特開 2022-157317 バイオマスファイバー樹脂複合体

(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】P2022157317

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】バイオマスファイバー樹脂複合体

(51)【国際特許分類】

   C08L 1/02 20060101AFI20221006BHJP

   C08L 101/00 20060101ALI20221006BHJP

   B29B 11/16 20060101ALI20221006BHJP

   B29C 70/12 20060101ALI20221006BHJP

   B29K 105/12 20060101ALN20221006BHJP

【ＦＩ】

C08L1/02

C08L101/00

B29B11/16

B29C70/12

B29K105:12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021061459

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000132161

【氏名又は名称】株式会社スギノマシン

(71)【出願人】

【識別番号】515157758

【氏名又は名称】公立大学法人 富山県立大学

(74)【代理人】

【識別番号】100135758

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 高志

(74)【代理人】

【識別番号】100116159

【弁理士】

【氏名又は名称】玉城 信一

(72)【発明者】

【氏名】森本 裕輝

(72)【発明者】

【氏名】永田 員也

(72)【発明者】

【氏名】真田 和昭

【テーマコード（参考）】

4F072

4F205

4J002

【Ｆターム（参考）】

4F072AA02

4F072AA08

4F072AB15

4F072AB33

4F072AD04

4F072AD53

4F072AG22

4F072AK04

4F072AK15

4F072AL02

4F072AL11

4F072AL16

4F072AL17

4F205AA11

4F205AB25

4F205AC02

4F205AD16

4F205AR12

4F205HA19

4F205HA34

4F205HA36

4F205HC12

4F205HF05

4J002AA00X

4J002AB01W

4J002BB03X

4J002BB05X

4J002BB07X

4J002BB08X

4J002BB12X

4J002BB15X

4J002BB17X

4J002BC06X

4J002BD03X

4J002BD10X

4J002BD13X

4J002BD15X

4J002BD16X

4J002BE02X

4J002BG06X

4J002BN15X

4J002BP02X

4J002CB00X

4J002CF00X

4J002CG00X

4J002CH07X

4J002CL01X

4J002CL03X

4J002CN03X

4J002FA04W

4J002FD01W

4J002GN00

(57)【要約】

【課題】良好な靭性と強度が得られるセルロースファイバー樹脂複合体を提供する。
【解決手段】平均繊維径の異なる第１のバイオマスファイバー及び第２のバイオマスファイバーと樹脂とを含むバイオマスファイバー樹脂複合体であって、前記第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が前記第２のバイオマスファイバーの平均繊維径よりも大きく、前記第２のバイオマスファイバーの含有量が前記第１のバイオマスファイバーの含有量以下であるバイオマスファイバー樹脂複合体である。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平均繊維径の異なる第１のバイオマスファイバー及び第２のバイオマスファイバーと樹脂とを含むバイオマスファイバー樹脂複合体であって、
前記第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が前記第２のバイオマスファイバーの平均繊維径よりも大きく、
前記第２のバイオマスファイバーの含有量が前記第１のバイオマスファイバーの含有量以下であるバイオマスファイバー樹脂複合体。

【請求項2】

第１のセルロースファイバーの平均繊維径Ｄ_１に対する第２のセルロースファイバーの平均繊維径Ｄ_２の比（Ｄ_２／Ｄ_１）が０．０００２≦Ｄ_２／Ｄ_１＜１である請求項１に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【請求項3】

前記第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が１００ｎｍ以上であり、
前記第２のバイオマスファイバーの平均繊維径が２～１００ｎｍである請求項１又は２に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【請求項4】

前記第１のバイオマスファイバーの含有量が５～５０質量％であり、
前記第２のバイオマスファイバーの含有量が５質量％以下である請求項１～３のいずれか１項に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【請求項5】

前記第１のバイオマスファイバーに対する前記第２のバイオマスファイバーの質量比（第２のバイオマスファイバー／第１のバイオマスファイバー）が０．００１～０．５である請求項１～４のいずれか１項に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【請求項6】

前記第１のバイオマスファイバー及び前記第２のバイオマスファイバーの少なくともいずれかが機械解繊バイオマスファイバーである請求項１～５のいずれか１項に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【請求項7】

自動車用プラスチック材料である請求項１～６のいずれか１項に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマスファイバー樹脂複合体に関する。

