特開 2015-183019 粉末状セルロース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-183019(P2015-183019A)

(43)【公開日】2015年10月22日

(54)【発明の名称】粉末状セルロース

(51)【国際特許分類】

   C08B 15/00 20060101AFI20150925BHJP

   C08L 23/10 20060101ALI20150925BHJP

   C08L 1/02 20060101ALI20150925BHJP

   C08J 3/12 20060101ALN20150925BHJP

   C08J 3/22 20060101ALN20150925BHJP

【ＦＩ】

   C08B15/00

   C08L23/10

   C08L1/02

   C08J3/12 A

   C08J3/12CES

   C08J3/22CEP

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-57889(P2014-57889)

(22)【出願日】2014年3月20日

(71)【出願人】

【識別番号】000183484

【氏名又は名称】日本製紙株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126169

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 淳子

(74)【代理人】

【識別番号】100130812

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 淳

(72)【発明者】

【氏名】田上 歩

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 伸治

【テーマコード（参考）】

4C090

4F070

4J002

【Ｆターム（参考）】

4C090AA05

4C090BA24

4C090BB52

4C090DA31

4F070AA02

4F070AA15

4F070AA66

4F070AB01

4F070AB03

4F070AB22

4F070DA41

4F070DC07

4F070FB03

4F070FB09

4J002AB01X

4J002BB15W

4J002BB25Y

4J002GN00

(57)【要約】

【課題】
本発明は、高い強度、熱による退色抑制に優れた粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体を得ることができる粉末状セルロースを提供することを目的とする。
【解決手段】
平均粒子径が２０〜５０μｍ、重合度が７５０〜１５００であることを特徴とするポリプロピレン混練用の粉末状セルロース。特定の平均粒子径、重合度を有する粉末状セルロースを用いることにより、高い強度を有し、且つ熱による退色抑制に優れた粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体を得ることができる。
【選択図】 なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平均粒子径が２０〜５０μｍ、重合度が７５０〜１５００であることを特徴とするポリプロピレン混練用の粉末状セルロース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポリプロピレンとの混練用の粉末状セルロースに関する。

【背景技術】

【0002】

粉末状セルロースの用途の１つに、充填剤としてポリプロピレンに配合することが挙げられる（特許文献１）。粉末状セルロースをポリプロピレンに配合することにより、引張応力あるいは剛性が向上するとともに、植物原料から製造ざれる粉末状セルロースを配合することにより、石油系材料の削減や、焼却処理の際に、燃焼残渣が発生しないため、廃棄物削減が可能となる。この粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体は、各種プラスチック部品や、自動車部品等に使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2013-060544

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体が様々な用途に展開されるに伴って、粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体の更なる強度の向上、熱による退色抑制が求められるようになっている。
そこで、本発明は、高い強度、熱による退色抑制に優れた粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体を得ることができる粉末状セルロース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】

【0005】

本発明は、以下の[１]を提供する。
[１] 平均粒子径が２０〜５０μｍ、重合度が７５０〜１５００であることを特徴とするポリプロピレン混練用の粉末状セルロース。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、高い強度、熱による退色抑制に優れた粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体を得ることができる粉末状セルロースを提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明の粉末状セルロースは、平均粒子径が２５〜５０μｍ、重合度が７５０〜１３００であることが重要である。上記範囲の平均粒子径及び重合度である粉末状セルロースをポリプロピレンに添加することによって、十分な強度を有する粉末状セルロースとポリプロピレンの複合体を得ることができる。

【0008】

以下に、本発明の粉末状セルロースの製造方法を例示する。

【0009】

粉末状セルロースは、原料パルプスラリー調製工程、酸加水分解反応工程、中和・洗浄・脱液工程、乾燥工程、粉砕工程、分級工程を経て製造することができる。

【0010】

（原料）
粉末状セルロースの原料として使用するパルプは、広葉樹由来のパルプ、針葉樹由来のパルプ、リンター由来のパルプ、非木材（ケナフ、稲わら、麦わら、竹、バガス（サトウキビバガス）、亜麻、楮、三椏、葦、大麻、マニラ麻）由来のパルプなどを例示することができる。これらのパルプのパルプ化法（蒸解法）は特に限定されるものではなく、サルファイト蒸解法、クラフト蒸解法、ソーダ・キノン蒸解法、オルガノソルブ蒸解法などを例示することができる。

