(57)【要約】【課題】  強度や寸法安定性を有する木質樹脂成形品の製造方法を提供すること。【解決手段】  木質粉体と熱可塑性樹脂とを混合して成形する木質樹脂成形品の製造方法において、木質粉体が、木質廃材が粉砕されたものであり、かつ、酸無水物又はジカルボン酸で改質されたものであることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質粉体と熱可塑性樹脂とを混合して成形する木質樹脂成形品の製造方法において、木質粉体が、木質廃材が粉砕されたものであり、かつ、酸無水物又はジカルボン酸で改質されたものであることを特徴とする木質樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂と、酸無水物又はジカルボン酸を溶融混練した後、木質粉体を加えて溶融混練することにより木質粉体を改質することを特徴とする請求項１に記載の木質樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
木質粉体と、酸無水物又はジカルボン酸と、熱可塑性樹脂を混合して加熱溶融させ、高せん断力を作用する状態で混練することにより木質粉体を改質することを特徴とする請求項１又は２に記載の木質樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
木質粉体が、熱硬化性樹脂を含む木質廃材を粉砕した木質粉体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の木質樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質樹脂成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木質粉体と塩化ビニルやオレフィン系の熱可塑性樹脂を混練し成形した木質樹脂複合材（Wood Plastic Conposit）（以下、単にＷＰＣと略称する）が、デッキ、ベンチ等のエクステリアや造作材等の内装材として用いられている。
【０００３】
ＷＰＣにおける木質粉体の熱可塑性樹脂に対する比率は、通常２０〜５０質量％程度であるが、最近では木質粉体比率が７０質量％以上という高木質率のＷＰＣも上市されてきており、木質粉体の需要が増加している。
【０００４】
そのため、ＷＰＣ等に使用される木質粉体として、製材の端材や建築廃材等の木質廃材を粉砕した粉体を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３０８５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
製材の端材や建築廃材等の木質廃材のうち、合板や繊維板等の木質ボード等の木質廃材を利用した場合、これらには一般的にバインダーとしてメラミン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着剤が含まれており、これらの木質廃材を用いて成形した木質樹脂成形品は、強度や寸法安定性等の品質が低下するという問題があった。
【０００７】
また、木質廃材の利用については、木質廃材の履歴が不明なケースがあり、用途が限定されると木質廃材ごとに分別する必要もあり膨大な手間がかかっていた。
【０００８】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、優れた強度や寸法安定性を有する木質樹脂成形品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【００１０】
即ち、本発明の木質樹脂成形品の製造方法は、木質粉体と熱可塑性樹脂とを混合して成形する木質樹脂成形品の製造方法において、木質粉体が、木質廃材が粉砕されたものであり、かつ、酸無水物又はジカルボン酸で改質されたものであることを特徴とする。
【００１１】
この木質樹脂成形品の製造方法において、熱可塑性樹脂と、酸無水物又はジカルボン酸を溶融混練した後、木質粉体を加えて溶融混練することにより木質粉体を改質することが好ましい。
【００１２】
