(57)【要約】【課題】  本発明では熱可塑性樹脂と木質系充填剤からなる木質樹脂成形体において、優れた難燃性を有する木質樹脂成形体を提供することを課題とする【解決手段】  本発明は、熱可塑性樹脂と木質系充填材を含有してなる木質樹脂成形体において、該木質系充填剤に難燃化剤が注入されている難燃性木質系充填材であって、難燃化剤を注入後の難燃性木質系充填材の比重が、難燃化剤注入前の該木質系充填材の比重に対して１．２倍以上４．０倍以下であることを特徴とする木質樹脂成形体とする。【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材を含有してなる木質樹脂成形体において、該木質系充填剤に難燃化剤が注入されている難燃性木質系充填材であって、
難燃化剤を注入後の難燃性木質系充填材の比重が、難燃化剤注入前の該木質系充填材の比重に対して１．２倍以上４．０倍以下であることを特徴とする木質樹脂成形体。
【請求項２】
前記難燃化剤が、リン系難燃化剤若しくはホウ素系難燃化剤であることを特徴とすることを特徴とする木質樹脂成形体。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が、リン系難燃化剤を含有していることを特徴とする木質樹脂成形体。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の木質樹脂成形体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法であって、木質系充填材材料に対し難燃化剤を注入し難燃性木質充填材材料する工程と、該難燃性木質充填材材料を粉砕加工し、難燃性木質充填材とする工程とを含むことを特徴とする木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法であって、木質系充填材材料を粉砕加工し木質系充填材とする工程と、該木質系充填材に対し難燃化剤を注入し、難燃性木質充填材とする工程を含むことを特徴とする木質樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂と木質充填材からなる木質樹脂成形体に関するもので、壁材、パーティションボード、天井材等の難燃性を必要とする建築材、建具、家電品の表面材等に用いられる樹脂成形体及びそれを用いた化粧材に関するものであり、特に、賃貸マンション、アパート、オフィスビル、店舗、学生寮等の様に、リフォームによる貼り替えのサイクルの短い用途にも好適な、寸法精度に優れた難燃性に優れる化粧材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、戸建て住宅等の建築物における室内床面用の床材としては、木質系フローリング材が最も広く流行している。しかし、水に濡れると膨れや割れ、反り、腐蝕を起こし易く、特に浴室脱衣所や洗面所の様な水廻りの部位への使用には問題があることが指摘されている。また、オフィスビルや店舗では凹みなどの耐傷性の問題があることも指摘されている。そこで近年では、熱可塑性樹脂と木質系充填剤を主原料とした、耐水性、耐候性、耐腐食性、耐傷性、強度に優れる木質樹脂成形体が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来からの木質フローリング材、および耐久性に優れる木質樹脂成形体は難燃性に乏しいという問題があった。例えば、木質樹脂成形体に用いられる熱可塑性樹脂としてポリオレフィン系樹脂があるが、ポリオレフィン系樹脂は難燃性が低く、したがって、ポリオレフィン系樹脂を用いた木質樹脂成形体においても難燃性が低いという傾向があった。
【０００５】
そこで、本発明では熱可塑性樹脂と木質系充填剤からなる木質樹脂成形体において、優れた難燃性を有する木質樹脂成形体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】
【０００６】
本発明者らは、熱可塑性樹脂と木質系充填剤からなる木質樹脂成形体の木質系充填剤に難燃化材を注入し難燃化木質系樹脂充填剤とし、そのときの難燃化剤の注入量について鋭意検討をおこなった。
【０００７】
そして、前記課題を解決するために請求項１に係る発明としては、熱可塑性樹脂と木質系充填材を含有してなる木質樹脂成形体において、該木質系充填剤に難燃化剤が注入されている難燃性木質系充填材であって、難燃化剤を注入後の難燃性木質系充填材の比重が、難燃化剤注入前の該木質系充填材の比重に対して１．２倍以上４．０倍以下であることを特徴とする木質樹脂成形体とした。
【０００８】
また、請求項２に係る発明としては、前記難燃化剤が、リン系難燃化剤若しくはホウ素系難燃化剤であることを特徴とすることを特徴とする木質樹脂成形体とした。
【０００９】
また、請求項３に係る発明としては、前記熱可塑性樹脂が、リン系難燃化剤を含有していることを特徴とする木質樹脂成形体とした。
【００１０】
