JP2022012875A - マスターバッチ、繊維含有樹脂組成物、繊維強化樹脂成形体、繊維強化樹脂発泡成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体の製造方法 - Google Patents
マスターバッチ、繊維含有樹脂組成物、繊維強化樹脂成形体、繊維強化樹脂発泡成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[1]熱可塑性樹脂(A)、前記熱可塑性樹脂(A)とは異なる熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子を含有する樹脂組成物からなるマスターバッチであって、
熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子の合計100質量%に対して、
熱可塑性樹脂(A)が10~50質量%、熱可塑性樹脂(B)が10~50質量%、セルロース繊維が30~79.99質量%およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子が0.01~30質量%である、ことを特徴とするマスターバッチ。
前記炭素系粒子の含有率が0.01~3質量%である、上記[7]に記載の繊維強化樹脂成形体。
前記マスターバッチと、融点が100℃以上の熱可塑性樹脂(C)とを、溶融混錬によって繊維含有樹脂組成物を得る工程(II)と、
前記繊維含有樹脂組成物を用いて超臨界成形法によって繊維強化樹脂発泡成形体を得る工程(III)と、
を有する、繊維強化樹脂発泡成形体の製造方法。
本実施形態のマスターバッチは、熱可塑性樹脂(A)、前記熱可塑性樹脂(A)とは異なる熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子を含有する樹脂組成物からなる。このマスターバッチでは、好ましくは、熱可塑性樹脂(A)が10~50質量%、熱可塑性樹脂(B)が10~50質量%、セルロース繊維が30~79.99質量%およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子が0.01~30質量%である。マスターバッチとは、セルロース繊維を高濃度で含有する樹脂組成物であって、粉砕されて、セルロース繊維強化樹脂の成形体を得る際にベース樹脂に配合される着色剤を意味する。
上記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維及び炭素系粒子の合計の質量を100質量%としたときの、熱可塑性樹脂(A)の含有率は、上述のように10質量%以上から50質量%以下までの範囲であってよく、好ましくは12質量%以上、より好ましくは14質量%以上、更に好ましくは16質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは48質量%以下、より好ましくは46質量%以下、更に好ましくは44質量%以下の範囲としてよい。熱可塑性樹脂(A)の含有率が10質量%未満であると、溶融時の流動性が著しく低下し、加工が困難となる。また、熱可塑性樹脂(A)の含有率が50質量%を超えると、セルロースの解繊性が低下し、凝集塊が多数発生する。したがって熱可塑性樹脂(A)の含有率を上記範囲内の値とする。
このようなオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソブテン(1-ブテン)を含む炭素原子数4~12のα-オレフィン、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。
上記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維及び炭素系粒子の合計の質量を100質量%としたときの、熱可塑性樹脂(B)の含有率は、上述のように10質量%以上から50質量%以下までの範囲であってよく、好ましくは12質量%以上、より好ましくは14質量%以上、更に好ましくは16質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは48質量%以下、より好ましくは46質量%以下、更に好ましくは44質量%以下の範囲としてよい。熱可塑性樹脂(B)の含有率が10質量%未満であると、セルロースの解繊性が低下し凝集塊が多数発生する。また、熱可塑性樹脂(A)の含有率が50質量%を超えると、溶融時の流動性が著しく低下し、加工が困難となる。したがって熱可塑性樹脂(B)の含有率を上記範囲内の値とする。
上記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維及び炭素系粒子の合計の質量を100質量%としたときの、セルロース繊維の含有率は、上述のように30質量%以上から79.99質量%以下までの範囲であってよく、好ましくは31質量%以上、より好ましくは32質量%以上、更に好ましくは33質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下の範囲としてよい。セルロース繊維の含有率が30質量%未満であると、解繊不良が発生する。また、セルロース繊繊の含有率が79.99質量%を超えると、溶融流動性が低下し加工性が低下する。したがってセルロース繊維の含有率を上記範囲内の値とする。
