JP2004323649A

JP2004323649A - 成形材料および成形品

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Publication number: JP2004323649A
Application number: JP2003119364A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tanaka; 宏樹田中
Original assignee: SANWA CELLULOSIN KK
Current assignee: SANWA CELLULOSIN KK
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】マイナスイオンを多量に発生する実用的な成形品、およびそれを得ることのできる成形材料を提供すること。
【解決手段】本発明の成形材料は、未硬化の熱硬化性樹脂１００重量部、木質系充填材７０〜１２０重量部、トルマリン１７〜７３重量部、および、励起剤６〜３０重量部を含んで成っている。木質系充填材は、熱硬化性樹脂およびシートパルプを含んで成る積層板を粉砕して得た積層板砕粉中のシートパルプ砕粉を用いてもよい。また、本発明の成形品は上記の成形材料から成形されたものである。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多量のマイナスイオンを発生する成形品、およびその原料となる成形材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
宝石の一種として知られるトルマリンは、世界各地で良質なものが産出されている。このトルマリンは対称軸を持たない多面体の結晶系鉱物で、別名電気石とも呼ばれるように多面体結晶の尖った部分がプラス極を形成し反対側の平らな部分がマイナス極を形成している。そして、トルマリンの表面は電気的中和のためにイオンが吸着していると考えられている。かかるトルマリンに放射線を放射すると、トルマリンが励起してマイナスイオンを発生することも知られている。
【０００３】
そこで、トルマリンにマイナスイオンを発生させる放射線を放出する材料（以下、励起剤という）と、トルマリンを併存させると、放出された放射線によってトルマリン結晶内の電界が乱され、結果としてトルマリン結晶の表面にマイナスイオンを発生させたり、あるいは、放射線がマイナスイオンを発生しながらトルマリンの極近くを通過することで、トルマリンの表面の電気的中和条件が乱されてマイナスイオンが発生するとされている。
【０００４】
ところで、マイナスイオンは森林や滝周辺の自然環境に多量に存在し、ストレス解消に寄与して人体の精神衛生上に好影響を与えることが知られている。そこで、トルマリンとその励起剤を、ウレタン樹脂やシリコン樹脂などの熱硬化性樹脂に混合した成形材料が開発され、下記の特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９４２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の特許文献１に関連技術が記載されているといえども、外観がよく機械強度の高い成形品を得るための成形性と、得られた成形品が実用的な量のマイナスイオンを発生し得る物性とを兼ね備えた成形材料は未だに実現されていない。
本発明はかかる従来事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マイナスイオンを多量に発生する実用的な成形品、およびそれを得ることのできる成形材料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、熱硬化性樹脂、木質系充填材、トルマリン、および、励起剤をそれぞれ所定量含む成形材料から、成形時の流動性が良好で所望の目的形状に形成でき、しかもマイナスイオン発生量の多い成形品が得られることを見いだし、本発明を完成するに至ったのである。すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂１００重量部、木質系充填材７０〜１２０重量部、トルマリン１７〜７３重量部、および、励起剤６〜３０重量部を含んで成ることを特徴とする成形材料を提供する。また、前記の成形材料から成形された成形品を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の成形材料に用いる未硬化の熱硬化性樹脂としては特に限定されないが、例えばノボラック型または固形レゾール型のフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂などが挙げられる。本発明の成形材料において、熱硬化性樹脂は成形材料全体の２５〜４５ｗｔ％が配合される。また、これらの熱硬化性樹脂は８０メッシュ篩通過分以下の細かな粉体にして使用される。
