JP2012096395A - 木質樹脂成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の木質樹脂成形体を構成する基材は、熱可塑性樹脂と木粉とを含有する木質樹脂組成物からなる。
前記木質樹脂組成物に用いることができる熱可塑性樹脂の種類としては、特に制限はな
く、耐熱性、剛性、耐衝撃性、難燃性等、用途毎に考慮した性能を付与できるものを選定すればよい。具体的にはポリ塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ABS樹脂等のゴム強化スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂(スチレン変性ポリフェニレンエーテル樹脂を含む)等を好適に用いることができる。これらは1種のみで用いても良く、2種以上を併用することもできる。
中でも、本発明における被覆層にも用いる、構造の一部に前記式(1)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂を採用することで、耐候性や耐熱性のほかにも、基材と被覆層の接着性に優れた木質樹脂成形体を得ることができ、また生物起源物質由来の重量比(いわゆるバイオマス度)が向上されて環境負荷を低減することができるため好ましい。
前記木質樹脂組成物に用いることができる木粉の種類としては、特に制限はなく、種々の木粉を使用することができる。例えば、エゾマツ、カラマツ、トドマツ等の松類、栂、桜、杉、楢、檜、ブナ、ラワン、樅等の木粉を使用することができる。形状は粉砕品が好適であり、目開き150μm以下の篩で選別した粉砕品が、木質感の細かさにおいて特に好適である。
なお、300質量%以下であっても成形性を改良する必要がある場合は、滑剤やワックス樹脂等を添加したり、変性樹脂で木粉を被覆したりして木質樹脂組成物の溶融状態における流動性を改良する工夫をすればよい。
前記木質樹脂組成物には、必要に応じて発泡剤を添加することができる。用いることが可能な発泡剤やその添加量は、特に制限はなく、発泡倍率や成形加工法により適宜選択することができる。例えば、アゾジカルボンアミド(ADCA)等の有機熱分解型発泡剤、炭酸水素ナトリウム等の無機熱分解型発泡剤、及びこれらの混合物等を挙げることができる。
発泡剤を添加した前記木質樹脂組成物を基材に用いてなる木質樹脂成形体は、成形時に発泡することによって、製品板材を軽量化させることができ、下部で支える筐体を簡略化できたり、ウッドテラス等を組立施工するときの作業負荷を軽減できたりするため、好適である。
前記木質樹脂組成物には、さらにその他の成分として、耐熱安定剤、耐光安定剤、着色剤の各種添加剤等を、耐候性や耐熱性等の本発明の特徴を損なわない範囲で添加してもよい。
本発明における基材を製造する方法は、目的の形態に応じて選択することが可能であり、特に限定されるものではない。
例えば、前記熱可塑性樹脂と、前記木粉、さらにはその他の添加剤等を、本明細書に記載された範囲の含有量についてドライブレンドし、これらを単軸押出機、二軸押出機等に投入して溶融混練して後述する成形方法を採用することによって得ることができる。
また、前記熱可塑性樹脂に対して、より多くの量の前記木粉、さらにはその他の添加剤
等を溶融混練してマスターバッチペレットを作製した後に、これらを適宜前記熱可塑性樹脂で希釈しながら再度溶融混練し、本明細書に記載された範囲の含有量となるように調整しながら後述する成形方法を採用することによって得ることもできる。
なお、例えば前述の発泡剤を添加する場合、発泡剤の種類によってはマスターバッチの製造時に発泡してしまうおそれもあるため、前述のドライブレンドによって基材を成形することが好ましい。
溶融混練する場合の押出機や口金の温度は、前記熱可塑性樹脂に適した範囲であれば特に制限されない。
また、前述のように発泡剤を添加する場合には、所定の温度で成形することによって、目的とする発泡成形体としての基材を得ることができる。
[ポリカーボネート樹脂]
本発明の被覆層に用いるポリカーボネート樹脂は、構造の一部に下記式(1)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂である。
すなわち、前記ジヒドロキシ化合物は、二つのヒドロキシル基と、更に一般式(1)の部位を少なくとも含むものをいう。
キシ化合物が好ましく、環状エーテル構造を有するジヒドロキシ化合物のなかでも特に式(2)で表されるような無水糖アルコールが好ましい。より具体的には、式(2)で表されるジヒドロキシ化合物としては、立体異性体の関係にある、イソソルビド、イソマンニド、イソイデットが挙げられる。また、下記式(3)で表されるジヒドロキシ化合物としては、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5.5)ウンデカン(慣用名:スピログリコール)、3,9−ビス(1,1−ジエチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5.5)ウンデカン、3,9−ビス(1,1−ジプロピル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5.5)ウンデカンなどが挙げられる。
