JP2018083863A - Resin molding and manufacturing method of resin molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂成形体及び樹脂成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a resin molded body and a method for producing the resin molded body.
近年、情報の書き込みや消去の繰り返し表示が可能な表示材料が数多く開発されており、その表示方法としては、主に熱や磁気、光が用いられている。このような表示材料の設計は、例えば、低分子材料の結晶性や、液晶材料の配向、分子骨格を制御することにより緻密に行われている。また、このような表示材料は、カード上にて表示されることが多く、ポイントカードやIDカード等に使用され普及している。しかし、これらの活用には専用装置が必要である。このため、より簡便な方法で使用でき、安価かつ視認性の高い表示材料が求められている。 In recent years, many display materials capable of repeatedly displaying and erasing information have been developed, and heat, magnetism, and light are mainly used as the display method. Such display materials are designed precisely by controlling, for example, the crystallinity of a low molecular material, the orientation of a liquid crystal material, and the molecular skeleton. Such display materials are often displayed on a card, and are used for point cards, ID cards, and the like, and are widely used. However, a dedicated device is necessary to utilize them. For this reason, there is a demand for a display material that can be used in a simpler manner and is inexpensive and highly visible.
また、近年、資源の枯渇や大気の二酸化炭素濃度の増加による温暖化や環境汚染、廃棄物問題などを背景に、環境に配慮された材料(バイオマス材料)の利用が注目されている。このバイオマス材料は、製造時の化石資源の使用量が少なく、かつ廃棄時において低エネルギーで処理できて二酸化炭素の排出が少ないというような特徴を持つ。バイオマス材料の中でもその生産量の約半分を占めるセルロースは、その生産量の多さから有効利用が期待されている。さらにセルロースは、高強度、高弾性率、極めて低い熱膨張係数を有しており、耐熱性に関しては、ガラス転移点を持たず、230度という高い熱分解温度を示す。一方で、セルロースは、その多量な生産量に対して材料としての利用が多いとは言えない。その理由の一つに水系や非水系溶媒への溶解性・分散性の低さがある。セルロースは、ブドウ糖の6員環であるD−グルコピラノースがΒ−(1→4)グルコシド結合したホモ多糖であり、C2位、C3位、C6位に水酸基を持つ。そのため、分子内、分子間に強固な水素結合を形成しており、水や一般的な溶媒に対して溶解しない。 In recent years, the use of environmentally friendly materials (biomass materials) has attracted attention against the background of global warming, environmental pollution, waste problems, etc. due to depletion of resources and an increase in atmospheric carbon dioxide concentration. This biomass material has features such that the amount of fossil resources used at the time of manufacture is small, and that it can be processed with low energy at the time of disposal and emits less carbon dioxide. Among biomass materials, cellulose, which accounts for about half of its production, is expected to be used effectively due to its large production. Furthermore, cellulose has a high strength, a high elastic modulus, and an extremely low thermal expansion coefficient, and has no glass transition point with respect to heat resistance, and exhibits a high thermal decomposition temperature of 230 degrees. On the other hand, it cannot be said that cellulose is often used as a material for its large production. One of the reasons is low solubility and dispersibility in aqueous and non-aqueous solvents. Cellulose is a homopolysaccharide in which D-glucopyranose, which is a 6-membered ring of glucose, is Β- (1 → 4) glucoside-bonded, and has hydroxyl groups at the C2, C3 and C6 positions. Therefore, a strong hydrogen bond is formed in and between the molecules and does not dissolve in water or a general solvent.
しかしながら、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル(TEMPO)をはじめとするN−オキシル化合物を触媒とした酸化反応を用いてセルロースを処理し、処理度を調整すると、水中での軽度な分散処理により均質な分散体が得られる。この際、セルロースはミクロフィブリルレベルまで解繊され、繊維幅が数nm〜数百nmに分散したセルロース繊維分散体として存在する。さらに、このTEMPO酸化反応は、有機溶媒を使用せず水のみを反応媒として用い、常温・常圧の温和な条件下、短時間で反応が完了するなど反応プロセスの環境適応性が極めて高い。 However, when cellulose is treated using an oxidation reaction catalyzed by N-oxyl compounds such as 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy radical (TEMPO), the degree of treatment is adjusted. A homogeneous dispersion can be obtained by mild dispersion treatment in water. At this time, the cellulose is defibrated to the microfibril level and exists as a cellulose fiber dispersion in which the fiber width is dispersed to several nm to several hundred nm. Furthermore, this TEMPO oxidation reaction is extremely adaptable to the environment of the reaction process, such as using only water as a reaction medium without using an organic solvent, and completing the reaction in a short time under mild conditions at normal temperature and normal pressure.
TEMPO酸化反応により得られた酸化セルロースが軽度な機械的な処理によりナノレベルまで分散するメカニズムは、以下のように知られている。まず、酸化反応によりセルロースのミクロフィブリル表面のC6位の水酸基が選択的に酸化され、アルデヒド基を経由してカルボキシル基が導入される。そして、このカルボキシル基がアニオンとして荷電反発し、分散媒中で浸透圧効果を示す。このため、ナノオーダーのミクロフィブリルが孤立しやすくなり、均質なセルロース繊維分散体が得られる。
さらに、セルロースに導入したカルボキシル基の静電的な作用を利用して、対イオンとしてカチオン性を有する様々な塩を形成することにより、特性の異なるセルロース修飾体を得ることができる。本処理では原料セルロースの結晶性を壊すことなく保持できるため、高い物理特性を有する。
The mechanism by which the oxidized cellulose obtained by the TEMPO oxidation reaction is dispersed to the nano level by a mild mechanical treatment is known as follows. First, the hydroxyl group at the C6 position on the surface of cellulose microfibrils is selectively oxidized by an oxidation reaction, and a carboxyl group is introduced via an aldehyde group. And this carboxyl group repels charge as an anion, and shows an osmotic pressure effect in a dispersion medium. For this reason, nano-order microfibrils are easily isolated, and a homogeneous cellulose fiber dispersion can be obtained.
Furthermore, cellulose modified products having different characteristics can be obtained by forming various salts having a cationic property as a counter ion by utilizing the electrostatic action of a carboxyl group introduced into cellulose. In this treatment, since the crystallinity of the raw material cellulose can be maintained without breaking, it has high physical properties.
このように、ナノ分散体や液体状態、修飾体として用いることができるセルロースは、環境への負荷が低く、さらに高い物理特性を有するため、TEMPO酸化反応による処理及び酸化物はセルロースの新たな利用形態として期待されている。
工業的利用として盛んに開発が進められている一例として、樹脂との複合化がある。樹脂中にセルロース分散体を混合することにより、セルロースの軽量、高強度、高弾性率、低線熱膨張係数、高耐熱性を利用した樹脂の高機能化を目的とするものである。
この際の機能性向上の重要な要素として、樹脂中でのセルロース繊維の分散性が挙げられている。セルロース繊維が偏在または凝集していると、セルロース繊維混合の効果が顕著に低下することが知られている。
As described above, cellulose that can be used as a nano-dispersion, liquid state, or modified substance has a low environmental load and has higher physical properties. Therefore, the treatment and oxide by the TEMPO oxidation reaction are a new use of cellulose. Expected as a form.
One example that is being actively developed for industrial use is compounding with resin. By mixing a cellulose dispersion in the resin, it is intended to enhance the functionality of the resin utilizing the light weight, high strength, high elastic modulus, low linear thermal expansion coefficient, and high heat resistance of cellulose.
In this case, the dispersibility of the cellulose fibers in the resin is mentioned as an important factor for improving the functionality. It is known that when the cellulose fibers are unevenly distributed or aggregated, the effect of mixing the cellulose fibers is significantly reduced.
そこで、疎水性を有する樹脂との親和性を高めて分散性を向上させるために、樹脂として水性エマルジョンを使用しコンポジットを形成する方法が開発されてきた。水性エマルジョンであれば、分散媒としてセルロース繊維との相溶性の高い水が主に用いられている上、高分子量であっても分散媒中に微小な樹脂粒子として分散されている。このため、セルロース繊維と混合した際の増粘を抑えることができ、取り扱いが簡便となる。その一方、セルロース繊維と水性エマルジョンとの混合物は固形分濃度が低く、また分散媒として沸点の高い水を使用している。このため、分散媒除去に多大なエネルギーと時間を要する。その結果、セルロースを用いた材料の生産性は、一般的に低かった。 Therefore, in order to increase the affinity with a hydrophobic resin and improve the dispersibility, a method of forming a composite using an aqueous emulsion as a resin has been developed. In the case of an aqueous emulsion, water having high compatibility with cellulose fibers is mainly used as a dispersion medium, and even if it has a high molecular weight, it is dispersed as fine resin particles in the dispersion medium. For this reason, the thickening at the time of mixing with a cellulose fiber can be suppressed, and handling becomes easy. On the other hand, a mixture of cellulose fibers and an aqueous emulsion has a low solid content, and water having a high boiling point is used as a dispersion medium. For this reason, much energy and time are required for removing the dispersion medium. As a result, the productivity of materials using cellulose was generally low.
セルロースを用いた材料の生産性を向上させる技術としては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。この特許文献には、水性エマルジョンとセルロース繊維との混合物をセルロース凝結剤を用いてゲル化させ、多孔性基材上でろ過した上で乾燥する技術が記載されている。 As a technique for improving the productivity of materials using cellulose, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. This patent document describes a technique in which a mixture of an aqueous emulsion and cellulose fibers is gelled using a cellulose coagulant, filtered on a porous substrate, and then dried.
