JP2010126637A - Molding material, molded article, casing for use in electronic appliance, and method for manufacturing molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形材料、成形体、電子機器用筺体、及び成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a molding material, a molded body, a casing for electronic equipment, and a method for manufacturing the molded body.
コピー機、プリンター等の電子機器を構成する部材には、その部材に求められる特性、機能等を考慮して、各種の素材が使用されている。例えば、電子機器の駆動機等を収納し、当該駆動機を保護する役割を果たす部材(筺体)にはPC(Polycarbonate)、ABS(Acrylonitrile−butadiene−styrene)樹脂、PC/ABS等が一般的に多量に使用されている(特許文献1)。これらの樹脂は、石油を原料として得られる化合物を反応させて製造されている。 Various materials are used for members constituting electronic devices such as copiers and printers in consideration of characteristics and functions required for the members. For example, PC (Polycarbonate), ABS (Acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, PC / ABS, etc. are generally used as a member (housing) that stores a drive machine of an electronic device and plays a role in protecting the drive machine. It is used in large quantities (Patent Document 1). These resins are produced by reacting compounds obtained from petroleum as a raw material.
ところで、石油、石炭、天然ガス等の化石資源は、長年月の間、地中に固定されてきた炭素を主成分とするものである。このような化石資源、または化石資源を原料とする製品を燃焼させて、二酸化炭素が大気中に放出された場合には、本来、大気中に存在せずに地中深くに固定されていた炭素を二酸化炭素として急激に放出することになり、大気中の二酸化炭素が大きく増加し、地球温暖化の原因のひとつと考えられている。したがって、化石資源である石油を原料とするABS、PC等のポリマーは、電子機器用部材の素材としては、優れた特性を有するものであるものの、化石資源である石油を原料とするものであるため、地球温暖化の防止の観点からは、その使用量の低減が望ましい。 By the way, fossil resources such as oil, coal, and natural gas are mainly composed of carbon that has been fixed in the ground for many years. When such fossil resources or products made from fossil resources are burned and carbon dioxide is released into the atmosphere, carbon that was originally not deep in the atmosphere but fixed deep in the ground Is rapidly released as carbon dioxide, and the amount of carbon dioxide in the atmosphere greatly increases, which is considered to be one of the causes of global warming. Therefore, polymers such as ABS and PC made from petroleum, which is a fossil resource, have excellent characteristics as materials for components for electronic equipment, but are made from petroleum, which is a fossil resource. Therefore, from the viewpoint of preventing global warming, it is desirable to reduce the amount used.
一方、植物由来の樹脂は、元々、植物が大気中の二酸化炭素と水とを原料として光合成反応によって生成したものである。そのため、植物由来の樹脂を焼却して二酸化炭素が発生しても、その二酸化炭素は元々、大気中にあった二酸化炭素に相当するものであるから、大気中の二酸化炭素の収支はプラスマイナスゼロとなり、結局、大気中のCO2の総量を増加させない、という考え方がある。このような考えから、植物由来の樹脂は、いわゆる「カーボンニュートラル」な材料と称されている。石油由来の樹脂に代わって、カーボンニュートラルな材料を用いることは、近年の地球温暖化を防止する上で急務となっている。 On the other hand, a plant-derived resin is originally produced by a photosynthesis reaction using carbon dioxide and water in the atmosphere as raw materials. Therefore, even if plant-derived resin is incinerated to generate carbon dioxide, the carbon dioxide is equivalent to carbon dioxide originally in the atmosphere, so the balance of carbon dioxide in the atmosphere is plus or minus zero After all, there is an idea that the total amount of CO 2 in the atmosphere is not increased. Based on this idea, plant-derived resins are referred to as so-called “carbon neutral” materials. The use of carbon-neutral materials in place of petroleum-derived resins is an urgent need to prevent global warming in recent years.
このため、PCポリマーにおいて、石油由来の原料の一部としてデンプン等の植物由来資源を使用することにより石油由来資源を低減する方法が提案されている(特許文献2)。しかし、より完全なカーボンニュートラルな材料を目指す観点から、さらなる改良が求められている。 For this reason, in PC polymer, the method of reducing petroleum origin resources is proposed by using plant origin resources, such as starch, as some raw materials derived from petroleum (patent documents 2). However, further improvements are required from the perspective of aiming for a more complete carbon neutral material.
特許文献3および4には、連続相(マトリクス)にセルロース誘導体を用い、天然繊維で強化した成形部品が開示されている。 Patent Documents 3 and 4 disclose molded parts reinforced with natural fibers using a cellulose derivative in a continuous phase (matrix).
しかしながら、特許文献3及び4では強度は向上するものの、成形等の段階で加熱する際にセルロース樹脂に着色(特に濃い茶色)が進行する。その結果、成形品が着色されるという問題がある。 However, in Patent Documents 3 and 4, although the strength is improved, the cellulose resin is colored (particularly dark brown) when heated at the stage of molding or the like. As a result, there is a problem that the molded product is colored.
本発明の目的は、熱変形温度が高く、弾性率等の物性が良好であり、さらに成形時に着色を生じにくい成形材料、該成形材料を用いた成形体、電子機器用筺体、及び成形体の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a molding material having a high thermal deformation temperature, good physical properties such as an elastic modulus, and less coloration during molding, a molded body using the molding material, a casing for electronic equipment, and a molded body. It is to provide a manufacturing method.
本発明者は鋭意検討の結果、以下の手段により上記課題を解決した。
1. (1)熱可塑性セルロース誘導体と、(2)純度が少なくとも90%以上であって化学修飾された結晶性セルロースと、を含む組成物からなる成形材料。
2. 前記結晶性セルロースが、エステル基、カーボネート基、エーテル基およびカルバメート基からなる群から選択される少なくとも1種の有機基によって化学修飾されている、前記1に記載の成形材料。
3. 前記結晶性セルロースが、脂肪族エステル基によって化学修飾されている、前記2に記載の成形材料。
4. 前記結晶性セルロースの平均短軸長が200μm以下である、前記1〜3のいずれかに記載の成形材料。
5. 前記結晶性セルロースの結晶化度が30%〜90%である、前記1〜4のいずれかに記載の成形材料。
6. 前記結晶性セルロースの平均長軸長が0.3mm〜10mmである、前記1〜5のいずれかに記載の成形材料。
7. 前記1〜6のいずれかに記載の成形材料を成形して得られる成形体。
8. 前記7に記載の成形体から構成される電子機器用筺体。
9. セルロースを含有する成形体の製造方法であって、少なくとも、(1)熱可塑性セルロース誘導体と、(2)純度が少なくとも90%以上であって化学修飾された結晶性セルロースと、を混合することにより組成物を得る第一工程、及び該組成物を加熱成形する第二工程、を備えた、成形体の製造方法。
As a result of intensive studies, the present inventor has solved the above problems by the following means.