セルロース繊維の平均繊維幅の測定は、走査電子顕微鏡により10000倍に拡大して形態観察を行い、任意の200点の繊維径を測定し、その数平均により算出することができる。
セルロース繊維のアスペクト比は、複合材料の樹脂分を洗い出しセルロースを分離したのち走査電子顕微鏡により測定することができる。
木材系セルロース繊維としては、針葉樹、広葉樹をクラフト法、サルファイト法、ソーダ法、ポリサルファイド法などで蒸解した化学パルプ繊維、レファイナー、グラインダーなどの機械力によってパルプ化した機械パルプ繊維、薬品による前処理の後、機械力によってパルプ化したセミケミカルパルプ繊維、或いは古紙パルプ繊維などが挙げられる。これらは、各々、未晒(漂白前)もしくは晒(漂白後)の状態で使用することができる。
非木材系セルロース繊維としては、例えば、綿、マニラ麻、亜麻、藁、竹、バガス、ケナフなどを木材パルプと同様の方法でパルプ化した繊維が挙げられる。
上記セルロース繊維は、これらのうちから選択される1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
炭素系粒子は、カーボンブラックを主成分とする粒子である。主成分とは、炭素系粒子全体の質量を100質量%としたときのカーボンブラックの含有率が、50質量%を超えていることを意味する。上記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維及び炭素系粒子の合計の質量を100質量%としたときの、炭素系粒子の含有率は、上述のように0.01質量%以上から30質量%以下までの範囲であってよく、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下の範囲としてよい。炭素系粒子の含有率が0.01質量%未満であると、本発明の効果を得にくくなり、また、炭素系粒子の含有率が30質量%を超えると、溶融流動性が低下し加工性が低下する。したがって炭素系粒子の含有率を上記範囲内の値とする。
上記炭素系粒子の平均粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定機(Microtrac MT3300EXII)を用いて常法(JIS Z8825)に従って測定した粒度分布に基づき求められる平均粒子径(D50)である。
マスターバッチは、その機能の主旨を逸脱しない範囲において、上記熱可塑性樹脂(A)、上記熱可塑性樹脂(B)、上記セルロース繊維及び上記炭素系粒子以外の他の成分が含まれてもよい。
その他の成分としては、具体的には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、滑剤、難燃剤、充填材等が挙げられる。
上記その他の成分のうち、酸化防止剤をマスターバッチに含有させると、後述する繊維強化樹脂成形体の黒色度をより改善することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられ、これらのうちから選択された1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。黒色度の改善効果がより大きくなる点では、フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤とを併用することが好ましい。
マスターバッチは、例えば熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子を、得られるマスターバッチにおける各成分の割合が上記範囲内の値となるように、これらを配合、溶融混錬することにより得ることができる。
溶融混練工程における加熱温度は、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂の溶融のし易さに応じて決定されるが、例えば好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃の範囲としてよく、また、好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下の範囲としてよい。加熱温度が100℃以上であれば、熱可塑性樹脂を溶融し易くなり、該熱可塑性樹脂中にセルロース繊維を分散させやすくなり、300℃以下であれば、各成分の熱劣化を抑制して黒色度をより改善することができる。
マスターバッチをペレット状とする場合には、溶融混練後、ストランドを形成し、そのストランドを、ペレタイザを用いて切断してペレット状にする。ペレット状のマスターバッチは、さらなる成形を行うための材料として使用することができ、例えば後述する繊維強化樹脂成形体用の材料として用いることができる。ペレット状のマスターバッチは、成形機(例えば、射出成形機、押出成形機等)によって成形することができる。
本実施形態に係る繊維含有樹脂組成物は、上記マスターバッチと、熱可塑性樹脂(C)とを含有する。また、繊維強化樹脂成形体は、上記繊維含有樹脂組成物を溶融成形してなる部材である。熱可塑性樹脂(C)は、上記マスターバッチの粉砕物に配合される希釈樹脂であって、繊維強化樹脂成形体におけるマトリックス樹脂の主成分である。熱可塑性樹脂(C)とマスターバッチとにより、繊維強化樹脂成形体におけるマトリックス樹脂が構成される。上記のように構成されるマスターバッチを経て繊維含有樹脂組成物を得ることにより、セルロース繊維の分散性が向上し、従来の発泡成形体と比較して、繊維強化樹脂成形体の優れた外観が得られると共に機械的特性を向上することができ、加えて高い黒色度を有する優れた外観を得ることができる。
