特許ウォッチ

公開番号2025152473
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024054381
出願日2024-03-28
発明の名称熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体
出願人トヨタ紡織株式会社,国立大学法人京都大学
代理人個人,個人,個人
主分類C08L 23/00 20060101AFI20251002BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】セルロース質繊維を含みつつ、従来とは異なる構成によって、耐衝撃性と弾性とのバランスを高度に両立した熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂を連続相とし、連続相内に分散された繊維状複合体を備え、繊維状複合体は、セルロース質繊維と、酸変性基を有する共重合体と、が結合されてなり、酸変性基は、無水カルボキシ基、及び/又は、無水カルボキシ基に由来するカルボキシ基であり、セルロース質繊維と共重合体とは、セルロース質繊維を構成するセルロースが備えるヒドロキシ基と、酸変性基と、のエステル結合によって結合されている。成形体は、上記熱可塑性樹脂組成物が成形されてなる。熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂と、繊維状複合体と、を共存させたうえで、これらを混錬する混錬工程を備える。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ポリオレフィン系樹脂を連続相とし、前記連続相内に分散された繊維状複合体を備える熱可塑性樹脂組成物であって、
前記繊維状複合体は、セルロース質繊維と、酸変性基を有する共重合体と、が結合されてなり、
前記酸変性基は、無水カルボキシ基、及び／又は、無水カルボキシ基に由来するカルボキシ基であり、
前記セルロース質繊維と前記共重合体とは、前記セルロース質繊維を構成するセルロースが備えるヒドロキシ基と、前記酸変性基と、のエステル結合によって結合されていることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
前記共重合体は、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・オクテン共重合体、又は、スチレン－エチレン／ブチレン－スチレン共重合体を骨格とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
前記共重合体は、炭素数が２以上異なる少なくとも２種のモノマーに由来する構成単位を有する請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
前記酸変性基は、５つ以上である請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物が成形されてなることを特徴とする成形体。
【請求項６】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリオレフィン系樹脂と、前記繊維状複合体と、を共存させたうえで、これらを混錬する混錬工程を備えることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体に関する。更に詳しくは、セルロース質繊維を利用した繊維状複合体を含む熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、セルロース繊維は、水系用途において、増粘剤等の粘弾性制御の利用は実用されている。一方で、複合材料用途において、例えば、セルロース繊維は樹脂に対する優れた補強材であることが実証されて時間が経過しているが、依然として実用には至っていないという実情がある。複合材料用途におけるセルロース繊維の有用性を示唆するものとして、下記特許文献１～３の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－１４８６２９号公報
特開２０１６－１７６０５２号公報
特開２０１９－１８９７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、新規な変性ナノセルロース及びこれを含む樹脂組成物の提供を目的として（［００１１］）、ナノセルロースを構成するセルロース中の水酸基の一部を、脂環式炭化水素基を備えたアルカノイル基で化学修飾する技術（［請求項１］等）が開示されている。
上記特許文献２には、分散性良好な繊維が好適に複合化された繊維強化樹脂組成物、その製造方法の提供を目的として（［０００７］）、（Ａ）化学修飾セルロースナノファイバー及び（Ｂ）熱可塑性樹脂を含有し、（Ｂ）のＳＰ値に対する（Ａ）のＳＰ値の比率Ｒが０．８７～１．８８であり、（Ａ）の結晶化度が４２．７％以上である繊維強化樹脂組成物（［請求項１］等）が開示されている。この開示は、アセチル基等のアルカノイル基の導入（即ち水酸基が化学修飾されている）により、セルロース分子の水酸基が封鎖され、セルロース分子の水素結合力を抑制できることに言及（［００１２］）している。
