JP2000345049A

JP2000345049A - 木質系樹脂組成物の製造方法及びその方法によって得られた木質系樹脂組成物並びにその木質系樹脂組成物の成形品

Info

Publication number: JP2000345049A
Application number: JP11157962A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ariki; 斉有木; Tadashi Yoshinaga; 正吉永; Jiro Nishio; 治郎西尾; Akira Nakamura; 彰中村; Eiji Yamano; 英治山野
Original assignee: Eidai Co Ltd
Current assignee: Eidai Co Ltd
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】セルロース系材料としてＰＢ等の木質材の鋸屑
やサンダーダストを使用する場合でも、不快臭が発生し
にくく、熱可塑性プラスチック材料に効率よく短時間で
均一に混合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。【解決手段】ペレット状に造粒されたＰＢサンダーダス
ト１２０ｇと、ポリプロピレン８０ｇとを攪拌翼型混合
機１に投入し、約５０秒間攪拌混合することでゲル状の
木質系樹脂組成物を製造した。ペレット状に造粒された
ＰＢサンダーダストが攪拌されながら徐々に微粉状に粉
砕されるので、ポリプロピレンとＰＢサンダーダストと
が効率よく短時間で均一に混合されると共に、ＰＢサン
ダーダストに付着した尿素樹脂の熱分解温度（１７０
℃）以上の温度条件下での攪拌時間が３秒程度と極めて
短いので、尿素樹脂が熱分解を起こしにくく、木質系樹
脂組成物の製造過程で発生する不快臭を最小限に抑える
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、合成樹脂が付着
したセルロース系材料と熱可塑性プラスチック材料とを
含有する木質系樹脂組成物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性プラス
チック材料と、木粉等のセルロース系材料とを攪拌翼型
混合機に投入し、この攪拌翼型混合機内で両者を攪拌す
る際の摩擦熱によって熱可塑性プラスチック材料を溶融
しながら、溶融状態の熱可塑性プラスチック材料にセル
ロース系材料を混合することで木質系樹脂組成物を製造
し、この木質系樹脂組成物を用いて木質合成板等を成形
するといったことが行われている。

【０００３】ところで、上述したような木質系樹脂組成
物を製造する際に使用されるセルロース系材料として
は、木材等から新たに作った木粉等の素材が使用されて
いるが、こういったピュアなセルロース系材料ではな
く、合板、ＰＢ、ＭＤＦといった木質材の鋸屑やサンダ
ーダスト等を使用することで、資源の有効利用を図るこ
とが望まれている。

【０００４】しかしながら、上述したようなＰＢ等の木
質材の鋸屑やサンダーダストには、木質材を製造する際
に使用される尿素系樹脂等の接着剤が付着しているの
で、こういった鋸屑やサンダーダストを、破砕しながら
溶融させた熱可塑性プラスチック材料に混合することで
木質系樹脂組成物を製造すると、溶融状態にある熱可塑
性プラスチック材料の熱によって、セルロース系材料に
付着していた尿素系樹脂等の接着剤が熱分解を起こして
アンモニアやアミン系化合物が発生し、木質系樹脂組成
物の製造過程で不快臭が発生するといった問題がある。

【０００５】また、このようにして発生したアンモニア
やアミン系化合物は、製造される木質系樹脂組成物の中
に閉じこめられるので、こういった木質系樹脂組成物を
用いて成形品を製造すると、押出成形時に気泡や巣等が
発生し、成形品の肌荒れの原因になると共に、成形後に
も成形品から不快臭が発散するといった問題がある。

【０００６】さらに、上述したような木質系樹脂組成物
を製造する際に使用されるセルロース系材料として、Ｐ
Ｂ等の木質材の鋸屑やサンダーダストといった粉粒状ま
たは繊維状のものを熱可塑性プラスチック材料と共に攪
拌翼型混合機に投入して高速で攪拌しながら混合する
と、粒子径の小さなセルロース系材料が攪拌翼型混合機
内で舞い上がってしまい、セルロース系材料と熱可塑性
プラスチック材料とを効率よく短時間で均一に混合させ
ることができないといった問題もある。