また、前記木質樹脂成形品の製造方法において、木質粉体と、酸無水物又はジカルボン酸と、熱可塑性樹脂を混合して加熱溶融させ、高せん断力を作用する状態で混練することにより木質粉体を改質することが好ましい。
【００１３】
また、前記木質樹脂成形品の製造方法において、木質粉体が、熱硬化性樹脂を含む木質廃材を粉砕した木質粉体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の木質樹脂成形品の製造方法によれば、優れた強度や寸法安定性を有する木質樹脂成形品を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の木質樹脂成形品の製造方法について詳細に説明する。
【００１６】
本発明の木質樹脂成形品の製造方法は、木質粉体と熱可塑性樹脂とを混合して成形する木質樹脂成形品の製造方法において、木質粉体が、木質廃材を粉砕したものであり、かつ、酸無水物又はジカルボン酸で改質されたものである木質樹脂成形品の製造方法である。
【００１７】
酸無水物又はジカルボン酸による改質は、酸無水物又はジカルボン酸と木質粉体及び熱可塑性樹脂の粉体又は粒状の材料を、混練機で加熱混練することにより改質することができる。
【００１８】
酸無水物又はジカルボン酸及び熱可塑性樹脂を所定の温度で溶融させ木質粉体と加熱下で混練することにより、酸無水物又はジカルボン酸を木質粉体及び熱可塑性樹脂に付加結合させカルボキシル基を導入させて改質することができる。
【００１９】
熱可塑性樹脂に親水基であるカルボキシル基を導入することにより木質粉体との相溶性を良好にし、また、木質粉体に対しては木質粉体成分の水酸基と導入したカルボキシキル基とのエステル結合を生じさせることで、木質粉体の疎水化や寸法安定化が可能となり、木質樹脂成形品の外観や物性の低下を抑制することができる。
【００２０】
本発明の木質樹脂成形品の製造方法では、熱可塑性樹脂と、酸無水物又はジカルボン酸を溶融混練した後に木質粉体を加えて改質することができる。
【００２１】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂としては、一般に公知の熱可塑性樹脂を制限なく用いることができ、これらのものとしては、例えばオレフィン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂等を挙げることがでる。これらの中でもオレフィン系樹脂のポリプロピレン樹脂を好適に用いることができる。
【００２２】
本発明で用いられる酸無水物としては、無水マレイン酸、無水フタル酸を挙げることができる。また、マレイン酸、フタル酸を用いて加熱混練することで酸無水物に変換させることも可能である。
【００２３】
これらの酸無水物の添加量は木質樹脂成形品全体の０．５〜５質量％の範囲が好ましい。酸無水物の添加量をこの範囲とすることにより優れた強度や寸法安定性を有する木質樹脂成形品を製造することができる。
【００２４】
本発明で用いられるジカルボン酸としては、フマル酸、コハク酸、アジピン酸を好適に用いることができる。これらのジカルボン酸の添加量は、木質樹脂成形品全体の０．５〜５質量％の範囲が好ましい。ジカルボン酸の添加量をこの範囲とすることにより優れた強度や寸法安定性を有する木質樹脂成形品を製造することができる。
【００２５】
本発明で用いられる木質粉体は、製材の端材や建築廃材等の木質廃材を粉砕したものを用いることができ、屋外で放置された木質廃材や合板、ＭＤＦ、パーティクルボード、集成材等の木質ボードの切断屑や端材等であってもよい。
【００２６】
木質ボードの廃材や切断屑、端材を利用した場合、これらの木質ボードにはバインダーとしてメラミン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着剤が含まれている場合がある。
【００２７】
本発明では、このような熱硬化性樹脂からなる接着剤が含まれている木質ボードの廃材や切断屑、端材等の木質廃材を粉砕した木質粉体に対しても、酸無水物又はジカルボン酸による改質が可能である。
【００２８】
