JP2003096252A - 複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形時にラミネート紙粉砕物が焦げず、さらに
ラミネート紙粉砕物の分布が均一で外観が良好な成形物
を得ることができるラミネート紙を粉砕して得られるラ
ミネート紙粉砕物とポリプロピレンとを加熱混練してな
る紙を含有した複合材料を提供する。 【解決手段】紙の片面または両面にポリエチレンラミネ
ート層が設けられたラミネート紙を粉砕して得られるラ
ミネート紙粉砕物とポリプロピレンとを加熱混練してな
る紙を含有した複合材料において、該ポリプロピレンの
ＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメルトマスフローレ
イト（ＭＦＲ、Ａとする）と該ポリエチレンラミネート
層を構成するポリエチレン樹脂のＪＩＳ Ｋ ７２１０
で測定されるメルトマスフローレイト（ＭＦＲ、Ｂとす
る）との比率（Ａ／Ｂ）が４０以上であり、かつ５００
以下であることを特徴とする複合材料の発明。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、紙の片面または両
面にポリエチレンラミネート層が設けられたラミネート
紙を粉砕して得られるラミネート紙粉砕物とポリプロピ
レンとを加熱混練してなる紙を含有した複合材料におい
て、成形時焦げによる表面変色の発生がなく、また、ラ
ミネート紙粉砕物の分散が均一なため表面のラミネート
紙粉砕物の斑点模様が均一で外観の良好な成形物を得る
ことができる紙を含有した複合材料に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来よりメラミン樹脂、フェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂やポリオレフィン等の熱可塑性樹脂に
充填剤として木質系材料を配合することにより、外観や
特性を改善した複合材料が得られることが広く知られて
いる。木質系材料としては、木粉、籾殻、パルプ、紙、
古紙、ケナフ等の非木材等を挙げることができる。 【０００３】特に、樹脂として熱可塑性樹脂であるポリ
オレフィンに木質系材料を配合した複合材料が広く提案
されている。しかし、ポリオレフィンと紙を代表とする
木質系材料との親和性は必ずしも高くなく、仮に両者を
配合しても加熱混練中に木質系材料が熱劣化を起こし、
特性の低下をもたらしたり、思うような成形物が得られ
なかったりした。 【０００４】そこで、各種の改良手段が提案されてい
る。例えば、特公昭６２−５１８６号公報、特公平５−
６０５０２号公報には、ポリプロピレン系樹脂、木粉又
は籾殻、変性ポリプロピレン系樹脂、有機過酸化物、無
機充填剤を配合後、加熱下で反応させて複合材料を得る
方法が記載されている。また、木質系材料をオリゴエス
テル化した後、該オリゴエステル化物を配合することも
提案されている（特開平６−８０８３２号公報）。 【０００５】一方、我々の身のまわりでは、紙にポリオ
レフィンのような熱可塑性樹脂をラミネートしたラミネ
ート紙が、雑誌表紙、カタログ表紙、クラフト包装紙、
印画紙等に多数用いられている。これらラミネート紙
は、不用になると焼却されるが一般的であった。一部
は、トイレットペーパーなどの原料としてラミネート層
を剥がして利用されているが、その量は僅かである。ラ
ミネート紙を木質系材料として熱可塑性樹脂に配合した
複合材料が特開平１０−１３８２４１号公報に記載され
ている。 【０００６】代表的な樹脂成形物の作製方法としては、
射出成形法、ブロー成形法、押し出し成形法、さらに、
押し出し成形法には、パイプ・チューブ押し出し成形
法、シート押し出し成形法、インフレーションフィルム
押し出し成形法、フラットフィルム押し出し成形法、多
