのメルトフローレートは、温度１９０℃、荷重２１．６Ｎの条件下、１０〜２００ｇ／１０分のものが好ましい。
【００４７】
また例えば、ＡＢＳ樹脂を用いる場合、そのメルトフローレートは、温度２２０℃、荷重１００Ｎの条件下、１０〜２００ｇ／１０分のものが好ましく、ポリスチレンを用いる場合、温度２００℃、荷重５０Ｎの条件下、５〜１００ｇ／１０分のものが好ましい。
【００４８】
〔第３工程〕
第３工程において、第２工程で得られた混合物を冷却しながら低速攪拌する。この工程の処理により、前記混合物を固化する（固化により造粒する）。第３工程では、ミキサーの冷却効率を高めるため、第１工程と第２工程で用いたミキサーとは別のミキサー（好ましくは冷却手段を有しているもの）を用いることが好ましい。
【００４９】
第３工程では、攪拌時の回転羽根の平均周速が１〜３０ｍ／秒の範囲で攪拌することが好ましく、より好ましくは平均周速が２〜２５ｍ／秒、更に好ましくは平均周速が３〜２５ｍ／秒で攪拌する。第３工程の攪拌速度は、第１工程及び第２工程の攪拌速度よりも小さい。
【００５０】
第３工程における処理は、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物が、成形用の材料として取り扱いできる程度に固化された時点を第３工程の処理の終了とすることができる。なお、摩擦熱の発生により、ミキサー内の温度が上がりすぎると一旦固化された熱可塑性樹脂が再溶融してしまうため、第３工程においても、ミキサー内の温度を管理することが好ましい。
【００５１】
このような処理により、セルロース繊維と熱可塑性樹脂を含む固化物（造粒物）が得られ、樹脂成形体の材料として用いることができる。
【００５２】
〔樹脂成形体〕
本発明の樹脂成形体は、本発明の製造方法により得られたセルロース繊維含有組成物の固化物（造粒物）を用い、押出機や射出成形機により、所望形状に成形して得ることができる。なお、前記固化物（造粒物）は粒径が不揃いであるため、必要に応じて、成形前に粉砕して粒径を揃えることができる。
【００５３】
本発明の樹脂成形体の製造に際しては、必要に応じて、セルロース繊維含有組成物の固化物（造粒物）に加えて、更に熱可塑性樹脂（成形体用の熱可塑性樹脂）を追加することができる。成形体用の熱可塑性樹脂としては、セルロース繊維含有組成物の製造に用いた樹脂のほか、公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。成形体用の熱可塑性樹脂とセルロース繊維含有組成物の熱可塑性樹脂は同じもの又は相溶性のあるものを用いることが好ましいが、必要に応じて公知の相溶化剤を併用することで、相溶性のないものを用いてもよい。
【００５４】
樹脂成形体の製造時には、必要に応じて、カーボンブラック、無機顔料、有機顔料、染料、助色剤、分散剤、安定剤、可塑剤、改質剤、紫外線吸収剤又は光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、潤滑剤、離型剤、結晶促進剤、結晶核剤、及び耐衝撃性改良用のエラストマー等を配合することができる。
【００５５】
本発明の樹脂成形体は、セルロース繊維含有組成物を用いているため、樹脂成形体中に解繊されたセルロース繊維が均一に分散されている。このため、セルロース繊維含有組成物を用いた成形した樹脂成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数を１０個／５０cm２以下にすることができ、好ましくは５個以下にすることができる。
【００５６】
本発明の樹脂成形体は、非発泡構造のものであるが、必要に応じて公知の発泡剤を用いて発泡構造（発泡体）にすることもできる。本発明の樹脂成形体は、非発泡構造及び発泡構造に係わらず、熱可塑性樹脂中にセルロース繊維が均一に分散され、それらが相互に絡み合って存在していることにより、内部に微細な隙間が形成されているため、軽量化することができるほか、釘打ちした場合でもひび割れ等が生じることがない。
【００５７】
発泡体の気泡構造は、独立気泡構造であっても連続気泡構造であってもよく、両方が混在していてもよい。発泡倍率は、通常１．０２倍以上であり、好ましくは１．０３倍以上、より好ましくは１．０５倍である。発泡倍率が１．０２倍未満の場合、満足できる釘うち性を得ることができない。
【００５８】
発泡体は、発泡剤を用いずに自然な発泡を利用する方法、及び発泡剤を使用する方法のいずれの方法で製造してもよい。発泡剤を使用する場合、揮発性ガス及び／又は揮発性ガスを発生する発泡剤あるいは、水を用いることができる。
【００５９】
揮発性ガスを発生する発泡剤あるいは揮発性ガスを発生する発泡剤としては、プロパン，ブタン、ペンタン、ヘキサン等の炭化水素類、ＨＣＦＣ２２，ＨＦＣ−１４２ｂ、ＨＦＣ−１３４ａ等のハロゲン化炭化水素、塩化メチレンや塩化メチル等の塩素化炭化水素等の有機ガス、炭酸ガス、窒素ガス等の無機ガスを挙げることができる。これらを使用する場合の発泡剤の配合量は特に限定されず、使用する発泡剤の種類、所望の発泡倍率に応じて適宜設定すればよい。
【００６０】
また、クエン酸、アゾ化合物、ヒドラジド化合物、アジド化合物、炭酸塩等の分解型発
泡剤も使用することができる。これらを使用する場合の発泡剤の割合は、発泡倍率等に応じて、例えば、樹脂１００質量部に対して０．１〜２０質量部が好ましく、より好ましくは０．５〜１０質量部である。
【００６１】
発泡剤は、熱可塑性樹脂と混合して用いてもよく、熱可塑性樹脂に含浸させて用いてもよい。更に、発泡剤は、溶融混練された熱可塑性樹脂に添加又は圧入してもよい。
【００６２】
また発泡剤として水を使用する場合は、押出機に直接ポンプ等を取り付けて水を添加してもよいが、熱可塑性樹脂に配合するセルロース繊維に予め含浸させてもよく、この場合は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部となるように水を含浸させることがよい。
【００６３】
