JP2003113280A

JP2003113280A - 合成木材

Info

Publication number: JP2003113280A
Application number: JP2001307668A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Uruji; 宇留治　　泰
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】相溶化剤を増量することなく押出し成形に適
したチキソトロピー性が得られかつ所望の強度を確保で
きる合成木材を提供する。【解決手段】この合成木材１０を構成するコンパウン
ドは、ポリプロピレンからなるマトリックス樹脂１１
と、破砕木粉等のセルロース系充填材１２と、相溶化剤
としてのマレイン酸変性ポリプロピレンと、アタクチッ
クポリプロピレンとを含有している。相溶化剤とアタク
チックポリプロピレンは、マトリックス樹脂１１と充填
材１２との密着性を高める機能を有している。このコン
パウンドを押出し成形機によって押出し成形することに
より、所定の断面形状の合成木材１０を製造する。相溶
化剤は重量比で約０．５％添加されている。アタクチッ
クポリプロピレンは重量比で０．５％〜２．５％添加さ
れている。

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、木粉等のセルロ
ース系破砕物を充填材として使用する合成木材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばトラックの荷箱等に用いる合成木
材は、ポリプロピレンやポリエチレン等のマトリックス
樹脂に木粉等のセルロース系破砕物からなる充填材を混
入してなるコンパウンドを、押出し成形機によって所定
の断面形状に押出し成形することにより製造されてい
る。木粉等のセルロース系破砕物は、一定値以上のアス
ペクト比（縦横比）を有する細長い形状であるため、成
形時に生じるせん断応力により、コンパウンドの流れ方
向に沿って木粉が配向する性質がある。

【０００３】上記コンパウンドを押出し成形することに
よって製造する板状の合成木材は、押出し方向（合成木
材の長手方向）に木粉の配向を促すことにより、長手方
向の強度，弾性率，線膨張率等の機械的物性を向上する
工夫がなされている。例えば特開平１０−７１６３６号
公報に記載されている合成木材用組成物は、マトリック
ス樹脂（この場合、ポリプロピレン）に相溶化剤を添加
することにより、マトリックス樹脂と木粉との密着性を
高めるとともに、合成木材の長手方向に木粉が効率的に
配向するように、コンパウンドの流動性をコントロール
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平１０−７１
６３６号公報に記載されているコンパウンドは、加圧下
でのコンパウンドの流動性を高めるために、チキソトロ
ピー性が最大となるように相溶化剤の添加量が設定され
ている。チキソトロピー性を有する流体は、圧力が高く
なるほど流動速度比が大きくなる点で、通常のニュート
ン流体とは異なっている。

【０００５】チキソトロピー性が大きいコンパウンド
は、押出し成形機によって成形する場合、圧力の高いと
ころと低いところでは、圧力差以上に流動速度差が大き
くなるという特性がある。このためチキソトロピー性が
大きいコンパウンドでは、押出し方向に直角な成形断面
内に広い圧力分布がある場合に、成形安定性が低下する
傾向があった。このため所望量の相溶化剤が添加されて
いても、複雑な断面形状や幅広形状の製品の場合に成形
速度を上げることが難しかった。

【０００６】前記特開平１０−７１６３６号公報に記載
されているコンパウンドの場合、チキソトロピー性が最
大になる相溶化剤（マレイン酸変性ポリプロピレン）の
添加量は、重量比で０．５％である。このコンパウンド
の場合、相溶化剤の添加量を０．５％よりも多くするこ
とによってチキソトロピー性を下げ、圧力分布に対して
流動速度の変化を小さくすることができる。しかし相溶
化剤は高価なため添加量を増やすのは採算上好ましくな
い。

【０００７】従ってこの発明の目的は、相溶化剤を増量
することなく適度なチキソトロピー性が得られかつ所望
の強度を確保できる合成木材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の観点による本発明
の合成木材は、ポリプロピレンまたはポリエチレンから
なるマトリックス樹脂と、木粉等のセルロース系充填材
と、添加剤としての相溶化剤およびアタクチックポリプ
ロピレンとを含有するコンパウンドを、所定の断面形状
に押出し成形したものである。

