JP2011195787A - Method for producing thermoplastic cellulose composition, and method for producing molded article thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は新規な熱可塑性セルロース組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a novel thermoplastic cellulose composition.
セルロース及びセルロースエステル、セルロースエーテル等のセルロース誘導体は、地球上で再生産可能なバイオマス材料として、また、環境中にて生分解可能な材料として昨今の大きな注目を集めつつある。 Cellulose derivatives such as cellulose and cellulose esters and cellulose ethers are attracting much attention as biomass materials that can be reproduced on the earth and biodegradable materials in the environment.
現在、工業的に生産されるセルロース誘導体であるセルロースアセテート、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の製造にあたっては汎用性が高いこと、低コストであること、温和な条件で反応が進行することから、硫酸触媒下、有機酸溶媒中で、アシル化剤として無水酢酸あるいは種々有機酸の酸無水物を用いてアシル化する手法が採用されている。 Currently, industrially produced cellulose derivatives such as cellulose acetate, cellulose acetate propionate, and cellulose acetate butyrate are highly versatile, low-cost, and the reaction proceeds under mild conditions. Thus, a method of acylating using acetic anhydride or acid anhydrides of various organic acids as an acylating agent in an organic acid solvent under a sulfuric acid catalyst is employed.
これらのセルロースエステルは、強靱で高光沢、透明性、耐油性、耐光性が良いという特徴を有するため、繊維、プラスチック、フィルター、塗料など幅広い分野に利用されている。しかし、単独で加熱すると溶融と同時に着色や分解が生じるセルロースエステルも少なくない。例えば最も汎用に用いられているセルロースアセテートでは、可塑剤の添加なしでは良好な成型品を得ることができない。また、溶融成形ではなく種々の溶剤を用いてセルロース誘導体を溶解し成形する場合においても、可塑剤の添加なしでは良好な可撓性を有することができないため、いずれの成形においてもセルロースアセテートに代表されるセルロースエステルには可塑剤を添加することが必要である。 These cellulose esters are tough and have characteristics such as high gloss, transparency, oil resistance, and light resistance, and thus are used in a wide range of fields such as fibers, plastics, filters, and paints. However, there are many cellulose esters that are colored or decomposed simultaneously with melting when heated alone. For example, the most commonly used cellulose acetate cannot obtain a good molded product without adding a plasticizer. In addition, when a cellulose derivative is melted and molded using various solvents instead of melt molding, it cannot have good flexibility without the addition of a plasticizer. It is necessary to add a plasticizer to the cellulose ester.
このため、種々の可塑剤が使用されており、その代表的なものとしてジエチルフタレート等のフタル酸エステル、トリアセチン等の多価アルコールエステル、トリフェニルフォスフェート等のリン酸エステル、ジブチルアジペート等の二塩基性脂肪酸エステルなどが使用されてきた。 For this reason, various plasticizers are used. Representative examples thereof include phthalates such as diethyl phthalate, polyhydric alcohol esters such as triacetin, phosphate esters such as triphenyl phosphate, and dibutyl adipate. Basic fatty acid esters and the like have been used.
セルロースエステルと上記可塑剤の混合に関して、特許文献1では別途作成したセルロースエステルのフレークに対して混合攪拌機を用いて混練を行う例が記載されている。 Regarding the mixing of the cellulose ester and the plasticizer, Patent Document 1 describes an example of kneading a separately prepared cellulose ester flake using a mixing stirrer.
また、高分子量の可塑剤を用いた方法としては、例えば特許文献2ではフタル酸系ポリエステルが、特許文献3ではポリカプロラクトンが使用できることが示されている。また、特許文献4ではセルロースエステルと非常に相溶性の高い可塑剤として、側鎖にアミド結合を有するビニルポリマー、又はビニル共重合ポリマーが用いられている。該公報におけるセルロース誘導体と共重合ポリマーの混練に関する記載として、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロールなどを使用して溶融混練するか、適当な溶剤を使用して、溶解混練する方法が示されている。特許文献5ではセルロースエステル合成中に可塑剤を加え、熱可塑性組成物を得る方法が記載されている。 As a method using a high molecular weight plasticizer, for example, Patent Document 2 shows that phthalic acid-based polyester can be used and Patent Document 3 shows that polycaprolactone can be used. In Patent Document 4, a vinyl polymer or vinyl copolymer having an amide bond in the side chain is used as a plasticizer that is very compatible with cellulose ester. As the description regarding kneading of the cellulose derivative and the copolymer in the publication, a method of melt kneading using an extruder, kneader, Banbury mixer, roll or the like, or dissolving and kneading using an appropriate solvent is shown. Yes. Patent Document 5 describes a method of obtaining a thermoplastic composition by adding a plasticizer during cellulose ester synthesis.
しかしながら、特許文献1から4のいずれにおいても、可塑剤を含有したセルロースエステル組成物を得るためには、任意の方法によって得られたセルロースエステル誘導体のフレークと可塑剤を別途溶融混練、あるいは溶解混練を行う必要がある。
溶融混練の混練温度は200℃前後と高温を要するため、低沸点化合物との混練に用いることができない。また、粘性が高いセルロースエステルと可塑剤の混練では均一に混合するまでに長時間を要する。
一方、溶解混練においてはセルロースエステル及び可塑剤をともに溶解する溶媒を用いる必要がある。セルローストリアセテートの溶媒として、様々な有機溶媒が提案されており、実質的に使用されている溶媒としては塩化メチレン等が挙げられる。しかしながら、塩化メチレンのようなハロゲン化炭化水素は、近年、地球環境保護の観点から、その使用は規制されつつある。また塩化メチレンの沸点は41℃と低く、製造工程においても揮散しやすいため、作業環境を考えたときも問題がある。またセルロースアセテートプロピオネートに代表されるセルロースの混合脂肪酸エステルはセルロースアセテートに比べて溶解性が高く、多種の溶媒を用いることができる。しかし、その場合でも用いた溶媒自体及び溶媒の回収工程を作るコストが生じるため経済的ではない。
また特許文献5の方法では、用いられている可塑剤が一般的な低分子量の可塑剤であることから、乾燥や成形作業において可塑剤の蒸散等の問題がある。
However, in any of Patent Documents 1 to 4, in order to obtain a cellulose ester composition containing a plasticizer, flakes of a cellulose ester derivative obtained by an arbitrary method and a plasticizer are separately melt-kneaded or melt-kneaded. Need to do.
Since the kneading temperature for melt kneading requires a high temperature of around 200 ° C., it cannot be used for kneading with a low boiling point compound. In addition, kneading of a highly viscous cellulose ester and a plasticizer requires a long time until they are uniformly mixed.
On the other hand, in dissolution kneading, it is necessary to use a solvent that dissolves both the cellulose ester and the plasticizer. Various organic solvents have been proposed as solvents for cellulose triacetate, and methylene chloride and the like can be mentioned as solvents that are substantially used. However, in recent years, the use of halogenated hydrocarbons such as methylene chloride is being regulated from the viewpoint of protecting the global environment. Moreover, since the boiling point of methylene chloride is as low as 41 ° C. and easily volatilizes in the manufacturing process, there is a problem when considering the working environment. In addition, mixed fatty acid esters of cellulose typified by cellulose acetate propionate have higher solubility than cellulose acetate, and various solvents can be used. However, even in that case, the cost of making the solvent itself and the solvent recovery step is not economical.
Further, in the method of Patent Document 5, since the plasticizer used is a general low molecular weight plasticizer, there is a problem such as evaporation of the plasticizer in drying and molding operations.
以上のように、熱可塑性を有するセルロース組成物を得るために可塑剤を使用する場合には種々の問題があり、さらなる改良が求められていた。 As described above, when a plasticizer is used in order to obtain a cellulose composition having thermoplasticity, there are various problems, and further improvement has been demanded.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、特に、簡便な方法にて、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above, and makes it a subject to manufacture the cellulose composition which has favorable thermoplasticity and intensity | strength by a simple method especially.
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。 Specific means for solving the above problems are as follows.
項1.綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースの混合物を、酸無水物によりアシル化するアシル化工程を備えたことを特徴とする熱可塑性セルロース組成物の製造方法。
項2.前記アルキルセルロースが炭素数1以上4以下のアルキル基を有する、項1に記載の製造方法。
項3.前記酸無水物が無水酢酸、無水プロピオン酸及び無水酪酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、項1又は2に記載の製造方法。
項4.前記アシル化における触媒として硫酸又はメタンスルホン酸を用いる、項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
項5.前記アルキルセルロースがヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース及びヒドロキシエチルエチルセルロースからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
項6.前記混合物における綿状のセルロースと粒状のアルキルセルロースの混合比(綿状のセルロース/粒状のアルキルセルロース)が質量基準で100/50〜100/10である、項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
項7.項1〜6のいずれか1項に記載のアシル化工程に先立って、
前記混合物に酸性化合物を添加する前処理工程を備えた、項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
項8.項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法によって得られた熱可塑性セルロース組成物を含有する成形材料を、加熱により溶融成形する工程を備えた成形体の製造方法。
Item 1. A method for producing a thermoplastic cellulose composition, comprising an acylation step of acylating a mixture of cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose with an acid anhydride.
Item 2. Item 2. The production method according to Item 1, wherein the alkyl cellulose has an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Item 3. Item 3. The production method according to Item 1 or 2, wherein the acid anhydride contains at least one selected from the group consisting of acetic anhydride, propionic anhydride, and butyric anhydride.
Item 4. Item 4. The production method according to any one of Items 1 to 3, wherein sulfuric acid or methanesulfonic acid is used as a catalyst in the acylation.
Item 5. Item 5. The item according to any one of Items 1 to 4, wherein the alkylcellulose includes at least one selected from the group consisting of hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylethylcellulose, and hydroxyethylethylcellulose. Production method.
Item 6. Item 1-5, wherein the mixture ratio of cotton-like cellulose and granular alkylcellulose (cotton-like cellulose / granular alkylcellulose) in the mixture is 100/50 to 100/10 on a mass basis. The manufacturing method as described.
Item 7. Prior to the acylation step according to any one of Items 1 to 6,
Item 7. The production method according to any one of Items 1 to 6, comprising a pretreatment step of adding an acidic compound to the mixture.
Item 8. Item 8. A method for producing a molded body, comprising a step of melt-molding a molding material containing the thermoplastic cellulose composition obtained by the production method according to any one of Items 1 to 7.
本発明によれば、簡便な方法にて、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することができる。 According to the present invention, a cellulose composition having good thermoplasticity and strength can be produced by a simple method.
本発明では、綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースの混合物を酸無水物によりアシル化することで、可塑剤の使用を低減し、若しくは可塑剤を使用することなく、加熱による混錬等を行わない簡便な方法によって、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することに成功した。 In the present invention, the use of a plasticizer is reduced by acylating a mixture of cotton-like cellulose and granular alkylcellulose with an acid anhydride, or kneading by heating is performed without using a plasticizer. A cellulose composition having good thermoplasticity and strength was successfully produced by a simple method that was not present.
