JP2013023591A

JP2013023591A - 木質系成形品の製造方法および木質系成形品

Info

Publication number: JP2013023591A
Application number: JP2011160068A
Authority: JP
Inventors: Seishi Morita; 清史守田; Koichi Watanabe; 浩一渡邉; Koichi Matsumura; 浩一松村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-02-04
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: JP5635460B2

Abstract

【課題】木質材料の配合割合が高い場合にも、成形圧力を低く抑えることができる木質系成形品の製造方法を提供すること。
【解決手段】（１）木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれるように、配合する前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の量を調整する工程と、（２）前記木質材料と、前記熱可塑性樹脂と、水酸基と反応性を有する官能基を有する前記シリコーンポリマーとを含む材料を混練して混練物を得る工程と、（３）前記混練物を型に供給して成形する工程とを含む製造方法とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、木質系成形品の製造方法および木質系成形品に関する。

木粉と樹脂との混合物を成形して得られる木質系成形品は、外観に木質感を表現でき、さらに、退色や腐食が生じ難いという特徴を有しているため、建物の内装材や外装材などに広く利用されている。このような木質系成形品は、一般的に、木粉と熱可塑性樹脂とを混練して金型に供給する射出成形や押出成形などによって成形されている。

さらに、近年、木質系成形品の木質感を一層高めるために、木粉などの木質材料の配合割合を高めることも検討されている。

例えば、引用文献１では、ポリ乳酸樹脂および天然由来の有機充填材を含む樹脂成型品が提案されている。この樹脂成型品では、天然由来の有機充填材としては、木粉が例示されている。そして、天然由来の有機充填材の配合量は、ポリ乳酸樹脂を１００重量部としたときに、１〜３５０重量部であることが好ましいと記載されている。

特開2005−2174号公報

しかしながら、木質系成形品の製造において、木粉などの木質材料の配合割合を高めた場合、木質材料と熱可塑性樹脂の混練物の滑り性が低下するため、成形が難しくなるという問題がある。特に、木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して木質材料が７０重量％以上含まれる場合には、混練物の滑り性の低下が顕著になる。このため、木質材料と熱可塑性樹脂の混練物を金型内で加圧するのに必要な圧力（成形圧力）が高まり、成形が困難になるという問題がある。

なお、引用文献１では、樹脂成型品の木粉の配合割合を高めた場合の問題に対する検討はなされておらず、木質系成形品を成形可能とするための具体的な方法についても全く示唆されていない。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、木質材料の配合割合が高い場合にも、成形圧力を低く抑えることができる木質系成形品の製造方法を提供することを課題としている。また、この製造方法によって、木質材料の配合割合が高く、木質感に優れた木質系成形品を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、木質材料と熱可塑性樹脂とシリコーンポリマーとを含有する木質系成形品の製造方法であって、（１）前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれるように、配合する前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の量を調整する工程と、（２）前記木質材料と、前記熱可塑性樹脂と、水酸基と反応性を有する官能基を有する前記シリコーンポリマーとを含む材料を混練して混練物を得る工程と、（３）前記混練物を型に供給して成形する工程とを含むことを特徴としている。

本発明の木質系成形品は、前記の方法で製造された木質系成形品であって、木質材料と熱可塑性樹脂とシリコーンポリマーとを含有するとともに、木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して、木質材料が７０重量％以上含まれていることを特徴としている。

本発明の木質系成形品の製造方法によれば、木質材料の配合割合が高い場合にも、低い成形圧力で成形することができ、木質系成形品を容易に製造することができる。

本発明の木質系成形品の製造方法に使用される主な材料は、木質材料と熱可塑性樹脂とシリコーンポリマーである。

本発明の木質系成形品の製造方法は、（１）木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれるように、配合する木質材料と熱可塑性樹脂の量を調整する工程を含む。

木質材料は、木材を微粉化または微繊維化して熱可塑性樹脂と混練可能な形状にしたものであれば特に限定されない。具体的には、木質材料は、例えば、ＭＤＦ（Medium Density Fiberboard）を破砕したＭＤＦ粉、パーティクルボードを破砕したパーティクル粉などを適宜用いることができる。また、木質廃材などを原料とした木粉であってもよい。また、木材の種類は、例えば、松、杉、檜、もみなどの針葉樹材、ブナ、シイ、ユーカリなどの広葉樹材などが挙げられるが、その種類は問わない。さらに、これらの木質材料は、平均粒径が２０〜８０メッシュ（粒径１９０μｍ〜８５０μｍ）程度のものを好ましく使用することができる。

熱可塑性樹脂は、公知のものを適宜使用することができる。具体的には、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などのα−オレフィン系樹脂、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂などのアクリル系樹脂などの熱可塑性樹脂を例示することができる。