また、請求項４に係る発明としては、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の木質樹脂成形体とした。
【００１１】
また、請求項５に係る発明としては、請求項１乃至４のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法であって、木質系充填材材料に対し難燃化剤を注入し難燃性木質充填材材料する工程と、該難燃性木質充填材材料を粉砕加工し、難燃性木質充填材とする工程とを含むことを特徴とする木質樹脂成形体の製造方法とした。
【００１２】
また、請求項６に係る発明としては、請求項１乃至４のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法であって、木質系充填材材料を粉砕加工し木質系充填材とする工程と、該木質系充填材に対し難燃化剤を注入し、難燃性木質充填材とする工程を含むことを特徴とする木質樹脂成形体の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１３】
熱可塑性樹脂と木質系充填剤を含有してなる木質樹脂成形体において、難燃化剤を注入後の難燃性木質系充填材の比重が、難燃化剤注入前の該木質系充填材の比重に対して１．２倍以上４．０倍以下であることを特徴とする木質樹脂成形体とすることにより、例えば、用いられる熱可塑性樹脂が難燃性に乏しいポリオレフィン系であっても、優れた難燃性を有する木質樹脂成形体を得ることができ、生産性に優れる木質樹脂建材などの木質樹脂成形体に難燃性を付与することが可能となった。また、難燃性を有する木質建材よりも表面硬度や寸法精度に優れ、生産性に優れるため安価に難燃性を有する木質樹脂成形体を得ることが可能となった。
【００１４】
また、木質系充填剤に用いられる難燃化剤をリン系難燃化剤もしくはホウ素系難燃化剤とすることにより、これらの難燃化剤は水もしくはアルコール、若しくは水・アルコール混合液に容易に溶解し溶液としやすく、これら溶液は含浸性や浸透性に優れることから難燃化剤を木質系充填剤内部に浸透させることができ、難燃性に優れた木質樹脂成形体を得ることができた。
【００１５】
また、前記熱可塑性樹脂がリン系難燃化剤を含有することにより、熱可塑性樹脂に優れた難燃性を付与することができ、前述の難燃化処理された木質系充填材と併用することにより難燃性に優れる木質樹脂成形体を得ることができた。
【００１６】
また、用いられる熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂であることを特徴とすることにより、ポリプロピレン樹脂の水蒸気バリア性が優れることにより、木質系充填材に注入された難燃化薬剤が吸放湿を繰り返すことによる難燃化剤の溶出や析出を抑えることができ、長期にその難燃性能を維持することができた。
【００１７】
また、前記難燃性木質系充填材が難燃化剤を注入加工した後に粉砕加工し、難燃性木質系充填剤とすることを特徴とする木質樹脂成形体の製造方法とすることにより、圧入含浸法等により木質系充填材の内部まで難燃化剤を配されることができ、さらには難燃化剤を乾燥、硬化させると同時にその木質材の乾燥がなされるため、木質系充填材やその内部の繊維質を容易に破砕、粉砕することができ、粒度が小さくかつ均一な木質系充填材を得ることが可能となった。
【００１８】
また、前記難燃性木質系充填材が粉砕加工した後に難燃化剤を注入加工し、難燃性木質系充填剤とすることを特徴とする木質樹脂成形体の製造方法とすることにより、噴霧などにより容易に木質系充填材内部まで難燃化薬剤を浸透でき、また木質系充填材の表面を難燃化薬剤で被覆することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の木質樹脂成形体およびその製造方法を詳細に説明する。まず、木質系充填剤および木質系充填剤に対する難燃化材の注入方法について示す。本発明における木質樹脂成形体は、熱可塑性樹脂と木質系充填材を含有してなる木質樹脂成形体において、難燃化剤が予め注入されて成る難燃性木質系充填材から成り、難燃性に優れる。
【００２０】
本発明における木質系充填材に用いられる木質系充填材材料としては、一般的な木材であれば構わないが、木質系の繊維構造物全てを包含するものであり、木質樹脂成形体の利用の目的に応じて、例えば、ケナフ、バガス、バンブー、あるいは故紙を選択しても良い。
【００２１】
これらの木質樹脂充填材材料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、微粉状にした木粉などを用いる。これにより木質樹脂成形体の燃焼時におけるドリップ抑制効果も得ることができる。
【００２２】
木質系充填材の平均粒径は１０〜３００μｍが好ましく、５０〜２５０μｍであることがさらに好ましい。平均粒径が１０μｍ未満のものは、取り扱いが困難である上に、特に木質系充填材の配合量が多い場合は、熱可塑性樹脂への分散が悪いと、製造される木質樹脂成形体の機械強度が低下する。また、３００μｍより大きくても成形品の均質性に劣り機械的強度が低下する。さらには成形品の表面状態でも平面性が得られにくくなる。