【０００９】この発明の合成木材は、コンパウンド中に
相溶化剤とアタクチックポリプロピレンを添加したこと
により、マトリックス樹脂と充填材との密着性が向上す
る。また、相溶化剤によってチキソトロピー性が高まる
とともに、アタクチックポリプロピレンによってコンパ
ウンドのチキソトロピー性すなわち流動性が調整される
ことにより、圧力変化に対する流動速度の変化が小さく
なる。

【００１０】この発明の好ましい態様では、相溶化剤が
マレイン酸変性ポリプロピレンであり、重量比で０．５
％±０．１％添加されているとともに、アタクチックポ
リプロピレンが重量比で０．５％〜２．５％添加されて
いる。

【００１１】第２の観点による本発明の合成木材は、ポ
リプロピレンまたはポリエチレンからなるマトリックス
樹脂と、木粉等のセルロース系充填材と、アタクチック
ポリプロピレンとを含有するコンパウンドを、所定の断
面形状に押出し成形したものである。この発明の好まし
い態様では、アタクチックポリプロピレンが重量比で
０．５％〜５．０％添加されている。

【００１２】この発明では、前記相溶化剤（例えばマレ
イン酸変性ポリプロピレン）の代りにコンパウンド中に
添加したアタクチックポリプロピレンによって、マトリ
ックス樹脂と充填材との密着性が高まり、合成木材の曲
げ強度等が向上する。また、コンパウンド中に添加され
たアタクチックポリプロピレンにより、押出し成形に適
したチキソトロピー性が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図１に示す合成木材
１０の一例は、ポリプロピレンからなるマトリックス樹
脂１１と、マトリックス樹脂１１に混入した木粉等のセ
ルロース系充填材１２と、相溶化剤としてのマレイン酸
変性ポリプロピレンと、アタクチックポリプロピレンと
を含有するコンパウンドによって構成されている。合成
木材１０の用途について制約はないが、例えばトラック
等の輸送用車両の荷箱などに好適に使用することができ
る。

【００１４】図２に模式的に示す押出し成形機２０によ
って、上記コンパウンドを所定の断面形状となるように
押出し成形することにより、合成木材１０が製造され
る。この押出し成形機２０は、型２１と、ノズル２２
と、材料供給機構２３と、図示しない加熱手段などを備
えている。型２１は、成形すべき合成木材１０の断面形
状に応じたキャビティ２４を有している。

【００１５】木粉等のセルロース系破砕物からなる充填
材１２は、一定値以上のアスペクト比（縦横比）を有す
る細長い形状であるから、押出し成形時に生じるせん断
応力により、コンパウンドが流れる方向に沿って木粉が
配向する性質がある。このため各充填材１２は、合成木
材１０の長手方向すなわち押出し方向Ｘに沿って配向し
ている。

【００１６】この実施形態のコンパウンドのマトリック
ス樹脂（ポリプロピレン）１１の含有量は重量比で３
９．０％〜４７．０％、充填材（破砕木粉）１２は重量
比で５０％〜６０％である。相溶化剤とアタクチックポ
リプロピレンは、いずれもマトリックス樹脂１１と充填
材１２との密着性を高める機能を有している。相溶化剤
としてのマレイン酸変性ポリプロピレンは、後述する理
由により重量比で０．５％（ばらつきを考慮すると０．
５％±０．１％）添加されている。アタクチックポリプ
ロピレンは重量比で０．５％〜２．５％添加されてい
る。

【００１７】ポリプロピレンの立体化学構造は、アイソ
タクチックとシンジオタクチックとアタクチックの３種
類が知られている。ポリプロピレンは通常大部分がアイ
ソタクチックである。アイソタクチックは、置換基が全
て平面の上または下の一方側に存在し、各モノマー単位
が分子鎖に沿って同一の立体配置をするような不斉中心
をもつ。これに対しアタクチックポリプロピレンは無秩
序な立体配置をとるため結晶化しにくく、マトリックス
樹脂１１と充填材１２の双方に対して密着性を発揮する
ことができる。

