JPH10286868A

JPH10286868A - 木質様部材の製法

Info

Publication number: JPH10286868A
Application number: JP9099410A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kamite; 正行上手
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】セルロース系粉粒からの酸性ガスの発生を抑
え、成形性の低下を防止し、かつ優れた木質感を有する
木質様部材を製造することができる製法を得る。【解決手段】セルロース系粉粒を、酸化アンチモンで
被覆処理し、得られた被覆処理セルロース系粉粒とポリ
塩化ビニル系樹脂を混合し、次いで押出成形または射出
成形して木質様部材を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば住宅の回り
縁、幅木、雨樋などの建築材料、車輌の内装部材などに
用いられる木質様部材の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、合成樹脂成形物に、天然木材に近
い特性を付与することによって、木材の代替材料とする
種々の試みがなされている。その方法の一つとして、合
成樹脂に木材粉末などのセルロース系粉粒を配合して成
形品とする方法が挙げられる。このような木材代替材料
は、住宅の内装材、家具材料、構造材料などとして用い
られる。

【０００３】しかしながら上記方法では、セルロース系
粉粒が溶融樹脂中で樹脂との馴染みが悪く凝集しやすい
ため樹脂内での分散が不均一となり、成形体の強度や外
観の低下を招くことがある。さらに、セルロース系粉粒
が成形機内面に引っかかり、いわゆる「ビルトアップ」
の原因となったり、成形機内面に傷をつけたりするとい
う問題点があった。また、セルロース系粉粒は加熱によ
って酸性ガスを発生するため、成形機が徐々に腐食しそ
の寿命を短縮するという問題点があった。さらに、セル
ロース系粉粒から発生する酸性ガスが上記樹脂の劣化反
応を促進して成形体が変色してしまうことがあった。

【０００４】これらの問題点を解決する方法としては、
発生する酸性ガスを尿素系樹脂で中和処理して無害化す
る方法が開示されている（特開昭５５−１１６７５２号
公報、特開昭６１−２５０５号公報）。しかしながら、
この方法は、尿素系樹脂に由来する臭気が製品に残存す
るため特に住宅用内装材の製造には不向きであった。ま
た、白色無機顔料等をボールミルを用いて木粉表面を被
覆することにより、酸性ガスの発生を抑制する方法が開
示されている（特開平５−１７７６１０号公報）が、こ
の方法では、酸性ガスの発生を抑えることができるもの
の、その程度が十分ではない不都合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明の課題
は、セルロース系粉粒の添加による上述の不都合を解消
し、セルロース系粉粒からの酸性ガスの発生を抑え、成
形性の低下を防止し、かつ優れた木質感を有する木質様
部材を製造することができる製法を得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、セルロース
系粉粒を、酸化アンチモン粉末で被覆処理し、得られた
被覆処理セルロース系粉粒とポリ塩化ビニル系樹脂を混
合し、次いで押出成形または射出成形して木質様部材を
成形する木質様部材の製法によって解決できる。また、
押出成形に際して、押出ダイスから押し出された半溶融
状態の成形品の表面にエンボスロールを押し当てる方
法、あるいは射出成形に際して、成形金型としてその成
形面に微細な凹凸が形成されたものを用いる方法によ
り、成形品表面に微細な凹凸模様を形成して木質感を高
めることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明において用いられるセルロース系粉粒とは、木
材、バカス、稲わら、パルプなどを機械的に粗粉砕し、
これをさらに磨砕処理して得られた粒状のものであっ
て、その粒径が好ましくは５０〜２００μｍ程度である
ものを指称し、なかでも栂、松、ラワン、ヒノキなどの
木材から得られたものが好適である。粒径が２００μｍ
を越えると成形時に成形機内でつまりを生じやすくな
り、５０μｍ未満となると木質感が乏しくなる。また、
このセルロース系粉粒は、その含水率が１０重量％以
下、好ましくは２重量％以下とすることが成形時におけ
る発泡を防止できて好ましい。

【０００８】セルロース系粉粒は、まず、粉末状の酸化
アンチモンによって被覆処理される。この酸化アンチモ
ンとしては、少なくとも平均粒径がセルロース系粉粒の
平均粒径より小さいものが用いられ、特に、平均粒径が
０．１〜３０μｍのものを用いるのが好ましい。この平
均粒径が０．１μｍ未満であると取り扱いが困難とな
り、３０μｍを越えると成形時にセルロース系粉粒から
の酸性ガス放出を抑える効果が不足する。ここで用いら
れる酸化アンチモンとしては、汎用のものを用いてよ
い。なお、本明細書において、平均粒径とは、当該粉粒
体の累積重量％分布の５０重量％通過径を指すものとす
る。