1. A molding material comprising a composition comprising (1) a thermoplastic cellulose derivative and (2) crystalline cellulose having a purity of at least 90% and chemically modified.
2. 2. The molding material according to 1 above, wherein the crystalline cellulose is chemically modified with at least one organic group selected from the group consisting of an ester group, a carbonate group, an ether group and a carbamate group.
3. 3. The molding material as described in 2 above, wherein the crystalline cellulose is chemically modified with an aliphatic ester group.
4). 4. The molding material according to any one of 1 to 3, wherein the crystalline cellulose has an average minor axis length of 200 μm or less.
5). 5. The molding material according to any one of 1 to 4, wherein the crystallinity of the crystalline cellulose is 30% to 90%.
6). The molding material according to any one of 1 to 5, wherein the crystalline cellulose has an average major axis length of 0.3 mm to 10 mm.
7). The molded object obtained by shape | molding the molding material in any one of said 1-6.
8). A housing for an electronic device comprising the molded body as described in 7 above.
9. A method for producing a molded product containing cellulose, comprising mixing at least (1) a thermoplastic cellulose derivative and (2) crystalline cellulose having a purity of at least 90% and chemically modified. The manufacturing method of a molded object provided with the 1st process of obtaining a composition, and the 2nd process of heat-molding this composition.
本発明によれば、熱変形温度が高く、弾性率等の物性が良好であり、成形時に着色を生じにくい成形材料を提供することができる。また、本発明の成形材料によって形成された成形体は、上記の優れた物性を有するため、例えば、電子機器用筺体として好適に使用することができる。また、植物由来の樹脂であるため、温暖化防止に貢献できる素材として、従来の石油由来の樹脂に代替できる。 According to the present invention, it is possible to provide a molding material having a high heat distortion temperature, good physical properties such as elastic modulus, and hardly causing coloring during molding. Moreover, since the molded object formed with the molding material of this invention has said outstanding physical property, it can be used conveniently as a housing for electronic devices, for example. Moreover, since it is a plant-derived resin, it can be replaced with a conventional petroleum-derived resin as a material that can contribute to the prevention of global warming.
以下、本発明について詳細に説明する。
(熱可塑性セルロース誘導体)
本発明で用いられるセルロース誘導体は、熱可塑性を示すものであればとくに制限されない。例えば、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースフタレート等のセルロースエステル;エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロースエーテル;などを挙げることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(Thermoplastic cellulose derivative)
The cellulose derivative used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits thermoplasticity. Examples thereof include cellulose esters such as cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, and cellulose phthalate; cellulose ethers such as ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose.
本発明のセルロース誘導体として、セルロース((C6H10O5)n)に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、炭素数1〜7の炭化水素基及び炭素数2〜11の脂肪族アシル基に置換されているセルロース誘導体、すなわち下記一般式(1)で表される重合単位を有するものも使用することができる。 As the cellulose derivative of the present invention, at least a part of the hydrogen atoms of the hydroxyl group contained in cellulose ((C 6 H 10 O 5 ) n ) is a hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms and an aliphatic group having 2 to 11 carbon atoms. A cellulose derivative substituted with an acyl group, that is, one having a polymer unit represented by the following general formula (1) can also be used.
上記式において、R2、R3及びR6は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜7の炭化水素基、又は炭素数2〜11の脂肪族アシル基を表す。但し、R2、R3、及びR6の少なくともいずれかが、炭素数1〜7の炭化水素基又は炭素数2〜11の脂肪族アシル基である。 In the above formula, R 2 , R 3 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms, or an aliphatic acyl group having 2 to 11 carbon atoms. However, at least one of R 2 , R 3 , and R 6 is a hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms or an aliphatic acyl group having 2 to 11 carbon atoms.
一般式(1)で表される重合単位を有するセルロース誘導体は、β−グルコース環の水酸基の少なくとも一部が特定炭素数の炭化水素基によってエーテル化及びエステル化されていることにより、熱可塑性を発現することができ、成形加工に適したものである。また、上記セルロース誘導体は、成形体としても高い熱変形温度を発現することができる。さらには、セルロースは完全な植物由来成分であるため、カーボンニュートラルであり、環境に対する負荷を大幅に低減することができる。 The cellulose derivative having a polymer unit represented by the general formula (1) has thermoplasticity because at least part of the hydroxyl group of the β-glucose ring is etherified and esterified with a hydrocarbon group having a specific carbon number. It can be expressed and is suitable for molding. Moreover, the said cellulose derivative can express high heat deformation temperature also as a molded object. Furthermore, since cellulose is a complete plant-derived component, it is carbon neutral and can greatly reduce the burden on the environment.
なお、本発明にいう「セルロース」とは、多数のグルコースがβ−1,4−グリコシド結合によって重合した高分子化合物であって、セルロースのグルコース環における2位、3位、6位の炭素原子に結合している水酸基が無置換であるものを意味する。
また、「セルロースに含まれる水酸基」とは、セルロースのグルコース環における2位、3位、6位の炭素原子に結合している水酸基を指す。
The “cellulose” referred to in the present invention is a polymer compound in which a large number of glucoses are polymerized by β-1,4-glycosidic bonds, and the carbon atoms at the 2nd, 3rd and 6th positions in the glucose ring of cellulose. Means that the hydroxyl group bonded to is unsubstituted.
Further, “hydroxyl group contained in cellulose” refers to a hydroxyl group bonded to carbon atoms at the 2nd, 3rd and 6th positions in the glucose ring of cellulose.
一般式(1)で表される重合単位を有するセルロース誘導体はその全体のいずれかの部分に前記特定炭素数の炭化水素基及び脂肪族アシル基を含んでいればよく、同一の重合単位からなるものであってもよいし、複数の種類の重合単位からなるものであってもよい。また、ひとつの重合単位において前記炭化水素基及び脂肪族アルキル基の両方を含有する必要はない。
例えば、(1)R2、R3及びR6の一部が炭化水素基で置換されている単量体と、R2、R3及びR6の一部が脂肪族アシル基で置換されている単量体とから構成される重合体であってよいし、(2)ひとつの重合単位のR2、R3及びR6に炭化水素基及び脂肪族アシル基の両方が置換されている単一の単量体から構成される重合体であってもよい。さらには、(3)一般式(1)で表される重合単位であって異なる種類の重合単位が、ランダムに重合されている重合体であってもよい。
なお、重合体の一部には、無置換の重合単位(すなわち、前記一般式(1)において、R2、R3及びR6すべてが水素原子である重合単位)を含んでいてもよい。
The cellulose derivative having a polymer unit represented by the general formula (1) may be any part of the whole as long as it contains the hydrocarbon group and aliphatic acyl group having the specific carbon number, and consists of the same polymer unit. It may be a thing and may consist of a plurality of types of polymerized units. Further, it is not necessary to contain both the hydrocarbon group and the aliphatic alkyl group in one polymerization unit.
