(57)【要約】【課題】耐候性及び軽量化に優れた発泡性樹脂組成物及び発泡成形品を提供する。【解決手段】発泡性樹脂組成物Ｍは、樹脂と発泡剤と木粉とを含有しており、発泡剤は、加熱により発泡し、発泡剤自体が気泡１１を含有する隔壁１２を備えた発泡セル１０を形成する。【選択図】図１
2007100012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と発泡剤と木粉とを含有してなる発泡性樹脂組成物において、
前記発泡剤は、加熱により発泡し、発泡剤自体が気泡を含有する隔壁を備えた発泡セルを形成することを特徴とする発泡性樹脂組成物。
【請求項２】
前記発泡剤は、オレフィン樹脂又はＥＶＡ系樹脂をベースとする化学発泡剤であり、
このベース樹脂が前記隔壁を形成することを特徴とする請求項１に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項３】
樹脂と発泡剤と木粉とを含有してなる発泡性樹脂組成物において、
前記発泡剤は、マイクロカプセル内に包含され、加熱により前記発泡剤が発泡し、前記マイクロカプセルの体積が増大して発泡セルを形成することを特徴とする発泡性樹脂組成物。
【請求項４】
前記木粉は、全体に対して３０〜６０重量％含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項５】
前記樹脂は、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項６】
前記発泡剤の発泡温度領域が１５０〜１９０℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項７】
前記木粉の平均粒径２００ミクロンメートル以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項８】
前記木粉は、不純物を含む木質廃材から得られたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物を発泡成形してなることを特徴とする発泡成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木粉を含有した発泡性樹脂組成物及び発泡成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築用内装材や外装材、下地材等として、木粉が含有された樹脂成形品が天然の木材と同じ触感や木質感を出すことができる点で好適に使用されている。このような樹脂成形品は、樹脂と木粉とを混合溶融し、所要形状に押出成形や射出成形により成形している。
ところで、木粉が含有された樹脂成形品は施工面で軽量化することが要望されている。そのため、成形材料である樹脂内に発泡剤を注入して合成木材を軽量化することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３８４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の合成木材は、ポリエチレン樹脂が１００重量部に対して、木粉が２０重量部、発泡剤が３重量部で配合されており、剛性向上及び木質感の点から少なくとも３０重量％以上の木粉を含有させることが必要とされている。
一方、使用する発泡剤は加熱分解により多量の窒素ガスや炭酸ガスを放出する無機もしくは有機化合物や、気化により体積を増す有機溶剤等である。このような発泡剤は、添加された樹脂内で発泡する際に、樹脂を母材として発泡するため、発泡剤自体が隔壁を形成するのではなく、樹脂が隔壁を形成することで発泡セルを構成している。そのため、上述のように木粉を３０重量％以上の割合で含有させようとすると、樹脂の割合が減少し、気泡を包含する樹脂量が少ない状態となるので、樹脂中から気泡が抜けてしまうことがあった。
また、このように母材である樹脂量が少ない状態では、独立気泡の他に相当の割合で連続気泡を含む場合があり、部位によっては気泡同士が合体し、発泡セルの大きさが不均一となることがあった。その結果、強度が低下するという問題が生じていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、耐候性及び軽量化に優れた発泡性樹脂組成物及び発泡成形品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、例えば図１に示すように、樹脂と発泡剤と木粉とを含有してなる発泡性樹脂組成物Ｍにおいて、