上述のように、セルロースを用いた材料の生産性を向上させるための技術については、これまでに開示されたものはあるが、情報の書き込みや消去の繰り返し表示が可能な表示材料にセルロースを用いる技術については開示されたものはなかった。
本発明は、製造工程や表示方法が簡便であり、情報の書き込みや消去の繰り返し表示が可能な表示材料に用いられる樹脂成形体及びその製造方法を提供する。
なお、ここで言う樹脂成形体とは、水性ディスパージョンや水性エマルジョンを有する合成樹脂と親水性繊維とを混合した組成物を用いて形成したフィルム状、シート状、構造体等の種々の形態を指す。また、組成物とは、合成樹脂と親水性繊維とを混合したものであり、加熱や光による構造形成や反応をする前の状態を指すものとする。
As described above, technologies for improving the productivity of materials using cellulose have been disclosed so far, but cellulose is used as a display material capable of repeatedly displaying and erasing information. No technology was disclosed.
The present invention provides a resin molded body used for a display material that has a simple manufacturing process and a display method, and that can repeatedly display and write information, and a method for manufacturing the same.
In addition, the resin molded body mentioned here refers to various forms such as a film shape, a sheet shape, and a structure formed by using a composition in which a synthetic resin having an aqueous dispersion or aqueous emulsion and a hydrophilic fiber are mixed. Point to. The composition is a mixture of synthetic resin and hydrophilic fiber, and refers to a state before the structure formation or reaction by heating or light.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る樹脂成形体は、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を有する合成樹脂と、親水性繊維とを少なくとも含み、前記親水性繊維の平均繊維幅は、3nm以上200nm以下の範囲内であり、前記親水性繊維の含有量は、前記合成樹脂100重量部に対して5重量部以上200重量部以下の範囲内である
また、本発明の別の態様に係る樹脂成形体は、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を有する合成樹脂と、親水性繊維とを少なくとも含み、当該樹脂成形体の含水率が25%以上の当該樹脂成形体のヘイズをHZ1とし、前記含水率が8%以下の当該樹脂成形体のヘイズをHZ2とした場合、HZ1とHZ2が以下の(1)式及び(2)式を満たす。
HZ1−HZ2≧15(%) ・・・(1)
HZ2≦5(%) ・・・(2)
In order to solve the above problems, a resin molded body according to an aspect of the present invention includes at least a synthetic resin having at least one of an aqueous dispersion component and an aqueous emulsion component, and a hydrophilic fiber. The average fiber width is in the range of 3 nm to 200 nm, and the content of the hydrophilic fiber is in the range of 5 parts by weight to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the synthetic resin. The resin molded body according to another aspect of the present invention includes at least a synthetic resin having at least one of an aqueous dispersion component and an aqueous emulsion component, and a hydrophilic fiber, and the water content of the resin molded body is 25% or more. the haze of the shaped body and HZ 1, the haze of the water content of 8% or less of the resin molded body when a HZ 2, HZ 1 and HZ 2 is less than (1 It satisfies the formula and (2) below.
HZ 1 −HZ 2 ≧ 15 (%) (1)
HZ 2 ≦ 5 (%) (2)
本発明の各態様によれば、製造工程や表示方法が簡便であり、情報の書き込みや消去の繰り返し表示が可能な表示材料に用いられる樹脂成形体及びその製造方法を提供することができる。 According to each aspect of the present invention, it is possible to provide a resin molded body used for a display material which can be simply displayed in a manufacturing process and a display method and can be repeatedly written and erased, and a method for manufacturing the same.
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る樹脂成形体及びその製造方法について説明する。ここで、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、及び構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Below, with reference to drawings, the resin fabrication object and its manufacturing method concerning the embodiment of the present invention are explained. Here, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Further, the embodiment described below exemplifies a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is that the material, shape, structure, etc. of the component parts are as follows. It is not something specific. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
(樹脂成形体10の構成)
図1は、本発明の実施形態に係る樹脂成形体の一部分を模式的に示す図である。より詳しくは、図1(a)は、乾燥状態(常温常湿)にある樹脂成形体の外観を示す図であり、図1(b)は、湿潤状態(含水率が飽和)にある樹脂成形体の外観を示す図である。また、図1(c)は、乾燥状態(常温常湿)にある樹脂成形体の断面を示す図であり、図1(d)は、湿潤状態(含水率が飽和)にある樹脂成形体の断面を示す図である。なお、図1(c)及び図1(d)に示した斜線部は、断面である。
(Configuration of resin molded body 10)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a resin molded body according to an embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 1 (a) is a view showing the appearance of a resin molded body in a dry state (normal temperature and humidity), and FIG. 1 (b) is a resin molded body in a wet state (water content is saturated). It is a figure which shows the external appearance of a body. Moreover, FIG.1 (c) is a figure which shows the cross section of the resin molding in a dry state (normal temperature normal humidity), and FIG.1 (d) is a figure of the resin molding in a wet state (water content is saturated). It is a figure which shows a cross section. In addition, the shaded portion shown in FIGS. 1C and 1D is a cross section.
図1に示すように、本実施形態に係る樹脂成形体10は、複数の樹脂ユニット1が凝集して形成されている。そして、個々の樹脂ユニット1は、合成樹脂凝集体2と、合成樹脂凝集体2の表面を覆うようにして存在する親水性繊維3とを少なくとも含んでいる。さらに、合成樹脂凝集体2は、図1に示すように、合成樹脂4が数個から数十個凝集して形成されている。換言すると、本実施形態に係る樹脂成形体10は、合成樹脂4が凝集して形成された合成樹脂凝集体2と、合成樹脂凝集体2の表面を覆うように形成された親水性繊維3と、を含んだ樹脂ユニット1を備えている。なお、上述の「常温常湿」とは、「23℃、50%RH」を意味し、「常温常湿の環境」とは、「23℃、50%RHの環境」を意味する。
As shown in FIG. 1, the resin molded
以下、上述した合成樹脂4と親水性繊維3の詳細について説明する。
<合成樹脂4>
本実施形態に係る樹脂成形体10は、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を有する合成樹脂4を含んでいる。ここで、水性ディスパージョンや水性エマルジョンはそれぞれ水性ディスパーションや水性エマルションと呼ばれることがあり、水を含む水性分散媒中に分散された水性樹脂であれば、本実施形態に含まれるものとする。また、親水性繊維3と対になる表現として、水性ディスパージョンと水性エマルジョンの樹脂としての総称として合成樹脂4という表現を用いるものとする。
この水性ディスパージョンや水性エマルジョンは、主な分散媒として水を用い、ポリマーをサブミクロンから数ミクロンの粒径に分散させたものである。これらの分散媒を揮発させることによりポリマー同士が変形融合し、連続的な構造を形成する。
Hereinafter, the detail of the synthetic resin 4 and the hydrophilic fiber 3 mentioned above is demonstrated.
<Synthetic resin 4>
The
These aqueous dispersions and aqueous emulsions are those in which water is used as a main dispersion medium and a polymer is dispersed to a particle size of submicron to several microns. By volatilizing these dispersion media, the polymers are deformed and fused to form a continuous structure.
水性ディスパージョンや水性エマルジョンは、樹脂としての水溶性モノマーや水溶性オリゴマーと比較して設計上の自由度が高いため、目的の性能や機能に合わせた材料選定ができるという利点がある。更に、乳化剤の添加や樹脂への親水性基の導入により分散媒中での分散安定性が付与されるが、合成樹脂4自体は疎水性であり、高い耐水性や耐湿性を有している。そのため、外部の湿度環境に左右されにくく、また樹脂成形体10として含水率を変化させた際も顕著な変形はなく、樹脂成形体10としての構造を維持することが可能である。
また、水性ディスパージョンや水性エマルジョンは、合成樹脂4の重合度は高いが合成樹脂4が個々に独立した微粒子を形成しているため、塗液としての粘度は低い。そのため、本実施形態の構成材料である親水性繊維3が高い粘度を有していても良好な混合性を得ることができる。
Aqueous dispersions and aqueous emulsions have the advantage that the degree of freedom in design is higher than that of water-soluble monomers and water-soluble oligomers as a resin, and materials can be selected according to the intended performance and function. Furthermore, the dispersion stability in the dispersion medium is imparted by the addition of an emulsifier or the introduction of a hydrophilic group into the resin, but the synthetic resin 4 itself is hydrophobic and has high water resistance and moisture resistance. . Therefore, it is difficult to be influenced by the external humidity environment, and when the moisture content of the resin molded
In addition, although the aqueous dispersion and the aqueous emulsion have a high degree of polymerization of the synthetic resin 4, since the synthetic resin 4 forms individual fine particles, the viscosity as a coating liquid is low. Therefore, even if the hydrophilic fiber 3 which is a constituent material of the present embodiment has a high viscosity, good mixing properties can be obtained.
