(57)【要約】【課題】構成成分を適切に組み合わせるとともに、当該構成成分の良好な分散状態を実現することによって、木質系樹脂成形品の硬さと柔軟性をさらに向上させることができる木質系樹脂組成物を提供する。【解決手段】ブリネル硬さが２０〜４０ＭＰａのポリオレフィン系樹脂材料と木質系材料とを混練した後、ブリネル硬さが１〜５ＭＰａのポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加して混練する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリネル硬さが２０〜４０ＭＰａのポリオレフィン系樹脂材料と木質系材料とを混練した後、ブリネル硬さが１〜５ＭＰａのポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加して混練することを特徴とする木質系樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記木質系材料を前記木質系樹脂組成物全量に対して２０〜４０質量％含有させ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の製造方法。
【請求項３】
前記木質系樹脂組成物全量に対する前記ポリオレフィン系樹脂材料と前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量が、質量比で１：１．２〜１：２の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の木質系樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の木質系樹脂組成物の製造方法によって製造された木質系樹脂組成物から成形されたことを特徴とする木質系樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質系樹脂組成物の製造方法および木質系樹脂成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
木粉等の木質系材料と熱可塑性樹脂との混合物を成形して得られる木質系樹脂成形品は、外観に木質感を表現でき、さらに、退色や腐食が生じ難いという特徴を有しているため、従来より、建物の内装材や外装材等に広く利用されている。例えば、建物の床面と壁面が接する部分に取り付ける内装用壁材としての樹脂製巾木には、様々な使用環境にも耐え得る硬さを備えていることが求められる。また、建築資材として長尺のロール状にすることが可能であるような柔軟性を有するとともに、施工の際にはロール状に巻かれた状態から設置面に沿って貼り付けることができる程度の形状回復性能を保持していることも求められる。
【０００３】
しかしながら、混練型ウッドプラスチックをはじめ、一般に用いられている木質系成形材料は硬度が高く、耐衝撃性に劣るだけでなく、曲げることが困難である等、柔軟性に欠けている点が懸念されていた。
【０００４】
この柔軟性の観点からは、例えば、特許文献１、２では、塩化ビニル樹脂等の塩素を含む樹脂成分を用いることなく、柔軟性の高い木質樹脂成型体を製造することができる木粉を含む樹脂組成物が提案されている。当該文献では、非晶性のポリプロピレンおよび／またはプロピレン系ポリマー組成物と、さらに、ポリエチレン、エチレン共重合体および熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれるポリマー成分が用いられている。
【０００５】
一方で、柔軟性を付与するために、例えば、熱可塑性エラストマーを用いて、木質系材料と混練して得た木質系成形材料の場合には、硬さや曲げ弾性率が大きく低下してしまう点が懸念されていた。
【０００６】
そこで、これまでにも、木質系材料を含む樹脂組成物における柔軟性と硬さの両方の特性に着目した検討が行われてきた。例えば、特許文献３では、木質系材料を含有する樹脂組成物の成形加工性および耐衝撃強度を改善することを目的として、ポリオレフィン、エステル化木質系材料、変性ポリオレフィン、およびエチレン／α−オレフィンエラストマーからなる樹脂組成物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１５５９５５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５５９５６号公報
【特許文献３】特開２００５−２００６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような複合材としての樹脂組成物が所望の性状を発揮するためには、構成成分の種類や含有量等の組み合わせを最適化するだけでなく、樹脂組成物における各構成成分の分散状態を制御することが重要である。特に、木質系樹脂組成物の場合には、木質系材料と熱可塑性樹脂を含む混練物の滑り性が低下すること等に起因して、成形が困難になること等も想定される。そのため、木質系樹脂組成物において構成成分を均一に分散させることは、木質系樹脂成形品の性能にも大きく影響を及ぼす要素のひとつである。
【０００９】
木質系樹脂組成物の製造方法に関しては、例えば、特許文献１、２では、木粉と樹脂成分とをベンチニーダを用いて混練することが記載されているのみである。また、特許文献３では、好ましい製造方法として、各成分をヘンシェルミキサーにより混合して均一化した後、得られた混合物を２軸押出機で所定の温度で混練することが例示されているに留まっている。
【００１０】
このように、これまでの様々な改良の試みにもかかわらず、依然として、木質系樹脂組成物の構成成分の分散状態にまで着目したアプローチは十分に行われていなかった。そこで、木質系樹脂組成物の構成成分を適切に組み合わせるとともに、当該構成成分の良好な分散状態を実現することによって、木質系樹脂成形品の硬さと柔軟性をさらに向上させることができる木質系樹脂組成物が求められていた。
【００１１】