【0011】

（製造）
使用できるパルプ原料は、流動状態でもシート状でも可能である。パルプ漂白工程からの流動パルプを原料とする場合は、加水分解反応槽へ投入する前に、濃度を高める必要があり、スクリュープレスやベルトフィルターなどの脱水機で濃縮され、反応槽へ所定量が投入される。パルプのドライシートを原料とする場合は、ロールクラッシャーなどの解砕機などでパルプをほぐした後、反応槽へ投入する。
次に、酸濃度０．０５〜２．０Ｎ、好ましくは０．１Ｎ〜１．５Ｎに調整した、パルプ濃度３〜１０重量％（固形分換算）の分散液を、温度８０〜１００℃、時間３０分間〜３時間の条件で処理する。パルプの加水分解処理後、脱水工程で加水分解処理されたパルプと廃酸とに固液分離される。加水分解処理されたパルプはアルカリ剤を添加して中和し、洗浄される。その後、乾燥機で乾燥され、粉砕機で規定の大きさに機械的に粉砕・分級される。

【0012】

本発明に用いる粉砕機としては、カッティング式ミル：メッシュミル（株式会社ホーライ製）、アトムズ（株式会社山本百馬製作所製）、ナイフミル（パルマン社製）、カッターミル（東京アトマイザー製造株式会社製）、ＣＳカッタ（三井鉱山株式会社製）、ロータリーカッターミル（株式会社奈良機械製作所製）、ターボカッター（フロイント産業株式会社製）、パルプ粗砕機（株式会社瑞光製）シュレッダー（神鋼パンテック株式会社製）等、ハンマー式ミル：ジョークラッシャー（株式会社マキノ製）、ハンマークラッシャー（槇野産業株式会社製）、衝撃式ミル：パルベライザ（ホソカワミクロン株式会社製）、ファインインパクトミル（ホソカワミクロン株式会社製）、スーパーミクロンミル（ホソカワミクロン株式会社製）、イノマイザ（ホソカワミクロン株式会社製）、ファインミル（日本ニューマチック工業株式会社製）、ＣＵＭ型遠心ミル（三井鉱山株式会社製）、イクシードミル（槇野産業株式会社製）、ウルトラプレックス（槇野産業株式会社製）、コントラプレックス（槇野産業株式会社製）、コロプレックス（槇野産業株式会社製）、サンプルミル（株式会社セイシン製）、バンタムミル（株式会社セイシン製）、アトマイザー（株式会社セイシン製）、トルネードミル（日機装株式会社製）、ネアミル（株式会社ダルトン製）、ＨＴ形微粉砕機（株式会社ホーライ製）、自由粉砕機（株式会社奈良機械製作所製）、ニューコスモマイザー（株式会社奈良機械製作所製）、ターボミル（フロイント産業株式会社製）、ギャザーミル（株式会社西村機械製作所製）、スパーパウダーミル（株式会社西村機械製作所製）、ブレードミル（日清エンジニアリング株式会社製）、スーパーローター（日清エンジニアリング株式会社製）、Ｎｐａクラッシャー（三庄インダストリー株式会社製）、ウイレー粉砕機（株式会社三喜製作所製）、パルプ粉砕機（株式会社瑞光製）ヤコブソン微粉砕機（神鋼パンテック株式会社製）、ユニバーサルミル（株式会社徳寿工作所製）、気流式ミル：ＣＧＳ型ジェットミル（三井鉱山株式会社製）、ミクロンジェット（ホソカワミクロン株式会社製）、カウンタジェットミル（ホソカワミクロン株式会社製）、クロスジェットミル（株式会社栗本鐵工所製）、超音速ジェットミル（日本ニューマチック工業株式会社製）、カレントジェット（日清エンジニアリング株式会社製）、ジェットミル（三庄インダストリー株式会社製）、エバラジェットマイクロナイザ（株式会社荏原製作所製）、エバラトリアードジェット（株式会社荏原製作所製）、セレンミラー（増幸産業株式会社製）ニューミクロシクトマット（株式会社増野製作所製）、クリプトロン（川崎重工業株式会社製）、竪型ローラーミル：竪型ローラーミル（シニオン株式会社製）、縦型ローラーミル（シェフラージャパン株式会社製）、ローラーミル（コトブキ技研工業株式会社製）、VXミル（株式会社栗本鐵工所）、KVM型竪形ミル（株式会社アーステクニカ）、ISミル（株式会社IHIプラントエンジニアリング）等が例示される。これらの中では、微粉砕性に優れる、トルネードミル（日機装株式会社製）、ブレードミル（日清エンジニアリング株式会社製）、自由粉砕機（株式会社奈良機械製作所製）を用いることが好ましい。