【００２３】
また、ここでいう木質系充填材とは、前述の木粉に限定されるものではなく、木質系の繊維構造物全てを包含するものであり、木質樹脂成形体の利用の目的に応じて、例えば、ケナフ、バガス、バンブー、あるいは故紙を選択しても良い。
【００２４】
本発明においては主旨を逸脱しない範囲で、熱可塑性樹脂の種類や木質系充填材の種類、熱可塑性樹脂や木質系充填剤に加えられる添加剤に制限されるものではない。
【００２５】
本発明における木質系充填材に予め注入される難燃化剤としては、ホウ素系難燃化剤、リン系難燃化剤を用いることができる。ホウ素系難燃化剤としては、ホウ酸、ホウ酸塩、ホウ砂、無水ホウ酸等が挙げられるが、特に、水やアルコールへの溶解性に優れることからホウ酸塩、ホウ砂が好適に用いることができる。また、リン系難燃化剤としては、赤リン、リン酸塩、ポリリン酸塩、リン酸エステル等を用いることができるが、特に、水やアルコールへの溶解性に優れることから、リン酸塩、ポリリン酸塩を好適に用いることができる。
【００２６】
ホウ酸、ホウ砂、リン酸塩、ポリリン酸塩は、いうまでも無く木材に対して優れた難燃効果を示すものであるが、水に溶解するものであり、雨水や湿気、結露、水蒸気によって、容易に溶け出し易い事から、処理木材として使用した場合、処理木材が使用される位置や場所により長期の保証期間の出来ないため、住宅用建材の場合の保証期間の設定ができないという問題があった。したがって、これらの難燃化剤は、難燃性だけでなく防蟻性、防腐性を有し、ヒトに対しても低毒性である事が知られていても、木材の住宅として採用することが困難であるという問題があった。
【００２７】
しかし、本発明の木質樹脂成形体の木質系充填材の難燃化剤として作用させる場合には、ホウ酸、ホウ砂、リン酸塩、ポリリン酸塩といった難燃化剤を含む木質系充填剤の周囲は熱可塑性樹脂で被服されるため、木質樹脂成形他の周囲に水分があったとしてもこれらの難燃化剤は水に溶出しにくくなっていることから、木質樹脂成形体の難燃性の低下を抑えることもできる。
【００２８】
木質系充填材に予め注入される難燃化剤は、水溶液やアルコール溶液として木質材内部まで注入される。難燃化剤の木質樹脂成形体に対する注入量としては、難燃化剤注入前の該木質系充填材の比重に対して、難燃化剤を注入後の難燃性木質系充填材の比重が、１．２倍以上４．０倍以下である必要がある。難燃化剤注入後の難燃性木質系充填材の比重が注入前の比重と比較して１．２倍に満たない場合、木質樹脂成形体は十分な難燃性を得ることができない。また、難燃化剤を注入後の難燃性木質系充填材の比重が４．０倍を超えるように難燃化剤を木質系充填剤に注入したとしても、これ以上の難燃性を得ることができない。したがって、製造コストの面から１０倍以下とする必要がある。また、本発明における木質系充填剤の比重は、乾燥を十分におこない、溶媒が除去された後で測定する必要がある。
【００２９】
次に、難燃化剤を木質系充填材に注入する際の注入方法について示す。難燃化剤を木質系充填剤に注入する注入方法は、木質系充填剤材料を破砕加工し木質系充填剤とする際に、破砕加工前の木質系充填材材料に対し難燃化剤を注入する方法と、破砕加工後の木質系充填剤に難燃化材を注入する方法がある。
【００３０】
破砕前の難燃性木質系充填剤材料に難燃化剤を注入加工する方法では、木材を板状に成型したもの、もしくはチップに破砕したものに難燃化剤を注入加工する。このとき、難燃化剤を水やアルコール等に溶解した水溶液やアルコール溶液を用い、含浸、スプレーコート等、任意の方法により注入加工をおこなうことができる。また、このとき加圧しても良い。また木質材への薬剤注入効率を向上させるために、木質材を乾燥させた後に前述の薬液を注入し、その後の再度乾燥させ難燃化薬剤を内部に固定化する方法を用いることができる。
【００３１】
これらの方法により難燃化剤を注入加工した木材は含水率が低下しており、その含水率としては、含浸処理前の木材の大きさにもよるが概ね２〜５％程度である。水分率が著しく低下した難燃化剤を注入した木質材はその強度も著しく低下しており、粉砕や微粉化も容易になる。したがって、難燃化剤が含浸された木質系充填材の粒度をより小さくかつ均一にすることが可能となり、さらに難燃性や成形性に優れる木質樹脂成形体を得ることが可能になる。
【００３２】
破砕前の難燃性木質系充填剤材料に難燃化剤を注入加工する方法では、前記難燃性木質系充填材が粉砕加工した後に難燃化剤を注入加工する。木粉やセルロースパウダーなど、予め所望の粒度に粉砕された木質充填材は任意に選択することができる。これらの予め粉体化された木質系充填材は表面積が大きく、難燃化剤の水溶液やアルコール溶液をスプレーコートやミストコートすることにより木質充填材内部まで難燃化剤を容易に注入することができる。
【００３３】
