JP2015113364A

JP2015113364A - 木質樹脂成形品の製造方法

Info

Publication number: JP2015113364A
Application number: JP2013254523A
Authority: JP
Inventors: 聖充中嶋; Masamitsu Nakajima; 渡邉　浩一; Koichi Watanabe; 浩一渡邉
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-22

Abstract

【課題】木粉含有樹脂組成物を成形して得られる成形体中の木粉に効率的に改質剤を浸透させることができ、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造する方法を提供すること。
【解決手段】（１）熱可塑性樹脂と木粉とを含む溶融状態の木粉含有樹脂組成物を押出成形して加温状態の成形体を作製する工程と、（２）前記成形体を、改質剤を含む溶液に浸漬して冷却する工程と、を含む木質樹脂成形品の製造方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、木質樹脂成形品の製造方法に関する。

従来より、木粉と熱可塑性樹脂とを含む木粉含有樹脂組成物を混練して成形した木質樹脂成形品が、デッキ、ベンチなどのエクステリアや内装材などに用いられている。そして、本出願人は、例えば特許文献１において、改質剤としての酸無水物またはジカルボン酸と木粉（木質紛体）と熱可塑性樹脂とを加熱混練することで、木粉を改質することを提案している。

特開2013−137999号公報

しかしながら、特許文献１のように木粉含有樹脂組成物に改質剤を配合して成形する場合、水分調整のために乾燥させる工程が必要になる場合があり、木質樹脂成形品の製造工程が複雑化するという問題がある。一方、例えば、木粉含有樹脂組成物を成形して冷却した後に改質剤に浸漬する場合には、木粉含有樹脂組成物に含まれる木粉に改質剤を浸透させることが難しく、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造することが容易でないという問題がある。

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、木粉含有樹脂組成物を成形して得られる成形体中の木粉に効率的に改質剤を浸透させることができ、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造する方法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、本発明の木質樹脂成形品の製造方法は、（１）熱可塑性樹脂と木粉とを含む溶融状態の木粉含有樹脂組成物を押出成形して加温状態の成形体を作製する工程と、（２）前記成形体を、改質剤を含む溶液に浸漬して冷却する工程と、を含むことを特徴としている。

この木質樹脂成形品の製造方法では、前記工程（２）における前記改質剤が液状の熱硬化性樹脂であることが好ましい。

この木質樹脂成形品の製造方法では、前記工程（１）における前記木粉含有樹脂組成物に含まれる木粉の含有率が、重量比で40％〜80％であることがより好ましい。

本発明の木質樹脂成形品の製造方法によれば、木粉含有樹脂組成物に含まれる木粉に効率的に改質剤を浸透させることができ、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造することができる。

本発明の木質樹脂成形品の製造方法の一実施形態を例示した概要図である。

本発明の木質樹脂成形品の製造方法は、以下の工程（１）、（２）を含む。
（１）熱可塑性樹脂と木粉とを含む溶融状態の木粉含有樹脂組成物を押出成形して加温状態の成形体を作製する工程。
（２）前記成形体を、改質剤を含む溶液に浸漬して冷却する工程。

以下、図面とともに本発明の木粉含有樹脂組成物の製造方法の各工程について詳しく説明する。図１は、本発明の木粉含有樹脂組成物の製造方法の一実施形態を例示した概要図である。

工程（１）では、熱可塑性樹脂と木粉とを含む溶融状態の木粉含有樹脂組成物を押出成形して加温状態の成形体を作製する。

熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラート、アクリル樹脂、ＰＭＭＡ、ＡＢＳなどを例示することができる。また、これら熱可塑性樹脂には、使用後の廃プラスチックや再生プラスチックなどを利用することもできる。