上記特許文献３には、乾燥粉末状態で熱可塑性樹脂と混練することができ、熱可塑性樹脂に対する相溶性、分散性が良好な変性セルロースナノファイバーを提供することを目的として（［０００９］）、セルロースナノファイバーと、そのセルロース分子と結合しているポリカルボン酸と、そのポリカルボン酸のカルボキシ基のうちセルロース分子と結合しているカルボキシ基以外のカルボキシ基とキレート結合している炭素数８～２４の脂肪酸多価金属塩と、を有する、変性セルロースナノファイバー（［請求項１］等）が開示されている。
【０００５】
上記特許文献１～３の技術は、いずれも、糖鎖由来のヒドロキシ基を化学修飾することによって、上記問題を解消する技術である。これらの技術により、セルロース繊維を非水系で扱うことが可能となり、前述した樹脂配合における問題を解決できることになる。
セルロース繊維を配合した樹脂組成物を合成樹脂材料として実際に用いる場合には、「剛性」と「強度」の２つの基準を鑑みて、それら基準に係る耐衝撃性と弾性のバランスが考慮される。しかしながら、特許文献１、２の技術は、強度の向上は鑑みられているが剛性について考慮されておらず、特許文献３の技術は、剛性の向上は鑑みられているが強度について考慮されていない。
【０００６】
即ち、一般的な合成樹脂材料の選定においては、変形のしにくさに係る基準として「剛性」と、変形後に元の形状に復帰する度合い及び破断しにくさの度合いに係る基準として「強度」とが鑑みられ、「剛性」は耐衝撃性等で評価され、「強度」は弾性（靭性、ねばり強さ）等で評価される。これら「剛性」と「強度」は、通常、単純な硬さや強さを表す指標として同一視されがちであるが、実質的には、剛性を高めていけば変形しにくくなることで強度が低下し、強度を高めていけば変形後に元の形状に復帰しにくくなることで剛性が低下するというように、相反する側面があるため、何れかのみに着目するのではなく、両者のバランスに着目する必要がある。
このように、セルロース繊維を含む樹脂組成物について「剛性」又は「強度」の何れかの観点からは、様々な手法が現在検討されているものの、どのような技術において、どの解決手段が適切であり、実用可能であるのかは依然として不明な状態が続いており、将来に向けてより多くの選択肢を得るという観点から、より多くの異なる選択肢が求められている実情がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、セルロース質繊維を含みつつ、従来とは異なる構成によって、耐衝撃性と弾性とのバランスを高度に両立した熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明には以下が含まれる。
［１］ポリオレフィン系樹脂を連続相とし、前記連続相内に分散された繊維状複合体を備える熱可塑性樹脂組成物であって、
前記繊維状複合体は、セルロース質繊維と、酸変性基を有する共重合体と、が結合されてなり、
前記酸変性基は、無水カルボキシ基、及び／又は、無水カルボキシ基に由来するカルボキシ基であり、
前記セルロース質繊維と前記共重合体とは、前記セルロース質繊維を構成するセルロースが備えるヒドロキシ基と、前記酸変性基と、のエステル結合によって結合されていることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
［２］前記共重合体は、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・オクテン共重合体、又は、スチレン－エチレン／ブチレン－スチレン共重合体を骨格とする上記［１］に記載の熱可塑性樹脂組成物。
［３］前記共重合体は、炭素数が２以上異なる少なくとも２種のモノマーに由来する構成単位を有する上記［１］又は［２］に記載の熱可塑性樹脂組成物。
［４］前記酸変性基は、５つ以上である上記［１］又は［２］に記載の熱可塑性樹脂組成物。
［５］上記［１］に記載の熱可塑性樹脂組成物が成形されてなることを特徴とする成形体。
［６］上記［１］に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリオレフィン系樹脂と、前記繊維状複合体と、を共存させたうえで、これらを混錬する混錬工程を備えることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、セルロース質繊維を含みながら、従来とは異なる構成によって、耐衝撃性と弾性とのバランスを高度に両立させることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、セルロース質繊維を含みながら、従来とは異なる構成によって、耐衝撃性と弾性とのバランスを高度に両立させることができる熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。
本発明の成形体によれば、セルロース質繊維を含みながら、従来とは異なる構成によって、耐衝撃性と弾性とのバランスを高度に両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実験例１～２、４及び６～８に関する曲げ弾性率とシャルピー衝撃強度との相関を表すグラフである。
実験例３～５及び８に関する曲げ弾性率とシャルピー衝撃強度との相関を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許