本発明は、綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースの混合物を、酸無水物によりアシル化するアシル化工程を備えたことを特徴とする熱可塑性セルロース組成物の製造方法である。以下に本発明の熱可塑性セルロース組成物の製造方法、及びこれを用いた成形体の製造方法について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。 The present invention is a method for producing a thermoplastic cellulose composition, comprising an acylation step of acylating a mixture of cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose with an acid anhydride. Below, the manufacturing method of the thermoplastic cellulose composition of this invention and the manufacturing method of a molded object using the same are demonstrated in detail. In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
(綿状のセルロース)
本発明で使用するセルロースは綿状であれば限定されない。本発明における綿状とは、繊維状のものが不規則に集合したものを言い、例えばかさ密度0.1g/100ml以上20g/100ml以下であるものを言う。綿状のセルロースのかさ密度は、0.1g/100ml以上15g/100ml以下であることが好ましく、1.0g/100ml以上10g/100ml以下であることが更に好ましい。
(Cotton-like cellulose)
The cellulose used in the present invention is not limited as long as it is cottony. The cotton form in the present invention refers to an assembly of fibrous ones irregularly, for example, one having a bulk density of 0.1 g / 100 ml or more and 20 g / 100 ml or less. The bulk density of the cotton-like cellulose is preferably from 0.1 g / 100 ml to 15 g / 100 ml, more preferably from 1.0 g / 100 ml to 10 g / 100 ml.
本発明で用いる綿状のセルロースは、例えばロール状のセルロースをシュレッダー等で裁断し、それを遠心粉砕機等で解砕することで得ることができる。 The cotton-like cellulose used in the present invention can be obtained, for example, by cutting roll-like cellulose with a shredder or the like and crushing it with a centrifugal pulverizer or the like.
セルロースには、粒状(かさ密度25g/100ml以上80g/100ml以下)、綿状(かさ密度0.1g/100ml以上20g/100ml以下)等の様々な形状が存在するが、本発明では綿状のセルロースを用いる。 Cellulose has various shapes such as granular (bulk density of 25 g / 100 ml to 80 g / 100 ml) and cotton (bulk density of 0.1 g / 100 ml to 20 g / 100 ml). Cellulose is used.
かさ密度は、特表2008―534735号公報に記載の方法で測定することができる。具体的には、ローブファルマ・エレクトロラボ・タップ密度試験機(LobePharma Electrolab Tap Density Tester)(USP)モデルETD−1020を用いて、セルロースのかさ密度を次のように測定することができる。
1)100mlのUSP1メスシリンダーの(空の)風袋重量を±0.01gの範囲内で測定する。
2)100mlのUSP1メスシリンダー中に、〜90mlの圧縮されていないセルロースを入れる。
3)このメスシリンダーをタップ密度試験機中に置き、落下300回/分の速度で200回分落下(タップ)させる。
4)得られたタップ後のセルロースの体積を、目視にて±1mlの範囲内で測定し、更にセルロースの重量を±0.01gの範囲内で測定する。
5)セルロースの重量をタップ後のセルロースの体積で割ることによって、かさ密度を計算する。
The bulk density can be measured by the method described in JP-T-2008-534735. Specifically, the bulk density of cellulose can be measured as follows using a Lobe Pharma Electrolab Tap Density Tester (USP) model ETD-1020.
1) Measure the (empty) tare weight of a 100 ml USP1 graduated cylinder within a range of ± 0.01 g.
2) Place ~ 90 ml of uncompressed cellulose in a 100 ml USP1 graduated cylinder.
3) Place this graduated cylinder in a tap density tester and drop (tap) 200 times at a speed of 300 drops / min.
4) The obtained cellulose volume after tapping is visually measured within a range of ± 1 ml, and the weight of the cellulose is further measured within a range of ± 0.01 g.
5) Calculate the bulk density by dividing the weight of cellulose by the volume of cellulose after tapping.
本発明にいうセルロースとは、−(C6H10O5)−で表される繰り返し単位を有する化合物であり、多数のグルコースがβ−1,4−グリコシド結合によって結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。 The cellulose referred to in the present invention is a compound having a repeating unit represented by — (C 6 H 10 O 5 ) —, and is a polymer compound in which a large number of glucoses are bonded by β-1,4-glycosidic bonds. It means that the hydroxyl groups bonded to the carbon atoms at the 2nd, 3rd and 6th positions in the glucose ring of cellulose are unsubstituted.
(粒状のアルキルセルロース)
本発明で使用するアルキルセルロースは粒状であれば限定されない。本発明における粒状とは、粒子の粒子径の最大径と最小径との比率が10以下のものであり、例えばかさ密度25g/100ml以上80g/100ml以下であるものを言う。粒状のアルキルセルロースのかさ密度は、25g/100ml以上70g/100ml以下であることが好ましく、30g/100ml以上60g/100ml以下であることが更に好ましく、30g/100ml以上50g/100ml以下であることが最も好ましい。粒状のアルキルセルロースのかさ密度の測定は、上記綿状のセルロースにおけるかさ密度の測定と同様の方法で行うことができる。
(Granular alkyl cellulose)
The alkyl cellulose used in the present invention is not limited as long as it is granular. The granular form in the present invention means that the ratio of the maximum diameter to the minimum diameter of the particles is 10 or less, for example, the bulk density is 25 g / 100 ml or more and 80 g / 100 ml or less. The bulk density of the granular alkyl cellulose is preferably 25 g / 100 ml or more and 70 g / 100 ml or less, more preferably 30 g / 100 ml or more and 60 g / 100 ml or less, and more preferably 30 g / 100 ml or more and 50 g / 100 ml or less. Most preferred. The bulk density of the granular alkyl cellulose can be measured by the same method as the measurement of the bulk density of the cotton-like cellulose.
本発明のアルキルセルロースは、炭素数1以上4以下のアルキル基を有していることが好ましい。炭素数1以上4以下のアルキル基は、直鎖、分岐及び環状のいずれでもよく、不飽和結合をもっていてもよい。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、イソブチル基等が挙げられる。炭素数1以上4以下のアルキル基は、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、水酸基、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。炭素数1以上4以下のアルキル基が有するさらなる置換基としては、水酸基が好ましい。
炭素数1以上4以下のアルキル基がさらなる置換基を有し、その置換基に炭素が含まれる場合、その置換基の炭素数は、炭素数1以上4以下のアルキル基の炭素数として含めないものとする。
The alkyl cellulose of the present invention preferably has an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and may have an unsaturated bond. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an isobutyl group. The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms may have a further substituent. Additional substituents include, for example, hydroxyl groups, mercapto groups, halogen atoms (eg fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms), cyano groups, sulfo groups, carboxyl groups, nitro groups, hydroxamic acid groups, sulfino groups, hydrazino groups. Group, imino group and the like. The further substituent that the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms has is preferably a hydroxyl group.
When the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms has a further substituent and the substituent includes carbon, the carbon number of the substituent is not included as the carbon number of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Shall.
本発明にいうアルキルセルロースは下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するものが好ましい。 The alkyl cellulose referred to in the present invention preferably has a repeating unit represented by the following general formula (1).
(一般式(1)中、R2、R3及びR6は、それぞれ独立に水素原子、−CnH2n+1又は−(CmH2mO)k−Hを表す。n及びmはそれぞれ独立に1〜7の整数を表す。kは1〜10の整数を表し、繰り返し単位ごとに異なっていてもよい。ただし、R2、R3及びR6の少なくとも1つが、−CnH2n+1又は−(CmH2mO)k−Hである。) (In the general formula (1), R 2 , R 3 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, —C n H 2n + 1 or — (C m H 2m O) k —H, where n and m are each independent. Represents an integer of 1 to 7. k represents an integer of 1 to 10, and may be different for each repeating unit, provided that at least one of R 2 , R 3, and R 6 is —C n H 2n + 1 or - a (C m H 2m O) k -H).
一般式(1)において、R2、R3及びR6の少なくとも1つが−(CmH2mO)k−Hであることが好ましい。 In the general formula (1), at least one of R 2, R 3 and R 6 - is preferably a (C m H 2m O) k -H.
一般式(1)において−CnH2n+1で表される基は、直鎖及び分岐のいずれであってもよい。nは1〜7の整数を表し、1〜4が好ましく、1〜3が更に好ましい。−CnH2n+1で表される基は、具体的には−CH3、−C2H5、−C3H7、−CH(CH3)2、−C4H9、−CH2−CH(CH3)2、−CH(CH3)−CH2−CH3、−C(CH3)3等である。好ましくは−CH3、−C2H5、−C3H7である。 In the general formula (1), the group represented by —C n H 2n + 1 may be linear or branched. n represents an integer of 1 to 7, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3. Specific examples of the group represented by —C n H 2n + 1 include —CH 3 , —C 2 H 5 , —C 3 H 7 , —CH (CH 3 ) 2 , —C 4 H 9 , —CH 2 —. CH (CH 3 ) 2 , —CH (CH 3 ) —CH 2 —CH 3 , —C (CH 3 ) 3 and the like. Preferably -CH 3, -C 2 H 5, a -C 3 H 7.
一般式(1)において−(CmH2mO)k−Hで表される基は、直鎖及び分岐のいずれであってもよい。mは1〜7の整数を表し、1〜4が好ましく、2〜3が更に好ましい。kは1〜10の整数を表し、1〜8が好ましく、1〜5が更に好ましい。kは繰り返し単位ごとに異なっていてもよい。−(CmH2mO)k−Hで表される基は、具体的には−(C2H4O)k−H、−(C3H6O)k−H、−{CH2CH(CH3)O}k−H等が挙げられる。好ましくは−(C2H4O)k−H、−{CH2CH(CH3)O}k−Hである。ここで、kは一般式(1)において定義したものと同じである。 In the general formula (1) - (C m H 2m O) a group represented by k -H may be either linear or branched. m represents an integer of 1 to 7, preferably 1 to 4, and more preferably 2 to 3. k represents an integer of 1 to 10, preferably 1 to 8, and more preferably 1 to 5. k may be different for each repeating unit. - (C m H 2m O) a group represented by k -H is specifically - (C 2 H 4 O) k -H, - (C 3 H 6 O) k -H, - {CH 2 CH (CH 3) O} k -H , and the like. Preferably - (C 2 H 4 O) k -H, - a {CH 2 CH (CH 3) O} k -H. Here, k is the same as defined in the general formula (1).
一般式(1)で表される化合物としては、好ましくは、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、メチルエチルセルロース等が挙げられる。
これらの中でも、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルエチルセルロースが好ましく、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースがもっとも好ましい。
The compound represented by the general formula (1) is preferably hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, hydroxyethylmethylethylcellulose, hydroxypropylmethylethylcellulose, methylcellulose. , Ethyl cellulose, methyl ethyl cellulose and the like.
Among these, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, hydroxyethylmethylethylcellulose, hydroxypropylmethylethylcellulose are preferred, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, Most preferred are hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylethylcellulose, and hydroxyethylethylcellulose.
本発明における綿状のセルロースと粒状のアルキルセルロースの混合物における混合比(綿状のセルロース/粒状のアルキルセルロース)は、質量基準で100/100〜100/1が好ましく、100/50〜100/10が更に好ましく、100/40〜100/20が最も好ましい。 The mixing ratio (cotton-like cellulose / granular alkylcellulose) in the mixture of flocculent cellulose and granular alkylcellulose in the present invention is preferably 100/100 to 100/1, and 100/50 to 100/10 on a mass basis. Is more preferable, and 100/40 to 100/20 is most preferable.