【背景技術】

【0002】

バイオマスファイバーの１種であるセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）は、植物由来のセルロースを平均繊維径約１０ｎｍ、長さ数μｍにほぐしたナノ繊維素材であり、高強度、低熱膨張、高比表面積、及び軽量等の優れた特長を持ち、世界中で注目されている。ＣＮＦは固形分１～１０質量％程度の水に分散したゲル状（スラリー）で提供されている。そのため、疎水性の樹脂やゴム等への複合化には化学変性をはじめ溶媒置換、脱水、乾燥等の多くのノウハウが必要で、複合材料への応用は容易ではない。また、ＣＮＦをスラリー状態で疎水性の樹脂やゴム等と複合化すると、母材中でＣＮＦの疑集や、母材とＣＮＦ界面の接着不良を起こすため、均―な複合化は困難であり、さらに、単純に加熱によって乾燥させると、ＣＮＦ同士が強固に凝集するため母材中に分散しないという課題があった。

【0003】

上記の課題を解決するために、ＣＮＦに特別な化学変性等を施すことなく、乾燥工程で凝集を抑制しながら粉末化する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法では樹脂やゴム等との混練工程でＣＮＦ乾燥体が凝集することなく、高い分散状態で複合化可能となっている。
さらに、特許文献２では、ＣＮＦ乾燥体を様々な条件でポリプロピレン（ＰＰ）樹脂に添加し複合化したところ、特定の条件ではＣＮＦ乾燥体が僅か１質量％という少量添加にも関わらず、樹脂の引張り伸びと破断時の引張り応力を、未添加のものに比べ大幅に向上できることが開示されている。

【0004】

樹脂に添加するフィラー（充填材）は高物性や高機能、あるいはコストダウンを実現するために添加されるもので、様々な複合化材料の鍵となる素材である。樹脂複合材料向けの繊維状フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等が挙げられ、またバイオマス由来では木綿、麻繊維、竹繊維、レーヨン繊維などが挙げられる。これらの繊維状フィラーを樹脂に添加複合化することで、樹脂複合体の引張強度や弾性率が向上することが知られているが、破断伸びについてはフィラーを樹脂中に添加することで低下してしまう。樹脂複合体は繊維状フィラーの添加量が多いほど脆性的にふるまい、引張強度や弾性率は向上するが、逆に破断伸びは減少してしまうため、靭性の低い、いわゆる脆い材料となってしまう。樹脂複合材料としては引張強度や弾性率とともに靭性が高く、粘り強い材料が求められる。このため、フィラーや樹脂複合体のさらなる物性改善が求められている。

【0005】

セルロースの繊維幅の細い繊維と太い繊維を組み合わせて使用する技術がいくつか報告されている。例えば、特許文献３では平均繊維径５μｍ～２０μｍである第１のセルロース系繊維と平均繊維径４０μｍ～４００μｍである第２のセルロース系繊維、さらに熱可塑性樹脂を混合複合化することで、自然石または織物のような自然で美麗な外観を具現できる外装材用熱可塑性樹脂組成物を作製できることを報告している。

【0006】

また、特許文献４では平均繊維径２ｎｍ～１０００ｎｍのセルロース繊維、平均繊維径１０００ｎｍ～１０００００ｎｍの繊維を含む不織布と、樹脂を混合することで、高い引裂強度と低い線熱膨張係数とを併有する不織布樹脂複合体を作製する方法が報告されている。本文献では水分散液で得られたセルロース繊維をポリエステル繊維と撹拌混合し、吸引ろ過によって不織布を準備し、さらにアセチル化変性後に樹脂との複合化を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－１３１７７２号公報

【特許文献2】特開２０１９－１３１７７４号公報

【特許文献3】特表２０１７－５１９８８３号公報

【特許文献4】特開２０１５－２５０３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献３、４では繊維径の異なる繊維の組み合わせを利用しているが、樹脂複合体に添加複合化し、引張強度を維持しながら、破断伸びを増加させることに対して言及されていない。また繊維径の異なる繊維は湿潤状態で撹拌混合されているが、一般的な熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に広く添加するには、乾燥状態の混合（ドライブレンド）ができることが望まれるが、先行文献の手法では実施が困難である。