木質粉体は木質廃材を粉砕して用いられるが、木質粉体の粒度は木質樹脂成形品の用途に応じて必要とされる粒度が異なるため、特に制限されるものではなく、適宜設定することができる。
【００２９】
なお、木質樹脂成形品の表面平滑性が要求される場合には、ふるいにより細かい木質粉体のみを選別して用いることができ、この場合には４５メッシュ以下のふるいで分級することが好ましい。
【００３０】
また、木質粉体に水分が多く含まれる場合には、酸無水物が水和して開環したり、あるいは酸の脱水が生じにくくなるため、特に吸湿しやすい木質粉体の含水率は１０質量％以下であることが好ましい。
【００３１】
本発明で用いられる混練機としては、投入した材料を十分に混練できるものであれば特に制限はないが、加熱と同時にせん断力を作用させ、一定時間以上連続して混練できる装置、例えばニーダーや二軸混練機、ロール混練機等を好適に用いることができる。
【００３２】
さらに、投入した材料に高せん断力を作用させることのできるブレードやスクリュー形状を備えた混練機で混練することがより好ましい。
【００３３】
投入した木質粉体や熱可塑性樹脂に対して高せん断力を作用させることにより、機械的な撹拌に加え、材料の成分変性を生じさせることができ、メカノケミカル反応により、より短時間で高反応率の改質を行うことが可能となる。
【００３４】
特に、添加する酸が酸無水物ではないジカルボン酸の場合、特にメカノケミカル反応により熱可塑性樹脂や木質粉体との改質を効率的に進めることができる。
【００３５】
また、混練の条件は混練機やスクリュー、ブレード形状により適宜設定することができる。混練温度は熱可塑性樹脂及び、酸無水物又はジカルボン酸が溶融する温度以上が必要であり、通常１５０〜２２０℃の範囲で設定される。
【００３６】
なお、温度がこの範囲であれば木質粉体成分が熱分解することがないため好ましい。混練時間は材料の種類や量、設備能力により適宜設定することができる。
【００３７】
本発明では、木質廃材を粉砕して得られた木質粉体、酸無水物又はジカルボン酸、熱可塑性樹脂以外の成分を、本発明の効果を阻害しない範囲で配合することが可能である。
【００３８】
これらの成分としては、例えば、ガラス繊維、ワラストナイト、パルプ、等の繊維や、タルク、炭酸カルシウム、マイカ等の無機フィラー、滑材、撥水材等の添加材や、木質廃材由来ではない木質粉体を挙げることができる。
【００３９】
また、混練を行った後、押出機、射出成形機、プレス成形機等により成形して木質樹脂成形品を得ることができる。混練の後に、一旦ペレットにしてもよく、これらを用いて連続的に成形することもできる。
【００４０】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【実施例】
【００４１】
＜実施例１＞
ＭＦＲ（Melt flow rate）１０のポリプロピレン樹脂ペレット（日本ポリプロ製、ノバテックＳＡ０４Ｃ）１００質量部を、高せん断混練タイプのディスク型ブレードを設置したプラストミル（東洋精機製作所製  セグメントミキサーＫＦ１５Ｖ）に投入し、１９０℃、６０ｒｐｍで混練し溶融させた後に、無水マレイン酸粉末（日油製、クリスタルＭＡＮ）をポリプロピレン樹脂ペレット１００質量部に対して３質量部加えた。
【００４２】
さらに針葉樹合板の切削端材を粉砕後、ふるいにより４５メッシュ以下に分級した含水率４質量％の木質粉体１２０質量部を加え、２０分間、１２０ｒｐｍの回転速度で混練を行った。
【００４３】
せん断摩擦による発熱により材料温度は２１０℃まで達した。混練した材料を一旦取り出し、そのまま２００℃に設定したプレスでスペーサーを設置し１２ＭＰａで１分間加圧後、冷却することにより２ｍｍの厚みの木質樹脂成形品を得た。
＜実施例２＞
【００４４】
ＭＦＲ（Melt flow rate）１０のポリプロピレン樹脂ペレット（日本ポリプロ製、ノバテックＳＡ０４Ｃ）１００質量部を、高せん断混練タイプのディスク型ブレードを設置したプラストミル（東洋精機製作所製  セグメントミキサーＫＦ１５Ｖ）に投入し、１９０℃、６０ｒｐｍで混練し溶融させた後に、無水フタル酸粉末（ナカライテスク試薬）をポリプロピレン樹脂ペレット１００質量部に対して３質量部加えた。
【００４５】
