(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂及び木質系充填剤を主成分とする木質系樹脂組成物および木質系樹脂成形体において、成形時における木質系充填剤の焦げの発生を防止し、成形温度の上限を上げ、さらには、成形物の帯電性を低下させた木質系樹脂組成物および木質系樹脂成形体を提供する。【解決手段】木粉等の木質系充填剤の表面に、予め真空蒸着法又はスパッタリング法等により、金属又は無機化合物、特に金属又は導電性の無機化合物からなる、厚さが２〜５００ｎｍ程度、好ましくは５〜５０ｎｍ程度の薄膜を形成しておく。この耐熱性に優れた薄膜によって、木質系充填剤が成形加工時の熱から保護され、焦げが発生しにくくなるほか、成形物に導電性が付与され、帯電によるゴミ付着等の問題が解消される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と木質系充填剤とを少なくとも含む木質系樹脂組成物において、前記木質系充填剤の表面に、金属又は無機化合物の薄膜が形成されてなることを特徴とする木質系樹脂組成物。
【請求項２】
前記金属又は無機化合物が導電性を有することを特徴とする請求項１に記載の木質系樹脂組成物。
【請求項３】
前記金属又は無機化合物の薄膜の厚さが２〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の木質系樹脂組成物。
【請求項４】
前記金属又は無機化合物の薄膜の厚さが５〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の木質系樹脂組成物。
【請求項５】
前記金属又は無機化合物の薄膜は、木質系充填剤の表面に真空製膜法により形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の木質系樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の木質系樹脂組成物を用いて成形された木質系樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質系樹脂組成物および木質系樹脂成形体に関するものである。本発明による木質系樹脂成形体は、木粉等の木質系充填剤が高濃度で充填され、天然の木材に近い風合いを有することから、戸建て住宅やマンション、アパート、保養所、オフィスビル、店舗等の建築物における建築材料や化粧材、家具、その他各種の用途分野において、木材に代わる材料として使用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より上記建築材料、化粧材、家具などは、合板等の木質基材の吸放湿に由来する反りや、虫食い、腐食などといった物性上の問題があるほか、リサイクルが困難であるために、それらの端材や廃材のほとんどが、埋め立てや焼却によって処分されている。そこで、近年になって、建築内装材、床材、建具、家電品の表面材等の用途に、木質基材よりも湿気や水分に強く、リサイクル利用も容易な、熱可塑性樹脂と木粉等の木質系充填剤とを主成分とする木質系樹脂成形体を供する試みが数多くなされている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
しかし、木質系充填剤を熱可塑性樹脂と共に成形加工する際には、木質系充填剤が焦げるのを防ぐために、加工温度をあまり高くすることが出来ず、成形可能な形状や加工速度などの面で制約があった。また、適正な温度で成形加工を行っていても、リサイクルにより成形加工を繰り返すに従って徐々に焦げが進行し、意匠面や物性面で支障を来たしてしまう。さらには、適正な温度を設定していても、気候の変化や成形装置の損耗、スクリュー等の交換部品の交換等の僅かな成形条件の変動によって焦げが発生する場合があり、品質管理上も大きな問題となっている。
【０００４】
上記の問題の解決策の一つとして、木質系充填剤の表面に、該木質系充填剤の粒子よりも粒径の小さい酸化チタンの微粒子を担持させる方法の提案もある（特許文献３参照）。この方法によれば確かに、木質系充填剤の耐熱性の向上にはかなり有効ではあるが、酸化チタンの微粒子によって木質系充填剤の表面を完全に覆い尽くすことは困難であることや、原料の配合時や混練時に、酸化チタンの微粒子の一部が剥離して、木質系充填剤の表面が露出する場合があることなどにより、露出した木質系充填剤の表面が成形時の高熱に曝されて焦げる現象を完全に防止することは困難である。
【０００５】