本発明では綿状のセルロースと粒状のアルキルセルロースを用いることで、簡便な方法にて、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することに成功した。かさ密度が異なるものを混合して反応を行う場合、反応が不均一系になることが予想されるため、一般的にはかさ密度が近いもの、すなわち形状が類似しているものを混合して反応を行う。したがって綿状の化合物と粒状の化合物を混合して反応を行うことは通常考えられない。しかし本発明では、形状の異なる綿状セルロースと粒状のアルキルセルロースを混合し、当該混合物を酸無水物によりアシル化することで、可塑剤の使用を低減し、若しくは可塑剤を使用することなく、簡便な方法にて、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することに成功した。
本発明の構成とすることで、可塑剤の使用を低減し、若しくは可塑剤を使用することなく、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することが可能となったメカニズムは明らかではないが、次のように推察される。綿状のセルロースと粒状のアルキルセルロースの混合物をアシル化することで、熱可塑性を向上させると考えられるアシル化されたアルキルセルロースを、溶融混練等を行うことなく組成物中に導入できたため、セルロース組成物に熱可塑性を付与することができたと考えられる。
In the present invention, by using cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose, a cellulose composition having good thermoplasticity and strength was successfully produced by a simple method. When the reaction is performed by mixing different bulk densities, the reaction is expected to be heterogeneous, so generally the bulk density is close, that is, the similar shapes are mixed. Perform the reaction. Therefore, it is usually not possible to carry out the reaction by mixing a flocculent compound and a granular compound. However, in the present invention, cotton cellulose having different shapes and granular alkyl cellulose are mixed, and the mixture is acylated with an acid anhydride, thereby reducing the use of a plasticizer or without using a plasticizer. It succeeded in producing a cellulose composition having good thermoplasticity and strength by a simple method.
The mechanism that has made it possible to produce a cellulose composition having good thermoplasticity and strength by reducing the use of a plasticizer or without using a plasticizer by using the constitution of the present invention is not clear. Although it is not, it is guessed as follows. By acylating a mixture of cotton-like cellulose and granular alkylcellulose, acylated alkylcellulose, which is thought to improve thermoplasticity, could be introduced into the composition without performing melt kneading. It is considered that thermoplasticity could be imparted to the composition.
(酸無水物)
本発明で用いる酸無水物は、カルボン酸2分子から水1分子が脱離して生成する化合物であれば限定されない。酸無水物としては、炭素数4以上が好ましく、炭素数4以上10以下が更に好ましく、炭素数4以上8以下が最も好ましい。
(Acid anhydride)
The acid anhydride used in the present invention is not limited as long as it is a compound formed by elimination of one molecule of water from two molecules of carboxylic acid. The acid anhydride preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 4 to 8 carbon atoms.
酸無水物としては、例えば、炭素数2〜12のカルボン酸2分子から水1分子が脱離して生成する化合物であるカルボン酸無水物を用いる。このようなカルボン酸無水物としては、例えば、無水酢酸(エタン酸無水物)、無水プロピオン酸(プロパン酸無水物)、無水酪酸(ブタン酸無水物)、吉草酸無水物(ペンタン酸無水物)、カプロン酸無水物(ヘキサン酸無水物)、エナント酸無水物(ヘプタン酸無水物)、カプリル酸無水物(オクタン酸無水物)、ペラルゴン酸無水物(ノナン酸無水物)、カプリン酸無水物(デカン酸無水物)、ラウリン酸無水物(ドデカン酸無水物)等が挙げられる。これらの中でも、無水酢酸、無水プロピオン酸及び無水酪酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。 As the acid anhydride, for example, a carboxylic acid anhydride which is a compound formed by elimination of one molecule of water from two molecules of carboxylic acid having 2 to 12 carbon atoms is used. Examples of such carboxylic anhydrides include acetic anhydride (ethanoic anhydride), propionic anhydride (propanoic anhydride), butyric anhydride (butanoic anhydride), valeric anhydride (pentanoic anhydride). , Caproic anhydride (hexanoic anhydride), enanthic anhydride (heptanoic anhydride), caprylic anhydride (octanoic anhydride), pelargonic anhydride (nonanoic anhydride), capric anhydride ( Decanoic anhydride), lauric anhydride (dodecanoic anhydride) and the like. Among these, it is preferable to contain at least one selected from the group consisting of acetic anhydride, propionic anhydride and butyric anhydride.
本発明におけるアシル化工程においては、綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースに含まれる水酸基に対して等モル以上の酸無水物を用いることが好ましい。 In the acylation step in the present invention, it is preferable to use an acid anhydride of equimolar or more with respect to the hydroxyl group contained in the cotton-like cellulose and the granular alkylcellulose.
(アシル化工程)
本発明のアシル化工程では、綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースの混合物と、酸無水物とを混合する。当該アシル化工程により、セルロース及びアルキルセルロース中の水酸基が酸無水物とアシル化反応を起こすことにより、セルロース及びアルキルセルロース中にアシル基が導入される。本発明で用いる綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースに含まれる水酸基は、本発明のアシル化工程により70〜100モル%アシル化されることが好ましく、80〜100モル%アシル化されることが更に好ましい。ここでアシル化度は、Cellulose Communication 6,73−79(1999)に記載の方法を利用して、1H−NMRにより決定することができる。
(Acylation step)
In the acylation step of the present invention, a mixture of cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose is mixed with an acid anhydride. In the acylation step, an acyl group is introduced into the cellulose and the alkylcellulose by causing the hydroxyl group in the cellulose and the alkylcellulose to undergo an acylation reaction with the acid anhydride. The hydroxyl group contained in the cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose used in the present invention is preferably 70-100 mol% acylated and 80-100 mol% acylated by the acylation step of the present invention. Further preferred. Here, the acylation degree can be determined by 1 H-NMR using the method described in Cellulose Communication 6, 73-79 (1999).
本発明のアシル化工程における反応温度は、セルロース混合物の粘性と反応速度の観点から、−20〜80℃であることが好ましく、−10〜70℃であることが反応性の観点から更に好ましい。 The reaction temperature in the acylation step of the present invention is preferably −20 to 80 ° C., and more preferably −10 to 70 ° C. from the viewpoint of the viscosity of the cellulose mixture and the reaction rate.
本発明のアシル化工程における反応時間は、0.5〜12時間であることが好ましく、副生成物の発生を抑えるために1〜6時間であることが更に好ましい。 The reaction time in the acylation step of the present invention is preferably 0.5 to 12 hours, and more preferably 1 to 6 hours in order to suppress the generation of by-products.
本発明のアシル化工程は、例えば、0.013atm(10Torr)〜常圧の圧力下で行われることが好ましく、0.039atm(30Torr)〜常圧の圧力下で行われることが更に好ましい。 The acylation step of the present invention is preferably performed, for example, under a pressure of 0.013 atm (10 Torr) to normal pressure, and more preferably performed under a pressure of 0.039 atm (30 Torr) to normal pressure.
本発明のアシル化工程における溶媒としては、酢酸、プロピオン酸等が好ましく、酢酸が更に好ましい。酢酸としては、氷酢酸が好ましく用いられる。 As the solvent in the acylation step of the present invention, acetic acid, propionic acid and the like are preferable, and acetic acid is more preferable. As acetic acid, glacial acetic acid is preferably used.
また、本発明のアシル化における触媒として、酸を用いても良い。好ましい酸としては、例えば硫酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、過塩素酸、リン酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸等がある。更に好ましくは硫酸とメタンスルホン酸である。最も好ましくは硫酸である。また、重硫酸塩も用いても良く、例えば、重硫酸リチウム、重硫酸ナトリウム、重硫酸カリウムが挙げられる。また、固体酸触媒も用いても良く、例えばイオン交換樹脂等の高分子固体酸触媒、ゼオライトに代表される無機酸化物固体酸触媒、特開2009−67730号公報で用いられるようなカーボン形の固体酸触媒が挙げられる。また、ルイス酸触媒も用いても良く、米国特許2,976,277号明細書で用いられるようなチタン酸エステル触媒、塩化亜鉛などが挙げられる。 Moreover, you may use an acid as a catalyst in the acylation of this invention. Preferable acids include sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, perchloric acid, phosphoric acid, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid and the like. More preferred are sulfuric acid and methanesulfonic acid. Most preferred is sulfuric acid. Bisulfates may also be used, and examples include lithium bisulfate, sodium bisulfate, and potassium bisulfate. A solid acid catalyst may also be used. For example, a polymer solid acid catalyst such as an ion exchange resin, an inorganic oxide solid acid catalyst typified by zeolite, and a carbon type used in JP2009-67730A. A solid acid catalyst is mentioned. A Lewis acid catalyst may also be used, and examples thereof include titanic acid ester catalysts and zinc chloride used in US Pat. No. 2,976,277.
(前処理工程)
本発明における熱可塑性セルロース組成物の製造は、前記アシル化工程に先立って、セルロース及びアルキルセルロースの混合物に酸性化合物を添加する前処理工程を備えることが好ましい。前処理工程によって、セルロースの混合物がアシル化工程に好適な状態になると推察される。なお、前処理工程の後にアシル化工程を行うが、前処理工程の後に適宜他の工程を入れてもよい。他の工程とは、例えば冷却する工程であってもよいし、他の置換基を導入するような反応であってもよい。
(Pretreatment process)
The production of the thermoplastic cellulose composition in the present invention preferably includes a pretreatment step of adding an acidic compound to a mixture of cellulose and alkylcellulose prior to the acylation step. It is inferred that the pretreatment step makes the cellulose mixture suitable for the acylation step. In addition, although an acylation process is performed after a pre-processing process, you may insert another process suitably after a pre-processing process. The other step may be, for example, a cooling step or a reaction that introduces another substituent.
前記前処理工程で使用する酸性化合物はセルロースの反応性を向上させるものであれば限定されない。前処理工程で使用する酸性化合物としては、例えば酢酸、プロピオン酸等が挙げられ、酢酸を用いることが好ましい。酢酸としては氷酢酸が好ましく用いられる。 The acidic compound used in the pretreatment step is not limited as long as it improves the reactivity of cellulose. Examples of the acidic compound used in the pretreatment step include acetic acid and propionic acid, and it is preferable to use acetic acid. As acetic acid, glacial acetic acid is preferably used.
前記前処理工程は、例えば10℃〜80℃で行われることが好ましく、20℃〜60℃で行われることが更に好ましい。 The pretreatment step is preferably performed at 10 ° C. to 80 ° C., for example, and more preferably 20 ° C. to 60 ° C.
前記前処理工程は、例えば10分〜20時間かけて行われることが好ましく、10分〜2時間かけて行われることが更に好ましい。 The pretreatment step is preferably performed, for example, over 10 minutes to 20 hours, and more preferably performed over 10 minutes to 2 hours.
前記前処理工程は、例えば常圧〜2atm(1520Torr)の圧力下で行われることが好ましく、常圧であることが更に好ましい。 The pretreatment step is preferably performed, for example, under normal pressure to 2 atm (1520 Torr), more preferably normal pressure.
(セルロース組成物)
本発明の製法で得られたセルロース組成物は、アシル化されたセルロース及びアシル化されたアルキルセルロースを含む。本発明の製法で得られたセルロース組成物中に存在する、アシル化されたセルロースとアシル化されたアルキルセルロースの割合(アシル化されたセルロース/アシル化されたアルキルセルロース)は、質量基準で100/100〜100/1が好ましく、100/50〜100/10が更に好ましく、100/40〜100/20が最も好ましい。
(Cellulose composition)
The cellulose composition obtained by the production method of the present invention contains acylated cellulose and acylated alkyl cellulose. The ratio of acylated cellulose to acylated alkyl cellulose (acylated cellulose / acylated alkyl cellulose) present in the cellulose composition obtained by the production method of the present invention is 100 on a mass basis. / 100 to 100/1 is preferable, 100/50 to 100/10 is more preferable, and 100/40 to 100/20 is most preferable.