本実施形態における水性ディスパージョンや水性エマルジョンは前述のように、水を含む水性分散媒中に樹脂粒子として分散されている。そして、その樹脂粒子は、ある程度粒子径に分布を持っている。樹脂成形体10の成形前の塗液段階や成形時は、混合する親水性繊維3やその他の成分との相互作用や溶融温度等が変形融合する際の樹脂粒子の凝集形態に影響を及ぼす。このため、合成樹脂4の粒子径が樹脂成形体10の構造中の合成樹脂4からなる疎水領域のサイズを一義的に決定付ける要素には当たらない。但し、合成樹脂4の粒子径が小さすぎる場合は、その比表面積が大きいために樹脂粒子表面の電気的作用等により混合する親水性繊維3やその他の成分との相互作用が大きくなりやすく、合成樹脂4同士の融着が起こりにくくなる。その結果、合成樹脂4からなる疎水領域のサイズが小さくなる。この場合、疎水領域と親水領域とにおいて多数の界面が存在するため、含水率に関わらず光の界面による散乱が生じ、樹脂成形体10のヘイズが上昇してしまう。一方、合成樹脂4の粒子径が大きすぎる場合は、樹脂成形体10の成形時に、合成樹脂4と、親水性繊維3を含むその他の成分とが均一に分散することが困難となる。そのため、水性ディスパージョンや水性エマルジョンの粒子径は、本実施形態の目的にあった適度な大きさである0.01μm以上10μm以下の範囲内が好ましい。
As described above, the aqueous dispersion and aqueous emulsion in the present embodiment are dispersed as resin particles in an aqueous dispersion medium containing water. And the resin particle has distribution to some extent in particle diameter. When the resin molded
また、水性ディスパージョンや水性エマルジョンは、イオン性によってアニオン性、カチオン性、ノニオン性に大別される。本実施形態においてはいずれの使用も制限されないが、混合する親水性繊維3がアニオン性の場合、カチオン性の合成樹脂4を混合するとその荷電を阻害する可能性があるため、アニオン性またはノニオン性が好ましい。
水性ディスパージョンや水性エマルジョンからなる合成樹脂4としては、例えば、酢酸ビニル系、ウレタン系、アクリル系、スチレン系、フェノール系、アミノ系、アミド系、ポリエステル系、エチレン系、ポリビニルアルコール系が用いられる。また、これらは単独でもよく、共重合したものや二種類以上併せて用いたものであってもよい。また、反応性の合成樹脂4を用いても構わない。その場合、例えば、硬化剤や硬化触媒、光重合開始剤、連鎖移動剤等を併用することができる。ここで、樹脂成形体10を構成する合成樹脂4と親水性繊維3との間での相分離により生じる脆性を良化するため、合成樹脂4としては柔軟性を有することが好ましく、ウレタン系がより好ましい。ウレタン系においては、ウレタン構造を構成するポリオールの種類によってポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等が開発されており、いずれも用いることができる。
Aqueous dispersions and aqueous emulsions are roughly classified into anionic, cationic and nonionic properties depending on ionicity. In the present embodiment, any use is not limited. However, when the hydrophilic fiber 3 to be mixed is anionic, mixing with the cationic synthetic resin 4 may inhibit the charge, so anionic or nonionic Is preferred.
Examples of the synthetic resin 4 made of an aqueous dispersion or an aqueous emulsion include vinyl acetate, urethane, acrylic, styrene, phenol, amino, amide, polyester, ethylene, and polyvinyl alcohol. . These may be used alone, or may be copolymerized or used in combination of two or more. A reactive synthetic resin 4 may also be used. In that case, for example, a curing agent, a curing catalyst, a photopolymerization initiator, a chain transfer agent, and the like can be used in combination. Here, in order to improve the brittleness caused by the phase separation between the synthetic resin 4 and the hydrophilic fiber 3 constituting the resin molded
<親水性繊維3>
本実施形態に用いる親水性繊維3の主な役割としては、水性ディスパージョンや水性エマルジョンからなる合成樹脂4の疎水領域と含水による膨潤率が異なることにより、疎水領域間の界面上で入射光の散乱を生じさせることである。また、別の役割としては、合成樹脂4と適度な相互作用を有することにより、合成樹脂4の粒子の凝集サイズを調整したり、合成樹脂4の凝集界面同士を十分に結着させることである。また、親水性繊維3の繊維幅が大きすぎると含水率に関わらず光の界面による散乱が生じ、樹脂成形体10のヘイズが上昇してしまうため、親水性繊維3の繊維幅は十分に小さい必要がある。以上を鑑みると、親水性繊維3としては、少なくとも、水への膨潤率、イオン性、強度、繊維幅において本実施形態を満たすものであれば用いることができる。
<Hydrophilic fiber 3>
As the main role of the hydrophilic fiber 3 used in the present embodiment, the hydrophobic region of the synthetic resin 4 made of an aqueous dispersion or aqueous emulsion and the swelling ratio due to water content are different, so that incident light is incident on the interface between the hydrophobic regions. To cause scattering. Another role is to adjust the aggregate size of the particles of the synthetic resin 4 or to sufficiently bond the aggregated interfaces of the synthetic resin 4 by having an appropriate interaction with the synthetic resin 4. . In addition, if the fiber width of the hydrophilic fiber 3 is too large, scattering due to the light interface occurs regardless of the water content, and the haze of the resin molded
上記要件を満たす親水性繊維3として、例えば、セルロースをTEMPO酸化反応により酸化した後に機械的処理を行い、繊維幅をナノレベルまで解繊したセルロース繊維を好適に用いることができる。セルロースをTEMPO酸化反応することにより、セルロースのミクロフィブリル表面のC6位の水酸基が選択的に酸化され、アルデヒド基を経由してカルボキシル基が導入される。このカルボキシル基の荷電反発により、ナノレベルまでの解繊が可能になる。また、セルロースはI型結晶を維持し、結晶化度の低下がほとんどないため、セルロース本来の高い弾性率を維持することができる。また、TEMPO酸化反応条件により導入されるカルボキシル基量によってイオン性は制御できるため、また、TEMPO酸化反応条件により導入されるカルボキシル基量は制御できるため、樹脂成形体に適用される合成樹脂に応じてカルボキシル基に由来する電荷量を調整することが可能である。また、セルロースは、グルコースユニット当たり3つの水酸基を有し、ナノレベルまで解繊されることによりミクロフィブリル表面に多数の水酸基が露出された構造を取るため、高い親水性を有し、そのため水への膨潤率が極めて高くなる。 As the hydrophilic fiber 3 satisfying the above requirements, for example, a cellulose fiber obtained by performing mechanical treatment after oxidizing cellulose by a TEMPO oxidation reaction and defibrating the fiber width to a nano level can be suitably used. By subjecting cellulose to a TEMPO oxidation reaction, the hydroxyl group at the C6 position on the microfibril surface of cellulose is selectively oxidized, and a carboxyl group is introduced via an aldehyde group. This charge repulsion of the carboxyl group enables defibration down to the nano level. Moreover, since cellulose maintains I-type crystals and there is almost no decrease in crystallinity, the inherent high elastic modulus of cellulose can be maintained. In addition, since the ionicity can be controlled by the amount of carboxyl groups introduced by the TEMPO oxidation reaction conditions, and the amount of carboxyl groups introduced by the TEMPO oxidation reaction conditions can be controlled, it depends on the synthetic resin applied to the resin molding. Thus, it is possible to adjust the amount of charge derived from the carboxyl group. Cellulose has three hydroxyl groups per glucose unit, and has a high hydrophilicity because it has a structure in which a number of hydroxyl groups are exposed on the microfibril surface by being fibrillated to the nano level. The swelling rate of becomes extremely high.
本実施形態で用いるセルロース繊維は、その平均繊維幅が3nm以上200nm以下であることが好ましい。繊維幅が200nmより広い繊維を含むと、繊維幅が可視光の波長に近づくために樹脂成形体10の透明性の低下を招くとともに、表面積の低下や繊維の絡み合いが低下するために機械特性の低下を引き起こす。また、繊維幅が3nm未満の繊維においては、機械的強度や均一性に優れた特性を有するものを製造することは困難なため、繊維幅は3nm以上であることが好ましい。また、繊維長は長いほど繊維同士の絡み合いが生じやすいために、低含有量で効果を発現し易い。但し、長すぎると分散や生成に要するエネルギーが増大し分散が困難となるため、繊維長は10nm以上10000nm以下が好ましい。
The cellulose fibers used in the present embodiment preferably have an average fiber width of 3 nm to 200 nm. When the fiber having a fiber width larger than 200 nm is included, the fiber width approaches the wavelength of visible light, leading to a decrease in transparency of the resin molded
本実施形態で用いるセルロース繊維の繊維幅について、測定方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法によって測定できる。固形分濃度が0.001wt%以上0.01wt%以下の範囲内となるように水中にセルロース繊維を分散させたものをマイカ上に展開して自然乾燥させる。その後、そのセルロース繊維を透過型電子顕微鏡にて観察することによりセルロース繊維の繊維幅を確認(測定)することができる。場合により、組成物20に良溶媒を添加して希釈し、マイカへ展開後に乾燥、硬化工程を経てもよい。
また、透過型電子顕微鏡以外を用いた、樹脂成形体10中のセルロース繊維の繊維幅の測定方法は、例えば、原子間力顕微鏡を用いる方法である。具体的には、原子間力顕微鏡の位相モードを用いると、セルロース繊維と合成樹脂の特性の違いによりカンチレバー振動の位相にずれが生じるので、その位相のずれからセルロース繊維を検出しその幅を測定することができる。
Although the measuring method is not specifically limited about the fiber width of the cellulose fiber used by this embodiment, For example, it can measure with the following method. A product in which cellulose fibers are dispersed in water so that the solid content concentration is in the range of 0.001 wt% or more and 0.01 wt% or less is spread on mica and dried naturally. Then, the fiber width of the cellulose fiber can be confirmed (measured) by observing the cellulose fiber with a transmission electron microscope. In some cases, a good solvent may be added to the
Moreover, the measuring method of the fiber width of the cellulose fiber in the
本実施形態で用いるセルロースを出発原料とした材料としては、例えば、天然セルロースまたは化学変成したセルロースを用いることができる。具体的には、漂白及び未漂白クラフト木材パルプ、前加水分解済みクラフト木材パルプ、亜硫酸木材パルプ等の木材を原料としたパルプ、或いは綿やバクテリアセルロース等非木材パルプ、並びにこれらの混合物を用いることができる。また、これらを物理的、化学的処理した物質の何れを用いてもよい。好適には、結晶形I型を有する天然セルロースが機械特性、熱特性、薬品耐性等の材料特性が高いため望ましい。 For example, natural cellulose or chemically modified cellulose can be used as a material starting from cellulose used in the present embodiment. Specifically, pulp made from wood such as bleached and unbleached kraft wood pulp, prehydrolyzed kraft wood pulp, sulfite wood pulp, or non-wood pulp such as cotton and bacterial cellulose, and mixtures thereof Can do. In addition, any of materials obtained by physically or chemically treating these may be used. Preferably, natural cellulose having crystalline form I is desirable because of its high material properties such as mechanical properties, thermal properties and chemical resistance.