前記発泡剤は、加熱により発泡し、発泡剤自体が気泡１１を含有する隔壁１２を備えた発泡セル１０を形成することを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、発泡剤が加熱により発泡し、発泡剤自体が内部に気泡１１を含む隔壁１２を備えた発泡セル１０を形成するので、樹脂の割合を減らして木粉の割合を増加させることができる。すなわち、従来使用していた発泡剤では樹脂を母材として発泡し、樹脂が隔壁となって発泡セルを形成していたので、母材である樹脂の割合が少ない場合には気泡が樹脂内から抜けたり、独立気泡同士が連続して連続気泡を形成するといった問題が生じていたが、本発明のように発泡剤自体が発泡セル１０を形成するので、樹脂の割合に関係なく、発泡セル１０が均一に形成される。その結果、木粉の割合を増加させた発泡成形品を成形でき、また、耐候性及び軽量化に優れた発泡成形品とすることができる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発泡性樹脂組成物Ｍにおいて、
前記発泡剤は、オレフィン樹脂又はＥＶＡ系樹脂をベースとする化学発泡剤であり、
このベース樹脂が前記隔壁を形成することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、樹脂と発泡剤と木粉とを含有してなる発泡性樹脂組成物において、
前記発泡剤は、マイクロカプセル内に包含され、加熱により前記発泡剤が発泡し、前記マイクロカプセルの体積が増大して発泡セルを形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明によれば、マイクロカプセル内の発泡剤が加熱により発泡し、マイクロカプセルの体積が増大して発泡セルを形成するので、樹脂の割合を減らして木粉の割合を増加させることができる。すなわち、従来使用していた発泡剤では樹脂を母材として発泡し、樹脂が隔壁となって発泡セルを形成していたので、母材である樹脂の割合が少ない場合には気泡が樹脂内から抜けたり、独立気泡同士が連続して連続気泡を形成するといった問題が生じていたが、本発明のようにマイクロカプセルが発泡セルを形成するので、樹脂の割合に関係なく、発泡セルが均一に形成される。その結果、木粉の割合を増加させた発泡成形品を成形でき、また、耐候性及び軽量化に優れた発泡成形品とすることができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物Ｍにおいて、
前記木粉は、全体に対して３０〜６０重量％含有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明によれば、木粉は全体に対して３０〜６０重量％含有しているので、発泡性樹脂組成物Ｍを発泡成形してなる発泡成形品の剛性を向上させつつ、軽量化を図ることができる。また、木質感のある発泡成形品を成形することができる。
木粉の含有量を３０重量％未満とすると、木粉の含有量が少なく、十分な強度を得ることができないためであり、６０重量％を越えると、木粉の含有量が多く、樹脂により被覆されない部分が多くなることから、外面に露出した場合に劣化し易くなるためである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物Ｍにおいて、
前記樹脂は、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ一項に記載の発泡性樹脂組成物Ｍにおいて、
前記発泡剤の発泡温度領域が１５０〜１９０℃であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物Ｍにおいて、
