JP4088091B2

JP4088091B2 - 木質繊維物質含有樹脂組成物

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Publication number: JP4088091B2
Application number: JP2002083492A
Authority: JP
Inventors: 孝司沢村; 賢一五百蔵; 耕一松井
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003277621A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質繊維物質含有樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、木粉、樹皮、パルプ、紙、竹粉等の木質繊維物質が配合され、そして得られる成形品の外観および成型加工性に優れ、かつ衝撃強度、曲げ強度などの機械的特性に優れる木質繊維物質含有樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木材は、木質調の風合いが好まれる以外に、資源が豊富であり、そして繰り返し生産ができるという優れた材料であることから、建築用資材、装飾材料、家庭用具として幅広く使用されている。これら木材製品の加工方法は、切る、彫る、削るといった方法のみであり、樹脂のように自由な大きさや形に成型することができない。また、多湿環境下で使用すると腐食して外観不良を引き起こし、商品価値が低下することがある。
【０００３】
一方、熱可塑性樹脂は、機械的性質に優れていること、ならびに押出し成型、射出成型、カレンダー成型、ブロー成型等の幅広い成型加工方法によって自由な形に成型できることから、ボトル、薬品・灯油等のタンク類、自動車の内外装品、医療器具、電機等の工業部品、パイプ、電線被覆材、床材、壁紙、農業用ビニル、ホース、チューブ、建材、食品包装材等に幅広く使用されている。このように、成型加工が容易でかつ機械的強度に優れる熱可塑性樹脂が、木質風合いを持つならば、建築用資材、装飾材料などとして、さらに幅広く利用することが可能になる。
【０００４】
樹脂に木質風合いを持たせるために、樹脂表面への木目調印刷が行われている。具体的には、特開昭５３−１６０７２号公報には、透明性のインキにて木目柄を印刷した透明性の熱可塑性樹脂フィルムを、樹脂基材上に重ねて加熱加圧することにより、木質感に富む化粧材を安価に製造する方法が記載されている。特開平４−２１２８５２号公報には、透明なフィルムあるいは透明な紙に、透明なインキで木目柄を施し、かつ、このシートをパール顔料入りの接着剤で積層することにより、天然の木材に近い木質感を出す方法が報告されている。
【０００５】
しかし、これらの方法では、視覚的には木質調の熱可塑性樹脂を得ることができるが、木質調の風合いや肌触りを出すことができない。この問題を解決するために、木粉、樹皮、パルプ、紙、竹粉等の木質繊維物質を熱可塑性樹脂に配合する方法が検討されている。さらに、昨今の環境問題により、製材所で発生するのこぎり屑やかんな屑、あるいは建築廃材などの木質材料の焼却処分が困難となってきている。これらの木質材料の再利用の一環として、木質材料を木粉とし、この木粉に樹脂を高濃度に練り込んで成型品を作ることによって、焼却処分する木質材料の量を削減して、環境負荷の軽減を行なう試みが多く行われている。具体的な樹脂への配合方法として、特開昭５８−２０４０４９号公報には、１５０メッシュより細かくした乾燥木粉を熱可塑性樹脂に添加する方法が記載されている。特開昭６３−２３６５７５号公報では、木質繊維粉体を含む塩化ビニル系樹脂成形体を木用着色剤および塗料材で加飾することにより、より天然の木質材料に近い風合いを出す方法が報告されている。
【０００６】
このように、熱可塑性樹脂に木質繊維物質を配合することにより、天然の木質調風合いおよび肌触りを出すことが可能となる。しかし、木質繊維物質は、熱可塑性樹脂と混ざりにくく、成型加工が困難であり、押出し成型加工時等に成形品の外観不良、生産性の著しい低下、目やにの発生、ストランド成型不可能などの問題が発生する。そのため、木質繊維物質入り熱可塑性樹脂の使用は、強度があまり要求されない用途に限定されている。さらに、木質繊維物質が押出成型加工が行える程度の量、例えば、ポリオレフィンに対して２０〜３０重量部で配合された樹脂の成型しか行われていなかった。
【０００７】
これに対して、特開平１０−３３０５５２号公報には、天然ワックス、脂肪酸、脂肪酸エステル等のワックスを添加する方法が記載されている。また、有機過酸化物と多塩基酸との併用（特開平９−３１６２４７号公報）、エチレン／酢酸ビニル等の熱可塑性エラストマーの併用（特開平１０−２５１５２３号公報）、およびアルカリ（土類）金属の酸化物と酸変性ポリオレフィンとの併用（特開平１０−２３７２１９号公報）が提案されている。これらはいずれも、機械的強度がある程度改善されているが、不十分であり、特に押出成型時の製品の外観不良（ささくれ状態になる）、目やにの発生、かつ、吐出量が低下するという問題は解決されていない。
【０００８】
特開平１０−２８７８１５号公報には、親水性単量体とそれと共重合可能な単量体との共重合物を用いる方法が報告されている。衝撃強度等の機械的強度の向上が図られているが、成型加工時に要求される外観の向上および生産性は未だ不十分である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、成形品の外観および成型加工性に優れ、かつ衝撃強度、曲げ強度などの機械的特性に優れる木質繊維物質含有樹脂組成物が望まれている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）熱可塑性樹脂を１００重量部、（Ｂ）木質繊維物質を７０〜４００重量部、および（Ｃ）（メタ）アクリレート系重合物を０．１〜４０重量部含有する木質繊維物質含有樹脂組成物を提供し、ここで、該（Ｃ）（メタ）アクリレート系重合物の結晶化開始温度は、５℃〜５０℃であり、そして該（Ｃ）（メタ）アクリレート系重合物は、アルキル基の炭素数が１６〜３０のアルキル（メタ）アクリレート（ｃ１）を２０〜８０モル％およびポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート（ｃ２）８０〜２０モル％含有する重合物である。
【００１１】
好適な実施態様においては、上記（ｃ２）のポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレートは式（１）：
【００１２】
【化２】

