(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質成形品の押出成形に使用する木質合成粉において，ポリプロピレン，又はポリプロピレンとポリエチレン又はポリ塩化ビニルである熱可塑性樹脂30wt%〜70wt%とメジアン径；80〜250μm，粒度分布における最小粒子径；60μm以下が30%以下，30μm以下が25%以下で，嵩密度0.14〜0.22g/cm３の木粉70wt%〜30wt%及び強化剤を含む添加剤を原料として得られたペレットである木質合成粉。
【請求項２】
前記木粉は，粒度分布における最大粒子径；450μm〜800μmが5%以下であることを特徴とする請求項１記載の木質合成粉。
【請求項３】
前記木粉の含水率が5〜10wt%以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の木質合成粉。
【請求項４】
前記木粉と，ポリプロピレン及びポリエチレンから成る熱可塑性樹脂の配合比が，木粉50wt%に対し，熱可塑性樹脂が34.5wt%，残余に添加剤として強化剤を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の木質合成粉。
【請求項５】
前記木粉とポリ塩化ビニルから成る熱可塑性樹脂の配合比が，木粉48wt%に対し，熱可塑性樹脂が35wt%，残余に添加剤として強化剤を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の木質合成粉。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂がOGPP又は，容器リサイクル法により回収された樹脂であって，DSC（示差走査熱量測定）分析により，PP：PE≒1：1で含まれて成るリサイクルPP1，又は，
前記リサイクルPP1(50%)： OGPP(50%)＝1:1
であって，PE含有量が略25wt%であるリサイクルPP2であることを特徴とする請求項４記載の木質合成粉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，樹脂と木粉の合成成形体である木質合成板の原料たる木質合成粉に関し，より詳しくは，これを押出成形して得られた成形体を耐候性に優れ，かつ，反りや歪み等の変形を生じさせず，又は，生じ得る変形を実用上問題の無い程度に低減させることが可能な木質合成粉に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質合成板を製造する場合，得られた成形体には反りや歪み等の変形が生じ易く，特に成形材料中に木粉やパルプ，タルク等の成形生地の流動性を低下させる充填材が多量に混入されている場合，このような変形は更に生じ易くなる。
【０００３】
また，前述のような変形は，板材等のような長尺の成形体において生じ易く，しかも，板厚が増す程顕著に表れる。
【０００４】
また，かような変形は，経年使用による天候の変化により成形体が膨張，収縮を繰り返すことにより反りとして顕著に表れる。
【０００５】
そのため，前述したように木粉等の充填材を多量に含む木質合成板等の製造において，前述した押出成形装置を使用して比較的肉厚で，長尺の製品を製造することが困難となっており，押出成形によってこのような製品を製造しようとすれば，成形後に製品に生じた反りや歪みを除去するための矯正作業が必要となり，製造工程が増えるためにコスト高となる。
【０００６】
しかも，このようにして成形品の変形を矯正したとしても，矯正後の成形体は使用条件によっては経時により反りや歪みが再発する場合があり，また，得られた成形体は機械的強度等においても劣るものとなることから，前述のような反りや歪み等の変形を生じさせることなく，かつ，機械的強度においても優れた成形体の製造が要望される。
【０００７】
特開２０１０−１３７４８０号公報は，熱可塑性樹脂に木粉と架橋剤を配合させて配合成分を架橋させることで，熱可塑性樹脂の各分子鎖間の結合を多くし，より強固に結合させ，木粉を取り巻く熱可塑性樹脂の各分子鎖間結合を強固にすることで，吸湿による木粉の膨張を抑制し，木質合成板の吸水性を低下させようとするもので，特開２００４−１９３５３号公報は，上記問題点をデッキ材の取付構造により解決しようとするものであり，特開２０１１−６２９３６号公報は，上記問題点を成形ダイの研究開発により解決しようとするものである。
【０００８】