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り、木質系樹脂成形品の硬さと柔軟性をさらに向上させることができる木質系樹脂組成物の製造方法を提供することを課題としている。
【００１２】
また、本発明は、前記の製造方法によって製造された木質系樹脂組成物から成形された木質系樹脂成形品を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の木質系樹脂組成物の製造方法は、ブリネル硬さが２０〜４０ＭＰａのポリオレフィン系樹脂材料と木質系材料とを混練した後、ブリネル硬さが１〜５ＭＰａのポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加して混練することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の木質系樹脂成形品は、前記の木質系樹脂組成物の製造方法によって製造された木質系樹脂組成物から成形されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の木質系樹脂組成物の製造方法によれば、構成成分を適切に組み合わせるとともに、当該構成成分の良好な分散状態を実現することによって、木質系樹脂成形品の硬さと柔軟性をさらに向上させることができる木質系樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００１７】
本発明の木質系樹脂組成物の製造方法の一実施形態では、ブリネル硬さが２０〜４０ＭＰａのポリオレフィン系樹脂材料と木質系材料とを混練した後、ブリネル硬さが１〜５ＭＰａのポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加して混練することを特徴とする。
【００１８】
＜木質系材料＞
本実施形態で用いられる木質系材料としては、木材を微粉化または微繊維化してポリオレフィン系樹脂材料と混練可能な形状にしたものであれば特に限定されない。例えば、ＭＤＦを破砕したＭＤＦ粉、パーティクルボードを破砕したパーティクル粉等を適宜用いることができる。また、木質廃材等を原料とした木粉であってもよい。木材の種類としては、例えば、松、杉、檜、もみ等の針葉樹材、ブナ、シイ、ユーカリ等の広葉樹材等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１９】
木質系材料の粒度は特に制限されるものではなく、木質系樹脂成形品の用途等に応じて適宜設定することができる。なお、木質系樹脂成形品の表面平滑性が要求される場合には、ふるいによって粒径の小さい木質系材料のみを選別して用いることができる。例えば、平均粒径が２０〜１００メッシュ（１５０μｍ〜８５０μｍ）程度のものを好ましく使用することができる。
【００２０】
木質系材料の含有量は、資源のリサイクルや経済的な観点からは、木質系樹脂組成物中に含有する木質系材料が多いほど、相対的に熱可塑性樹脂の使用量が削減できるので好ましい。しかしながら、一般に、熱可塑性樹脂に対して木質系材料を多量に混合すると、木質系樹脂組成物の滑り性が低下し、成形加工が困難となり、結果的に成形品の脆性化を招く場合がある。
【００２１】
したがって、本実施形態では、木質系材料は、前記木質系樹脂組成物全量に対して２０〜４０質量％含有させることが好ましい。
【００２２】
また、ポリオレフィン系樹脂材料との混練性をより高める観点から、予め化学処理を施した木質系材料を用いてもよく、例えば、エステル化された木質系材料が挙げられる。なお、木質系材料は、１種単独で用いてもよく、必要に応じて２種以上を併用してもよい。
【００２３】
＜ポリオレフィン系樹脂材料＞
本実施形態で用いられるポリオレフィン系樹脂材料は、ブリネル硬さが２０〜４０ＭＰａであることが好ましい。本明細書において、ブリネル硬さは、JIS Z 2243に従って測定される値である。ポリオレフィン系樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等の単独重合体、およびプロピレン・エチレン共重合体、エチレン・プロピレン共重合体等の共重合体が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２４】
ポリオレフィン系樹脂材料の含有量は、木質系樹脂成形品の用途等に応じて適宜設定することができるが、前記木質系樹脂組成物全量に対して、通常、２０〜４０質量％である。ポリオレフィン系樹脂材料の含有量が上記の範囲を下回る場合には、木質系樹脂成形品の硬度が低くなり、耐衝撃性が低下する場合がある。ポリオレフィン系樹脂材料の含有量が上記の範囲を上回る場合には、木質系樹脂成形品の硬度が過剰に高くなり、耐衝撃性が低下し、曲げ加工ができない場合がある。
【００２５】
なお、ポリオレフィン系樹脂材料は、１種単独で用いてもよく、必要に応じて２種以上を併用してもよい。
【００２６】
＜ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー＞
本実施形態で用いられるポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、ブリネル硬さが１〜５ＭＰａであることが好ましい。ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリオレフィン系樹脂材料のマトリックス相にオレフィン系ゴムを分散させたエラストマー等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２７】
木質系樹脂組成物における分散の均一性の観点からは、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、前記ポリオレフィン系樹脂材料とマトリックス相が同種であり、前記ポリオレフィン系樹脂材料と相溶性を有するものが好ましい。
【００２８】