上記繊維含有樹脂組成物又は上記繊維強化樹脂成形体中の熱可塑性樹脂(A)の含有率は、特に制限されないが、前記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子と、熱可塑性樹脂(C)との合計100質量%に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下、更に好ましくは60質量%以下の範囲としてよい。
上記繊維含有樹脂組成物又は上記繊維強化樹脂成形体中の熱可塑性樹脂(B)の含有率は、特に制限されないが、前記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子と、熱可塑性樹脂(C)との合計100質量%に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下の範囲としてよい。
上記繊維含有樹脂組成物又は上記繊維強化樹脂成形体中の熱可塑性樹脂(C)の含有率は、特に制限されないが、前記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子と、熱可塑性樹脂(C)との合計100質量%に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは99質量%以下、より好ましくは95質量%以下、更に好ましくは90質量%以下の範囲としてよい。
上記繊維含有樹脂組成物又は上記繊維強化樹脂成形体中のセルロース繊維の含有率は、前記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子と、熱可塑性樹脂(C)との合計100質量%に対して、セルロース繊維の含有率が好ましくは0.01質量%以上から3質量%以下までの範囲であることにより、繊維強化樹脂成形体のより高い強度、剛性を実現することができる。
上記繊維含有樹脂組成物又は上記繊維強化樹脂成形体中の炭素系粒子の含有率は、前記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子と、熱可塑性樹脂(C)との合計100質量%に対して、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上の範囲としてよく、また、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下の範囲としてよい。炭素系粒子の含有率が0.01~3質量%であることにより、繊維強化樹脂成形体の黒色度をより改善することができる。
上記繊維含有樹脂組成物又は上記繊維強化樹脂成形体には、その機能の主旨を逸脱しない範囲において、上記熱可塑性樹脂(A)、上記熱可塑性樹脂(B)、上記熱可塑性樹脂(C)、上記セルロース繊維及び上記炭素系粒子以外の他の成分が含まれてもよい。
その他の成分としては、具体的には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、滑剤、難燃剤、充填材等が挙げられる。
上記その他の成分のうち、酸化防止剤を成形体に含有させると、繊維強化樹脂成形体の黒色度をより改善することができ、しかも、セルロース繊維の酸化劣化を防いでセルロース繊維が本来有する樹脂の強化機能を充分に発揮させることができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等が挙げられ、これらのうちから選択された1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。黒色度の改善効果がより大きくなる点では、フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤とを併用することが好ましい。
繊維強化樹脂成形体におけるフェノール系酸化防止剤の含有率は、繊維強化樹脂成形体100質量%に対して、好ましくは0.01~2質量%、より好ましくは0.1~1質量%の範囲としてよい。フェノール系酸化防止剤の含有率が上記下限値以上であれば、黒色度の改善効果がより高くなり、上記上限値以下であれば、強度低下を抑制できる。
繊維強化樹脂成形体におけるリン系酸化防止剤の含有率は、繊維強化樹脂成形体100質量%に対して、好ましくは0.01~2質量%、より好ましくは0.1~1質量%の範囲としてよい。リン系酸化防止剤の含有率が上記下限値以上であれば、黒色度の改善効果がより高くなり、上記上限値以下であれば、強度低下を抑制できる。
フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤との質量比(フェノール系酸化防止剤の質量:リン系酸化防止剤の質量)は、黒色度の改善効果がより高くなることから、好ましくは1:10~10:1、より好ましくは3:7~7:3の範囲としてよい。
繊維含有樹脂組成物は、上記マスターバッチと、熱可塑性樹脂(C)とを配合、溶融混錬することにより得ることができる。例えば、熱可塑性樹脂(C)を、得られる繊維含有樹脂組成物及び繊維強化樹脂成形体におけるセルロース繊維や炭素系粒子の割合が上記範囲内の値となるように、これらを配合、溶融混錬することにより得ることができる。
