JP2003292630A

JP2003292630A - マスターバッチ、その製造方法及び成形品

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Publication number: JP2003292630A
Application number: JP2002104777A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Maruyama; 隆之丸山
Original assignee: YAMASHO KK
Current assignee: YAMASHO KK
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】建築系廃材や産業廃棄物等の廃棄物を破砕して
得られた繊維状の木粉と家庭ゴミなどから回収されるオ
レフィン系樹脂を主成分とする廃プラスチックを用いた
マスターバッチ、その製造方法及びその成形品を提供す
る。【解決手段】熱可塑性樹脂組成物に木粉が全重量の６０
〜８５％含まれてなることを特徴とするマスターバッ
チ。熱可塑性樹脂組成物はオレフィン系樹脂を主成分と
する廃プラスチックが好ましく、木粉は木質片を高速ジ
ェット気流式の破砕機によって粉砕して得られた木質繊
維状破砕材が好ましい。木粉中に含まれる水分が蒸発す
ることによって熱可塑性樹脂が発泡して多孔質化したマ
スターバッチの製造方法と前記のマスターバッチを使用
した成形品である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築系廃材や産業
廃棄物等の廃棄物を破砕して得られた木質繊維状破砕材
などの木粉と家庭ゴミなどから回収されるオレフィン系
樹脂を主成分とする廃プラスチックを用いたマスターバ
ッチ、その製造方法及びその成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂に炭酸カルシウムな
どの無機系充填材を混合して異形押出成形、射出成形、
プレス成形などにより成形した成形品が建材や家具など
の分野に広く使用されている。しかし、前記の無機系充
填材に代えてまたは無機系充填材とともに木粉を高充填
することは困難であるばかりでなく、木粉中に含まれる
水分が成形時の高熱で蒸発して多孔質になるとともに、
強度が極端に低下して実用に耐え得ず、未だ経済的な価
格で量産化するには至っていない。

【０００３】一方、廃プラスチックのリサイクル方法と
しては、廃プラスチックを回収して、再生原料として新
たなプラスチック製品に再利用する方法、廃プラスチッ
ク原料を熱分解や加水分解して元の製造原料であるモノ
マーに戻す方法、廃プラスチックをガス化、液化または
減容固化して燃料とし、または直接燃焼して暖房として
利用し、電力を回収してエネルギー利用する方法等があ
る。前記リサイクル方法の中でも包装用の容器やトレー
などの家庭ゴミとして回収される廃プラスチックはオレ
フィン系樹脂が主成分であり、再生原料として新たなプ
ラスチック製品に再利用すればリサイクルコストが比較
的安価なことから極めて有利である。

【０００４】加えて、建築系廃材や産業廃棄物は木くず
とプラスチックなどが混在している場合があり、回収し
て再生原料として再利用する際に、木とプラスチックな
どを分別する手間がかかり問題であった。その上、前記
の家庭ゴミや建築系廃材や産業廃棄物は年々増大し、今
や社会問題化するに至り、その対策として回収資源の有
効利用に関する開発が切望されている現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明者は
前記の問題点を解消すべく鋭意研究した結果、予め木粉
を高充填したマスターバッチを作成しておいて、かかる
マスターバッチを成形機で成形することによって、成形
品に生じる発泡現象を防止するとともに、木粉が均一に
分散することによる成形品の強度向上と安価に成形品を
得ることができることを知見し本願発明に至ったもので
ある。本願発明は、建築系廃材や産業廃棄物のように木
くずとプラスチックが混在した廃材、または、家具、建
具の木くず、鉛筆の端材くず、製紙の木くずチップ等を
破砕して木質繊維状破砕材となし、かかる木質繊維状破
砕材などの木粉を家庭ゴミなどから回収される廃プラス
チックなどの熱可塑性樹脂に高充填したマスターバッ
チ、その製造方法及びその成形品を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、熱可塑性樹脂組成物に木粉が全重量の
６０〜８５％含まれてなることを特徴とするマスターバ
ッチとする（請求項１）。

【０００７】また、前記の課題を解決するために、本発
明は、前記の熱可塑性樹脂組成物はオレフィン系樹脂を
主成分とする廃プラスチックであることを特徴とする前
記のマスターバッチとすることが好ましい（請求項
２）。

