JPH10237206A - 木質系熱可塑性樹脂組成物および該組成物用フィラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術においてはセルロース系フィラーの
着色、機械的強度の低下、成形時の収縮あるいは粗泡の
発生という不具合があったが、本発明はそれら不具合を
解消した。 【解決手段】 ポリオレフィン、セルロース系フィラ
ー、改質材、無機質フィラーおよび発泡剤を含む木質系
熱可塑性樹脂組成物において、セルロース系フィラーが
シリコーンにより変性処理したものである木質系熱可塑
性樹脂組成物、および木質系熱可塑性樹脂組成物用セル
ロース系フィラーをシリコーンにより変性処理したも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木質の質感を有す
る熱可塑性樹脂組成物であって、敷居、手摺り、その他
各種建材としてのみならず、日用品用材、文具用材、型
枠材等広範囲に採用できる樹脂組成物、および該樹脂組
成物用のシリコ−ン処理セルロ−ス系フィラ−に関す
る。

【０００２】

【従来技術とその解決すべき課題】木材は優れた強度、
軽量性、取扱容易性を有し、また合成樹脂にはない質感
すなわち視感、触感などを有するので、それら特性を生
かして建築用材等に広く利用されているが、近年自然環
境の汚染や破壊の防止、森林の保護等の観点から、天然
木材に代替する模造の木材（成形木材と称する）への転
換が急務とされている。

【０００３】前記成形木材に供される合成樹脂として
は、成形品の燃焼時有害なガスを発生し難いこと、リサ
イクルが容易なこと、機械的、熱的特性が優れること等
の観点から、ポリオレフィン（特にポリプロピレン）が
好適であり、これを用いた例として、有機系または無機
系発泡剤、炭酸カルシウム、タルク等の無機フィラー、
木粉、籾殻等のセルロース系フィラーを混合して加熱溶
融し成形することが公知である（例えば特開昭53−9835
1号、特開昭58−91745号）。

【０００４】しかし、単にセルロース系フィラーを用い
た場合、疎水性であるポリプロピレンと、親水性である
セルロース系フィラーとの異相間の結合が不充分であ
り、耐衝撃強度が低下する。またセルロース系フィラー
は有機系であるため、ポリプロピレンと混合し、可塑
化、流動状態で成形するような条件下（ 170℃〜 210
℃）においては熱による劣化に起因する着色（黒色
化）、ひいては熱分解を起生するという問題を有する。

【０００５】また、ポリオレフィンをシリコーン変性す
ることも公知である（例えば特開昭57−192446号）。し
かし、本発明におけるような、セルロース系フィラーを
変性し、熱による劣化、着色を抑制することとは相違す
る。

【０００６】本発明はそれら従来技術の成形品における
セルロース系フィラーの着色、機械的強度の低下等の不
具合を解消し、成形木材を容易な手段で安価に生産し
得、工業的実施に有利な木質系熱可塑性樹脂組成物を提
供するものである。

【０００７】なお、発泡剤として熱分解型有機系発泡剤
を単独で使用した場合、発泡成形品の気泡構造は微細で
あるが、成形収縮が大きいという傾向があり、他方熱分
解型無機系発泡剤を単独で使用した場合、成形収縮は小
さいが、気泡が粗大となり、機械的強度の低下を招来し
易いという傾向がある。

【０００８】本発明はさらに、上記発泡剤に起因する成
形時の収縮あるいは粗泡の発生、機械的強度の低下等の
不具合を解消する木質系熱可塑性樹脂組成物を提供する
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオレフィ
ン、セルロース系フィラー、改質材、無機質フィラーお
よび発泡剤を含む木質系熱可塑性樹脂組成物において、
セルロース系フィラーがシリコーンにより変性処理した
ものである木質系熱可塑性樹脂組成物、発泡剤として熱
分解型の有機系および無機系発泡剤を併用してなり、有
機系：無機系発泡剤の導入重量比率が５：95ないし50：
50であるところの前記木質系熱可塑性樹脂組成物、さら
に、重量％で、以下の成分組成、すなわち、 ポリオレフィン 25〜85、 シリコーン処理セルロース ５〜51、 改質材 ２〜15、 無機質フィラー ５〜30、 発泡剤 0.1〜２、 からなる前記木質系熱可塑性樹脂組成物、加えて、シリ
コーン処理セルロースが、セルロースにアルコールを浸
潤処理し、次いでポリオレフィンとの相溶性樹脂、更に
シロキサンポリマーを加え反応せしめてなる前記木質系
熱可塑性樹脂組成物用フィラー、から構成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において採用されるポリオ
レフィンとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、エチ
レン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合
体、エチレン−ペンテン共重合体等が挙げられるが、ポ
リプロピレンが好ましく、ポリプロピレン単独のケース
と、プロピレン−エチレン等の共重合体、またはそれら
の混合系も含まれる。