アシル化されたセルロースとしては、例えば、アセチルセルロースやプロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、アセチルブチリルセルロース、プロピオニルブチリルセルロース、アセチルプロピルブチリルセルロース等が挙げられる。アシル化されたアルキルセルロースとしては、例えばアセトキシプロピルアセチルセルロース、アセトキシプロピルプロピオニルセルロース、プロピオニルオキシプロピルアセチルセルロース、プロピオニルオキシプロピルプロピオニルセルロース、アセトキシエチルアセチルセルロース、アセトキシエチルプロピオニルセルロース、アセトキシプロピルメチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシエチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシエチルプロピオニルセルロース、アセトキシプロピルエチルアセチルセルロース、アセトキシプロピルプロピルアセチルセルロース、アセトキシプロピルブチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシプロピルメチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシプロピルエチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシプロピルプロピルアセチルセルロース、プロピオニルオキシプロピルブチルアセチルセルロース、アセトキシプロピルプロピオニルオキシプロピルメチルアセチルプロピオニルセルロース、ブチリルオキシプロピルメチルアセチルセルロース、アセトキシプロピルブチリルオキシプロピルメチルアセチルブチリルセルロース、アセトキシエチルメチルアセチルセルロース、アセトキシエチルエチルアセチルセルロース、アセトキシエチルプロピルアセチルセルロース、アセトキシエチルブチルアセチルセルロース、アセトキシエチルメチルプロピオニルセルロース、アセトキシエチルエチルプロピオニルセルロース、アセトキシエチルプロピルプロピオニルセルロース、アセトキシエチルブチルプロピオニルセルロース、アセトキシプロピルメチルプロピオニルセルロース、アセトキシエチルヘキシルプロピオニルセルロース、プロピオニルオキシエチルメチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシエチルエチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシエチルプロピルアセチルセルロース、プロピオニルオキシエチルブチルアセチルセルロース、プロピオニルオキシエチルメチルプロピオニルセルロース、プロピオニルオキシプロピルメチルプロピオニルセルロース、プロピオニルオキシエチルエチルプロピオニルセルロース、プロピオニルオキシエチルプロピルプロピオニルセルロース、プロピオニルオキシエチルブチルプロピオニルセルロース、が挙げられる。 Examples of the acylated cellulose include acetyl cellulose, propionyl cellulose, butyryl cellulose, acetyl propionyl cellulose, acetyl butyryl cellulose, propionyl butyryl cellulose, and acetylpropyl butyryl cellulose. Examples of the acylated alkylcellulose include acetoxypropylacetylcellulose, acetoxypropylpropionylcellulose, propionyloxypropylacetylcellulose, propionyloxypropylpropionylcellulose, acetoxyethylacetylcellulose, acetoxyethylpropionylcellulose, acetoxypropylmethylacetylcellulose, propionyloxy Ethylacetylcellulose, propionyloxyethylpropionylcellulose, acetoxypropylethylacetylcellulose, acetoxypropylpropylacetylcellulose, acetoxypropylbutylacetylcellulose, propionyloxypropylmethylacetylcellulose, propionyloxypropylethylacetyl cell , Propionyloxypropylpropylacetylcellulose, propionyloxypropylbutylacetylcellulose, acetoxypropylpropionyloxypropylmethylacetylpropionylcellulose, butyryloxypropylmethylacetylcellulose, acetoxypropylbutyryloxypropylmethylacetylbutyrylcellulose, acetoxyethylmethyl Acetylcellulose, acetoxyethylethylacetylcellulose, acetoxyethylpropylacetylcellulose, acetoxyethylbutylacetylcellulose, acetoxyethylmethylpropionylcellulose, acetoxyethylethylpropionylcellulose, acetoxyethylpropylpropionylcellulose, acetoxyethylbutylpropionylcell Acetoxypropylmethylpropionylcellulose, acetoxyethylhexylpropionylcellulose, propionyloxyethylmethylacetylcellulose, propionyloxyethylethylacetylcellulose, propionyloxyethylpropylacetylcellulose, propionyloxyethylbutylacetylcellulose, propionyloxyethylmethylpropionylcellulose, propionyl Examples thereof include oxypropylmethyl propionyl cellulose, propionyloxyethyl ethyl propionyl cellulose, propionyloxyethyl propyl propionyl cellulose, and propionyloxyethyl butyl propionyl cellulose.
本発明の製法で得られたセルロース組成物の分子量は、数平均分子量(Mn)が5×103〜1000×103の範囲が好ましく、10×103〜500×103の範囲が更に好ましく、10×103〜200×103の範囲が最も好ましい。また、重量平均分子量(Mw)は、7×103〜10000×103の範囲が好ましく、15×103〜5000×103の範囲が更に好ましく、100×103〜3000×103の範囲が最も好ましい。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。分子量分布(MWD)は1.1〜10.0の範囲が好ましく、1.5〜8.0の範囲が更に好ましい。この範囲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。 As for the molecular weight of the cellulose composition obtained by the production method of the present invention, the number average molecular weight (Mn) is preferably in the range of 5 × 10 3 to 1000 × 10 3 , and more preferably in the range of 10 × 10 3 to 500 × 10 3. The range of 10 × 10 3 to 200 × 10 3 is most preferable. The weight average molecular weight (Mw) is preferably in the range of 7 × 10 3 to 10000 × 10 3 , more preferably in the range of 15 × 10 3 to 5000 × 10 3 , and in the range of 100 × 10 3 to 3000 × 10 3 . Is most preferred. By setting the average molecular weight within this range, it is possible to improve the moldability and mechanical strength of the molded body. The molecular weight distribution (MWD) is preferably in the range of 1.1 to 10.0, and more preferably in the range of 1.5 to 8.0. By setting the molecular weight distribution within this range, moldability and the like can be improved.
本発明における、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(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、N−メチルピロリドンを溶媒とし、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。 In the present invention, the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (MWD) can be measured using gel permeation chromatography (GPC). Specifically, N-methylpyrrolidone can be used as a solvent, a 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.
(成形体の製造方法)
本発明者らは、既述の製造方法によって得られた熱可塑性セルロース組成物を含有する成形材料を、加熱により溶融成形する工程を備えた成形体の製造方法を見出した。以下に詳細に説明する。
(Method for producing molded body)
The present inventors have found a method for producing a molded body comprising a step of melt-molding a molding material containing the thermoplastic cellulose composition obtained by the production method described above by heating. This will be described in detail below.
本発明における成形体の製造方法では、上記で説明した熱可塑性セルロース組成物を含有する成形材料を加熱により溶融成形する工程を備えており、必要に応じて成形材料にその他の添加剤を含有することができる。成形材料における熱可塑性セルロース組成物の含有割合は、好ましくは75質量%以上100質量%以下、より好ましくは80質量%以上100質量%以下である。 The method for producing a molded body in the present invention includes a step of melt-molding the molding material containing the thermoplastic cellulose composition described above by heating, and if necessary, the molding material contains other additives. be able to. The content ratio of the thermoplastic cellulose composition in the molding material is preferably 75% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less.
本発明の成形材料は、本発明の熱可塑性セルロース組成物のほか、必要に応じて、フィラー、難燃剤等の種々の添加剤を含有していてもよい。 In addition to the thermoplastic cellulose composition of the present invention, the molding material of the present invention may contain various additives such as fillers and flame retardants 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。また、無機物でも有機物でもよい。具体的には、無機フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、金属繊維、チタン酸カリウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウム系ウイスカー、珪素系ウイスカー、ワラステナイト、セピオライト、スラグ繊維、ゾノライト、エレスタダイト、石膏繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化硅素繊維及び硼素繊維等の繊維状の無機フィラーや;ガラスフレーク、非膨潤性雲母、カーボンブラック、グラファイト、金属箔、セラミックビーズ、タルク、クレー、マイカ、セリサイト、ゼオライト、ベントナイト、ドロマイト、カオリン、微粉ケイ酸、長石粉、チタン酸カリウム、シラスバルーン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、石膏、ノバキュライト、ドーソナイト、白土等の板状や粒状の無機フィラーが挙げられる。 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. Further, it may be inorganic or organic. Specifically, as the inorganic filler, glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, metal fiber, potassium titanate whisker, aluminum borate whisker, magnesium whisker, silicon whisker, wollastonite, sepiolite, slag fiber, zonolite, Elastadite, gypsum fiber, silica fiber, silica-alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber and boron fiber, and other inorganic fillers; glass flakes, non-swellable mica, carbon black, graphite, metal foil , Ceramic beads, talc, clay, mica, sericite, zeolite, bentonite, dolomite, kaolin, fine silicate, feldspar, potassium titanate, shirasu balloon, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, calcium oxide Beam, aluminum oxide, titanium oxide, magnesium oxide, aluminum silicate, silicon oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, gypsum, novaculite, dawsonite, and a plate-like or granular inorganic fillers of clay or the like.
有機フィラーとしては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、再生セルロース繊維、アセテート繊維等の合成繊維、ケナフ、ラミー、木綿、ジュート、麻、サイザル、マニラ麻、亜麻、リネン、絹、ウール等の天然繊維、微結晶セルロース、さとうきび、木材パルプ、紙屑、古紙等から得られる繊維状の有機フィラーや、有機顔料等の粒状の有機フィラーが挙げられる。 Organic fillers include synthetic fibers such as polyester fiber, nylon fiber, acrylic fiber, regenerated cellulose fiber, and acetate fiber, and natural fibers such as kenaf, ramie, cotton, jute, hemp, sisal, Manila hemp, flax, linen, silk, and wool. Examples thereof include fibrous organic fillers obtained from microcrystalline cellulose, sugar cane, wood pulp, paper waste, waste paper and the like, and granular organic fillers such as organic pigments.
成形材料がフィラーを含有する場合、その含有量は限定的でないが、熱可塑性セルロース組成物100質量部に対して、通常30質量部以下、好ましくは5〜10質量部とすればよい。 When the molding material contains a filler, the content is not limited, but is usually 30 parts by mass or less, preferably 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic cellulose composition.
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又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、リン含有難燃剤及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 resin compounding or molding, and do not corrode processing machines or molds or deteriorate the working 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.
リン酸エステルの具体例としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリス(フェニルフェニル)ホスフェート、トリナフチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、ジフェニル(2−エチルヘキシル)ホスフェート、ジ(イソプロピルフェニル)フェニルホスフェート、モノイソデシルホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、メラミンホスフェート、ジメラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、トリフェニルホスフィンオキサイド、トリクレジルホスフィンオキサイド、メタンホスホン酸ジフェニル、フェニルホスホン酸ジエチルなどを挙げることができる。 Specific examples of phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tri (2-ethylhexyl) phosphate, tributoxyethyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, tris (isopropylphenyl) Phosphate, tris (phenylphenyl) phosphate, trinaphthyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, xylenyl diphenyl phosphate, diphenyl (2-ethylhexyl) phosphate, di (isopropylphenyl) phenyl phosphate, monoisodecyl phosphate, 2-acryloyloxyethyl Acid phosphate, 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, diphenyl Examples include 2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate, melamine phosphate, dimelamine phosphate, melamine pyrophosphate, triphenylphosphine oxide, tricresylphosphine oxide, diphenyl methanephosphonate, diethyl phenylphosphonate be able to.
リン酸縮合エステルとしては、例えば、レゾルシノールポリフェニルホスフェート、レゾルシノールポリ(ジ−2,6−キシリル)ホスフェート、ビスフェノールAポリクレジルホスフェート、ハイドロキノンポリ(2,6−キシリル)ホスフェート並びにこれらの縮合物などの芳香族リン酸縮合エステル等を挙げることができる。 Examples of phosphoric acid condensed esters include resorcinol polyphenyl phosphate, resorcinol poly (di-2,6-xylyl) phosphate, bisphenol A polycresyl phosphate, hydroquinone poly (2,6-xylyl) phosphate, and condensates thereof. Aromatic phosphoric acid condensed ester and the like.
