JP4386774B2

JP4386774B2 - 耐候性合成木材

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Publication number: JP4386774B2
Application number: JP2004083526A
Authority: JP
Inventors: 守守谷; 秀二西崎
Original assignee: セイキ工業株式会社
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: JP2005271209A

Description

本発明は、表面材を有する合成木材に関し、より詳しくは耐候性が優れ屋外用とし
ても使用可能であるとともに表面材と本体材との接合を強固なものとした合成木材に
関する。

従来、表面層を有する合成木材は、天然木に比較して吸水性が無いこと、材料が均
一なこと、および、腐朽菌による腐り、黴による汚れ、シロアリなどの昆虫による食
害がないことから、寸法安定性、機械強度の均一性、表面状態の均一性、および耐久
性等において優れ、水周りを含む建物屋内、内装材等に広く使われている。

この種合成木材は、天然木と同様に扱えることが望まれていることから、天然木同
様の密度と、釘打ちおよび鋸引き等の加工性とを付与するとともに、外力による傷を
防止するために、発泡樹脂材からなる本体材にその外表面を覆うスキン層を設けたり
、発泡樹脂材からなる本体材に非発泡ないしは低発泡の接合性が優れた表面材を接合
したりして、軽量で、加工性に優れ、表面強度が高いという物性が付与されている。

ところで、プラスチック業界では、廃棄物を減少させようという要請から材料のリ
サイクルが盛んに行われている。特に生産量が多いポリプロピレン樹脂（以下、ＰＰ
樹脂という。）は廃棄物が大量に発生することから、この廃棄ＰＰ樹脂を合成木材の
原料に用いる試みも行われている。
しかしながら、この合成木材は、ＰＰ樹脂が耐候性において劣るので、建物屋外での使用は困難であり、用途が限られていた。

そこで、屋外での使用を可能にするために、ＰＰ樹脂の発泡材からなる本体材に表
面材として耐候性に優れるアクリロニトリル‐アクリレートゴム‐スチレン共重合体
樹脂（以下、ＡＡＳ樹脂という。）ないしはアクリロニトリル‐エチレン・プロピレ
ンゴム‐スチレン共重合体樹脂（以下、ＡＥＳ樹脂という。）を接合することが検討
されたが、これら樹脂は、ＰＰ樹脂との接合性が悪く、その接合面で容易に剥離して
しまうと云う問題を有していた。
また、本体材としてのＰＰ樹脂は、合成木材としての基本物性において他の合成樹
脂と較べて剛性が低く、収縮率が大きいことから、そのまま使用することには問題が
あった。

本発明は、上述の問題を解決するために創作されたもので、ＰＰ樹脂を本体材の主
成分とする合成木材において、本体材に必要物性を付与するとともに、本体材と表面
材との接合性を改善した合成木材を提供することを解決課題とするものである。

上記課題を解決するための本発明の耐候性合成木材は、発泡ＰＰ樹脂を主成分とす
る本体材の外表面に共押出し成形により耐候性合成樹脂を主成分とする表面材を接合
した合成木材において、上記本体材が、主成分としてのＰＰ樹脂に、接合改良剤とし
てアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体樹脂（以下、ＡＢＳ樹脂という
。）、ＡＡＳ樹脂およびＡＥＳ樹脂の一種以上を、望ましくは、ＰＰ樹脂１００重量
部に対して５〜５０重量部、望ましくは１０〜２５重量部混合するとともに、木粉を
上記ＰＰ樹脂１００重量部に対して５〜４００重量部、望ましくは、８０〜２００重
量部混合した本体材組成物の発泡体であり、上記表面材が、ＡＡＳ樹脂および／また
はＡＥＳ樹脂を主成分とする表面材組成物の成形体であり、上記本体材と上記表面材
との接合力が、上記本体材に接合改良剤が非混合の場合に比較して高くなっているこ
とを特徴とするものである。