また、第３工程又はその後の成形で得られた成形体に水分を吸収させ、これを発泡成形してもよい。この場合、成形体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部となるように水分を吸収させるのがよい。
【００６４】
前記発泡剤に加えて、必要に応じて、例えば、タルク、炭酸カルシウム等の発泡助剤（又は発泡核剤）を添加してもよい。発泡助剤（又は発泡核剤）の割合は、樹脂１００質量部に対して０．１〜４質量部でよい。
【００６５】
本発明の樹脂成形体の密度は０．４〜１．５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．５〜１．４ｇ／ｃｍ３であることがより好ましく、０．６〜１．４ｇ／ｃｍ３であることがより好ましいが、用途に応じては、圧縮成形することで、より成形体の密度は大きなものにしてもよい。
【００６６】
本発明の樹脂成形体は、電気・電子部品の梱包材料、建築資材（壁材等）、土木資材、農業資材、自動車部品（内装材、外装材）、包装資材（容器、緩衝材等）、生活資材（日用品等）に適用することができる。
【実施例】
【００６７】
実施例１
表１に示す成分を用いて、下記の方法により、セルロース繊維含有組成物を製造した。
【００６８】
〔第１工程〕
ヒーターミキサー（上羽根：混練用タイプ、下羽根：高循環・高負荷用，ヒーター及び温度計付き，容量２００Ｌ）を１４０℃に加温し、表１に示す棒状のパルプシートを所定角度αにてミキサーに投入し（図３参照）、平均周速５０ｍ／秒で攪拌した。約３分経過時点において、棒状のパルプシートが綿状に変化した。
【００６９】
〔第２工程〕
引き続き、ヒーターミキサー内にポリプロピレンを投入した後、平均周速５０ｍ／秒で攪拌を続けた。このときのモーターの電流値は３０Ａであった。ミキサーの温度が１２０℃に達した時に、ＭＰＰを投入し攪拌を続けた。
【００７０】
約１０分経過時点において、動力が上がり始めた。更に１分後、電流値が５０Ａに上昇したので、周速を２５m/secの低速に落とした。更に、低速の撹拌の継続により、動力が再度上昇し始めた。低速回転開始１分３０行後、電流値が６０Ａに達したので、ミキサーの排出口をあけ、接続する冷却ミキサーに排出した。
【００７１】
〔第３工程〕
冷却ミキサー〔回転羽根：冷却用標準羽根，水冷手段（２０℃）及び温度計付き，容量５００Ｌ）平均周速１０ｍ／秒で攪拌を開始し、ミキサー内の温度が８０℃になった時点で攪拌を終了した。第３工程の処理により、セルロース繊維とポリプロピレンの混合物は固化して、直径が数ｍｍから２ｃｍ程度の造粒物が得られた。
【００７２】
得られた造粒物を用いて、二軸押出機を用いて押出成形して、本発明の樹脂成形体を得た。シリンダー温度は１９０℃であった。二軸押出機を用いた成形性（混練性、押出性）は良好であった。
【００７３】
実施例２〜５
原料の配合成分を変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００７４】
実施例６
実施例１の組成物１００質量部に対して、発泡剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリルを２重量部添加して、発泡成形体を得た。
【００７５】
比較例１、２
比較例１は、特開２００７−８４７１３（特許文献６）の実施例３であり、比較例２は、ＰＰと結晶性セルロースを用い、実施例１〜５の第１〜第３工程の処理をすることなく、実施例１〜５と同様にして二軸押出機を用いて押出成形したものであり、比較例３は、折り畳みシートを用いたものである。
【００７６】
〔試験方法〕
（１）成形体表面に存在するセルロース繊維塊の数（個／５００cm２）
射出成形機にて１９０℃のシリンダー温度にてカラープレート（５０mm×１００mm×３mm）を１０枚成形した。そのカラープレート１０枚の片一方の面を５倍以上の拡大境にて観察し、合計５００cm２中の最大径又は最大長さが０．５mm以上のセルロース繊維の未解繊物に起因するセルロース繊維塊の数を数えた。
（２）曲げ強さ（ＭＰａ）
ＩＳＯ１７８に準拠して測定した。
【００７７】
（３）曲げ弾性率（ＭＰａ）
ＩＳＯ１７８に準拠して測定した。
【００７８】
（４）シャルピー衝撃強さ（ｋＪ／ｍ２）
ＩＳＯ１７９／１ｅＡに準拠して、ノッチ付きシャルピー衝撃強さを測定した。
【００７９】
（５）釘打ち性
発泡剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを２重量部添加して発泡成形を実施し、縦２００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚み１０ｍｍの成形体を得た。これを２枚重ねて厚み２０ｍｍとして、その一面に５本の釘（長さ３４ｍｍ、太さ２ｍｍ）を、縦１００ｍｍの位置に、横方向に約６０ｍｍ間隔で、１６ｍｍの深さまで打ち付けた。両端の釘は、板の縁から約６０ｍｍ離れた位置に打ち付けた。
【００８０】
このようにして５本の釘を打ったとき、全てにおいて成形体に割れが生じることがなく、成形体と釘の接触部分に盛り上がりが見られない場合（○表示）、全て又は一部において成形体に割れが生じるか又は成形体と釘の接触部分に盛り上がりが見られる（×表示）で評価した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
ＰＰ：ポリプロピレン，サンアロマー（株）製のＰＭＢ６０Ａ
ＡＢＳ：ＡＢＳ樹脂、ダイセルポリマー（株）のセビアンＶ６６０
ポリ乳酸：ポリＬ乳酸樹脂、市販のポリＬ乳酸樹脂を使用した。Ｄ体１．２％、ＰＭＭＡ換算で重量平均分子量１7万のものを使用した。
【００８３】
図１の筒状シート：フェニックス社製の竹パルプ（平均繊維長さ１．７ｍｍ、αセルロース含有量９０％、破裂強さ３．９kPaｍ２／ｇ）からなる、幅４０ｃｍ、長さ８０ｃｍ、厚み１ｍｍのシートを５回巻いて筒状にしたもの
図２の板状シート：上記シート（フェニックス社製の竹パルプ）を図２（ｂ）のように交互に異なる方向に５回折り畳んだもの
セルロースシュレッド（セルロース繊維集合体）：上記シート（フェニックス社製の竹パルプ）をシュレッダーにて３ｍｍ角に切断したもの