【００１３】
（式中、Ｒ^１は水素またはメチル基であり、ＡＯはオキシアルキレン基であり、そしてｎは４〜１５である）
で示される化合物である。
【００１４】
好適な実施態様においては、上記（Ｃ）の（メタ）アクリレート系重合物の重量平均分子量は３，０００〜３００，０００である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂（Ａ）は、一般に市販されている熱可塑性樹脂であれば、特に限定されず、例えば以下のものが使用され得る：ポリプロピレン（ＰＰ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／アクリル酸エステル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン／ビニルアルコール共重合体、ポリオレフィンエラストマー等のオレフィン系樹脂；ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル／（メタ）アクリル酸エステル／スチレン共重合体（ＡＡＳ）、メタクリル酸メチル／スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）、スチレン／ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル／塩素化ポリエチレン／エチレン共重合体（ＡＣＳ）、スチレン／イソプレンゴム、メタクリル酸メチル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＭＢＳ樹脂）等のスチレン系樹脂；ポリエステル；ポリカーボネートなど。
【００１６】
本発明の樹脂組成物に含有される木質繊維物質（Ｂ）は、木、樹皮、パルプ、紙、竹粉等の木材または木質繊維の加工品であって、平均粒径が０．０００５〜５ｍｍであることが好ましい。粒径が小さすぎると、木質繊維物質自体の取り扱い性および熱可塑性樹脂との混合性が悪く、大きすぎると、最終的に得られる成形品の強度および加工性が低下するおそれがある。また、木質繊維物質（Ｂ）は、１０５℃で３時間乾燥した後の乾燥残分が９０％以上であることが好ましい。水分含量が高いと、成型品に気泡が入るおそれがあるからである。
【００１７】
本発明の樹脂組成物に含有される（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）は、モル換算で、アルキル基の炭素数が１６〜３０のアルキル（メタ）アクリレート（ｃ１）を２０〜８０モル％およびポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート（ｃ２）８０〜２０モル％含有する重合物である。いずれか一方の（メタ）アクリレート単量体が少なすぎるまたは多すぎると、最終的に得られる成形品の強度および加工性が低下するおそれがある。
【００１８】
上記アルキル基の炭素数が１６〜３０のアルキル（メタ）アクリレート（ｃ１）の具体的な例としては、セチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、べへニル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、カルナービル（メタ）アクリレート、セリル（メタ）アクリレート、コリヤニル（メタ）アクリレート、メリシル（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの１種あるいは２種以上を使用することができる。好ましいアルキル（メタ）アクリレート単量体としては、アルキル基の炭素数が１６〜２２の直鎖飽和アルキル（メタ）アクリレートである。アルキル基の炭素数が１６未満であると、（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）の結晶化開始温度が、５℃より低くなるおそれがある。
【００１９】
上記ポリオキシアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート（ｃ２）としては、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール−テトラメチレングリコール）モノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ、オクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらのうちの１種あるいは２種以上を使用することができる。特に好ましいポリオキシアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート単量体は、下記式（１）：
【００２０】
【化３】