さらには、噴霧などにより容易に木質系充填材内部まで難燃化薬剤を注入できるだけでなく、さらに少ない薬剤添加量で効率的に難燃性を得ることができる。さらには、木質系充填材の表面を難燃化剤もしくは難燃化剤の溶脱防止剤や成形時の熱可塑性樹脂との相溶化剤などで被覆することもできる。これによりさらに難燃性や成形性に優れる木質樹脂成形体を得ることができる。
【００３４】
次に、難燃化された木質系充填剤を用いた木質樹脂成形体について示す。
【００３５】
本発明における木質樹脂成形体に使用される熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリ塩化ピニル、ポリ乳酸をはじめとする生分解性樹脂、等の樹脂から適官選択が可能である。また、これらの樹脂は単独で用いても副数種の混合であっても構わない。特に、焼却時のダイオキシンの発生や埋め立て時等の環境ホルモン物質の流出、さらには耐久性などの性能を考慮した場合、ポリオレフイン系樹脂およびポリ乳酸樹脂が好適に使用することができる。
【００３６】
前記ポリオレフインとしては、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や、これらを接着性の向上の目的で酸変性したもの、あるいはアイオノマー等から適宜選択が可能で、また、単一でも複数種の混合でも構わない。
【００３７】
前記生分解性樹脂としては、ポリヒドロキシブチレート系、ポリブチレンサクシネート系、ポリブチレンサクシネート系、ポリカプロラクトン系、酢酸セルロース系、ポリエステルアミド系、酢酸ビニル系、コポリエステル系、ポリ乳酸系、デンプン系のものから適宜選択が可能で、単一でも複数種の混合でも構わない。
【００３８】
これら熱可塑性樹脂は適宜選択が可能であるが、焼却時のダイオキシンの発生や埋め立て時等の環境ホルモンの流出、部材としての耐候性や耐熱性、薬品や溶剤に対する耐性等の性能を満たすためには熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂であることが望ましい。
【００３９】
ポリプロピレンは、寸法安定性や材料リサイクル性にも優れた材料であることに加え、塩化ビニル樹脂のような焼却時における環境ホルモン等の流出がなく、ポリプロピレン樹脂の水蒸気バリア性が優れることにより、木質系充填材に注入された難燃化剤が吸放湿を繰り返すことによる難燃化剤の溶出や析出を抑えることができ、長期にその難燃性能を維持することができる。すなわち、難燃性能を長期に渡って維持できる木質樹脂成形体とすることができる。
【００４０】
また、熱可塑性樹脂に対しても、難燃化剤を添加する方が好ましい。熱可塑性樹脂に対する難燃化剤としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の無機系化合物があるが、これらは比較的安価な材料であり、充填材と兼ねて使用するなど特に限定は無い。ただし、熱可塑樹脂に環境を考慮して塩化ビニル樹脂などのハロゲン含有樹脂を使用しないのであるならば、ハロゲン系の難燃化剤やアンチモン化合物などの重金属を含む難燃化剤の使用については配慮する必要がある。
【００４１】
また、熱可塑性樹脂に含有させる難燃化剤としては、リン系難燃化剤を用いても良い。リン系難燃化剤としては、リン酸塩、リン酸エステル、赤リン、リン酸メラミン等をあげることができる。中でも、リン酸塩、リン酸エステルは各種の熱可塑性樹脂に対して発泡断熱層形成による難燃化性能があることから好適である。特に、熱可塑性樹脂としてポリエチレンやポリプロピレンといった一般的に燃えやすいポリオレフィン系樹脂を用いた場合、これらのポリオレフィン系樹脂に対して難燃化剤をリン含量で３〜５重量％含有させることにより著しい難燃効果が得られる。したがって、前述の木質充填材に注入した難燃化剤で難燃化処理された木質系充填材と併用することにより難燃性に優れる木質樹脂成形体を得ることができる。
【００４２】
さらには、リサイクル性においても、ＭＤＦやパーチクルボードのような木質リサイクル建材では熱硬化性樹脂の使用が多いため、再度材料リサイクルすることは難しいものであるが、熱可塑性樹脂と木質充填材からなる樹脂建材においては再度本発明の木質樹脂成形体の原料として、あるいはリサイクル材のプレスボード等に、原料リサイクルすることが容易でもある。
【００４３】
木質系充填材と熱可塑性樹脂の混練は特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が一般的である。また、木質系充填材は含水率が大きいと、ペレタイズ時に発泡の原因となるために、混練前に予め乾燥機やホッパードライヤーで含水率を８％以下に抑えておくことが好ましい。
【００４４】
木質系充填剤と熱可塑性樹脂は混練されたあと、押出成形され、木質樹脂成形体となる。本発明では、木質系充填剤の内部に木質に対する難燃化剤が含有されるため、熱可塑性樹脂に対して、いわゆる充填材のかさを小さくすることができ、成形性も向上できるため、成形品の形状の自由度や、生産性の向上も図ることができる。