層シート・フィルム押し出し成形法などがあるが、熱可
塑性樹脂に充填剤として木質系材料を配合した複合材料
で利用される成形方法としては、そのほとんどが射出成
形法、押し出し成形法である。しかし、これら成形法で
木質系材料を配合した複合材料の成形物を作製しようと
すると成形時の温度設定を厳しく管理する必要がでてく
る。すなわち、射出成形法の場合は、金型内に複合樹脂
が高速、高圧力で流れ込むため複合樹脂の温度が上昇し
て配合されている木質系材料が焦げて変色してしまった
り、押し出し成形法の場合は、押し出し速度が遅いと滞
留時間が長くなるためやはり木質系材料が焦げてしま
う。当然のことながら、作製条件等機械条件で調整は可
能であるが、わずかでも木質系材料に焦げが発生した場
合、成形初期には程度が軽く気がつかなくても経時で焦
げによる変色が顕在化してくることがある。この現象
は、木粉のようにそれ自体が既に着色していて全体が茶
色の成形物では顕著ではないが、パルプ、上質紙系古
紙、ラミネート紙など白色の成形物となる木質系材料で
は顕著に現れる。 【０００７】さらに、上質紙古紙、ラミネート紙など粉
砕物が白色の木質系材料を熱可塑性樹脂に配合した複合
材料で成形物を作製すると、特に射出成形法において、
木質系材料粉砕物の分布の偏りが顕著に現れてしまうと
いう問題があった。この現象は、成形物に着色を施すと
明確に確認される。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、成形時にラミネート紙粉砕物が焦げず、さらにラミ
ネート紙粉砕物の分布が均一で外観が良好な成形物を得
ることができるラミネート紙を粉砕して得られるラミネ
ート紙粉砕物とポリプロピレンとを加熱混練してなる紙
を含有した複合材料を提供することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上のよ
うな問題点を解決するため鋭意研究の結果、以下の発明
に至った。 【００１０】すなわち、紙の片面または両面にポリエチ
レンラミネート層が設けられたラミネート紙を粉砕して
得られるラミネート紙粉砕物とポリプロピレンとを加熱
混練してなる紙を含有した複合材料において、該ポリプ
ロピレンのＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメルトマ
スフローレイト（ＭＦＲ、Ａとする）と該ポリエチレン
ラミネート層を構成するポリエチレン樹脂のＪＩＳ Ｋ
７２１０で測定されるメルトマスフローレイト（ＭＦ
Ｒ、Ｂとする）との比率（Ａ／Ｂ）が４０以上であり、
かつ５００以下であることを特徴とする複合材料の発明
である。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の紙の片面または両面にポ
リエチレンラミネート層が設けられたラミネート紙を粉
砕して得られるラミネート紙粉砕物とポリプロピレンと
を加熱混練してなる紙を含有した複合材料は、該ポリプ
ロピレンのＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメルトマ
スフローレイト（ＭＦＲ、Ａとする）と該ポリエチレン
ラミネート層を構成するポリエチレン樹脂のＪＩＳ Ｋ
７２１０で測定されるメルトマスフローレイト（ＭＦ
Ｒ、Ｂとする）との比率（Ａ／Ｂ）が４０以上であり、
かつ５００以下である。そのため、射出成形法、押し出
し成形法で成形物を作製した際、ラミネート紙粉砕物が
焦げることなく良好な外観の成形物を得ることができ
る。比率が５０より小さいと射出成形法においては剪断
力により加熱で複合樹脂の温度が上昇してしまうためか
ラミネート紙粉砕物を構成する紙繊維が焦げて表面が茶
色に変色した成形物が選られやすくなる。また、比率が
５００を超えると成形物にバリが発生しやすくなった