【００２１】
（式中、Ｒ^１は水素またはメチル基であり、ＡＯはオキシアルキレン基であり、そしてｎは４〜１５である）で示される化合物である。
【００２２】
上記式（１）のＡＯとしては、具体的には、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基等が挙げられ、好ましくはオキシエチレン基である。(ＡＯ)_ｎは、単独重合体あるいはブロック重合体でもよい。ｎは４〜１５、好ましくは８〜１２である。
【００２３】
上記（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）は、重量平均分子量が３，０００〜３００，０００であることが好ましく、５，０００〜１００，０００であることがより好ましい。重量平均分子量が３，０００未満の場合、成形品の外観不良を伴い、重量平均分子量が３００，０００より大きい場合、成形品の外観不良だけでなく衝撃・曲げ強度の低下も伴う。
【００２４】
上記（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）の結晶化開始温度は、好ましくは５℃〜５０℃であり、より好ましくは２０℃〜３０℃である。ここで、結晶化開始温度とは、重合物の熱的特性を示し、ＤＳＣ（示差走査熱量測定装置）において測定可能な重合物中の結晶部位が溶融を開始する温度である。通常、結晶化開始温度は、ＤＳＣにおいて、冷却条件下、発熱が開始された温度を測定することにより特定可能である。例えば、図１に示すステアリルメタクリレートとメトキシポリエチレングリコールとの重合物の示差熱分析による発熱グラフにおいて、発熱開始前の勾配の延長線Ａと、発熱開始後の勾配の延長線Ｂとの交点Ｃを結晶化開始温度とする。すなわち、ステアリルメタクリレートとメトキシポリエチレングリコールとの重合物の結晶化開始温度は２６℃である。上記（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）の結晶化開始温度が５℃未満の場合、成型加工時の生産性低下および外観不良を引き起こすおそれがあり、５０℃より高い場合、成形品の衝撃強度などの機械的特性の低下を招くおそれがある。
【００２５】
上記（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）は、上記アルキル基の炭素数が１６〜３０のアルキル（メタ）アクリレート（ｃ１）およびポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート（ｃ２）以外に、本発明の樹脂組成物の特徴を損なわない範囲で、その他の共重合可能な単量体を含有する重合物であってもよい。
【００２６】
上記（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）は、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、塊状重合などの通常用いられる重合方法により製造可能である。
【００２７】
本発明の木質繊維物質含有樹脂組成物は、熱可塑性樹脂（Ａ）を１００重量部、木質繊維物質（Ｂ）を７０〜４００重量部、および（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）を０．１〜４０重量部含有する。
【００２８】
木質繊維物質（Ｂ）は、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して、７０〜４００重量部、好ましくは１００〜３００重量部、特に好ましくは１５０〜３００重量部含有される。木質繊維物質（Ｂ）の添加量が７０重量部未満の場合は、成形品において木質調風合いが出ず、添加量が４００重量部を超えると、成形品の外観不良、成型加工時の生産性低下、および衝撃強度の低下を引き起こす。
【００２９】
（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）は、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量部含有される。（メタ）アクリレート系重合物（Ｃ）の添加量が０．１重量部未満の場合は、成形品の機械的強度の低下、外観不良、目やに発生、ストランド成型性、吐出量の低下などが起こる。一方、添加量が４０重量部を超えると、成形品の外観不良および機械的強度の低下が起こる。
【００３０】
本発明の木質繊維含有熱可塑性樹脂組成物は、最終的に得られる成形品に求められる性質に応じて、例えば以下に挙げる種々の添加剤を含んでいてもよい：ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリルアルコールなどの高級アルコール；ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどの多価アルコール；パラフィンワックス、モンタン酸ワックスなどのワックス類；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛などの金属石鹸類；ステアリルステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレートなどの脂肪酸エステル類；脂肪酸アミド、メチレンビス脂肪酸アミド、エチレンビス脂肪酸アミドなどの滑剤；ジオクチル錫マレエートなどの錫化合物；ジフェニルモノデシルホスファイトなどのホスファイト化合物；珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、ハイドロタルサイト、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、ゼオライト、シリカなどの無機充填剤；ジベンゾイルメタンなどのβジケトン化合物；エポキシ化大豆油などのエポキシ化合物；ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペートなどの可塑剤；ポリメチルメタクリレート、４−フッ化エチレン重合物などのアクリル系またはフッ素系の加工肋剤；顔料；酸化防止剤；帯電防止剤；防曇剤；難燃剤；紫外線吸収剤；抗菌剤；防黴剤など。
【００３１】
本発明の木質繊維含有熱可塑性樹脂組成物は、押出し成型、射出成型、カレンダー成型、ブロー成型等の通常用いられる種々の方法によって成形され得る。特に、押出し成型によって成形されることが好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００３３】
（製造例１）
還流管および攪拌装置を設置した２Ｌの四つ口フラスコに、トルエン５００ｇを仕込み、１０５℃に昇温した。次いで、予め混合しておいたメトキシポリエチレングリコール（９モル）モノメタクリレートとステアリルメタクリレートとの混合物５００ｇ（モル比１／１）に重合触媒として日本油脂株式会社製パーブチルＯを２０ｇ溶解した混合溶液を、トルエンに４時間かけて滴下した。滴下終了後、パーブチルＯを２ｇ追触媒し、３時間熟成させ、そして脱溶剤して重合物Ａを得た。
【００３４】
なお、得られた重合物Ａの結晶化開始温度は２６℃であった。結晶化開始温度の測定チャートを図１に示す。
【００３５】
（製造例２〜８）
表１に記載の（メタ）アクリレート単量体を用いて、上記製造例１と同様に重合物Ｂ〜Ｈを得た。なお、各重合物の結晶化開始温度は表１に示すとおりである。
【００３６】
【表１】