木質材料と熱可塑性樹脂の量は、木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して、木質材料が７０重量％以上、好ましくは、７０重量％〜８５重量％含まれるように調整する。このように、従来より木質材料の配合割合を高めることによって、成形後の木質系成形品は木質感に優れ、製品価値が高いものとなる。

さらに、本発明の木質系成形品の製造方法は、（２）木質材料と、熱可塑性樹脂と、水酸基と反応性を有する官能基を有するシリコーンポリマーとを含む材料を混練して混練物を得る工程と、（３）この混練物を型に供給して成形する工程を含む。

シリコーンポリマーは、一部のケイ素原子に、水酸基と反応性を有する官能基を有している。「水酸基と反応性を有する官能基」は特に限定されないが、例えば、カルボキシル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、フェノキシ基などを好ましく例示することができる。また、この水酸基と反応性を有する官能基は、シリコーンポリマー中に、１種または２種以上が含まれている。すなわち、シリコーンポリマー中に含まれる水酸基と反応性を有する官能基が複数である場合、これらの官能基は同一であっても異なっていてもよい。また、水酸基と反応性を有する官能基の導入位置、数も特に限定されない。例えば、シリコーンポリマーはシロキサン結合の主骨格を持つが、水酸基と反応性を有する官能基は、この主骨格の側鎖および／または末端（両端または片端）に、１または２以上導入されたものを例示することができる。

また、シリコーンポリマーは、シリコーンオイルと呼ばれる、シロキサン結合が２０００以下の直鎖構造のシリコーンポリマーを使用することが好ましい。さらに、シリコーンポリマーの粘度（動粘度）は、好ましくは10000ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは1000ｍｍ^２／ｓ以下である。なお、動粘度は、液体が重力方向に細管の中を流れ落ちるときの速さと定義される。シリコーンポリマーの粘度が10000ｍｍ^２／s以下であると、木質材料と熱可塑性樹脂およびシリコーンポリマーを混練した際にも塊状になり難く、例えば、成形装置のホッパー内やシリンダー内での詰まりの発生を抑制することができる。さらに、シリコーンポリマーの添加量は、木質材料および熱可塑性樹脂の全体重量に対し、例えば、0.5〜5.0重量％の範囲とすることが好ましい。

このようなシリコーンポリマーを使用することで、木質材料と熱可塑性樹脂を含む混練物の滑り性が高まり、木質材料の配合割合が高い場合にも、低い成形圧力で成形することができ、木質感に優れた木質系成形品を容易に製造することができる。

本発明の木質系成形品の製造方法では、例えば、公知の射出成形や押出成形を採用することができ、射出成形機、押出成形機を使用して、工程（２）（３）を行うことができる。

本発明の木質系成形品の製造方法において射出成形を行う場合、例えば、まず、所定の量に調整した木質材料と、熱可塑性樹脂と、シリコーンポリマーとを含有する材料を射出成形機のホッパーからから投入する。そして、射出成形機内で、熱可塑性樹脂が溶融状態となるように一定温度で加熱し、スクリューなどで撹拌することで混練物を得る（工程（２））。この混練物をシリンダーから金型内へ圧入し、冷却固化させて木質系成形品を得ることができる（工程（３））。なお、混練時の温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜決定することができるが、一応の目安としては、例えば、１００℃〜２５０℃の範囲を例示することができる。

さらに、本発明の木質系成形品の製造方法において押出成形を行う場合も、射出成形と同様に、ホッパーから投入された材料を熱可塑性樹脂が溶融状態となるように一定温度で加熱し、スクリューなどで撹拌することで混練物を得る（工程（２））。そして、この混練物をダイと呼ばれる金型を通過させることにより所定の形状に成形し、冷却固化させることで木質系成形品を得ることができる（工程（３））。また、この場合、金型を通過した中間成形物を引取機で引き取り、サイジング装置などで所定の形状に加工することもできる。

木質材料、熱可塑性樹脂およびシリコーンポリマーを含有する材料を混練する場合には、これらの材料を一度に成形機などに投入して混練することもできるし、段階的に材料を投入して混練することもできる。段階的に材料を投入する場合には、例えば、木質材料とシリコーンポリマーを投入して混練した後、熱可塑性樹脂をさらに投入して混練するなどの方法を例示することができる。

本発明の木質系成形品の製造方法では、木質材料、熱可塑性樹脂および水酸基と反応性を有する官能基を有するシリコーンポリマーを含む材料を混練する工程を含んでいる（工程（２））。これによって、混練物の滑り性が高まるため、例えば、成形機のホッパーの内部やシリンダーの内部で混練物の詰まりが抑制されるとともに、成形圧力も低く抑えることができる。このため、木質材料の配合割合が高い場合にも容易に成形することができ、木質感に優れた木質系成形品を得ることができる。

