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天然繊維複合体組成物、天然繊維複合体組成物から得られる成形体、および天然繊維複合体組成物の製造方法
説明

天然繊維複合体組成物、天然繊維複合体組成物から得られる成形体、および天然繊維複合体組成物の製造方法

【課題】熱可塑性ポリマーに対する竹繊維などの天然繊維の分散性、成形加工性、成形物の強度、成形物の色相、および成形物の臭気の改善を図る。
【解決手段】竹繊維などの天然繊維と熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂を主成分とする天然繊維複合体組成物、さらには天然繊維を熱可塑性ポリマーに充填する際に分散樹脂を用いた天然繊維複合体組成物の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分散性、成形加工性、成形物の強度、成形物の色相に優れ、また成形物の臭気のない天然繊維複合体組成物、およびこの天然繊維複合体組成物から得られる成形体、ならびにこの天然繊維複合体組成物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
竹繊維などの天然繊維を熱可塑性ポリマーに充填した複合体は、従来から多用されているガラス繊維を熱可塑性ポリマーに充填した複合体と比べて、複合体の軽量化および高強度化が図れ、自動車の内装材や外装材として使用した場合、機械的強度の向上や燃費向上、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出低減に寄与する材料として注目されている。また、家電製品や一般のプラスチック製品として利用した場合にも、ガラス繊維複合体が使用後焼却処分した場合、大量の焼却残査が発生する問題があるのに対し、竹繊維複合体などの天然繊維複合体は焼却残査が殆ど発生しないため焼却処分が可能で、環境にも優れているなどの特長がある。
【0003】
しかしながら、竹繊維複合体などの天然繊維複合体は、熱可塑性ポリマーに対する竹繊維などの天然繊維の分散性が悪く、成型加工性や成形物の強度不足の問題、成形時の焦げの発生に起因する成形物の色相および臭気などの問題が発生するという問題があり、実用化が進んでいないのが現状である。
【0004】
上記問題点を解決するため、これまでに幾つかの提案がなされている。例えば、特許文献1(特開2005−75836号公報)では、竹繊維を化学的にあるいは機械的に処理して炭化させ炭化物を混合し熱可塑性ポリマーに対する竹繊維の分散性を向上させている。また、特許文献2(特開2009−132074号公報)では、竹繊維と熱可塑性ポリマーとの密着性を向上させ、射出成形体の機械的物性を高めるために、無水マレイン酸変性ポリオレフィンやオキサゾリン変性ポリオレフィン、メタクリル酸グリシジルエステル変性ポリオレフィンなどの変性樹脂を添加する方法が提案されている(同特許文献の段落「0018」−「0019」)。
【0005】
しかしながら、竹繊維の炭化物を使用して熱可塑性ポリマーに対する竹繊維の分散性を向上させる方法(特許文献1)は、竹繊維の化学的または機械的処理を行う必要があり、コストアップの要因となり、且つ得られる複合体の色相が黒くなるという欠点がある。また、無水マレイン酸変性ポリオレフィンなどの変性樹脂を添加する方法(特許文献2)は、熱可塑性ポリマーに対する竹繊維の分散性を向上させる効果は無く、成形加工性や成形物の強度や、成形時の焦げの発生に起因する成形物の色相および臭気などが十分に改善できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2005−75836号公報
【特許文献2】特開2009−132074号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記の様な現状に鑑み、熱可塑性ポリマーに対する竹繊維などの天然繊維の分散性、成形加工性、成形物の強度、成形物の色相に優れ、さらに成形物の臭気が殆どない天然繊維複合体組成物およびこの天然繊維複合体組成物から得られる成形体、ならびに天然繊維複合体組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、天然繊維、熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂を主成分とする天然繊維複合体組成物に関する。なお、「主成分とする」とは、本発明の組成物中に、天然繊維、熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂(固形分換算)が総計で60重量%以上含有されていることを指称し、40重量%以下、他の繊維やその他の添加剤が含有されていてもよい。
ここで、本発明の天然繊維複合体組成物は、分散樹脂で処理された天然繊維、および熱可塑性ポリマーを主成分とするものが好ましい。
また、天然繊維/熱可塑性ポリマーの重量比は、好ましくは0.1〜90重量部/99.9〜10重量部であり、分散樹脂(固形分換算)の配合割合は、好ましくは天然繊維と熱可塑性ポリマーの配合量の総計100重量部に対し、0.01〜50重量部である。