木粉は、例えば、スギ、ヒノキ、マツなどの針葉樹、ブナ、ナラ、カバなどの広葉樹、ジュート、ケナフ、亜麻、ヘンプ、ラミー、サイザルなどの麻類などを粉砕して得られる粉末を例示することができる。さらに、木粉には、葦、稲わら、籾殻、ヤシの実やさとうきびの絞りカスなどの植物材料に由来する粉末や、竹、麻、草本類、農産物などの植物材料、植物材料の廃棄物、残渣物（皮、葉、茎、実）、また、これらの材料を加工して得られる紙、パルプなども含まれる。

木粉の粒度は、木質樹脂成形品の用途などに応じて適宜設定することができる。具体的には、例えば、木質樹脂成形品に表面平滑性が要求される場合には、ふるいにより細かい木粉を選別して用いることができ、この場合には４５メッシュ以下のふるいで分級することが好ましい。

本発明の木粉含有樹脂組成物の製造方法では、熱可塑性樹脂と木粉とを混練機（図示していない）などで混練することで木粉含有樹脂組成物を作製することができる。混練機は、投入した材料を十分に混練できるものであれば特に限定されないが、加熱と同時にせん断力を作用させ、一定時間以上連続して混練できる混練機を好ましく例示することができる。具体的には、例えばニーダーや二軸混練機、ロール混練機、高せん断力を作用させることのできるブレードやスクリュー形状を備えた混練機などを例示することができる。

熱可塑性樹脂と木粉とを混練する際には、熱可塑性樹脂が溶融状態となる温度で加熱する。加熱の温度は熱可塑性樹脂の種類にもよるが、例えば、150℃〜220℃の範囲で適宜設定することができる。また、木粉含有樹脂組成物に含まれる木粉の含有率は、重量比で40％〜80％であることが好ましい。

そして、混練機で混練された溶融状態の木粉含有樹脂組成物は、図１に例示したように、ホッパー１から押出機２へ投入されて押出し方向へ押出される。そして、押出機２から押出された木粉含有樹脂組成物が金型３を通過することで、所定の形状に押出成形されて成形体が作製される。押出成形された成形体は、190℃程度の加温状態となっている。

なお、木粉含有樹脂組成物は、押出機２へ投入する前に一旦ペレット状に加工してもよく、ペレット状の木粉含有樹脂組成物を加熱して押出機２から連続的に押出成形することもできる。この場合、押出機２による押出成形の際に、熱可塑性樹脂が溶融状態となる温度で加熱して木粉含有樹脂組成物を押出すことができる。

さらに、木粉含有樹脂組成物には、所望により任意の成分を適宜配合することができる。具体的には、その他の公知の配合剤として、例えば、ガラス繊維、ワラスナイト、パルプなどの繊維、タルク、マイカなどの無機フィラー、張力改質剤（高スウェル化剤）、可塑剤、着色剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、金属セッケンやワックス、脂肪酸アミドなどの滑剤、ゴムなどの１種または２種以上を配合することができる。

工程（２）では、成形体を、改質剤を含む溶液に浸漬して冷却する。

押出成形された加温状態の成形体は、例えば、サイジングダイ４を通過させることによって成形された形状を固定することができる。また、図１に例示したように、サイジングダイ４は、メインサイジングダイ４１とサブサイジングダイ４２によって構成することができる。

そして、成形体は、サイジングダイ４によって圧縮されると同時に、改質剤を含んだ溶液が入った水層５に浸漬されて冷却される。改質剤は、水溶性フェノール樹脂、水溶性エポキシ樹脂などの木粉に浸透しやすく、木粉の水酸基と結合しやすい液状の熱硬化性樹脂を好ましく例示することができる。

押出成形された直後の成形体は190℃程度の加温状態にあるため、改質剤を含む溶液に浸漬することで、成形体の周囲の改質剤が高温になり、成形体内部への改質剤の拡散・凝集が促進される。このため、成形体に含まれる木粉に効率的に改質剤を浸透させることができ、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造することができる。