【０００７】そこで、この発明の課題は、セルロース系
材料としてＰＢ等の木質材の鋸屑やサンダーダストを使
用する場合でも、不快臭が発生しにくく、しかも、熱可
塑性プラスチック材料に効率よく短時間で均一に混合さ
せることができる木質系樹脂組成物の製造方法及びその
方法によって得られる木質系樹脂組成物並びにその木質
系樹脂組成物の成形品を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記の課題
を解決するため、この発明は、ペレット状に造粒され
た、合成樹脂が付着した粉粒状または繊維状のセルロー
ス系材料と熱可塑性プラスチック材料とを攪拌翼型混合
機に投入して攪拌することで、前記熱可塑性プラスチッ
ク材料を溶融させながら、ペレット状に造粒された前記
セルロース系材料を微粉状に粉砕し、前記セルロース系
材料に付着した前記合成樹脂の熱分解温度より高い温度
条件下での攪拌時間を３分以下に制限した状態で、微粉
状に粉砕された前記セルロース系材料を溶融状態の前記
熱可塑性プラスチック材料に混合するようにしたのであ
る。

【０００９】このような方法では、使用する熱可塑性プ
ラスチック材料の溶融温度がセルロース系材料に付着し
た合成樹脂の熱分解温度より高い場合でも、合成樹脂の
熱分解温度より高い温度条件下での攪拌時間が３分以下
と短いので、セルロース系材料に付着した合成樹脂の熱
分解を最小限に抑えることができる。

【００１０】従って、請求項２に記載の製造方法のよう
に、使用するセルロース系材料に尿素系樹脂が付着して
いる場合には、その尿素系樹脂のアンモニア、アミン系
化合物への熱分解が抑えられるので、木質系樹脂組成物
の製造過程における不快臭の発生を最小限に抑えること
ができる。

【００１１】また、ペレット状の前記セルロース系材料
が攪拌されながら徐々に微粉状に粉砕されるので、粉粒
状または繊維状のセルロース系材料を熱可塑性プラスチ
ック材料と共に攪拌翼型混合機に投入して攪拌する場合
のように、セルロース系材料が攪拌翼型混合機内で舞い
上がることがなく、熱可塑性プラスチック材料とセルロ
ース系材料とを効率よく短時間で均一に混合させること
ができる。

【００１２】また、上述した方法によって製造された木
質系樹脂組成物には、アンモニアやアミン系化合物等の
熱分解物質が取り込まれにくいので、この木質系樹脂組
成物を用いて押出成形する際に気泡や巣等が発生しにく
く、肌荒れの少ない成形品を得ることができると共に、
得られた成形品からの不快臭の発散も最小限に抑えるこ
とができる。

【００１３】さらに、上述した方法によって製造された
木質系樹脂組成物は、熱可塑性プラスチック材料に対し
てセルロース系材料が均一に分散混合されているので、
この木質系樹脂組成物によって成形された成形品は、物
性の安定した高品質のものとなる。

【００１４】また、セルロース系材料をペレット化して
おくことによって、攪拌翼型混合機等への投入量が測定
しやすくなると共に投入作業も容易になり、粉塵爆発の
危険性もなくなるので、セルロース系材料の取扱性が向
上するといった効果がある。

【００１５】また、請求項３に記載の製造方法のよう
に、セルロース系材料の配合量を５０〜８０重量％の範
囲内に設定しておくと、製造された木質系樹脂組成物か
ら得られる成形品に木質材に近い質感を付与することが
できるといった効果がある。