本実施形態で用いるセルロースは、例えば、セルロースの水酸基の一部がカルボキシル基に置換されているものを用いる。原料となるセルロースにカルボキシル基を導入する方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択される。例えば、一般的に知られている水酸基からアルデヒドを経てカルボン酸に酸化させる方法から適宜選択することができる。その中でも、N−オキシル化合物を触媒として次亜ハロゲン酸塩や亜ハロゲン酸塩等を共酸化剤として用いる方法が好ましい。特に、触媒として2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペジニルオキシラジカル(TEMPO)を使用し、pHを調整しながら次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤、臭化ナトリウム等の臭化物を用いて処理するTEMPO酸化法では、反応媒体として有機溶媒を用いることなく完全に水中での反応であること、試薬の入手しやすさ、コスト、反応の安定性の点から好適である。
このTEMPO酸化法においては、結晶性のセルロースミクロフィブリルの表面のみを酸化し、結晶内部には酸化が起こらないため、結晶構造を維持できる。そのため、生成物はセルロース本来の高強度、高弾性率、低線熱膨張係数、高耐熱性の特性を有する。
As the cellulose used in the present embodiment, for example, cellulose in which a part of the hydroxyl group of cellulose is substituted with a carboxyl group is used. There is no restriction | limiting in particular as a method to introduce | transduce a carboxyl group into the cellulose used as a raw material, According to the objective, it selects suitably. For example, it can be appropriately selected from the generally known methods of oxidizing from a hydroxyl group to a carboxylic acid via an aldehyde. Among them, a method using an N-oxyl compound as a catalyst and using a hypohalite or a halite as a co-oxidant is preferable. In particular, 2,2,6,6-tetramethyl-1-pipedinyloxy radical (TEMPO) is used as a catalyst, and an oxidizing agent such as sodium hypochlorite and bromide such as sodium bromide while adjusting pH. The TEMPO oxidation method in which the reaction is carried out using a chemical compound is preferable from the standpoint of complete reaction in water without using an organic solvent as a reaction medium, availability of reagents, cost, and reaction stability.
In this TEMPO oxidation method, only the surface of crystalline cellulose microfibrils is oxidized, and no oxidation occurs inside the crystal, so that the crystal structure can be maintained. For this reason, the product has the inherent high strength, high elastic modulus, low linear thermal expansion coefficient, and high heat resistance characteristics of cellulose.
(TEMPO酸化法による酸化処理)
本実施形態では、上述のTEMPO酸化法による酸化処理を次の手順で行った。
水中で分散させたセルロースにN−オキシル化合物と酸化剤や共酸化剤を添加してセルロースの酸化を行う。酸化反応中に水酸化ナトリウムを添加し、反応系内のpHを9から11に制御する。反応温度は0℃以上40℃以下が好適である。この時、セルロース繊維表面のC6位の水酸基がカルボキシル基に酸化される。反応終了後、十分水洗して回収し、本実施形態における構成材料(親水性繊維3)として用いることができる。
(Oxidation treatment by TEMPO oxidation method)
In the present embodiment, the oxidation treatment by the TEMPO oxidation method described above was performed according to the following procedure.
The cellulose is oxidized by adding an N-oxyl compound and an oxidizing agent or a co-oxidizing agent to cellulose dispersed in water. Sodium hydroxide is added during the oxidation reaction to control the pH in the reaction system from 9 to 11. The reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 40 ° C. or lower. At this time, the hydroxyl group at the C6 position on the surface of the cellulose fiber is oxidized to a carboxyl group. After completion of the reaction, it is sufficiently washed and collected, and can be used as a constituent material (hydrophilic fiber 3) in the present embodiment.
なお、酸化剤としては、例えば、次亜ハロゲン酸又はその塩、亜ハロゲン酸又はその塩が使用でき、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。また、共酸化剤としては、例えば、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化ナトリウム等が挙げられるが、取り扱いの簡便さから臭化ナトリウムが好ましい。
セルロースに導入されるカルボキシル基の含有量は、反応条件を適宜設定することにより調整可能である。カルボキシル基が導入されたセルロースは、後述する分散工程を経てカルボキシル基の荷電反発により分散媒中に分散することから、セルロース中のカルボキシル基の含有量が少なすぎると安定的に分散媒中に分散させることができない。また、セルロース中のカルボキシル基の含有量が多すぎると、分散媒への親和性が増大し耐水性が低下する。
In addition, as an oxidizing agent, hypohalous acid or its salt, a halous acid or its salt can be used, for example, Sodium hypochlorite is preferable. Examples of the co-oxidant include lithium bromide, potassium bromide, sodium bromide and the like, and sodium bromide is preferable because of easy handling.
Content of the carboxyl group introduce | transduced into a cellulose can be adjusted by setting reaction conditions suitably. Cellulose introduced with a carboxyl group is dispersed in the dispersion medium by the charge repulsion of the carboxyl group through a dispersion step described later. Therefore, if the content of carboxyl groups in the cellulose is too small, the cellulose is stably dispersed in the dispersion medium. I can't let you. Moreover, when there is too much content of the carboxyl group in a cellulose, the affinity to a dispersion medium will increase and water resistance will fall.
これらの観点から、セルロースに導入されるカルボキシル基の含有量は、好ましくは乾燥重量当たり0.5mmol以上3mmol以下の範囲内である。さらに、0.8mmol以上2.5mmol以下の範囲内がより好ましい。
なお、セルロースに含有されるカルボキシル基量は、例えば、以下の方法にて算出される。酸化処理したセルロースの乾燥重量換算0.2gをビーカーにとり、イオン交換水80mlを添加する。そこに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mlを加え、攪拌させながら0.1M塩酸を加えて全体がpH2.0となるように調整する。
From these viewpoints, the content of the carboxyl group introduced into the cellulose is preferably in the range of 0.5 mmol or more and 3 mmol or less per dry weight. Furthermore, the range of 0.8 mmol or more and 2.5 mmol or less is more preferable.
In addition, the amount of carboxyl groups contained in cellulose is calculated by the following method, for example. 0.2 g of dry weight conversion of oxidized cellulose is put in a beaker, and 80 ml of ion exchange water is added. Thereto is added 5 ml of 0.01 M sodium chloride aqueous solution, and 0.1 M hydrochloric acid is added while stirring to adjust the whole to pH 2.0.
ここに自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、AUT−701)を用いて0.1M水酸化ナトリウム水溶液を0.05ml/30秒で注入し、30秒毎の電導度とpH値を測定し、pH11まで測定を続ける。得られた電導度曲線から水酸化ナトリウムの滴定量を求めることで、カルボキシル基含有量を算出することができる。
酸化反応を停止させた後、生成物をろ過により反応液中から回収する。反応終了後はセルロースに導入されたカルボキシル基は、反応媒中に存在するカチオンに由来する金属イオンを対イオンとした塩を形成する。
Here, 0.1M sodium hydroxide aqueous solution was injected at 0.05 ml / 30 seconds using an automatic titrator (AUT-701, manufactured by Toa DKK Co.), and the conductivity and pH value were measured every 30 seconds. Continue to measure. The carboxyl group content can be calculated by obtaining a titration amount of sodium hydroxide from the obtained conductivity curve.
After stopping the oxidation reaction, the product is recovered from the reaction solution by filtration. After completion of the reaction, the carboxyl group introduced into the cellulose forms a salt having a metal ion derived from a cation present in the reaction medium as a counter ion.
酸化処理後のセルロースの回収方法としては、例えば、
(A)カルボキシル基が塩を形成したままろ別する方法、
(B)反応液に酸を添加して系内を酸性下に調整し、カルボン酸としてろ別する方法、
(C)有機溶媒を添加して凝集させた後にろ別する方法が挙げられる。
その中でも、ハンドリング性や回収効率、廃液処理の観点から、(B)カルボン酸として回収する方法が好適である。また、対イオンとして金属イオンを含有しないほうが副生成物の生成を抑制でき、置換効率に優れるため、(B)カルボン酸として回収する方法が好ましい。
As a method for recovering cellulose after oxidation treatment, for example,
(A) a method in which the carboxyl group is filtered off while forming a salt;
(B) A method of adjusting the inside of the system under acidity by adding an acid to the reaction solution and filtering it off as a carboxylic acid,
(C) The method of filtering after adding an organic solvent and making it aggregate is mentioned.
Among these, from the viewpoint of handling properties, recovery efficiency, and waste liquid treatment, (B) a method of recovering as carboxylic acid is preferable. Moreover, since the direction which does not contain a metal ion as a counter ion can suppress the production | generation of a by-product and is excellent in substitution efficiency, the method collect | recovered as (B) carboxylic acid is preferable.
なお、酸化反応後のセルロース中の金属イオン含有量は、様々な分析方法で調べることができ、例えば、電子線マイクロアナライザーを用いたEPMA法、蛍光X線分析法の元素分析によって簡易的に調べることができる。(A)塩を形成したままろ別する方法を用いて回収した場合、金属イオンの含有率が5wt%以上であるのに対し、(B)カルボン酸としてろ別する方法により回収した場合、1wt%以下となる。
さらに回収したセルロースは洗浄を繰り返すことにより精製でき、触媒や副生成物を除去することができる。このとき、塩酸等を用いてpH3以下の酸性条件に調製した洗浄液で洗浄を繰り返した後に、純水で洗浄を繰り返すことにより、残存する金属イオン及び塩類の量を低減することができる。
In addition, the metal ion content in the cellulose after the oxidation reaction can be examined by various analysis methods. For example, it can be simply examined by elemental analysis such as EPMA method or X-ray fluorescence analysis method using an electron beam microanalyzer. be able to. (A) When recovered using a method of filtering while forming a salt, the content of metal ions is 5 wt% or more, whereas when recovered by a method of filtering (B) as carboxylic acid, 1 wt. % Or less.
Furthermore, the recovered cellulose can be purified by repeated washing, and the catalyst and by-products can be removed. At this time, the amount of remaining metal ions and salts can be reduced by repeating washing with pure water after washing with a cleaning solution prepared using hydrochloric acid or the like under acidic conditions of pH 3 or lower.