り、成形物での反りの発生が見られるようになり好まし
くない。 【００１２】本発明で用いるラミネート紙粉砕物は、一
般的なラミネート紙を粉砕したものでよく、ラミネート
紙としては、特に制限されず上質紙、中質紙等一般的な
紙の片面あるいは両面にラミネート層が設けられたもの
であればよい。さらに、現実的には製紙工場あるいは印
刷工場で発生するトリミングロスなどの廃材を利用する
ことが廃棄物削減の観点からも望ましく、具体的には、
片面にラミネートされたクラフト包装紙、雑誌、カタロ
グの表紙、あるいは紙の両面にラミネートされた印画紙
原紙等が挙げられる。 【００１３】また、該ラミネート紙の坪量、厚み、ある
いはラミネート層の厚み等は特に制限されない。しか
し、該ラミネート紙粉砕物の本発明の複合材料での含有
量は、ラミネート紙を構成する紙成分が該複合材料中で
１０〜８５質量％となるように調整することが好まし
い。紙含有率を１０〜８５質量％とすることにより、本
発明の複合材料及び成形物を焼却した際の発生熱量を低
下させることができ、焼却炉を傷めず有効である。紙含
有率を１０質量％よりも少なくすると焼却時の発生熱量
が増えると共に焼却時にポリプロピレンのメルトダウン
が見られるようになり、やはり焼却炉を傷めてしまう。
また、紙含有率を８５質量％より多くすると成形がしに
くくなり、実使用上問題がでてきてしまう。 【００１４】本発明に用いられるラミネート紙を構成す
る紙は、木材パルプと顔料を主成分として構成される。
木材パルプとしては、ＬＢＫＰ、ＮＢＫＰ等の化学パル
プ、ＧＰ、ＰＧＷ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＣＭ
Ｐ、ＣＧＰ等の機械パルプ、ＤＩＰ等の古紙パルプ等の
パルプを含み、必要に応じて従来公知の顔料やバインダ
ー及びサイズ剤や定着剤、歩留まり向上剤、カチオン化
剤、紙力増強剤等の各種添加剤を１種以上用いて混合
し、長網抄紙機、円網抄紙機、ツインワイヤ抄紙機等の
各種装置で支持体の製造が可能であり、酸性、中性、ア
ルカリ性で抄造できる。 【００１５】本発明に用いられるラミネート紙を構成す
るポリエチレンラミネート層は一般的なポリエチレン樹
脂より構成され特に制限されない。具体的には、高密度
ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレ
ン、直鎖状低密度ポリエチレン、メタロセン重合ポリエ
チレン等のポリエチレンが単独あるいは２種類以上を組
み合わせて用いられる。なお、本発明において、ラミネ
ート紙が紙の両面にポリエチレンラミネート層を設けら
れたラミネート紙であった場合、ラミネート層を構成す
るポリエチレンのＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメ
ルトマスフローレイト（ＭＦＲ、Ａとする）とポリプロ
ピレンのＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメルトマス
フローレイト（ＭＦＲ、Ｂとする）との比率（Ａ／Ｂ）
は両面のうちどちらか一方の面で４０以上であり、かつ
５００以下である条件を満たせば本発明の効果が発現す
ることが判明した。 【００１６】本発明で用いるラミネート紙粉砕物を作製
する手段は特に制限されず、一般的な粉砕機を用いるこ
とができる。粉砕機としては、ボールミルタイプ、衝撃
粉砕タイプ、カッタータイプ、ピンミルタイプ、石臼タ
イプ、摩擦粉砕タイプ、クラッシャータイプ等が挙げら
れる。好ましくは、粗粉砕−微粉砕の２工程で粉砕され
たものを用いる方がポリプロピレンとの混練性が良好と
なり、特性の均一化が図れる。 【００１７】本発明の複合材料で用いるポリプロピレン
としては、特に制限されず一般的なものを１種類あるい
は２種類以上を組み合わせて用いることができる。具体