【００１６】なお、セルロース系材料に付着した合成樹
脂としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹
脂等の尿素系樹脂の他、フェノール樹脂等が含まれる。
また、ここにいう「合成樹脂が付着したセルロース系材
料」としては、合板サンダーダスト、ＰＢサンダーダス
ト、ＭＤＦサンダーダスト、廃ＭＤＦファイバー、合板
鋸屑、ＰＢ鋸屑、ＭＤＦ鋸屑等を使用することができ、
粒子径または繊維長が１０ｍｍ以下のものが好ましい。
また、使用するセルロース系材料には、合成樹脂が付着
していないものが含まれていてもよい。

【００１７】このようなセルロース系材料は、リングダ
イ方式等種々の造粒方法によって、直径が８〜１０ｍ
ｍ、長さが５〜１０ｍｍ、嵩密度が０．５〜０．６ｇ／
ｃｍ³程度にペレット化しておくことが望ましく、特
に、使用するセルロース系材料の粒子径が５ｍｍ以下で
ある場合はペレット化しておくことが有効である。な
お、ペレット化されたセルロース系材料の密度は、１．
０ｇ／ｃｍ³以下が好ましく、より好ましくは０．９ｇ
／ｃｍ³以下である。また、上述したセルロース系材料
は、単一種類でペレット化してもよく、複数種類を混合
した状態でペレット化することも可能である。

【００１８】前記熱可塑性プラスチック材料としては、
ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ
エチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体
（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等やこれらの廃
プラスチックを、単独または複数種類を混合した状態で
使用することができ、これらの熱可塑性プラスチック材
料には、少量の熱硬化性プラスチック材料が混入されて
いてもよい。攪拌翼型混合機内で熱可塑性プラスチック
材料を破砕する際に熱硬化性プラスチック材料も微粉状
に破砕され、セルロース系材料と共に溶融状態の熱可塑
性プラスチック材料に分散されるので、成形品の物性を
大きく左右することはないからである。

【００１９】また、セルロース系材料に付着している合
成樹脂の熱分解を抑制するためには、合成樹脂の熱分解
温度より高い温度条件下での攪拌時間をできるだけ短く
することが望ましいが、熱可塑性プラスチック材料に対
するセルロース系材料の分散混合性についても考慮する
必要があるので、合成樹脂の熱分解温度より高い温度条
件下での攪拌時間は、使用する混合機等の性能を考慮し
てできるだけ短い時間に設定しなければならない。具体
的には、３分以内、好ましくは１分以内、より好ましく
は３０秒以内に設定しておくことが望ましい。

【００２０】また、金属触媒（酸化亜鉛、酸化銅）、活
性炭、炭酸水素ナトリウム等の脱臭剤、セルロース系材
料と熱可塑性プラスチック材料との結合を強化するため
の相溶化剤（例えば、無水マレイン酸変性ポリプロピレ
ン）や混合物の流動性を向上させる滑剤（例えば、ワッ
クス、パラフィン、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸
メチル）等を適宜添加することも可能である。

【００２１】また、製造した木質系樹脂組成物は、溶融
状態でプレス成形、ロール（連続）プレス成形、押出成
形等を行うことによって、木質合成板等の種々の成形品
を製造することができる。具体的には、床下地材や温水
チューブの収容溝が形成された床暖房パネル用のパネル
基材等はプレス成形に、置床パネル、コンパネはロール
プレス成形に適しており、上がり框、水廻り部材、エク
ステリア用成形品（ウッドデッキ等）、建築構造部材
（建築用柱材等）、造作材（廻り縁、敷居、窓枠等）等
は押出成形に適している。なお、置床パネル、コンパネ
はプレス成形によって製造することも可能である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。まず、ＰＢサンダーダストをリングダイ方
式の造粒装置（７５ＨＰ、ＣＰＭ社製）により、直径が
８〜１０ｍｍ、長さが５〜１０ｍｍ、嵩密度が０．５〜
０．６ｇ／ｃｍ³程度にペレット化する。そして、セル
ロース系材料としてペレット化されたＰＢサンダーダス
ト１２０ｇと、熱可塑性プラスチック材料としてポリプ
ロピレン８０ｇとを、図１に示すような攪拌翼型混合機
１に投入し、約５０秒間攪拌した。