【０００９】
成形時に熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤は、熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜のものが選択される。例えば、ノボラック型フェノール樹脂用としてヘキサメチレンテトラミンなどが使用され、ユリア樹脂用としてシュウ酸ジメチルエステル、フタル酸無水物、有機ハロゲン化物、アミン塩酸塩、サリチル酸尿素アダクト、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどが使用され、メラミン樹脂用としてフタル酸無水物、ピリジン塩酸塩、第二リン酸アンモニウムなどが使用される。硬化剤の配合量は硬化作用と経済性を考慮して、熱硬化性樹脂１００部に対し１０〜１５重量部とすることが望ましい。
【００１０】
本発明に用いる木質系充填剤としては、例えば、スギ、モミ、ナラ、カバなどの木材を粉砕して得た木粉、シートパルプなどを粉砕して得たパルプ粉末などが挙げられる。更には、熱硬化性樹脂およびシートパルプを含んで成る積層板を粉砕して得た積層板砕粉中のシートパルプ砕粉も、本発明の木質系充填剤となる。一般に、積層板中のシートパルプ含有率は４５〜７０ｗｔ％程度である。かかる種々の木質系充填剤は取扱い可能な粒径範囲で６０メッシュ篩通過分以下の細かな粉体を使用することが好ましい。
尚、無機質系充填剤を添加すると、理由は不明であるが成形品のマイナスイオン発生量が激減して実用性が損なわれるので好ましくない。かかる無機質系充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、硫酸バンド、ガラス繊維などがある。
【００１１】
トルマリンは、ミクロン単位に微粉砕しても、個々の微結晶の両端にそれぞれプラスとマイナスの電極を生じる特性（自発分極特性）が鉱石のなかで最も大きい。従って、本発明におけるトルマリンは取扱い可能な粒径範囲で可能な限り微細な粉体にして用いることがマイナスイオン発生効率を高めるうえで好ましく、例えば平均粒径０．１〜１５０μｍの粉体にする。より好ましくは、平均粒径０．１〜４０μｍの粉体にするのがよい。
【００１２】
成形材料におけるトルマリンの配合量は、成形性を損なわない範囲で、かつ、できる限り多量のマイナスイオンを発生させる量であればよく、本発明では熱硬化性樹脂１００重量部に対し１７〜７３重量部である。上記したトルマリンの配合量が１７重量部を下回ると、得られた成形品のマイナスイオン発生量が激減して実用性を損なう。一方、トルマリンの配合量が７３重量部を上回ると、成形性がいくぶん低下する。また、トルマリンは比較的高価であるため、製造コストが高騰するという不具合もある。
【００１３】
本発明で使用する励起剤は１ｇ当たりから放射される放射線量が約１４〜４０Ｂｑのものが望ましい。かかる放射線量は人体に害を及ぼさない強さであり、成形品が人体に悪影響を及ぼすことはない。このような励起剤としては、例えば、デービド鉱、ブランネル石、センウラン鉱、ニンギョウ石、リンカイウラン石、カルノー石、ツャムン石、メタチャムン石、フランセビル石、トール石、コフィン石、サマルスキー石、トリウム石、トロゴム石、モズナ石などが挙げられる。これらは微粉末あるいはこれらを一部含む鉱石の微粉末をシリカなどに混合して焼結後再び微粉末にして用いられる。励起剤の粉末は、平均粒径が３μｍのものを９０ｗｔ％以上含み、かつ、最大粒径が１０μｍ以下である粉末が用いられる。これらの励起剤から放射される放射線がトルマリンに照射されることにより、トルマリンから電磁波ないしマイナスイオンが放出される。
【００１４】
成形材料における励起剤の配合量は、トルマリンからできる限り多くのマイナスイオンを発生させ、かつ、成形性を損なわない程度の量であればよく、本発明では熱硬化性樹脂１００重量部に対し６〜３０重量部としてある。前記励起剤の配合量が６重量部を下回ると、得られた成形品からのマイナスイオン発生量が低下する。一方、前記励起剤の配合量が３０重量部を上回ると、成形性に悪影響を及ぼすので好ましくない。
【００１５】