前記木粉の平均粒径２００ミクロンメートル以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、発泡剤が加熱により樹脂内で発泡し、発泡剤自体が内部に気泡を含む隔壁を備えた発泡セルを形成するので、樹脂の割合に関係なく、大きさの揃った均一な発泡セルが形成される。したがって、木粉の割合が多く、剛性、軽量化及び木質感に優れた発泡成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係る発泡性樹脂組成物は、樹脂と発泡剤と木粉とを含有してなる組成物である
。そして、発泡性樹脂組成物を発泡成形することにより発泡成形品を得ることができる。
本発明で使用可能な樹脂は、機械的強度に優れたポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等が挙げられ、ポリプロピレン系樹脂には各種グレードのポリプロピレン樹脂、共重合体、その他のポリオレフィン樹脂と混合した混合物を使用でき、ポリプロピレン系樹脂製品のリサイクルによって得られたポリオレフィン系樹脂も使用することができる。ポリプロピレン系樹脂製品としては、例えば、飲料物を含む食品の容器や包装、トレイ等が挙げられる。
【００１６】
図１は、樹脂及び木粉を含む発泡性樹脂組成物Ｍ中で発泡剤自体が発泡セル１を形成している状態を示す断面図である。
発泡剤は、加熱により発泡し、発泡剤自体が内部に気泡１１を含む隔壁１２を備えた発泡セル１を形成するものを使用する。具体的には、化学発泡剤で粉状発泡剤マスターバッチ製品（セルパウダー：永和化成工業製）が挙げられる。この発泡剤は特殊オレフィン樹脂がベースでセルパウダーのみで発泡倍率が１０〜１５倍のフォームとなるものである。
その他の発泡剤としては、マイクロカプセル内に包含され、加熱により発泡剤が発泡してマイクロカプセルの体積が増大して発泡セルを形成するものを使用することができる。具体的には、熱膨張性マイクロカプセル・ファインセルマスター（大日精化製）が挙げられる。マイクロカプセルの内部に包含された発泡剤を加熱すると、熱可塑性樹脂からなる隔壁が軟化しマイクロカプセルの中がガス化して内圧が増大することでマイクロカプセルの体積が急激に増大し、中空球状粒子となる。膨張倍率（体積）は２０〜７０倍である。
また、発泡剤の発泡温度領域が１５０〜１９０℃であることが好ましい。発泡温度が１５０℃未満とした場合には、樹脂の溶融が不十分となり成形品の強度が得られないためであり、１９０℃を越える温度とした場合には、木粉が焼けて変色を起こすためである。
【００１７】
木粉は、木材、バカス、稲藁等の天然素材を粉砕することによって得られるものであっても良いし、不純物を含む木質廃材を粉砕することによって得られるものであっても良い
。木質廃材としては、住宅等の建物を解体した際に排出される木質廃材や家具を解体した際に排出される木質廃材、建物建築中に排出される木材の端材、おが屑等が挙げられる。
また、木粉は平均粒径が２００μｍ以下であることが好ましい。平均粒径を２００μｍ以下とすることによって、樹脂と混練・溶融する際に均一に混合することができるためである。
【００１８】
次に、本発明に係る発泡性樹脂組成物及び発泡成形品の製造方法について説明する。
まず、上記木粉を得るために、一次粉砕工程として、例えば大きさ４〜５センチメートル程度の木質廃材を数ミリメートルの大きさに粉砕する。使用する粉砕装置は、一つの塊の大きさが数ミリメートル程度のものからなる大塊状にすることができる粉砕機能を有するものであって、具体的には二個の対向するローラーの表面に多数の突起を形成し、このローラー間を加圧させながらローラーを回転させることにより、この間を通過するものを破砕するような粉砕装置である。もちろん粉砕装置はこれに限定されるものではなく、同様の機能を有するものであれば他の粗粉砕用の粉砕装置を使用しても良い。例えば、上向きＶ型に開いたジョークラッシャや、固定破砕面の中を可動破砕面が旋回し、連続的に破砕するジャイレントリクラッシャ等の他の粗粉砕装置を使用しても良い。
【００１９】
その後、この粉砕した木質廃材を強力磁石で磁石につく金属を選別し、さらに渦電流選別機で導電性はあるが磁石につかない金属を選別する。また、この強力磁石処理後に残った金属類や石等を比重選別機によって選別する。