For example, (1) a monomer in which a part of R 2 , R 3 and R 6 is substituted with a hydrocarbon group, and a part of R 2 , R 3 and R 6 are substituted with an aliphatic acyl group (2) a single polymer unit in which R 2 , R 3 and R 6 are both substituted with a hydrocarbon group and an aliphatic acyl group. A polymer composed of one monomer may be used. Further, (3) a polymer in which different types of polymer units represented by the general formula (1) are randomly polymerized may be used.
In addition, a part of the polymer may contain an unsubstituted polymer unit (that is, a polymer unit in which R 2 , R 3, and R 6 are all hydrogen atoms in the general formula (1)).
炭素数が1〜7の炭化水素基は、脂肪族基及び芳香族基のいずれでもよい。脂肪族基である場合は、直鎖、分岐及び環状のいずれでもよく、不飽和結合を持っていてもよい。好ましくは炭素数1〜4の脂肪族基である。
具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。好ましくはメチル基又はエチル基であり、より好ましくはメチル基である。これらは1種単独のものでもよいし、2種以上が組み合わされたものでもよい。
The hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms may be either an aliphatic group or an aromatic group. In the case of an aliphatic group, it may be linear, branched or cyclic, and may have an unsaturated bond. Preferably it is a C1-C4 aliphatic group.
Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a pentyl group, a hexyl group, and an octyl group. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is more preferable. These may be used alone or in a combination of two or more.
炭素数が2〜11の脂肪族アシル基は、好ましくは炭素数が4〜9、さらに好ましくは炭素数が7〜9である。
具体的には、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、2−メチルブタノイル基、3−メチルブタノイル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、2−メチルペンタノイル基、3−メチルペンタノイル基、4−メチルペンタノイル基、2,2−ジメチルブタノイル基、2,3−ジメチルブタノイル基、3,3−ジメチルブタノイル基、2−エチルブタノイル基、ヘプタノイル基、2−メチルヘキサノイル基、3−メチルヘキサノイル基、4−メチルヘキサノイル基、5−メチルヘキサノイル基、2,2−ジメチルペンタノイル基、2,3−ジメチルペンタノイル基、3,3−ジメチルペンタノイル基、2−エチルペンタノイル基、シクロヘキサノイル基、オクタノイル基、2−メチルヘプタノイル基、3−メチルヘプタノイル基、4−メチルヘプタノイル基、5−メチルヘプタノイル基、6−メチルヘプタノイル基、2,2−ジメチルヘキサノイル基、2,3−ジメチルヘキサノイル基、3,3−ジメチルヘキサノイル基、2−エチルヘキサノイル基、2−プロピルペンタノイル基、ノナノイル基、2−メチルオクタノイル基、3−メチルオクタノイル基、4−メチルオクタノイル基、5−メチルオクタノイル基、6−メチルオクタノイル基、2,2−ジメチルヘプタノイル基、2,3−ジメチルヘプタノイル基、3,3−ジメチルヘプタノイル基、2−エチルヘプタノイル基、2−プロピルヘキサノイル基、2−ブチルペンタノイル基、デカノイル基、2−メチルノナノイル基、3−メチルノナノイル基、4−メチルノナノイル基、5−メチルノナノイル基、6−メチルノナノイル基、7−メチルノナノイル基、2,2−ジメチルオクタノイル基、2,3−ジメチルオクタノイル基、3,3−ジメチルオクタノイル基、2−エチルオクタノイル基、2−プロピルヘプタノイル基、2−ブチルヘキサノイル基等が挙げられる。これらは1種単独のものでもよいし、2種以上が組み合わされたものでもよい。
The aliphatic acyl group having 2 to 11 carbon atoms preferably has 4 to 9 carbon atoms, and more preferably 7 to 9 carbon atoms.
Specifically, butyryl group, isobutyryl group, pentanoyl group, 2-methylbutanoyl group, 3-methylbutanoyl group, pivaloyl group, hexanoyl group, 2-methylpentanoyl group, 3-methylpentanoyl group, 4- Methylpentanoyl group, 2,2-dimethylbutanoyl group, 2,3-dimethylbutanoyl group, 3,3-dimethylbutanoyl group, 2-ethylbutanoyl group, heptanoyl group, 2-methylhexanoyl group, 3 -Methylhexanoyl group, 4-methylhexanoyl group, 5-methylhexanoyl group, 2,2-dimethylpentanoyl group, 2,3-dimethylpentanoyl group, 3,3-dimethylpentanoyl group, 2-ethyl Pentanoyl group, cyclohexanoyl group, octanoyl group, 2-methylheptanoyl group, 3-methylheptanoyl group, 4-methyl Heptanoyl group, 5-methylheptanoyl group, 6-methylheptanoyl group, 2,2-dimethylhexanoyl group, 2,3-dimethylhexanoyl group, 3,3-dimethylhexanoyl group, 2-ethylhexanoyl group 2-propylpentanoyl group, nonanoyl group, 2-methyloctanoyl group, 3-methyloctanoyl group, 4-methyloctanoyl group, 5-methyloctanoyl group, 6-methyloctanoyl group, 2,2- Dimethylheptanoyl group, 2,3-dimethylheptanoyl group, 3,3-dimethylheptanoyl group, 2-ethylheptanoyl group, 2-propylhexanoyl group, 2-butylpentanoyl group, decanoyl group, 2-methylnonanoyl Group, 3-methylnonanoyl group, 4-methylnonanoyl group, 5-methylnonanoyl group, 6-methylnonanoyl group Group, 7-methylnonanoyl group, 2,2-dimethyloctanoyl group, 2,3-dimethyloctanoyl group, 3,3-dimethyloctanoyl group, 2-ethyloctanoyl group, 2-propylheptanoyl group, 2 -A butylhexanoyl group etc. are mentioned. These may be used alone or in a combination of two or more.