結晶性セルロース：JRS PHARMA 社製 セルロースパウダー
パーテイクルサイズ ＞２５０μｍ（６０メッシュ） ＜１％
＞７５μｍ（２００メッシュ） ２２％
＞３２μｍ（４７０メッシュ） ８５％
セルロースシート折り畳み：上記シート（フェニックス社製の竹パルプ）を２回折り畳んで、縦４０ｃｍ、横２０ｃｍの四角形にしたもの
ＭＰＰ：酸変性ポリプロピレン、三洋化成工業（株）製ユーメックス１０１０
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（ａ）は、第１工程で使用する筒状のパルプシートの斜視図、（ｂ）は平面図。
【図２】（ａ）は、第１工程で使用する別形態の板状のパルプシートの斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は更に別形態の板状のパルプシートの平面図。
【図３】第１工程の解繊方法を説明するための図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法、前記製造方法により得られた組成物を用いて成形された樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形体の機械的強度を高めるため、ガラス繊維等の無機繊維を配合したものが汎用されている（特許文献１〜４）。しかし、無機繊維が配合された樹脂成形体は、焼却時に無機繊維に由来する残渣が発生して、この残渣を埋め立て処理等する必要があるため、無機繊維を使用しない樹脂成形体が求められている。
【０００３】
特許文献５には、樹脂と木粉を混合して木粉含有コンパウンドを製造する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平７−８０８３４号公報
【特許文献２】特開平８−２０７０６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２４５９６７号公報
【特許文献４】特公平３−５２３４２号公報
【特許文献５】特開２００３−１０３５１６号公報
【特許文献６】特開２００７−８４７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献５に記載の方法により得られた木粉含有コンパウンドからなる成形体は、焼却時に燃焼残渣を生じない点で優れているが、成形体は重く、機械的強度も充分ではなく、更に用途によって釘を打った場合にはひび割れが生じる。
【０００５】
木粉に代えてセルロース繊維を使用した場合、成形体の機械的強度を高めることができるが、セルロース繊維の解繊が充分でないと、成形体中にセルロースが均一に分散されず、成形体の機械的強度にむらが生じてしまい、実用できない。
【０００６】
本願出願人は、先にセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物に関する発明を出願している（特許文献６）。前記組成物から得られた樹脂成形体は、セルロース繊維の分散性が良いため、成形品外観が美しく、機械的強度も優れているものである。
【０００７】
本発明は、セルロース繊維集合体を解繊して、セルロース繊維と熱可塑性樹脂が均一に混合されたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物を得る製造方法を提供するものであり、セルロース繊維の分散性をより高めることで、より美しい外観を有する成形体が得られる製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
本発明は、前記製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から成形された樹脂成形体を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、課題の解決手段として、
攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊するとき、前記セルロース繊維集合体として棒状のパルプシートを用い、ミキサーの羽根とのなす角度が４５°〜９０°の範囲になるようにして、前記棒状のパルプシートと前記羽根を接触させて解繊する工程、
前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、
前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物（以下「セルロース繊維含有組成物」と略す）の製造方法を提供する。
【００１０】
高速攪拌と低速攪拌は相対的な周速（ｍ／秒；回転羽根の外周の線速度）の違いを意味するものであり、高速攪拌の方が低速攪拌よりも周速が大きいことを意味する。
【００１１】
本発明は、他の課題の解決手段として、請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から得られた樹脂成形体であり、前記成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数が１０個／５００cm２以下である樹脂成形体を提供する。
【００１２】
成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数が少ないほど、原料となるセルロース繊維含有組成物中のセルロース繊維の解繊状態が良いこと（未解繊のものが少ないこと）を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセルロース繊維含有組成物の製造方法によれば、解繊されたセルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物を得ることができる。このため、セルロース繊維含有組成物を用いて成形する場合には成形性も良く、得られた樹脂成形体中には、セルロース繊維が均一に分散され、軽量で機械的強度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜セルロース繊維含有組成物の製造方法＞