また、熱可塑性樹脂は静電気を帯び易いことから、特に床材などに用いる場合には、ゴミが付着しやすいことなどの問題がある。このような帯電を防止するために、合成樹脂成形体に導電性を付与することも試みられている。具体的には、合成樹脂に界面活性剤、カーボンブラック、金属粉、導電性繊維等を配合する方法や、合成樹脂成形体の表面に界面活性剤を塗布する方法などである（特許文献４、５参照）。しかし、界面活性剤を配合または塗布したものは、成形体からブリードしたり、成形体の表面から脱落したりしやすいため、帯電防止効果を長期に亘り持続させることが難しい。カーボンブラック、金属粉、導電性繊維などを配合したものは、帯電防止効果およびその持続性には優れているが、十分な帯電防止効果が得られるだけの量を配合すると、樹脂が濃く着色し、意匠面で制約があることや、熱伝導性も高くなるために、冷触感を生じ、化粧材等の用途には不向きになること、配合剤が高価であり、生産性も低いことなどの問題がある。
【特許文献１】特開２００１−３５３８１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１２０３４７号公報
【特許文献３】特開平７−１９５４８４号公報
【特許文献４】特開平２−２９８５３５号公報
【特許文献５】特開平１−１１３２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、熱可塑性樹脂及び木質系充填剤を主成分とする木質系樹脂組成物および木質系樹脂成形体において、成形時における木質系充填剤の焦げの発生を防止し、成形温度の上限を上げ、さらには、成形物の帯電性を低下させた木質系樹脂組成物および木質系樹脂成形体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の木質系樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と木質系充填剤とを少なくとも含む木質系樹脂組成物において、前記木質系充填剤の表面に、金属又は無機化合物の薄膜が形成されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記金属又は無機化合物が導電性を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記金属又は無機化合物の薄膜の厚さが２〜５００ｎｍであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記金属又は無機化合物の薄膜の厚さが５〜５０ｎｍであることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記金属又は無機化合物の薄膜は、木質系充填剤の表面に真空製膜法により形成されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の木質系樹脂成形体は、上記のいずれかの木質系樹脂組成物を用いて成形されたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の木質系樹脂組成物は、木質系充填剤の表面に、金属又は無機化合物の薄膜が形成されているので、この耐熱性に優れた薄膜によって成形時の熱から木質系充填剤が保護され、木質系充填剤の焦げが防止されることから、成形加工工程が安定化し、また成形加工温度を高く出来ることから、使用する熱可塑性樹脂の選択肢や、成形可能な形状の範囲も広がり、成形速度も向上させることが出来る。
【００１４】
特に、該薄膜を構成する金属又は無機化合物が導電性を有していると、木質系樹脂成形体の導電性が向上し、帯電性が低下し、静電気を抑え、ゴミ付着などの問題を解消することができる。
【００１５】
また、上記金属又は無機化合物の薄膜を、真空蒸着法又はスパッタリング法等の真空製膜法により形成すると、木質系充填剤と薄膜との密着性が高く、木質系樹脂組成物の原料の配合時や混練時、成形時等に外力を受けても薄膜が木質系充填剤から剥離しにくいので、木質系充填剤の焦げを有効に防止できると共に、導電性の薄膜を形成した場合における帯電防止性の向上にも極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の木質系樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、表面に予め金属又は無機化合物の薄膜を形成した木質系充填剤とを少なくとも含むことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明において使用する木質系充填剤の素材としては、基本的には天然の木材を主原料として製造された粒状、粉状ないし短繊維状の充填剤であれば特に制限されるものではなく、従来公知のものから任意に選択が可能であるが、一般的には、木材をカッターミルなどによって破断し、これをボールミルやインペラーミルなどにより粉砕して微粉状にしたもの（木粉）などを用いることができる。