さらに、天然繊維としては、好ましくは竹繊維である。
さらに、熱可塑性ポリマーとしては、好ましくはポリプロピレンや高密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンから選ばれたポリオレフィン類、ポリアミド4やポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミドから選ばれたポリアミド類、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネートから選ばれたポリエステル類、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール(POM)、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸から選ばれた少なくとも1種である。
さらに、分散樹脂としては、好ましくはテルペン系樹脂、または石油系樹脂、石炭系樹脂、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、フェノール系樹脂もしくはケトン系樹脂から選ばれた少なくとも1種である。
次に、本発明は、以上の天然繊維複合体組成物から得られる成形体に関する。
次に、本発明は、天然繊維を熱可塑性ポリマーに充填する際に分散樹脂を用いることを特徴とする前記天然繊維複合体組成物の製造方法に関する。
ここで、前記天然繊維複合体の製造方法としては、天然繊維に分散樹脂を散布処理もしくは含浸処理し、次いでこの分散樹脂で処理された天然繊維と熱可塑性ポリマーとを加熱・混合することが挙げられる。
また、前記天然繊維複合体の製造方法として、分散樹脂と天然繊維および熱可塑性ポリマーを常温で攪拌混合し、その後、加熱・混合することも挙げられる。
これらの製造方法に用いられる分散樹脂は、水系エマルション形態の分散樹脂であってもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明の天然繊維複合体組成物は、分散性、成形加工性、成形物の強度、成形物の色相に優れ、さらに臭気が殆どない成形体を得ることが出来る。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる天然繊維は、竹繊維、麻繊維(亜麻、苧麻、マニラ麻、サイザル麻、黄麻(ジュート)、大麻、ケナフなど)、カラムシ、ココナッツ繊維、綿、パンヤ綿、シュロ、稲わら、麦わら、パイナップル繊維などが例示され、これらは単独であるいは必要により複数種を適宜組み合わせて使用できる。好ましくは、竹繊維である。
【0011】
本発明で用いられる竹繊維は、モウソウチク、マダケ、ハチクなどの種類の竹が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、本発明で用いられる竹繊維の製法についても、化学的処理、物理的処理等の方法があるが、特にこれらの製法に限定されるものではない。また、本発明で用いられる竹繊維の太さや長さ、硬さや含水率などの性状は特に制限されるものではなく使用できる。
また、本発明に用いられる竹繊維は、繊維に加工した後、竹繊維に含まれるリグニンなどの不純物による酸化劣化や熱劣化を防ぐ目的で、苛性ソーダや苛性カリの水溶液などの化学薬品による処理で不純物を除去した竹繊維も使用できる。
【0012】
また、本発明は、竹繊維などの天然繊維以外にも、様々な繊維を本発明の複合体組成物に併用することが可能である。例えば、セルロースファイバー、セルロースナノファイバーなどの他の天然繊維や、カーボンナノチューブ、アラミド繊維などの合成繊維、ガラス繊維などの無機繊維などが挙げられるが、これらに限定されない。更に、木紛、炭酸カルシウム、タルクなどの有機・無機フィラーも併用することが可能である。
【0013】
次に、本発明で用いられる熱可塑性ポリマーの種類は特に制限されず、熱可塑性を有するものであれば使用可能である。
例えば、ポリプロピレンや高密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどのポリオレフィン類、ポリアミド4やポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミドなどのポリアミド類、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネートなどのポリエステル類、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−スチレン系樹脂(AS樹脂)、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール(POM)、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸などが挙げられ、またこれらのポリマーは単独重合ポリマーでも共重合ポリマーであってもよく、さらにはこれらの2種以上を併用したブレンドポリマーなどすべて使用可能である。これら中で、汎用的な熱可塑性ポリマーとしてポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリカーボネート、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレートが好ましく用いられる。