本発明の成形材料には、上記のほか、離型剤、着色剤など熱硬化性樹脂に用いられる副資材を適宜添加することができる。上記の離型剤は成形品を金型キャビティから容易に離脱し得るものであれば特に限定されず、例えばステアリン酸、カルバナロウ、シリコングリースなどが挙げられる。着色剤も成形材料全体に対する添加量が比較的少量であることから、熱硬化性樹脂に汎用されるものであれば特に限定されない。但し、マイナスイオン発生阻害を避けるために、無機顔料でなく有機顔料を使用することが好ましい。
【００１６】
これら成形材料を構成する構成材料は、成形時の均一な加熱、流動、放熱、硬化などを考慮して、粉体が用いられる。各構成材料の粉体を得る手段は特に限定されないが、例えば衝撃粉砕機（奈良式粉砕機）やボールミルなどが使用される。また、これらの構成材料を混合する手段も特に限定されないが、例えばリボンミキサーなどを用いて構成材料が１次混合される。１次混合を終えた成形材料は９０〜１３０℃に保持した混練ロールやコーニーダーで２次混合されたのちに放冷されて塊状となる。成形操作にあたっては、塊状の成形材料がボールミルなどで所望の粒度に破砕されて使用される。
【００１７】
上記のように調製された本発明の成形材料の粉体は、直圧成形または射出成形により成形される。この成形材料を成形する手段は特に限定されないが、通常に使用される成形設備および成形技術をそのまま利用することができる。
上記した成形手段による成形圧力は、直圧成形と射出成形とを問わず、１４．７〜２０．６ＭＰａ（１５０〜２１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）とする。成形圧力が１４．７ＭＰａ未満であると成形が完全とならず成形品が形崩れするおそれがある。一方で、成形圧力が２０．６ＭＰａを上回っても成形品を得るうえで支障はないが、成形圧力が高すぎると設備コストの高騰や取扱いの煩雑さを招くおそれがある。
【００１８】
また、上記した成形手段による成形温度は、直圧成形と射出成形とを問わず、１４０〜２００℃とするが、好ましくは１５０〜１７０℃である。成形温度が１４０℃未満であると成形が完全でなくなるおそれがある。成形温度が２００℃を上回ると、成形品の表面にいわゆる膨れを生じ外観を損なうので好ましくない。
【００１９】
本発明に係る成形材料から得られた成形品は様々な用途に適用される。数例を挙げると、日用雑貨、台所用具、浴室用具のような一般家庭用品、エアコン吹出口ハウジング、テレビケーシング、ヘヤードライヤのケーシングのような家電部品、ダッシュボードパネル、カーエアコン吹出口ハウジングのような自動車部品などである。
【００２０】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。
「実施例１」
未硬化であるノボラック型（表中にＮで示す）のフェノール樹脂の粉体（１００メッシュ篩通過分）１５０ｇ、積層板砕粉（１００メッシュ篩通過分でシートパルプ砕粉を約５５ｗｔ％含有）２６４ｇ、ヘキサメチレンテトラミン１８．８ｇ、ステアリン酸１．２ｇ、フタロシアニンブルー１．２ｇ、トルマリン（平均粒径約２０μｍ分を９０％含む粒径分布のもの）８４ｇ、デービド鉱の粉体（平均粒径約３ｍｍ分を９０％含む粒径分布のもの）３３ｇを、ヘンセルミキサー（三井三池製作所社製、製品型番：ＦＭ−２００Ｆ）に投入しミキサー回転数７０ｒｐｍで常温下１５分間の１次混合を実施して成形材料の混合物を得、更に１２０℃に保った２０インチ混練ロールで成形材料の混合物を混練して２次混合としたのちに放冷することにより、塊状の成形材料を得た。この成形材料をボールミルで粉砕し、更に目開き１．５ｍｍの篩を通過した粉体を後述の試験および成形操作に供した。
【００２１】
得られた粉体から成形材料の成形性をディスクフロー試験およびモノホールフロー試験により調べた。
ディスクフロー試験（ＪＩＳ−Ｋ−６９１５準拠）は、成形材料２ｇを秤量して３７ｔプレス機の受圧面におき、温度１６０±２℃、圧力６５Ｋｇ／ｃｍ^２（ゲージ圧）で加熱・加圧したときに円板状に延伸した成形材料の複数箇所の直径（ｍｍ）を測定して平均直径を求め、この平均直径から流動特性すなわち成形性を評価するものである。このディスクフロー試験の試験結果において、１００〜１２０ｍｍの範囲内であれば成形性が良いとされる。モノホールフロー試験は、成形材料３０ｇを秤量して２６ｔプレス機の所定の金型内におき、温度１２０±２℃、圧力７７Ｋｇ／ｃｍ^２（ゲージ圧）で加熱・加圧して金型のノズル（ノズル径２ｍｍ）から成形材料をウドン状に押し出し、成形材料の出はじめから押し出し完了までの時間（秒）を測定し、この測定値から成形性を評価するものである。このモノホールフロー試験の試験結果では、３０〜１４０秒の範囲内が成形性が良いとされる。