的には、アイソタクチック、シンジオタクチック、アタ
クチック等のポリプロピレン及びそれらの混合物を使用
することができる。 【００１８】本発明において、ラミネート層を構成する
ポリエチレンのＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメル
トマスフローレイト（ＭＦＲ、Ａとする）とポリプロピ
レンのＪＩＳ Ｋ ７２１０で測定されるメルトマスフ
ローレイト（ＭＦＲ、Ｂとする）との比率（Ａ／Ｂ）を
４０以上であり、かつ５００以下であるように調整する
方法は特に制限されないが、好ましくは、ラミネート紙
のポリエチレンラミネート層を構成するポリエチレンに
対してＡ／Ｂが本発明の範囲にはいるようにポリプロピ
レンを適宜選ぶ方がよい。さらに、市販されているポリ
プロピレン樹脂において、本発明に該当するＭＦＲのも
のがない場合、有機過酸化物等をポリプロピレンに加熱
混練して分子量を調整し、所望のＪＩＳ Ｋ ７２１０
で測定されるメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）をもっ
たポリプロピレンを得て使用してもよい。 【００１９】本発明の効果は、ポリエチレンラミネート
層の質量とポリプロピレンの質量の比には特に制限され
ない。 【００２０】本発明の複合材料を得るための加熱混練と
は、ラミネート紙粉砕物とポリプロピレンおよび各種添
加剤を均一に分散させる工程をいい、具体的には、加熱
することにより溶融あるいは半溶融状態にある各種素材
をミキサーあるいはスクリュウで均一に練る工程をい
う。加熱温度には特に制限はなく、仮に素材の軟化温度
以下に加熱温度を設定しても、素材に掛かる剪断力を強
くすることにより剪断熱が発生して結果的に均一に混練
できた複合材料を得ることができる。しかし、本発明の
複合材料にはラミネート紙粉砕物が含まれているため、
加熱温度は該ラミネート紙粉砕物が熱で焦げない範囲に
制限しなければならない。その際、加熱される素材の温
度を１９０℃以下に制限できる範囲で加熱混練すること
が好ましい。 【００２１】本発明の複合材料を得るためには、ラミネ
ート紙粉砕物、ポリプロピレンと各種添加剤を必要量秤
量した後、ヘンシェルミキサーのような高速撹拌機で溶
融混合して造粒しても良いし、バンバリーミキサーのよ
うなバッチ式の混練機で混練しても良い。好ましくは、
混練性を良くするため単軸あるいは２軸の押出機が用い
られ、さらに好ましくは２軸押出機がいっそう混練性が
良くなるため用いられる。押出機で混練−造粒する際、
ダイヘッドより吐出されるストランドをホットカットし
ても良いし、水槽中に引いて冷却した後ペレタイザーで
所望の長さに切断しても良い。また、押出機で混練−造
粒する際、ラミネート紙粉砕物、ポリプロピレンと各種
添加剤を事前に混合機で混合して、それらを同時に押出
機に投入しても良いし、一部材料を押出機に投入した後
サイドフィーダーを用いて残りの材料を押出機に投入し
ても良い。 【００２２】本発明の複合材料には、本発明が目的を阻
害しない範囲で各種添加剤を添加してもかまわない。添
加剤としては、無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤、
難燃剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑
剤、架橋剤、導電剤、防菌・防かび剤、可塑剤、シリコ
ーン、相容化剤、強化剤、充填剤等が挙げられる。 【００２３】本発明の複合材料を用いて成形物を作製す
る際の機械条件は従来よりも広く設定することができる
が当然限界がある。一般的に紙成分の熱劣化や焼け・焦
げの発生を抑制することを考慮に入れ、樹脂温度が２３
０℃を超えないような設定することが好ましい。ポリプ
ロピレン中でのラミネート紙粉砕物の分散性を考慮する