【0013】

また、酸処理を行わず、機械粉砕のみで粉体を製造する場合、微粉砕性の高い、竪型ローラーミルを用いることが好ましい。本発明において、竪型ローラーミルとは、ローラーミルに属する遠心式の竪型粉砕機のことであり、円盤状のターンテーブルと、竪型ローラーで磨り潰すようにして粉砕する。竪型ローラーミルの最大の特徴は、微粉砕性に優れることであり、その理由として、ローラーとテーブル間で原料を圧縮する力と、ローラーとテーブル間で発生する剪断力とで、原料を粉砕することが挙げられる。従来から使用されている粉砕機としては、竪型ローラーミル（シニオン株式会社製）、縦型ローラーミル（シェフラージャパン株式会社製）、ローラーミル（コトブキ技研工業株式会社製）、VXミル（株式会社栗本鐵工所）、KVM型竪形ミル（株式会社アーステクニカ）、ISミル（株式会社IHIプラントエンジニアリング）等が例示される。

【実施例】

【0014】

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に示すが、本願は勿論、かかる実施例に限定されるものではない。本願の実施例における試験方法を、次に示す。

【0015】

＜平均粒子径測定＞
マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社製）を用いて測定した。測定原理としてはレーザー散乱法を用いており、粒度分布の積算値が５０％となる値を平均粒子径とした。

【0016】

＜重合度＞
第１６改正日本薬局方解説書、結晶セルロース確認試験（２）記載の銅エチレンジアミンを用いた粘度測定法により、セルロース重合度を求めた。

【0017】

＜△白色度＞
試料１０ｇを１８０℃の送風乾燥機内で１時間加熱した後のサンプルと、加熱前のサンプルを、ＪＩＳ Ｐ８１４８に準拠し、ハンター白色度計を用いて白色度を測定し元サンプルの白色度から、１時間加熱後のサンプルの白色度を引いた値を、△白色度とした。

【0018】

＜ポリプロピレンと粉末状セルロースの混合＞
ポリプロピレン：マレイン化ポリプロピレン：粉末状セルロース ＝ ６１：９：３０の複合材料を下記の手順で作成した。１７５℃で溶融したマレイン化ポリプロピレン（ユーメックス１０１０）に粉末状セルロースを添加・混練（４０ｒｐｍ）して、マスターバッチを作製した。次に、このマスターバッチ（１７５℃）に、ポリプロピレン（ノバティックＭＡ３）を添加・混練（４０ｒｐｍ）して複合材料を作製した。

【0019】

＜引張強度試験＞
上記複合材料から、卓上射出成形機を用いてＪＩＳ Ｋ７１１３ １号形試験片を作製し、テンシロン引張強度試験機を用いて、引張最大応力を測定した。

【0020】

＜実施例１＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＫＰ、日本製紙（株）製、平均重合度２０００）を原料として、竪型ローラーミル（シニオン（株）社製）にて、原料仕込み量１００ｋｇ、生産量１２０ｋｇ／ｈｒの条件で粉砕し、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が４７．３μm、平均重合度が１６００であり、△白色度が１７．３％、引張最大応力が４８．２ＭＰaであった。