本発明のセルロース繊維含有組成物の製造方法を工程ごとに説明するが、本発明では、２以上の工程を１つにしてもよく、１つの工程を２以上に分離してもよい。
【００１５】
〔第１工程〕
第１工程において、攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊する。
【００１６】
本発明で用いるセルロース繊維集合体は、棒状のパルプシートである。「棒状」とは、細長い形状で、単なる１枚のシートよりも強度の大きなものを意味する。棒状のパルプシートとしては、例えば、
（I）パルプシートを１回巻き又は２回巻き以上（好ましくは２〜５回巻き）丸めて筒状にしたもの、
（II）パルプシートを１巻き又は２巻き以上丸めて筒状にした後、半径方向に押し潰して細長い板状にしたもの、
（III）パルプシートを交互に異なる方向になるように１回又は複数回（好ましくは２〜１０回）折り畳んで細長い板状にしたもの、
（IV）パルプシートを同一方向に１回又は複数回（好ましくは２〜１０回）折り畳んで細長い板状にしたもの、
（V）パルプシートをランダムな方向に１回又は複数回（好ましくは２〜１０回）折り畳んで細長い板状にしたもの、等を用いることができる。
【００１７】
パルプシートの形状は特に制限されるものではなく、上記（I）〜（V）の形態にできるものであればよく、長方形、正方形、円、扇形、三角形、五角形以上の多角形等のものを用いることができる。
【００１８】
パルプシートは、例えば、厚さが０．１〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍ、幅１０〜５０ｃｍ、長さ６０〜１００ｃｍ程度のものを用いることができる。
【００１９】
パルプシートは、ＪＩＳ Ｐ８１１２，Ｐ８１３１に記載された方法（ミューレン破裂強さ試験機を使用）により測定される破裂強さが０．５〜１０．０kPaｍ２／ｇの範囲であることが好ましい。この範囲内であると、上記した（I）〜（V）の方法を適用して、棒状のパルプシートを得ることができる。なお、引張強度が上記の下限値未満であっても、巻き回数や折り畳み回数をより多くすればよい。
【００２０】
（I）の筒状形態のものは、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにして筒状に巻かれたものである。図１では、パルプシートが２回半巻かれた状態を示している。これを押し潰したものが（II）の板状形態のものになる。
【００２１】
（III）の板状形態のものは、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにして、パルプシートを交互に異なる方向になるように折り畳んで、細長い板状にしたもの（即ち、蛇腹状に折り畳んだもの）である。図２（ｃ）は、（IV）の板状形態に相当する、同じ方向に折り畳まれたものを示している。
【００２２】
棒状のパルプシートは、上記（I）〜（V）の筒状又は板状のパルプシートと同程度の強度を有しているものであれば、巻いたり、折り畳んだりすることなく、単に１枚のシートを切断しただけのものでもよい。
【００２３】
棒状のパルプシートは、作業性を考慮すると、縦長さ／横幅（直径）の比率が３以上であることが好ましい。
【００２４】
パルプシートは、麻繊維、竹繊維、綿繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ヘンプ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナツ繊維等から選ばれる各種セルロース繊維を含むものを用いることができる。
【００２５】
セルロース繊維は、熱安定性が高い点から、αセルロース含有量が高いものが好ましく、８０質量％以上がより好ましく、８５質量％以上が更に好ましく、９０質量％以上が特に好ましい。
【００２６】
パルプシートの水分含有率は、２０質量％以下が好ましく、１７質量％以下がより好ましく、１５質量％以下が更に好ましい。水分含有率が２０質量％以下であると、次工程において摩擦熱の発生による昇温が容易になり、セルロース繊維集合体が解繊され易く凝集物が残らないので好ましい。なお、水分含有率は、カールフッシャー法による水分測定等により求める。
【００２７】
パルプシートは、必要に応じて、セルロース繊維以外の有機繊維を使用することができるが、セルロース繊維と有機繊維の合計量中、セルロース繊維の割合が５０質量％以上になるようにする。より好ましくはセルロース繊維の割合が５５質量％以上である。セルロース繊維以外の有機繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維等を用いることができる。
【００２８】
ミキサーは、攪拌手段として回転羽根を有するものであればよく、好ましくは加温手段を有しているものであり、例えば、三井鉱山（株）製ヘンシェルミキサー、ＦＭ２０Ｃ／Ｉ（容量２０Ｌ）や（株）カワタ製スーパーミキサー、ＳＭＶ−２０（容量２０Ｌ）を用いることができる。
【００２９】
回転羽根は、通常、上羽根と下羽根の２枚構成、あるいは上羽根、中間羽根、下羽根の３枚構成であるが、その枚数に制約はない。また、羽根の形状に制約はないが、たとえば上羽根には混練用タイプ、下羽根には高循環・高負荷用、中間羽根を使用する場合は溶融液用を用いる。
【００３０】
第１工程では、攪拌時の回転羽根の平均周速が１０〜１００ｍ／秒の範囲で攪拌することが好ましく、より好ましくは平均周速が１０〜９０ｍ／秒、更に好ましくは平均周速が１０〜８０ｍ／秒で攪拌する。
【００３１】
第１工程では、図３に示すようにして、パルプシートを棒状にしたものと、ミキサーの羽根とのなす角度が所定範囲になるようにして解繊する。図３は、棒状のパルプシートとミキサーの羽根との接触状態を説明するためのものであり、ミキサーの構造を説明するためのものではない。
【００３２】