本発明の先行技術文献としては，以下を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−６２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の先行技術文献に開示された技術に対して，本発明は，前記問題点を，原料たる木質合成粉自体の開発により解決しようとするものであり，得られた成形体に耐候性に優れ，反りや歪み等の変形を生じさせることなく，又は，生じ得る変形を実用上問題の無い程度に低減することにより，押出成形後の矯正等の作業を不要とし，しかも機械的強度に優れた成形体を製造することができる木質合成粉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】
【００１１】
以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態を参照し，記載する。これらの記載は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の特許請求の範囲の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。
【００１２】
本発明の木質合成粉は，木質成形品の押出成形に使用する木質合成粉において，ポリプロピレン，又はポリプロピレンとポリエチレン又はポリ塩化ビニルである熱可塑性樹脂30wt%〜70wt%とメジアン径；80〜250μm，粒度分布における最小粒子径；60μm以下が30%以下，30μm以下が25%以下で，嵩密度0.14〜0.22g/cm3の木粉70wt%〜30wt%及び添加剤を原料として得られたペレットである（請求項１）。
【００１３】
前記木粉は，粒度分布における最大粒子径；450μm〜800μmが5%以下とすることが好ましい（請求項２）。
【００１４】
前記木粉の含水率は5〜10wt%以下が好適である（請求項３）。
【００１６】
さらに，前記木粉と，ポリプロピレン又はポリプロピレン及びポリエチレンから成る熱可塑性樹脂の配合比が，木粉50wt%に対し，熱可塑性樹脂が34.5wt%，残余に，例えば，無機フィラーとしてのタルク及び相溶化剤などの強化剤から成る添加剤を含むものとすることができる（請求項４）。
【００１７】
前記木粉と熱可塑性樹脂としてポリ塩化ビニル(PVC)を用い，その配合比を，木粉48wt%に対し，熱可塑性樹脂が35wt%，残余が，好適には，熱安定剤，滑剤，そして，強化剤として，無機フィラーとしての炭酸カルシウムから成る添加剤を含むものとすることができる（請求項５）。
【００１８】
また，前記熱可塑性樹脂は，OGPP又は，容器リサイクル法により回収された樹脂であって，DSC（示差走査熱量測定）分析により，PP：PE≒1：1で含まれているPP（本明細書において，「リサイクルPP1」という）
又は，
前記リサイクルPP1(50wt%)： OGPP(50wt%)＝1:1
すなわち，前記PE含有量が略25wt%であるPP（本明細書において「リサイクルPP2」という）が好適である（請求項６）。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成により，成形加工の安定にも寄与し，かつ，成形体の機械的強度（曲げ強度，曲げ弾性率）及び耐久性に優れ，熱膨張収縮性（線膨張係数）が大幅に改善され，天然木材に近似した物性値の成形体を得ることが出来る。従って，用途及び使用環境（気温の変化の激しい地域）を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態により製造される木質合成板の位置実施例。
【図２】曲げ強度試験の方法を示す概略図。
【図３】メルトフラクチャー現象を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例１の木粉のＳＥＭ写真。
【図５】本発明の実施例１の木粉の粒度分布を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例４の木粉のＳＥＭ写真。
【図７】本発明の実施例４の木粉の粒度分布を示すグラフ。
【図８】本発明の比較例３の木粉のＳＥＭ写真。
【図９】本発明の比較例３の木粉の粒度分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
発明の基本的な配合である樹脂としてPPを用いる配合１及びPVCを用いる配合２と，これによる木質合成板の目標物性値は，下表１及び表２のとおりである。
【００２２】
【表１】
0005624534.tif 000002