炭素数が2〜11の脂肪族アシル基の脂肪族部位は、直鎖構造、分岐構造及び環状構造のいずれであってもよいが、分岐構造を有することが好ましく、特に、カルボニル基のα位に分岐構造を有する脂肪族部位がより好ましい。これにより、耐衝撃性等の強度を向上させることができる。
分岐の脂肪族部位を有する脂肪族アシル基としては、2−プロピルペンタノイル基、2−エチルヘキサノイル基、2−メチルヘプタノイル基等が特に好ましい。
The aliphatic moiety of the aliphatic acyl group having 2 to 11 carbon atoms may have any of a straight chain structure, a branched structure, and a cyclic structure, but preferably has a branched structure, in particular, the α-position of the carbonyl group An aliphatic moiety having a branched structure is more preferred. Thereby, strength, such as impact resistance, can be improved.
As the aliphatic acyl group having a branched aliphatic moiety, a 2-propylpentanoyl group, a 2-ethylhexanoyl group, a 2-methylheptanoyl group, and the like are particularly preferable.
脂肪族アシル基は、さらなる置換基を有していてもよい。さらなる置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基等が挙げられる。 The aliphatic acyl group may have a further substituent. Further substituents include, for example, a hydroxy group, a mercapto group, a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), a cyano group, a sulfo group, a carboxyl group, a nitro group, a hydroxamic acid group, a sulfino group, A hydrazino group, an imino group, etc. are mentioned.
セルロース誘導体中の炭化水素基及び脂肪族アシル基の置換位置、並びにβ−グルコース環単位当たりの前記炭化水素基及び脂肪族アシル基の数(置換度)は特に限定されない。
例えば、炭化水素基の置換度DSB(重合単位中、β−グルコース環の2位、3位及び6位の水酸基に対する炭化水素基の数)は、通常1.0程度以上、好ましくは1.5〜2.5程度とすればよい。
脂肪族アシル基の置換度DSC(重合単位中、β−グルコース環のセルロース構造の2位、3位及び6位の水酸基に対する脂肪族アシル基の数)は通常0.1程度以上、好ましくは0.3〜1.5程度とすればよい。このような範囲の置換基とすることにより、耐熱性、脆性等を向上させることができる。
The substitution position of the hydrocarbon group and the aliphatic acyl group in the cellulose derivative, and the number (substitution degree) of the hydrocarbon group and the aliphatic acyl group per β-glucose ring unit are not particularly limited.
For example, the substitution degree DS B of the hydrocarbon group (the number of hydrocarbon groups relative to the hydroxyl groups at the 2nd, 3rd and 6th positions of the β-glucose ring in the polymer unit) is usually about 1.0 or more, preferably 1. What is necessary is just about 5-2.5.
Substitution degree DS C of aliphatic acyl group (number of aliphatic acyl groups relative to hydroxyl groups at positions 2, 3 and 6 of the cellulose structure of the β-glucose ring in the polymerization unit) is usually about 0.1 or more, preferably What is necessary is just to be about 0.3-1.5. By setting it as the substituent of such a range, heat resistance, brittleness, etc. can be improved.
また、本発明のセルロース誘導体中に存在する無置換の水酸基の数も特に限定されない。
水素原子の置換度DSA(重合単位中、2位、3位及び6位の水酸基が無置換である割合)は通常0.01〜1.5程度、好ましくは0.2〜1.2程度とすればよい。DSAを0.01以上とすることにより、成形材料の流動性を向上させることができる。また、DSAを1.5以下とすることにより、成形材料の流動性を向上させたり、熱分解の加速・成形時の成形材料の吸水による発泡等を抑制させたりできる。
なお、各置換度の総和(DSA+DSB+DSC)は3である。
Further, the number of unsubstituted hydroxyl groups present in the cellulose derivative of the present invention is not particularly limited.
The substitution degree DS A of hydrogen atoms (ratio in which the hydroxyl groups at the 2-position, 3-position and 6-position in the polymerization unit are unsubstituted) is usually about 0.01 to 1.5, preferably about 0.2 to 1.2. And it is sufficient. The DS A by 0.01 or more, it is possible to improve the fluidity of the molding material. Further, by setting the DS A and 1.5 or less, or to improve the fluidity of the molding material, the foaming and the like due to water absorption of the molding material during acceleration and molding of the pyrolysis can or is suppressed.
Note that the sum of the degrees of substitution (DS A + DS B + DS C ) is 3.
本発明のセルロース誘導体の分子量は、数平均分子量(Mn)が5000〜1000000の範囲が好ましく、10000〜500000の範囲がさらに好ましく、100000〜200000の範囲が最も好ましい。また、質量平均分子量(Mw)は、7000〜5000000の範囲が好ましく、15000〜2500000の範囲がさらに好ましく、300000〜1500000の範囲が最も好ましい。分子量分布(MWD)は1.1〜5.0の範囲が好ましく、1.5〜3.5の範囲がさらに好ましい。この範囲の平均分子量とすることにより、成形体の成形性、力学強度等を向上させることができる。また、この範囲異の分子量分布とすることにより、成形性等を向上させることができる。
本発明における、数平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)及び分子量分布(MWD)の測定は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて行うことができる。具体的には、テトラヒドロフランを溶媒とし、ポリスチレンゲルを使用し、標準単分散ポリスチレンの構成曲線から予め求められた換算分子量較正曲線を用いて求めることができる。
The molecular weight of the cellulose derivative of the present invention is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000, more preferably in the range of 10,000 to 500,000, and most preferably in the range of 100,000 to 200,000. The mass average molecular weight (Mw) is preferably in the range of 7000 to 5000000, more preferably in the range of 15000 to 2500,000, and most preferably in the range of 300000 to 150,000. The molecular weight distribution (MWD) is preferably in the range of 1.1 to 5.0, and more preferably in the range of 1.5 to 3.5. By setting the average molecular weight within this range, it is possible to improve the moldability and mechanical strength of the molded body. Further, by making the molecular weight distribution different from this range, the moldability and the like can be improved.
In the present invention, the number average molecular weight (Mn), mass average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (MWD) can be measured using gel permeation chromatography (GPC). Specifically, tetrahydrofuran can be used as a solvent, polystyrene gel can be used, and the molecular weight can be obtained using a conversion molecular weight calibration curve obtained in advance from a constituent curve of standard monodisperse polystyrene.
本発明のセルロース誘導体の製造方法は特に限定されない。例えば一般式(1)で表される重合単位を有するセルロース誘導体は、セルロースを原料とし、セルロースをエーテル化及びエステル化することにより得られる。セルロースの原料としては限定的でなく、例えば、綿、リンター、パルプ等が挙げられる。
具体的な製造条件等は、例えば、「セルロースの事典」131頁〜164頁(朝倉書店、2000年)等に記載の方法を参考にすることができる。
The method for producing the cellulose derivative of the present invention is not particularly limited. For example, a cellulose derivative having a polymerization unit represented by the general formula (1) can be obtained by using cellulose as a raw material and etherifying and esterifying cellulose. The raw material for cellulose is not limited, and examples thereof include cotton, linter, and pulp.