【0014】
なお、本発明で用いられる熱可塑性ポリマーに加えて、熱硬化性ポリマーを併用することができる。熱硬化性ポリマーとしては、例えばエポキシ類、アクリル類、ウレタン類、シリコーン類、フェノール類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
熱硬化性ポリマーの使用量は、熱可塑性ポリマー+熱硬化性ポリマー中に80重量%以下である。
【0015】
次に、本発明で用いられる分散樹脂の種類は特に制限されるものではなく、竹繊維などの天然繊維と熱可塑性ポリマーの複合体に分散性を付与するものであれば如何なる樹脂も使用可能である。例えば、テルペン系樹脂または石油系樹脂、石炭系樹脂、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、フェノール系樹脂、ケトン系樹脂等が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらの樹脂を単独で用いても、または2種以上を併用しても構わない。
【0016】
本発明で用いられる分散樹脂は、通常、常温で樹脂状の固体、または粘ちょうな液体である。その分子量は特に制限されないが、熱可塑性ポリマーに対する竹繊維などの天然繊維の分散性能について一定の有効性を得るためには、通常、重量平均分子量は200〜10,000の範囲の分散樹脂が使用され、好ましくは230〜8,000の範囲のものが使用される。分散樹脂の重量平均分子量が200未満では、成形加工時に分散樹脂が蒸発による気散や成形物の強度低下の原因となり、一方、重量平均分子量が10,000を超えると分散樹脂の溶融粘度が高くなり十分な分散効果が得られないため好ましくない。
【0017】
分散樹脂のうち、本発明で用いられるテルペン系樹脂は、通常、有機溶媒中でフリーデルクラフツ型触媒存在下、テルペン単量体単独、もしくはテルペン単量体と芳香族単量体、またはテルペン単量体とフェノール類を共重合して得られたものをいうが、これらに限定されない。また、得られたテルペン系樹脂を水素添加処理して得られた水素添加テルペン系樹脂であってもよい。例えば、α−ピネン樹脂、β−ピネン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、水添テルペン樹脂等のテルペン系樹脂が挙げられる。
【0018】
テルペン単量体としては、イソプレンなどの炭素数5のヘミテルペン類、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、d−リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α−フェランドレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、テルピノーレン、1,8−シネオール、1,4−シネオール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、サビネン、パラメンタジエン類、カレン類などの炭素数10のモノテルペン類、カリオフィレン、ロンギフォレンなどの炭素数15のセスキテルペン類、炭素数20のジテルペン類等が挙げられるがこれらに限定されない。これらの化合物の中で、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、d−リモネンが特に好ましく用いられる。
芳香族単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、イソプロペニルトルエン等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ビスフェノールA等が挙げられるが、これらに限定されない。
【0019】
また、分散樹脂のうち、本発明で使用される石油系樹脂とは、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、共重合系石油樹脂、脂環族系石油樹脂、これらの水素化物等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、分散樹脂のうち、本発明で使用される石炭系樹脂とは、例えば、クマロン樹脂、クマロンインデン樹脂、およびこれらの水素化物等が挙げられるが、これらの樹脂に限定されない。
【0020】
さらに、分散樹脂のうち、本発明で使用されるロジン系樹脂とは、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等のロジンの他、前記ロジンを不均化もしくは水素添加処理した安定化ロジン、前記ロジンの多量体である重合ロジン(典型的には二量体)、マレイン酸、フマル酸、(メタ)アクリル酸等の不飽和酸により変性された変性ロジン等が挙げられる。また、ロジン誘導体樹脂としては、前記ロジン系樹脂のエステル化物、フェノール変性物およびそのエステル化物等が挙げられる。本発明で使用されるロジン系樹脂またはロジン誘導体樹脂は、これらの樹脂に限定されるものではない。