第１工程では、図３に示す棒状のパルプシート１の中心線と、ミキサー１０の羽根１１の中心線（又は回転状態の羽根１１により生じる円形回転面の表面）とのなす角度αは、４５〜９０°であり、好ましくは６０〜９０°、より好ましくは７５〜９０°であり、９０°かそれに近似した角度であることが更に好ましい。なお、上記したとおり、ミキサーが上羽根と下羽根の２枚構成、あるいは上羽根、中間羽根、下羽根の３枚構成であるとき、少なくとも最初に接触する上羽根とのなす角度αが上記範囲を満たしていればよい。
【００３３】
第１工程では、図３に示す状態にて棒状のパルプシート１の端部（羽根１１から遠い方の端部）を機械的又は人為的に固定しておき、解繊の進行と共に、上記した所定角度αを維持したまま、回転状態の羽根１１に向かって棒状のパルプシート１を押し込んでいく。そして、棒状のパルプシート１の固定端部が回転状態の羽根１１に近づいたとき、固定状態を解放する。このようにして解繊するとき、羽根１１の回転圧力により、棒状のパルプシート１の先端の解繊部分（接触部分）も振動するため、上記の角度αも多少変動する可能性があるが、角度αの変動範囲は、初期の設定角度αから±１０°程度の範囲であればよい。
【００３４】
第１工程における処理は、セルロース繊維集合体の解繊を充分に行うことができればよく、例えば、セルロース繊維集合体が綿状に変化したことが目視にて確認できた時点を第１工程の処理の終了とすることができる。回転羽根の平均周速と攪拌時間は、セルロース繊維集合体の種類、形状、大きさ、投入量等により変化するものであるため、前記したように綿状に変化した時点を基準とすることが好適である。
【００３５】
このような第１工程の解繊法を適用することにより、例えば、特許文献６の発明のように、パルプシートをそのままミキサーで解繊した場合と比べると、より解繊状態が向上され、熱可塑性樹脂と混合した場合の分散性も向上される。
【００３６】
〔第２工程〕
第２工程において、前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、棒状のパルプシートから解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る。第１工程と第２工程は、ミキサーの攪拌を停止することなく、連続した１つの工程にすることができる。
【００３７】
第１工程において、ミキサー内にてセルロース繊維集合体（棒状のパルプシート）が解繊されているため、そこに所要量の熱可塑性樹脂を投入し、高速攪拌する。この高速攪拌により、摩擦熱が発生してミキサー内が昇温するため、熱可塑性樹脂が溶融し、解繊されたセルロース繊維に付着して、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物が得られる。
【００３８】
第２工程では、攪拌時の回転羽根の平均周速が１０〜１００ｍ／秒の範囲で攪拌することが好ましく、より好ましくは平均周速が１０〜９０ｍ／秒、更に好ましくは平均周速が１０〜８０ｍ／秒で攪拌する。攪拌を継続するとミキサー内の温度が上昇し続け、モーターの動力が上昇する。この動力の上昇及びミキサー内の温度に応じて攪拌速度を徐々にあるいは一気に減速して回転数を低下させることが好ましく、平均周速が前記範囲になるようにする。
【００３９】
この状態で撹拌を継続した場合、再び動力が上昇するので、連結する次の第３工程で使用する冷却ミキサーに混合物を排出する。このとき、この混合物では、解繊されたセルロース繊維が熱可塑性樹脂中にほぼ均一に付着している。
【００４０】
第２工程では、ミキサー内の昇温を補助して、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物の製造を容易にするため、加温手段により、ミキサーを加温することもできる。このときの温度は１２０〜１４０℃程度が好ましい。
【００４１】
熱可塑性樹脂は、融点２３０℃以下の結晶性樹脂及び非晶性樹脂から選ばれるものを用いることができる。
【００４２】
融点２３０℃以下の結晶性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド６、１１、１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、生分解性樹脂（ＰＢＳ系、ＰＢＳＡ系、ＰＣＬ系、ＰＬＡ系、セルロースアセテート系）等が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがより好ましい。
【００４３】
非晶性樹脂は、キャピラリオメーターで測定した溶融粘度が１０２〜１０５ポイズ（２００℃，剪断速度１００sec−１）のものを用いることができ、ＧＰＰＳ、ＭＩＰＳ、ＨＩＰＳ、ＡＳ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ等が好ましい。
【００４４】
セルロース繊維と熱可塑性樹脂の総量は、ミキサーの容量等に応じて設定する。セルロース繊維と熱可塑性樹脂の比率（いずれも絶乾状態とした場合）は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、セルロース繊維５〜５００質量部が好ましく、より好ましくは７〜４５０質量部、更に好ましくは１０〜４００質量部である。
【００４５】
特に、セルロース繊維の配合比率を多くする場合、例えば、樹脂１００質量部に対しセルロース繊維を６７質量部超えて配合する場合は、熱可塑性樹脂として粘度が低いものを用いることが望ましい。
【００４６】
例えば、ポリプロピレンを用いる場合、そのメルトフローレートは、温度２３０℃、荷重２１．６Ｎの条件下、２０〜２００ｇ／１０分のものが好ましく、ポリエチレンを用いる場合、そのメルトフローレートは、温度１９０℃、荷重２１．６Ｎの条件下、１０〜２００ｇ／１０分のものが好ましい。
【００４７】
また例えば、ＡＢＳ樹脂を用いる場合、そのメルトフローレートは、温度２２０℃、荷重１００Ｎの条件下、１０〜２００ｇ／１０分のものが好ましく、ポリスチレンを用いる場合、温度２００℃、荷重５０Ｎの条件下、５〜１００ｇ／１０分のものが好ましい。