【００２３】
【表２】
0005624534.tif 000003
【００２４】
物性値の測定方法については，後述する。
【００２５】
上記目標物性値の内，Ｔ方向については，押出方向と直交（幅）方向は145mmが標準で，長くても200mm以下となり，線膨張が大きくても殆ど問題にならないため，目標値としては設定していない。
【００２６】
配合の実施例及び比較例は，下表３，４のとおりである。
【００２７】
【表３】
0005624534.tif 000004
【００２８】
上記のうち，目標設定値の例えば最小粒子径（%）の≦60μm：≦30は，粒子径60μm以下のものが30%以下であることを示す。また，最大粒子径には，800μmを超えるものを含むことがある。
【００２９】
【表４】
0005624534.tif 000005
【００３０】
最大及び最小粒子径は，図５，図７，図９に例示する粒度分布から求めている。
粒子径（μm），頻度（%），通過分積算（%）
のうち，通過分積算（%）が当該粒子系以下の全体に対する比率として表れる。
【００３１】
前記嵩密度，粒度分布及びその測定方法は以下のとおりである。
【００３２】
嵩密度測定方法
投入容器を軽くふるいながら粉体を容積1リットル のメスシリンダーに入れる。その際，メスシリンダーに振動や衝撃力が加わると粉体が沈み込んでしまうため，振動や衝撃力が加わらないように注意する。メスシリンダー上限を超える量を入れた後，すり切り，内容物重量Ｍを測定し次式により嵩密度ρbを算出する。
ρb =M / 1000 [g/cm3]
【００３３】
粒度分布測定方法
公立研究所に分析を依頼した。装置は， 株)堀場製作所製レーザ解析/散乱式粒子径分布測定装置LA-950V2を使用した。
【００３４】
メジアン径とは，粉体をある粒子径から2つに分けたとき，大きい側と小さい側が等量となる径を指す。
【００３５】
以下に上記試験装置による実施例１に関するデータを挙げ，他は別表を引用してここでは詳細を省略する。
【００３６】
試料名    ：実施例１
循環速度  ：7 
超音波    ：01:00 (5) 
攪拌速度  ：1  
透過率(R) ：69.1(%)   
透過率(B) ：74.6(%)   
粒子径基準：体積      
屈折率(R) ：木粉[木粉(1.630-0.000i)，水( 1.333)]  
屈折率(B) ：木粉[木粉(1.630-0.000i)，水( 1.333)]  
物質名    ：木粉      
試料測定  データ取り込み回数(LD) ：5000 
試料測定  データ取り込み回数(LED)：5000 
反復回数  ：15 
メジアン径：101.04(μm)          
平均径    ：130.51(μm)          
モード径  ：186.80(μm)          
累積頻度%径：(2)10.00(%)-18.91(μm)
：(9)90.00 (%)-279.90(μm)
【００３７】
以上の配合等を整理すると，下表５のとおりである。
【表５】
0005624534.tif 000006
【００３８】
添加剤としては，上記の他に，無機フィラー，難燃剤，抗酸化剤，紫外線吸収剤などの強化剤を適用することが可能である。
【００３９】
実施例及び比較例の評価は，これを木質合成板として成形し，機械的強度等を測定した結果として考察可能である。
【００４０】
樹脂及び木粉から成る木質合成粉としてのペレットの製造例は，特開平７−２６６３１３号公報に開示されるように，上記各例における含有水分量，メジアン径等の他，嵩密度，含有水分量の組成で成る木粉に対して，各実施例又は比較例における混合比で，PP及びPE又はPP又はPVCをともに混合して，摩擦熱によりゲル化混練する攪拌衝撃翼を備えるヘンシルミキサー（750リットル）などの流動混合混練手段に前記木粉を投入して，185℃で約15分乾燥し，ついで，樹脂及びタルクなど他の添加剤を投入して，さらに，185℃で約15分前記攪拌衝撃翼を300〜900rpmで前記攪拌衝撃翼により混合して，摩擦熱によりゲル化混練し，上記ゲル化した混練材料を冷却造粒する内部に攪拌破砕翼を有し，ジャケットに冷却水の入口および出口を備える冷却造粒手段により冷却し造粒し，ついで，粉砕機などの整粒手段により上記冷却造粒した造粒木粉を粒径10mm以下に整粒（ペレット化）する。ついで，乾燥機において120℃前後で，乾燥する。以後，後述押出成形装置へ移送する。
【００４１】
上記のようにして，得た木質合成粉としてのペレットを押出装置へ供給する。
【００４２】