【0021】
さらに、分散樹脂のうち、本発明で使用されるフェノール系樹脂とは、フェノールやクレゾール、キシレノール、レゾルシン、ビスフェノールAなどのフェノール類とホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドなどのアルデヒド類との縮合によるフェノール系樹脂が挙げられるがこれらに限定されない。
【0022】
さらに、分散樹脂のうち、本発明で使用されるケトン系樹脂とは、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン等の脂肪族ケトンやシクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等の脂環式ケトン等のケトン類とホルムアルデヒドとの縮合によるケトン系樹脂が挙げられるがこれらに限定されない。
【0023】
以上の本発明で用いられる分散樹脂の中で、特にテルペン系樹脂が好ましく用いられる。
テルペン系樹脂は、例えばヤスハラケミカル(株)より”YSレジンPX”(テルペン樹脂)、”YSレジンTO”(芳香族変性テルペン樹脂)、”YSレジンTR”(芳香族変性テルペン樹脂)、”クリアロン”(水添テルペン樹脂)、”YSポリスター”(テルペンフェノール樹脂)、”マイティエース”(テルペンフェノール樹脂)の商品名で市販されており容易に入手できる。
【0024】
本発明に用いられる分散樹脂は、水系エマルションの形態で使用することができる。その種類は前記に記載した内容と同様で、竹繊維などの天然繊維と熱可塑性ポリマーの分散性を付与するものであれば使用可能である。
例えば、テルペン系樹脂または石油系樹脂、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、フェノール系樹脂、ケトン系樹脂等が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらの樹脂を単独で用いても、または2種以上を併用しても構わない。また、テルペン系樹脂、石油系樹脂、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、フェノール系樹脂およびケトン系樹脂の詳細は、前記に記載した内容と同様である。
【0025】
水系エマルション形態の分散樹脂の製法は特に制限されるものではない。例えば、溶剤に溶解させた分散樹脂と水、および界面活性剤をホモジナイザーなどにより機械的に混合分散させ、その後脱溶剤する方法や、溶融した分散樹脂、水および界面活性剤を用いて転相乳化させる方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0026】
ここで、界面活性剤としては特に限定されないが、ロジンのアルカリ金属塩、アルキルベンゼンスルフホン酸、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ポリオキシモノ及びジスチリルフェニルエーテルスルホコハク酸モノエステル塩、アルキルフェノキシボリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩などのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル等の非イオン性界面活性剤、テトラアルキルアンモニウムクロライド、トリアルキルベンジルアンモニウムクロライド、アルキルアミン、モノオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のカチオン性界面活性剤等が挙げられる。
【0027】
また、水系エマルション形態の分散樹脂の濃度は特に制限はないが、好ましくは0.5〜80重量%であり、さらに好ましくは30〜70重量%である。0.5重量%未満では、分散樹脂の天然繊維への定着効率が低下し、一方80重量%を超えると、エマルションとしての安定性が悪化するため好ましくない。
【0028】
本発明で用いられる水系エマルション形態の分散樹脂の中で、特に水系テルペン系樹脂エマルションが好ましく用いられる。水系テルペン系樹脂エマルションは、前記のテルペン系樹脂を、例えば前記の界面活性剤を用いた乳化法により得られる。水系テルペン系樹脂エマルションは、例えばヤスハラケミカル(株)より“ナノレット”の商品名で市販されており容易に入手できる。
【0029】
本発明で用いられる竹繊維などの天然繊維と熱可塑性ポリマーの配合割合は特に制限されないが、通常、天然繊維/熱可塑性ポリマーの配合比は重量比で、0.1〜90重量部/99.9〜10重量部であり、好ましくは1〜60重量部/99〜40重量部である。天然繊維が0.1重量部未満では、天然繊維の効果が十分に発揮できず、一方90重量部を超えると、成形加工性が低下し、かつ機械的強度も低下するため好ましくない。また、熱可塑性ポリマーが10重量部未満では,成形加工性が低下し、かつ機械的強度も低下するため好ましくない。