このような混練物の滑り性の向上効果は、シリコーンポリマー中の水酸基と反応性を有する官能基が、木質材料を構成するセルロースの水酸基の一部と反応し、シリコーンポリマーと木質材料とが結合したことによると考えられる。

さらに、木質系成形品に使用することができる材料としては、その他、公知の充填材、安定剤などが挙げられる。これらの材料の添加量等も適宜決定することができる。

充填材としては、例えば、水酸化アルミニウム、エトリンガイト、硅砂、ホウ砂、アルミナ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、シリカ、水酸化マグネシウム、マイカ、フライアッシュ、ケイ酸カルシウム、雲母、二酸化モリブデン、滑石、ガラス繊維、ガラスビーズ、酸化チタン、アスベスト、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、クレイ、ドロマイト、ケイ酸カルシウム、カルシウム・アルミネート水和物、鉄粉などの金属粉などのうちの１種または２種以上を例示することができる。

安定剤としては、通常熱可塑性樹脂の安定剤に用いられるものを用いることができる。具体的には、酸化防止剤、光安定剤などを挙げることができる。これらを配合することで、木質系成形品の機械特性、成形性、耐熱性および耐久性を向上させることができる。

次に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明の木質系成形品の製造方法および木質系成形品は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
（１）材料
木質系成形品を製造するための材料として、木質材料、熱可塑性樹脂、シリコーンポリマーを使用した。
具体的には、木質材料は、木粉（杉、平均粒径３００μｍ）を使用した。熱可塑性樹脂は、旭化成ケミカルズ社製：デルペット５６０Ｆのポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を使用した。シリコーンポリマーは、信越シリコーン社製：Ｘ−２２−３７１０のシリコーンオイル（粘度：６０ｍｍ^２／ｓ）を使用した。このシリコーンオイルは、水酸基と反応性を有する官能基として、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）が導入されている。

（２）成形方法
木粉８０ｇと、ＰＭＭＡ２０ｇと、シリコーンオイル１ｇとを投入し、２００℃で加熱しながら回転数６０ｒｐｍで１５分混練した混練物をシリンダーから金型に圧入し、２００℃、２００ｋｇ/ｃｍ^２で成形して固化させ、木質系成形品を得た。

＜実施例２＞
シリコーンポリマーとして、信越シリコーン社製：Ｘ−２２−１６２Ｃのシリコーンオイル（粘度：２２０ｍｍ^２／ｓ）を使用した以外は、実施例１と同様の条件で成形した。実施例２で使用したシリコーンオイルも水酸基と反応性を有する官能基として、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）を有している。

＜比較例１＞
シリコーンポリマーを添加せず、材料を木質材料と熱可塑性樹脂とした以外は、実施例１と同様の条件で成形した。

＜比較例２＞
シリコーンポリマーとして、水酸基と反応性を有する官能基を有していないシリコーンオイル（信越シリコーン社製：ＫＦ−９６―１０００ｃｓ）を使用した以外は、実施例１と同様の条件で成形した。

結果を表１に示す。

表１に示したように、実施例１および実施例２では、水酸基と反応性を有する官能基を有するシリコーンオイルを使用することで、混練物の滑り性が低下し、２００ｋｇ/ｃｍ^２の成形圧力によって成形が可能であったため、成形性を良好（○）と評価した。さらに、実施例１および実施例２の木質系成形品では、目視による成形ムラは検出されなかったため、均一性を良好（○）と評価した。また、実施例１および実施例２では、木質系成形品の木質感も優れていた。

一方、比較例１では、混練物の滑り性が低く、２００ｋｇ/ｃｍ^２の成形圧力では金型に充填することができず、成形することができなかった（成形性：×,均一性：評価なし）。さらに、比較例２では、材料の混練中に、シリンダー内でブリード（シリコーンオイルのにじみ）が生じ、混練が困難であり、成形することができなかった（成形性：×,均一性：評価なし）。

Claims

木質材料と熱可塑性樹脂とシリコーンポリマーとを含有する木質系成形品の製造方法であって、
（１）前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれるように、配合する前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の量を調整する工程と、
（２）前記木質材料と、前記熱可塑性樹脂と、水酸基と反応性を有する官能基を有する前記シリコーンポリマーとを含む材料を混練して混練物を得る工程と、
（３）前記混練物を型に供給して成形する工程と、
を含むことを特徴とする木質系成形品の製造方法。
請求項１に記載の方法で製造された木質系成形品であって、木質材料と熱可塑性樹脂とシリコーンポリマーとを含有するとともに、前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれていることを特徴とする木質系成形品。