【実施例１】
【００４５】
木材の破砕チップをオーブンにて比重約０．３まで乾燥させた後、ホウ酸ナトリウムの水溶液を主成分とする難燃化剤を加圧注入含浸し乾燥させる。この含浸と乾燥を３度繰り返し、比重約０．５の難燃木材チップを作成した。この難燃化剤含浸木材チップを粒径２００μｍに粉砕し、難燃木粉を作製した。また下記配合により、異形押出成形法により縦９００ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板形状の本発明の木質樹脂成形体を成形した。
【００４６】
＜木質樹脂成形体の配合＞
ポリプロピレン樹脂                                            ４９重量部
難燃化剤含浸木粉（平均粒径２００μｍ）                        ２５重量部
タルク                                                        １０重量部
重曹−クエン酸系化学発泡剤                                      ３重量部
縮合リン酸エステル系難燃化剤                                  １３重量部
【実施例２】
【００４７】
木材を比重約０．３まで乾燥した後、粒径約２００μｍに粉砕し、この木粉にリン酸アンモニウムを主成分とする水溶液難燃化剤を噴霧含浸した後再度乾燥させ、比重約０．５の難燃化剤含浸木粉を作製した。これより下記配合により、実施例１と同様に異形押出成形法により縦９００ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板形状の本発明の木質樹脂成形体を成形した。
【００４８】
＜木質樹脂成形体の配合＞
ポリプロピレン樹脂                                            ４９重量部
難燃化剤含浸木粉（平均粒径２００μｍ）                        ２５重量部
タルク                                                        １０重量部
重曹−クエン酸系化学発泡剤                                      ３重量部
縮合リン酸エステル系難燃化剤                                  １３重量部
【００４９】
＜比較例１＞
実施例１の木質樹脂成形体の配合の難燃化剤含浸木粉の代わりに難燃化剤の含浸加工を施していない木分を使用し、実施例１と同様に木質樹脂成形体を成形した。木粉の原料木材、および木粉粒径は実施例１と同じである。
【００５０】
＜木質樹脂成形体の配合＞
ポリプロピレン樹脂                                            ４９重量部
木粉（平均粒径２００μｍ）                                    ２５重量部
タルク                                                        １０重量部
重曹−クエン酸系化学発泡剤                                      ３重量部
縮合リン酸エステル系難燃化剤                                  １３重量部
＜比較例２＞
【００５１】
比較例１と同じ木粉を使用し、木材の難燃化剤として無水硼酸を木材に対して２５重量部配合し、実施例１と同様に木質樹脂成形体を成形した。
【００５２】
＜木質樹脂成形体の配合＞
ポリプロピレン樹脂                                            ４９重量部
木粉（平均粒径２００μｍ）                                    ２０重量部
タルク                                                        １０重量部
重曹−クエン酸系化学発泡剤                                      ３重量部
縮合リン酸エステル系難燃化剤                                  １３重量部
無水硼酸                                                        ５重量部
の木質樹脂成形体を成形した。
【００５３】
＜性能比較＞
上記実施例１ないし実施例３及び比較例１ないし比較例３について、難燃性を評価した。難燃性の評価方法としてはＪＩＳ  Ａ１３２２の４５°メッケルバーナー法により行った。以下に結果を示す。
【００５４】
実施例１      防炎１級
実施例２      防炎１級
比較例１      防炎３級に満たず
比較例２      防炎３級