さらに、パーティクルボードの切削屑をふるいにより４５メッシュ以下に分級した含水率６質量％の木質粉体１２０質量部を加え、２０分間、１２０ｒｐｍの回転速度で混練を行った。
【００４６】
せん断摩擦による発熱により材料温度は２１０℃まで達した。混練した材料を一旦取り出し、そのまま２００℃に設定したプレスでスペーサーを設置し１２ＭＰａで１分間加圧後、冷却することにより２ｍｍ厚みの木質樹脂成形品を得た。
【００４７】
＜実施例３＞
アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂ペレット（ＵＭＧ  ＡＢＳ製、ＥＸ１２０）を、高せん断混練タイプのディスク型ブレードを設置したプラストミル（東洋精機製作所製  セグメントミキサーＫＦ１５Ｖ）に投入し、２１０℃、６０ｒｐｍで混練し溶融させた後に、アジピン酸粉末（ナカライテスク試薬）を樹脂ペレット１００質量部に対して５質量部加えた。
【００４８】
さらにＭＤＦ（Mタイプ）の切削端材を粉砕後、ふるいにより４５メッシュ以下に分級した含水率０．５質量％の木質粉体８０質量部を加え、２０分間、１２０ｒｐｍの回転速度で混練を行った。
【００４９】
せん断摩擦による発熱により材料温度は２１０℃まで達した。混練した材料を一旦取り出し、そのまま２２０℃に設定したプレスでスペーサーを設置し１２ＭＰａで１分間加圧後、冷却することにより２ｍｍ厚みの木質樹脂成形品を得た。
【００５０】
＜比較例１＞
ＭＦＲ（Melt flow rate）１０のポリプロピレン樹脂ペレット（日本ポリプロ製、ノバテックＳＡ０４Ｃ）１００質量部とマレイン酸変性プリプロピレン樹脂ペレット（三洋化成製、ユーメックス１０１０）５質量部を、ローラ型ブレードを設置したプラストミル（東洋精機製作所製）に投入し、１９０℃、６０ｒｐｍで混練し溶融させた後に、さらに接着剤を含まない木材を加工した製材の切削端材を粉砕後、ふるいにより４５メッシュ以下に分級した含水率４質量％の木質粉体１２０質量部を加え、２０分間混練を行った。
【００５１】
材料温度は設定温度１９０℃のままであった。混練した材料を一旦取り出し、そのまま２００℃に設定したプレスでスペーサーを設置し１２ＭＰａで１分間加圧後、冷却することにより２ｍｍ厚みの木質樹脂成形品を得た。
【００５２】
＜比較例２＞
ＭＦＲ（Melt flow rate）１０のポリプロピレン樹脂ペレット（日本ポリプロ製、ノバテックＳＡ０４Ｃ）１００質量部とマレイン酸変性プリプロピレン樹脂ペレット（三洋化成製、ユーメックス１０１０）５質量部を、ローラ型ブレードを設置したプラストミル（東洋精機製作所製）に投入し、１９０℃、６０ｒｐｍで混練し溶融させた後に、さらに針葉樹合板の切削端材を粉砕後、ふるいにより４５メッシュ以下に分級した含水率４質量％の木質粉体１２０質量部を加え、１２ＭＰａで１分間混練を行った。
【００５３】
材料温度は設定温度１９０℃のままであった。混練した材料を一旦取り出し、そのまま２００℃に設定したプレスでスペーサーを設置し加圧後、冷却することにより２ｍｍ厚みの木質樹脂成形品を得た。
【００５４】
上記の実施例１〜３及び比較例１、２の各木質樹脂成形品について曲げ試験、アイゾット衝撃試験、吸水試験を行った。
【００５５】
曲げ試験は、ＪＩＳ７１７１（荷重速度１ｍｍ／分）に基づいて行い、曲げヤング率及び曲げ強度を測定した。その試験結果を表１に示す。
【００５６】
アイゾット衝撃試験は、ＪＩＳ７１１１（ノッチ無し）に基づいて行った。その試験結果を表１に示す。
【００５７】
吸水試験は、ＪＩＳ７２０９（２３℃２４ｈ浸漬）に基づいて行い、吸水率及び吸水体積変化率を測定した。その試験結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2013107999.tif 000002
【００５９】
実施例１〜３では接着剤を含まない木材からの木粉を用いた比較例１と同等以上の強度を示し、特に吸水試験では比較例１、２よりも優れた吸水に対する寸法安定性を示した。
【００６０】
また、接着剤を含む廃材を用い、酸無水物又はジカルボン酸による改質を施さなかった比較例２では、全ての試験項目について低下が確認された。