【００１１】ポリプロピレンの樹脂組成物中の含有量は
25〜85wt％の範囲が好ましい。上記範囲未満であると樹
脂成分量が過少となり加熱溶融、発泡成形が困難となる
傾向がある。また上記範囲を越えると、成形品の機械的
強度の向上を図り難く、質感の改善も得られ難い。

【００１２】本発明におけるセルロース系フィラーは、
セルロースを構成する各種の木材、竹、ケナフ（アオイ
科ハイビスカス属植物）、籾殻等の粉砕物等、またはそ
れらの混合物を用いることができる。

【００１３】フィラーサイズは 100〜 325μm の範囲が
好ましく、 100μm 以下であるとアスペクト比が小さく
てポリプロピレンとの絡み合いが弱く、機械的強度の向
上が充分でない。また 325μm を越えるとポリプロピレ
ンとの混合分散が不充分でセルロース系フィラーが凝集
し易く成形性に劣る傾向がある。

【００１４】本発明に用いるセルロース系フィラー処理
用のシリコーンは、シロキサン重合体または他のポリマ
ーとの共重合体、メタロシロキサン重合体または他のポ
リマーとの共重合体、ビニルシラン重合体または他のポ
リマーとの共重合体、あるいはそれらの混合系を採用す
ることができる。これらはポリプロピレンとの相溶性を
勘案し適宜選択すればよい。

【００１５】セルロース系フィラーをシリコーンにより
処理するには、例えば高速回転剪断型混合機（一例とし
てスーパーミキサー）の中にセルロース系フィラー（木
粉、籾殻等） 100重量部にアルコール0.1 〜２重量部
（例えばポリビニルアルコール0.5重量部）を加え、充
分に混合させながら80℃まで昇温させ、セルロース系フ
ィラーに浸潤させた後、セルロース系フィラー 100重量
部に対しポリプロピレンと相溶性のユリア系、メラミン
系、その他のポリマー0.1 〜１重量部（例えば加熱軟化
したエポキシ系ポリマー 0.2重量部）を加え混合したう
えで、セルロース系フィラー 100重量部に対しシロキサ
ン重合体１〜５重量部（例えば２重量部）加え、充分に
混合させながら 120℃前後まで昇温させ、さらに50℃前
後まで冷却することにより、シリコーン処理されたセル
ロース系フィラーを得ることができる。

【００１６】上記シリコーン処理セルロース系フィラー
の樹脂組成物中の導入量は、５〜51wt％の範囲とするの
が好ましい。５wt％未満であると機械的強度の向上が充
分でなく、木質的な質感も充分得られ難い。なお51wt％
を越えると相対的にポリプロピレンが過少となり、加熱
流動化、発泡成形が困難となる傾向にある。

【００１７】改質材は樹脂組成物の発泡成形時の粘度を
上昇させ、微細均一な発泡セルを形成するのに有効であ
り、また冷却時に成形品が形崩れするのを抑制するもの
で、特にアクリル系改質材が推奨できる。該改質材とし
て、アクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステルと
他のポリマーとの共重合体、メタクリル酸エステル、メ
タクリル酸エステルと他のポリマーとの共重合体、それ
らの混合系を用いるのが好ましい。これら改質材はポリ
プロピレンとの相溶性を勘案し、適宜選択すればよい。

【００１８】樹脂組成物中の改質材、例えばアクリル系
改質材の導入量は２〜15wt％の範囲が好ましい。２wt％
未満であると樹脂組成物の発泡成形時の粘度が低過ぎ、
発泡の際のガス圧によりセル皮膜が破壊され易い。15wt
％を越えると樹脂組成物の発泡時粘度が高過ぎ、発泡効
率が低下するばかりか、成形品のフレキシビリティが減
じて脆くなる傾向にあり、機械的強度の向上を図り難
い。

【００１９】発泡剤としては、熱分解型の有機系および
／または無機系発泡剤を採用する。熱分解型有機系発泡
剤としては、アゾジカルボンアミド、あるいはアゾイソ
ブチロニトリル等のアゾ化合物、N ー N'ー ジニトロソペ
ンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、P-トルエ
ンスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合
物等主に窒素ガスを発生するものを、また熱分解型無機
系発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウ
ム、重炭酸アンモニウム等主に炭酸ガスを発生するもの
を採用し、望ましくは有機系発泡剤１種以上と無機系発
泡剤１種以上とを併用して用いるのがよい。

