JP2016074169A - 再生複合材 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性が高くハロゲンフリーな再生複合材を提供する。また、合成木材製品としての外観及び性能を損なわない再生複合材を提供する。
【解決手段】再生複合材が、３０〜６０質量％の木粉と２０〜４０質量％のオレフィン系プラスチックと３〜２０質量％の熱膨張性黒鉛とを含む芯材と、芯材の表面の少なくとも一部に積層され、１０〜５０質量％の木粉と３０〜６０質量％のオレフィン系プラスチックと１０〜５０質量％の金属水酸化物系難燃剤とを含む表層材とから構成されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、木粉とプラスチックを主成分とする再生複合材に関する。

建築現場や工場などから排出される木材及びプラスチックを粉砕して加熱混合した材料を押出成形にて成形した再生複合材は、木材の風合いを持ちつつ腐敗しにくい等といった特性を併せ持つことから、建築材料等として広く使用されている（例えば特許文献１参照）。

上記再生複合材では、難燃性を付与するため、塩化ビニル樹脂や臭素系難燃剤、アンチモン系難燃剤等のハロゲン化合物が使用されてきた。しかし、ハロゲン化合物を含んでいると、燃焼時に塩素ガスなどの有害ガスが発生するため、脱塩処理が必要となり、環境とコストに影響するという問題がある。
そこで、特許文献２では、塩化ビニル樹脂の一部をＡＢＳ樹脂で代替した木質様樹脂成形体及び木質様積層樹脂成形体の発明が開示されている。

特開２００９−１０２９２３号公報 特開２０１３−１７３８０８号公報

しかしながら、特許文献２に記載されている木質様樹脂成形体及び木質様積層樹脂成形体も塩化ビニル樹脂を含んでいるため、環境に影響することにかわりはない。また、木質様積層樹脂成形体の場合、化粧層に含まれる木粉が５〜２０質量％と少ないため、木質感に乏しいという難点もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、難燃性が高くハロゲンフリーな再生複合材を提供することを目的とする。また、合成木材製品としての外観及び性能を損なわない再生複合材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る再生複合材は、木粉とオレフィン系プラスチックと熱膨張性黒鉛とを含む芯材と、前記芯材の表面の少なくとも一部に積層され、木粉とオレフィン系プラスチックと金属水酸化物系難燃剤とを含む表層材とから構成されることを特徴としている。

本発明では、プラスチックにオレフィン系プラスチックを使用すると共に、難燃剤として熱膨張性黒鉛と金属水酸化物系難燃剤を使用することにより、難燃性が高くハロゲンフリーな再生複合材を実現することができる。

また、本発明に係る再生複合材では、前記芯材は、木粉を３０〜６０質量％、オレフィン系プラスチックを２０〜４０質量％、熱膨張性黒鉛を３〜２０質量％含有し、
前記表層材は、木粉を１０〜５０質量％、オレフィン系プラスチックを３０〜６０質量％、金属水酸化物系難燃剤を１０〜５０質量％含有することを好適とする。

本発明に係る再生複合材では、芯材に熱膨張性黒鉛、表層材に金属水酸化物系難燃剤をそれぞれ含有させることにより、外観及び性能を損なうことなく、必要とされる難燃性を有するハロゲンフリーな再生複合材を実現することができる。

続いて、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る再生複合材は、幅１００ｍｍ〜１９０ｍｍ程度、厚さ約３０ｍｍ、長さ４０００ｍｍ程度とされた長方形板状の再生複合材である。芯材とその表裏面及び両側面を覆う表層材とから構成され、表層材の厚さは０．３〜２ｍｍ程度である。
なお、芯材の内部に長手方向に延在する中空部が形成されていてもよい。

芯材は、木粉を３０〜６０質量％、オレフィン系プラスチックを２０〜４０質量％、熱膨張性黒鉛を３〜２０質量％含有している。
また、表層材は、木粉を１０〜５０質量％、オレフィン系プラスチックを３０〜６０質量％、金属水酸化物系難燃剤を１０〜５０質量％含有している。

木粉は、住宅解体時に出る廃材、パレットに使われていた木材及び間伐材などを粉砕したものである。
オレフィン系プラスチックは、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂などであり、工場廃棄物のトレーや自動車のバンパーなどをフレーク状に砕いたものである。
木粉及びオレフィン系プラスチックの割合は、従来の再生複合材と同様でよい。