【０００９】この被覆処理は、セルロース系粉粒と酸化
アンチモンを、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー
などの高速混合装置やボールミル、シェイカー、ライカ
イ機などに投入し、温度２５〜８０℃、０．５〜２時間
撹拌、混合する方法などによって行われる。上記酸化ア
ンチモンの使用量は、セルロース系粉粒１００重量部に
対し０．５〜２０重量部とするのが好ましい。この使用
量が０．５重量部未満ではセルロース系粉粒の被覆処理
が十分に行われず、２０重量部を越えると成形品の成形
性が低下する。

【００１０】この処理により、セルロース系粉粒の粒子
の表面に酸化アンチモンの粉末が付着し、その表面がま
んべんなく被覆された状態となる。そして、このセルロ
ース系粉粒表面に形成された酸化アンチモンの薄膜によ
って、酸性ガスの放散が完全に防止される。

【００１１】この被覆処理されたセルロース系粉粒は、
ついでポリ塩化ビニル系樹脂組成物と混合される。ここ
で用いられるポリ塩化ビニル系樹脂組成物は、ポリ塩化
ビニル系樹脂を主体とし、これに熱安定剤、可塑剤、充
填材、着色剤、滑剤等の加工用添加剤を配合したもので
ある。上記ポリ塩化ビニル系樹脂としては、従来から知
られているののを使用することができ、例えば、塩化ビ
ニルの単独重合体、塩化ビニルと塩化ビニル以外の重合
性単量体との共重合体、塩化ビニル以外の重合体に塩化
ビニルをグラフトさせたグラフト共重合体；これらの
（共）重合体を従来公知の方法で被塩素化して得られた
塩素化塩化ビニル系樹脂；前記（共）重合体および塩素
化塩化ビニル系樹脂の複合物等が挙げられる。

【００１２】上記塩化ビニル以外の重合性単量体として
は、反応性二重結合を有するものであれば特に限定され
ず、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−
ペンテン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−
ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４、４−ジメチ
ル−１−ペンテンなどのα−オレフィンの他、酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、ブチル
ビニルエーテル、セチルビニルエーテル等のビニルエー
テル類、メチルアクリレート、エチルアクリレート等の
アクリル酸エステル類、メチルメタクリレート、エチル
メタクリレート、フェニルメタクリレート等のメタクリ
ル酸エステル類、スチレン、α−メチルスチレンなどの
芳香族ビニル類、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハ
ロゲン化ビニル類、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等の
Ｎ−置換マレイミド類、ブタジエン、１，５−ヘキサジ
エン、１，７−オクタジエン、１，９−デカジエンなど
のジエン類、アリルトリアルキルシラン類などが挙げら
れ、これらは単独で用いられても良く、二種以上が併用
されてもよい。

【００１３】上記グラフト共重合体に使用される上記塩
化ビニル以外の重合体としては、特に限定されず、例え
ば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル−一酸化炭素共重合体、エチレン−エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−エチルアクリレート−一酸化
炭素共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合
体、エチレン−プロピレン共重合体、アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体、ポリウレタン樹脂、塩素化ポリ
エチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂等が挙げら
れ、これらは単独で用いられても良く、二種以上が併用
されていてもよい。

【００１４】上記ポリ塩化ビニル系樹脂の平均重合度
は、小さくなると得られる成形体の機械的物性が不足
し、大きくなると成形時の溶融粘度が高くなって成形が
困難になるので、４００〜２０００が好ましく、特に４
００〜１２００がより好ましい。

【００１５】上記熱安定剤としては、バリウム、鉛、カ
ルシウムなどの金属と高級脂肪酸、芳香族カルボン酸と
からなる金属石ケン系安定剤、ジブチルチンマレート、
ジオクチルチンメルカプチドなどの有機スズ系安定剤、
三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、ステアリン酸鉛
などの鉛系安定剤が用いられる。可塑剤としては、ジブ
チルフタレート、ジオクチルフタレートなどのフタル酸
エステル、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバシエ
ートなどの脂肪族二塩基酸エステル、リン酸エステル、
エポキシ系可塑剤、塩素化パラフィンなどが用いられ
る。充填剤には、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シ
リカ、珪藻土などが用いられる。着色剤としては酸化鉄
等の茶色顔料や、カーボンなどの黒色顔料、酸化チタン
などの白色顔料などを用いてよい。滑剤としては、炭化
水素系滑剤、脂肪酸系滑剤、高級アルコール系滑剤、ア
ミド系滑剤、エステル系滑剤、金属石ケン系滑剤などが
用いられる。

