(57)【要約】【課題】本発明は、天然木材に代えて代替木材として使用できる合成木材用組成物、特に成形性に優れ木質感を向上させた合成木材を簡便な成形技術によってむらなく精度よく成形が可能な合成木材用組成物を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の合成木材用組成物は、構造内にポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする組成物であり、合成木材用成形材料として好適に使用出来るものである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物。
【請求項２】
ポリエーテル構造とカルボキシル基とを含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物。
【請求項３】
モノエチレン性不飽和単量体成分をポリエーテル化合物にグラフト重合してなるグラフト重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物。
【請求項４】
ポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する組成物を用いて成形された合成木材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然木材に代えて代替木材として使用できる合成木材用組成物、特にポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、省資源化、強度・熱安定性等の性能面での要求等より、天然木材に代えて合成木材の提案がなされている。合成木材の成形には、押し出し機が用いられ、熱可塑性樹脂に植物系充填剤である木粉等を混入したコンパウンドを押し出し成形機に導き、代替木材と同一の断面形状の生成物を成形する。この際に、押し出し成形の内壁面に対して近傍位置を通過するコンパウンドは内壁面との間でのせん断応を比較的大きく受け、内壁面から離れた位置を通過するものは、比較的小さなせん断応力を受ける。従って、押し出し成形型内の成形型周縁部に対する成形型内断面中央部のコンパウンドの流動速度（せん断速度）が比較的大きくなり、成形型断面方向での生成物の流動速度分布が大きく変化し、成形安定性が損なわれる。特に、複雑な押し出し断面形状の場合、成形が的確にされず、成形不良が生じやすい。
特開２００２−３４７００９（特許文献１）では、成形室を通過する成形用混練物が受ける成形型内の断面方向の圧力分布を比較的小さくし、流動速度比を比較的小さくし、成形安定性を向上させ、成形不良を防止できる合成木材用組成物が開示されている。また特開２００２−２２５１９９（特許文献２）では、熱可塑性樹脂と植物系充填材からなる熱可塑性複合体からなる成型体であって、表面に木質感のある複合材料成型体（合成木材）が開示されている。
【特許文献１】
特開２００２−３４７００９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２５１９９号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の合成木材用コンパウンドの欠点を克服し、成形型内を通過する成型用コンパウンドが受ける成形型内の断面方向の圧力分布・流動速度比を飛躍的に小さくし、成形安定性を向上させ、成形不良を防止できる合成木材用組成物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、上記従来の問題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物を用いる事で、従来の合成木材用コンパウンドの欠点を克服し、成形型内を通過する成型用コンパウンドが受ける成形型内の断面方向の圧力分布・流動速度比を飛躍的に小さくし、成形安定性を向上させ、成形不良を防止できる合成木材用組成物を提供できる事を見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の合成木材用組成物は、ポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物であり、成形安定性に優れ、成形不良を著しく低減できる合成木材用組成物である。本発明で、用いられるポリエーテル構造を含有する重合体は、その構造に制限はないが、モノエチレン性不飽和単量体成分をポリエーテル化合物にグラフト重合してなるグラフト重合体が成形性の向上の目的で、好適に用いられる。
【０００６】