本発明の合成木材の好ましい実施形態においては、上記本体材が、１．２〜３．０
倍の発泡倍率を有し、長尺状に成形された中実の発泡体であり、上記表面材組成物は
、上記表面材の主成分に、上記本体材の主成分であるポリプロピレン樹脂が接合改良
剤として混合されるとともに、木粉が、望ましくは表面材の主成分１００重量部に対
して５〜３０重量部混合され、かつ、木質色の顔料が混合された組成物とし、１．１
〜１．２倍の発泡倍率に発泡させて、耐候性とともに表面に木質感を付与した成形体
として構成される。

本発明の合成木材の他の好ましい実施形態においては、上記本体材組成物が、該本
体材の主成分のＰＰ樹脂に、該本体材の接合改良剤として、ＡＢＳ樹脂および／また
はＡＥＳ樹脂を、上記ＰＰ樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量部混合したもの
として構成される。
また、本発明の合成木材の他の好ましい実施形態は、上記表面材の主成分に上記接
合改良剤として混合されるＰＰ樹脂の混合量が、上記表面材の主成分１００重量部に
対して３〜１０重量部、更に望ましくは、５〜７重量部である。

本発明の合成木材の他の好ましい実施形態においては、上記本体材には、その横断
面の上下、左右方向において略対称となる位置にガラス繊維を主成分するガラス繊維
線材を上記本体材の長さ方向に沿って埋設される。
上記ガラス繊維線材としては、ガラス繊維を束ねたガラス繊維束にポリプロピレン樹脂を含浸させたものを用いることができる。

本発明によれば、ＰＰ樹脂を本体材の主成分とする合成木材において、本体材の外
表面への耐候性に優れた表面材の接合性を改善するとともに、その接合性の改善に伴
って生じる本体材の剛性の向上および収縮率の改善を行った耐候性合成木材を提供す
ることができる。

本発明に係る耐候性合成木材は、発泡ＰＰ樹脂で形成した本体材（コア部）と、耐
候性合成樹脂を主成分とし、該本体材の外表面に共押出し成形により接合された表面
材とを有するものである。
上記本体材は、その原料組成がＰＰ樹脂を主成分としており、該ＰＰ樹脂１００重
量部に、接合改良剤としてＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂およびＡＥＳ樹脂の一種以上を５
〜５０重量部混合させ、また、木粉を５〜４００重量部、好ましくは８０〜２００重
量部混合させたものであり、さらに適量の発泡剤を加えてこれら原料組成を混合し発
泡させて発泡体としたものである。

本体材にＡＢＳ樹脂および表面材の成分であるＡＡＳ樹脂ないしはＡＥＳ樹脂の一
種以上を接合改良剤として混合すると、表面材との接合力がこの接合改良剤を混合し
ていないものと比較して著しく高くなる。これは、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂およびＡ
ＥＳ樹脂中のアクリル官能基同士の相容性が良好であることに起因すると考えられる
。すなわち、本体材と表面材との界面において上記官能基同士が結合力を及ぼし合っ
て接合力を増すと考えられる。
この接合改良剤は、ＰＰ樹脂１００重量部に対して５重量部未満であると、接合改良剤を混合しない場合と接合力があまり変わらず、５０重量部を超えると発泡性が悪
化して好ましくない。
また、この接合改良剤をＡＢＳ樹脂とＡＥＳ樹脂との混合物として、そのＰＰ樹脂
に対する混合割合を、ＰＰ樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量部とするのが好
ましい。

本体材の材料組成中の木粉は、ＰＰ樹脂の剛性を高めるとともに線膨張率を小さく
し、軽量化するなどのために混合するものであり、その混合割合が、５重量部未満で
あると、その混合効果が十分に認められず、４００重量部を超えると発泡性の低下が
著しく、合成木材としての必要な性能を満たさないとともに、クギ打ちによる割れの
危険が生じ、好ましくない。