【００１６】これらの各種添加剤は、上述のポリ塩化ビ
ニル系樹脂に添加、混合されてポリ塩化ビニル系樹脂組
成物（コンパウンド）とされる。混合は、高速攪拌機、
バンバリミキサーなどによって行われる。上述の添加剤
の使用量は、特に限定されるものではなく、通常の使用
量の範囲内で適宜選択される。ただし、セルロース系粉
粒を被覆する酸化アンチモンは、樹脂等に添加するとこ
れを難燃化する作用を示すものであるので、難燃剤使用
量をその分減量することができる。また、これらの各種
添加剤は、被覆処理されたセルロース系粉粒とポリ塩化
ビニル系樹脂とを混合する際に、これらに添加すること
もできる。

【００１７】被覆処理されたセルロース系粉粒とポリ塩
化ビニル系樹脂との混合は、スーパーミキサー、ヘンシ
ェルミキサー、バンバリーミキサーなどによって行われ
る。両者の混合比は、ポリ塩化ビニル系樹脂１００重量
部に対して、被覆処理セルロース系粉粒５〜８０重量部
とされ、５重量部未満では木質感を得ることができず、
８０重量部を越えると成形が困難となる。

【００１８】ついで、この混合物は、押出成形または射
出成形されて、目的とする木質様部材が製造される。押
出成形には、通常の押出成形機が用いられ、これには、
単軸押出機、２軸押出機があるが、なかでも２軸異方向
回転型押出機がこの発明の製法に好適である。これは、
２軸異方向回転型押出機が多量の添加剤を配合したポリ
塩化ビニル系樹脂の押出成形に好適であるためである。
押出条件は、ダイス温度が１７０〜１８０℃程度とさ
れ、押出ダイスは、Ｔ−ダイ、丸ダイあるいは異型ダ
イ、中空異型ダイなどが用いられる。押出成形品の形状
は、限定されず、板状、パイプ状、中空角筒状など任意
であってよい。

【００１９】押出成形を採用する場合には、ダイスから
押し出された半溶融状態の成形品にエンボスロールを押
し当て、エンボスロール表面に設けられた微細な凹凸模
様を成形品表面に転写することもできる。具体的には、
例えば、ダイスから押し出されたシート状で、温度１０
０〜１５０℃程度の半溶融状の成形品を２本のロールで
挟み込み、冷却する際にその一方のロールにエンボスロ
ールに用いる方法などが採用される。エンボスロールに
は金属ロールまたはシリコーンゴムなどのゴムロールが
用いられる。エンボスロールの表面の凹凸は、成形品で
ある木質様部材の木質感を高めるためのものであるた
め、その深さは１０〜５０μｍで十分であり、凹凸の配
列、配置も必ずしも規則的である必要はない。

【００２０】射出成形を採用する場合には、通常の射出
成形機、例えば、インラインスクリュ式射出成形機など
が使用される。成形金型には、二枚型、三枚型、スタッ
ク型などのものが、またランナー方式にはホットランナ
ーなどが用いられる。成形条件は、金型温度３０〜５０
℃、樹脂温度１６０〜１８０℃、射出時間２０〜５０
秒、射出圧力１０００〜１５００ｋｇ／ｃｍ²とされる
が、成形品の寸法、形状によっては、これ以外の条件と
してもよい。また、成形金型内での樹脂圧力を射出工程
では低くし、保圧工程において高くする低圧成形法によ
って内部応力の小さい成形品を得ることもできる。

【００２１】また、成形金型として、成形品の少なくと
も表面となる部分に対応する成形金型表面に微細な凹凸
を設けた金型を用い、これにより成形品である木質様部
材の表面に微細な凹凸模様を形成し、木質感を一層高め
ることが可能である。この成形金型の凹凸も、成形品の
木質感を高めるためのものであるので、その凹凸の深さ
は１０〜５０μｍとされ、その配列、配置も不規則のも
のであってもよい。

【００２２】このような木質様部材の製法にあっては、
セルロース系粉粒の表面が酸化アンチモンで被覆される
ので、成形時に加熱されても、その内部から酸性ガスが
外部に放散されることがなく、ポリ塩化ビニル系樹脂の
劣化分解反応による製品の変色や、成形機内面の腐食を
防止できる。