【０００８】また、前記の課題を解決するために、本発
明は、前記の木粉は、主たる繊維状の長さが０．５〜２
０ｍｍの木質繊維状破砕材であることを特徴とする前記
のマスターバッチとすることが好ましい（請求項３）。

【０００９】また、前記の課題を解決するために、本発
明は、前記の木粉は、木質片を高速ジェット気流式の破
砕機によって粉砕して得られた木質繊維状破砕材である
ことを特徴とする前記のマスターバッチとすることが好
ましい（請求項４）。

【００１０】また、前記の課題を解決するために、本発
明は、前記の高速ジェット気流式の破砕機はケーシング
とケーシングの内側に収納された円筒状の回転体からな
る破砕機であって、該回転体のケーシングと対向する円
周面が仕切板で形成された多数の小室を有するジェット
気流式の破砕機によって、少なくとも木質片または木質
片と熱可塑性樹脂片を含む混合物を前記ケーシングと回
転体円周面の間で発生した超高速ジェット気流によって
加速して衝突させて木質繊維状破砕材または木質繊維状
破砕材と熱可塑性樹脂を含む組成物とすることを特徴と
する前記のマスターバッチとすることが好ましい（請求
項５）。

【００１１】また、前記の課題を解決するために、本発
明は、熱可塑性樹脂組成物に木粉を加えて、木粉が全重
量の６０〜８５％含まれるように調整、混合して組成物
とする混合工程と、前記組成物を加熱溶融してエクスト
ルーダーによって棒状ないし帯状などに連続して押出
し、前記木粉ないし組成物中に含まれる水分が蒸発する
ことによって熱可塑性樹脂が発泡して多孔質化するとと
もに、この連続状押出物を所定長さに切断する成形工程
と、を備えたマスターバッチの製造方法とする（請求項
６）。

【００１２】また、前記の課題を解決するために、本発
明は、前記のマスターバッチを単独で又は適宜量のオレ
フィン系樹脂と混合して熱成形してなることを特徴とす
る成形品とすることが好ましい（請求項７）。

【００１３】

【作用】前記の木片を粉砕してできた木粉には通常、全
重量の約１０〜６０％の水分が含まれるが、マスターバ
ッチ成形過程で押出成形時の熱によって蒸発して外部に
排出される。このときに水蒸気が外部に抜ける排出路に
よってマスターバッチは多孔質化する。前記の水分が放
出された木粉を含有するマスターバッチを使用すること
によって、成形時の水分の蒸発による成形品の発泡現象
を防止できる。また、マスターバッチ中に含まれる空気
も多孔質化した孔を伝達して外部に排出されるので空気
の残留による発泡現象も防止することができる。また、
保存中にマスターバッチ中に吸着された水分は成形前に
乾燥することによって容易に外部に排出することができ
る。かかる木粉を所定量混合することによって、成形品
の寸法安定性を向上し、且つ、無機系の充填剤と違って
比重が小さいので軽量化に寄与する。

【００１４】長さが０．５〜２０ｍｍの木質繊維状破砕
材の木粉を使用することによって、木質繊維状が繊維強
化プラスチック（ＦＲＰ）における繊維と同様の役割を
担い、成形品の強度を向上させるとともに、木粉に含有
される樹脂成分であるリグニンが熱可塑性樹脂組成物と
木粉の親和性を高める混和剤の作用をなし、もって成形
品の強度が向上するものと推測される。また、木粉中の
木酢系成分が押出成形時の熱によって浸出して前記の多
孔質孔の周囲などに付着し、この木酢系成分の消臭作用
によって廃プラスチックの臭いが消えるものと推測され
る。事実、製造されたマスターバッチは廃プラスチック
特有の臭いが殆どないことが確認されている。

【００１５】請求項４ないし５記載の高速ジェット気流
式の破砕機を使用することによって、カッター式の破砕
機を使用して粉砕する場合と違い、木質片の中の繊維が
極力切断されず、繊維長方向に沿って効率良く繊維状に
破砕することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、この発明の代表的な実施の
形態について、以下に建築廃材等を例示して本発明につ
いて説明するが、本発明はこれらの廃材利用に限定され
るものではなく、使用する原料に関係なく広く利用可能
であることは言うまでもない。