この押出装置は，特開２０１１−６２９３６号公報に開示されるように，成形材料を定量ずつ供給する定量供給装置を介して供給された成形材料を溶融混練して押し出すスクリュ式の押出機によって押し出された押出生地を導入する押出ダイと，この押出ダイを通過した成形生地を所定の形状に成形すると共に冷却して固化する成形ダイと，この成形ダイを通過して冷却固化された押出生地（成形体）を引き取る引取機から成る。
【００４３】
押出機は２軸型のスクリュ押出機を採用しても，１軸型，多軸型，それらを組み合わせたスクリュ押出機等の各種のスクリュ押出機を使用しても良い。
【００４４】
もっとも，前述したように二軸スクリュ押出機は，スクリュの噛み合い構造による強制的な押出力と独特な混練効果を持っており，原料の分散に非常に有利であると共に，回転数を小さくしても必要な押出力を確保することができるために，摩擦による材料の温度上昇を抑えることができることから，押出機のバレル外周に設けたヒータ（図示せず）等による材料温度の制御を行い易い等の利点があることから，好ましくは，例えば，10rpmで正逆方向へ回転する二軸型の二軸コニカルスクリュ押出機を使用する。
【００４５】
バレルは，全長が，押出方向へ，順に，フィードゾーン，可塑化ゾーン，圧縮ゾーン，ベントゾーン及び金型に定量の溶融したペレットである木質合成粉を供給する計量ゾーンの複数のゾーンに分けられ，各ゾーン間は，スクリュを設けず，加熱手段により各ゾーン毎に個別に温度制御が可能に構成されている。
【００４６】
また，スクリュの歯形は，各ゾーン部分において，スクリュのピッチを変えるなど，当該ゾーンにおける機能を発揮する形状に形成されている。
【００４７】
本発明の木質合成粉によれば，溶融混練された生地は，押出方向（Ｍ方向）に沿ってランダムな乱流が層流に配向変化し，これにより，曲げ強度が向上すると共に，粒子のＭ方向への配向により，膨張収縮が抑制され，線膨張係数は小さくなる。次いで，引取機による引取りによって，中空部を形成する中子を備える成形ダイを通過した後，複数の成形ダイを順次通過する際に冷却されて，図１に示すように，木質合成板の製造が完了する。
【００４８】
押出ダイ内の温度は，定量供給装置側から175℃〜190℃で，押出ダイに於ける押出量は，50kg/hrで，成形ダイ内の温度は，175℃〜190℃で，引取機により，幅145mm，厚さ22mmの図１に示す等間隔で中空部を有する木質合成板が20m/hrで引き出される。
【００４９】
実施例及び比較例の評価
以上のようにして，それぞれ得た木質合成板により，本発明の木質合成粉を図１及び図２に示す下記の測定方法により評価する。
【００５０】
線膨張係数測定方法
線膨張係数αの測定には，図1に示す，幅145mm厚さ22mmに対して等間隔で中空部を有する中空成形品を，長さ200mmにカットした試験片を使用する。-20℃において24時間保持した後の長さL-20と幅T20をデジタルノギスで測定する。つぎに， 40℃において24時間保持した後の長さL40と幅T40を測定する。測定結果をもとに式(1)にて算出する。
α=(L40-L-２0) / {L-２0 × [40−(-20)]} [l/℃]     （式1）
【００５１】
線膨張係数
線膨張係数は4.0×10-5[1/℃]（4.0×10-5[m/m℃]）以下としている。理由は以下の通りである。デッキ部材は長さ1800mmで施工し，目地(長手（継ぎ）方向及び幅方向に隣り合う部材間の隙間)を5mm設けている。部材の温度変化を60℃として目地が無くならないように設定している。前記線膨張係数は，Ｍ方向，すなわち，長手方向となる。
部材長(mm)×線膨張係数×温度差＝伸び
1800×4.0×10-5×60=4.3mm
【００５２】
曲げ試験方法
支点間距離450mmで試験速度10mm／minの２等分点３点曲げ試験を行った。試験片は，幅145mm×厚さ22mmの中空成形品（図２参照）を長さ500mmで使用した。
【００５３】
荷重lOmm/minを支点間の距離450mmの中央225mmに対して負荷をかけた（図２；曲げ試験略図参照）。
【００５４】
【表６】
0005624534.tif 000007
【００５５】
実施例５及び比較例１０はＰＶＣ配合による木質合成板の物性値（木粉組成の相違による物性値）を比較するものである（表６参照）。
【００５６】
比較例８及び９は，木粉，樹脂配合比が本願発明範囲を超える比較例の物性値を比較するためのものである。
【００５７】
また，樹脂，木粉の列のＥＸ１〜５は，実施例１〜５の樹脂を，ＣＥ１〜１０は，比較例１〜１０の木粉をそれぞれ示すものであって，例えば，比較例１０の樹脂は，実施例５と同じ，木粉は，比較例５と同じという趣旨である。