本体材組成物に添加する発泡剤は、組成物中に上記ＰＰ樹脂１００重量部に対して
マスターバッチ形態で０．５〜６．０重量部の範囲内で混合し、直接押出機の中で混
練り溶融して発泡させる。発泡した組成物は金型を介して中実の発泡本体材として押
し出される。その発泡倍率は一般的には１．２〜３．０倍であり、好ましくは、２倍
程度である。
発泡倍率が１．２倍未満だと密度が大きくなるとともに加工性が低下し、３．０倍
を超えると強度が低下し好ましくない。
なお、この本体材の木粉混合量が１２０重量部の場合の密度は、発泡倍率が１．２
倍では、０．９９程度であり、３．０倍では０．４０程度となり、天然木とほぼ同程
度である。
この本体材には、着色するためにＰＰ樹脂１００重量部に対して０．１〜５．０重
量部の範囲で適量の顔料を添加することができる。

上記表面材は、ＡＡＳ樹脂およびＡＥＳ樹脂のいずれか単独のものまたはこれらを
混合したものが主成分をなし、さらに、望ましくは接合改良剤として上記本体材の成
分であるＰＰ樹脂を混合した組成物が、本体材と共押出し成形される。
表面材にこの接合改良剤を混合することにより、本体材のみに接合改良剤を混合し
た場合に較べて、相乗効果が生じてさらに本体材と表面材との接合力が増す。
表面材の接合改良剤の混合割合は、主成分１００重量部に対して３〜１０重量部、
好ましく５〜７重量部であり、３重量部未満では効果が認められず、１０重量部を超
えると耐候性が低下し好ましくない。

また、表面材にわずかな発泡剤を混ぜて発泡倍率１．１〜１．２倍程度に発泡をさ
せるとともに、木粉および顔料などを添加することにより、見た目および手触りの風
合いを良くして木質感を出すことができる。
木粉の添加量は、主成分１００重量部に対して５〜６０重量部、好ましくは、５〜
３０重量部であり、５重量部未満だと見た目および手触りに変化が少なく、６０重量
部を超えると機械的強度が低下して好ましくない。
発泡剤の添加量は、マスターバッチで主成分１００重量部に対して０〜３．０重量
部の範囲であり、顔料の添加量は、主成分１００重量部に対して０．５〜１０．０重
量部の範囲である。

ここで、必要な機械的強度を確保した上で木質感を出すためには、表面材の発泡倍
率を１．１〜１．２倍程度にし、木粉の混合量を５〜３０重量部とし、顔料を木質色
にすることが好ましい。木粉の混合量を多くすれば、より天然木に近い外観となるが
、耐候性が低下するとともに表面硬さが低下し、建築材として好ましくない。したが
って、上記発泡倍率、木粉の混合量、および、木質色顔料の組合せが、合成木材とし
ての機械的強度および木質感の上から、最もバランスが取れている。

なお、表面材の厚さは、０．０５〜０．７ｍｍ程度であり、好ましくは０．５ｍｍ
である。
この厚さが、０．０５ｍｍ未満になると、耐候性が十分でないとともに表面硬さが
不足し、０．７ｍｍを超えると、耐候性が一定しそれ以上の増加はほとんどなく、過
剰品質になり好ましくない。
また、接合改良剤を含む表面材は、１〜２倍の範囲の発泡体とすることができ、こ
の場合の密度は１．１６〜０．５８となる。

上記合成木材は、長尺状に成形された本体材の断面における両端部近傍や、該断面
の幅方向中央に、アルミニウム、鉄等の金属補強材（線材または板材）、あるいはガ
ラス繊維線材を、本体材の長手方向に沿わせて埋設しても良い。これらの補強材の埋
設は、本体材の押出し時に同時に行うことができる。この補強材を全長に亘って埋設
した合成木材は、機械強度が増加するとともに線膨張率が低下するので、使用用途が
広くなり好ましい。

この補強材としてガラス繊維線材を埋設した合成木材の構造例を、図面に基づいて
より具体的に説明する。
図１は、上記ガラス繊維線材１０を埋設した合成木材１Ａの横断面を示している。
合成木材１Ａは、図１に示すように、中実の発泡体からなる本体材２の外周に表面
材３が接合されているとともに、該本体材２の上下方向および幅方向の中心線に対し
て、上下、左右対称となる位置に多数のガラス繊維線材１０が該本体材２の長さ方向
に沿って埋設されている。
このように中心線に対して対称形状の合成木材１Ａの対称位置に多数のガラス繊維線材１０が埋設されたものでは、応力バランスが均一となり好ましい。