カルボキシル基を導入したセルロースの懸濁液に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む水酸化物を添加することにより、カルボキシル基の一部または全部がアルカリ金属塩型またはアルカリ土類金属塩型に置換される。カルボキシル基の荷電によりセルロースは分散媒中で浸透圧効果を示し、ナノオーダーへの分散が可能となる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物の添加量としては、セルロースに導入されたカルボキシル基に対して0.8当量以上2当量以下の範囲内であることが好ましい。
特に、1当量以上1.8当量以下の範囲内であると、過剰量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を添加することなく対イオン交換できるため、より好ましい。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を過剰量添加した後に、再度セルロースを水洗することにより過剰量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を除去することも可能である。過剰なアルカリを除去することにより、セルロース等の材料の経時的な劣化を抑えることが可能になる。
ここで、アルカリ金属種またはアルカリ土類金属種としては、セルロースがナノオーダーで分散される限りにおいて特に限定されないが、分散性の観点から、ナトリウムが好ましい。
By adding a hydroxide containing an alkali metal or alkaline earth metal to a suspension of cellulose into which a carboxyl group has been introduced, a part or all of the carboxyl group is converted into an alkali metal salt type or an alkaline earth metal salt type. Replaced. Cellulose exhibits an osmotic effect in the dispersion medium due to the charge of the carboxyl group, and can be dispersed in the nano-order. The addition amount of the alkali metal or alkaline earth metal hydroxide is preferably within the range of 0.8 equivalents or more and 2 equivalents or less with respect to the carboxyl group introduced into the cellulose.
In particular, the range of 1 equivalent to 1.8 equivalents is more preferable because the counter ion exchange can be performed without adding an excessive amount of alkali metal or alkaline earth metal hydroxide. It is also possible to remove an excessive amount of alkali metal or alkaline earth metal hydroxide by washing the cellulose again after adding an excessive amount of alkali metal or alkaline earth metal hydroxide. By removing excess alkali, it is possible to suppress deterioration of materials such as cellulose over time.
Here, the alkali metal species or alkaline earth metal species is not particularly limited as long as cellulose is dispersed in the nano order, but sodium is preferable from the viewpoint of dispersibility.
(樹脂成形体10の製造方法)
以下、本実施形態に係る樹脂成形体10の製造方法について説明する。図2は本実施形態に係る樹脂成形体10の製造工程を模式的に示す図である。
本実施形態における樹脂成形体10は、水性ディスパージョンや水性エマルジョンからなる合成樹脂4と、親水性繊維3とを混合した組成物20により形成される。このとき、親水性繊維3を予め水や水性溶剤により分散させておくことにより、合成樹脂4との混合性を向上させることができる。ウェット塗工における塗液の固形分濃度を低下させない等の目的のため、未分散状態の親水性繊維3を合成樹脂4中で分散処理を施してもよい。分散処理の方法としては、水性ディスパージョンや水性エマルジョンの樹脂粒子の分散媒中での分散性やその後の樹脂成形体10の形成において問題のない場合において、既に知られている各種分散処理が可能である。例えば、ホモミキサー処理、回転刃つきミキサー処理、高圧ホモジナイザー処理、超高圧ホモジナイザー処理、超音波ホモジナイザー処理、ナノジナイザー処理、ディスク型レファイナー処理、コニカル型レファイナー処理、ダブルディスク型レファイナー処理、グラインダー処理、ボールミル処理、ニ軸混練機による混練処理、水中対向処理等がある。この中でも、微細化効率の面から回転刃つきミキサー処理、高圧ホモジナイザー処理、超高圧ホモジナイザー処理、超音波ホモジナイザー処理が好適である。なお、これらの処理のうち、二つ以上の処理方法を組み合わせて分散を行うことも可能である。
(Manufacturing method of the resin molding 10)
Hereinafter, the manufacturing method of the
The resin molded
ここで、合成樹脂4に混合する親水性繊維3としては、100重量部の合成樹脂4に対して5重量部以上200重量部以下であることが好ましい。5重量部より少なくなると、樹脂成形体10中の親水性繊維3の含水に伴う膨潤が生じにくく、結果として白濁不透明性が低下することがある。また、200重量部より多くなると、合成樹脂4による疎水領域が親水性繊維3のマトリックス中に分散した状態となり、樹脂成形体10自体の含水率の制御が困難となる他、疎水領域の界面が相対的に減少するため、結果として白濁不透明性の低下を招くことがある。
Here, the hydrophilic fiber 3 to be mixed with the synthetic resin 4 is preferably 5 parts by weight or more and 200 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the synthetic resin 4. When the amount is less than 5 parts by weight, swelling due to the water content of the hydrophilic fibers 3 in the resin molded
このように調製した合成樹脂4と親水性繊維3とを混合した組成物20を用いて樹脂成形体10を形成する方法としては、特に制限はないが、組成物20は流動性を有しているため、樹脂基材やガラス基材上といった支持体40上にウェット塗工し硬化させることにより樹脂成形体10を得ることができる。
塗工方法としては公知の方法を用いることができる。具体的には、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等を用いることができる。
Although there is no restriction | limiting in particular as a method of forming the
As a coating method, a known method can be used. Specifically, bar coating, dip coating, spin coating, flow coating, spray coating, roll coating, gravure roll coating, air doctor coating, blade coating, wire doctor coating, knife coating Methods, reverse coating method, transfer roll coating method, micro gravure coating method, kiss coating method, cast coating method, slot orifice coating method, calendar coating method, die coating method and the like can be used.
なお、図2(a)は、組成物20をバーコーター30を用いて支持体40上にウェット塗工している様子を模式的に示している。
合成樹脂4と親水性繊維3とを混合した組成物20を塗工する基材の濡れ性や密着性を向上させる目的で、基材に前処理を施してもよい。前処理方法としては特に制限されることはなく、例えば、予めアンカー層を形成してもよいし、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理等を施してもよい。
支持体40上に塗工した組成物20を乾燥させて、つまり、系内の余分な分散媒を除去することにより樹脂成形体10を形成することができる。さらに、樹脂成形体10の作製後に樹脂の反応進行やその他の特性向上を目的として、樹脂成形体10を追加熱してもよい。また、光反応性材料を用いる場合は、反応を進行させる波長の光を樹脂成形体10に照射しても構わない。
こうして形成した樹脂成形体10を図2(b)に示す。
2A schematically shows that the
For the purpose of improving the wettability and adhesion of the substrate on which the
The resin molded
The resin molded
本実施形態で得られる樹脂成形体10の厚さTは、1μm以上500μm以下の範囲内が好ましく、10μm以上200μm以下の範囲内が特に好ましい。厚さTが1μm未満になると、樹脂成形体10の強度が極端に弱くなり、生産に不向きとなる。また、500μmを超えると乾燥速度に非常に時間がかかり生産性が極端に低下したり、樹脂成形体10の内部に余分な水分が残留するなどの問題が生じるため好ましくない。
得られた樹脂成形体10の20mm厚に換算した際の660nmでの光線透過率は、樹脂成形体10が乾燥した状態で70%以上であることが好ましい。さらに、80%以上が特に好ましい。本実施形態による樹脂成形体10は、含水率による透明度の可逆性を活用したものであり、透明状態においては少なくとも目視にて透明性を高めることにより、白濁不透明状態とのコントラストにより視認性を向上することができる。ここで、「樹脂成形体10が乾燥した状態」とは、樹脂成形体10の含水率が8%以下の状態をいう。または、樹脂成形体10の含水率が常温常湿よりも低い湿度の環境下で平衡に達した状態をいう。
The thickness T of the resin molded
The light transmittance at 660 nm when converted to 20 mm thickness of the obtained resin molded
樹脂成形体10を形成する支持体40としては、視認性の向上などを目的として、金属光沢を有する層や様々な色を有する層を積層したものを用いても構わない。これらの金属光沢を有する層や様々な色を有する層は、支持体40の樹脂成形体10を形成する側に予め形成しておくことが可能であり、または、支持体40が透明である場合、支持体40の樹脂成形体10を形成する側と反対側の面に形成することも可能である。
樹脂成形体10を形成するその他の支持体40としては、吸水速度や透明度の制御のため、保湿性を有する保湿層を積層したものを用いても構わない。保湿層を構成する保湿剤には特に限定はなく、例えば、セルロース、セルロース誘導体、キチン、キトサン誘導体、デンプン、ヒアルロン酸、アルギン酸、ゼラチン、カオリン、デキストリン、グリセリン、ポリグリセリン、D−ソルビトール、PVAなどを挙げることができ、特にグリセリンやソルビトールが好ましい。また、保湿層に用いる保湿剤は、1種類のみを用いることができ、2種類以上を組み合わせて用いても構わない。
As the
As the
<各種添加材料>
本実施形態では、樹脂成形体10に熱硬化性樹脂をさらに添加しても構わない。熱硬化性樹脂を用いると、塗工した組成物20中に含まれた水等の分散媒を除去する工程と、合成樹脂4の粒子同士が融着する成形工程とを同時に進行させることができる
また、樹脂成形体10に紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することにより樹脂の硬化を選択的に進行させることが可能であることから、光硬化性樹脂をさらに添加しても構わない。なお、硬化反応の過程で溶剤の除去や反応性を向上させる目的などで加熱工程を入れても構わない。
<Various additive materials>
In the present embodiment, a thermosetting resin may be further added to the resin molded
これらの熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を樹脂成形体10に添加することにより、水性ディスパージョンや水性エマルジョンからなる合成樹脂4の疎水領域間の結着性を高めたり、樹脂成形体10の力学物性や親水性繊維3の吸水速度を制御するなど、種々の目的に合った調整をすることができる。
また、耐水性や耐磨耗性を向上させるなどの目的により架橋構造を形成するため、樹脂成形体10は各種架橋剤を含んでもよい。加熱によって架橋構造を形成する架橋剤としては、限定されないが、例えば、オキサゾリン、ジビニルスルホン、カルボジイミド、ジヒドラジン、ジヒドラジド、エピクロルヒドリン、グリオキザール、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物などを用いることができる。また、それらの中の2種類以上を混合して用いることも可能である。これらの中で、カルボジイミドは大きなエネルギーを加えなくても効率的に架橋構造を形成することができるため好ましい。
By adding these thermosetting resins and photocurable resins to the resin molded
Moreover, in order to form a crosslinked structure for the purpose of improving water resistance and abrasion resistance, the resin molded
さらに、樹脂成形体10に紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することにより樹脂の硬化を進行させる際に、光架橋剤や光重合開始剤等を用いてもよい。これらの種類は特に限定されないが、例えば、アセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤等を挙げることができる。
また、合成樹脂4と親水性繊維3とを混合した組成物20に凝集や沈殿を生じない範囲において、粘度調整や乾燥速度の調整、異種材料との親和性向上等を目的として、付加したい機能に応じて、水をはじめ、様々な有機溶媒を混合させることができる。
Furthermore, when the
In addition, a function to be added for the purpose of adjusting the viscosity, adjusting the drying speed, improving the affinity with different materials, and the like within a range in which aggregation or precipitation does not occur in the
このとき異種溶媒を混合することにより生じるショックを緩和するため、例えば、添加速度やpHの調整、攪拌方法、温度等を適宜選択することができる。
また、樹脂成形体10は金属等を含んでもよい。樹脂成形体10に含まれる金属としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、オスミウムの白金族元素の他、鉄、鉛、銅、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウムなどの金属またはこれらの合金、または酸化物、複酸化物、炭化物などを用いることができる。
At this time, in order to relieve shock caused by mixing different solvents, for example, the addition rate, pH adjustment, stirring method, temperature, and the like can be appropriately selected.