【００４８】
〔第３工程〕
第３工程において、第２工程で得られた混合物を冷却しながら低速攪拌する。この工程の処理により、前記混合物を固化する（固化により造粒する）。第３工程では、ミキサーの冷却効率を高めるため、第１工程と第２工程で用いたミキサーとは別のミキサー（好ましくは冷却手段を有しているもの）を用いることが好ましい。
【００４９】
第３工程では、攪拌時の回転羽根の平均周速が１〜３０ｍ／秒の範囲で攪拌することが好ましく、より好ましくは平均周速が２〜２５ｍ／秒、更に好ましくは平均周速が３〜２５ｍ／秒で攪拌する。第３工程の攪拌速度は、第１工程及び第２工程の攪拌速度よりも小さい。
【００５０】
第３工程における処理は、セルロース繊維と熱可塑性樹脂との混合物が、成形用の材料として取り扱いできる程度に固化された時点を第３工程の処理の終了とすることができる。なお、摩擦熱の発生により、ミキサー内の温度が上がりすぎると一旦固化された熱可塑性樹脂が再溶融してしまうため、第３工程においても、ミキサー内の温度を管理することが好ましい。
【００５１】
このような処理により、セルロース繊維と熱可塑性樹脂を含む固化物（造粒物）が得られ、樹脂成形体の材料として用いることができる。
【００５２】
〔樹脂成形体〕
本発明の樹脂成形体は、本発明の製造方法により得られたセルロース繊維含有組成物の固化物（造粒物）を用い、押出機や射出成形機により、所望形状に成形して得ることができる。なお、前記固化物（造粒物）は粒径が不揃いであるため、必要に応じて、成形前に粉砕して粒径を揃えることができる。
【００５３】
本発明の樹脂成形体の製造に際しては、必要に応じて、セルロース繊維含有組成物の固化物（造粒物）に加えて、更に熱可塑性樹脂（成形体用の熱可塑性樹脂）を追加することができる。成形体用の熱可塑性樹脂としては、セルロース繊維含有組成物の製造に用いた樹脂のほか、公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。成形体用の熱可塑性樹脂とセルロース繊維含有組成物の熱可塑性樹脂は同じもの又は相溶性のあるものを用いることが好ましいが、必要に応じて公知の相溶化剤を併用することで、相溶性のないものを用いてもよい。
【００５４】
樹脂成形体の製造時には、必要に応じて、カーボンブラック、無機顔料、有機顔料、染料、助色剤、分散剤、安定剤、可塑剤、改質剤、紫外線吸収剤又は光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、潤滑剤、離型剤、結晶促進剤、結晶核剤、及び耐衝撃性改良用のエラストマー等を配合することができる。
【００５５】
本発明の樹脂成形体は、セルロース繊維含有組成物を用いているため、樹脂成形体中に解繊されたセルロース繊維が均一に分散されている。このため、セルロース繊維含有組成物を用いた成形した樹脂成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数を１０個／５０cm２以下にすることができ、好ましくは５個以下にすることができる。
【００５６】
本発明の樹脂成形体は、非発泡構造のものであるが、必要に応じて公知の発泡剤を用いて発泡構造（発泡体）にすることもできる。本発明の樹脂成形体は、非発泡構造及び発泡構造に係わらず、熱可塑性樹脂中にセルロース繊維が均一に分散され、それらが相互に絡み合って存在していることにより、内部に微細な隙間が形成されているため、軽量化することができるほか、釘打ちした場合でもひび割れ等が生じることがない。
【００５７】
発泡体の気泡構造は、独立気泡構造であっても連続気泡構造であってもよく、両方が混在していてもよい。発泡倍率は、通常１．０２倍以上であり、好ましくは１．０３倍以上、より好ましくは１．０５倍である。発泡倍率が１．０２倍未満の場合、満足できる釘うち性を得ることができない。
【００５８】
発泡体は、発泡剤を用いずに自然な発泡を利用する方法、及び発泡剤を使用する方法のいずれの方法で製造してもよい。発泡剤を使用する場合、揮発性ガス及び／又は揮発性ガスを発生する発泡剤あるいは、水を用いることができる。
【００５９】
揮発性ガスを発生する発泡剤あるいは揮発性ガスを発生する発泡剤としては、プロパン，ブタン、ペンタン、ヘキサン等の炭化水素類、ＨＣＦＣ２２，ＨＦＣ−１４２ｂ、ＨＦＣ−１３４ａ等のハロゲン化炭化水素、塩化メチレンや塩化メチル等の塩素化炭化水素等の有機ガス、炭酸ガス、窒素ガス等の無機ガスを挙げることができる。これらを使用する場合の発泡剤の配合量は特に限定されず、使用する発泡剤の種類、所望の発泡倍率に応じて適宜設定すればよい。
【００６０】
また、クエン酸、アゾ化合物、ヒドラジド化合物、アジド化合物、炭酸塩等の分解型発
泡剤も使用することができる。これらを使用する場合の発泡剤の割合は、発泡倍率等に応じて、例えば、樹脂１００質量部に対して０．１〜２０質量部が好ましく、より好ましくは０．５〜１０質量部である。
【００６１】
発泡剤は、熱可塑性樹脂と混合して用いてもよく、熱可塑性樹脂に含浸させて用いてもよい。更に、発泡剤は、溶融混練された熱可塑性樹脂に添加又は圧入してもよい。
【００６２】
また発泡剤として水を使用する場合は、押出機に直接ポンプ等を取り付けて水を添加してもよいが、熱可塑性樹脂に配合するセルロース繊維に予め含浸させてもよく、この場合は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部となるように水を含浸させることがよい。
【００６３】
また、第３工程又はその後の成形で得られた成形体に水分を吸収させ、これを発泡成形してもよい。この場合、成形体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部となるように水分を吸収させるのがよい。
【００６４】
前記発泡剤に加えて、必要に応じて、例えば、タルク、炭酸カルシウム等の発泡助剤（又は発泡核剤）を添加してもよい。発泡助剤（又は発泡核剤）の割合は、樹脂１００質量部に対して０．１〜４質量部でよい。
【００６５】