また、リン酸、ポリリン酸と周期律表1族〜14族の金属、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミンとの塩からなるポリリン酸塩を挙げることもできる。ポリリン酸塩の代表的な塩として、金属塩としてリチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、鉄(II)塩、鉄(III)塩、アルミニウム塩など、脂肪族アミン塩としてメチルアミン塩、エチルアミン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、エチレンジアミン塩、ピペラジン塩などがあり、芳香族アミン塩としてはピリジン塩、トリアジン等が挙げられる。 Moreover, the polyphosphate which consists of a salt of phosphoric acid, polyphosphoric acid, a periodic table group 1-14 group metal, ammonia, an aliphatic amine, and an aromatic amine can also be mentioned. As typical salts of polyphosphates, lithium salts, sodium salts, calcium salts, barium salts, iron (II) salts, iron (III) salts, aluminum salts and the like as metal salts, methylamine salts as aliphatic amine salts, Examples include ethylamine salts, diethylamine salts, triethylamine salts, ethylenediamine salts, piperazine salts, and examples of aromatic amine salts include pyridine salts and triazines.
また、前記以外にも、トリスクロロエチルホスフェート、トリスジクロロプロピルホスフェート、トリス(β−クロロプロピル)ホスフェート)などの含ハロゲンリン酸エステル、また、リン原子と窒素原子が二重結合で結ばれた構造を有するホスファゼン化合物、リン酸エステルアミドを挙げることができる。これらのリン含有難燃剤は、1種単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition to the above, halogen-containing phosphate esters such as trischloroethyl phosphate, trisdichloropropyl phosphate, tris (β-chloropropyl) phosphate), and structures in which a phosphorus atom and a nitrogen atom are connected by a double bond Phosphazene compounds having phosphoric acid and phosphoric ester amides. These phosphorus-containing flame retardants may be used singly or in combination of two or more.
ケイ素含有難燃剤としては、二次元又は三次元構造の有機ケイ素化合物、ポリジメチルシロキサン、又はポリジメチルシロキサンの側鎖又は末端のメチル基が、水素原子、置換又は非置換の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基で置換又は修飾されたもの、いわゆるシリコーンオイル、又は変性シリコーンオイルが挙げられる。 Examples of the silicon-containing flame retardant include an organic silicon compound having a two-dimensional or three-dimensional structure, polydimethylsiloxane, or a methyl group at a side chain or a terminal of polydimethylsiloxane, a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group, Examples thereof include those substituted or modified with an aromatic hydrocarbon group, so-called silicone oils, or modified silicone oils.
置換又は非置換の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ベンジル基、アミノ基、エポキシ基、ポリエーテル基、カルボキシル基、メルカプト基、クロロアルキル基、アルキル高級アルコールエステル基、アルコール基、アラルキル基、ビニル基、又はトリフロロメチル基等が挙げられる。これらのケイ素含有難燃剤は1種単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group include an alkyl group, a cycloalkyl group, a phenyl group, a benzyl group, an amino group, an epoxy group, a polyether group, a carboxyl group, a mercapto group, Examples include a chloroalkyl group, an alkyl higher alcohol ester group, an alcohol group, an aralkyl group, a vinyl group, or a trifluoromethyl group. These silicon-containing flame retardants may be used alone or in combination of two or more.
また、前記リン含有難燃剤又はケイ素含有難燃剤以外の難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダ、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、メタスズ酸、酸化スズ、酸化スズ塩、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化第一鉄、酸化第二鉄、酸化第一錫、酸化第二スズ、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アンモニウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、タングステン酸の金属塩、タングステンとメタロイドとの複合酸化物、スルファミン酸アンモニウム、臭化アンモニウム、ジルコニウム系化合物、グアニジン系化合物、フッ素系化合物、黒鉛、膨潤性黒鉛等の無機系難燃剤を用いることができる。これらの他の難燃剤は、1種単独で用いても、2種以上を併用して用いてもよい。 Examples of the flame retardant other than the phosphorus-containing flame retardant or the silicon-containing flame retardant include, for example, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, antimony trioxide, antimony pentoxide, sodium antimonate, zinc hydroxystannate, zinc stannate, Metastannic acid, tin oxide, tin oxide salt, zinc sulfate, zinc oxide, ferrous oxide, ferric oxide, stannous oxide, stannic oxide, zinc borate, ammonium borate, ammonium octamolybdate, tungsten Inorganic flame retardants such as acid metal salts, complex oxides of tungsten and metalloid, ammonium sulfamate, ammonium bromide, zirconium compounds, guanidine compounds, fluorine compounds, graphite, and swellable graphite can be used. . These other flame retardants may be used alone or in combination of two or more.
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、熱可塑性セルロース組成物100質量部に対して、通常30質量部以下、好ましくは2〜10質量部とすればよい。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 thereof is not limited, but is usually 30 parts by mass or less, preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic cellulose composition. Good. 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組成物、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、前記熱可塑性セルロース組成物に含まれるポリマー以外のポリマー、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)、帯電防止剤、難燃助剤、加工助剤、ドリップ防止剤、抗菌剤、防カビ剤等が挙げられる。更に、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 is for the purpose of further improving 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 composition, filler and flame retardant. Other components may be included. Examples of other components include polymers other than the polymer contained in the thermoplastic cellulose composition, stabilizers (antioxidants, ultraviolet absorbers, etc.), mold release agents (fatty acids, fatty acid metal salts, oxyfatty acids, fatty acid esters). , Aliphatic partially 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), antistatic agent, difficult Examples include a combustion aid, a processing aid, an anti-drip agent, an antibacterial agent, and an antifungal agent. Further, a coloring agent containing a dye or a pigment can be added.
本発明の成形材料が熱可塑性セルロース組成物に含まれるポリマー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質量部以下が好ましく、2〜10質量部がより好ましい。 When the molding material of the present invention contains a polymer other than the polymer contained in the thermoplastic cellulose composition, the content is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose derivative. preferable.
本発明では、綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースの混合物を酸無水物によりアシル化することで、可塑剤の使用を低減し、若しくは可塑剤を使用することなく、簡便な方法にて、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を得ることができるが、本発明の効果を阻害しない限り、成形材料に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及びエポキシ系可塑剤等が挙げられる。 In the present invention, a mixture of cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose is acylated with an acid anhydride, so that the use of a plasticizer is reduced or a simple method without using a plasticizer is good. A cellulose composition having excellent thermoplasticity and strength can be obtained, but a plasticizer may be contained in the molding material as long as the effects of the present invention are not impaired. 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.
本発明の成形体は、前記熱可塑性セルロース組成物を含む成形材料を加熱により溶融成形することにより得られる。より具体的には、前記熱可塑性セルロース組成物、又は、前記熱可塑性セルロース組成物及び必要に応じて各種添加剤等を含む成形材料を加熱し、各種の成形方法により成形する工程を含む製造方法によって得られる。成形方法としては、例えば、射出成形、押し出し成形、ブロー成形等が挙げられる。加熱温度は、通常160〜300℃であり、好ましくは180〜260℃である。 The molded article of the present invention can be obtained by melt-molding a molding material containing the thermoplastic cellulose composition by heating. More specifically, the manufacturing method including a step of heating the thermoplastic cellulose composition or the molding material containing the thermoplastic cellulose composition and various additives as necessary, and molding by various molding methods. Obtained by. Examples of the molding method include injection molding, extrusion molding, blow molding and the like. The heating temperature is usually 160 to 300 ° C, preferably 180 to 260 ° C.
本発明の成形体の用途は、とくに限定されるものではないが、例えば、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)の内装又は外装部品、自動車、機械部品、住宅・建築用材料等が挙げられる。これらの中でも、優れた耐熱性及び耐衝撃性を有しており、環境への負荷が小さい観点から、例えば、コピー機、プリンター、パソコン、テレビ等といった電気電子機器用の外装部品(特に筐体)として好適に使用することができる。 The use of the molded product of the present invention is not particularly limited. For example, interior or exterior parts of electrical and electronic equipment (home appliances, OA / media related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.), automobiles, mechanical parts, etc. And materials for housing and construction. Among these, from the viewpoint of having excellent heat resistance and impact resistance and low environmental impact, for example, exterior parts (especially casings) for electrical and electronic equipment such as copiers, printers, personal computers, and televisions. ) Can be suitably used.
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.
(綿状のセルロースの調製)
針葉樹サルファイトパルプロール(α−セルロース含量87%)を家庭用シュレッダーにて裁断し、そのものを超遠心粉砕機ZM−200(レッチェ製)にて回転数18000rpmにて解砕した。以下、このセルロースを綿状のセルロースと示す。
(Preparation of cotton-like cellulose)
A softwood sulfite pulp roll (α-cellulose content 87%) was cut with a household shredder, and pulverized with an ultracentrifugal mill ZM-200 (manufactured by Lecce) at a rotational speed of 18000 rpm. Hereinafter, this cellulose is referred to as cotton-like cellulose.
ローブファルマ・エレクトロラボ・タップ密度試験機(LobePharma Electrolab Tap Density Tester)(USP)モデルETD−1020を用いて、得られた綿状のセルロースのかさ密度を以下1)〜5)のように測定したところ、かさ密度は6g/100mlであった。
1)100mlのUSP1メスシリンダーの(空の)風袋重量を±0.01gの範囲内で測定した。
2)100mlのUSP1メスシリンダー中に、〜90mlの圧縮されていない上記で調製した綿状のセルロースを入れた。
3)このメスシリンダーをタップ密度試験機中に置き、落下300回/分の速度で200回分落下(タップ)させた。
4)得られたタップ後のセルロースの体積を、目視にて±1mlの範囲内で測定し、更に綿状のセルロースの重量を±0.01gの範囲内で測定した。
5)綿状のセルロースの重量をタップ後のセルロースの体積で割ることによって、かさ密度を計算した。
The bulk density of the obtained cotton-like cellulose was measured as follows using a Lobe Pharma Electrolab Tap Density Tester (USP) model ETD-1020. However, the bulk density was 6 g / 100 ml.
1) The (empty) tare weight of a 100 ml USP1 graduated cylinder was measured within a range of ± 0.01 g.
2) In a 100 ml USP1 graduated cylinder, ˜90 ml of uncompressed cotton-like cellulose prepared above was placed.
3) This graduated cylinder was placed in a tap density tester and dropped (tapped) 200 times at a speed of 300 times / min.
4) The volume of cellulose obtained after tapping was visually measured within a range of ± 1 ml, and the weight of cotton-like cellulose was further measured within a range of ± 0.01 g.
5) The bulk density was calculated by dividing the weight of cottony cellulose by the volume of cellulose after tapping.
(合成例)
<実施例1−1>
攪拌羽付き5L容ガラス反応容器に、上記で調製した綿状のセルロース49gに対し、粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製、かさ密度35g/100ml)を15g加え、氷酢酸24gを添加し常温常圧、攪拌速度200rpmで2時間激しく攪拌することで前処理活性化した。
無水酢酸180gと氷酢酸240gと、硫酸19.2gの混合液を予め5℃に調節して3L容ニーダーに準備しておき、この混合液に前記の前処理活性化セルロースを投入して、反応系の温度を35℃以下に保ち、4時間攪拌混合した。反応系はお餅状から透明なアメ状に変化し、ここでサンプリングしたものを偏光顕微鏡にて観察したところ、セルロースの結晶は完全に消失していることを確認した。この時点をアシル化反応終了点とした。水53gを添加し、系内温度を50℃とし、50分攪拌混合した。24wt%の酢酸マグネシウム水溶液を58g加え25分攪拌後、29g加え10分攪拌後、14.5g加え20分後、7.25g加え25分後、20g加えた。その後、室温にて水を滴下し、取り出した。得られた粗製物を水で洗浄後、0.002wt%の水酸化カルシウム水溶液にて洗い、ろ取した。乾燥することでセルロース組成物(P−1)を得た。
(Synthesis example)
<Example 1-1>
In a 5 L glass reaction vessel with stirring blades, 49 g of the above-prepared cotton cellulose, hydroxypropylmethylcellulose, which is granular alkylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., bulk density 15 g of 35 g / 100 ml) was added, 24 g of glacial acetic acid was added, and the pretreatment was activated by vigorous stirring for 2 hours at normal temperature and normal pressure at a stirring speed of 200 rpm.