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量は、木質系樹脂成形品の用途等に応じて適宜設定することができるが、前記木質系樹脂組成物全量に対して、通常、３０〜６０質量％である。ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量が上記の範囲を下回る場合には、木質系樹脂成形品の硬度が過剰に高くなり、耐衝撃性が低下し、曲げ加工ができない場合がある。ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量が上記の範囲を上回る場合には、木質系樹脂成形品の硬度が低くなり、耐衝撃性が低下する場合がある。
【００２９】
本実施形態では、前記木質系樹脂組成物全量に対する前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量が、前記ポリオレフィン系樹脂材料の含有量よりも多いことが好ましい。例えば、ポリオレフィン系樹脂材料とポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量は、質量比で１：１．２〜１：２の範囲とすることができる。このようにポリオレフィン系樹脂材料とポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量を調節することによって、木質系樹脂成形品に成形した際に強度を損なわない程度の硬さを維持しつつ、所望の柔軟性をも備えた木質系樹脂成形品とすることができる。
【００３０】
なお、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、１種単独で用いてもよく、必要に応じて２種以上を併用してもよい。
【００３１】
＜その他の成分＞
本実施形態では、本発明の所望の目的、効果を阻害しない範囲で、あるいは副次的効果を与えるものとして、必要に応じて木質系樹脂組成物の安定や強化等の目的のために、一般的に用いられる相溶化剤、安定剤、フィラー等の各種添加剤を含有させることができる。
【００３２】
＜材料成分の混練＞
本実施形態では、前記ポリオレフィン系樹脂材料と前記木質系材料とを混練した後、前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加して混練する。
【００３３】
一般に、樹脂組成物の材料成分を混練する場合には、これらの材料成分を一度に混練機に投入して混練してもよく、段階的に材料成分を投入して混練してもよい。本実施形態では、段階的に材料成分を投入して混練することによって、木質系樹脂組成物における材料成分、特に、木質系樹脂材料の分散の均一性をより向上させることができる。そして、その結果、硬さおよび柔軟性に優れた木質系樹脂成形品を得ることができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態では、まず、ポリオレフィン系樹脂材料と木質系材料とを混練して、木質系材料が混練物の特定の部分に凝集することがないように、せん断力を作用させて分散状態のばらつきをなくす。次に、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加し、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとポリオレフィン系樹脂材料との相溶性を利用しながら混練することによって、木質系樹脂組成物において木質系材料をより均一に分散させることができる。また、必要に応じて添加される相溶化剤も、材料成分の分散の均一性を向上させる役割を果たす。
【００３５】
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと木質系材料とを混練した後に、ポリオレフィン系樹脂材料を添加して混練した場合や、すべての材料成分を一度に投入して混練した場合には、木質系樹脂組成物における各材料成分の分散が不均一になる場合がある。すなわち、これらの場合には、硬度の低いポリオレフィン系熱可塑性エラストマーに集中的にせん断力がかかり、木質系材料とポリオレフィン系樹脂材料にはせん断力がかかりにくくなる。このような不均一分散状態の木質系樹脂組成物を成形して得られる木質系樹脂成形品は、硬さや柔軟性の向上効果が十分に得られない場合がある。
【００３６】
本実施形態で用いられる混練機としては、投入した材料成分を十分に混練できるものであれば特に制限されるものではなく、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。さらに、投入した材料成分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。投入した木質系材料、ポリオレフィン系樹脂材料、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー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て、材料成分の変性を生じさせることができ、より短時間で分散の均一性を得ることが可能となる。
【００３７】
混練の条件は、混練機やブレード、スクリュー形状等に応じて適宜設定することができる。混練温度は、ポリオレフィン系樹脂材料、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーが溶融する温度以上が必要であり、通常、１９０〜２２０℃の範囲で設定される。混練温度が上記の範囲内であれば、木質系樹脂材料が熱分解することがないので好ましい。なお、混練時間は、材料成分の種類や含有量、設備能力等に応じて適宜設定することができる。
【００３８】
＜木質系樹脂成形品＞
本発明の木質系樹脂成形品の一実施形態は、前記木質系樹脂組成物の製造方法によって製造された木質系樹脂組成物から成形されたことを特徴とする。
【００３９】
本実施形態では、上記のようにして木質系樹脂組成物の材料成分の混練を行った後、押出機、射出成形機、プレス成形機等により成形して木質系樹脂成形品を得ることができる。なお、混練の後に、一旦ペレットにしてもよく、混練物を用いて連続的に成形してもよい。
【００４０】