【００１７】図１は、本発明の実施の形態において木質
片の破砕に使用するジェット気流式破砕機１の一種であ
るウルトラ・ローターの回転体１３を例示したものであ
り、図２は、回転体１３の横断面の一部を拡大した破砕
のメカニズムを図解した原理図である。図１において、
回転体１３の周面は仕切板で形成された多数の小室１４
を有し、一方、図２において、回転体１３を収納するケ
ーシング１６内面には溝ライナー１５が形成されてお
り、この溝ライナー１５との間で高速渦流のジェット気
流を各小室１４に発生させて含水木質片１７を相互に衝
突させて線状に破砕する。

【００１８】次ぎに、前記製造装置によってマスターバ
ッチを製造する方法について説明する。先ず、建築系廃
材、家具、建具の木くず、鉛筆の端材くず、製紙の木く
ずチップ等を予め粗砕した木質片を図１に示すジェット
気流式破砕機１によって粉砕して、木質繊維状からなる
木粉とする。一方、家庭ゴミなどの廃プラスチックを破
砕機にかけて破砕し、木粉が全重量の６０〜８５％、好
ましくは７０〜８０％になるように両者を調整してこれ
らをヘンシェルミキサーなどによってドライブレンドす
る。木粉が全重量の６０％より少ないと成形品の寸法安
定性などの木粉特有の効果が充分でなく、逆に８５％よ
りも多いと成形品の強度低下をきたし好ましくない。

【００１９】前記の廃プラスチックと木片の混合物をエ
クストルーダーを使用して円形ないし矩形などのスリッ
トダイスを通して棒状ないし帯状などに押し出して冷却
固化した後、一定の長さに切断してペレット状ないし板
状などのマスターバッチを得る。エクストルーダーの加
熱条件は、廃プラスチックの成分によって最も加工しや
すい温度条件を選択することができるが、木粉から木酢
系成分が浸出する温度を考慮して、１６５℃〜２６０℃
の範囲内に設定することが好ましい。

【００２０】前記の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂が加工性良好
で、地球環境の観点から好ましい。しかし、廃プラスチ
ックの性質上、表４に示すように、塩化ビニル樹脂（Ｐ
ＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳｔ）、ポリエステル（ＰＥ
Ｔ）、ポリアミド等が多少混在することが通常であり、
特にこれらの樹脂が混在しても問題はない。また、木粉
は含水率１０〜４０％で長さ０．５〜２０ｍｍの繊維状
のものが好ましい。含水率が１０％よりも少ないと生成
される孔（セル）の割合が少な過ぎてエアー抜きの効果
が充分でない場合があり、逆に４０％よりも多い場合は
孔（セル）を形成し難くなる。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げる。実施例（１）試験片の作成前記実施の形態において、主として家庭ゴミなどの廃プ
ラスチックに木粉が全重量の７０％含まれてなるペレッ
ト状のマスターバッチを単独ないしポリプロピレンと表
１の配合表に従って混合し射出成形によりＡＳＴＭ１号
試験片を作成し、それより曲げ試験片、アイゾット衝撃
試験片をそれぞれ打ち抜き加工により作成し、温度２３
℃、湿度５０％ＲＨの環境下で以下の試験を行った。射
出成形の成形条件は表２に示す通りである。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】（２）物性試験引張試験測定項目：引張強さ、伸び、引張弾性率試験条件：引張速さ〜５ｍｍ／分、標線間距離〜５０ｍ
ｍ、チャック間距離〜１１５ｍｍ曲げ試験測定項目：曲げ強さ、曲げ弾性率試験条件：曲げ速さ〜１ｍｍ／分、支点間距離〜５０ｍ
ｍ衝撃試験測定項目：アイゾット衝撃強さ（ノッチ付）使用ハンマー：０．０５ｋｇ・ｍ（０．４９Ｊ）

【００２５】（３）結果前記の試験の結果を表３に示す。引張強さ、引張弾性
率、曲げ強さ、曲げ弾性率は、１ＭＰａ＝１０．１９７
２ｋｇ／ｃｍ^２に基づいて単位換算し、アイゾットは、
１Ｊ／ｍ＝０．１０１９７２ｋｇに基づいて単位換算し
た値で表示した。