A mixed solution of 180 g of acetic anhydride, 240 g of glacial acetic acid, and 19.2 g of sulfuric acid was previously adjusted to 5 ° C. and prepared in a 3 L kneader, and the pretreated activated cellulose was added to this mixed solution to react. The temperature of the system was kept at 35 ° C. or lower and mixed with stirring for 4 hours. The reaction system changed from a bowl-like shape to a transparent candy-like shape. When the sampled sample was observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the cellulose crystals had completely disappeared. This point was regarded as the end point of the acylation reaction. 53 g of water was added, the system temperature was adjusted to 50 ° C., and the mixture was stirred and mixed for 50 minutes. After adding 58 g of 24 wt% magnesium acetate aqueous solution and stirring for 25 minutes, 29 g was added and stirred for 10 minutes, 14.5 g was added, 20 minutes later, 7.25 g was added, and 20 g was added after 25 minutes. Then, water was dripped at room temperature and taken out. The obtained crude product was washed with water, washed with 0.002 wt% calcium hydroxide aqueous solution, and filtered. The cellulose composition (P-1) was obtained by drying.
<実施例2−1>
攪拌羽付き5L容ガラス反応容器に、上記で調製した綿状のセルロース49gに対し、粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を15g加え、氷酢酸24gを添加し常温常圧、攪拌速度200rpmで2時間激しく攪拌することで前処理活性化した。
無水酢酸180gと氷酢酸240gと、硫酸4.8gの混合液を予め5℃に調節して3L容ニーダーに準備しておき、この混合液に前記の前処理活性化セルロースを投入して、反応系の温度を35℃以下に保ち、6時間攪拌混合した。反応系はお餅状から透明なアメ状に変化し、ここでサンプリングしたものを偏光顕微鏡にて観察したところ、セルロースの結晶は完全に消失していることを確認した。この時点をアシル化反応終了点とした。水53gを添加し、系内温度を50℃とし、50分攪拌混合した。24wt%の酢酸マグネシウム水溶液を14.5g加え25分攪拌後、7.25g加え10分攪拌後、3.63g加え20分後、1.81g加え25分後、10g加えた。その後、室温にて水を滴下し、取り出した。得られた粗製物を水で洗浄後、0.002wt%の水酸化カルシウム水溶液にて洗い、ろ取した。乾燥することでセルロース組成物(P−2)を得た。
<Example 2-1>
In a 5 L glass reaction vessel with stirring blades, 15 g of hydroxypropylmethylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), which is granular alkyl cellulose, is used for 49 g of the cotton-like cellulose prepared above. In addition, 24 g of glacial acetic acid was added, and the pretreatment was activated by vigorous stirring for 2 hours at room temperature and normal pressure and a stirring speed of 200 rpm.
A mixture of 180 g of acetic anhydride, 240 g of glacial acetic acid, and 4.8 g of sulfuric acid was previously adjusted to 5 ° C. and prepared in a 3 L kneader, and the pretreated activated cellulose was added to this mixture to react. The temperature of the system was kept at 35 ° C. or lower and the mixture was stirred for 6 hours. The reaction system changed from a bowl-like shape to a transparent candy-like shape. When the sampled sample was observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the cellulose crystals had completely disappeared. This point was regarded as the end point of the acylation reaction. 53 g of water was added, the system temperature was adjusted to 50 ° C., and the mixture was stirred and mixed for 50 minutes. 14.5 g of a 24 wt% magnesium acetate aqueous solution was added and stirred for 25 minutes, then 7.25 g was added and stirred for 10 minutes, 3.63 g was added, 20 minutes later, 1.81 g was added, and 10 g was added. Then, water was dripped at room temperature and taken out. The obtained crude product was washed with water, washed with 0.002 wt% calcium hydroxide aqueous solution, and filtered. The cellulose composition (P-2) was obtained by drying.
<実施例3−1>
攪拌羽付き5L容ガラス反応容器に、上記で調製した綿状のセルロース49gに対し、粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を15g加え、氷酢酸24gを添加し常温常圧、攪拌速度200rpmで2時間激しく攪拌することで前処理活性化した。
無水酢酸144gと氷酢酸180gと、硫酸1.5gの混合液を予め−2℃に調節して3L容ニーダーに準備しておき、この混合液に前記の前処理活性化セルロースを投入して攪拌混合した。この前処理活性化したセルロースを投入した時間を0分とする。30分後には反応系内温度が30℃であり、このとき、硫酸0.3g/酢酸18gの溶液を滴下した。50分後には反応系内温度が62.5℃であり、その後更に15分攪拌した。反応系はお餅状から透明なアメ状に変化し、ここでサンプリングしたものを偏光顕微鏡にて観察したところ、セルロースの結晶は完全に消失していることを確認した。この時点をアシル化反応終了点とした。アシル化反応終了後、24wt%の酢酸マグネシウム水溶液を12g加え25分攪拌した。内容物をオートクレーブに移し、温水60mlを加え加熱した。90分後系内温度は150℃であり、更に25分温度を維持した後、大量の希酢酸水溶液にて再沈を行った。得られた粗製物を水で洗浄後、0.002wt%の水酸化カルシウム水溶液にて洗い、ろ取した。乾燥することでセルロース組成物(P−3)を得た。
<Example 3-1>
In a 5 L glass reaction vessel with stirring blades, 15 g of hydroxypropylmethylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), which is granular alkyl cellulose, is used for 49 g of the cotton-like cellulose prepared above. In addition, 24 g of glacial acetic acid was added, and the pretreatment was activated by vigorous stirring for 2 hours at room temperature and normal pressure and a stirring speed of 200 rpm.
A mixed solution of 144 g of acetic anhydride, 180 g of glacial acetic acid and 1.5 g of sulfuric acid was previously adjusted to −2 ° C. and prepared in a 3 L kneader, and the pretreated activated cellulose was added to this mixed solution and stirred. Mixed. The time when the pretreated activated cellulose is added is defined as 0 minute. After 30 minutes, the temperature in the reaction system was 30 ° C. At this time, a solution of 0.3 g of sulfuric acid / 18 g of acetic acid was added dropwise. After 50 minutes, the temperature in the reaction system was 62.5 ° C., and the mixture was further stirred for 15 minutes. The reaction system changed from a bowl-like shape to a transparent candy-like shape. When the sampled sample was observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the cellulose crystals had completely disappeared. This point was regarded as the end point of the acylation reaction. After completion of the acylation reaction, 12 g of a 24 wt% magnesium acetate aqueous solution was added and stirred for 25 minutes. The contents were transferred to an autoclave and heated with 60 ml of warm water. After 90 minutes, the system temperature was 150 ° C., and the temperature was further maintained for 25 minutes, followed by reprecipitation with a large amount of dilute acetic acid aqueous solution. The obtained crude product was washed with water, washed with 0.002 wt% calcium hydroxide aqueous solution, and filtered. The cellulose composition (P-3) was obtained by drying.
<実施例4−1>
攪拌羽付き5L容ガラス反応容器に、上記で調製した綿状のセルロース49gに対し、粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を15g加え、氷酢酸24 gを添加し常温常圧、攪拌速度200rpmで2時間激しく攪拌することで前処理活性化した。
プロピオン酸89g、無水酢酸21g、無水プロピオン酸335gと、硫酸1.2gの混合液を予め5℃に調節して3L容ニーダーに準備しておき、この混合液に前記の前処理活性化セルロースを投入して攪拌混合した。この前処理活性化したセルロースを投入した時間を0分とする。30分後には反応系内温度が30℃であり、このとき、硫酸0.3g/酢酸18gの溶液を滴下した。50分後には反応系内温度が61℃であり、その後更に15分攪拌した。反応系はお餅状から透明なアメ状に変化し、ここでサンプリングしたものを偏光顕微鏡にて観察したところ、セルロースの結晶は完全に消失していることを確認した。この時点をアシル化反応終了点とした。アシル化反応終了後、24wt%の酢酸マグネシウム水溶液を22g加え25分攪拌した。内容物をオートクレーブに移し、温水60mlを加え加熱した。90分後系内温度は150℃であり、更に25分温度を維持した後、大量の希酢酸水溶液にて再沈を行った。得られた粗製物を水で洗浄後、0.002wt%の水酸化カルシウム水溶液にて洗い、ろ取した。乾燥することでセルロース組成物(P−4)を得た。
<Example 4-1>
In a 5 L glass reaction vessel with stirring blades, 15 g of hydroxypropylmethylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), which is granular alkyl cellulose, is used for 49 g of the cotton-like cellulose prepared above. In addition, 24 g of glacial acetic acid was added, and the pretreatment was activated by vigorous stirring for 2 hours at room temperature and normal pressure and a stirring speed of 200 rpm.
A mixed solution of 89 g of propionic acid, 21 g of acetic anhydride, 335 g of propionic anhydride, and 1.2 g of sulfuric acid was previously adjusted to 5 ° C. and prepared in a 3 L kneader, and the pretreated activated cellulose was added to this mixed solution. The mixture was stirred and mixed. The time when the pretreated activated cellulose is added is defined as 0 minute. After 30 minutes, the temperature in the reaction system was 30 ° C. At this time, a solution of 0.3 g of sulfuric acid / 18 g of acetic acid was added dropwise. After 50 minutes, the temperature in the reaction system was 61 ° C., and the mixture was further stirred for 15 minutes. The reaction system changed from a bowl-like shape to a transparent candy-like shape. When the sampled sample was observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the cellulose crystals had completely disappeared. This point was regarded as the end point of the acylation reaction. After completion of the acylation reaction, 22 g of a 24 wt% magnesium acetate aqueous solution was added and stirred for 25 minutes. The contents were transferred to an autoclave and heated with 60 ml of warm water. After 90 minutes, the system temperature was 150 ° C., and the temperature was further maintained for 25 minutes, followed by reprecipitation with a large amount of dilute acetic acid aqueous solution. The obtained crude product was washed with water, washed with 0.002 wt% calcium hydroxide aqueous solution, and filtered. The cellulose composition (P-4) was obtained by drying.
<実施例5−1>
攪拌羽付き5L容ガラス反応容器に、上記で調製した綿状のセルロース49gに対し、粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を15g加え、氷酢酸24gを添加し常温常圧、攪拌速度200rpmで2時間激しく攪拌することで前処理活性化した。
プロピオン酸89g、無水酢酸21g、無水プロピオン酸335gと、硫酸1.2gの混合液を予め5℃に調節して3L容ニーダーに準備しておき、この混合液に前記の前処理活性化セルロースを投入して攪拌混合した。この前処理活性化したセルロースを投入した時間を0分とする。30分後には反応系内温度が30℃であり、このとき、硫酸0.3g/酢酸18gの溶液を滴下した。50分後には反応系内温度が62℃であり、その後更に15分攪拌した。反応系はお餅状から透明なアメ状に変化し、ここでサンプリングしたものを偏光顕微鏡にて観察したところ、セルロースの結晶は完全に消失していることを確認した。この時点をアシル化反応終了点とした。アシル化反応終了後、酢酸水溶液(50wt%)180mlを加え、系内温度を50℃とし、50分攪拌混合した。24wt%の酢酸マグネシウム水溶液を14.5g加え25分攪拌後、7.25g加え10分攪拌後、3.63g加え20分後、1.81g加え25分後、10g加えた。その後、室温にて水を滴下し、取り出した。得られた粗製物を水で洗浄後、0.002wt%の水酸化カルシウム水溶液にて洗い、ろ取した。乾燥することでセルロース組成物(P−5)を得た。
<Example 5-1>
In a 5 L glass reaction vessel with stirring blades, 15 g of hydroxypropylmethylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), which is granular alkyl cellulose, is used for 49 g of the cotton-like cellulose prepared above. In addition, 24 g of glacial acetic acid was added, and the pretreatment was activated by vigorous stirring for 2 hours at room temperature and normal pressure and a stirring speed of 200 rpm.