【００２２】
前記した成形材料の粉体を直圧成形機（丸七鉄工所社製の７０ｔ−プレス成形機）の金型内に入れ、金型温度１６０℃で圧力１７．７ＭＰａ（１８０ｋｇｆ／ｃｍ^２）を６０秒間かけてプレス成形し、ガス抜きを１回実施した。これにより、直径１２６ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状成形品が得られた。得られた成形品は、比重が１．２５、硬度（Ｍスケール）が１２２、変性（耐熱）温度が１６５℃、揮発分（成形前後の重量差比率）が８ｗｔ％であり、耐油性、耐酸性および耐アルカリ性に富んでいる。すなわち、光沢のある外観を呈し実用上十分な機械強度を有する成形品であった。
【００２３】
更に、上記の成形品から発生するマイナスイオンの発生量を測定した。マイナスイオンはマイナスイオン測定器（シグマテック社製、型式：ＳＣ−５０、アダン鉱山中央研究所所有）を用いて測定した。このマイナスイオン測定器は外部から遮断された２重の箱体内が測定室となっていて、この測定室にマイナスイオンを検出する円筒型の検出チャンバが設置され、検出チャンバの前方軸心上の所定サンプル位置に成形品が設置されるようになっている。
【００２４】
測定方法は社団法人空気清浄協会指定の測定法に準じる静置法により、電流感度＝１×１０^−１７Ａで測定した。測定は測定室の扉を開きサンプル位置に成形品を設置して閉扉し、検出チャンバにより検出された電界値から検出チャンバの周囲空間に存在する単位容積当たりのマイナスイオン個数を演算して出力する。閉扉直後からしばらくは検出チャンバ周囲空間におけるバックグラウンド値（マイナスイオン個数）が出力され、引き続きサンプルの成形品に起因するマイナスイオン個数が出力される。成形品に起因するマイナスイオン個数の測定値（平均値）からバックグラウンド値（平均値）を差し引いた値を、成形品から発生したマイナスイオン発生量（個／ｃｃ）とし表中に示してある。
【００２５】
尚、成形時に生じる揮発分は、成形時の圧力・温度条件下で熱硬化性樹脂や木質系充填剤から発生して蒸散する成分であり成形性に影響を及ぼす。すなわち、揮発分を発生する構成材料が多く含まれていると、成形完了までに時間がかかりすぎるので注意を要する。
【００２６】
「実施例２〜実施例８、比較例１〜比較例６」
実施例２〜実施例８、比較例１〜比較例６についても、未硬化のフェノール樹脂（１００重量部）に対し、積層板砕粉、離型剤、着色剤、トルマリン、および、励起剤の配合量を変えたこと以外は、実施例１と同様にして成形材料を調合し、それぞれから各成形品を得た。
これら実施例１〜実施例８、比較例１〜比較例６で調整した成形材料の配合比率と、成形性試験結果、および評価を、下記の表１および表２に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
表１、表２中で、成形性の欄のうち、×印は目的とする形（ここでは円板形状）に成形できなかったことを示す。△印はどうにか目的とする形に成形できたことを示す。○印は目的とする成形品が得られたことを示している。総合判定は、成形材料の成形性と、成形品のマイナスイオン発生量の双方を加味して判定した。かかる総合判定の欄のうち、×印は成形品が製品としての使用が不可であることを示す。△印は用途によっては製品としての使用が可能であることを示す。○印は成形性およびマイナスイオン発生能ともに優れていることを示している。これらの表示内容は後述する表３〜表１０においても同じである。
【００３０】
上記の表１、表２中で、各構成材料を本発明所定の配合割合の範囲内で調合した成形材料（実施例１〜実施例８）はいずれも成形性がよく、表面に膨れなどの発生がなく総合的に優れた品質の成形品を得ることができた。加えて、各成形品からは多量のマイナスイオン（３００個／ｃｃ以上）の発生が確認された。それに対し、構成材料のいずれかまたは全てを本発明所定の配合割合の範囲外で調合した成形材料（比較例１〜比較例６）は、成形性が劣り成形品自体が使いものにならなかったり、マイナスイオン発生量（１００個／ｃｃ以下）が少なすぎる。
【００３１】
「比較例７〜比較例１３」
木質系充填剤として積層板砕粉の替わりに木粉（８０メッシュ篩通過粒径）を用い、更に無機系充填剤である炭酸カルシウムを加えたこと以外は、実施例１と同様にして成形材料（比較例７〜比較例１３）を調合し、それぞれから各成形品を得た。炭酸カルシウムの配合割合は未硬化のフェノール樹脂１００重量部に対し３１〜１７重量部とした。これら比較例７〜比較例１３で調整した成形材料の配合比率と、成形性試験結果、および評価を、下記の表３に示す。
【００３２】
【表３】