Moreover, the
金属の担持方法としては、例えば、金属または金属酸化物等の微粒子を混合する方法の他、カルボキシル基を有するセルロース繊維が金属または金属酸化物の錯体を形成し、還元剤を添加することで金属粒子として析出させる方法がある。この方法を用いると、微小な金属粒子がセルロース繊維表面に均一に固定化されるため、微量な金属量によって効率的に効果を発揮させることができる。
なお、凝集や沈殿が生成しない範囲においては、より組成物20内の荷電反発を増大させる目的や分散体の粘度を制御する目的で、水溶性多糖類を含む各種添加物、各種樹脂を含んでもよい。例えば、化学修飾したセルロース、カラギーナン、キサンタンガム、グアーガム、アラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、寒天、可溶化澱粉、グリセリン、ソルビトール、消泡剤、水溶性高分子、合成高分子等を含めることができる。あるいは塗工性やぬれ性など機能性付与などの為に、各種溶剤を含んでもよい。例えば、アルコール類、セルソルブ類、グリコール類等を含めることができる。さらには意匠性を付与する目的で、各種染料や顔料、有機フィラー、無機フィラー等を含んでも構わない。また、反応性を向上させるなどの目的で、酸やアルカリを添加することによってpHを調整することができる。
As a method for supporting the metal, for example, in addition to a method of mixing fine particles such as metal or metal oxide, a cellulose fiber having a carboxyl group forms a metal or metal oxide complex, and a reducing agent is added to form a metal. There is a method of precipitating as particles. When this method is used, fine metal particles are uniformly immobilized on the surface of the cellulose fiber, so that the effect can be efficiently exhibited with a small amount of metal.
In the range where aggregation and precipitation are not generated, various additives including water-soluble polysaccharides and various resins may be included for the purpose of increasing the charge repulsion in the
本実施形態による樹脂成形体10の透明度の制御については、樹脂成形体10の含水率を指標とすることが可能である。樹脂成形体10の含水率については、例えば乾燥状態の樹脂成形体10を水に浸漬することにより変化させることができる。水に十分に浸漬させて樹脂成形体10の含水率が飽和に達した際の表面のヘイズをHZ1とし、これを放湿させ含水率が常温常湿と平衡状態での含水率を示す際のヘイズをHZ2としたとき、HZ1−HZ2≧15(%)を満たすことが好ましい。視認性を担保するためには、含水率の変化によりヘイズとして15%以上の差を有することが好ましく、30%以上の差を有することがより好ましい。さらに、樹脂成形体10のヘイズとしては、HZ2≦5(%)とすることにより、常温常湿において透明性を有する樹脂成形体10として汎用的に用いることができる。換言すると、樹脂成形体10の含水率が25%以上の状態でのヘイズをHZ1とし、樹脂成形体10の含水率が8%以下の状態でのヘイズをHZ2としたとき、HZ1−HZ2≧15(%)を満たすことが好ましい。
About control of the transparency of the
(本実施形態の効果)
(1)本実施形態の一様態に係る樹脂成形体10は、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を有する合成樹脂4と、親水性繊維3とを少なくとも含み、樹脂成形体10の含水率が25%以上の状態での樹脂成形体10のヘイズをHZ1とし、その含水率が8%以下の状態での樹脂成形体10のヘイズをHZ2とした場合、HZ1とHZ2が以下の(3)式及び(4)式を満たしている。
HZ1−HZ2≧15(%) ・・・(3)
HZ2≦5(%) ・・・(4)
このような構成であれば、含水率の変化による可逆的な透明度変化を利用して、目視可能な各種情報の書き込み及び消去が繰り返し可能となる。
(Effect of this embodiment)
(1) The resin molded
HZ 1 −HZ 2 ≧ 15 (%) (3)
HZ 2 ≦ 5 (%) (4)
With such a configuration, it is possible to repeatedly write and erase various types of visible information by using reversible changes in transparency due to changes in moisture content.
より詳しくは、このような構成であれば、含水率の変化のみによって透明度を透明状態から白濁不透明状態まで可逆的に変化する。この透明状態と白濁不透明状態との違いは次のように推測される。すなわち、透明状態の場合(即ち、樹脂成形体10が乾燥した状態にある場合)には、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を含む合成樹脂4による疎水領域と、親水性繊維3による親水領域とが相分離して分布している。ここで合成樹脂4と親水性繊維3との屈折率が近く、また親水性繊維3の繊維幅が可視光の波長よりも小さいため、片側から入射した光は散乱されることなく反対側に透過するので透明に見える。一方、白濁不透明状態の場合(即ち、樹脂成形体10が湿った状態にある場合)には、親水性繊維3が膨潤することで合成樹脂4の粒子と親水性繊維3との界面において屈折率差が生じ、界面で何度も屈折し散乱されるため白濁して見える、等に由来している。親水性繊維3の膨潤挙動を制御するのは親水性繊維3の水分の取り込み量、すなわち親水性繊維3の含水率のみであるため、この含水率を制御することにより、透明度を制御することが可能となる。なお、図1(a)及び(c)に示すように、樹脂成形体10が乾燥している状態では、合成樹脂4による疎水領域と、親水性繊維3による親水領域とが相分離している。また、図1(b)及び(d)に示すように、親水性繊維3が膨潤している状態では、合成樹脂4と親水性繊維3との界面において屈折率差が生じている。
More specifically, with such a configuration, the transparency is reversibly changed from a transparent state to a cloudy and opaque state only by changing the moisture content. The difference between the transparent state and the cloudy opaque state is estimated as follows. That is, in the case of a transparent state (that is, when the resin molded
(2)本実施形態の別の態様に係る樹脂成形体10は、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を有する合成樹脂4と、親水性繊維3とを少なくとも含む樹脂成形体10の含水率が飽和に達した状態での樹脂成形体10のヘイズをHZ1とし、その含水率が常温常湿の環境下で平衡に達した状態での樹脂成形体10のヘイズをHZ2とした場合、HZ1とHZ2が以下の(5)式及び(6)式を満たしている。
HZ1−HZ2≧15(%) ・・・(5)
HZ2≦5(%) ・・・(6)
このような構成であれば、含水率の変化による可逆的な透明度変化を利用して、目視可能な各種情報を書き込み及び消去が繰り返し可能となる。
(2) The resin molded
HZ 1 −HZ 2 ≧ 15 (%) (5)
HZ 2 ≦ 5 (%) (6)
With such a configuration, it is possible to repeatedly write and erase various visible information using reversible changes in transparency due to changes in moisture content.
(3)本実施形態の別の態様に係る樹脂成形体10は、水性ディスパージョン成分及び水性エマルジョン成分の少なくとも一方を有する合成樹脂4と、親水性繊維3とを少なくとも含み、親水性繊維3の平均繊維幅は、3nm以上200nm以下の範囲内である。
このような構成であれば、樹脂成形体10を情報の書き込みや消去の繰り返し表示が可能な表示材料として用いることができる。
(4)また、本実施形態に係る樹脂成形体10に含まれる親水性繊維3は、100重量部の合成樹脂4に対して5重量部以上200重量部以下の範囲内であってもよい。
このような構成であれば、情報の書き込みや消去の繰り返し表示を確実にすることができる。
(3) The resin molded
With such a configuration, the resin molded
(4) Moreover, the hydrophilic fiber 3 contained in the
With such a configuration, repeated display of writing and erasing of information can be ensured.