溶融混練工程における加熱温度は、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂の溶融のし易さに応じて決定されるが、例えば、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上の範囲としてよく、また、好ましくは350℃以下、より好ましく250℃以下の範囲としてよい。加熱温度が120℃以上であれば、熱可塑性樹脂を溶融し易くなり、該熱可塑性樹脂中にセルロース繊維を分散させやすくなり、200℃以下であれば、各成分の熱劣化を抑制して黒色度をより改善することができる。
繊維強化樹脂成形体をペレット状とする場合には、溶融混練後、ストランドを形成し、そのストランドを、ペレタイザを用いて切断してペレット状にする。ペレット状の繊維強化樹脂成形体は、さらなる成形用の材料として使用することができ、例えば車両等に取り付けられる成形品用の材料として用いることができる。ペレット状の繊維強化樹脂成形体は、成形機(例えば、射出成形機、押出成形機等)によって成形することができる。
繊維強化樹脂成形体をシート状とする場合には、溶融混練後、溶融樹脂をスリット状の孔から吐出させることによりシート状にすることができる。シート状の繊維強化樹脂成形体は、さらにプレス成形法又は真空成形法によって成形してもよい。
繊維強化樹脂成形体をチューブ状にする場合には、溶融混練後、溶融樹脂を環状の孔から吐出させることによりチューブ状にすることができる。
繊維強化樹脂成形体を棒状又は柱状にする場合には、溶融混練後、溶融樹脂を孔から吐出させることにより棒状又は柱状にすることができる。
本実施形態に係る繊維強化樹脂発泡成形体は、上記繊維含有樹脂成形体によって形成されたセル壁と、該セル壁によって画定された複数の発泡セルとを有している。セル壁は、複数の発泡セル間の隔壁をなしており、この隔壁が一体となって三次元構造を構成している。上述のようにセルロース繊維の分散性が向上した繊維含有樹脂組成物を用いて繊維強化樹脂発泡成形体を得ることにより、従来の発泡成形体と比較して、繊維強化樹脂発泡成形体の機械的特性を向上しつつ、高い黒色度を有する優れた外観を得ることができる。
繊維強化樹脂発泡成形体の製造方法は、前記繊維含有樹脂組成物を用いて化学発泡法、物理発泡法など、公知の方法で繊維強化樹脂発泡成形体を製造することができるが、物理発泡法が好ましい。物理発泡法としてはブタン、窒素、二酸化炭素などの高温高圧下で気体となる物質を発泡剤(物理発泡剤)として用い、加圧状態で、前記繊維含有樹脂組成物に注入した後、物理的変化(気液相分離)により気泡を発生させる方法であれば特に限定されず、超臨界発泡やビーズ発泡であってもよい。これらの物理発泡法の中でも、超臨界発泡成形法とよばれ、超臨界流体を発泡剤として用い、前記繊維含有樹脂組成物に飽和状態まで注入した後、圧力や温度の変化を与えることで微細気泡を発生方法が特に好ましい。以下、超臨界成形法を用いた本発明の繊維強化樹脂発泡成形体の製造方法について、さらに説明する。
超臨界成形法としては、特に制限されず、公知の各種方法を適用することができる。例えば、先ず、得られた繊維含有樹脂組成物のペレットを、射出成形機のホッパーから成形機に投入し、成形機スクリューの搬送ゾーン、圧縮ゾーンにて加熱溶融された後、溶融樹脂組成物を成形機スクリューの計量ゾーン及び圧縮ゾーンに送出する。そして、窒素又は二酸化炭素ガスを超臨界流体としたものを計量ゾーン部に設けた注入口より注入し、この超臨界流体と溶融樹脂とを加圧、単一相化し、次いで射出成形機のノズルから射出して、スプルー、ランナー内を単一相を維持しながら流動し金型キャビティへ送出する。ゲートを通過後に気泡核が発生し、気泡が拡大しながら金型内への充填が進行することにより、超臨界発泡成形が行われる。気泡核の生成は、金型における圧力が窒素又は二酸化炭素の臨界圧力以下に低下することで、窒素または二酸化炭素を過飽和状態にし、過飽和状態になった溶融樹脂組成物に多数のセル核が発生することにより行われる。
(マスターバッチの製造)
熱可塑性樹脂(A)である高密度ポリエチレン(HDPE、融点130℃、旭化成株式会社製)22.5部、熱可塑性樹脂(B)であるアクリル系ポリマー(DICNAL、ガラス転移点65℃、DIC株式会社製)25部、セルロース繊維として針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)(幅:50μm、繊維長:2mm、含水率50質量%:Howe Sound Pulp and Paper社製)50部、炭素系粒子(ファーネス法カーボンブラック、pH3.5、比表面積110m2/g、三菱化学株式会社製)2.5部を混合し、混練装置(株式会社テクノベル製、KZW25)にて190℃の条件で溶融混練しマスターバッチ1(以下、マスターバッチを「MB」ともいう)を製造した。
得られたMB1 20部と熱可塑性樹脂(C)である高密度ポリエチレン(HDPE、融点130℃、旭化成株式会社製)80部を混ぜ、混練装置(株式会社テクノベル製、KZW25)にて190℃の条件で溶融混練し、繊維含有樹脂組成物1(以下、繊維含有樹脂組成物を「CP」ともいう)を製造した。