【００２３】この攪拌翼型混合機１は、同図に示すよう
に、横向円筒形のチャンバー１１内を、図示しない軸受
によって水平に支持された回転軸１２が貫通しており、
この回転軸１２には６枚の攪拌翼１３ａ、１３ｂ、１３
ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆが設けられている。

【００２４】６枚の攪拌翼１３ａ〜１３ｆのうち、両端
の２枚の攪拌翼１３ａ、１３ｆは、チャンバー１１の両
端壁の内面に溶融状態の熱可塑性プラスチック材料が付
着するのを防止するものであり、チャンバー１１の両端
壁の内面に摺接するように回転軸１２に取り付けられて
いる。

【００２５】一方、チャンバー１１内の中間部に位置し
ている４枚の攪拌翼１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ
は、投入材料をチャンバー１１の中央部に導くことで衝
突効率を高めると共に均一に混合するためのものであ
り、回転軸１２の外周面に千鳥状に取り付けられ、先端
部が約１５度の角度で捻られている。

【００２６】また、チャンバー１１には、材料供給口１
１ａ及び混合物排出口１１ｂがそれぞれ形成されてお
り、ホッパー１５に投入された材料が回転軸１２の外周
面に設けられた螺旋状の材料供給スクリュー１４によっ
て、材料供給室１６から材料供給口１１ａを通ってチャ
ンバー１１内に供給されるようになっている。なお、混
合物排出口１１ｂは図示しない開閉扉によって閉塞され
ている。

【００２７】攪拌翼型混合機１に投入されたペレット状
のＭＤＦサンダーダスト及びポリプロピレンは、チャン
バー１１内において攪拌翼１３ａ〜１３ｆによって攪拌
されることにより、相互に衝突したり、攪拌翼１３ａ〜
１３ｆやチャンバー１１の壁面に衝突したりすることに
よって摩擦熱が発生すると共に徐々に粉砕され、発生し
た摩擦熱によって熱可塑性プラスチック材料であるポリ
プロピレンが徐々に昇温される。なお、使用した攪拌翼
型混合機１の容量は１Ｌであり、先端速度が３０ｍ／秒
程度になるように、攪拌翼１３ａ〜１３ｆを高速で回転
させた。

【００２８】このように、攪拌されることによって投入
材料が徐々に粉砕されながら昇温し、ポリプロピレンの
溶融温度に達すると、ポリプロピレンがゲル状に溶融す
るので、それに伴って、微粉状に粉砕されたＰＢサンダ
ーダストが溶融状態のポリプロピレンに巻き込まれなが
ら均一に分散され、最終的にポリプロピレンと微粉状の
ＰＢサンダーダストとが均一に混合されたゲル状の木質
系樹脂組成物となって混合物排出口１１ｂから排出され
る。

【００２９】ＰＢサンダーダストに付着している尿素樹
脂の熱分解温度は１７０℃、ポリプロピレンの溶融温度
は１６５〜１７０℃であるので、溶融状態のポリプロピ
レンに尿素樹脂が付着しているＰＢサンダーダストを攪
拌混合すると、ＰＢサンダーダストに付着している尿素
樹脂が熱分解を起こし、アンモニアやアミン系化合物が
発生するが、上述した攪拌翼型混合機１では、１７０℃
以上の温度条件下で３秒程度攪拌することにより、溶融
状態のポリプロピレンにＰＢサンダーダストを均一に分
散混合させることができるので、尿素樹脂が熱分解を起
こすことに伴うアンモニアやアミン系化合物の発生を最
小限に抑えることができ、木質系樹脂組成物の製造過程
において不快臭が発生することはなかった。