(5)本実施形態に係る樹脂成形体10の含水率が8%以下の状態での660nmの光線透過率が膜厚20nm換算で70%以上であってもよい。
このような構成であれば、樹脂成形体10に十分な透明性を付与することができる。
(6)本実施形態に係る樹脂成形体10の含水率が常温常湿よりも低い湿度の環境下で平衡に達した状態での660nmの光線透過率が膜厚20nm換算で70%以上であってもよい。
このような構成であれば、樹脂成形体10に十分な透明性を付与することができる。
(5) The light transmittance of 660 nm when the water content of the resin molded
With such a configuration, sufficient transparency can be imparted to the resin molded
(6) The light transmittance at 660 nm in a state where the moisture content of the resin molded
With such a configuration, sufficient transparency can be imparted to the resin molded
(7)また、本実施形態に係る樹脂成形体10に含まれる親水性繊維3の平均繊維幅は、3nm以上200nm以下の範囲内であってもよい。
このような構成であれば、情報の書き込みや消去の繰り返し表示をより明確にすることができる。
(8)また、本実施形態に係る樹脂成形体10に含まれる親水性繊維3は、セルロースであってもよい。
このような構成であれば、情報の書き込みや消去の繰り返し表示をより確実にすることができる。
(7) Moreover, the average fiber width of the hydrophilic fiber 3 contained in the
With such a configuration, repeated display of writing and erasing information can be made clearer.
(8) Moreover, the hydrophilic fiber 3 contained in the
With such a configuration, repeated display of writing and erasing information can be made more reliable.
(9)本実施形態に係る樹脂成形体10は、1種類以上の熱硬化性樹脂をさらに含んでもよい。
このような構成であれば、樹脂成形体10の機械的強度を高めることができる。
(10)本実施形態に係る樹脂成形体10は、1種類以上の光硬化性樹脂をさらに含んでもよい。
このような構成であれば、樹脂成形体10の機械的強度を高めることができる。
(11)本実施形態に係る樹脂成形体10の厚さTは、1μm以上500μm以下の範囲内であってもよい。
このような構成であれば、樹脂成形体10に強度と生産性を付与することができる。
(9) The resin molded
With such a configuration, the mechanical strength of the resin molded
(10) The resin molded
With such a configuration, the mechanical strength of the resin molded
(11) The thickness T of the resin molded
With such a configuration, strength and productivity can be imparted to the resin molded
(12)本実施形態に係る樹脂成形体10に含まれる合成樹脂4は、凝集して合成樹脂凝集体2を形成しており、親水性繊維3は、合成樹脂凝集体2の表面を覆うように配置されていてもよい。
このような構成であれば、含水率の変化による可逆的な透明度変化を利用して、目視可能な各種情報を書き込み及び消去が繰り返し可能となる。
(13)本実施形態の一様態に係る樹脂成形体10の製造方法は、上述の樹脂成形体10を、支持体40上にウェット塗工により形成する。
このような構成であれば、含水率の変化による可逆的な透明度変化を利用して、目視可能な各種情報を書き込み及び消去が繰り返し可能な樹脂成形体10を製造することができる。
(12) The synthetic resin 4 included in the resin molded
With such a configuration, it is possible to repeatedly write and erase various visible information using reversible changes in transparency due to changes in moisture content.
(13) In the method of manufacturing the resin molded
If it is such a structure, the
(実施例)
以下に、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例は本発明の一例であり、本発明はこれらの実施例には限定されない。
(実施例1)
以下の手順により、水性ディスパージョン及び水性エマルジョンの少なくとも一方を含む合成樹脂4と、親水性繊維3とを混合した組成物20の調整及び樹脂成形体10の作製を行った。
(Example)
Examples of the present invention will be described below. The following examples are examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
Example 1
According to the following procedure, the
<親水性繊維3の作製方法>
親水性繊維3として用いるセルロース繊維を作製した。
(1)試薬・材料
・セルロース: 漂白クラフトパルプ(フレッチャー チャレンジ カナダ「MACHENZIE」)
・TEMPO: 市販品(東京化成工業社製、98%)
次亜塩素酸ナトリウム: 市販品(和光純薬社製、CL:5%)
・臭化ナトリウム: 市販品(和光純薬社製)
<Method for producing hydrophilic fiber 3>
Cellulose fibers used as the hydrophilic fibers 3 were produced.
(1) Reagents / Materials / Cellulose: Bleached Kraft Pulp (Fletcher Challenge Canada “MACHENZIE”)
・ TEMPO: Commercial product (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 98%)
Sodium hypochlorite: Commercial product (Wako Pure Chemical Industries, CL: 5%)
・ Sodium bromide: Commercial product (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(2)TEMPO酸化処理
乾燥重量10gの漂白クラフトパルプを2lのガラスビーカーに入れたイオン交換水500ml中で一晩静置し、パルプを膨潤させた。ここにTEMPO0.1gと臭化ナトリウム1gとを添加して攪拌し、パルプ懸濁液とした。さらに攪拌しながらセルロース重量当たり5mmol/gの次亜塩素酸ナトリウムを添加した。この際、約1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してパルプ懸濁液のpHを約10.5に保持した。
その後、2時間反応させ、エタノール10gを添加して反応を停止し、セルロースにカルボキシル基が導入された酸化セルロースを得た。なお、この際導入されたカルボキシル基は反応媒中に残存する反応試薬に由来するナトリウムイオンを対イオンとした塩を形成する。続いて0.5Nの塩酸を滴下してpHを2まで低下させた。
ガラスフィルターを用いてセルロースをろ別し、さらに0.05Nの塩酸で3回洗浄してカルボキシル基をカルボン酸とした後に純水で5回洗浄し、固形分濃度20%の湿潤状態の酸化セルロースを得た。得られた酸化セルロースは、水酸化ナトリウムによる中和滴定からセルロースの乾燥重量当たりカルボキシル基量は1.6mmol/gと算出された。
(2) TEMPO oxidation treatment Bleached kraft pulp having a dry weight of 10 g was allowed to stand overnight in 500 ml of ion-exchanged water in a 2 liter glass beaker to swell the pulp. To this, 0.1 g of TEMPO and 1 g of sodium bromide were added and stirred to obtain a pulp suspension. Further, 5 mmol / g sodium hypochlorite per cellulose weight was added with stirring. At this time, about 1N sodium hydroxide aqueous solution was added to maintain the pH of the pulp suspension at about 10.5.
Then, it was made to react for 2 hours, ethanol 10g was added, reaction was stopped, and the oxidized cellulose in which the carboxyl group was introduce | transduced into the cellulose was obtained. In addition, the carboxyl group introduced at this time forms a salt having a sodium ion derived from the reaction reagent remaining in the reaction medium as a counter ion. Subsequently, 0.5N hydrochloric acid was added dropwise to lower the pH to 2.
Cellulose is filtered off using a glass filter, further washed three times with 0.05N hydrochloric acid to convert the carboxyl group to carboxylic acid, then washed five times with pure water, and wet cellulose oxide with a solid content of 20%. Got. The obtained oxidized cellulose was calculated by neutralization titration with sodium hydroxide to have a carboxyl group amount of 1.6 mmol / g per dry weight of cellulose.
(3)アルカリ金属処理
上記により調製した酸化セルロースを固形分濃度5%となるよう水を加えて懸濁液とし、ここにアルカリ種としてアルカリ金属の水酸化物である水酸化ナトリウムを酸化セルロースのカルボキシル基量に対して1.0当量加えた。2時間攪拌した後ガラスフィルターを用いて酸化セルロースをろ別し、対イオン置換酸化セルロースを得た。
(4)分散処理
溶媒置換した酸化セルロースを分散媒となる水に加え、ミキサー(大阪ケミカル社製、アブソルートミル、14,000rpm)を用いて1時間処理することにより固形分濃度0.2%のセルロース繊維分散体を得た。得られた分散体の660nmにおける光線透過率は94%を示した。また、このときのセルロース繊維の平均繊維幅は10nmであった。
(3) Alkali metal treatment Water is added to the oxidized cellulose prepared as described above so as to have a solid content concentration of 5% to form a suspension, and sodium hydroxide, which is an alkali metal hydroxide, is added as an alkali species to the oxidized cellulose. 1.0 equivalent was added with respect to the amount of carboxyl groups. After stirring for 2 hours, the oxidized cellulose was filtered off using a glass filter to obtain counterion-substituted oxidized cellulose.
(4) Dispersion treatment Oxidized cellulose substituted with solvent is added to water as a dispersion medium, and treated for 1 hour using a mixer (Osaka Chemical Co., Ltd., Absolute Mill, 14,000 rpm) to achieve a solid content concentration of 0.2%. A cellulose fiber dispersion was obtained. The obtained dispersion had a light transmittance of 94% at 660 nm. Moreover, the average fiber width of the cellulose fiber at this time was 10 nm.