For specific production conditions, for example, the method described in “Encyclopedia of Cellulose” pages 131 to 164 (Asakura Shoten, 2000) can be referred to.
(結晶性セルロース)
本発明に用いられる結晶性セルロースは、その純度が少なくとも90%以上であって、かつ化学修飾されていることを特徴とする。本発明は、このような高純度と化学修飾とを組み合わせた結晶性セルロースを、マトリックス樹脂であるセルロース誘導体に含有させることにより、加熱成形等の際の成形体の着色を抑制しつつ、かつ、成形体の熱変形温度を高くし、かつ弾性率等の物性をも向上させることができる。
(Crystalline cellulose)
The crystalline cellulose used in the present invention has a purity of at least 90% or more and is chemically modified. The present invention contains crystalline cellulose that combines such high purity and chemical modification in a cellulose derivative that is a matrix resin, while suppressing coloring of a molded body during heat molding and the like, and It is possible to increase the thermal deformation temperature of the molded body and improve physical properties such as elastic modulus.
本発明の結晶性セルロースの純度は90%以上であり、好ましくは95〜100%である。なお、本発明において、純度はJIS P8101により、測定するものである。
本発明の結晶性セルロースは、エステル基、カーボネート基、エーテル基およびカルバメート基等からなる群から選択される少なくとも1種の有機基によって化学修飾されていることが好ましい。これらの置換度は特に制限はないが、例えば0.3〜1.0程度とすればよい。
The purity of the crystalline cellulose of the present invention is 90% or more, preferably 95 to 100%. In the present invention, purity is measured according to JIS P8101.
The crystalline cellulose of the present invention is preferably chemically modified with at least one organic group selected from the group consisting of ester groups, carbonate groups, ether groups and carbamate groups. These substitution degrees are not particularly limited, but may be, for example, about 0.3 to 1.0.
エステル基として以下に例示する構造が挙げられる。「*」はセルロースのグルコース環の2位、3位又は6位の炭素原子と結合する部位である。 Examples of the ester group include the structures exemplified below. “*” Is a site bonded to the carbon atom at the 2nd, 3rd or 6th position of the glucose ring of cellulose.
カーボネート基として以下に例示する構造が挙げられる。 Examples of the carbonate group include the structures exemplified below.
エーテル基として以下に例示する構造が挙げられる。 Examples of the ether group include the structures exemplified below.
カルバメート基として以下に例示する構造が挙げられる。 Examples of the carbamate group include the structures exemplified below.
本発明では前記有機基のうち、エステル基(カルボニルオキシ基)によって修飾されていることが好ましく、より好ましくは脂肪族エステル基である。なかでも、炭素数2〜8の脂肪族エステル基、特に炭素数3の脂肪族エステル基(プロピオニルオキシ基)が好ましい。 In the present invention, the organic group is preferably modified with an ester group (carbonyloxy group), more preferably an aliphatic ester group. Among these, an aliphatic ester group having 2 to 8 carbon atoms, particularly an aliphatic ester group having 3 carbon atoms (propionyloxy group) is preferable.
結晶性セルロースは、結晶化度が30%〜90%であることが好ましく、50〜90%であることがより好ましい。この範囲とすることにより、マトリクス樹脂である熱可塑性セルロースの補強効果をより好適に発現できる。本発明における結晶化度は、繊維学会誌 46巻 324頁 1990年に記載の方法により測定された値である。 The crystalline cellulose preferably has a crystallinity of 30% to 90%, more preferably 50 to 90%. By setting it as this range, the reinforcement effect of the thermoplastic cellulose which is matrix resin can be expressed more suitably. The degree of crystallinity in the present invention is a value measured by the method described in Journal of the Textile Society of Japan, 46, 324, 1990.
結晶性セルロースの短軸長は特に制限はないが、平均短軸長が200μm以下であることが好ましい。平均短軸長が200μm以下であることにより、成形体の表面の凹凸が小さくなり、外観、感触等が良好であり好ましい。さらに好ましい平均短軸長は10μm〜100μmである。なお本発明において平均短軸長は、光学顕微鏡により測定することができる。
結晶性セルロースの長軸長も特に制限はないが、平均長軸長が0.3mm〜10mmとすることが好ましい。平均長軸長が0.3mm以上であることにより、マトリクス樹脂である熱可塑性セルロースの補強効果がより好適に発現するため好ましい。さらに好ましい平均長軸長は、0.5mm〜8mmであり、特に好ましい平均長軸長は1.0mm〜5mmである。なお平均短軸長および平均長軸長は、光学顕微鏡による観察により、各サンプルの短軸長と長軸長を測定し、50サンプルの平均値を算出することで得ることができる。
各軸長の好ましい分布は、平均値のプラスマイナス15%の範囲の長さをもつものが、全体の50%以上であることが好ましい。
The minor axis length of crystalline cellulose is not particularly limited, but the average minor axis length is preferably 200 μm or less. When the average minor axis length is 200 μm or less, the unevenness of the surface of the molded article is reduced, and the appearance, feel, etc. are good, which is preferable. A more preferable average minor axis length is 10 μm to 100 μm. In the present invention, the average minor axis length can be measured with an optical microscope.
The major axis length of crystalline cellulose is not particularly limited, but the average major axis length is preferably 0.3 mm to 10 mm. When the average major axis length is 0.3 mm or more, the reinforcing effect of the thermoplastic cellulose, which is the matrix resin, is more preferably exhibited, which is preferable. A more preferred average major axis length is 0.5 mm to 8 mm, and a particularly preferred average major axis length is 1.0 mm to 5 mm. The average minor axis length and the average major axis length can be obtained by measuring the minor axis length and the major axis length of each sample by observation with an optical microscope and calculating the average value of 50 samples.
A preferable distribution of each axial length has a length in the range of plus or minus 15% of the average value, and is preferably 50% or more of the whole.
本発明の成形材料は、熱可塑性セルロース誘導体と結晶性セルロースとを含む組成物からなる。
結晶性セルロースは、熱可塑性セルロース誘導体100質量部に対し、5〜150質量部配合されるのが好ましく、10〜100質量部配合されるのがより好ましく、10〜50質量部配合されるのがさらに好ましい。
The molding material of this invention consists of a composition containing a thermoplastic cellulose derivative and crystalline cellulose.
The crystalline cellulose is preferably blended in an amount of 5 to 150 parts by weight, more preferably 10 to 100 parts by weight, and more preferably 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic cellulose derivative. Further preferred.
本発明の成形材料は、必要に応じて種々の添加剤を含有していてもよい。 The molding material of the present invention may contain various additives as necessary.
