JPH1160805A - 高分子組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 古紙の有効利用 【解決手段】 セルロースを主成分とする高分子化合物
５〜９５重量％、セルロース以外の高分子化合物９５〜
５重量％よりなり、両成分が微視的に均一に分散するこ
とを特徴とする高分子組成物。 【効果】 回収古紙を有効利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルロースを主成
分とする高分子化合物と、セルロース以外の高分子化合
物よりなる高分子組成物に関する。更に詳しくは、回収
古紙を主たる原料とした高分子材料である。セルロース
を主成分とする高分子材料は、木材・加工木材、綿・木
綿、紙・紙加工品・板紙など日常的に様々な形で使われ
ている。これらは天然に存在する植物を出発原料とし、
これを加工することによって得られる製品であり、工業
化社会の始まる以前から人類が親しんできた高分子材料
であると同時に、工業化の進展に伴いその消費量が激増
した材料である。これらの製品は、その製品としての寿
命を終えると焼却処分されるのが一般的で、化石燃料の
大量消費とならんで大気中の炭酸ガス濃度上昇に関与す
るとされている。一方で原料となる植物は大気中の炭酸
ガス固定に寄与しており、これら材料を浪費することは
二重の意味で地球環境に負荷を与えることが懸念されて
いる。

【０００２】

【従来の技術】セルロースを主成分とする高分子材料を
繰り返し活用することは、高分子材料自体が貴重品であ
った時代には当然のこととして実施されてきた。その代
表的なものは再生紙であり、一旦製品としての寿命を終
えた紙は梳き直される事によって、再度紙として利用さ
れてきた。また解体された建築物から廃出される木材の
一部も建築材料として再利用された例も知られている。
しかしながら、現在の工業化社会にあっては、再生紙の
品質・価格とバージンパルプから製造された紙を比較し
て前者に魅力が乏しく、また建築物から再利用可能な木
材を取り出す手間の煩雑さなどが災いし、結果的に製品
寿命を終えた多量のセルロース製品が、再利用されない
まま焼却あるいは埋め立て処分されているのが現状であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様に使い捨てが常
態となっているセルロース系材料ではあるが、古紙を回
収する習慣は、或る程度社会に根付いている。その結
果、我が国の回収古紙の年間発生量は1500万トンにも達
する。しかしながら、回収古紙の主たる再利用用途であ
る板紙の需要は1200万トン程度しか無く、現時点でも、
或いは近い将来、大量の回収古紙が再利用されないまま
に放置、あるいは焼却されることが懸念されている。こ
れは回収古紙からバージン紙と同等の品質の紙を作るに
は、古紙の洗浄や脱墨といった工程に多くの薬剤やエネ
ルギーを必要とするため、逆に環境に対する負荷を増
し、不可能ではないまでも現実的選択とはなりにくい為
である。従って、回収古紙を原料とし、新たに多くの薬
剤やエネルギーを投入することなく、紙以外の高分子材
料の用いられている用途、例えば木材や合成高分子材料
に用いることが可能な材料を作る技術が求められてい
る。即ち、回収古紙を原料とし、木材や合成高分子材料
に匹敵する材料特性を有する高分子組成物の提案であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題に対し、セル
ロースを主成分とする高分子化合物５〜９５重量％、セ
ルロース以外の高分子化合物９５〜５重量％を、セルロ
ース繊維がお互いに絡まり合わない状態にまで分散さ
せ、これをセルロース以外の合成高分子化合物と均一に
混ぜ合わせることによて、天然木材や合成高分子に匹敵
する有意の材料の合成が可能であることを見出した。ま
た、セルロース以外の高分子化合物としてはスチレンを
主成分とする高分子化合物が好適であり、更にスチレン
よりも極性の高い単量体を共重合させることがより好ま
しいことを見出し、本発明に至った。

【０００５】以下、本発明を詳しく説明する。セルロー
スとセルロース以外の高分子から構成される複合材料に
関しては、既に幾つかの技術が知られている。例えば木
工製品の塗装自体ある種の複合材料として見なすことが
可能であり、印刷に用いる紙の表面には、表面光沢やイ
ンクの濡れ性向上を目的に高分子ラテックスを塗布され
るのが一般的である。しかしながらこれらの技術は本発
明と目的を全く異にし、また得られる複合材料は表面と
いう限定された部分のみが改質されるものである。セル
ロース系高分子材料の部分的改質ではなく、材料全体の
変成を目的とした技術としては、合成高分子材料の質感
改良や増量剤としてセルロース系高分子化合物を添加す
る方法が知られている。しかしながら、これらの技術は
木くず・おがくずといった木質材料が添加され、セルロ
ースが繊維状態にまで微細化されることなく配合される
のが一般的である。本技術と比較的近い構成の既存技術
としては、再生紙作成過程にて紙質増強や再生紙の耐水
性向上を目的に、少量、一般的には５％未満の有機化合
物や高分子化合物を配合するものがある。しかしながら
これらは「紙」質材料の改良を目的としたものであり、
本発明の目的とする構造材料を用途とする高分子の提供
を意図するものでは無い。