【００２０】前記熱分解型有機系発泡剤を単独使用する
場合、該発泡剤は樹脂中に拡散、集合し難い窒素ガスを
発生するので微細なセルを形成するが、発熱分解型のた
め温度上昇を来し、従って冷却時の収縮が大きくなる。
また無機系発泡剤を単独使用する場合、該発泡剤は樹脂
中で集合し易い炭酸ガスを発生するのでセルが粗大化し
成形品の機械的強度を低下する傾向にあるが、吸熱分解
型であって温度低下をもたらし、冷却時の収縮は小さい
という特性を有する。

【００２１】本発明における好ましい実施態様として
は、上記有機系、および無機系発泡剤を併用し、前者：
後者の混合重量比率を５：95ないし50：50とすることに
より気泡が粗大とならず成形収縮も最小限に抑えること
ができる。有機系発泡剤の比率が50を越えると成形収縮
が大きく実用上好ましくなく、また５未満であると無機
系発泡剤が過多となり、セル構造が粗大となって、強度
の低下を招来し易い。

【００２２】樹脂組成物中のそれら発泡剤の導入量は、
0.1 〜２wt％の範囲とするのが好ましく、0.1 wt％未満
であると発泡倍率が上がらず、２wt％を越えても過剰な
ガスの放出により発泡倍率が上がらないのみか、発泡成
形品表面の破壊や、残留発泡剤による着色が生じ易い。
なお、上記発泡剤に付随し気泡調整剤、発泡分解温度調
整剤等を含有させることができる。

【００２３】発泡の際の核剤として作用し、また成形品
の硬度、耐加傷性を向上する無機質フィラーとしては、
酸化物（シリカ、アルミナ等）、水酸化物（水酸化アル
ミニウム、水酸化マグネシウム等）、炭酸塩（炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウム等）、硫酸塩（硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウム等）、珪酸塩（タルク、長石等）、窒
化物（窒化硼素、窒化珪素等）など多種にわたるが、安
価で入手容易であり、不純物が少なく、また水分吸着量
の少ない炭酸カルシウムが好適である。

【００２４】樹脂組成物中の無機質フィラー、例えば炭
酸カルシウムの導入量は５〜30wt％程度とするのが好ま
しく、５wt％未満にすると、発泡成形時における核剤と
しての作用、成形品の耐加傷性が不充分であり、30wt％
を越えると耐衝撃等機械的強度の充分な改善を望み難
い。

【００２５】さらに、この木質系熱可塑性樹脂組成物は
必要に応じて、公知の安定剤、滑剤、難燃剤、帯電防止
剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防菌防カビ剤、着色剤
等を適宜含有することができる。

【００２６】本発明においては、まず樹脂組成物を 160
〜 190℃で加熱調合し押出成形その他の適宜造粒手段で
ペレット化する。この時点では均一緻密なペレットを得
るが、セルロースをシリコーン変性処理しない場合は、
それが稍黒化（茶褐色）する。さらに前記ペレットを 1
70〜 210℃で加熱流動化、発泡させ、押出成形、注型成
形等の手段で所定の成形形状のものを得、冷却して成形
品を得る。なおシリコーン変性処理しないセルロースは
より黒化が顕著となるが、本発明の変性処理したものは
それを防ぐことができる。

【００２７】

【実施例】以下に具体的実施例を比較例と対比して詳述
する。

【００２８】〔実施例１（1ー1〜1ー9）〕ポリプロピレン
（ (株) グランドポリマー製、商品名Ｂ−101 ）と、下
記の如き処理法で得たシリコーン処理木粉と、メタクリ
ル酸エステル重合体と、炭酸カルシウムとを所望重量割
合で調合し、該調合原料をスーパーミキサーに入れ、混
練し均一分散させながら 110℃まで昇温させ、揮発分を
除去させた後、アゾジカルボンアミド、炭酸水素ナトリ
ウムを所望量加え充分に混合後取出し、 160℃〜190℃
に設定した単軸押出機で造粒（ペレタイズ）させること
により、木質系熱可塑性樹脂組成物を得た。樹脂組成物
の重量百分率を表１に示す。

【００２９】なおシリコーン処理木粉を得るには、スー
パーミキサーの中に木粉 100重量部にポリビニルアルコ
ール 0.5重量部を加え、充分に混合させながら80℃まで
昇温させて木粉に浸潤させた後、木粉 100重量部に対し
予め80℃に加熱したエポキシポリマー 0.2重量部を加え
混合したうえで、木粉 100重量部に対しシロキサン重合
体２重量部を加え混合させながら 120℃まで昇温させ、
さらに50℃まで冷却することによりシリコーン処理され
た木粉を得る。