【0021】

＜実施例２＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＳＰ、日本製紙（株）製、平均重合度１５００）を原料として、竪型ローラーミル（シニオン（株）社製）にて、原料仕込み量１００ｋｇ、生産量３０ｋｇ／ｈｒの条件で粉砕し、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が２５．４μm、平均重合度が１３００であり、△白色度が１５．１％、引張最大応力が４５．４ＭＰaであった。

【0022】

＜実施例３＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＫＰ、日本製紙（株）製、平均重合度１８００）を原料として、パルプ濃度３．５％、塩酸濃度０．１Ｎにおいて、９５℃で２時間反応させた。反応が終了した後、水酸化ナトリウムで中和し、十分に水洗した後、６０℃の温度条件化で約１日、送風乾燥し、乾燥後のサンプルを、トルネードミル（日機装株式会社製）を用いて機械的に粉砕を行い、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が４５．８μm、平均重合度が１１００であり、△白色度が２２．１％、引張最大応力が４６．７ＭＰaであった。

【0023】

＜実施例４＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＳＰ、日本製紙（株）製、平均重合度１５００）を原料として、パルプ濃度３．５％、塩酸濃度０．１５Ｎにおいて、９５℃で２時間反応させた。反応が終了した後、水酸化ナトリウムで中和し、十分に水洗した後、６０℃の温度条件化で約１日、送風乾燥し、乾燥後のサンプルを、トルネードミル（日機装株式会社製）を用いて機械的に粉砕を行い、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が４１．１μm、平均重合度が８５０であり、△白色度が２０．９％、引張最大応力が４３．９ＭＰaであった。
＜比較例１＞
粉末状セルロースを充填せずに作製した、試験片の引張最大応力は、３３．７ＭＰaであった。

【0024】

＜比較例２＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＳＰ、日本製紙（株）製、平均重合度１５００）を原料として、パルプ濃度３．５％、塩酸濃度０．２５Ｎにおいて、９５℃で２時間反応させた。反応が終了した後、水酸化ナトリウムで中和し、十分に水洗した後、６０℃の温度条件化で約１日、送風乾燥し、乾燥後のサンプルを、ナイフミル（パルマン社製）を用いて機械的に粉砕を行い、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が３８．３μm、平均重合度が７００であり、△白色度が２５．５％、引張最大応力が３８．４ＭＰaであった。

【0025】

＜比較例３＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＫＰ、日本製紙（株）製、平均重合度１８００）を原料として、パルプ濃度３．５％、塩酸濃度１．０Ｎにおいて、９５℃で２時間反応させた。反応が終了した後、水酸化ナトリウムで中和し、十分に水洗した後、６０℃の温度条件化で約１日、送風乾燥し、乾燥後のサンプルを、ナイフミル（パルマン社製）を用いて機械的に粉砕を行い、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が２８．３μm、平均重合度が５００、△白色度が３２．１％、引張最大応力が３６．７ＭＰaであった。

【0026】

＜比較例４＞
晒し木材パルプシート（ＬＢＳＰ、日本製紙（株）製、平均重合度１５００）を原料として、パルプ濃度３．５％、塩酸濃度１．２Ｎにおいて、９５℃で２時間反応させた。反応が終了した後、水酸化ナトリウムで中和し、十分に水洗した後、６０℃の温度条件化で約１日、送風乾燥し、乾燥後のサンプルを、ナイフミル（パルマン社製）を用いて機械的に粉砕を行い、粉末状セルロースを得た。
得られた粉体は、平均粒子径が２４．３μm、平均重合度が２５０であり、△白色度が３３．４％、引張最大応力が３５．２ＭＰaであった。

【0027】

【表1】