また、木粉含有樹脂組成物に含まれる木粉の含有率が40％〜80％である場合には、改質剤の浸透性が良好となる。

さらに、水層５内を2つのセクションに分け、前部（押出し方向の上流側）に改質剤を溜め、後部（押出し方向の下流側）に水を溜めて、加温状態の成形体を冷却することもできる。

そして、本発明の木質樹脂成形品の製造方法では、工程（２）における改質剤が熱硬化性樹脂である場合には、工程（２）の後に、成形体を、熱可塑性樹脂が溶融しない温度、かつ、熱硬化性樹脂が硬化する温度で加熱する工程を含むことが好ましい。具体的には、例えば、製造ラインにおける水槽の下流に加熱炉を設置して、木粉含有樹脂組成物を、80℃〜140℃程度の温度で加熱することができる。これによって、一連の製造ラインの中で熱硬化性樹脂の硬化反応を生じさせることができ、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造することができる。

本発明の木質樹脂成形品の製造方法は、以上の実施形態に限定されることはない。例えば、押出し成形された成形体を圧縮する手段は、サイジングダイに限定されることはなく、圧縮のための様々な手段を採用することができる。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
木粉、ポリプロピレン、および相溶化剤(三菱化学株式会社製）をそれぞれ65部、35部、5部の割合で、混練・造粒したペレット状の木粉含有樹脂組成物を用い、押出成形試験を実施した。押出しの条件は、シリンダー温度190℃、金型温度180℃、成形速度0.9m/分とし、金型の形状は2mm厚み×40mm幅のシート形状とした。

金型から10cm離してメインサイジングダイおよび水槽（水温25℃）を設置し、押出成形された成形体を連続的に冷却した。水槽内を2つのセクションに分け、前部、後部とし、水槽前部（長さ30ｃｍ）には、改質剤としての水溶性フェノール樹脂（濃度25％）を溜め、水槽後部（長さ30ｃｍ）には水を溜めて高温の成形体を冷却した。なお、水溶性フェノール樹脂の入った水槽前部に浸っている時間は20秒程度であった。冷却が完了した成形体を裁断して、表面に付着した水分を取り除き、水溶性フェノール樹脂含有率を測定した。

＜比較例１＞
実施例１と同様のペレット状の木粉含有樹脂組成物を用いて押出成形し、冷却乾燥した成形体を作製した。この成形体を濃度20％の水溶性フェノール樹脂の水溶液中に20秒間浸漬した。なお、裁断面からの浸透が生じる可能性があるため、裁断面にはシリコンを塗り溶液の進入を防いで実施した。この時の水溶性フェノール樹脂含有率を測定した。

＜結果＞
実施例１の木質樹脂成形品の水溶性フェノール樹脂含有率は2.5%であったのに対し、比較例１の水溶性フェノール樹脂含有率は0.3%であった。実施例１と比較例１の結果より、押出成形直後の高温状態にある成形体が改質剤（水溶性フェノール樹脂）を含む溶液中で冷却される過程では、改質剤（水溶性フェノール樹脂）が木粉に浸透しやすいことが確認された。このように、成形体中の木粉への改質剤（水溶性フェノール樹脂）の浸透が促進されることで、強度、耐湿性に優れた木質樹脂成形品を製造することができる。

１ホッパー
２押出機
３金型
４サイジングダイ
４１メインサイジングダイ
４２サブサイジングダイ
５水槽

Claims

（１）熱可塑性樹脂と木粉とを含む溶融状態の木粉含有樹脂組成物を押出成形して加温状態の成形体を作製する工程と、
（２）前記成形体を、改質剤を含む溶液に浸漬して冷却する工程と、
を含むことを特徴とする木質樹脂成形品の製造方法。
前記工程（２）における前記改質剤が液状の熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の木質樹脂成形品の製造方法。
前記工程（１）における前記木粉含有樹脂組成物に含まれる木粉の含有率が、重量比で40％〜80％であることを特徴とする請求項１または２に記載の木質樹脂成形品の製造方法。