【００１８】図３中の特性Ａは、相溶化剤（マレイン酸
変性ポリプロピレン）を０．５％添加した場合に、アタ
クチックポリプロピレンの添加量を０％，０．５％，
１．５％，２．５％と変化させたときのチキソトロピー
性の変化を示している。相溶化剤のみの添加量が０．５
％付近のときチキソトロピー性が最大となり、アタクチ
ックポリプロピレンの添加量が増えるにつれて、チキソ
トロピー性が下がってゆく。

【００１９】チキソトロピー性が大きいと、押出し成形
時の圧力変化に対して流動速度の変化も大きくなり、押
出し成形機２０による成形性が悪化する原因となる。こ
のためこの実施形態では、チキソトロピー性を若干下げ
るために、前記相溶化剤以外に、アタクチックポリプロ
ピレンを添加している。

【００２０】チキソトロピー性が大きいコンパウンド
は、図４に曲線Ｂ１で示すように、圧力が増加するにつ
れて、せん断速度が累進的に増加する流動特性を有して
いる。これに対しニュートン流体は圧力とせん断速度が
おおむね比例関係にある。コンパウンドにアタクチック
ポリプロピレンを添加すると、図４に曲線Ｂ２で示すよ
うに圧力の変化に対するせん断速度の変化を緩やかなも
のにすることができる。

【００２１】図５中の特性Ｃは、前記相溶化剤を０．５
％添加した場合に、アタクチックポリプロピレンの添加
量を０％，０．５％，１．５％，２．５％と変化させた
ときの曲げ強度の変化を示している。相溶化剤のみの添
加量が０．５％付近（０．５％±０．１％）のときに曲
げ強度が最大である。

【００２２】図５の特性Ｃに示されるように、アタクチ
ックポリプロピレンの添加量が増えるにつれて曲げ強度
が僅かに下がってゆく。しかし添加量が２．５％（相溶
化剤の添加量０．５％）までは実用上問題のない曲げ強
度が得られている。

【００２３】以上説明した理由により、第１の実施形態
では、木粉含有量５０％以上の合成木材において、押出
し成形に適したチキソトロピー性が得られかつ実用に適
した曲げ強度が得られるように、アタクチックポリプロ
ピレンを０．５％〜２．５％添加することにした。な
お、相溶化剤としてのマレイン酸変性ポリプロピレンの
添加量が０．５％付近を下回ると、チキソトロピー性と
曲げ強度の低下が著しくなる。マレイン酸変性ポリプロ
ピレンは、少なくとも０．４％添加する必要がある。

【００２４】次にこの発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態の場合、合成木材１０を構成す
るコンパウンドのマトリックス樹脂（ポリプロピレン）
１１は重量比で３９．５％〜４５．０％、充填材１２と
しての破砕木粉は重量比で５０％〜６０％である。前記
相溶化剤（マレイン酸変性ポリプロピレン）を添加する
代りに、アタクチックポリプロピレンを０．５％〜５．
０％添加している。このアタクチックポリプロピレン
は、マトリックス樹脂１１と充填材１２との密着性を高
める機能を担っている。すなわち相溶化剤に相当する機
能を有している。

【００２５】図３の特性Ｄは、アタクチックポリプロピ
レンのみを添加した場合に、添加量を０％〜５．０％と
変化させたときのチキソトロピー性の変化を示してい
る。アタクチックポリプロピレンの添加量が多くなるに
つれてチキソトロピー性が下がってゆくが、低下の度合
いは緩やかであり、添加量５％までは押出し成形に適し
たチキソトロピー性が確保されている。

【００２６】図５の特性Ｅは、アタクチックポリプロピ
レンのみを添加した場合において、添加量を０％〜５．
０％と変化させたときの曲げ強度の変化を示している。
アタクチックポリプロピレンの添加量が増えるにつれ
て、曲げ強度が大きくなってゆき、５％付近でほぼ限界
に達する。これは、アタクチックポリプロピレンの添加
によってマトリックス樹脂１１と充填材１２との密着性
が高まってゆくことによる。添加量がゼロでは曲げ強度
が低すぎて実用に適しない。アタクチックポリプロピレ
ンは少なくとも０．５％添加する必要がある。