【００５８】
前出の表１〜６特に，表３，４及び表６を参照して，考察すると，比較例１，２，４，５及び７は，メジアン径，２の最小粒子径，嵩密度が本発明範囲に入っていないため，曲げ弾性率，曲げ弾性率及び線膨張係数（Ｍ方向）が目標値を外れており，比較例３と６は，嵩密度が上記範囲外のため，比較例３が曲げ弾性率の目標値をクリアしているが，曲げ強度及び線膨張係数（Ｍ方向）が目標値に及ばない。
【００５９】
嵩密度が大きく外れているのは，腐敗，劣化した木片，枯葉など他の植物が混在したものと推定される。強度は上がらないという結果は明白である。
【００６０】
図３は，比較例１により，メルトフラクチャー現象が発生している様子を示すもので，成形品表面に断続的に大きく割れ（巣）が出現している。これは，押出機内で，木粉の平行な流線が形成されず，溶融樹脂内での応力の強弱が周期的に発生するためであり，溶融木質合成粉の流動性が極めて悪いことが原因である。
【００６１】
比較例３〜５は，実施例４と同様の混合比によるが，木粉の組成の相違により，大きく異なる物性を示している。
【００６２】
比較例８と９は，木粉の組成が本発明範囲内（実施例１と同様）であるが，その木粉と樹脂の配合比が本発明範囲外であり，同様に，比較例９が曲げ弾性率の目標値をクリアしていることを除き，比較例８の曲げ弾性率，曲げ強度及び線膨張係数（Ｍ方向）が共に，目標値に及ばない。
【００６３】
PVC配合の比較例１０は，メジアン径のみが本発明範囲外であるが，曲げ弾性率，曲げ弾性率及び線膨張係数（Ｍ方向）が目標値を外れている。
【００６４】
一方，PVC配合の実施例５は，比較例１０とPVC及び木粉，添加剤の配合比が同一であるにも拘わらず，木粉の属性であるメジアン径のみが本発明範囲内，外と相違するのみであるが，曲げ強度，曲げ弾性率及び線膨張係数（Ｍ方向）が大きく異なる結果となった。
【００６５】
さらに，詳細に評価すると，木粉の繊維が微粉すなわち，最小粒子径の割合が大きくなると，押出方向（Ｍ方向）に沿って層流に配向変化しないため，機械的強度及び線膨張係数も向上しない（比較例１，図３参照）。嵩密度が本発明範囲外の小さい数値となったときは，微粉が大量に分布し，最小粒子径が小さい木粉の分布が多いことが想定されるが，比較例２〜４のように，嵩密度が大きいものあり得る。
【００６６】
相溶化剤は，木粉と反応しても塩ビとは相溶（反応）せず，基本的には添加しない。後述するように，実施例５と比較例１０は，含有する粒子径の違いで効果の差が出たと考えられる。又、粒子径が請求の範囲内にあっても嵩密度が高いほうに外れる（低いほうは粒子径が小さくなり外れる）木材の変化によって効果は出ないものとも推察される。また，滑剤は塩ビの成形加工改良剤であるので樹脂と木粉を結ぶ相溶化効果には関係がない。また，PVCは，基本的に結晶性樹脂ではないので溶融するとPPよりも木粉との密着性が高いため相溶化剤がなくても引張り強度が高くなると考えられるが，反面，硬さが落ちるため（結晶化しない）曲げ弾性率は低めになったものと考えられる。また，実施例５と比較例１０により，線膨張係数が粒子径に影響されることも判る。
【００６７】
一例として，Ｔ方向線膨張係数は11×10-5[1/℃]（11×10-5[m/m℃]）以下としている。理由は以下の通り。デッキ部材は幅145mmで施工し，目地(長手（継ぎ）方向及び幅方向に隣り合う部材間の隙間)を5mm設けている。幅方向の目地には特開２００８−２８５９２９号公報に開示するように，デッキ部材を根太に固定するクリップが挿入されている。クリップはＶ字状の突起を有しており，その突起がＩ字に変形することにより幅方向の伸びを最大1mmまで許容できる。部材の温度変化を60℃として幅方向の伸びが1mmを超えないように設定している。前記線膨張係数は，Ｔ方向，すなわち，幅方向となる。
部材長(mm)×線膨張係数×温度差＝伸び
145×11×10-5×60=0.957mm
【図１】
0005624534.tif 000008
【図２】
0005624534.tif 000009
【図５】
0005624534.tif 000010
【図７】
0005624534.tif 000011
【図９】
0005624534.tif 000012
【図３】
0005624534.tif 000013
【図４】
0005624534.tif 000014
【図６】
0005624534.tif 000015
【図８】
0005624534.tif 000016