これらは単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
以下である。
尚、シクロヘキサンジメタノールの中でも工業的に入手が容易である、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
このようにして得られた、本発明で用いる構造の一部に前記式(1)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂の分子量は、還元粘度で表すことができ、還元粘度は、通常0.30dL/g以上であり、0.35dL/g以上が好ましく、還元粘度の上限は、1.20dL/g以下、1.00dL/g以
下がより好ましく、0.80dL/g以下が更に好ましい。ポリカーボネート樹脂の還元粘度が低すぎると成形品の機械的強度が小さい可能性があり、大きすぎると、成形する際の流動性が低下し、生産性や成形性を低下させる傾向がある。
還元粘度は、溶媒として塩化メチレンを用い、ポリカーボネート濃度を0.6g/dLに精密に調製し、温度20.0℃±0.1℃でウベローデ粘度管を用いて測定する。
この場合、本発明における被覆層を構成する全樹脂100質量%に対する紫外線吸収剤の添加量は0.0001〜10質量%の範囲であることが好ましい。また、0.0005質量%以上、1質量%以下の割合で使用することがより好ましく、0.001質量%以上、0.5質量%以下の割合で配合することがさらに好ましく、0.01質量%以上、0.2質量%以下の割合で配合することが特に好ましい。0.0001質量%以上であれば紫外線吸収の性能を十分に発現することができ、また10質量%以下であれば、樹脂の着色を抑制できたり、原料コストの低減を図ることができたりする。更に、かかる範囲で紫外線吸収剤の量を調節することにより、本発明の木質樹脂成形体表面への紫外線吸収剤のブリードアウトや、本発明の木質樹脂成形体の機械特性低下を生じることなく、本発明の木質樹脂成形体の耐候性を向上することができる。
本発明に用いるポリカーボネート樹脂に必要に応じて添加する紫外線吸収剤は、各種市販のものを使用できるが、従来公知の芳香族ポリカーボネート樹脂への添加用に専ら用いられるものを好適に用いることができる。一例としては例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル) ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブ
チル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−クミル−6−ベンゾトリアゾールフェニル)などのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2,2’−p−フェニレンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)などのベンゾオキサジン系紫外線吸収剤、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘキシル)オキシ−フェノールなどのヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤の融点としては、特に120〜250℃の範囲にあるものが好ましい。融点が120℃ 以上の紫外線吸収剤を使
用すると、成形品表面のガスによる曇りが減少し改善される。
より具体的には、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
、2−(2 '−ヒドロキシ−3'−tert−ブチル−5'−メチルフェニル) −5−クロ
ロベンゾトリアゾール、2−[2'−ヒドロキシ−3'−(3",4",5",6"−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5'−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビ
ス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2
−イル)フェノール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤や2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘキシル)オキシ−フェノールなどのヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤が使用され、これらのうちでも、特に、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル) −6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フ