【００２６】

【表３】

【００２７】前記の実施例に記載したマスターバッチの
試験に関して以下に記載する。（１）乾燥減量測定結果マスターバッチの試料全量から４分法により約８ｇを採
取（秤量）し、１０５℃２時間乾燥し、乾燥減量、固形
分量を測定した。結果は、乾燥減量が１５．５％であ
り、固形分量は、８４．５％であった。この結果から、
乾燥減量は主として、マスターバッチ中の木粉の吸着し
た水分が加熱によって蒸発したものと推察される。

【００２８】（２）組成分析結果上記分析で得られた固形分を溶剤分別試料とした。測定
結果は表４に示す通りである。表中の組成率は乾燥後の
ドライベース重量％である。

【００２９】

【表４】

【００３０】（３）ＩＣによる塩素含有量の測定結果乾燥試料（画分Ａ）は０．４５％、Ｆｒ−１２（画分
Ｂ）は０．００１８％の塩素成分が検出された。水溶性
の塩素成分がＦｒ−１２に０．００１８％含まれていて
もポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）量を計算するのに問題にな
る量とは思われず、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）量は妥当
な数値であると判断できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係るマスターバッチは、建築系
廃材、産業廃棄物、家庭ゴミなどの木片や廃プラスチッ
クを原料として利用できるので、これらの廃棄物の処理
の一貫として極めて有効であり、地球環境ににとって極
めて好ましい。このマスターバッチを使用することによ
って成形品の品質が均一化されるとともに、木粉が高充
填されているにもかかわらず、引張強度、曲げ強度、衝
撃強度などの物性値が高いばかりでなく、寸法安定性や
クリープ特性に優れているので、従来寸法安定性やクリ
ープ特性のために合成樹脂では使用が困難であった建材
などの用途にも充分に使用が可能である。また、このマ
スターバッチとオレフィン系樹脂のブレンド比を変える
ことによって硬さの異なる成形品が得られるので用途に
応じて対応が可能であり、利用価値が極めて高く、且
つ、経済的にも優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態において使用したジェット気流式
破砕機の回転体を例示した斜視図である。

【図２】本実施の形態において使用したジェット気流式
破砕機の回転体の横断面の一部を拡大して破砕のメカニ
ズムを図解した原理図である。

【符号の説明】

１３：回転体、１４：小室、１５：溝ライナー、１６：
ケーシング、１７：木質片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂組成物に木粉が全重量の６０
〜８５％含まれてなることを特徴とするマスターバッ
チ。
【請求項２】前記の熱可塑性樹脂組成物はオレフィン系
樹脂を主成分とする廃プラスチックであることを特徴と
する請求項１記載のマスターバッチ。
【請求項３】前記の木粉は、主たる繊維状の長さが０．
５〜２０ｍｍの木質繊維状破砕材であることを特徴とす
る請求項１記載のマスターバッチ。
【請求項４】前記の木粉は、木質片を高速ジェット気流
式の破砕機によって粉砕して得られた木質繊維状破砕材
であることを特徴とする請求項１記載のマスターバッ
チ。
【請求項５】前記の高速ジェット気流式の破砕機はケー
シングとケーシングの内側に収納された円筒状の回転体
からなる破砕機であって、該回転体のケーシングと対向
する円周面が仕切板で形成された多数の小室を有するジ
ェット気流式の破砕機によって、少なくとも木質片また
は木質片と熱可塑性樹脂片を含む混合物を前記ケーシン
グと回転体円周面の間で発生した超高速ジェット気流に
よって加速して衝突させて木質繊維状破砕材または木質
繊維状破砕材と熱可塑性樹脂を含む組成物とすることを
特徴とする請求項４記載のマスターバッチ。
【請求項６】熱可塑性樹脂組成物に木粉を加えて、木粉
が全重量の６０〜８５％含まれるように調整、混合して
組成物とする混合工程と、前記組成物を加熱溶融してエ
クストルーダーによって棒状ないし帯状などに連続して
押出し、前記木粉ないし組成物中に含まれる水分が蒸発
することによって熱可塑性樹脂が発泡して多孔質化する
とともに、この連続状押出物を所定長さに切断する成形
工程と、を備えたマスターバッチの製造方法。
【請求項７】請求項１ないし５の何れかに記載のマスタ
ーバッチ又は請求項６記載の製造方法によって得られた
マスターバッチを単独で又は適宜量のオレフィン系樹脂
と混合して熱成形してなることを特徴とする成形品。