【0030】
また、本発明で用いられる分散樹脂(固形分換算)の配合割合は、天然繊維と熱可塑性ポリマーの配合量の総計100重量部に対し、通常、0.01〜50重量部であり、好ましくは0.5〜30重量部である。さらに好ましくは、1.0〜20重量部である。
分散樹脂(固形分換算)が0.01重量部未満では十分な分散効果が得られず、一方、50重量部を超えると、機械的強度が低下するため好ましくない。
【0031】
なお、分散樹脂が水系樹脂エマルションの場合、分散樹脂と竹繊維などの天然繊維との付着性が良好で、水系でない場合と比べて、分散樹脂の配合量が少量でよく、配合量を削減することができるという特長がある。
この場合、竹繊維などの天然繊維の配合量は、天然繊維と熱可塑性ポリマーの配合量の総計100重量部に対し、分散樹脂(固形分換算)が好ましくは0.01〜25重量部、さらに好ましくは0.05〜15重量部である。付与形態は、天然繊維を分散樹脂エマルジョンに浸漬したり、分散樹脂エマルジョンを天然繊維に噴霧すればよい。天然繊維に分散樹脂(エマルジョン)を付与処理後、通常、30〜100℃で、1〜100分程度、乾燥する。このようにすると、水系の分散樹脂を使用することにより、少量で均一に竹繊維などの天然繊維に当該分散樹脂を付着することができ、しかも作業性も向上する。
その後、分散樹脂で処理された天然繊維に、下記のようにして、熱可塑性ポリマーを充填すればよい。
【0032】
本発明の天然繊維複合体組成物の製造方法は、天然繊維を熱可塑性ポリマーに充填する際に分散樹脂を用いることが特徴であり、これまでには無かった方法である。
【0033】
天然繊維を熱可塑性ポリマーに充填する際に分散樹脂の添加および混合の方法は特に制限されない。添加・混合方法として、例えば分散樹脂を加熱溶融状態で天然繊維に含浸させ、これに粉末またはペレット状の熱可塑性ポリマーを加えて加熱・混合する方法が挙げられる。また、分散樹脂と天然繊維および熱可塑性ポリマーを常温で攪拌混合し、その後、加熱・混合する方法が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、水系エマルション形態の分散樹脂も上記と同様の方法で添加・混合可能である。
【0034】
本発明の天然繊維と熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂からなる天然繊維複合体組成物から得られる成形体は、特に制限されるものではなく、あらゆる成形体を含む。例えば、シート形状、フィルム形状、中空形状、筐体、部品形状等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【0035】
本発明の天然繊維複合体組成物から得られる成形体を製造する方法は、特に制限されることはなく、既存の方法が用いられる。すなわち、天然繊維と熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂を前記の方法により混合し、続いて得られた混合物を成形機で成形する方法が挙げられる。
【0036】
天然繊維と熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂の混合の方法は、具体的には例えば混合装置として羽根の付いた加熱(加圧)装置や一軸または二軸の押出成形機などを用いて混合する方法が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、その混合物は、ブロック状、ペレット状等その形状は様々で、特に限定されない。
【0037】
また、本発明に用いられる分散樹脂が水系エマルションの場合には、前記混合方法の他に、天然繊維に水系分散樹脂エマルションを散布して付着させ、乾燥させた後、熱可塑性ポリマーを混合する方法も可能である。熱可塑性ポリマーと混合する方法は前記と同様の混合装置を用いることができるが、特に限定されない。
【0038】
本発明の天然繊維複合体組成物の成形方法としては、例えば射出成形、ブロー成形、押出成形、インフレーション成形、シート加工後の真空成形、圧空成形、真空圧空成形等の成形方法により、各種成形体とすることができるが、これらに限定されない。これらの中で、特に射出成形法が好ましく実施でき、ガス射出成形、射出プレス成形等も行うことができる。
【0039】
射出成形などの成形温度は、使用する熱可塑性ポリマーの種類によって適宜設定するが、通常、100〜350℃、好ましくは150〜300℃程度である。
【0040】
本発明の天然繊維複合体組成物には、その特性を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、無機フィラー、有機フィラー等を添加することができる。熱安定剤や酸化防止剤としては、特に限定されないが例えば、ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン、イオウ系化合物、リン系化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物などが挙げられる。なお、本発明の天然繊維複合体組成物にこれらを混合する方法は特に限定されない。また、難燃性を補助するために、縮合リン酸エステル、ポリリン酸、窒素化合物系難燃剤などの難燃剤を添加してもよい。