本発明の成形材料は、フィラー(強化材)を含有してもよい。フィラーを含有することにより、成形材料によって形成される成形体の機械的特性を強化することができる。 The molding material of the present invention may contain a filler (reinforcing material). By containing the filler, the mechanical properties of the molded body formed of the molding material can be enhanced.
フィラーとしては、公知のものを使用できる。フィラーの形状は、繊維状、板状、粒状、粉末状等いずれでもよい。 A well-known thing can be used as a filler. The shape of the filler may be any of fibrous, plate-like, granular, powdery and the like.
成形材料がフィラーを含有する場合、その含有量は特に制限はないが、セルロース誘導体100質量部に対して、通常30質量部程度以下、好ましくは5〜10質量部程度とすればよい。 When the molding material contains a filler, the content is not particularly limited, but is usually about 30 parts by mass or less, preferably about 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose derivative.
本発明の成形材料は、難燃剤を含有してもよい。これによって、その燃焼速度の低下または抑制といった難燃効果を向上させることができる。
難燃剤は、特に限定されず、常用のものを用いることができる。例えば、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン含有難燃剤、ケイ素含有難燃剤、窒素化合物系難燃剤、無機系難燃剤等が挙げられる。これらの中でも、樹脂との複合時や成形加工時に熱分解してハロゲン化水素が発生して加工機械や金型を腐食させたり、作業環境を悪化させたりすることがなく、また、焼却廃棄時にハロゲンが気散したり、分解してダイオキシン類等の有害物質の発生等によって環境に悪影響を与える可能性が少ないことから、リン含有難燃剤およびケイ素含有難燃剤が好ましい。
The molding material of the present invention may contain a flame retardant. Thereby, the flame retarding effect such as reduction or suppression of the burning rate can be improved.
The flame retardant is not particularly limited, and a conventional flame retardant can be used. For example, brominated flame retardants, chlorine-based flame retardants, phosphorus-containing flame retardants, silicon-containing flame retardants, nitrogen compound-based flame retardants, inorganic flame retardants and the like can be mentioned. Among these, hydrogen halides are not generated by thermal decomposition during compounding with resin or during molding, causing corrosion of processing machines and molds, and worsening the work environment. Phosphorus-containing flame retardants and silicon-containing flame retardants are preferred because they are less likely to adversely affect the environment through the generation of harmful substances such as dioxins when they are diffused or decomposed.
リン含有難燃剤としては、特に限定されることはなく、常用のものを用いることができる。例えば、リン酸エステル、リン酸縮合エステル、ポリリン酸塩などの有機リン系化合物が挙げられる。 The phosphorus-containing flame retardant is not particularly limited, and a commonly used one can be used. Examples thereof include organic phosphorus compounds such as phosphate esters, phosphate condensation esters, and polyphosphates.
本発明の成形材料が難燃剤を含有する場合、その含有量は限定的でないが、セルロース誘導体100質量部に対して、通常30質量部程度以下、好ましくは2〜10質量部程度とすればよい。この範囲とすることにより、耐衝撃性・脆性等を改良させたり、ペレットブロッキングの発生を抑制できる。 When the molding material of the present invention contains a flame retardant, the content is not limited, but is usually about 30 parts by mass or less, preferably about 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose derivative. . By setting it as this range, impact resistance, brittleness, etc. can be improved, or generation | occurrence | production of pellet blocking can be suppressed.
本発明の成形材料は、前記の熱可塑性セルロース誘導体、結晶性セルロース、フィラー及び難燃剤以外にも、本発明の目的を阻害しない範囲で、成形性・難燃性等の各種特性をより一層改善する目的で他の成分を含んでいてもよい。
他の成分としては、例えば、前記セルロース誘導体および結晶性セルロース以外のポリマー、可塑剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、離型剤(脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、変成シリコーン)等が挙げられる。さらに、染料や顔料を含む着色剤などを添加することもできる。
The molding material of the present invention further improves various properties such as moldability and flame retardancy within the range not impairing the object of the present invention, in addition to the thermoplastic cellulose derivative, crystalline cellulose, filler and flame retardant. For this purpose, other components may be included.
Examples of other components include polymers other than the cellulose derivatives and crystalline cellulose, plasticizers, stabilizers (antioxidants, UV absorbers, etc.), mold release agents (fatty acids, fatty acid metal salts, oxyfatty acids, fatty acid esters). Aliphatic saponified ester, paraffin, low molecular weight polyolefin, fatty acid amide, alkylene bis fatty acid amide, aliphatic ketone, fatty acid lower alcohol ester, fatty acid polyhydric alcohol ester, fatty acid polyglycol ester, modified silicone) and the like. Furthermore, a coloring agent containing a dye or a pigment can be added.
前記セルロース誘導体および結晶性セルロース以外のポリマーとしては、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーのいずれも用い得るが、成形性の点から熱可塑性ポリマーが好ましい。セルロース誘導体以外のポリマーの具体例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリウレタン、芳香族および脂肪族ポリケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、熱可塑性澱粉樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、ACS樹脂、AAS樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ビニルエステル系樹脂、ポリウレタン、MS樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂などを挙げることができる。また、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、各種アクリルゴム、エチレン−アクリル酸共重合体およびそのアルカリ金属塩(いわゆるアイオノマー)、エチレン−グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸アルキルエステル共重合体(例えば、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体)、酸変性エチレン−プロピレン共重合体、ジエンゴム(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン)、ジエンとビニル単量体との共重合体(例えば、スチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンランダム共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、ポリブタジエンにスチレンをグラフト共重合させたもの、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体)、ポリイソブチレン、イソブチレンとブタジエンまたはイソプレンとの共重合体、天然ゴム、チオコールゴム、多硫化ゴム、アクリルゴム、ポリウレタンゴム、ポリエーテルゴム、エピクロロヒドリンゴム等が挙げられる。 As the polymer other than the cellulose derivative and crystalline cellulose, any of a thermoplastic polymer and a thermosetting polymer can be used, but a thermoplastic polymer is preferable from the viewpoint of moldability. Specific examples of polymers other than cellulose derivatives include polyolefins such as low-density polyethylene, high-density polyethylene, and polypropylene, polyesters, polyamides, polystyrenes, polyacetals, polyurethanes, aromatic and aliphatic polyketones, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polyimides , Thermoplastic starch resin, polystyrene, acrylic resin, AS resin, ABS resin, AES resin, ACS resin, AAS resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride, vinyl ester resin, polyurethane, MS resin, polycarbonate, polyarylate , Polysulfone, polyethersulfone, phenoxy resin, polyphenylene oxide, poly-4-methylpentene-1, polyetherimide, polyvinyl alcohol, Saturated polyester, melamine resins, phenol resins, and the like urea resins. In addition, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-nonconjugated diene copolymer, ethylene-butene-1 copolymer, various acrylic rubbers, ethylene-acrylic acid copolymers and alkali metal salts thereof (so-called ionomers), Ethylene-glycidyl (meth) acrylate copolymer, ethylene-alkyl acrylate copolymer (for example, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-butyl acrylate copolymer), acid-modified ethylene-propylene copolymer , Diene rubber (eg, polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene), copolymer of diene and vinyl monomer (eg, styrene-butadiene random copolymer, styrene-butadiene block copolymer, styrene-butadiene-styrene block) Copolymer, styrene Isoprene random copolymer, styrene-isoprene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, polybutadiene graft copolymerized with styrene, butadiene-acrylonitrile copolymer), polyisobutylene, isobutylene and butadiene or Examples include copolymers with isoprene, natural rubber, thiocol rubber, polysulfide rubber, acrylic rubber, polyurethane rubber, polyether rubber, and epichlorohydrin rubber.