このようにして得られた本実施形態の木質系樹脂成形品は、硬さと柔軟性に優れており、建物の内装材や外装材等としてはもちろんのこと、広範な分野において使用することができる高機能性材料である。
【００４１】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
本実施例および比較例においては、木質系樹脂成形品試験片について、以下の物性試験を行った。
［硬度試験］
JIS Z 2243に従って、ブリネル硬さ（ＭＰａ）を測定した。
［耐衝撃性試験］
JIS K 7110に従って、アイゾット衝撃試験器（テスター産業(株)製）を用いて衝撃強度（ＫＪ／ｍ２）を測定した。
［残留たわみ試験］
試験片のおおよそ中央部分を支点として片側を１０ｍｍ曲げ、直後の残留たわみ（ｍｍ）を測定した。
【００４３】
＜実施例１＞
木粉（100メッシュアンダー）６０質量％、ポリプロピレン（MFR 30）（ブリネル硬さ３０ＭＰａ）３５質量％、および相溶化剤（三菱化学  モディック（登録商標））５質量％を、ラボプラストミル（東洋精機製）を用いて１９０℃・１００ｒｐｍの条件下で５分間混練した。得られた混練物５０質量％に対して、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（エーイーエス・ジャパン社製、ジオラスト  701-70）（ブリネル硬さ３ＭＰａ）５０質量％を投入し、１９０℃・６５ｒｐｍの条件下でさらに５分間混練して、木質系樹脂組成物を得た。この木質系樹脂組成物を、ハンドトゥルーダー（東洋精機製）を用いてダンベル型試験片に成形した。
【００４４】
＜比較例１＞
木粉（100メッシュアンダー）６０質量％、ポリプロピレン（MFR 30）（ブリネル硬さ３０ＭＰａ）３５質量％、および相溶化剤（三菱化学  モディック（登録商標））５質量％を、ラボプラストミル（東洋精機製）を用いて、１９０℃・１００ｒｐｍの条件下で５分間混練後、１９０℃・６５ｒｐｍの条件下で５分間混練した。得られた混練物を、ハンドトゥルーダー（東洋精機製）を用いてダンベル型試験片に成形した。
【００４５】
＜比較例２＞
木粉（100メッシュアンダー）３０質量％、およびポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（エーイーエス・ジャパン社製、ジオラスト  701-70）（ブリネル硬さ３ＭＰａ）７０質量％を、ラボプラストミル（東洋精機製）を用いて、１９０℃・１００ｒｐｍの条件下で５分間混練後、１９０℃・６５ｒｐｍの条件下で５分間混練した。得られた混練物を、ハンドトゥルーダー（東洋精機製）を用いてダンベル型試験片に成形した。
【００４６】
＜比較例３＞
木粉（100メッシュアンダー）３０質量％、ポリプロピレン（MFR 30）（ブリネル硬さ３０ＭＰａ）１７．５質量％、相溶化剤（三菱化学  モディック（登録商標））２．５質量％およびポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（エーイーエス・ジャパン社製、ジオラスト  701-70）（ブリネル硬さ３ＭＰａ）５０質量％を、ラボプラストミル（東洋精機製）を用いて、１９０℃・１００ｒｐｍの条件下で５分間混練後、１９０℃・６５ｒｐｍの条件下で５分間混練して、木質系樹脂組成物を得た。この木質系樹脂組成物を、ハンドトゥルーダー（東洋精機製）を用いてダンベル型試験片に成形した。
【００４７】
以上の木質系樹脂組成物もしくは混練物の材料成分組成、および木質系樹脂成形品試験片の物性試験結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2016000765.tif 000002
【００４９】
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを用いなかった比較例１の試験片では、実施例１と比較して硬さが約４．９倍であったが、耐衝撃性が低く、残留たわみ試験においては試験片が破損した。また、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと木質系材料とを混練して得た比較例２の試験片では、実施例１と比較して硬さ、耐衝撃性が低く、残留たわみの値も大きかった。そして、材料成分を一度に投入して混練した比較例３の試験片では、実施例１と比較して硬さ、耐衝撃性、残留たわみのいずれの結果も劣っていた。
【００５０】
このように、実施例１の木質系樹脂成形品は、いずれの物性試験においても比較例に対して有意に優れた結果を示した。つまり、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを添加することにより、耐衝撃性が向上し、一定の硬さを維持しつつ曲げ加工後の形状回復性能に優れた木質系樹脂成形品が得られた。また、ポリオレフィン系樹脂材料とポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとを併用し、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの含有量をポリオレフィン系樹脂材料の含有量よりも多くすることにより、熱可塑性樹脂成分としてポリオレフィン系熱可塑性エラストマー単独の場合と比較して、２倍以上の硬さを有する木質系樹脂成形品が得られた。そして、ポリオレフィン系樹脂材料とポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとを段階的に投入して混練することにより、硬さと柔軟性がより向上した木質系樹脂成形品が得られた。なお、各試験片を成形する前の木質系樹脂組成物もしくは混練物の外観を目視観察したところ、実施例１の木質系樹脂組成物が最も均質な外観を有しており、材料成分の分散のムラや木質系材料の凝集は見られなかった。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な形態はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても本発明に含まれる。