【0041】
本発明の天然繊維複合体組成物には、竹繊維などの天然繊維と熱可塑性ポリマーおよびその他の添加成分との親和性を付与する目的で相溶化剤を添加することができる。相溶化剤としては例えば、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンや塩素化ポリオレフィン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンの具体例として、無水マレイン酸変性ポリプロピレンやアクリル酸変性ポリプロピレン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0042】
本発明の天然繊維複合体組成物から得られる成形体の具体例としては、自動車用樹脂部品、パソコン周辺の各種部品および筐体、携帯電話部品および筐体、家電製品の部品およびその筐体、ガラス代替樹脂部品、各種フィルムおよびシート製品、OA機器部品等の電化製品用樹脂部品、その他事務用品、文房具、雑貨、遊具、玩具、土木建材用品等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。自動車用樹脂部品の具体例としてはバンパー、インストルメントパネル、コンソールボックス、ガーニッシュ、ドアトリム、天井、フロア、エンジン周りのパネル、ステアリングコラムカバー、ダッシュサイドフィニッシャー、クラスターリッド、グローブボックス、サイドベント、ルーフフィニッシャー、ヒューズボックスリッド、ラゲージサイドフィニッシャー、ピラーガーニッシュ、シートベルトエスカッション、パッケージトレイ、バッグドアフィニッシャー、サンバイザー、センターコンソール、ヘッドランプ、コンビランプ、フォグランプ、ルームランプ、マップランプ、ヒーターケース、クーラーケース、コンビメーター等が挙げられる。ただし、これらの部材に限定されるものではない。
【実施例】
【0043】
以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
なお、試験片の作製および評価方法の詳細は以下のとおりである。
【0044】
(1)溶融混合条件
使用機器:ラボプラストミル((株)東洋精機製作所製)
2軸押出機、D=20mm、L/D=25
混合条件:170〜240℃×80rpm
配合条件:ドライブレンド
【0045】
(2)流動性試験(スパイラルフロー長、成形性評価)
使用機器:射出成形機“FE80S12ASE”(日精樹脂工業(株)製)
1)シリンダー温度(℃):H1/H2/H3/H4/=200/200/200/200
2)金型:2mmスパイラルフロー金型
3)金型温度:40℃
4)評価射出圧力:800kg/cm
5)射出時間:10sec、冷却時間:70sec
6)計量位置:50mm、シリンダー余裕:5〜10mm
【0046】
(3)試験片の作成
使用機器:射出成形機“FE80S12ASE”(日精樹脂工業(株)製)
1)シリンダー温度(℃):H1/H2/H3/H4/=200/200/200/200
2)金型温度:40℃
3)射出圧力:650kg/cm
4)射出時間:10sec、冷却時間:70sec
5)計量位置:50mm、シリンダー余裕:5〜10mm
6)成形試験片:ASTM引張り試験用ダンベル1号、曲げ、アイゾット衝撃強さ、荷重たわみ試験片
【0047】
(4)機械物性試験
1)引張り強さ(ASTM D638に準ずる)

装置:島津オートグラフAGS−10KND

引張り速度:5mm/min

測定温度、湿度:23℃、50%
2)曲げ強さおよび曲げ弾性率(ASTM D790に準ずる)

装置:島津オートグラフAGS−10KND
曲げ速度:3mm/min
測定温度、湿度:23℃、50%
3)アイゾット衝撃強さ(ASTM D256に準ずる)
装置:アイゾット衝撃試験機((株)東洋精機製作所製)
W=1.592kg、R=11.06cm、
α=135°
4)荷重たわみ温度:HDT(ASTM D648に準ずる)
装置:HDT&VICATテスターS−3M((株)東洋精機製作所製)
曲げ応力:4.6kg・f/cm
【0048】
(5)目視および官能試験
1)目視による分散性評価
曲げ強度および曲げ弾性率に用いた試験片を裁断機で裁断し、断面を目視で竹繊維の分散状態を目視により、◎(良好)、○(やや良好)、△(やや悪い)、×(悪い)、の4段階で評価した。
2)目視による色相評価
引張り強度に用いた試験片を目視で色相を、◎(淡色)、○(微褐色)、△(褐色)、×(黒褐色)、の4段階で評価した。
3)官能による臭気評価
引張り強度に用いた試験片を官能により臭気を、◎(僅か)、○(弱い)、△(やや強い)、×(強い)の4段階で評価した。
【0049】
なお、以下の実施例・比較例において、混合方法A,B,Cは、以下のとおりである。
混合方法A
分散樹脂を天然繊維に噴霧し乾燥させ、熱可塑性樹脂とドライブレンドし、2軸押出機で溶融混合する方法。
混合方法B