得られたCP1を射出成形機(株式会社日本製鋼所製、J110AD)のシリンダーを経て溶融し、溶融させた樹脂組成物を金型内へ射出し、肉厚2mm、縦150mm×横150mmの繊維強化樹脂成形体を得た。成形条件は、シリンダー温度190℃、金型温度40℃、冷却時間30秒、背圧15MPa、保圧12MPa、射出保圧時間2秒とした。
また、得られたCP1を、MuCell(登録商標)用超臨界ガス供給装置(SCF高圧定量供給装置)(TREXEL社製、T-100J)を用いて超臨界状態にした窒素を、射出成形機(日本製鋼所社製、J110AD)のシリンダーへと所定量注入し、溶融した樹脂組成物と混合させて金型内へ射出し、ショートショット法にて超臨界発泡成形を行い、肉厚2mm、縦150mm×横150mmの繊維強化樹脂発泡成形体を得た。成形条件は、シリンダー温度190℃、金型温度40℃、冷却時間30秒、背圧15MPa、保圧2MPa、窒素流入量0.6質量%、射出保圧時間2秒とした。繊維強化樹脂成形体と比較して凡そ15%の軽量化となるように繊維強化樹脂発泡成形体を得た。
また、繊維強化樹脂成形体の色相を分光測色計(コニカミノルタジャパン株式会社製、CM-5)により測定したところ、L*26.5、b*-0.4であった。
繊維強化樹脂成形体の縦に70mmのところを、MD方向に幅25mmを切り出し、MD方向試験片を作製した。得られた試験片を用いて、ISO 178による曲げ試験により曲げ弾性率を測定したところ、曲げ弾性率は2.3GPaであった。
また、繊維強化樹脂発泡成形体の色相を分光測色計(コニカミノルタジャパン株式会社製、CM-5)により測定したところ、L*32.1、b*-0.4であった。
繊維強化樹脂発泡成形体の縦に70mmのところを、MD方向に幅25mmを切り出し、MD方向試験片を作製した。得られた試験片を用いて、ISO 178による曲げ試験により曲げ弾性率を測定したところ、曲げ弾性率は1.5GPaであった。
熱可塑性樹脂(A)である高密度ポリエチレンをポリプロピレン(PP、融点164℃)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、MB2を製造した。また、熱可塑性樹脂(C)をポリプロピレン(PP、融点164℃)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてCP2を製造した。CP2を用いて、実施例1と同様に射出成形及び超臨界発泡成形を行い、得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を実施例1と同様に評価した。
また、繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*31.0、b*-0.4であった。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、2.2GPaであった。
CPを経ず、得られたMB1 20部と熱可塑性樹脂(C)であるHDPE80部を混合し、実施例1と同様にして射出成形を行った。また、CPを経ず、得られたMB1 20部と熱可塑性樹脂(C)であるHDPE80部とを混合し、実施例1と同様に超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
また、繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*33.2、b*-0.3であった。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.5GPaであった。
熱可塑性樹脂(A)である高密度ポリエチレンをポリアミド6(PA6、融点226℃)へ変更し且つ溶融混練温度を250℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてMB3を製造した。熱可塑性樹脂(C)をHDPEからポリアミド6(PA6、融点226℃)へ変更し且つシリンダー温度を250℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてCP3を製造し、射出成形を行った。また、熱可塑性樹脂(C)をHDPEからポリアミド6(PA6、融点226℃)へ変更し且つ溶融温度を250℃に変更したこと以外は、実施例1と同様に超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*33.2、b*-0.1であった。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、2.6GPaであった。
熱可塑性樹脂(A)である高密度ポリエチレンをポリブチレンテレフタレート(PBT、融点233℃)に変更した以外は実施例1と同様にしてMB4を製造した。熱可塑性樹脂(C)をHDPEからポリブチレンテレフタレート(PBT、融点233℃)へ変更したこと以外は、実施例1と同様にしてCP4を製造し、射出成形を行った。また、熱可塑性樹脂(C)をHDPEからポリブチレンテレフタレート(PBT、融点233℃)へ変更したこと以外は、実施例1と同様に超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*34.1、b*-0.3であった。また切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、2.2GPaであった。