A mixed solution of 89 g of propionic acid, 21 g of acetic anhydride, 335 g of propionic anhydride, and 1.2 g of sulfuric acid was previously adjusted to 5 ° C. and prepared in a 3 L kneader, and the pretreated activated cellulose was added to this mixed solution. The mixture was stirred and mixed. The time when the pretreated activated cellulose is added is defined as 0 minute. After 30 minutes, the temperature in the reaction system was 30 ° C. At this time, a solution of 0.3 g of sulfuric acid / 18 g of acetic acid was added dropwise. After 50 minutes, the temperature in the reaction system was 62 ° C., and the mixture was further stirred for 15 minutes. The reaction system changed from a bowl-like shape to a transparent candy-like shape. When the sampled sample was observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the cellulose crystals had completely disappeared. This point was regarded as the end point of the acylation reaction. After completion of the acylation reaction, 180 ml of an acetic acid aqueous solution (50 wt%) was added, the system temperature was set to 50 ° C., and the mixture was stirred and mixed for 50 minutes. 14.5 g of a 24 wt% magnesium acetate aqueous solution was added and stirred for 25 minutes, then 7.25 g was added and stirred for 10 minutes, 3.63 g was added, 20 minutes later, 1.81 g was added, and 10 g was added. Then, water was dripped at room temperature and taken out. The obtained crude product was washed with water, washed with 0.002 wt% calcium hydroxide aqueous solution, and filtered. The cellulose composition (P-5) was obtained by drying.
<実施例6−1>
実施例5−1におけるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシエチルメチルセルロース(商品名マーポローズME−350T;松本油脂製)に変更する以外、実施例5−1と同様の操作にてセルロース組成物(P−6)を得た。
<Example 6-1>
The hydroxypropyl methylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) in Example 5-1 was changed to hydroxyethyl methylcellulose (trade name Marporose ME-350T; manufactured by Matsumoto Yushi) which is a granular alkyl cellulose. A cellulose composition (P-6) was obtained in the same manner as in Example 5-1.
<実施例7−1>
実施例5−1におけるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシエチルセルロース(商品名HEC AX−15;住友精化製)に変更する以外、実施例5−1と同様の操作にてセルロース組成物(P−7)を得た。
<Example 7-1>
Hydroxypropyl methylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) in Example 5-1 was changed to hydroxyethyl cellulose (trade name HEC AX-15; manufactured by Sumitomo Seika), which is a granular alkyl cellulose. A cellulose composition (P-7) was obtained in the same manner as in Example 5-1.
<実施例8−1>
実施例5−1におけるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルセルロース(Aldrich製)に変更する以外、実施例5−1と同様の操作にてセルロース組成物(P−8)を得た。
<Example 8-1>
Example 5-1 except that hydroxypropylmethylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) in Example 5-1 was changed to hydroxypropylcellulose (manufactured by Aldrich), which is granular alkylcellulose. A cellulose composition (P-8) was obtained by the same operation as above.
<比較例1−1>
−酢酸セルロース(H−1)の合成−
攪拌羽付き5L容ガラス反応容器に、上記で調製した綿状のセルロース60gに、氷酢酸24gを添加し常温常圧、攪拌速度200rpmで2時間激しく攪拌することで前処理活性化した。
無水酢酸144gと氷酢酸180gと、硫酸1.5gの混合液を予め5℃に調節して3L容ニーダーに準備しておき、この混合液に前記の前処理活性化セルロースを投入して攪拌混合した。この前処理活性化セルロースを投入した時間を0分とする。30分後には反応系内温度が30℃であり、このとき、硫酸0.3g/酢酸18gの溶液を滴下した。50分後には反応系内温度が62℃であり、その後更に15分攪拌した。反応系はお餅状から透明なアメ状に変化し、ここでサンプリングしたものを偏光顕微鏡にて観察したところ、セルロースの結晶は完全に消失していることを確認した。この時点をアシル化反応終了点とした。アシル化反応終了後、酢酸水溶液(50wt%)180mlを加え、系内温度を50℃とし、50分攪拌混合した。24wt%の酢酸マグネシウム水溶液を14.5g加え25分攪拌後、7.25g加え10分攪拌後、3.63g加え20分後、1.81g加え25分後、10g加えた。その後、室温にて水を滴下し、取り出した。得られた粗製物を水で洗浄後、0.002wt%の水酸化カルシウム水溶液にて洗い、ろ取した。乾燥することで酢酸セルロース(H−1)を得た。
<Comparative Example 1-1>
-Synthesis of cellulose acetate (H-1)-
Pretreatment activation was performed by adding 24 g of glacial acetic acid to 60 g of the cotton-like cellulose prepared above in a 5 L glass reaction vessel with stirring blades and vigorously stirring for 2 hours at normal temperature and normal pressure at a stirring speed of 200 rpm.
A mixed solution of 144 g of acetic anhydride, 180 g of glacial acetic acid and 1.5 g of sulfuric acid was previously adjusted to 5 ° C. and prepared in a 3 L kneader, and the pretreated activated cellulose was added to this mixed solution and stirred and mixed. did. The time when the pretreated activated cellulose is added is defined as 0 minute. After 30 minutes, the temperature in the reaction system was 30 ° C. At this time, a solution of 0.3 g of sulfuric acid / 18 g of acetic acid was added dropwise. After 50 minutes, the temperature in the reaction system was 62 ° C., and the mixture was further stirred for 15 minutes. The reaction system changed from a bowl-like shape to a transparent candy-like shape. When the sampled sample was observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the cellulose crystals had completely disappeared. This point was regarded as the end point of the acylation reaction. After completion of the acylation reaction, 180 ml of an acetic acid aqueous solution (50 wt%) was added, the system temperature was set to 50 ° C., and the mixture was stirred and mixed for 50 minutes. 14.5 g of a 24 wt% magnesium acetate aqueous solution was added and stirred for 25 minutes, then 7.25 g was added and stirred for 10 minutes, 3.63 g was added, 20 minutes later, 1.81 g was added, and 10 g was added. Then, water was dripped at room temperature and taken out. The obtained crude product was washed with water, washed with 0.002 wt% calcium hydroxide aqueous solution, and filtered. By drying, cellulose acetate (H-1) was obtained.
−アセトキシプロピルアセチルメチルセルロース(H−2)の合成−
酢酸セルロース(H−1)の合成における綿状のセルロースを粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)に変更する以外、(H−1)と同様の操作にてアセトキシプロピルアセチルメチルセルロース(H−2)を得た。
-Synthesis of acetoxypropylacetylmethylcellulose (H-2)-
Other than changing the cotton-like cellulose in the synthesis of cellulose acetate (H-1) to hydroxypropylmethylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) which is a granular alkyl cellulose, (H-1 ) To obtain acetoxypropylacetylmethylcellulose (H-2).
80gの(H−1)と20gの(H−2)を粉体のまま混合することで、セルロ−ス組成物(J−1)とした。 By mixing 80 g of (H-1) and 20 g of (H-2) as powder, a cellulose composition (J-1) was obtained.
<比較例2−1>
−アセトキシエチルアセチルセルロース(H―3)の合成−
アセトキシプロピルアセチルメチルセルロース(H―2)の合成におけるヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名マーポロ−ズ90MP−4000:松本油脂製薬株式会社製)を粒状のアルキルセルロースであるヒドロキシエチルセルロース(商品名HEC AX−15;住友精化製)に変更する以外、(H―2)と同様の操作にてアセトキシアセトキシエチルアセチルセルロース(H―3)を得た。
<Comparative Example 2-1>
-Synthesis of acetoxyethylacetylcellulose (H-3)-
Hydroxypropyl methylcellulose (trade name Marprose 90MP-4000: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) in the synthesis of acetoxypropylacetylmethylcellulose (H-2) is hydroxyalkyl cellulose (trade name HEC AX-15; Sumitomo) Acetoxyacetoxyethyl acetylcellulose (H-3) was obtained in the same manner as in (H-2) except that the product was changed to Seikasei).
80gの(H−1)と20gの(H−3)を混合し、セルロ−ス組成物(J−2)とした。 80 g of (H-1) and 20 g of (H-3) were mixed to obtain a cellulose composition (J-2).
<比較例3−1>
実施例1−1における綿状のセルロースをKCプロックW−400G(粒状のセルロース:日本製紙製)に変更する以外、実施例1−1と同様の操作にてセルロース組成物(J−3)を得た。なお、粒状のセルロースのかさ密度を、綿状のセルロースと同様の方法にて測定したところ、かさ密度は30g/100mlであった。
<Comparative Example 3-1>
The cellulose composition (J-3) was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the cotton-like cellulose in Example 1-1 was changed to KC Plock W-400G (granular cellulose: manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.). Obtained. In addition, when the bulk density of granular cellulose was measured by the same method as cotton-like cellulose, the bulk density was 30 g / 100 ml.
以上で得られた組成物について、セルロースに含まれる水酸基(R2、R3及びR6)に置換された官能基の種類、並びにアシル化度は、Cellulose Communication 6,73−79(1999)に記載の方法を利用して、1H−NMRにより、観測及び決定した。 About the composition obtained above, the kind of functional group substituted with the hydroxyl group (R 2 , R 3 and R 6 ) contained in cellulose, and the acylation degree are described in Cellulose Communication 6, 73-79 (1999). It was observed and determined by 1 H-NMR using the described method.
(セルロース組成物の分子量及び分子量分布測定)
得られたセルロース組成物について、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、を測定した。これらの測定方法は以下の通りである。
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)の測定は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いた。具体的には、N−メチルピロリドンを溶媒とし、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た。GPC装置は、HLC−8220GPC(東ソー社製)を使用した。
(Measurement of molecular weight and molecular weight distribution of cellulose composition)
About the obtained cellulose composition, the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) were measured. These measuring methods are as follows.
For the measurement of the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw), gel permeation chromatography (GPC) was used. Specifically, N-methylpyrrolidone was used as a solvent, a polystyrene gel was used, and the molecular weight was determined using a conversion molecular weight calibration curve obtained in advance from a constituent curve of standard monodisperse polystyrene. As the GPC apparatus, HLC-8220 GPC (manufactured by Tosoh Corporation) was used.
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)及び置換度をまとめて表1に示す。 The number average molecular weight (Mn), the weight average molecular weight (Mw) and the degree of substitution are shown together in Table 1.
HPMC=ヒドロキシプロピルメチルセルロース(かさ密度35g/100ml)
HEMC=ヒドロキシエチルメチルセルロース(かさ密度33g/100ml)
HEC =ヒドロキシエチルセルロース(かさ密度36g/100ml)
HPC =ヒドロキシプロピルセルロース(かさ密度36g/100ml)
HPMC = hydroxypropylmethylcellulose (bulk density 35g / 100ml)
HEMC = hydroxyethylmethylcellulose (bulk density 33 g / 100 ml)
HEC = hydroxyethyl cellulose (bulk density 36g / 100ml)
HPC = hydroxypropylcellulose (bulk density 36g / 100ml)
(成形体の作製)
<実施例1−2:セルロース組成物(P−1)からなる成形体の作製>
−樹脂ペレットの作成−
上記で得られたセルロース組成物(P−1)100質量部と炭酸カルシウム1質量部を、シリンダー温度210℃にて混練した後、二軸混練押出機(テクノベル(株)製、Ultranano)に供給してセルロース組成物のペレットを作製した。
(Production of molded body)
<Example 1-2: Production of molded body made of cellulose composition (P-1)>
-Preparation of resin pellets-
100 parts by mass of the cellulose composition (P-1) obtained above and 1 part by mass of calcium carbonate were kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., and then supplied to a twin-screw kneading extruder (manufactured by Technobel Corp., Ultrano). Thus, pellets of the cellulose composition were produced.