このガラス繊維線材１０は、複数のガラス単繊維を撚り合わせた束にＰＳ樹脂を含
浸して一体化したものであり、本体材２を金型から押出す際に、金型の後方から本体
材２の押出し方向に供給して合成木材１Ａの成形と同時に埋設する。ガラス繊維線材
１０は、金型に供給されると直ちに含浸しているＰＳ樹脂が軟化し本体材２の発泡Ｐ
Ｓ樹脂と相互に溶融して接合する。このようにガラス繊維線材１０の含浸合成樹脂と
本体材２の構成合成樹脂とが一致していると軟化状態で相互に溶融して接合するので
、埋設に際して接着剤が不要となり好ましい。

図２は、上記ガラス繊維線材１０を埋設した異形合成木材１Ｂの横断面を示してい
る。
この異形合成木材１Ｂは、デッキ材等として用いられるものであり、左右方向に複
数枚連結して用いられる。このため、左右にそれぞれ第１連結部４と第２連結部５と
を有しており、第１連結部４に他の異形合成木材１Ｂの第２連結部５が係合して連結
される。そして、施工域の必要幅に応じた必要数枚がこの係合を繰り返してデッキを
形成する。
この異形合成木材１Ｂでは、第１，第２連結部４，５を除いた主要部の本体材２の
上下方向および幅方向の中心線に対して、略上下、左右対称となる位置に多数のガラ
ス繊維線材１０が該本体材２の長さ方向に沿って埋設されている。
この異形合成木材１Ｂの製造方法およびガラス繊維線材１０の埋設方法は、合成木
材１Ａと同様である。
異形合成木材１Ｂでは、第１，第２連結部４，５を有するので、その中心線に対し
て対称形とはなっていないが、上下、左右に対称になっている主要部の断面積が約７
割以上しめる合成木材であれば、それ以外の部分は合成木材の伸縮にほとんど影響を
及ぼさないので、その主要部の中心線に対して、略上下、左右対称となる位置に多数
のガラス繊維線材１０を埋設すれば、実用上問題となるようなことはない。

ガラス繊維線材１０の埋設本数は、合成木材の形状によって異なるが、概ね４〜１
０本である。
なお、ガラス繊維線材１０の含浸合成樹脂は、ＰＰ樹脂に限るものではないが、本
体材２の構成合成樹脂と異なる合成樹脂を用いている場合は、ガラス繊維線材１０に
接着剤を被覆して本体材２に埋設する。

上記合成木材の合成樹脂材料、特に本体材の材料としては、バージン材料および／
または再生材料を利用することができる。
プラスチック業界で特に生産量が多いＰＰ樹脂は、大量の廃棄物が発生するので、
再生材料として合成木材にリサイクルされることは、廃棄物を減少させようという社
会の要請に合致するものである。
上記合成木材は、屋外用であるが、屋内用としても用いることができることは勿論
である。

つぎに、本発明の実施例および比較例について説明する。
［実施例］
本体材の材料組成を以下の通りとした。
・ＰＰ樹脂１００重量部
・木粉１５０重量部
・ＡＡＳ樹脂（接合改良剤）１８重量部
・発泡剤２．５重量部
・顔料（色相：ブラウン）２．０重量部

表面材の材料組成を以下の通りとした。
・ＡＡＳ樹脂１００重量部
・ＰＰ樹脂（接合改良剤）６重量部
・顔料（色相：木質色）２．０重量部
上記の本体材と表面材とを押出機に供給して共押出し成形し、発泡率がほぼ１．８
倍の本体材の外表面に厚さが０．５ｍｍ程度の合成木材を製造した。

［比較例］
上記各々の接合改良剤を添加せず、その他の組成は同一の本体材および表面材とか
らなる合成木材を同様に製造した。
上記の実施例と比較例とについて、本体材と表面材とを手により剥離する試験を行
い、これらの接合力を比較した。
［結果］
実施例の合成木材では、強固に接合しており、手による剥離は困難であった。
一方、比較例の合成木材では、接合が弱く、手により容易に剥離した。