【０００６】一方廃棄物の有効利用という観点からなさ
れた例としては、製紙工場から廃出されるペーパースラ
ッジと熱可塑性樹脂を押し出し機を用いて混合する技術
（特開平９ー６７５２０）が知られている。ただし、こ
こでは大量の水分を含んだ状態にて押出し加工が実施さ
れており、得られる材料が構造材料として品質的に有意
であることは必ずしも示されていない。本発明の基本と
する点は、セルロースを主成分とする高分子化合物５〜
９５重量％、セルロース以外の高分子化合物９５〜５重
量％よりなる組成物において、両成分が微視的に均一に
分散している点である。微視的に均一な分散状態とは、
セルロース繊維の集合物が存在しない状態である。この
状態は射出成形、圧縮成型といった成型法によって得ら
れた組成物表面に、目視により観察される直径１mm以上
の木片状、綿状、繊維状、粒状のセルロース集合物が見
られない状態である。この様な集合物を内包する組成物
は、弾性率は観察されるものの破断伸度が著しく低く、
従って材料としての有意性を発揮しない。微視的な均一
分散状態は、予め水中に分散させたセルロース繊維と高
分子ラテックスを均一混合させる方法（湿式法）、予め
微細に裁断し熱可塑性高分子化合物と押し出し混合する
方法（乾式法）、セルロース繊維を重合性を有するモノ
マー中に分散させた状態で、モノマーの重合を行う方法
（反応法）によって得ることが出来る。また、これらの
方法を単独で実施することも可能であるが、これらの方
法によって得られたセルロース含有量の高い組成物を、
セルロースを含有しない高分子化合物を用いて希釈し、
目的とするセルロース含有率に調整することも可能であ
る。

【０００７】材料特性のみに着目するならば、セルロー
ス原料としてバージンパルプを用いることは勿論可能で
あるが、本技術の目的に照らして回収古紙または回収古
紙を１０重量％以上含有するセルロース系高分子を用い
ることが好ましい。また、その機構の詳細は不明である
が、回収古紙を出発原料とした場合はバージンパルプを
用いた場合に比較してセルロース繊維を均一に分散させ
やすい傾向がある。ここで言うセルロースまたはセルロ
ース系高分子は純セルロースに限定されるものではな
く、ヘミセルロース、リグニンといった当業者公知の木
質材料に含まれる各種化合物を含有するものの総称であ
る。

【０００８】セルロース以外の高分子化合物としてはポ
リスチレン及び／またはスチレンを３０重量％以上含有
するスチレン系高分子化合物が好ましい。具体的にはポ
リスチレン、ゴム質重合体によって強化されたハイイン
パクトポリスチレン、ハイインパクトポリスチレンとポ
リフェニレンエーテルの混合物、スチレンーブタジエン
ブロック共重合体、アクリロニトリルースチレン共重合
体、ＡＢＳ樹脂、メチルメタアクリレートースチレン共
重合体、ＭＢＳ樹脂などが挙げられる。これらにはスチ
レンよりも極性の高いモノマーであるアクリル酸、メタ
アクリル酸、無水マレイン酸、イタコン酸、フマル酸と
いった有機酸、アクリルアミドに代表される重合性アミ
ド類などを共重合により導入することが可能で、これに
より一層の材料特性向上が可能である。本発明の組成物
のより好ましい組成は、セルロース系高分子化合物２０
〜８０重量％、セルロース以外の高分子化合物８０〜２
０重量％である。セルロース以外の高分子化合物として
熱可塑性高分子を選択した場合、セルロース含有量２０
〜６５重量％の領域では、セルロース非含有の高分子材
料に比較して弾性率の向上した熱可塑性材料が得られ、
射出成形、押し出し成形、圧縮成型、発泡押し出しとい
った公知の高分子加工方法によって最終製品を得ること
が出来る。セルロース含有量が６５重量％を越え８０重
量％迄の組成では、熱による成形加工の自由度は低下す
るものの圧縮成型、押し出し成形によって板状の材料を
得ることが可能であり、木材同様に、鋸引き、釘打ち、
接着という加工により最終製品とすることが可能であ
る。