これらのポリマーは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 These polymers may be used alone or in combination of two or more.
本発明の成形材料が熱可塑性セルロース誘導体および結晶性セルロース以外のポリマーを含有する場合、その含有量は、セルロース誘導体100質量部に対して30質量部程度以下が好ましく、2〜10質量部程度がより好ましい。 When the molding material of the present invention contains a polymer other than the thermoplastic cellulose derivative and crystalline cellulose, the content is preferably about 30 parts by mass or less, and about 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose derivative. More preferred.
本発明の成形材料は、可塑剤を含有してもよい。これにより、難燃性及び成形性をより一層向上させることができる。可塑剤としては、ポリマーの成形に常用されるものを用いることができる。例えば、ポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤およびエポキシ系可塑剤等が挙げられる。 The molding material of the present invention may contain a plasticizer. Thereby, a flame retardance and a moldability can be improved further. As the plasticizer, those commonly used for polymer molding can be used. Examples thereof include polyester plasticizers, glycerin plasticizers, polycarboxylic acid ester plasticizers, polyalkylene glycol plasticizers, and epoxy plasticizers.
本発明の成形材料が可塑剤を含有する場合、その含有量は、セルロース誘導体100質量部に対して1〜30質量部程度が好ましく、より好ましくは5〜20質量部程度である。 When the molding material of this invention contains a plasticizer, about 1-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cellulose derivatives, More preferably, it is about 5-20 mass parts.
酸化防止剤として、フェノール系ラジカル補足剤、アミン系ラジカル補足剤を用いることができるが、着色の観点からフェノール系が好ましい。
本発明の成形材料が酸化防止剤を含有する場合、その含有量は、セルロース誘導体100質量部に対して0.01〜5質量部程度が好ましく、より好ましくは0.05〜1質量部程度である。
Phenol radical scavengers and amine radical scavengers can be used as the antioxidant, but phenols are preferred from the viewpoint of coloring.
When the molding material of the present invention contains an antioxidant, the content thereof is preferably about 0.01 to 5 parts by mass, more preferably about 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose derivative. is there.
(成形体)
本発明の成形体は、本発明の成形材料を成形することにより得られる。より具体的には、本発明の成形材料を加熱等により溶融し、各種の成形方法により成形することによって得られる。
成形方法としては、例えば、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、プレス成形等が挙げられる。
加熱温度は、通常160〜270℃程度であり、好ましくは180〜250℃程度である。
(Molded body)
The molded body of the present invention can be obtained by molding the molding material of the present invention. More specifically, it can be obtained by melting the molding material of the present invention by heating or the like and molding it by various molding methods.
Examples of the molding method include injection molding, extrusion molding, blow molding, and press molding.
The heating temperature is usually about 160 to 270 ° C, preferably about 180 to 250 ° C.
本発明の成形材料は、弾性率等の物性に優れ、成形時に着色を生じにくいという性質を有する。したがって、本発明の成形体は、例えば、コピー機、プリンター、パソコン、テレビ等の電子機器用の筺体として好適に使用することができる。 The molding material of the present invention is excellent in physical properties such as elastic modulus and has a property that it is difficult to cause coloring during molding. Therefore, the molded article of the present invention can be suitably used as a casing for electronic devices such as a copying machine, a printer, a personal computer, and a television.
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited to the examples shown below.
[調製例1]
(針状セルロース結晶の調製)
微結晶セルロース(旭化成ケミカルズ製、セオラスPH−102、平均粒径80μm、セルロース純度99%)を蒸留水に2質量%で分散させた。これを、高圧ホモジナイザー((株)スギノマシン製、スターバーストラボ、HJP−25005)にて、200MPaで30回対向衝突処理することで、針状セルロース結晶分散液を得た。微細化された粒子は平均短軸長20nm、平均長軸長500nmであった。分散液を凍結乾燥することで、針状セルロース結晶の粉体(C−1)を得た。
[Preparation Example 1]
(Preparation of acicular cellulose crystals)
Microcrystalline cellulose (Asahi Kasei Chemicals, Theolas PH-102, average particle size 80 μm, cellulose purity 99%) was dispersed in distilled water at 2 mass%. This was subjected to counter collision treatment at 200 MPa for 30 times with a high-pressure homogenizer (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., Starburst Lab, HJP-25005) to obtain a needle-like cellulose crystal dispersion. The refined particles had an average minor axis length of 20 nm and an average major axis length of 500 nm. The dispersion was freeze-dried to obtain acicular cellulose crystal powder (C-1).
[調製例2]
5Lの三口フラスコに微結晶セルロース(旭化成ケミカルズ製、セオラスPH−102、平均粒径80μm、セルロース純度99%)50g、脱水N,N−ジメチルアセトアミド2500mLを加え80℃に加熱した。ジメチルアミノピリジン100mgを加え、無水プロピオン酸を148mL加えた。7時間反応後、30℃まで冷却した後、メタノールを200mL添加した。反応液をろ過し、ろ別した結晶をメタノールで洗浄、ろ過、真空乾燥させることで、プロピオニル化した微結晶セルロース(C−2)を得た。
[Preparation Example 2]
To a 5 L three-necked flask was added 50 g of microcrystalline cellulose (CEOLATH PH-102, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation, average particle size 80 μm, cellulose purity 99%) and 2500 mL of dehydrated N, N-dimethylacetamide, and heated to 80 ° C. 100 mg of dimethylaminopyridine was added, and 148 mL of propionic anhydride was added. After reacting for 7 hours, after cooling to 30 ° C., 200 mL of methanol was added. The reaction solution was filtered, and the crystal separated by filtration was washed with methanol, filtered, and vacuum dried to obtain propionylated microcrystalline cellulose (C-2).