【００３３】
表３から判るように、炭酸カルシウム以外の構成材料が本発明所定の配合割合範囲に入っている例（比較例８〜比較例１１）は良好な成形性を示している。しかしながら、これらの成形材料から得られた成形品であっても、マイナスイオン発生量が低く、実用的であるとは言い難い。
【００３４】
「実施例９〜実施例１１、比較例１４〜比較例１７」
次に、熱硬化性樹脂として「ユリヤ樹脂」を用いた例を実施例９〜実施例１１、比較例１４〜比較例１７に示す。熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂の替わりにユリヤ樹脂の粉体（１００メッシュ篩通過分）を用い、木質系充填剤として積層板砕粉の替わりにパルプ粉末（１２０メッシュ篩通過分）を用い、ヘキサメチレンテトラミンの替わりにフタル酸無水物を用いたこと以外は、実施例１と同様にして成形材料を調合し、それぞれから各成形品を得た。これら実施例９〜実施例１１、比較例１４〜比較例１７で調整した成形材料の配合比率と、成形性試験結果、および評価を、下記の表４に示す。
【００３５】
【表４】

【００３６】
表４のように、ユリア樹脂およびパルプ粉末を用い、かつ、他の構成材料を本発明所定の配合比率範囲内で配合した場合は、成形材料（実施例９〜実施例１１）の成形性が良く、成形品から多量のマイナスイオンの発生が観察された。
【００３７】
「実施例１２〜実施例１４、比較例１８〜比較例２１」
次に、熱硬化性樹脂として「メラミン樹脂」を用いた例を実施例１２〜実施例１４、比較例１８〜比較例２１に示す。熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂の替わりにメラミン樹脂の粉体（１００メッシュ篩通過分）を用い、木質系充填剤として積層板砕粉の替わりにパルプ粉末（１２０メッシュ篩通過分）を用い、ヘキサメチレンテトラミンの替わりにフタル酸無水物を用いたこと以外は、実施例１と同様にして成形材料を調合し、それぞれから各成形品を得た。これら実施例１２〜実施例１４、比較例１８〜比較例２１で調整した成形材料の配合比率と、成形性試験結果、および評価を、下記の表５に示す。
【００３８】
【表５】