【0009】

また破断伸びを増加させ、靭性や耐衝撃性を向上させるために樹脂には様々な添加剤が加えられている。一般的にはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン－オクテン共重合体（ＰＥＯ）、エチレン－プロピレン－ジエン－ターポリマー（ＥＰＤＭ）、スチレン－エチレンブチレン－スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）などに代表されるエラストマーが添加複合化されており、耐衝撃性を向上させている。一般的に衝撃強度を向上させるために必要な配合量としては、ＰＰ中にエラストマーを１５～２５質量％添加複合化されている。しかし、エラストマーを添加複合化すると引張強度や弾性率は低下することから、トレードオフの関係となる。このため引張強度や弾性率を維持したまま伸びを向上させる添加材が望まれていた。

【0010】

例えば、自動車用のバンパー、サイドモール、バックドア、フェンダー等の自動車外装部品を得る際には、ＰＰが３０～５０質量％、エラストマーが１５～２０質量％、タルクが３５～４０質量％の割合で含有されて構成されている。要求される物性を満たすには、エラストマーを１５質量％以上配合する必要があるが、エラストマーを添加すると、複合樹脂の剛性が低下する。この剛性を補うために板状のタルク、針状のガラス繊維を添加しているが、これらの添加効果はトレードオフの関係にあるため、成形性（高流動性）、寸法安定性（低線膨張係数）、物性バランス（高剛性、高衝撃強度）を考慮した材料設計が必要となる。

【0011】

このように破断伸びを向上させるには、エラストマーの添加量を増加させル必要があり、その結果、剛性の低下してしまうという問題があった。そこでエラストマー同様の機能、もしくはエラストマーの助剤として低濃度で添加複合化することで、破断伸びを向上させることができる材料が求められている。

【0012】

以上から、本発明は上記に鑑みなされたものであり、良好な靭性と強度が得られるセルロースファイバー樹脂複合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】

【0013】

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、平均繊維径の異なる少なくとも２種のバイオマスファイバーと樹脂とを含むバイオマスファイバー樹脂複合体により当該課題が解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、下記のとおりである。

【0014】

［１］ 平均繊維径の異なる第１のバイオマスファイバー及び第２のバイオマスファイバーと樹脂とを含むバイオマスファイバー樹脂複合体であって、前記第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が前記第２のバイオマスファイバーの平均繊維径よりも大きく、前記第２のバイオマスファイバーの含有量が前記第１のバイオマスファイバーの含有量以下であるバイオマスファイバー樹脂複合体。
［２］ 第１のセルロースファイバーの平均繊維径Ｄ_１に対する第２のセルロースファイバーの平均繊維径Ｄ_２の比（Ｄ_２／Ｄ_１）が０．０００２≦Ｄ_２／Ｄ_１＜１である［１］に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。
［３］ 前記第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が１００ｎｍ以上であり、前記第２のバイオマスファイバーの平均繊維径が２～１００ｎｍである［１］又は［２］に記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。
［４］ 前記第１のバイオマスファイバーの含有量が５～５０質量％であり、前記第２のバイオマスファイバーの含有量が５質量％以下である［１］～［３］のいずれかに記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。
［５］ 前記第１のバイオマスファイバーに対する前記第２のバイオマスファイバーの質量比（第２のバイオマスファイバー／第１のバイオマスファイバー）が０．００１～０．５である［１］～［４］のいずれかに記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。
［６］ 前記第１のバイオマスファイバー及び前記第２のバイオマスファイバーの少なくともいずれかが機械解繊バイオマスファイバーである［１］～［５］のいずれかに記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。
［７］ 自動車用プラスチック材料である［１］～［６］のいずれかに記載のバイオマスファイバー樹脂複合体。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、良好な靭性と強度が得られるバイオマス樹脂複合体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例４の破断面観察（左図：×１００倍、右図：×１０００倍）における写真である。

【図2】比較例１の破断面観察（左図：×１００倍、右図：×１０００倍）における写真である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態（本実施形態）に係るバイオマスファイバー樹脂複合体について説明する。

【0018】

本実施形態のバイオマスファイバー樹脂複合体は、平均繊維径の異なる少なくとも２種のバイオマスファイバー（第１及び第２のバイオマスファイバー）と樹脂とを含む。そして、第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が第２のバイオマスファイバーの平均繊維径よりも大きく、第２のバイオマスファイバーの含有量が第１のバイオマスファイバーの含有量以下となっている。