炭素系粒子のpH3.5ファーネス法カーボンブラック(比表面積110m2/g、三菱ケミカル株式会社製)をpH8ファーネス法カーボンブラック(比表面積120m2/g、三菱ケミカル株式会社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてMB5を製造した。また、実施例1と同様にしてCP5を製造し、射出成形を行った。また、実施例1と同様に超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*33.0、b*1.3であった。また切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.5GPaであった。
炭素系粒子のpH3.5ファーネス法カーボンブラック(比表面積110m2/g、三菱ケミカル株式会社製)をpH6.5ファーネス法カーボンブラック(比表面積165m2/g、三菱ケミカル株式会社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてMB6を製造した。また、実施例1と同様にしてCP6を製造し、射出成形を行った。また、実施例1と同様に超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*33.0、b*1.1であった。また切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.5GPaであった。
MB1 20部と熱可塑性樹脂(C)であるPP80部を混合したこと以外は、実施例1と同様にしてCP7を製造し、射出成形を行った。また、実施例1と同様に超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ異物は見られなかった。色相はL*31.2、b*-0.4であった。また切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、2.2GPaであった。
熱可塑性樹脂(A)及び熱可塑性樹脂(C)としてHDPEを84.5部、熱可塑性樹脂(B)としてアクリル系ポリマーを5部、セルロース繊維を10部、炭素系粒子としてpH8ファーネス法カーボンブラック(比表面積120m2/g、三菱ケミカル株式会社製)0.5部を混合したこと以外は、実施例1と同様にしてMB7、CP8を製造した。CP8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして射出成形及び超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ、セルロース繊維の焼け異物が多数確認された。色相はL*37.2、b*1.5であり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも黒色度が劣った。。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.3GPaであり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも曲げ弾性率が低下した。
炭素系粒子のpH3.5ファーネス法カーボンブラック(比表面積110m2/g、三菱ケミカル株式会社製)を非カーボンブラックである黒鉛(pH6、比表面積6m2/g)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、MB8、CP9を製造した。CP9を用いたこと以外は、実施例1と同様にして射出成形及び超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ、セルロース繊維の塊状物が多数確認された。色相はL*41.1、b*1.5であり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも黒色度が劣った。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.4GPaであり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも曲げ弾性率が低下した。
熱可塑性樹脂(A)であるHDPE 24.999部、熱可塑性樹脂(B)アクリル系ポリマー 25部、セルロース繊維 50部、炭素系粒子0.001部を混合したこと以外は、実施例1と同様にしてMB9を製造した。MB9を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてCP10を製造し、射出成形及び超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ、セルロース繊維の塊状物が多数確認された。色相はL*53.9、b*1.8であり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも黒色度が劣った。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.3GPaであり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも曲げ弾性率が低下した。