分散樹脂と天然繊維および熱可塑性樹脂をドライブレンドし、2軸押出機で溶融混合する方法。
混合方法C
分散樹脂と天然繊維および熱可塑性樹脂をニーダーで混練し、2軸押出機で溶融混合する方法。
【0050】
実施例1
物理的処理法により製造された繊維長3〜4mm、平均繊維径が225μmのマダケ繊維15重量部にヤスハラケミカル(株)製「ナノレットR1050(ヤスハラケミカル(株)製「YSレジンTR105(重量平均分子量が870である芳香族変性テルペン樹脂)」の固形分50%エマルジョン)」1.2重量部(固形分換算 0.6重量部)を均一に噴霧して含浸させ、常温で乾燥処理した。得られた処理済みマダケ繊維とポリプロピレン(PP:ハイポールJ340:三井化学(株)製)85重量部をドライブレンドし、2軸押出機を用いて溶融混合してペレットとした。このペレットを用いて射出成形機による流動性(スパイラルフローによる成形性)の評価を行った。また、ASTMに準じた試験片を射出成形し、各種機械物性試験(引張り強さ、曲げ強さ、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強さ、および荷重たわみ温度(HDT))を測定した。また、同じ試験片を裁断機で裁断し、目視による断面の竹繊維の分散状態を観察した。さらに、試験片を目視による色相および官能による臭気の評価を行った。結果を表1に示した。
【0051】
実施例2
実施例1において使用したナノレットR1050を2重量部(固形分換算 1重量部)に変更した以外は、実施例1と全く同様の方法で評価した。結果を表1に示した。
【0052】
実施例3
実施例1において使用したナノレットR1050を40重量部(固形分換算 20重量部)に変更した以外は、実施例1と全く同様の方法で評価した。結果を表1に示した。
【0053】
実施例4
実施例1において使用したナノレットR1050を60重量部(固形分換算 30重量部)に変更した以外は、実施例1と全く同様の方法で評価した。結果を表1に示した。
【0054】
実施例5
実施例1において使用したナノレットR1050を100重量部(固形分換算 50重量部)に変更した以外は、実施例1と全く同様の方法で評価した。結果を表1に示した。
【0055】
実施例6
物理的処理法により製造された、実施例1と同様の繊維長3〜4mmのマダケ繊維15重量部とヤスハラケミカル(株)製「YSレジンTR105」を10重量部およびポリプロピレン(PP:ハイポールJ340:三井化学(株)製)85重量部をドライブレンドし、2軸押出機を用いて溶融混合してペレットとした。このペレットを用いて実施例1と同様方法で評価した。結果を表1に示した。
【0056】
実施例7
実施例6において分散樹脂をヤスハラケミカル(株)製「クリアロンP125(重量平均分子量が1,170である水添テルペン樹脂)」に変更した以外は、実施例6と全く同様の方法で評価した。結果を表1に示した。
【0057】
実施例8
実施例1において使用したナノレットR1050を0.2重量部(固形分換算 0.1重量部)に変更した以外は、実施例1と全く同様の方法で評価した。結果を表2に示した。
【0058】
実施例9
実施例6において分散樹脂をヤスハラケミカル(株)製「ダイマロン(重量平均分子量272の液状テルペン樹脂)」に、その使用量を3重量部に変更した以外は、実施例6と全く同様の方法で評価した。結果を表2に示した。
【0059】
実施例10
実施例6において分散樹脂をヤスハラケミカル(株)製「YSレジンPX1150N(重量平均分子量3,400のテルペン樹脂)」に、その使用量を5重量部に変更した以外は、実施例6と全く同様の方法で評価した。結果を表2に示した。
【0060】
実施例11
実施例7においてマダケ繊維を2重量部、ポリプロピレンを98重量部、クリアロンP125を5重量部に変更した以外は、実施例7と全く同様の方法で評価した。結果を表2に示した。
【0061】
実施例12
物理的処理法により製造された、実施例1と同様の繊維長3〜4mmのマダケ繊維50重量部とクリアロンP125を25重量部およびポリプロピレン(PP:ハイポールJ340:三井化学(株)製)50重量部をテストニーダー((株)モリヤマ製、Ms双腕型ニーダーS5−2型)で混練(条件:羽根回転数50rpm、温度190℃)した後、2軸押出機を用いて溶融混合してペレットとした。このペレットを用いて、実施例1と同様方法で評価した。結果を表2に示した。
【0062】
実施例13
実施例12においてマダケ繊維を80重量部、ポリプロピレンを20重量部、クリアロンP125を20重量部に変更した以外は、実施例12と全く同様の方法で評価した。結果を表2に示した。
【0063】
実施例14
実施例6において、ポリプロピレンをナイロン−6(東レ(株)製、”アミランCM1001”)に、分散樹脂をヤスハラケミカル(株)製「マイティーエースK140(重量平均分子量850のテルペンフェノール樹脂)」を5重量部に、流動性試験片および機械物性試験片作成のための射出成形機のシリンダー温度(H1〜H4)を225℃に、金型温度を60℃に、および射出圧力を750kg/cmに変更した以外は、実施例6と全く同様の方法で評価した。結果を表2に示した。
【0064】
