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JP2018083863A - 樹脂成形体及び樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

樹脂成形体及び樹脂成形体の製造方法 Download PDF

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JP2018083863A JP2016225900A JP2016225900A JP2018083863A JP 2018083863 A JP2018083863 A JP 2018083863A JP 2016225900 A JP2016225900 A JP 2016225900A JP 2016225900 A JP2016225900 A JP 2016225900A JP 2018083863 A JP2018083863 A JP 2018083863A
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Abstract

【課題】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。【解決手段】本発明の一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、樹脂成形体10の含水率が25%以上の樹脂成形体10のヘイズをHZ1とし、含水率が8%以下の樹脂成形体10のヘイズをHZ2とした場合、HZ1とHZ2が以下の(1)式及び(2)式を満たしている。HZ1−HZ2≧15(%) ・・・(1)HZ2≦5(%) ・・・(2)【選択図】図1

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
特許第5747818号公報
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。
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HZとし、前記含水率が8%以下の当該樹脂成形体のヘイズをHZとした場合、HZとHZが以下の(1)式及び(2)式を満たす。
HZ−HZ≧15(%) ・・・(1)
HZ≦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。
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。 本発明の実施形態に係る樹脂成形体の製造工程を模式的に示す図である。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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HZ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HZとしたとき、HZ−HZ≧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、HZ≦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HZ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HZとしたとき、HZ−HZ≧15(%)を満たすことが好ましい。
(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HZ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HZとした場合、HZとHZが以下の(3)式及び(4)式を満たしている。
HZ−HZ≧15(%) ・・・(3)
HZ≦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。
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。
(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HZ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HZとした場合、HZとHZが以下の(5)式及び(6)式を満たしている。
HZ−HZ≧15(%) ・・・(5)
HZ≦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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
<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)
(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。
(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。
<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。
(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。
(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。
(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。
[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。
[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HZ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HZ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HZ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。
[視認性]
ヘイズHZ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。
Figure 2018083863
Figure 2018083863
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。
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。
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

Claims (13)

  1. 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ことを特徴とする樹脂成形体。
  2. 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HZとし、
    前記含水率が8%以下の当該樹脂成形体のヘイズをHZとした場合、HZとHZ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。
    HZ−HZ≧15(%) ・・・(1)
    HZ≦5(%) ・・・(2)
  3. 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飽和に達した状態での当該樹脂成形体のヘイズをHZ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HZとした場合、HZとHZ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。
    HZ−HZ≧15(%) ・・・(1)
    HZ≦5(%) ・・・(2)
  4. 前記含水率が8%以下の状態での660nmの光線透過率が膜厚20nm換算で70%以上であることを特徴とする請求項2に記載の樹脂成形体。
  5. 前記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%以上であることを特徴とする請求項3に記載の樹脂成形体。
  6. 前記親水性繊維の平均繊維幅は、3nm以上200nm以下の範囲内であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
  7. 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請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
  8. 前記親水性繊維は、セルロースであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
  9. 1種類以上の熱硬化性樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
  10. 1種類以上の光硬化性樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
  11. 前記樹脂成形体の厚みは、1μm以上500μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
  12. 前記合成樹脂が凝集して合成樹脂凝集体を形成しており、
    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。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の樹脂成形体を、支持体上にウェット塗工により形成することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
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