熱可塑性樹脂(A)であるHDPE 22.5部、熱可塑性樹脂(B)アクリル系ポリマー 12.5部、セルロース繊維 25部、炭素系粒子40部を混合したこと以外は、実施例1と同様にしてMB10を製造した。MB10を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてCP11を製造し、射出成形及び超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ、セルロース繊維の塊状物が多数確認された。色相はL*29.3、b*0.2であった。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.1GPaであり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも曲げ弾性率が低下した。
熱可塑性樹脂(A)であるHDPE 90部、熱可塑性樹脂(B)アクリル系ポリマー 2.5部、セルロース繊維 5部、炭素系粒子2.5部を混合したこと以外は、実施例1と同様にしてMB11を製造した。MB11を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてCP12を製造し、射出成形及び超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ、セルロース繊維の塊状物が多数確認された。色相はL*37.1、b*1.2であった。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、0.7GPaであり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも曲げ弾性率が低下した。
熱可塑性樹脂(A)であるHDPE 7.5部、熱可塑性樹脂(B)アクリル系ポリマー 30部、セルロース繊維 60部、炭素系粒子2.5部を混合したこと以外は、実施例1と同様にしてMB12を製造した。MB12を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてCP13を製造し、射出成形及び超臨界発泡成形を行った。得られた繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂発泡成形体を、実施例1と同様に評価した。
繊維強化樹脂発泡成形体の外観を目視にて調べたところ、セルロース繊維の塊状物が多数確認された。色相はL*37.2、b*1.2であり、実施例1~8の繊維強化樹脂発泡成形体のいずれよりも黒色度が劣った。また、繊維強化樹脂発泡成形体から切り出した試験片の曲げ弾性率を測定したところ、1.9GPaであった。
Claims (10)
- 熱可塑性樹脂(A)、前記熱可塑性樹脂(A)とは異なる熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子を含有する樹脂組成物からなるマスターバッチであって、
熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子の合計100質量%に対して、
熱可塑性樹脂(A)が10~50質量%、熱可塑性樹脂(B)が10~50質量%、セルロース繊維が30~79.99質量%およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子が0.01~30質量%である、ことを特徴とするマスターバッチ。 - 前記セルロース繊維の平均繊維幅が1000μm以下である、請求項1に記載のマスターバッチ。
- 前記炭素系粒子が、窒素吸着比表面積50m2/g以上でありかつpH8以下である、請求項1又は2に記載のマスターバッチ。
- 前記熱可塑性樹脂(A)が、融点80℃以上の結晶性樹脂である、請求項1~3のいずれか1項に記載のマスターバッチ。
- 前記熱可塑性樹脂(B)が、ガラス転移点が150℃以下でありかつ融点を持たない非晶性樹脂である、請求項1~4のいずれか1項に記載のマスターバッチ。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のマスターバッチと、融点が100℃以上の熱可塑性樹脂(C)とを含有する繊維含有樹脂組成物。
- 請求項6に記載の繊維含有樹脂組成物を溶融成形してなる、繊維強化樹脂成形体。
- 前記マスターバッチ中の熱可塑性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子と、熱可塑性樹脂(C)との合計100質量%に対して、
前記炭素系粒子の含有率が0.01~3質量%である、請求項7に記載の繊維強化樹脂成形体。 - 請求項8に記載の繊維強化樹脂成形体によって形成されたセル壁と、該セル壁によって画定された複数の発泡セルとを有し、比重が1.5以下である、繊維強化樹脂発泡成形体。
- 熱可塑性樹脂(A)、前記熱可塑性樹脂(A)とは異なる熱可塑性樹脂(B)、セルロース繊維およびカーボンブラックを主成分とする炭素系粒子を配合して樹脂組成物からなるマスターバッチを準備する工程(I)と、
前記マスターバッチと、融点が100℃以上の熱可塑性樹脂(C)とを、溶融混錬によって繊維含有樹脂組成物を得る工程(II)と、
前記繊維含有樹脂組成物を用いて超臨界成形法によって繊維強化樹脂発泡成形体を得る工程(III)と、
を有する、繊維強化樹脂発泡成形体の製造方法。
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