【００３７】
［結晶化開始温度の測定］
セイコー電子（株）製ＤＳＣ（示差走査熱量測定装置）を用いて、以下の条件下で結晶化開始温度の測定チャートを作成し、得られた重合物の結晶化開始温度を測定した。
ＤＳＣ測定条件：昇温条件：３０℃→１００℃、１０℃／分
１００℃、３０分間保持
冷却条件：１００℃→−５０℃、−５℃／分
【００３８】
この条件下、図１に示すように、発熱グラフの発熱開始前の勾配の延長線Ａと、発熱開始後の勾配の延長線Ｂとの交点Ｃを求めて、結晶化開始温度とした。
【００３９】
（実施例１〜６および比較例１〜６）
表２に示す各組成物の成分を、ヘンシェルミキサーにて混合し、（株）東洋精機製作所製の二軸押出機を使用して、Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３／Ｄ＝１８５℃／１８０℃／１７５℃／１７５℃、回転数４０ｒｐｍで、木質繊維含有樹脂組成物ぺレットを作成した。
【００４０】
この木質繊維含有樹脂組成物について、以下に示すように衝撃試験、曲げ試験、および押し出し試験を実施した。結果を表２に示す。
【００４１】
［衝撃試験および曲げ試験用の試験片の作成］
得られた木質繊維含有樹脂組成物のペレットを、１８５℃で３分間混練りし、９インチロールを用いて、厚さ０．５ｍｍのシートにした。得られたシートを１８５℃でプレスして（予熱１分／５０ｋｇｆ／ｃｍ^２、加圧５分／１００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、厚さ０．５ｍｍで表面の平滑なシートを作成した。
【００４２】
［衝撃試験］
上記のようにして得た衝撃試験用試験片を、温度２０℃、湿度５０％中で４８時間アニーリングを行い、アイゾット衝撃試験を行なった。なお、試験は１０試験片についての平均値を求めた。平均値が２．５ＫＪ／ｍ^２以上を合格とした。
【００４３】
［曲げ試験］
上記のようにして得た曲げ試験用試験片を、温度２０℃、湿度５０％中で４８時間アニーリングを行い、曲げ試験を行なった。なお、試験は１０試験片についての平均値を求めた。平均値が１０Ｎ／ｍｍ^２以上を合格とした。
【００４４】
［押し出し試験］
（株）東洋精機製作所製二軸押出機を使用して、Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３／Ｄ＝１８５℃／１８０℃／１８５℃／１８５℃、回転数４０ｒｐｍで丸棒を成型し、外観および吐出量を、以下の評価指標によって評価した。
【００４５】
（１）外観
上記押し出し試験で作成した成型品の外観を以下の基準で評価した。
評価基準 ○：表面が滑らかである
△：表面に若干ささくれあり
×；表面にささくれが多い
合否判定：○および△が合格。
【００４６】
（２）吐出量
上記条件で押出試験を行なった時の吐出量を以下の基準で評価した。
合否判定：吐出量４０ｇ／分以上が合格。
【００４７】
結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】