本発明で用いられるモノエチレン性不飽和単量体成分をポリエーテル化合物にグラフト重合してなるグラフト重合体は、アルキレンオキシドを５０ｍｏｌ％以上を構成単位として有するものが好ましく、アルキレンオキシドを８０ｍｏｌ％以上を構成単位として有するものがより好ましく、エチレンオキサイド、および他のアルキレンオキサイドを、水またはアルコールを開始点として公知の方法で重合することにより得られる。ポリエーテルを得るためのアルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール等の炭素数１〜２２の１級アルコール；炭素数３〜１８の２級アルコール；ｔ−ブタノール等の３級アルコール；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、プロピレングリコール等のジオール類；グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類；ソルビトール等のポリオール類；フェノール、ナフトール、カルバゾール等が例示される。エチレンオキサイドと共重合可能な他のアルキレンオキサイドとしては、特に限定はないがプロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドが好ましい。モノエチレン性不飽和単量体成分をポリエーテル化合物にグラフト重合してなるグラフト重合体として、上記のようにして得られたポリエーテルのすべての末端、または一部の末端の水酸基を炭素数２〜２２の脂肪酸、コハク酸、無水コハク酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アジピン酸等のジカルボン酸でエステル化したものも挙げられる。
【０００７】
また、これらのポリエーテル化合物の分子量は１００以上１００００以下が好適である、好ましくは２００以上３０００以下、より好ましくは２５０以上１５００以下である。
本発明のモノエチレン性不飽和単量体成分をポリエーテル化合物にグラフト重合してなるグラフト重合体は、エチレン性不飽和単量体をポリエーテル化合物にグラフト重合して得られるものであり、エチレン性不飽和単量体としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸系単量体及び／または、エチレン性不飽和ジカルボン酸系単量体を含有するのが好ましい。エチレン性不飽和モノカルボン酸系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等を挙げることが出来る。エチレン性不飽和ジカルボン酸系単量体としては、例えばマレイン酸；フマル酸；無水マレイン酸；マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル等のマレイン酸のアルキルエステル類；フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル等のフマル酸のアルキルエステル類などが挙げられ、これらの中から１種または２種以上を用いることができる。これらの中でも、木材との混練成の改善の目的において、無水マレイン酸を用いることが最も好ましい。無水マレイン酸の使用量は、ポリエーテル化合物に対して、１〜１５０質量％を用いるのが好ましく、１０〜１００質量％を用いるのがより好ましく、１５〜６０質量％を用いるのが更に好ましい。
モノエチレン性不飽和単量体成分をポリエーテル化合物にグラフト重合してなるグラフト重合体を得るための重合をする際に用いる有機過酸化物としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類；ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ｐ−ジイソプロピルベンゼン、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ｐ−ジイソプロピルヘキシン等のジアルキルパーオキサイド類；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシエステル類；ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレエート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン等のパーオキシケタール類；ジベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類などが挙げられる。
【０００８】
重合開始剤の量は、特に制限は無いが、エチレン性不飽和単量体に対して好ましくは０．１〜１５質量％、より好ましくは０．５〜１０質量％使用する。これより少なくても多くても、ポリエーテルへの単量体のグラフト効率が低下する。また、重合開始剤はあらかじめポリエーテルに添加しておくこともできるが、モノエチレン性不飽和単量体と同時に添加することが好ましい。
【０００９】
重合は実質的に無溶媒で行われるのが、好ましい。水またはアルコール、トルエン等の有機溶剤を用いると、ポリエーテルへの単量体のグラフト効率が低下する。開始剤、モノマー添加の為に溶剤を使用する場合には、その量を極力少なく、好ましくは全量に対して５質量％以下にするか、添加後反応系からただちに留去することが好ましい。
重合温度は１００℃以上、好ましくは１２０℃以上１８０℃以下で行われる。１００℃より低いとポリエーテルへの単量体のグラフト効率が低下する。また、１８０℃より高い温度では、ポリエーテルおよびグラフトポリマーの熱分解が起こるおそれがある。
【００１０】
本発明のグラフト重合体の分子量は、５００以上５０００００以下が好ましく、１０００以上５００００以下がより好ましく、２０００以上２００００以下が、合成木材の成形性向上の目的で好ましい。
【００１１】
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ＡＢＳ，アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンオキサイド、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂を挙げることが出来る。合成木材への成形性からポリプロピレンが、最も好ましい。また、資源リサイクルの観点から、廃棄された熱可塑性樹脂、特に、廃棄ポリプロピレンが好ましい。