【００３０】このようにして得た木質系熱可塑性樹脂組
成物を単軸押出機に導入し、以下の成形条件で押出成形
した。得られた成形品について密度を計測し、また非収
縮性を目視調査（ランク付け：殆ど収縮なし--○、収縮
あり--×）し、外観より非着色性（ランク付け：着色な
し--○、着色あり--×）、質感（視感、触感よりランク
付け：木質調と認められるもの--○、木質調と認め難い
もの--×）を調べた。

【００３１】更に成形品を所定サイズに切断、切削し各
物性測定試料とした。各作製試料について、引張降伏強
度、引張破断伸び率（以上JIS K 7113による）、曲げ強
度、弾性率（以上JIS K 7203による）、シャルピー衝撃
強度（JIS K 7111による）の各物性測定を行った。結果
を表１に示す。

【００３２】 押出成形条件 機種 単軸押出機（(株)池貝製、口径40mm） スクリュー Ｌ（螺子長さ）／Ｄ（外径） 22 〃 Ｃ.Ｒ（圧縮比） 3.5 温度 シリンダー１ 170℃ シリンダー２ 200℃ シリンダー３ 210℃ アダプタ 190℃ ダイス 180〜190℃ 成型品形状 30(ｗ)×４(Ｔ)mm

【００３３】〔比較例１（1ー1〜1ー4）〕配合割合が本発
明の範囲外のもの、または木粉に処理を施さなかったも
のについて上記実施例と同様に調製し、同様な手段で成
形して成形品を得、同様に各種試験した。樹脂組成物の
重量百分率、各種試験結果を表２に示す。

【００３４】〔実施例２（2ー1〜2ー9）〕実施例１の木粉
に替え、サイズ 100μm 〜 325μm の範囲内に篩別、整
粒した籾殻を採用した。それ以外は実施例１と全く同様
に調製し、同様な手段で成形して成形品を得、同様に各
種試験した。樹脂組成物の重量百分率、各種試験結果を
表３に示す。

【００３５】〔比較例２（2ー1〜2ー4）〕比較例１の木粉
に替え、サイズ 100μm 〜 325μm の範囲内に篩別、整
粒した籾殻を採用した。それ以外は比較例１と全く同様
に調製し、同様な手段で成形して成形品を得、同様に各
種試験した。樹脂組成物の重量百分率、各種試験結果を
表４に示す。

【００３６】

【結果】本実施例の木質系熱可塑性樹脂組成物は、高温
（ 170℃〜 210℃）の溶融成形条件下に曝しても、セル
ロースをシリコーン変成処理したことにより、その熱に
よる変質劣化に起因する着色が生じず、成形時の収縮も
殆どなく、また質感においても木製品に極めて類似して
いる。更に機械的強度、耐熱性等において優れ、実用
性、経済性に富んだ成形品を得ることができる。他方比
較例においては、セルロースが着色し、または成形時の
収縮が認められ、または木質系の質感に木製品と相違
し、機械的強度においても劣る。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表4】

【００４１】

【発明の効果】本発明の木質系熱可塑性樹脂組成物は、
高温（ 170℃〜 210℃）の溶融成形条件下に曝しても、
セルロースをシリコーン変成処理したことにより、その
熱による変質劣化に起因する着色が生じず、成形時の収
縮も殆どなく、また質感においても木製品に極めて類似
している。更に機械的強度、耐熱性等において優れ、実
用性、経済性に富んだ成形品を得ることができ、従っ
て、従来採用し難い住宅向け建築用材、例えば敷居、手
摺り、ドア、回り縁、面縁、窓枠、あるいは文具用材、
日用品用材、型枠材等広く採用できるという効果を奏す
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリオレフィン、セルロース系フィラー、
   改質材、無機質フィラーおよび発泡剤を含む木質系熱可
   塑性樹脂組成物において、セルロース系フィラーがシリ
   コーンにより変性処理したものであることを特徴とする
   木質系熱可塑性樹脂組成物。
2. 【請求項２】発泡剤として熱分解型の有機系および無機
   系発泡剤を併用してなり、有機系：無機系発泡剤の導入
   重量比率が５：95ないし50：50であることを特徴とする
   請求項１記載の木質系熱可塑性樹脂組成物。
3. 【請求項３】重量％で、以下の成分組成からなることを
   特徴とする請求項１または２記載の木質系熱可塑性樹脂
   組成物。 ポリオレフィン 25〜85、 シリコーン処理セルロース ５〜51、 改質材 ２〜15、 無機質フィラー ５〜30、 発泡剤 0.1〜２。
4. 【請求項４】シリコーン処理セルロースが、セルロース
   にアルコールを浸潤処理し、次いでポリオレフィンとの
   相溶性樹脂、更にシロキサンポリマーを加え反応せしめ
   てなることを特徴とする木質系熱可塑性樹脂組成物用フ
   ィラー。