本発明の樹脂成形体の密度は０．４〜１．５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．５〜１．４ｇ／ｃｍ３であることがより好ましく、０．６〜１．４ｇ／ｃｍ３であることがより好ましいが、用途に応じては、圧縮成形することで、より成形体の密度は大きなものにしてもよい。
【００６６】
本発明の樹脂成形体は、電気・電子部品の梱包材料、建築資材（壁材等）、土木資材、農業資材、自動車部品（内装材、外装材）、包装資材（容器、緩衝材等）、生活資材（日用品等）に適用することができる。
【実施例】
【００６７】
実施例１
表１に示す成分を用いて、下記の方法により、セルロース繊維含有組成物を製造した。
【００６８】
〔第１工程〕
ヒーターミキサー（上羽根：混練用タイプ、下羽根：高循環・高負荷用，ヒーター及び温度計付き，容量２００Ｌ）を１４０℃に加温し、表１に示す棒状のパルプシートを所定角度αにてミキサーに投入し（図３参照）、平均周速５０ｍ／秒で攪拌した。約３分経過時点において、棒状のパルプシートが綿状に変化した。
【００６９】
〔第２工程〕
引き続き、ヒーターミキサー内にポリプロピレンを投入した後、平均周速５０ｍ／秒で攪拌を続けた。このときのモーターの電流値は３０Ａであった。ミキサーの温度が１２０℃に達した時に、ＭＰＰを投入し攪拌を続けた。
【００７０】
約１０分経過時点において、動力が上がり始めた。更に１分後、電流値が５０Ａに上昇したので、周速を２５m/secの低速に落とした。更に、低速の撹拌の継続により、動力が再度上昇し始めた。低速回転開始１分３０行後、電流値が６０Ａに達したので、ミキサーの排出口をあけ、接続する冷却ミキサーに排出した。
【００７１】
〔第３工程〕
冷却ミキサー〔回転羽根：冷却用標準羽根，水冷手段（２０℃）及び温度計付き，容量５００Ｌ）平均周速１０ｍ／秒で攪拌を開始し、ミキサー内の温度が８０℃になった時点で攪拌を終了した。第３工程の処理により、セルロース繊維とポリプロピレンの混合物は固化して、直径が数ｍｍから２ｃｍ程度の造粒物が得られた。
【００７２】
得られた造粒物を用いて、二軸押出機を用いて押出成形して、本発明の樹脂成形体を得た。シリンダー温度は１９０℃であった。二軸押出機を用いた成形性（混練性、押出性）は良好であった。
【００７３】
実施例２〜５
原料の配合成分を変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００７４】
実施例６
実施例１の組成物１００質量部に対して、発泡剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリルを２重量部添加して、発泡成形体を得た。
【００７５】
比較例１、２
比較例１は、特開２００７−８４７１３（特許文献６）の実施例３であり、比較例２は、ＰＰと結晶性セルロースを用い、実施例１〜５の第１〜第３工程の処理をすることなく、実施例１〜５と同様にして二軸押出機を用いて押出成形したものであり、比較例３は、折り畳みシートを用いたものである。
【００７６】
〔試験方法〕
（１）成形体表面に存在するセルロース繊維塊の数（個／５００cm２）
射出成形機にて１９０℃のシリンダー温度にてカラープレート（５０mm×１００mm×３mm）を１０枚成形した。そのカラープレート１０枚の片一方の面を５倍以上の拡大境にて観察し、合計５００cm２中の最大径又は最大長さが０．５mm以上のセルロース繊維の未解繊物に起因するセルロース繊維塊の数を数えた。
（２）曲げ強さ（ＭＰａ）
ＩＳＯ１７８に準拠して測定した。
【００７７】
（３）曲げ弾性率（ＭＰａ）
ＩＳＯ１７８に準拠して測定した。
【００７８】
（４）シャルピー衝撃強さ（ｋＪ／ｍ２）
ＩＳＯ１７９／１ｅＡに準拠して、ノッチ付きシャルピー衝撃強さを測定した。
【００７９】
（５）釘打ち性
発泡剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを２重量部添加して発泡成形を実施し、縦２００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚み１０ｍｍの成形体を得た。これを２枚重ねて厚み２０ｍｍとして、その一面に５本の釘（長さ３４ｍｍ、太さ２ｍｍ）を、縦１００ｍｍの位置に、横方向に約６０ｍｍ間隔で、１６ｍｍの深さまで打ち付けた。両端の釘は、板の縁から約６０ｍｍ離れた位置に打ち付けた。
【００８０】
このようにして５本の釘を打ったとき、全てにおいて成形体に割れが生じることがなく、成形体と釘の接触部分に盛り上がりが見られない場合（○表示）、全て又は一部において成形体に割れが生じるか又は成形体と釘の接触部分に盛り上がりが見られる（×表示）で評価した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
ＰＰ：ポリプロピレン，サンアロマー（株）製のＰＭＢ６０Ａ
ＡＢＳ：ＡＢＳ樹脂、ダイセルポリマー（株）のセビアンＶ６６０
ポリ乳酸：ポリＬ乳酸樹脂、市販のポリＬ乳酸樹脂を使用した。Ｄ体１．２％、ＰＭＭＡ換算で重量平均分子量１7万のものを使用した。
【００８３】
図１の筒状シート：フェニックス社製の竹パルプ（平均繊維長さ１．７ｍｍ、αセルロース含有量９０％、破裂強さ３．９kPaｍ２／ｇ）からなる、幅４０ｃｍ、長さ８０ｃｍ、厚み１ｍｍのシートを５回巻いて筒状にしたもの
図２の板状シート：上記シート（フェニックス社製の竹パルプ）を図２（ｂ）のように交互に異なる方向に５回折り畳んだもの
セルロースシュレッド（セルロース繊維集合体）：上記シート（フェニックス社製の竹パルプ）をシュレッダーにて３ｍｍ角に切断したもの
結晶性セルロース：JRS PHARMA 社製 セルロースパウダー
パーテイクルサイズ ＞２５０μｍ（６０メッシュ） ＜１％
＞７５μｍ（２００メッシュ） ２２％
＞３２μｍ（４７０メッシュ） ８５％
セルロースシート折り畳み：上記シート（フェニックス社製の竹パルプ）を２回折り畳んで、縦４０ｃｍ、横２０ｃｍの四角形にしたもの