【００３９】
表５のように、メラミン樹脂およびパルプ粉末を用い、かつ、他の構成材料を本発明所定の配合比率範囲内で配合した成形材料（実施例１２〜実施例１４）も成形性が良く、成形品から多量のマイナスイオンの発生が見られた。
【００４０】
「比較例２２、比較例２３」
表４の実施例１０または実施例１１のようにユリア樹脂およびパルプ粉末を用いた例、表５の実施例１３または実施例１４のようにメラミン樹脂およびパルプ粉末を用いた例に対し、それぞれ、炭酸カルシウムを添加した成形材料（比較例２２、比較例２３）を調合し、それぞれから各成形品を得た。これら比較例２２、比較例２３で調整した成形材料の配合比率と、成形性試験結果、および評価を、下記の表６に示す。
【００４１】
【表６】

【００４２】
表６から判るように、炭酸カルシウムを添加した比較例２２、比較例２３の成形品は、実施例１０、実施例１１、実施例１３、実施例１４の成形品と比べ、マイナスイオン発生量が極端に低下している。これらの比較例からも、無機質系充填剤の添加が成形品からのマイナスイオン発生を阻害していることが判る。
【００４３】
これまで述べた実施例のうち、総合判定が○であったもの（実施例２，３，６，７，９，１０，１１，１２，１３，１４）に関連して、各実施例の配合割合から、トルマリンと励起剤の配合量を増減させた成形材料を調製した。かかる成形材料および成形品の評価を、下記の表７〜表１０に示す。この場合も、トルマリンと励起剤の重量比率は２０：８としてある。
【００４４】
【表７】

【００４５】
【表８】

【００４６】
【表９】

【００４７】
【表１０】

【００４８】
これらの表７〜表１０で示した通り、トルマリンおよび励起剤の配合量を一定以下にすると、得られた成形品からのマイナスイオン発生量が減少して実用的でなくなった。一方、トルマリンおよび励起剤の配合量を一定以上にしたところ、成形性がいくぶん低下し（△印）、高価なトルマリンの増量に起因して製造コストが高騰した。
【００４９】
これまでに述べた種々の実施形態では、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂といった熱硬化性樹脂を配合して好結果を得ている。これに対し、前記の熱硬化性樹脂に替えて熱可塑性樹脂を配合した成形材料を調整した。
例えば、上記の実施例１０において、ユリア樹脂に替えてポリプロピレンペレットを配合するとともに硬化剤を省略し、残りの構成材料の配合割合は実施例１０と同様にして成形材料を得た。この成形材料から直圧成形により成形品を得たが、成形品から生じるマイナスイオンの量は逆にバックグラウンド値よりも減少（９０個／ｃｃ減）するという結果となった。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る成形材料によれば、未硬化の熱硬化性樹脂、木質系充填材、トルマリン、および、励起剤がそれぞれ所定割合で配合されているので、成形性がよいことは言うまでもなく、多量のマイナスイオンを発生する実用的な成形品を得ることができた。換言すれば、人体に悪影響を及ぼすと言われているプラスイオンを減少させる効果もある。そのうえ、この成形品は電力を消費してマイナスイオンを発生させるものでないため、ほぼメンテナンスフリーの態様で利用することができる。
【００５１】
また、木質系充填材として、積層板砕粉中に含まれているシートパルプ砕粉を利用する場合は、廃棄処分に付される積層板を有効にリサイクル活用できるうえ、積層板に含まれる熱硬化性樹脂も同時に再利用することができる。

Claims

未硬化の熱硬化性樹脂１００重量部、木質系充填材７０〜１２０重量部、トルマリン１７〜７３重量部、および、励起剤６〜３０重量部を含んで成ることを特徴とする成形材料。
木質系充填材が、熱硬化性樹脂およびシートパルプを含んで成る積層板を粉砕して得た積層板砕粉中のシートパルプ砕粉である請求項１に記載の成形材料。
未硬化の熱硬化性樹脂１００重量部、木質系充填材７０〜１２０重量部、トルマリン１７〜７３重量部、および、励起剤６〜３０重量部を含んで成る成形材料から成形された成形品。