【００１８】
木質系充填剤の平均粒径は特に制限されるものではないが、一般的には１〜２００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍであることが望ましい。平均粒径が１μｍ未満のものは取り扱いが困難である上に、特に木質系充填剤の配合量が多い場合には、樹脂中への分散状態が悪いと機械強度の低下の原因となる場合がある。また一方、２００μｍより大きいと、成形品の均質性、平面性、機械的強度が低下する原因となり易いからである。
【００１９】
木質系充填剤には、熱可塑性樹脂と混練する前に、予め表面に金属又は無機化合物の薄膜を形成しておくことが重要である。薄膜の形成方法としては、例えば銀鏡法やゾル−ゲル法等の湿式法も考えられるが、木質系充填剤は一般に熱可塑性樹脂との混練前に十分に乾燥させる必要があり、過剰な水分を与えることは望ましくないことや、木質系充填剤の表面に対する薄膜の密着性などを考慮すると、乾式法で密着性に優れた薄膜を形成可能な、例えば真空蒸着法やスパッタリング法等の真空製膜法によることが望ましい。
【００２０】
この薄膜の形成に使用する素材は、樹脂成形加工時や成形後の使用時の条件で酸化や腐蝕等の劣化を発生しにくい素材が望ましく、金属としては例えば金、銀、白金、銅等の貴金属や、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、マグネシウム等が挙げられる。無機化合物としては、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛等の酸化物や、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の窒化物、炭化珪素、炭化チタン、炭化ホウ素等の炭化物、ダイヤモンド、黒鉛等の単体等が挙げられる。これらは１種類を単独で使用しても良いし、２種類以上を合金、化合物又は混合物として使用したり、複数層の積層薄膜としたりしても良い。
【００２１】
特に、導電性を有する素材を使用すると、成形体に帯電防止性を付与することができる利点がある。上記の各種の金属は、一般に高い導電性を有している。無機化合物の中でも、例えば酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム等の酸化物や、炭化珪素、炭化チタン等の炭化物、黒鉛などは導電性を有しており、この目的に利用可能である。
【００２２】
金属又は無機化合物の薄膜の厚さは、２〜５００ｎｍ、より好ましくは５〜５０ｎｍの範囲から選ぶことが望ましい。薄すぎると、耐熱性や導電性の向上の効果が足りず、厚すぎると、薄膜の形成に時間がかかり不経済であるほか、熱可塑性樹脂との混練性が低下したり、残留応力のために木質系充填剤の表面から剥離し易くなったりするからである。特に、木質系樹脂成形体の意匠性の観点からは、有色の金属又は無機化合物を厚く設けると、木質系充填剤が着色される結果、木質系樹脂成形体も木質系以外の色彩に着色され、意匠性を損なう結果となる。透明な無機化合物を使用すればこの問題はないが、有色の金属又は無機化合物を使用しても、薄膜の厚さが５０ｎｍ以下の程度であれば、木質系充填剤の表面の着色はごく軽微であるので、木質系樹脂成形体の意匠面からも殆ど問題はない。
【００２３】
本発明の木質系樹脂組成物における、熱可塑性樹脂に対する木質系充填剤の配合量は、特に制限されるものではなく、一般的には熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０重量部から５００重量部程度の範囲内で適宜選択が可能であるが、最適な配合量は用途により異なるので、用途に合わせて適宜設計することが望ましい。
【００２４】
具体的には、例えば熱可塑性樹脂としてオレフィン系樹脂を使用した場合、平板状に圧縮成形法等によって成形したのち、切削加工やＶカット加工等を行う用途については、切削性等の後加工性に優れたものを得るために、木質系充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して５０〜５００重量部、より好ましくは１００〜５００重量部とすることが望ましい。これに対し、例えば異形押出成形法や射出成形法などによって成形される用途については、成形性や均質性を高めるために、木質系充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部、より好ましくは１５〜１５０重量部とすることが望ましい。