【００３０】このようにして得られたゲル状の木質系樹
脂組成物を４０ｋｇｆ／ｃｍ²程度の圧力で冷圧プレス
することによって木質合成板を製造した。この木質合成
板は、優れた寸法安定性と十分な物理的強度を備えてお
り、成形された木質合成板からアミン臭等の不快臭が発
散されることもなく、物性の安定した高品質のものであ
った。

【００３１】（比較例）セルロース系材料として尿素樹
脂が付着した粉体状のＰＢサンダーダスト６０重量％、
熱可塑性プラスチック材料としてポリプロピレン４０重
量％を、一般的に使用されているヘンシェル型の攪拌翼
型混合機に同時に投入し、先端速度が３０ｍ／秒程度に
なるように、高速で攪拌翼を回転させることで１０分間
攪拌し、溶融状態のポリプロピレンにＰＢサンダーダス
トを分散混合させて木質系樹脂組成物を製造した。

【００３２】このヘンシェル型の攪拌翼型混合機では、
攪拌混合時に粒子径の小さなＰＢサンダーダストが混合
槽内で舞い上がるため、溶融状態のポリプロピレンにＰ
Ｂサンダーダストを均一に分散混合するのにある程度の
時間を要し、尿素樹脂の熱分解温度（１７０℃）以上の
温度条件下で８分間程度攪拌を行った。このように、尿
素樹脂がある程度の時間その熱分解温度以上の温度環境
にさらされるので、ＰＢサンダーダストに付着した尿素
樹脂が熱分解を起こし、木質系樹脂組成物の製造過程に
おいてアミン臭等の不快臭が発生した。

【００３３】このようにして得られたゲル状の木質系樹
脂組成物を４０ｋｇｆ／ｃｍ²程度の圧力で冷圧プレス
することによって木質合成板を製造した。この木質合成
板には、木質系樹脂組成物の製造過程において生成した
アンモニアやアミン系化合物等が閉じこめられているの
で、成形された木質合成板からもアミン臭等の不快臭が
発散していた。

【００３４】以上のように、尿素系樹脂等の合成樹脂が
付着したセルロース系材料とポリプロピレン等の熱可塑
性プラスチック材料とを混合することで木質系樹脂組成
物を製造する場合であって、使用する熱可塑性プラスチ
ック材料の溶融温度が高いために、セルロース系材料に
付着している合成樹脂の熱分解温度より高い温度条件下
で両者を攪拌混合しなければならない場合は、そういっ
た高い温度条件下での攪拌混合時間をできるだけ抑える
ことによって、セルロース系材料に付着している合成樹
脂の熱分解に伴う不快臭の発生を最小限に抑えることが
できるので、上述した実施例のように、セルロース系材
料と熱可塑性プラスチック材料とを短時間で均一に混合
することのできる混合機を選択して使用することが特に
重要となる。

【００３５】また、この木質系樹脂組成物の製造方法で
は、粉体状のＰＢサンダーダストをそのままの状態で攪
拌翼型混合機１に投入するのではなく、予めペレット状
に造粒した状態で攪拌翼型混合機１に投入し、熱可塑性
プラスチック材料であるポリプロピレンと共に攪拌する
ことで昇温させながら徐々に微粉状に粉砕するようにし
たので、ポリプロピレンが溶融していないため粉体状の
ＰＢサンダーダストをポリプロピレンの内部に取り込め
ない攪拌初期の段階では、粉体状のＰＢサンダーダスト
が存在しておらず、温度が上昇してポリプロピレンが溶
融し始めるころに、ペレット状に造粒したＰＢサンダー
ダストが微粉状に粉砕されているので、粉体状のＰＢサ
ンダーダストをそのままの状態で攪拌翼型混合機１に投
入した場合のように、攪拌によって粉体状のＰＢサンダ
ーダストが攪拌翼型混合機１内で舞い上がることがな
く、ポリプロピレンとＰＢサンダーダストとを効率よく
短時間で均一に混合させることができる。