【0019】

第１のバイオマスファイバーの平均繊維径が第２のバイオマスファイバーの平均繊維径よりも大きい少なくとも２種のバイオマスファイバーを樹脂に含有させ、さらに、第２のバイオマスファイバーの含有量を第１のバイオマスファイバーの含有量以下とすることで、第１のバイオマスファイバーによる強度向上効果が発揮されやすくなり、かつ、第２のバイオマスファイバーによる靭性向上効果が発揮されやすくなり、結果として良好な靭性と強度が得られるバイオマス樹脂複合体となる。

【0020】

本実施形態において、バイオマスファイバーとしては、生物由来の高分子で水に難溶性のナノファイバーで、例えば、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、キトサンナノファイバー、シルクナノファイバー等が挙げられる。なかでも、化学的安定性、熱的安定性、コストの観点からセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）が好ましい。

【0021】

より良好な靭性と強度を得る観点から、第１のセルロースファイバーの平均繊維径Ｄ_１に対する第２のセルロースファイバーの平均繊維径Ｄ_２の比（Ｄ_２／Ｄ_１）は０．０００２≦Ｄ_２／Ｄ_１＜１であることが好ましく、０．００１≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．５であることがより好ましく、０．００５≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．１であることがさらに好ましい。

【0022】

また、本実施形態に係る第１のバイオマスファイバーの平均繊維径は、引張強度、弾性率を効果的に高める観点から、１００ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ～１０μｍであることがより好ましく、５００ｎｍ～２μｍであることがさらに好ましい。
本実施形態に係る第２のバイオマスファイバーの平均繊維径は、引張伸び、延伸性を効果的に高める観点から、２～１００ｎｍであることが好ましく、５～５０ｎｍであることがより好ましく、７～２０ｎｍであることがさらに好ましい。

【0023】

本実施形態に係る第１のバイオマスファイバーの平均長さは、引張強度、弾性率を効果的に高める観点から、１００～５００μｍであることが好ましく、２００～４００μｍであることがより好ましい。本実施形態に係る第２のバイオマスファイバーの平均長さは、引張伸び、延伸性を効果的に高める観点から、０．５～１００μｍであることが好ましく、１～３０μｍであることがより好ましい。

【0024】

なお、第２のバイオマスファイバーにおいてその乾燥体を用いる場合、複合化前にバイオマスファイバーが凝集して粒子状になることがある。この場合でも、樹脂との複合化後は、ほぐれて第２のバイオマスファイバーとしての効果が良好に奏される。粒子状となった場合の平均粒子径は０．５～１５μｍであることが好ましく、１～１０μｍであることがより好ましい。このような範囲であれば、第２のバイオマスファイバーとしての効果が発揮されやすくなる。
バイオマスファイバーの平均繊維径や平均長さは、適切な倍率で撮影された電子顕微鏡写真や原子間力顕微鏡像に基づいて測定した繊維径や長さ（ｎ＝２０程度）から算出することができる。また、第２のバイオマスファイバーの乾燥体の平均粒子径は、レーザ回折散乱式粒子径分布測定で求めることができる。

【0025】

バイオマスファイバーには種々の製造方法から製造されたものがあるが、なかでも本実施形態に係るバイオマスファイバーとしては、機械解繊で製造された機械解繊バイオマスファイバーであることが好ましい。具体的には、第１のバイオマスファイバー及び第２のバイオマスファイバーの少なくともいずれかが機械解繊バイオマスファイバーであること好ましく、両方が機械解繊バイオマスファイバーであることがより好ましい。

【0026】

機械解繊バイオマスファイバーは、原料バイオマスをビーターやリファイナーで所定の長さとして、高圧ホモジナイザー、グラインダー、衝撃粉砕機、ビーズミル等を用いて、フィブリル化または微細化（機械粉砕）して得られる。

【0027】

他方、化学修飾を経て製造される化学修飾バイオマスファイバーでは、原料バイオマスを化学的処理により微細化しやすくし、その後、機械解繊で微細化して得られる。化学修飾バイオマスナノファイバーの化学的処理として、バイオマスナノファイバーに親水性の置換基を導入し、バイオマスナノファイバー表面のヒドロキシ基の全部または一部を親水性の官能基で置換することで、バイオマスナノファイバー同士の静電反発作用を用いて微細化しやすくする処理がある。親水性の官能基は、例えば、カルボキシ基、リン酸基、及び硫酸基である。親水性の官能基を導入した化学修飾バイオマスナノファイバーを樹脂と複合化させた場合、親水性官能基が不純物として、樹脂物性等に好ましくない影響を与える可能性がある。また、化学修飾バイオマスファイバーである、例えば、ＴＥＭＰＯ酸化ＣＮＦのような化学修飾ＣＮＦを用いると、修飾剤由来の塩に含まれる金属イオンが不純物として、樹脂物性等に好ましくない影響を与える可能性がある。金属イオンは、例えば、ナトリウム、アルミニウム、銅、及び銀である。しかし、機械解繊バイオマスファイバーは微細化の際に化学修飾等を行わず、媒体として水性媒体だけを用いるので、樹脂物性に影響を及ぼしやすい化合物が存在せず、化学的にも熱的にも安定である。また、高圧ホモジナイザーで処理しても、機械解繊バイオマスファイバーは重合度の低下が起きにくい。