[調製例3]
調製例2と同様の方法にて、(C−1)およびラミー繊維(東洋紡製、平均長さ5mm、セルロース純度95%)、ケナフ繊維(ユニパアクス製、平均長さ5mm、セルロース純度82%)をそれぞれプロピオニル化することにより、プロピオニルオキシ基を修飾した。これにより、プロピオニル化した針状セルロース結晶(C−3)、プロピオニル化したラミー繊維(C−4)プロピオニル化したケナフ繊維(C−5)を得た。
なお、(C−1)の結晶化度は70%、未修飾微結晶セルロース(セオラスPH102)の結晶化度は75%、(C−2)の結晶化度は72%、(C−3)の結晶化度は70%、未修飾ラミー繊維の結晶化度は78%、(C−4)の結晶化度は75%、未修飾ケナフ繊維の結晶化度は45%、(C−5)の結晶化度は40%であった。
なお、プロピオニル化による修飾前後でのセルロース純度は変化しない。
[Preparation Example 3]
In the same manner as in Preparation Example 2, (C-1) and ramie fibers (Toyobo, average length 5 mm, cellulose purity 95%) and kenaf fibers (Unipaax, average length 5 mm, cellulose purity 82%) Each propionyloxy group was modified by propionylation. As a result, propionylated acicular cellulose crystals (C-3), propionylated ramie fibers (C-4), and propionylated kenaf fibers (C-5) were obtained.
The crystallinity of (C-1) is 70%, the crystallinity of unmodified microcrystalline cellulose (Theolas PH102) is 75%, the crystallinity of (C-2) is 72%, (C-3) Has a crystallinity of 70%, an unmodified ramie fiber has a crystallinity of 78%, (C-4) has a crystallinity of 75%, an unmodified kenaf fiber has a crystallinity of 45%, (C-5) The crystallinity of was 40%.
In addition, the cellulose purity before and after modification by propionylation does not change.
[調製例4]
アセトン700gに(C−2)20gを分散させ、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル製、CAP482−20、以下、CAPという)80gおよびイルガノックス1010(チバスペシャリティケミカルズ製)0.5gを加え、室温にて攪拌することでCAPを溶解させた。この溶液を水/メタノール1/1(体積比)混合溶液へ投入し、ろ過、真空乾燥することで、CAPと(C−2)の80/20(質量比)混合物(M−1)を得た。
[Preparation Example 4]
Disperse 20 g of (C-2) in 700 g of acetone, add 80 g of cellulose acetate propionate (manufactured by Eastman Chemical, CAP482-20, hereinafter referred to as CAP) and 0.5 g of Irganox 1010 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals), CAP was dissolved by stirring at room temperature. This solution is put into a water / methanol 1/1 (volume ratio) mixed solution, filtered, and vacuum dried to obtain an 80/20 (mass ratio) mixture (M-1) of CAP and (C-2). It was.
[調製例5]
調整例4と同様の方法にて、下記表1に示す配合割合により、(C−3)、(C−4)、未修飾の微結晶セルロース(旭化成ケミカルズ製、セオラスPH−102、平均粒径80μm、セルロース純度99%)、(C−1)、未修飾のラミー繊維(東洋紡製、平均長さ5mm、セルロース純度95%)、未修飾のケナフ繊維(ユニパアクス製、平均長さ5mm、セルロース純度82%)、(C−5)の各々とCAPとの混合物を調製した(M−2〜M−3、H−2〜H−6)。また、CAPとイルガノックス1010のみの混合物(H−1)を調製した。
[Preparation Example 5]
In the same manner as in Preparation Example 4, according to the blending ratio shown in Table 1 below, (C-3), (C-4), unmodified microcrystalline cellulose (Asahi Kasei Chemicals, Theolas PH-102, average particle size 80 μm, cellulose purity 99%), (C-1), unmodified ramie fibers (Toyobo, average length 5 mm, cellulose purity 95%), unmodified kenaf fibers (Unipax, average length 5 mm, cellulose purity) 82%), a mixture of each of (C-5) and CAP was prepared (M-2 to M-3, H-2 to H-6). Moreover, the mixture (H-1) of only CAP and Irganox 1010 was prepared.
(試験片の作製)
上記で得られたM−1、M−2、M−3、H−1〜H−6を射出成形機((株)井元製作所製、半自動射出成形機)に供給してシリンダー温度220〜250℃、金型温度30℃、射出圧力1.5kgf/cm2にて4×10×80mmの多目的試験片を成形した。
(Preparation of test piece)
M-1, M-2, M-3, H-1 to H-6 obtained above are supplied to an injection molding machine (manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd., semi-automatic injection molding machine), and the cylinder temperature is 220 to 250. A multi-purpose test piece of 4 × 10 × 80 mm was molded at a temperature of 30 ° C., a mold temperature of 30 ° C., and an injection pressure of 1.5 kgf / cm 2 .
(試験片の物性測定)
得られた試験片について、目視にて着色を観察し、下記の方法にしたがって熱変形温度(HDT)及び曲げ弾性率を測定した。
(Measurement of physical properties of specimen)
About the obtained test piece, coloring was observed visually and the heat deformation temperature (HDT) and the bending elastic modulus were measured according to the following method.
[熱変形温度(HDT)]
ISO75に準拠して、試験片の中央に一定の曲げ荷重(1.8MPa)を加え(フラットワイズ方向)、等速度で昇温させ、中央部のひずみが0.34mmに達したときの温度を測定した。
[Heat deformation temperature (HDT)]
In accordance with ISO75, a constant bending load (1.8 MPa) is applied to the center of the test piece (in the flatwise direction), the temperature is increased at a constant speed, and the temperature when the strain at the center reaches 0.34 mm is set. It was measured.
[曲げ弾性率]
ISO178に準拠して、島津製作所製オートグラフを用いて、曲げ弾性率を測定した。
結果を表2にまとめた。
[Flexural modulus]
Based on ISO178, the bending elastic modulus was measured using an autograph manufactured by Shimadzu Corporation.
The results are summarized in Table 2.
本発明の成形材料は、熱可塑性セルロース誘導体と、高純度であり且つ化学修飾されている結晶性セルロースと、を含む組成物からなることを特徴としているので、成形体の茶変色を抑制し、かつ、弾性率および熱変形温度を向上させることができる。 Since the molding material of the present invention is characterized by comprising a composition comprising a thermoplastic cellulose derivative and crystalline cellulose that is highly purified and chemically modified, the tea discoloration of the molded product is suppressed, In addition, the elastic modulus and the heat distortion temperature can be improved.
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