【００３６】また、セルロース系材料であるＰＢサンダ
ーダストをペレット化しておくことによって、攪拌翼型
混合機等への投入量が測定しやすくなると共に投入作業
も容易になり、粉塵爆発の危険性もなくなるので、ＰＢ
サンダーダストのような粉体状のセルロース系材料の取
扱性が向上するといった効果がある。

【００３７】なお、使用する熱可塑性プラスチック材料
の溶融温度がセルロース系材料に付着している合成樹脂
の熱分解温度より低い場合は、混合機内の温度がセルロ
ース系材料に付着している合成樹脂の熱分解温度以上に
昇温しないように、混合機による攪拌速度等を制御する
ことで、木質系樹脂組成物の製造過程における不快臭の
発生や、成形品からの不快臭の発散を防止することがで
きる。合板サンダーダスト、ＰＢサンダーダスト、ＭＤ
Ｆサンダーダスト、廃ＭＤＦファイバー、合板鋸屑、Ｐ
Ｂ鋸屑、ＭＤＦ鋸屑等には、通常、接着剤としての尿素
系樹脂が付着しているので、尿素系樹脂の熱分解温度よ
り溶融温度が低いポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩
化ビニル等を熱可塑性プラスチック材料として使用する
場合に有効である。

【００３８】また、上述した実施例では、セルロース系
材料であるＰＢサンダーダストの配合量が６０重量％で
あるが、セルロース系材料の配合量は、最終成形品に要
求される物性等を考慮して、５０〜８０重量％の範囲内
で適宜設定すればよい。セルロース系材料の配合量が５
０重量％以下では最終成形品に木質材としての質感を付
与することができないからであり、セルロース系材料の
配合量が８０重量％以上ではバインダとして機能する熱
可塑性プラスチック材料の量が少なすぎて最終成形品に
十分な強度を確保することができないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる木質系樹脂組成物の製造方法
を実施するために使用した攪拌翼型混合機を示す要部断
面図である。

【符号の説明】

１攪拌翼型混合機１１チャンバー１２回転軸１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ攪
拌翼１４材料供給スクリュー１５ホッパー１６材料供給室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 101:00 61:24） (72)発明者西尾治郎大阪府大阪市住之江区平林南２丁目10番60 号永大産業株式会社内 (72)発明者中村彰大阪府大阪市住之江区平林南２丁目10番60 号永大産業株式会社内 (72)発明者山野英治大阪府大阪市住之江区平林南２丁目10番60 号永大産業株式会社内Ｆターム(参考） 4F070 AA15 AB09 AC72 AC85 AE01 FA03 FB06 FB08 FC03 4F071 AA02 AA20 AA41 AA73 AD02 AH03 BA01 BB03 BC03 4J002 AA012 AB011 BB032 BB122 BC032 BD042 BN152 CC033 CC163 CC183 CF062 GL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペレット状に造粒された、合成樹脂が付
着した粉粒状または繊維状のセルロース系材料と熱可塑
性プラスチック材料とを攪拌翼型混合機に投入して攪拌
することで、前記熱可塑性プラスチック材料を溶融させ
ながら、ペレット状に造粒された前記セルロース系材料
を微粉状に粉砕し、前記セルロース系材料に付着した前
記合成樹脂の熱分解温度より高い温度条件下での攪拌時
間を３分以下に制限した状態で、微粉状に粉砕された前
記セルロース系材料を溶融状態の前記熱可塑性プラスチ
ック材料に混合するようにした木質系樹脂組成物の製造
方法。
【請求項２】前記セルロース系材料として、尿素系樹
脂が付着しているものを使用した請求項１に記載の木質
系樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】前記合成樹脂が付着した前記セルロース
系材料の配合量が５０〜８０重量％である請求項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、２または３に記載の方法によ
って製造された木質系樹脂組成物。
【請求項５】請求項４に記載の木質系樹脂組成物を用
いて成形された成形品。