【００２７】以上説明した理由により、第２の実施形態
では、木粉含有量５０％以上の合成木材の押出し成形に
適したチキソトロピー性が得られかつ実用上の曲げ強度
が確保されるように、相溶化剤（マレイン酸変性ポリプ
ロピレン）の代りに、アタクチックポリプロピレンを
０．５％〜５．０％添加することにした。

【００２８】なお、以上説明した各実施形態は、いずれ
もマトリックス樹脂としてポリプロピレンを用いたが、
マトリックス樹脂としてポリエチレンを用いた場合も同
様の効果が得られる。また本発明に用いる充填材は，破
砕木粉以外のセルロース系破砕物であってもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、相溶
化剤とアタクチックポリプロピレンの添加によってマト
リックス樹脂と充填材との密着性が高まり、合成木材の
強度を高めることができる。また相溶化剤によってコン
パウンドのチキソトロピー性を十分高めることができる
とともに、アタクチックポリプロピレンの添加によりチ
キソトロピー性が調整されるため、コンパウンドの圧力
変化に対する流動速度の変化が小さくなり、成形安定性
が向上する。

【００３０】請求項２に記載した発明によれば、相溶化
剤としてのマレイン酸変性ポリプロピレンと、アタクチ
ックポリプロピレンとを適量添加することによってチキ
ソトロピー性を十分高めることができるとともに、マト
リックス樹脂と充填材との密着性を悪化させることなく
所望のチキソトロピー性に調整することができる。

【００３１】請求項３に記載した発明によれば、アタク
チックポリプロピレンが相溶化剤として機能することに
より、マトリックス樹脂と充填材との密着性が高まり、
合成木材の強度を高めることができる。また、アタクチ
ックポリプロピレンを添加することによって、押出し成
形に適したチキソトロピー性を得ることができる。

【００３２】請求項４に記載した発明によれば、押出し
成形に適したチキソトロピー性が得られるとともに、マ
トリックス樹脂と充填材との密着性が確保されるため、
実用に適した曲げ特性等の機械的物性が得られる。しか
も相溶化剤にマレイン酸変性ポリプロピレンを用いる場
合に比べて、低コストで合成木材を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の合成木材の一部を示す
斜視図。

【図２】図１に示された合成木材を製造する押出し成
形機を模式的に示す断面図。

【図３】相溶化剤とアタクチックポリプロピレンの添
加量とチキソトロピー性との関係を示す図。

【図４】チキソトロピー性を有する流体の圧力とせん
断速度との関係を示す図。

【図５】相溶化剤とアタクチックポリプロピレンの添
加量と曲げ強度との関係を示す図。

【符号の説明】

１０…合成木材１１…マトリックス樹脂１２…充填材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリプロピレンまたはポリエチレンからな
るマトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂に混入され
るセルロース系充填材と、該充填材と前記マトリックス
樹脂との密着性を高める相溶化剤と、アタクチックポリ
プロピレンとを含有するコンパウンドを、所定の断面形
状に押出し成形してなることを特徴とする合成木材。
【請求項２】上記相溶化剤がマレイン酸変性ポリプロピ
レンであり、前記コンパウンドに重量比で０．５％±
０．１％添加され、かつ、上記アタクチックポリプロピ
レンが重量比で０．５％〜２．５％添加されていること
を特徴とする請求項１記載の合成木材。
【請求項３】ポリプロピレンまたはポリエチレンからな
るマトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂に混入され
るセルロース系充填材と、該充填材と前記マトリックス
樹脂との密着性を高めるアタクチックポリプロピレンと
を含有するコンパウンドを、所定の断面形状に押出し成
形してなることを特徴とする合成木材。
【請求項４】上記アタクチックポリプロピレンが、前記
コンパウンドに重量比で０．５％〜５．０％添加されて
いることを特徴とする請求項４記載の合成木材。