【０００９】また、本発明の樹脂組成物には、染顔料、
滑剤、充填剤、離型剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防
止剤等を必要に応じて添加することは任意である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。

【００１１】

【実施例１】５Ｌ反応槽に脱イオン水３ｋｇ投入し、ド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム２０ｇ、過硫酸ナ
トリウム１０ｇを溶解させ、６０℃に維持しながらスチ
レンモノマー１Ｋｇを３時間かけて連続的に添加しなが
ら重合を行った。モノマー添加終了後３０分間その状態
を維持し、重合率９４％のポリスチレンラテックスを得
た。一方、１Ｋｇの段ボールを２０Ｌの脱イオン水中に
投入し、１昼夜放置したのちホモミキサーを用いて攪拌
を行い、段ボールの水中均一分散液を作成した。両者を
混合した後、ホモミキサーを用いて混合を継続した状態
で硫酸アルミニウム水溶液を添加し、乳化状態を破壊し
た。析出物を遠心脱水機を用いて脱水し、１４０℃熱風
乾燥機を用いて乾燥した。得られたフレークをヘンシェ
ルミキサーを用いて粉砕し、二軸押出し機を用いてペレ
ットとした。２００℃圧縮成型により厚さ２mmの試験片
を作成し、表面状態を観察するとともに２３℃にて２mm
/minの試験速度にて引っ張り試験を実施した。

【００１２】

【比較例１】実施例１と同様の実験を行うに際し、段ボ
ールの水中への分散を、攪拌棒を用い腕力によって実施
した。

【００１３】

【比較例２】実施例１に用いたポリスチレンラテックス
を単独で塩析し、評価した。

【００１４】

【実施例２】５Ｌ反応槽にポリブタジエンラテックス固
形分３００ｇ、脱イオン水３ｋｇ投入し、過硫酸ナトリ
ウム１０ｇを溶解させ、６０℃に維持しながらスチレン
モノマー４９０ｇ、アクリロニトリル２１０ｇからなる
混合モノマーを３時間かけて連続的に添加しながら重合
を行った。モノマー添加終了後３０分間その状態を維持
し、重合率９２％のＡＢＳラテックスを得た。実施例１
と同様の操作を２ｋｇの段ボールに対して実施し、乾燥
後に粉砕したフレークを圧縮成型して得た試験片を用
い、実施例１と同様の評価を行った。

【００１５】

【実施例３】古新聞１ｋｇを裁断し、十分乾燥させた
後、ボールミルを用いて粉砕した。得られた粉末を、２
ｋｇの重量比率がスチレン対アクリル酸＝９２対８から
なる共重合体（旭化成ポリスチレンＧ９００１）と混合
し、二軸押出し機を用いてペレットを得て、実施例１と
同様の評価を行った。

【００１６】

【実施例４】実施例３と同様の実験を、混合する高分子
化合物としてポリプロピレン樹脂（住友ノーブレンＡＸ
５７４）を用いて実施した。

【００１７】

【実施例５】マンガ週刊誌１ｋｇを裁断し、スチレンモ
ノマー１ｋｇ中に分散させ、ベンゾイルパーオキサイド
５ｇを添加した。この混合液をポリビニルアルコール１
０ｇを用いて８０℃の２０ｋｇの脱イオン水中に強制的
に分散させ、懸濁重合を行った。得られたビーズを乾燥
し、更にポリブタジエン８重量％を含むハイインパクト
ポリスチレンペレット２ｋｇと混合し、二軸押出し機を
用いてペレットを得て、実施例１と同様の評価を行っ
た。以上の結果を第１表に纏めた。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】回収古紙を有効利用することが出来る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルロースを主成分とする高分子化合物
   ５〜９５重量％、セルロース以外の高分子化合物９５〜
   ５重量％よりなり、両成分が微視的に均一に分散するこ
   とを特徴とする高分子組成物
2. 【請求項２】 セルロースが回収古紙または回収古紙を
   １０重量％以上含有する高分子化合物であり、セルロー
   ス以外の高分子化合物がポリスチレン及び／またはスチ
   レンを３０重量％以上含有するスチレン系高分子化合物
   であることを特徴とする請求項１記載の高分子組成物
3. 【請求項３】 セルロースを主成分とする高分子化合物
   ２０〜８０重量％、セルロース以外の高分子化合物８０
   〜２０重量％よりなり、スチレン系高分子材料がスチレ
   ンより極性の高い単量体をスチレンと共重合してなる組
   成物であることを特徴とする請求項２記載の高分子組成
   物