次に、二次粉砕工程において、一次粉砕工程を終えた一次粉砕材料に対して細粉状に粉砕を施す。この二次粉砕工程に使用される粉砕装置は、大塊状のものを１ミリメートル程度にまで細粉状に粉砕することができるものであって、具体的には、高速回転するハンマチップで材料を打ち砕き、ハンマチップの外周にあるスクリーンの丸穴を通過するまで打砕作用を繰り返すハンマミルを使用するものである。もちろん、使用する粉砕装置は、上述したハンマミルに限定されるものではなく、同様の機能を有するものであれば他の粉砕装置でも良い。例えば、カッターにより細断するカッターミルや、ローラーにより圧砕するロールミル等を使用しても良い。
【００２０】
次に、三次粉砕工程において、二次粉砕工程を終えた二次粉砕材料に対して微粉状に粉砕を施すことによってセルロース系微粉粒とする。この三次粉砕工程に使用される粉砕装置（粉砕手段）は、二次粉砕工程により得られた材料を更に細かい微粉状に粉砕することができるものである。
具体的には、いわゆるピンミルであって、円盤に取り付けられたピンによって、衝撃、反発の相互作用を受けて微粉砕を施すことができるものである。更に具体的には、このピンミルは、垂直方向に多数のピンを有する円盤状の回転ディスクと、この回転ディスクに向かい合う面に多数のピンを有する固定ディスクとを備え、二次粉砕工程により得られた材料を回転ディスクの中心部へ投入すると、遠心力によって回転ディスクと固定ディスクに取り付けられたピンの間隙に入り込み、ピンによる衝撃や反発の相互作用を受けて微粉状に粉砕することができるものである。この三次粉砕工程では、上述したピンミルにより、約２００ミクロンメートル程度の大きさの粒に粉砕される。もちろん、粉砕装置は、上述したピンミルに限定されるものではなく、同様の機能を有する他の細粉砕装置、例えば、ボールミルや石臼等でも良いものである。
上述したような粉砕工程において、回収した木質廃材２を三段階に分けて、粉砕が段階的に効率的に行われる。
【００２１】
このようにして粉砕工程を行ったセルロース系微粉粒を５００ミクロンメートル以下の網目で平均粒径２００ミクロンメートルに選別する。すなわち、セルロース系微粉粒をふるいにかけ、５００ミクロンメートル以上のものは前記粉砕装置に戻されて再粉砕される。
【００２２】
一方、樹脂についても、ハンマーミル等を用いて粉砕して所定の大きさの樹脂を得る。
そして、発泡性樹脂組成物全体に対して、樹脂３７〜６９重量％、木粉３０〜６０重量％、発泡剤１〜３重量％の割合で配合することが好ましい。木粉を３０〜６０重量％としたのは、３０重量％未満であれば木粉の割合が少なく、成形する発泡成形品の強度を上げることができないためで、６０重量％より多く含有させると樹脂により被覆されない部分が多くなり、外面に露出した場合に劣化し易いためである。また、発泡剤を１〜３重量％としたのは、発泡剤の割合が１重量％未満である場合には十分な発泡効果が得られず軽量化できないためで、３重量％を越える場合には生産コストが高価となるためである。
【００２３】
その他、各材料の他に必要に応じて無機充填材を添加しても良い。無機充填材としては、例えば炭酸カルシウム、タルク、クレー、顔リン、シリカ、珪藻土、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、アスベスト粉、ガラス粉、シラスバルン、ゼオライト、珪酸白土、ワラストナイト霞石等であり、単独で使用してもこれらの混合物で使用しても良い。特に発泡性、剛性向上の点からタルクが好ましい。
さらに、成形性や耐候性等の向上の点から、可塑剤、安定剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、顔料等を混合しても良い。
【００２４】
次に、各種材料を、例えば、ヘンシェルミキサー、Ｖブレンダー、リボンブレンダー、タンブラーブレンダー等の混合機で混合した後、押出機で混練・溶融して押し出すことによって発泡性樹脂組成物を調整する。
【００２５】
押出機は、加熱した円筒の中でスクリューを回転させる構造を有しており、スクリューはモータ等によって駆動され、ホッパから投入された混合材料が回転するスクリューで混練されながらスクリューの前方へ送られる。このとき、円筒の外周面にはバンドヒータが設けられており、バンドヒータにより円筒内の混合材料が加熱され、スクリューの溝に沿って前方へ輸送されながら漸次溶融され混練される。
また、押出機は、木粉からの水蒸気が除去し、水蒸気により異常発泡を防止するためベンチレーション機能付きのものを用いることが好ましい。
【００２６】