<組成物20及び樹脂成形体10の作製>
(1)組成物20を作製
合成樹脂4(日華化学社製、ポリウレタンディスパージョンタイプ、ネオステッカー1200)と上述した手順にて作製したセルロース繊維とが固形分重量比にてこの順に100:40となるようにスターラーにて一晩混合し、合成樹脂4とセルロース繊維の組成物20を調製した。
(2)樹脂成形体10の作製
調製した上記の組成物20をPETフィルム(ルミラーT60−75μm:東レ)にアプリケーターにて塗工してオーブンにて120℃で10分間乾燥した後にPETフィルムを剥離することで、20μm厚の樹脂成形体10を作製した。
<Preparation of
(1) Preparation of
(2) Production of Resin Molded
(実施例2)
合成樹脂4とセルロース繊維とが固形分重量比にてこの順に100:80となるように調製した。その他は実施例1と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(実施例3)
合成樹脂4とセルロース繊維とが固形分重量比にてこの順に100:120となるように調製した。その他は実施例1と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(実施例4)
カルボジイミド基を持つ架橋剤(日清紡ケミカル社製、カルボジライトV−02−L2)を、合成樹脂4とセルロース繊維と架橋剤とが固形分重量比にてこの順に100:80:10となるように調製した。その他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(Example 2)
The synthetic resin 4 and the cellulose fiber were prepared so that the weight ratio of solids was 100: 80 in this order. Otherwise, a resin molded
(Example 3)
The synthetic resin 4 and the cellulose fiber were prepared so that the weight ratio of solids was 100: 120 in this order. Otherwise, a resin molded
Example 4
A crosslinking agent having a carbodiimide group (manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd., Carbodilite V-02-L2) was prepared so that the synthetic resin 4, the cellulose fiber, and the crosslinking agent were 100: 80: 10 in this order in terms of solid content weight ratio. did. Otherwise, a resin molded
(実施例5)
架橋剤による熱硬化性樹脂であるPVA(クラレ社製、PVA105)の15wt%水溶液を作製し、合成樹脂4とセルロース繊維とPVAとが固形分重量比にてこの順に100:80:10となるように調製した。その他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(実施例6)
合成樹脂4とセルロース繊維と光硬化性樹脂(KJケミカルズ社製、HEAA)と光重合開始剤(BASF社製、Irgacure500)とが固形分重量比にてこの順に100:80:10:0.3となるように調製した。その他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(実施例7)
合成樹脂4とセルロース繊維とが固形分重量比にてこの順に100:250となるように調製した。その他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(Example 5)
A 15 wt% aqueous solution of PVA (manufactured by Kuraray Co., Ltd., PVA105), which is a thermosetting resin by a crosslinking agent, is prepared, and the synthetic resin 4, cellulose fiber, and PVA are 100: 80: 10 in this order in terms of solid content weight ratio. It was prepared as follows. Otherwise, a resin molded
(Example 6)
Synthetic resin 4, cellulose fiber, photocurable resin (manufactured by KJ Chemicals, HEAA), and photopolymerization initiator (BASF, Irgacure 500) are in this order in a solid content weight ratio of 100: 80: 10: 0.3. It prepared so that it might become. Otherwise, a resin molded
(Example 7)
The synthetic resin 4 and the cellulose fiber were prepared so that the weight ratio of solids was 100: 250 in this order. Otherwise, a resin molded
(比較例1)
セルロース繊維の代わりに同重量の水を用いた他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(比較例2)
合成樹脂4の代わりに同重量の水を用いた他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。
(比較例3)
セルロース繊維の作製においてミキサーを用いた分散処理時間を10分とした。その他は実施例2と同様の条件にて樹脂成形体10を作製した。また、このときのセルロース繊維の平均繊維幅は500nmであった。
(Comparative Example 1)
A resin molded
(Comparative Example 2)
A resin molded
(Comparative Example 3)
In the production of cellulose fibers, the dispersion treatment time using a mixer was 10 minutes. Otherwise, a resin molded
[評価]
実施例1〜7及び、比較例1〜3について、作製条件を後述の表1に、評価結果を表2に示した。
[セルロース繊維幅の測定]
セルロース繊維が0.001wt%となるように水で希釈し、マイカ上に展開して自然乾燥させた後、サンプルを透過型電子顕微鏡にて観察した。100サンプルを無作為に取り出し、平均値を平均繊維幅(nm)として求めた。
[Evaluation]
With respect to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, the production conditions are shown in Table 1 described later, and the evaluation results are shown in Table 2.
[Measurement of cellulose fiber width]
After diluting with water so that the cellulose fiber was 0.001 wt%, it was developed on mica and allowed to dry naturally, and then the sample was observed with a transmission electron microscope. 100 samples were taken at random and the average value was determined as the average fiber width (nm).
[樹脂成形体10のヘイズ]
得られた樹脂成形体10について、水に1分間浸漬させた後に表面の水分を拭き取り、直後に樹脂成形体10の形成時にPETと反対側の面についてヘイズを測定した。このときの値をHZ1とした。さらに、水に浸漬させたサンプルを60℃のオーブンにて30分間乾燥させた後に23℃、50%RHの恒温恒湿槽にて2日間調湿した後に、同様にヘイズを測定した。このときの値をHZ2とした。
[樹脂成形体10の光線透過率]
樹脂成形体10について、ヘイズHZ2を測定したのと同様の条件下にて、UV−VIS分光光度計(島津製作所社製、UV3600)を用いて波長660nmにおける光線透過率(%)を測定した。
[Haze of Resin Molded Body 10]
About the obtained
[Light transmittance of resin molded body 10]
The resin molded
[視認性]
ヘイズHZ2を測定したのと同様の条件下の樹脂成形体10について、水分を保持できる筆状の筆記具を用いて樹脂成形体10上に書き込みを行い、目視にて視認できるかを官能評価した。なお、視認性が極めて高かったものを「◎」、視認性が高かったものを「○」、使用できる程度に視認性が高かったものを「△」、視認性が低かったものを「×」として評価した。
[繰り返し耐久性]
樹脂成形体10を水への1分間の浸漬と60℃オーブンでの30分間の乾燥を100回繰り返した際の視認性を目視にて官能評価した。なお、上述した視認性の評価と同様に、視認性が極めて高かったものを「◎」、視認性が高かったものを「○」、使用できる程度に視認性が高かったものを「△」、視認性が低かったものを「×」として評価した。
[Visibility]
For the resin molded
[Repeated durability]
The visibility when the resin molded
表2の結果から、合成樹脂4としての水性ディスパージョンと親水性繊維3としてのセルロース繊維とは、ある範囲の組成比であれば(実施例1〜実施例7であれば)、吸湿と放湿により透明性と白濁不透明性を制御できることがわかる。これを利用することにより、水分のみによって情報の書き込みと消去を繰り返し制御できる表示材料を作製できる。一方、合成樹脂4が多過ぎる場合(比較例1の場合)や親水性繊維3が少な過ぎる場合(比較例2の場合)、合成樹脂4による疎水部の領域のサイズや、親水性繊維3による水の取り込み量が白濁不透明性の発現において十分に制御できず、視認性が低下する。
また、実施例2〜実施例4に示すように、親水性繊維3とセルロース繊維とをほぼ等量含む樹脂成形体10であれば、視認性がさらに高まるとともに、光線透過率も高い値をとることがわかる。
From the results in Table 2, the aqueous dispersion as the synthetic resin 4 and the cellulose fiber as the hydrophilic fiber 3 have a composition ratio within a certain range (if it is Example 1 to Example 7), moisture absorption and release. It can be seen that the transparency and cloudiness opacity can be controlled by humidity. By utilizing this, a display material capable of repeatedly controlling writing and erasing of information only with moisture can be manufactured. On the other hand, when there is too much synthetic resin 4 (in the case of Comparative Example 1) or when there are too few hydrophilic fibers 3 (in the case of Comparative Example 2), the size of the region of the hydrophobic portion by the synthetic resin 4 or the hydrophilic fibers 3 The amount of water taken in cannot be sufficiently controlled in the expression of cloudiness and opacity, and visibility is lowered.
Moreover, as shown in Examples 2 to 4, if the resin molded
本発明の樹脂成形体によれば、含水率の変化による可逆的な透明度変化を利用して、目視可能な各種情報を書き込み及び消去が繰り返し可能な表示材料を簡便かつ安価に作製することができる。 According to the resin molded body of the present invention, it is possible to easily and inexpensively produce a display material capable of repeatedly writing and erasing various visible information using reversible transparency change due to change in moisture content. .
1…樹脂ユニット
2…合成樹脂凝集体
3…親水性繊維
4…合成樹脂
10…樹脂成形体
20…組成物
30…バーコーター
40…支持体
T…厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (13)
前記親水性繊維の平均繊維幅は、3nm以上200nm以下の範囲内であり、
前記親水性繊維の含有量は、前記合成樹脂100重量部に対して5重量部以上200重量部以下の範囲内であることを特徴とする樹脂成形体。 A synthetic resin having at least one of an aqueous dispersion component and an aqueous emulsion component, and at least hydrophilic fibers,
The average fiber width of the hydrophilic fibers is in the range of 3 nm to 200 nm,
Content of the said hydrophilic fiber exists in the range of 5 to 200 weight part with respect to 100 weight part of said synthetic resins, The resin molding characterized by the above-mentioned.
当該樹脂成形体の含水率が25%以上の当該樹脂成形体のヘイズをHZ1とし、
前記含水率が8%以下の当該樹脂成形体のヘイズをHZ2とした場合、HZ1とHZ2が以下の(1)式及び(2)式を満たすことを特徴とする樹脂成形体。
HZ1−HZ2≧15(%) ・・・(1)
HZ2≦5(%) ・・・(2) A synthetic resin having at least one of an aqueous dispersion component and an aqueous emulsion component, and at least hydrophilic fibers,
The haze of the resin molded body having a moisture content of 25% or more is HZ 1 ;
When the haze of the resin molded product having a moisture content of 8% or less is HZ 2 , HZ 1 and HZ 2 satisfy the following formulas (1) and (2).
HZ 1 −HZ 2 ≧ 15 (%) (1)
HZ 2 ≦ 5 (%) (2)
当該樹脂成形体の含水率が飽和に達した状態での当該樹脂成形体のヘイズをHZ1とし、
前記含水率が常温常湿の環境下で平衡に達した状態での当該樹脂成形体のヘイズをHZ2とした場合、HZ1とHZ2が以下の(1)式及び(2)式を満たすことを特徴とする樹脂成形体。
HZ1−HZ2≧15(%) ・・・(1)
HZ2≦5(%) ・・・(2) A synthetic resin having at least one of an aqueous dispersion component and an aqueous emulsion component, and at least hydrophilic fibers,
The haze of the resin molded body in a state where the water content of the resin molded body reaches saturation is HZ 1 .
When the haze of the resin molded product in a state where the water content has reached equilibrium in an environment of normal temperature and humidity is HZ 2 , HZ 1 and HZ 2 satisfy the following formulas (1) and (2): A resin molded product characterized by that.
HZ 1 −HZ 2 ≧ 15 (%) (1)
HZ 2 ≦ 5 (%) (2)
前記親水性繊維は、前記合成樹脂凝集体の表面を覆うように配置されていることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の樹脂成形体。 The synthetic resin aggregates to form a synthetic resin aggregate,
The said hydrophilic fiber is arrange | positioned so that the surface of the said synthetic resin aggregate may be covered, The resin molding of any one of Claims 1-11 characterized by the above-mentioned.
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