【００４９】
表２からわかるように、実施例１〜６は、比較例１〜６と比べて、衝撃強度、曲げ強度、外観、および吐出量が優れている。
【００５０】
本発明の樹脂組成物に含有される（メタ）アクリレート系重合物とは異なる単量体を用いた重合物を（Ｃ）として用いた場合（比較例１〜３）は、実施例と比較して、成形品の外観、成型加工時の生産性（吐出量）、成形品の衝撃強度および曲げ強度が劣っていた。（ｃ２）としてポリオキシアルキレングリコール鎖を有しないグリシジルメタクリレートを用いた場合（比較例４）は、成型加工時の生産性（吐出量）は合格値を示したが、成形品の外観、成形品の衝撃強度および曲げ強度が劣る結果を示した。（Ｃ）において（ｃ１）と（ｃ２）のモル比が本発明の樹脂組成物の範囲外である重合物を用いた場合（比較例５）は、成形品の外観、成型加工時の生産性（吐出量）、成形品の衝撃強度および曲げ強度が劣る結果を示した。
【００５１】
木質繊維物質（Ｂ）の含有量が、本発明の樹脂組成物の範囲外である場合（比較例６）、実施例と比較して、成形品の外観、成型加工時の生産性（吐出量）、成形品の衝撃強度および曲げ強度が劣っていた。
【００５２】
（Ｂ）の含有量が本発明の範囲以上である比較例４は、衝撃強度、曲げ強度の著しい低下が確認された。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の木質繊維物質含有樹脂組成物は、成型時の吐出量が多いため生産性が良く、得られる成形品の衝撃強度および曲げ強度が強く、その外観が良いなどの、優れた特徴を有している。本発明の木質繊維物質含有樹脂組成物を用いることによって、外観が良く、衝撃強度、曲げ強度などの機械的特性に優れる木質調風合いのある樹脂成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステアリルメタクリレートとメトキシポリエチレングリコールとの重合物の示差熱分析による発熱グラフである。

Claims

（Ａ）熱可塑性樹脂を１００重量部、
（Ｂ）木質繊維物質を７０〜４００重量部、および
（Ｃ）（メタ）アクリレート系重合物を０．１〜４０重量部含有する木質繊維物質含有樹脂組成物であって、
該（Ｃ）（メタ）アクリレート系重合物の結晶化開始温度が、５℃〜５０℃であり、そして該（Ｃ）（メタ）アクリレート系重合物が、アルキル基の炭素数が１６〜３０のアルキル（メタ）アクリレート（ｃ１）を２０〜８０モル％およびポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート（ｃ２）８０〜２０モル％含有する重合物である、木質繊維物質含有樹脂組成物。
前記（ｃ２）のポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレートが式（１）：

（式中、Ｒ^１は水素またはメチル基であり、ＡＯはオキシアルキレン基であり、そしてｎは４〜１５である）
で示される化合物である、請求項１に記載の木質繊維物質含有樹脂組成物。
前記（Ｃ）の（メタ）アクリレート系重合物の重量平均分子量が３，０００〜３００，０００である、請求項１または２に記載の木質繊維物質含有樹脂組成物。