ガラス繊維線材を埋設した合成木材の横断面図。ガラス繊維線材を埋設した他の合成木材の横断面。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ合成木材
２本体材
３表面材
１０ガラス繊維線材

Claims

発泡ポリプロピレン樹脂を主成分とする本体材の外表面に共押出し成形により耐候
性合成樹脂を主成分とする表面材を接合した合成木材において、
上記本体材が、主成分としてのポリプロピレン樹脂に、接合改良剤としてアクリロ
ニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル‐アクリレートゴ
ム‐スチレン共重合体樹脂およびアクリロニトリル‐エチレン・プロピレンゴム‐ス
チレン共重合体樹脂の一種以上を混合するとともに、木粉を上記ポリプロピレン樹脂
１００重量部に対して５〜４００重量部混合した本体材組成物の発泡体であり、
上記表面材が、アクリロニトリル‐アクリレートゴム‐スチレン共重合体樹脂およ
び／またはアクリロニトリル‐エチレン・プロピレンゴム‐スチレン共重合体樹脂を
主成分とする表面材組成物の成形体であり、
上記本体材と上記表面材との接合力が、上記本体材に接合改良剤が非混合の場合に
比較して高くなっている、
ことを特徴とする耐候性合成木材。
上記本体材が、１．２〜３．０倍の発泡倍率を有し、長尺状に成形された中実の発
泡体であり、
上記表面材組成物は、上記表面材の主成分に、上記本体材の主成分であるポリプロ
ピレン樹脂が接合改良剤として混合されるとともに、木粉が混合された組成物とし、
耐候性とともに表面に木質感を付与した成形体である、
ことを特徴とする請求項１記載の耐候性合成木材。
上記表面材は、上記木粉が上記表面材の主成分１００重量部に対して５〜３０重量
部混合され、かつ、木質色の顔料が混合された組成物を、１．１〜１．２倍の発泡倍
率に発泡させた発泡成形体であることを特徴とする請求項２記載の耐候性合成木材。
上記本体材組成物が、該組成物におけるポリプロピレン樹脂１００重量部に対して
８０〜２００重量部の木粉を混合したものである請求項１〜３のいずれかに記載の耐
候性合成木材。
上記本体材組成物が、該組成物におけるポリプロピレン樹脂１００重量部に対して
５〜５０重量部の上記接合改良剤を混合したものである請求項１〜４のいずれかに記
載の耐候性合成木材。
上記本体材組成物が、該組成物におけるポリプロピレン樹脂１００重量部に対して
１０〜２５重量部の上記接合改良剤を混合したものである請求項１〜４のいずれかに
記載の耐候性合成木材。
上記本体材組成物が、該本体材の主成分のポリプロピレン樹脂に、該本体材の接合
改良剤としてアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体樹脂および／または
アクリロニトリル‐エチレン・プロピレンゴム‐スチレン共重合体樹脂を、上記ポリ
プロピレン樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量部混合したものである請求項１
〜４のいずれかに記載の耐候性合成木材。
上記表面材に上記接合改良剤として混合されるポリプロピレン樹脂の混合量が、上記表面材の主成分１００重量部に対して３〜１０重量部である請求項１〜６のいずれ
かに記載の耐候性合成木材。
上記表面材に上記接合改良剤として混合されるポリプロピレン樹脂の混合量が、上
記表面材の主成分１００重量部に対して５〜７重量部である請求項１〜６のいずれか
に記載の耐候性合成木材。
上記本体材には、その横断面の上下、左右方向において略対称となる位置にガラス
繊維を主成分するガラス繊維線材を上記本体材の長さ方向に沿って埋設したことを特
徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の耐候性合成木材。
上記ガラス繊維線材は、ガラス繊維を束ねたガラス繊維束にポリプロピレン樹脂を
含浸させてなる請求項１０に記載の耐候性合成木材。