熱膨張性黒鉛及び金属水酸化物系難燃剤は、難燃性を付与するために添加される。
熱膨張性黒鉛を樹脂に添加した場合、当該樹脂が炎などの高温にさらされた際、熱膨張性黒鉛が膨張して樹脂表面を覆い、樹脂の燃焼を防止する。
金属水酸化物系難燃剤は、それ自体燃焼せず、分解時に吸熱すると共に、分解して熱容量の大きな水分子を放出する。金属水酸化物系難燃剤としては、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどを好適に使用することができる。

熱膨張性黒鉛が３質量％未満の場合、芯材の難燃性が不十分となる。一方、熱膨張性黒鉛が２０質量％を超えると、コストが掛かりすぎて好ましくない。
また、金属水酸化物系難燃剤が１０質量％未満の場合、表層材の難燃性が不十分となる。一方、金属水酸化物系難燃剤が５０質量％を超えると、表層材として好ましい分量の木粉やオレフィン系プラスチック等を確保することが難しくなる。

ここで、再生複合材の製造方法の一例について説明しておく。
住宅解体時等に出る廃材は、受入検査を経た後、金属や小石などの異物が除去され、段階的な粉砕が行われる。そして、最終的に篩い機で粒度を揃えた粒径数百ミクロン程度の木粉とされ、配合工程へ送られる。
また、プラスチック工場から出るオレフィン系プラスチックは、受入検査後、粉砕機により粒径１０ｍｍ程度に粉砕され、配合工程へ送られる。
配合工程では、木粉、オレフィン系プラスチック、熱膨張性黒鉛を所定の比率にて加熱混合して芯材用の中間原料（ペレット）を作製すると共に、木粉、オレフィン系プラスチック、金属水酸化物系難燃剤を所定の比率にて加熱混合して表層材用の中間原料（ペレット）を作製する。そして、押出機により芯材用及び表層材用の中間原料を再度加熱し、金型を用いて所定の形状に成形する。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、芯材の四周面が表層材で覆われているが、芯材の表面のみなど、芯材の表面の少なくとも一部が表層材で覆われていてもよい。

本発明に係る再生複合材の難燃性を検証するために実施した耐燃性試験について説明する。
耐燃性試験は、ＪＩＳ Ｋ６９１１「熱硬化性プラスチック一般試験方法」の５．２４．１ Ａ法によって実施した。
試験片の形状は、長さ１２７ｍｍ、幅１３ｍｍの短冊状とし、芯材と表層材の二層構成とした。表１に芯材及び表層材の配合を示す。なお、金属水酸化物系難燃剤には水酸化マグネシウムを使用した。
なお、熱膨張性黒鉛の熱膨張開始温度は約２２０℃、１０００℃における熱膨張度は１００ｃｃ／ｇ以上である。また、オレフィン系プラスチックにはポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂、顔料には無機顔料、添加剤にはＰＥＷＡＸ他を使用した。

耐燃性評価は、試験片の炎が消えるまでの平均時間、並びに消火後における試験片（表層材及び芯材）の燃焼した長さ（燃焼距離）とした。
炎が１８０秒間以上消えない場合は可燃性とし、燃焼距離が２５ｍｍ以下の場合は不燃性、２５ｍｍを超え、１００ｍｍ以下の場合は自消性とする。
試験結果を表２に示す。不燃性もしくは自消性である場合、その試験片は合格とした。

全ての実施例がほぼ１分以内に消炎している。また、実施例２の燃焼距離は１５〜２５ｍｍ、その他の実施例の燃焼距離は２０ｍｍ程度である。従って、全ての実施例は不燃性の要件を満足している。実操業時における材料のバラツキ等を考慮した場合、本発明に係る再生複合材は、少なくとも自己消化性の要件を満足していると考えられる。

Claims (2)

1. 木粉とオレフィン系プラスチックと熱膨張性黒鉛とを含む芯材と、前記芯材の表面の少なくとも一部に積層され、木粉とオレフィン系プラスチックと金属水酸化物系難燃剤とを含む表層材とから構成されることを特徴とする再生複合材。
2. 請求項１記載の再生複合材において、前記芯材は、木粉を３０〜６０質量％、オレフィン系プラスチックを２０〜４０質量％、熱膨張性黒鉛を３〜２０質量％含有し、
   前記表層材は、木粉を１０〜５０質量％、オレフィン系プラスチックを３０〜６０質量％、金属水酸化物系難燃剤を１０〜５０質量％含有することを特徴とする再生複合材。