【００２５】
本発明において木質系樹脂組成物に使用する熱可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、繊維素誘導体等、従来公知の各種の熱可塑性樹脂から適宜選択が可能であるが、焼却時の塩化水素ガスやダイオキシン等の有害物質の発生や、埋め立て時等の内分泌撹乱物質（環境ホルモン）の流出等の問題に鑑みると、非ハロゲン系樹脂を使用することが望ましく、中でも、建築材料等としての耐候性や耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性等の性能を満たすためには、ポリオレフィン系樹脂を使用することが最も望ましい。
【００２６】
ここで用いられるポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体等や、これらを接着性の目的で酸変性したもの、アイオノマー等から適宜選択が可能であり、単一でも複数種の混合でもかまわない。
【００２７】
ただし、建築材料等の基材として十分な物性を有する木質系樹脂成形体を得るためには、複数種のポリオレフィン系樹脂を混合して用いる場合には、出来るだけ相溶性の良いものを選択して組み合わせることが望ましい。若しくは、相溶性の劣る樹脂の混合の場合には相溶化剤の配合も有効であり、たとえばポリエチレンとポリプロピレンの混合又は積層等、非相溶系の樹脂が混在する場合は、これらを相溶させるたとえばエチレン−プロピレン共重合体などを配合することがより望ましい。
【００２８】
本発明の木質系樹脂組成物には、熱可塑性樹脂及び木質系充填剤の他、必要に応じて例えば熱安定剤、酸中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料又は染料等の着色剤、木質系以外の有機系又は無機系の充填剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、発泡剤、難燃剤、ブロッキング防止剤、半透明化のための光散乱剤、艶調整剤等の１種以上を添加することもできる。
【００２９】
これらの添加剤のうち、熱安定剤としてはヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等、酸中和剤としてはステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト等、紫外線吸収剤としてはベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、トリアジン系等、光安定剤としてはヒンダードアミン系等、難燃剤としてはハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤等、充填剤としては炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、タルク、マイカ、珪酸マグネシウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化鉄、カーボンブラック、金属粉等、滑剤としては炭化水素系滑剤、脂肪酸、高級アルコール系、脂肪酸アマイド系、金属石鹸系、エステル系等、造核剤としてはカルボン酸金属塩系、ソルビトール系、リン酸エステル金属塩系等、顔料としては縮合アゾ、不溶性アゾ、キナクリドン、イソインドリノン、アンスラキノン、イミダゾロン、フタロシアニン、カーボンブラック、コバルトブルー、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化チタン被覆雲母等のパール顔料等があり、これらの添加剤を任意の組み合わせで用いることができる。
【００３０】
本発明において木質系樹脂成形体は、木質系充填剤を全体に含有していてもよいし、木質感や切削、釘打ち等の加工性を損なわないならば、たとえば木質系充填剤を含有する部分に含有される熱可塑性樹脂と同系の熱可塑性樹脂によるスキン層（表面の薄層）など、木質系充填剤を含まない部分が存在していてもかまわない。
【００３１】
上記のような木質系充填剤を含まないスキン層の存在は、木質系充填剤が木質系樹脂成形体の表面に露出することを防止し、表面を滑らかに仕上げると共に、耐汚染性や耐水性を向上したり、木質系樹脂成形体の表面に化粧シートを熱ラミネート又は成形同時ラミネートにより積層する場合には、両者の接着剤的な役割を果たすことにより接着性を向上するなどの利点がある。