押出機は、単軸押出機が用いられるが、混合材料を混練・溶融できる押出機であれば、他の構造からなる押出機を用いても良い。例えば、多軸押出機や特殊押出機、また、この変形もしくはこれらが組み合わさった構造を持つものでも良い。多軸の場合には異方向に回転するものであっても、同方向に回転するものであっても良い。
【００２７】
図２は、押出機により押し出された発泡性樹脂組成物Ｍを所要形状に成形して発泡成形品とする成形装置１００の一例である。
図２に示すように、押出機（図示しない）から押し出された発泡性樹脂組成物Ｍは、所定形状に成形する成形ダイ１０１と、この成形ダイ１０１より連続して押し出された発泡性樹脂組成物Ｍを冷却する冷却部１０２と、発泡性樹脂組成物Ｍを所定の寸法に形成するサイジング部１０３とを備えた成形装置１００によって、所定形状に成形する。
成形ダイ１０１は、金型１０１a，１０１aが上下に組み合わされて構成されており、これら金型１０１a，１０１aが組み合わされた成形ダイ１０１内部にはキャビティ１０１bが形成されている。また、キャビティ１０１bには、マンドレル部１０１cが形成され、キャビティ１０１b内で樹脂圧を確保しつつ、発泡溶融した発泡性樹脂組成物Ｍが冷却部１０２において十分充填されるような構造となっている。
【００２８】
冷却部１０２は、成形ダイ１０１から押し出された発泡性樹脂組成物Ｍが充填される冷却金型１０２a，１０２aが上下に組み合わされて構成されており、これら冷却金型１０２a，１０２aには、冷却金型１０２a，１０２a内の適当な間隔毎に冷却管（図示しない）が配管され、冷却管内に冷却液が供給されることによって発泡性樹脂組成物Ｍが冷却されるようになっている。
【００２９】
サイジング部１０３は、発泡成形品の外形と略同型の内径を有する搬送路が設けられ、この搬送路に発泡性樹脂成形品が挿通されることにより、断面の形状及び寸法が整えられる構造となっている。このサイジング部１０３には、冷却部１０２とは別に冷却管（図示しない）等を設けることによって効果的に冷却され、発泡成形品として形状及び寸法が保持されるので好ましい。
なお、冷却部１０２とサイジング部１０３との間に、冷却部１０２から押し出した際に発泡ガスにより膨れ上がった発泡性樹脂組成物を元の大きさに押さえ込む押さえローラ１０４を設けても良い。
【００３０】
そして、上述のような装置１００において、予め押出機の円筒をバンドヒータで１６０〜２００℃に加熱しておき、モータを駆動させて円筒内部に備えたスクリューを回転させる。ホッパより円筒内に混合機で混合された混合材料を投入し、回転するスクリューにより混練する。このとき、円筒内が予め加熱されているので混合材料が混練されると同時に溶融される。そして、この材料をスクリューの溝に沿って前方へ輸送しながら漸次溶融して混練し、成形ダイ１０１へと押し出す。これによって発泡性樹脂組成物Ｍが得られる。
次いで、成形ダイ１０１によって押出機から押し出された発泡性樹脂組成物Ｍを充填することにより所定形状に成形する。その後、冷却部１０２において冷却した後、サイジング部１０３において断面の形状及び寸法が整えられ、所定形状の発泡成形品が成形される。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態によれば、発泡剤が加熱により発泡し、発泡剤自体が内部に気泡１１を含む隔壁１２を備えた発泡セル１０を形成するので、発泡性樹脂組成物Ｍ中から気泡１１が抜けたり、独立気泡同士が連続して連続気泡を形成することもなく、発泡セル１０が均一に形成される。その結果、このような発泡性樹脂組成物Ｍを所要形状に成形することで木粉の割合が多く、剛性、軽量化及び木質感に優れた発泡成形品とすることができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】樹脂及び木粉を含む発泡性樹脂組成物中で発泡剤自体が発泡セルを形成している状態を示す断面図である。
【図２】発泡性樹脂組成物を成形して発泡成形品とするための装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  発泡セル
１１  気泡
１２  隔壁
Ｍ  発泡性樹脂組成物
【図１】
2007100012.tif 000003
【図２】
2007100012.tif 000004