ＭＰＰ：酸変性ポリプロピレン、三洋化成工業（株）製ユーメックス１０１０
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（ａ）は、第１工程で使用する筒状のパルプシートの斜視図、（ｂ）は平面図。
【図２】（ａ）は、第１工程で使用する別形態の板状のパルプシートの斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は更に別形態の板状のパルプシートの平面図。
【図３】第１工程の解繊方法を説明するための図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊するとき、前記セルロース繊維集合体として棒状のパルプシートを用い、ミキサーの羽根とのなす角度が４５°〜９０°の範囲になるようにして、前記棒状のパルプシートと前記羽根を接触させて解繊する工程、
前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、
前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記棒状のパルプシートが、パルプシートを１巻き又は２巻き以上丸めた筒状のもの又はパルプシートを１回又は複数回折り畳んだ板状のものである、請求項１記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
前記高速攪拌時の回転羽根の平均周速が１０〜１００ｍ／秒であり、前記低速回転時の回転羽根の平均周速が１〜３０ｍ／秒であり、前記高速攪拌時の周速が前記低速攪拌時の周速よりも大きい、請求項１又は２記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記セルロース繊維集合体の水分含有率が２０質量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
セルロース繊維の平均繊維長さが０．１〜１０００ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、融点２３０℃以下の結晶性樹脂及びキャピラリオメーターで測定した溶融粘度が１０２〜１０５ポイズ（２００℃，剪断速度１００sec−１）の非晶性樹
脂から選ばれるものである、請求項１〜５のいずれか１項記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から得られた樹脂成形体であり、前記成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数が１０個／５００cm２以下である樹脂成形体。
【請求項８】
成形体の密度が０．４〜１．３ｇ／ｃｍ３である、請求項７記載の樹脂成形体。
【請求項１】
攪拌手段として回転羽根を有するミキサー中にセルロース繊維集合体を入れ、高速攪拌することにより、前記セルロース繊維集合体を解繊するとき、前記セルロース繊維集合体として棒状のパルプシートを用い、ミキサーの羽根とのなす角度が４５°〜９０°の範囲になるようにして、前記棒状のパルプシートと前記羽根を接触させて解繊する工程、
前記ミキサー内に熱可塑性樹脂を入れた後に攪拌することで、発生した摩擦熱により前記熱可塑性樹脂を溶融させて、解繊されたセルロース繊維に前記熱可塑性樹脂が付着した混合物を得る工程、
前記混合物を冷却しながら低速攪拌する工程を有するセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記棒状のパルプシートが、パルプシートを１巻き又は２巻き以上丸めた筒状のもの又はパルプシートを１回又は複数回折り畳んだ板状のものである、請求項１記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
前記高速攪拌時の回転羽根の平均周速が１０〜１００ｍ／秒であり、前記低速回転時の回転羽根の平均周速が１〜３０ｍ／秒であり、前記高速攪拌時の周速が前記低速攪拌時の周速よりも大きい、請求項１又は２記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記セルロース繊維集合体の水分含有率が２０質量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
セルロース繊維の平均繊維長さが０．１〜１０００ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、融点２３０℃以下の結晶性樹脂及びキャピラリオメーターで測定した溶融粘度が１０２〜１０５ポイズ（２００℃，剪断速度１００sec−１）の非晶性樹
脂から選ばれるものである、請求項１〜５のいずれか１項記載のセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法により得られたセルロース繊維含有熱可塑性樹脂組成物から得られた樹脂成形体であり、前記成形体表面に存在するセルロース繊維塊の内、最大径又は最大長さが０．５ｍｍ以上のセルロース繊維塊の数が１０個／５００cm２以下である樹脂成形体。
【請求項８】
成形体の密度が０．４〜１．３ｇ／ｃｍ３である、請求項７記載の樹脂成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２９７４７９（Ｐ２００８−２９７４７９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４６６０７（Ｐ２００７−１４６６０７）
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（５０１０４１５２８）ダイセルポリマー株式会社 (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（５０１０４１５２８）ダイセルポリマー株式会社 (144)
【Ｆターム（参考）】
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