【００３２】
木質系充填剤を含まない部分の存在としてはスキン層に限定されるものではなく、木質系樹脂成形体の内部において例えば海島状や筋状、網目状、層状等の任意の構造をとることができる。また、木質系充填剤を含む部分においても、その全体に木質系充填剤が均一に配合されている必要は必ずしもなく、木質系充填剤の配合比の異なる複数種類の部分が例えば海島状や筋状、網目状、層状等に構成されたものであっても良い。
【００３３】
木質系樹脂成形体は、熱可塑性樹脂に木質系充填剤を添加混練した木質系樹脂組成物を、適宜の成形法で適宜の形状に成形することで得ることができる。木質系充填剤と熱可塑性樹脂との混練はとくに方法を問わないが、バンバリーミキサーによって混練し、ペレタイザーでペレット化する方法や、２軸押出混練機によって混合、ペレット化する方法などが一般的である。また、熱可塑性樹脂の成形と同時に木質系充填剤と樹脂を混練してもかまわない。なお、木質系充填剤は、含水率が大きいと成形時に水分の蒸発による発泡の原因となるため、混練前にあらかじめ乾燥機やホッパードライヤーで乾燥させ、含水率を８％以下に抑えておくことが望ましい。
【００３４】
木質系樹脂成形体の成形方法も特に限定されず、例えば圧縮成形法、押出成形法、異形押出成形法、射出成形法、射出圧縮成形法、トランスファー成形法等の公知の各種の成形方法から、成形物の形状や寸法に合わせて適宜選択すればよい。木質系樹脂成形体の形状も平板状、立体形状、中空形状、リブ形状など自由に選択が可能である。
【００３５】
木質系樹脂成形体は、場合によって発泡成形してもよい。発泡の手法については公知の手法がいずれも利用できる。一般的には、熱分解や化学反応によってガスを発生する化学発泡と、低沸点の液体に熱をかけて気化させる物理発泡とに分類でき、化学発泡剤としては無機系の重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、ホウ化水素ナトリウム、軽金属、アジド化合物等、また有機発泡剤としてはアゾ系、ニトロソ系、ヒドラジド系、セミカルバジド系、ヒドラゾ系、テトラゾール系、トリアジン系、エステル系等が、任意の組み合わせで使用できる。
【実施例１】
【００３６】
初期曲げ弾性率１５００ＭＰａのホモポリプロピレン樹脂９０重量部、マレイン酸変性ホモポリプロピレン樹脂１０重量部、表面に２０〜２５ｎｍの厚みでアルミニウムを真空蒸着させた平均粒径２０μｍの木質系充填剤（木材をカッターミルで破断し、これをボールミルにより粉砕して微粉状にしたもの）１００重量部を２軸押出混練機によって混合、ペレット化して、本発明の木質系樹脂組成物を作製した。この木質系樹脂組成物を異形押出成形法にて、断面が１０ｍｍ×１００ｍｍの長方形である長尺直方体形状に押出成形し、本発明の木質系樹脂成形体を作製した。
【実施例２】
【００３７】
上記実施例１において、木質系充填剤の表面のアルミニウム蒸着の厚みを１ｎｍに変更し、その他は上記実施例１と同一の条件で木質系樹脂成形体を作製した。
【００３８】
〔比較例１〕
上記実施例１において、アルミニウム蒸着を施していない木質系充填剤を使用し、その他は上記実施例１と同一の条件で木質系樹脂成形体を作製した。
【００３９】
〔評価〕
上記実施例１、２及び比較例１の木質系樹脂成形体の成形状況と、静電気によるゴミ付着状況とを目視評価したほか、初期曲げ弾性率と、表面固有抵抗値とを測定した。
【００４０】
但し、表面固有抵抗値の測定は、各成形体を２０℃６５％ＲＨの環境下に１週間置いた後、同じ環境下で表面固有抵抗計を用いて測定した。
【００４１】
その結果を下記表１に示す。
【００４２】
【表１】
2005075883.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の木質系樹脂組成物とそれを用いた木質系樹脂成形体は、木質系充填剤が高濃度で充填され、天然の木材に近い風合いや加工性を有することから、戸建て住宅やマンション、アパート、保養所、オフィスビル、店舗等の建築物における建築材料や、化粧材、家具、その他木材に代わる材料として有用である。しかも、成形加工中に木質系充填剤の焦げを発生しにくく、品質の良好な製品を安定して生産性良く安価に製造可能であり、さらには、帯電防止性に優れた製品を得ることも出来ることから、製品の形状による成形性面や価格面、帯電性面などから従来の木質系樹脂成形体が採用されにくかった用途にも広く適用可能である。