実施例15
実施例2において、分散樹脂を荒川化学工業(株)製「スーパーエステルE−720(ロジン系樹脂の固形分50%エマルション)」に変更した以外は、実施例2と全く同様の方法で評価した。結果を表3に示した。
【0065】
実施例16
実施例6において分散樹脂を荒川化学工業(株)製「スーパーエステルA−100(ロジン系樹脂)」に変更した以外は、実施例6と全く同様の方法で評価した。結果を表3に示した。
【0066】
比較例1
実施例7において使用したクリアロンP125を全く用いなかった以外は、実施例7と全く同様の方法で評価した。結果を表3に示した。
【0067】
比較例2
実施例7において使用したクリアロンP125を相溶化剤の無水マレイン酸変成PP(三洋化成(株)社製、ユーメックス1010)5重量部に変更した以外は、実施例7と全く同様の方法で評価した。結果を表3に示した。
【0068】
比較例3
実施例7において使用したマダケ繊維およびクリアロンP125を全く用いず、ポリプロピレンのみ用いた以外は、実施例7と全く同様の方法で評価した。結果を表3に示した。
【0069】
比較例4
実施例14において使用したマイティーエースK140を全く用いなかった以外は、実施例14と全く同様の方法で評価した。結果を表3に示した。
【0070】
【表1】










【0071】
【表2】

【0072】
【表3】

【産業上の利用可能性】
【0073】
本発明の天然繊維複合体組成物およびそれから得られる成形体は、自動車用樹脂部品、パソコン周辺の各種部品および筐体、携帯電話部品および筐体、家電製品の部品およびその筐体、OA機器部品等の電化製品用樹脂部品、その他事務用品、文房具、雑貨、遊具、玩具、土木建材用品等の分野に利用可能であり、産業上の波及効果は極めて大きい。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
天然繊維、熱可塑性ポリマーおよび分散樹脂を主成分とする天然繊維複合体組成物。
【請求項2】
分散樹脂で処理された天然繊維、および熱可塑性ポリマーを主成分とする請求項1記載の天然繊維複合体組成物。
【請求項3】
天然繊維/熱可塑性ポリマーの重量比が0.1〜90重量部/99.9〜10重量部であり、分散樹脂(固形分換算)の配合割合が天然繊維と熱可塑性ポリマーの配合量の和100重量部に対し、0.01〜50重量部である、請求項1または2記載の天然繊維複合体組成物。
【請求項4】
天然繊維が竹繊維である請求項1〜3いずれかに記載の天然繊維複合体組成物。
【請求項5】
熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンから選ばれたポリオレフィン類、ポリアミド4、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミドから選ばれたポリアミド類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネートから選ばれたポリエステル類、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール(POM)、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸から選ばれた少なくとも1種である請求項1〜4いずれかに記載の天然繊維複合体組成物。
【請求項6】
分散樹脂が、テルペン系樹脂、または石油系樹脂、石炭系樹脂、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、フェノール系樹脂もしくはケトン系樹脂から選ばれた少なくとも1種である請求項1〜5いずれかに記載の天然繊維複合体組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の天然繊維複合体組成物から得られる成形体。
【請求項8】
天然繊維を熱可塑性ポリマーに充填する際に分散樹脂を用いることを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の天然繊維複合体組成物の製造方法。
【請求項9】
天然繊維に分散樹脂を散布処理もしくは含浸処理し、次いでこの分散樹脂で処理された天然繊維と熱可塑性ポリマーとを加熱・混合する、請求項8に記載の天然繊維複合体組成物の製造方法。
【請求項10】
分散樹脂と天然繊維および熱可塑性ポリマーを常温で攪拌混合し、その後、加熱・混合する請求項8記載の天然繊維複合体組成物の製造方法。
【請求項11】
分散樹脂が、水系エマルジョン形態の分散樹脂である請求項8〜10いずれかに記載の天然繊維複合体組成物の製造方法。

【公開番号】特開2012−111855(P2012−111855A)
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−262142(P2010−262142)
【出願日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【出願人】(000117319)ヤスハラケミカル株式会社 (85)
【Fターム(参考)】