−試験片作製−
上記で得られたセルロース組成物のペレットを射出成形機((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200℃、金型温度30℃、射出圧力3kgf/cm2にて4×10×80mmの多目的試験片(PT−1)を成形した。金型温度は30℃とした。試験片PT−1は着色がなく良好な状態であった。
-Test piece preparation-
The cellulose composition pellets obtained above are supplied to an injection molding machine (manufactured by Imoto Seisakusho, semi-automatic injection molding machine) at a cylinder temperature of 200 ° C., a mold temperature of 30 ° C., and an injection pressure of 3 kgf / cm 2 . A 4 × 10 × 80 mm multipurpose test piece (PT-1) was molded. The mold temperature was 30 ° C. The test piece PT-1 was in a good state with no coloring.
<実施例2−2〜8−2:セルロース組成物(P−2)〜(P−8)からなる成形体の作製>
実施例1の方法においてセルロース組成物(P−1)を下表に示すものに変更する以外は実施例1と同様の方法にてセルロース組成物(P−2)〜(P−8)のペレットを作製し、多目的試験片(PT−2)〜(PT−8)を作製した。試験片PT−2〜8はいずれも着色がなく良好な状態であった。
<Examples 2-2 to 8-2: Production of molded bodies made of cellulose compositions (P-2) to (P-8)>
Pellets of cellulose compositions (P-2) to (P-8) in the same manner as in Example 1 except that the cellulose composition (P-1) is changed to that shown in the following table in the method of Example 1. And multipurpose test pieces (PT-2) to (PT-8) were prepared. The test pieces PT-2 to 8 were all in a good state with no coloring.
<比較例1−2:セルロース組成物(J−1)からなる成形体の作製>
−樹脂ペレットの作成−
上記で得られたセルロース組成物(J−1)100質量部と炭酸カルシウム1質量部を、シリンダー温度210℃にて混練したところ、熱可塑性が不足のため、ペレット作成ができなかった。そのため、シリンダー温度250℃にて混練し、二軸混練押出機(テクノベル(株)製、Ultranano)に供給してセルロース組成物のペレットを作製した。
<Comparative Example 1-2: Production of molded body made of cellulose composition (J-1)>
-Preparation of resin pellets-
When 100 parts by mass of the cellulose composition (J-1) obtained above and 1 part by mass of calcium carbonate were kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., pellets could not be produced due to insufficient thermoplasticity. Therefore, the mixture was kneaded at a cylinder temperature of 250 ° C. and supplied to a twin-screw kneading extruder (manufactured by Technobell, Ultrano) to produce pellets of a cellulose composition.
−試験片作製−
上記で得られたセルロース組成物ペレットを射出成形機((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240℃、金型温度30℃、射出圧力3kgf/cm2にて4×10×80mmの多目的試験片(JT−1)を成形した。金型温度は30℃とした。試験片JT−1は着色があった。
-Test piece preparation-
The cellulose composition pellets obtained above were supplied to an injection molding machine (manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd., semi-automatic injection molding machine) and 4 at a cylinder temperature of 240 ° C., a mold temperature of 30 ° C., and an injection pressure of 3 kgf / cm 2 . A multipurpose test piece (JT-1) of × 10 × 80 mm was molded. The mold temperature was 30 ° C. The test piece JT-1 was colored.
<比較例2−2:セルロース組成物(J−2)からなる成形体の作製>
−樹脂ペレットの作成−
上記で得られたセルロース組成物(J−2)100質量部と炭酸カルシウム1質量部を、シリンダー温度210℃にて混練したところ、熱可塑性が不足のため、ペレット作成ができなかった。そのため、シリンダー温度250℃にて混練し、二軸混練押出機(テクノベル(株)製、Ultranano)に供給してセルロース組成物のペレットを作製した。
<Comparative Example 2-2: Production of molded body made of cellulose composition (J-2)>
-Preparation of resin pellets-
When 100 parts by mass of the cellulose composition (J-2) obtained above and 1 part by mass of calcium carbonate were kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., pellets could not be produced due to insufficient thermoplasticity. Therefore, the mixture was kneaded at a cylinder temperature of 250 ° C. and supplied to a twin-screw kneading extruder (manufactured by Technobell, Ultrano) to produce pellets of a cellulose composition.
−試験片作製−
上記で得られたセルロース誘導体組成物ペレットを射出成形機((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240℃、金型温度30℃、射出圧力3kgf/cm2にて4×10×80mmの多目的試験片(JT−2)を成形した。金型温度は30℃とした。試験片JT−2は着色があった。
-Test piece preparation-
The cellulose derivative composition pellets obtained above are supplied to an injection molding machine (Imoto Seisakusho, semi-automatic injection molding machine) at a cylinder temperature of 240 ° C., a mold temperature of 30 ° C., and an injection pressure of 3 kgf / cm 2 . A 4 × 10 × 80 mm multipurpose test piece (JT-2) was molded. The mold temperature was 30 ° C. The test piece JT-2 was colored.
<比較例3−2:セルロース組成物(J−3)からなる成形体の作製>
−樹脂ペレットの作成−
上記で得られたセルロース組成物(J−3)100質量部と炭酸カルシウム1質量部を、シリンダー温度210℃にて混練した後、二軸混練押出機(テクノベル(株)製、Ultranano)に供給してセルロース組成物のペレットを作製した。
<Comparative Example 3-2: Production of molded body made of cellulose composition (J-3)>
-Preparation of resin pellets-
100 parts by mass of the cellulose composition (J-3) obtained above and 1 part by mass of calcium carbonate were kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., and then supplied to a twin-screw kneading extruder (manufactured by Technobel Corp., Ultrano). Thus, pellets of the cellulose composition were produced.
−試験片作製−
上記で得られたセルロース組成物ペレットを射出成形機((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200℃、金型温度30℃、射出圧力3kgf/cm2にて4×10×80mmの多目的試験片(JT−3)を成形した。金型温度は30℃とした。試験片JT−3は着色がなかった。
-Test piece preparation-
The cellulose composition pellets obtained above were supplied to an injection molding machine (manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd., semi-automatic injection molding machine) and 4 at a cylinder temperature of 200 ° C., a mold temperature of 30 ° C., and an injection pressure of 3 kgf / cm 2 . A multipurpose test piece (JT-3) of × 10 × 80 mm was molded. The mold temperature was 30 ° C. The test piece JT-3 was not colored.
(試験片の物性測定)
得られた組成物及び試験片について、下記の方法にしたがって105Pa・s時の温度、シャルピー衝撃強度及び熱変形温度(HDT)を評価した。結果を下表に示す。
(Measurement of physical properties of specimen)
About the obtained composition and test piece, the temperature at 10 5 Pa · s, Charpy impact strength, and thermal deformation temperature (HDT) were evaluated according to the following methods. The results are shown in the table below.
−105Pa・s時の温度−
フローテスター(島津製)を用いて、P−1〜P−8及びJ−1〜J−3それぞれのセルロース組成物について溶融粘度測定を行い、105Pa・s時の温度を測定した。ここで、105Pa・s時の温度が220℃以下であるとき、熱可塑性があると言うことができ、実用上問題のない範囲で用いることができる。測定結果を表2に示す。
-Temperature at 10 5 Pa · s-
Using a flow tester (manufactured by Shimadzu), melt viscosity measurement was performed on each of the cellulose compositions of P-1 to P-8 and J-1 to J-3, and the temperature at 10 5 Pa · s was measured. Here, when the temperature at 10 5 Pa · s is 220 ° C. or less, it can be said that there is thermoplasticity, and it can be used within a range where there is no practical problem. The measurement results are shown in Table 2.
−シャルピー衝撃強度−
ISO179に準拠して、射出成形にて成形したPT−1〜PT−8及びJT−1〜JT−3それぞれの試験片に入射角45±0.5°、先端0.25±0.05mmのノッチを形成し、23℃±2℃、50%±5%RHで48時間以上静置した後、シャルピー衝撃試験機((株)東洋精機製作所製)によってエッジワイズにて衝撃強度を測定した。測定は3回測定の平均値である。ここで、シャルピー衝撃強度が5KJ/m2以上であるとき、十分な強度があると言うことができ、実用上問題のない範囲で用いることができる。測定結果を表2に示す。
-Charpy impact strength-
In accordance with ISO 179, each test piece of PT-1 to PT-8 and JT-1 to JT-3 molded by injection molding has an incident angle of 45 ± 0.5 ° and a tip of 0.25 ± 0.05 mm. A notch was formed and allowed to stand for 48 hours or more at 23 ° C. ± 2 ° C. and 50% ± 5% RH, and then the impact strength was measured edgewise with a Charpy impact tester (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). The measurement is an average of three measurements. Here, when the Charpy impact strength is 5 KJ / m 2 or more, it can be said that there is sufficient strength, and it can be used within a range that does not cause any problem in practice. The measurement results are shown in Table 2.
−熱変形温度(HDT)−
ISO75に準拠して、PT−1〜PT−8それぞれの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。PT−1〜PT−8の測定結果はそれぞれ、114℃、115℃、118℃、105℃、107℃、103℃、105℃、102℃であり、いずれも優れた耐熱性を示した。
-Thermal deformation temperature (HDT)-
In accordance with ISO75, a constant bending load (1.8 MPa) is applied to the center of each test piece of PT-1 to PT-8 (in the flatwise direction), the temperature is increased at a constant speed, and the strain at the center is 0. The temperature when it reached 34 mm was measured. The measurement results of PT-1 to PT-8 were 114 ° C., 115 ° C., 118 ° C., 105 ° C., 107 ° C., 103 ° C., 105 ° C., and 102 ° C., respectively, and showed excellent heat resistance.
以上の結果から明らかなように、本発明では、綿状のセルロース及び粒状のアルキルセルロースの混合物を酸無水物によりアシル化することで、可塑剤を使用することなく、混錬等を行わない簡便な方法によって、良好な熱可塑性及び強度を有するセルロース組成物を製造することに成功した。また本発明の熱可塑性セルロース組成物の製造方法を用いることにより、可塑剤の蒸散等の問題を解決することができた。更に本発明の構成とすることで、着色がなく、耐熱性にも優れた熱可塑性セルロース組成物を得ることができると分かった。 As is clear from the above results, in the present invention, a mixture of cotton-like cellulose and granular alkyl cellulose is acylated with an acid anhydride, so that no kneading or the like is performed without using a plasticizer. In this way, a cellulose composition having good thermoplasticity and strength was successfully produced. Moreover, problems such as transpiration of a plasticizer could be solved by using the method for producing a thermoplastic cellulose composition of the present invention. Furthermore, it turned out that the thermoplastic cellulose composition which was not colored and was excellent also in heat resistance can be obtained by setting it as the structure of this invention.
Claims (8)
前記混合物に酸性化合物を添加する前処理工程を備えた、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。 Prior to the acylation step according to any one of claims 1 to 6,
The manufacturing method of any one of Claims 1-6 provided with the pre-processing process which adds an acidic compound to the said mixture.
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