【００１２】
本発明で用いる植物系充填剤は、植物からなるものであれば特に限定されないが、例えば、材木、木版、合板、パルプ、竹材等の切削くず、；研磨くず、切断鋸くず、粉砕物等の木粉；穀物ないし果実の殻またはその粉砕物等が挙げられる。廃木材を再利用する木紛が、資源リサイクルの観点より最も好ましい。
本発明におけるポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物の比率は、それぞれ質量比で、０．１〜１０：２０〜８０：２０〜８０（トータル１００）が好ましく０．５〜７：３０〜６０：３０〜６０（トータル１００）がより好ましい。
【００１３】
本発明の合成木材の好ましい製造方法は、構造内にポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填材を加熱混練したのち押し出し成形を行う方法であり、押し出し成形機としては、市販の一軸、同方向二軸、異方向二軸、等の押し出し機が用いられる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、「％」は「質量％」を示す。
−実験例１−
温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器を備えたガラス製反応器に、平均分子量１０００のフェノキシポリエチレングリコール２００質量部、マレイン酸４４質量部を仕込んで、窒素気流下、加熱して溶融させ、撹拌下で１４５℃まで昇温した。次に、温度を１４５〜１４７℃に保ちながら、アクリル酸１００質量部、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド５．５質量部を別々に、１時間にわたって連続的に滴下し、その後２０分間撹拌を続け、分子量８０００のグラフト重合体（１）を得た。
【００１５】
−実験例２−
実験例１と同様の反応器に、平均分子量５０００のフェノキシポリエチレングリコール２００質量部、マレイン酸２２質量部を仕込んで、窒素気流下、加熱して溶融させ、撹拌下で１３０℃まで昇温した。次に、温度を１３０〜１３２℃に保ちながら、アクリル酸１００質量部、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド５質量部を別々に、１時間にわたって連続的に滴下し、その後８０分撹拌を続け分子量１３０００のグラフト重合体（２）を得た。
【００１６】
−実験例３−
実験例１と同様の反応器に、平均分子量１０００のフェノキシポリエチレングリコール２００質量部、マレイン酸２２質量部を仕込んで、窒素気流下、加熱して溶融させ、撹拌下で１４５℃まで昇温した。次に、温度を１４５〜１４７℃に保ちながら、アクリル酸５０質量部、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド２．５質量部を別々に、１時間にわたって連続的に滴下し、その後２０分間撹拌を続けグラフト重合体（３）を得た。
【００１７】
−実験例４−
実験例１と同様の反応器に、平均分子量１０００のナフトキシポリエチレングリコール４００質量部、マレイン酸２２質量部を仕込んで、窒素気流下、加熱して溶融させ、撹拌下で１３０℃まで昇温した。次に、温度を１３０〜１３２℃に保ちながら、アクリル酸５３質量部、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド５質量部を別々に、１時間にわたって連続的に滴下し、その後８０分撹拌を続けグラフト重合体（４）を得た。
【００１８】
−実験例５−
実験例１と同様の反応器に、平均分子量５００のモノメトキシポリエチレングリコール２００質量部、マレイン酸５０質量部を仕込んで、窒素気流下、加熱して溶融させ、撹拌下で１４５℃まで昇温した。次に、温度を１４６〜１４７℃に保ちながら、アクリル酸１００質量部、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド５質量部を別々に、１時間にわたって連続的に滴下し、その後１時間撹拌を続けグラフト重合体（５）を得た。
【００１９】
−実施例１−（合成木材）
（試験方法）
木粉（杉材）                            ３００ｇ
ポリプロピレン（ノバテックＭＡ３）    ２００ｇ
実験例１のグラフト重合体（１）          １５ｇ
上記の組成物をシングル押し出し機（ＳＬＭ５０）を用いて押し出し成形した。  結果を表１に記載した。
【００２０】
−実施例２〜５−
実施例１において、グラフト重合体を表１に記載のグラフト重合体とした
以外は、実施例１と同様の実験を行なった。結果を表１に記載した。
−比較例１−
実施例１において実験例１のグラフト重合体（１）を使用しなかった以外は、
実施例１と同様の実験を行なった。結果を表１に記載した。
【００２１】
【表１】
2004250611.tif 000002
【００２２】
【発明の効果】
ポリエーテル構造を含有する重合体と熱可塑性樹脂と植物系充填剤を含有する事を特徴とする合成木材用組成物を用いる事で、成形安定性を向上させ、成形不良を防止できる合成木材用組成物を提供できる事を見出した。