と１５０〜１９０℃の範囲で加熱混練することが好まし
い。 【００２４】 【実施例】以下に、本発明の実施例をあげて説明する
が、本発明はこれらの例に限定されるものではない。ま
た、実施例、及び比較例において「部」及び「％」は、
特に明示しない限り質量部及び質量％を示す。 【００２５】実施例１ ラミネート紙として上質紙の両面にポリエチレンラミネ
ート層を設けた印画紙原紙（ポリエチレンラミネート層
の質量比が２０質量％、ポリエチレンのＭＦＲ＝２、Ｂ
とする）を用意し、カッタータイプ粉砕機（ターボ工業
（株）製 ターボカッターＣ−３００ ３ｍｍメッシュ
装着）で３ｍｍ程度の鱗片状に粉砕したのち、衝撃粉砕
タイプ粉砕機（ターボ工業（株）製 ターボミルＴ−２
５０）で微粉砕して本発明で用いるラミネート紙粉砕物
を得た。さらに、ポリプロピレン（サンアロマー（株）
製 ＰＶＣ２０Ｍ、ＭＦＲ＝８５、Ａとする）と添加剤
として滑剤（ステアリン酸亜鉛）を下記配合でブレンダ
ーを用いて下記配合で混合して複合材料用原料とした
（Ａ／Ｂ＝４２．５）。 ラミネート紙粉砕物 ６４部 ポリプロピレン ３１部 滑剤 ５部 さらに、該複合材料用原料を２軸押出機に投入し、加熱
混練して本発明の複合材料のペレットを作製した。 【００２６】実施例２ ポリプロピレンを有機過酸化物と加熱混練して低分子量
化してＭＦＲ＝１０００としたポリプロピレン（サンア
ロマー（株）製 ＰＶＣ２０Ｍ（ＭＦＲ＝８５））１０
０質量部に対して有機過酸化物としてジクミルパーオキ
シド０．８質量部を添加して２軸押出機で加熱混練して
ペレットを作製した）に変更した以外は実施例１と同様
にして本発明の複合材料からなるペレットを作製した
（Ａ／Ｂ＝５００）。 【００２７】実施例３ ポリプロピレンを有機過酸化物と加熱混練して低分子量
化してＭＦＲ＝５００としたポリプロピレン（サンアロ
マー（株）製 ＰＶＣ２０Ｍ（ＭＦＲ＝８５））１００
質量部に対して有機過酸化物としてジクミルパーオキシ
ド０．４質量部を添加して２軸押出機で加熱混練してペ
レットを作製した）に変更した以外は実施例１と同様に
して本発明の複合材料からなるペレットを作製した（Ａ
／Ｂ＝２５０）。 【００２８】実施例４ ラミネート紙を構成するポリエチレンラミネート層のポ
リエチレンをＭＦＲ＝１０のものに変えた以外は実施例
２と同様にして本発明の複合材料からなるペレットを得
た（Ａ／Ｂ＝１００）。 【００２９】比較例１ ポリプロピレンをＭＦＲ＝６５のポリプロピレン（サン
アロマー（株）製 ＰＭＢ７０Ｈ）に変更した以外は実
施例１と同様にして複合材料からなるペレットを作製し
た（Ａ／Ｂ＝３２．５）。 【００３０】比較例２ ポリプロピレンを有機過酸化物と加熱混練して低分子量
化してＭＦＲ＝１１００としたポリプロピレン（サンア
ロマー（株）製 ＰＶＣ２０Ｍ（ＭＦＲ＝８５）１００
質量部に対して有機過酸化物としてジクミルパーオキシ
ド０．９質量部を添加して２軸押出機で加熱混練してペ
レットを作製した）に変更した以外は実施例１と同様に
して本発明の複合材料からなるペレットを作製した（Ａ
／Ｂ＝５５０）。 【００３１】比較例３ ラミネート紙を構成するポリエチレンラミネート層のポ
リエチレンをＭＦＲ＝３のものに変えた以外は実施例１
と同様にして本発明の複合材料からなるペレットを得た
（Ａ／Ｂ＝２８．３）。 【００３２】〈試験方法〉 １． 成形物表面変色１ 実施例及び比較例で作製した複合材料からなるペレット
をもちいて射出成形機（（株）日本製鋼所製 Ｊ５５Ｅ
ＬIII）で平板（１５０ｍｍ×８０ｍｍ×１ｍｍ）を２
０枚射出成形した。成形の際、射出時間を０．３秒、成
形温度１７０℃に設定した。出来上がった成形物を目視
で観察し、表面が茶色く変色しているものの枚数を数え
た。枚数が０枚のものが最も優れている。 【００３３】２． 成形物表面変色２ 実施例及び比較例で作製した複合材料からなるペレット