【0028】

ここで、機械解繊バイオマスナノファイバーは、バイオマスのグルコース単位当たりのカルボキシ基、リン酸基、及び硫酸基のいずれかである親水性官能基の導入量が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以下であり、０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましい。ここで、導入量とは、含有量とも読み代えることができる。
当該導入量（含有量）は、例えば、公知の伝導度滴定法などにより測定して求めることができる。

【0029】

また、機械解繊バイオマスファイバーは、ナトリウム、アルミニウム、銅、及び銀のいずれか１つ（好ましくはいずれか２つのそれぞれ、より好ましくはいずれか３つのそれぞれ、さらに好ましくは４つのそれぞれ）の含有率が０．１質量％以下となっており、０．０１質量％以下となっていることが好ましい。
また、当該含有率は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法、電子線マイクロアナライザーを用いたＥＰＭＡ法、蛍光Ｘ線分析法の元素解析により測定して求めることができる。

【0030】

上記のような機械解繊バイオマスファイバーである、例えば、第１のバイオマスファイバーとしては、（株）スギノマシン製のＣＭＦ－０５ＤＰ、市販の粉末セルロース、木綿、麻繊維、竹繊維、レーヨン繊維等を使用することができる。また、第２のバイオマスファイバー若しくはその乾燥体としては、例えば、（株）スギノマシン製のＦＭａ－ＵＮＤＰ、ＷＦo－ＵＮＤＰ、ＩＭａ－ＵＮＤＰ等を使用することができる。

【0031】

本実施形態において、第１のバイオマスファイバーに対する第２のバイオマスファイバーの質量比（第２のバイオマスファイバー／第１のバイオマスファイバー）は０．００１～０．５であることが好ましく、０．００３～０．４であることがより好ましい。当該質量比が０．００１～０．５であることで、引張強度、弾性率を効果的に高めると同時に、引張伸び、延伸性を効果的に高めることができる。

【0032】

本実施形態に係る樹脂は熱可塑性樹脂（便宜的に、熱可塑性エラストマーを含む）が好ましく、具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、４－メチルペンテン－１樹脂、ポリブテン－１樹脂、エチレン－プロピレンランダム共重合体、エチレン－プロピレンブロック共重合体、プロピレン－１－ブテン共重合体、プロピレン－エチレン－ブテン－１共重合体、プロピレン－４－メチルペンテン共重合体、エチレン－ブテン－１共重合体、エチレン－ヘキセン共重合体、エチレン－ヘプテン共重合体、エチレン－オクテン共重合体、エチレン－４－メチルペンテン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体、エチレン－アクリル酸エステル共重合体、エチレン－メタクリル酸共重合体、エチレン－メタクリル酸エステル共重合体等のオレフィン系樹脂；スチレン単独重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のスチレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン；ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂；ポリビニルアルコール；ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６，１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６，１２、ポリヘキサメチレンジアミンテレフタルアミド、ポリヘキサメチレンジアミンイソフタルアミド、キシレン基含有ポリアミド等のポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリアクリル酸メチルやポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリオキシメチレンホモポリマー、ポリオキシメチレンコポリマー等のポリオキシメチレン系樹脂；ポリカーボネート；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテル；ポリエーテルスルホン；ポリエーテルケトン；液状ポリエステル等を挙げることができる。

【0033】

また、熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、低結晶性１，２－ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリマー系熱可塑性エラストマー、イオン架橋熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。

【0034】

本実施形態に係るバイオマスファイバー樹脂複合体中、第１のバイオマスファイバーの含有量は５～５０質量％であり、第２のバイオマスファイバーの含有量は５質量％以下であることが好ましい。第１のバイオマスファイバー及び第２のバイオマスファイバーの含有量が上記範囲にあることで、引張強度、弾性率を効果的に高めると同時に、引張伸び、延伸性を効果的に高めることができる。第１のバイオマスファイバーは、７～３０質量％であることがより好ましい。第２のバイオマスファイバーは、０．０５～４質量％であることがより好ましい。