ェノール、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘ
キシル)オキシ−フェノールが好ましい。これらの紫外線吸収剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明における被覆層には、さらにその他の成分として、本発明で用いるポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂や、耐熱安定剤、耐光安定剤、着色剤の各種添加剤等を、耐候性や耐熱性等の本発明の特徴を損なわない範囲で添加してもよい。
本発明の木質樹脂成形体は、前記基材の表面に前記被覆層を設けてなるものである。
前記基材の表面に前記被覆層を設ける方法は、特に限定されるものではないが、例えば熱融着により設けることもできるし、接着層を介して設けることもできる。この時、熱融着により設けることによって、耐候性により優れた被覆層を設けることができるので好ましい。
前記接着層に用いることができる接着性材料としては、本発明の特徴である耐候性や耐熱性を損なわなければ、特に制限されるものではなく、前記基材と前記被覆層とを強固に密着できるような材料を適宜選択して使用することができる。また、接着層には、耐候性を向上させるために、前述したような紫外線吸収剤を少量添加しても構わない。
基材を構成する材料としては以下を用いた
(a−1):熱可塑性樹脂として、鉛系硬質塩化ビニル樹脂
(b−1):木粉として、カジノ社製の商品名「セルロシン#100」
(c−1):有機リン系酸化防止剤として、三洋化成工業社製の商品名「サノールLS770」。
(c−2):着色剤として、市販の茶色顔料。
被覆層を構成する材料としては以下を用いた。
(d−1):ジヒドロキシ化合物としてイソソルビドと、1,4−シクロヘキサンジメタノールを用い、イソソルビドに由来する構造単位:1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する構造単位=70:30(モル%)となるように溶融重合法により得た、還元粘度0.51dl/gのポリカーボネート樹脂。
(d−2):ポリメタクリル酸メチル樹脂である、三菱レイヨン社製「アクリペットVH5」。
(d−3):芳香族ポリカーボネート樹脂である、三菱エンジニアリングプラスチックス社製「ノバレックス7025A」。
(e−1):紫外線吸収剤として、BASF社製の商品名「チヌビン1577FF」。
(e−2):紫外線吸収剤として、BASF社製の商品名「チヌビン326」。
(aー1)50質量%、(b−1)50質量%、(c−1)0.5質量%、(c−2)3質量%の比率で基材を構成する材料を配合し、2軸押出機で溶融混練して基材用ペレットを得た。次いで表1記載の比率で被覆層を構成する材料を配合し、2軸押出機で溶融混練して被覆層用ペレットを得た。これらを2台の単軸押出機を用いてそれぞれ溶融し、マルチマニホールド口金を用いて基材の厚みが3mm、被覆層の厚みが80μmとなるように共押出成形し、2種2層の板状の木質樹脂成形体を得た。
(1)耐候性
作製した木質樹脂成形体について、ブラックパネル温度63℃の条件下でのサンシャインウェザーメータによる耐候性試験において、500時間経過後の外観を目視観察し、以下の基準で判定した。
○:黄変劣化や剥離が無い。
△:僅かに黄変劣化が見られる。
×:著しく黄変劣化し、剥離もみられることがある。
得られた木質樹脂成形体の外観を目視観察し、以下の基準で判定した。
○:木質感が非常に優れる。
△:木質感がある。
×:木質感がない。
実施例及び比較例で使用した被覆層を構成する樹脂組成物について、JIS K7121に準拠して示差走査熱量測定(DSC)によりガラス転移温度を測定し、105℃以上であるものを○、105℃未満であるものを×として評価した。
実施例及び比較例で使用した被覆層を構成する樹脂組成物に用いた樹脂成分について生物起源物質由来の重量比(バイオマス度)を算出し、以下の基準で判定した。
○:40質量%以上
△:25質量%以上、40質量%未満
×:25質量%未満
熱性に共に優れ、木質感やバイオマス度も十分有するものであった。
一方、被覆層にアクリル系樹脂を使用した比較例1では、耐熱性が不足している。また、被覆層に芳香族ポリカーボネート樹脂を使用した比較例2では、耐候性が不足しており、比較例3のように紫外線吸収剤を増量しても耐候性は未だ不十分であって、かつ黄変や紫外線吸収剤の増量により被覆層の色調が変化するため、木質感が悪化するという不具合が生じた。
さらに、アクリル系樹脂及びポリカーボネート樹脂を使用した比較例1〜3は、何れも生物起源物質を用いていない樹脂成分であって、バイオマス度の向上は成されていない。
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