をもちいて射出成形機（（株）日本製鋼所製 Ｊ５５Ｅ
ＬIII）で平板（１５０ｍｍ×８０ｍｍ×１ｍｍ）を２
０枚射出成形した。成形の際、射出時間を０．３秒、成
形温度１９０℃に設定した。出来上がった成形物を目視
で観察し、表面が茶色く変色しているものの枚数を数え
た。枚数が０枚のものが最も優れている。 【００３４】３． 成形物表面変色３ 実施例及び比較例で作製した複合材料からなるペレット
をもちいて押し出し成形機で異形成形（アイ・ケー・ジ
（株）製異形成形装置、平板１５０ｍｍ×８０ｍｍ×５
ｍｍ ２０枚）を行った。出来上がった成形物を目視で
観察し、表面が茶色く変色しているものの枚数を数え
た。枚数が０枚のものが最も優れている。 【００３５】４．ラミネート紙粉砕物分散性 実施例及び比較例で作製した複合材料からなるペレット
１００質量部に対して、０．５質量部の青色マスターバ
ッチを混ぜて、射出成形機（（株）日本製鋼所製 Ｊ５
５ＥＬIII）で青色の平板（１５０ｍｍ×８０ｍｍ×１
ｍｍ）を２０枚射出成形した。成形の際、射出時間を
０．３秒、成形温度１９０℃に設定した。出来上がった
成形物を目視でラミネート紙粉砕物の表面での散らばり
具合を観察した。２０枚全てで均一に分散されているも
のを分散性が優と判定し、１５枚以上で均一に分散され
ているものを分散性が並と判定し、均一に分散されてい
るもののが１４枚以下のものを分散性が劣と判定した。 【００３６】５．反り 成形物表面変色１で作製した平板を平らな台の上に置き
持ち上がり量を測定した。測定は、四隅のうち１点を台
と密着させた際に持ち上がり量が最も高い隅の持ち上が
り量を測定した。持ち上がり量は小さい方が良好で反り
が少ないと判断される。 【００３７】６．バリ 成形物表面変色１で作製した平板でバリの発生したもの
の枚数を数えた。枚数が０枚のものが最も優れている。
なお、成形時の型締力は５０ｔとした。 【００３８】 【表１】 【００３９】評価：表１より明らかなように本発明の複
合材料を使用した成形物では射出成形、押し出し成形と
成形方法を特に選ばず焦げの発生がない。ところが、比
較例１の複合材料では射出温度が１７０℃であれば変色
はないものの、１９０℃になると変色が発生してしま
う。すなわち、機械条件が狭いこととなる。また、比較
例２のようにＡ／Ｂを５００より大きくしてしまうと反
りとバリを発生するようになり好ましくないことが判
る。ところが、本発明の複合材料で作製した成形物では
反り、バリの発生は全くない。 【００４０】 【発明の効果】本発明の複合材料を用いて成形物を作製
しても含有しているラミネート紙粉砕物が焦げて茶色に
変色してしまうことがない。さらに、ラミネート紙粉砕
物が均一に分散するため外観性もよく製品としての価値
が上がり有効である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 昌数 埼玉県岩槻市柏崎135番地ポリコール興業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 AB01X BB03Y BB12W

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 紙の片面または両面にポリエチレンラミ
   ネート層が設けられたラミネート紙を粉砕して得られる
   ラミネート紙粉砕物とポリプロピレンとを加熱混練して
   なる紙を含有した複合材料において、該ポリプロピレン
   のＪＩＳ Ｋ７２１０で測定されるメルトマスフローレ
   イト（ＭＦＲ、Ａとする）と該ポリエチレンラミネート
   層を構成するポリエチレン樹脂のＪＩＳ Ｋ ７２１０
   で測定されるメルトマスフローレイト（ＭＦＲ、Ｂとす
   る）との比率（Ａ／Ｂ）が４０以上であり、かつ５００
   以下であることを特徴とする複合材料。