【0035】

本実施形態に係るバイオマスファイバー樹脂複合体は、既述のバイオマスファイバーと樹脂とを配合し、公知の方法で混練して製造することができる。例えば、ポリプロピレンへの配合、混練には、一般に使用されている単軸混練押出機や二軸混練押出機等が利用できる。

【0036】

上記の配合時等には、必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤、耐候性向上剤、離型剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、相溶化剤（例えば、マレイン酸変性ポリプロピレン）等の１種または２種以上を含有することができる。また、必要に応じて、各種のフィラーを含有させてもよい。かかるフィラーとしては、炭酸カルシウム、合成珪素、酸化チタン、カーボンブラック、硫酸バリウム、ガラス繊維、ウィスカー、炭素繊維、炭酸マグネシウム、グラファイト、二硫化モリブデン、酸化亜鉛等が挙げられる。

【0037】

本実施形態に係るバイオマスファイバー樹脂複合体は、自動車用プラスチック材料、機械部品、家電部品、包装材、建築用内装材、コンテナ、通信機器部品、ハウジング、繊維といった種々の用途に適用可能であるが、自動車用プラスチック材料として用いられることが好ましい。

【実施例0038】

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0039】

（材料）
実験例１，２において下記の材料を用いた。
・第１のバイオマスファイバー（（株）スギノマシン製 ＣＭＦ－０５ＤＰ、平均繊維径１０００ｎｍ）
・第２のバイオマスファイバー（ＣＮＦ乾燥粉末体（（株）スギノマシン製 ＦＭａ－ＵＮＤＰ）、平均繊維径が１０ｎｍのＣＮＦの乾燥体であり、平均粒子径は２．５μｍ））
・ＭＡＰＰ（マレイン酸変性ポリプロピレン、三洋化成工業（株）製 Ｙ－１０１０）
・ＰＰ（ポリプロピレン、サンアロマー（株）製 ＰＸ６００Ｎ）

【0040】

［実験例１］
表１記載の配合で混合後、ブレンダーを用いて２００００ｒｐｍ，７ｍｉｎドライブレンドを実施した。その後、二軸混練機（Ｘｐｌｏｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）によって溶融混錬を行った。混練条件は、２００℃、２００ｒｐｍ、混練時間は１０分間実施した。混練後、射出成型により所定のダンベル片（ＪＩＳＫ７１６１）を得た。得られたダンベル片は、７日間状態調整後、精密万能試験装置（オートグラフＡＧ－５０ＫＮＸＤ 島津製作所製）により引張り試験（引張強度、引張破断伸び）を行った。試験条件として、試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、つかみ具間距離１００ｍｍに設定した。

【0041】

【表1】

【0042】

実施例１～４はいずれも引張強度及び引張破断伸びがともに良好であったのに対し、比較例１，２は引張強度が低く、引張破断伸びが大きすぎる結果となった。また比較例３は引張破断伸びが低すぎる結果となった。

【0043】

［実験例２］
表２に記載された配合で混合後、ブレンダーを用いて２００００ｒｐｍ，７ｍｉｎドライブレンドを実施した。その後、実験例１と同様にして、溶融混錬を行った後、射出成型により所定のダンベル片（ＪＩＳＫ７１６１）を得て、引張り試験を行った。

【0044】

【表2】

【0045】

実施例５～８はいずれも、引張強度及び引張破断伸びがともに良好であったのに対し、比較例４は引張破断伸びが低すぎる結果となった。また、比較例５は引張強度が低く、引張破断伸びが大きすぎる結果となった。

【0046】

また、実施例４と比較例１の引張試験後のダンベル片の破断面を電子顕微鏡にて観察した像を図１及び図２にそれぞれ示す。実施例４のように２種のＣＮＦを添加することで破断面が比較的滑らかな状態（図２の左写真）から、毛羽立った状態へと変化している（図１の左写真）。またＣＮＦを添加することで外観上、破断面の白化が進んでいることから（図１の右写真）、ＣＮＦを添加することで樹脂複合材料は脆性的な性質（図２の右写真）から延性的な性質への転換が示唆される。

【図1】

【図2】