【００２３】さらに、セルロース系粉粒が被覆処理され
ることにより、セルロース系粉粒はポリ塩化ビニル系樹
脂に均一に分散し、凝集することがなく、セルロース系
粉粒の配合による成形機内での詰まりが防止でき、しか
も得られる木質様部材の強度や外観が向上する。また、
押出成形時にエンボスロールを押し当てることあるいは
射出成形時に微細な凹凸を形成した成形金型を用いるこ
とによって、木質様部材に天然木材と同様の自然な質感
が得られ、一層木質感が高められる。

【００２４】また、難燃化作用のある酸化アンチモンを
用いることによって、製品に高い難燃性を持たせること
ができる。また、不快な臭気を発する物質を含まないの
で、住宅の内装材としても使用可能な製品を得ることが
できる。

【００２５】上記製法によって得られた木質様部材は、
例えば住宅の回り縁、幅木、外装材、床材、壁材、ドア
枠、窓枠、家具等の化粧板、車両の内装部材などに好適
に用いられる。

【００２６】以下、具体例を示す。（セルロース系粉粒の被覆処理）表１に示した配合量の
セルロース系粉粒と酸化アンチモンとを、スーパーミキ
サーに投入し、温度４０〜８０℃で約１時間混合し、被
覆処理を行い、３種の配合物を製造した（試料No.１〜
３）。また同時に、酸化アンチモンによる被覆処理を施
さないセルロース系粉粒を用意した（試料No.４）。セ
ルロース系粉粒としては、建材用木材を乾燥し、粉砕
し、さらに磨砕処理した含水量３．０重量％、平均粒径
１００μｍのものを使用した。

【００２７】

【表１】

【００２８】（セルロース系粉粒とポリ塩化ビニル系樹
脂との混合）これら４種のセルロース系粉粒を、ポリ塩
化ビニル系樹脂（塩化ビニル単独重合体、平均重合度１
０００）１００重量部、炭酸カルシウム５０重量部、三
塩基性硫酸鉛２重量部、ステアリン酸鉛２重量部、ジオ
クチルフタレート３重量部、着色顔料（酸化鉄）０．３
重量部からなる組成物に対して２０重量部配合し、スー
パーミキサーで１０分間攪拌し、混合して混合物とし
た。

【００２９】（押出成形）この混合物を下記仕様の２軸
押出機に供給し、下記成形条件で成形し、平板状の成形
体（試料No.Ａ〜Ｄ）を得た。なお、冷却ロールの２番
ロールにシリコーンゴム製のエンボスロールを用い、成
形体表面に微細な凹凸を形成した。

【００３０】得られた成形体について、その表面状態を
評価し、滑らかで自然な木質感があるものを○とし、不
自然なざらつきがあり、肌荒れ状態のものを×とした。
また、成形性については、成形加工時に押出機内で詰ま
りが生じたものを×とし、そうでないものを○で評価し
た。結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２の結果から、木質感に富んだ優れた木
質様部材を押出成形法によって良好に安定して生産でき
ることがわかる。

【００３３】（射出成形）上記混合物を下記の成形条件
で成形し、箱状の成形品を得た（試料No.イ〜ニ）。成
形金型として、そのキャビティ面に深さ約１０μｍのエ
ンボスを設けたものを使用した。成形条件シリンダノズル温度：１７０℃ 金型温度：５０℃ 樹脂温度：１７０℃ 射出時間：３０秒成形サイクル：１００秒

【００３４】得られた成形体について、その表面状態を
評価し、滑らかで自然な木質感があるものを○とし、不
自然なざらつきがあり、肌荒れ状態のものを×とした。
また、成形性については、成形加工時にシリンダ内で詰
まりが生じたものを×とし、そうでないものを○と評価
した。結果を表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３の結果から、本発明によれば木質感に
富んだ優れた木質様部材を射出成形によって良好に安定
して生産することができたことがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製法によ
れば天然木材の自然な質感をそのまま有する木質様部材
を安定して効率よく製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 511:14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セルロース系粉粒を、酸化アンチモン粉
末で被覆処理し、得られた被覆処理セルロース系粉粒と
ポリ塩化ビニル系樹脂を混合し、次いで押出成形または
射出成形して木質様部材を成形することを特徴とする木
質様部材の製法。
【請求項２】押出成形に際して、押出ダイスから押し
出された半溶融状態の成形品の表面にエンボスロールを
押し当て、成形品表面に微細な凹凸模様を形成すること
を特徴とする請求項１記載の木質様部材の製法。
【請求項３】射出成形に際して、成形金型としてその
成形面に微細な凹凸が形成されたものを用いて、成形品
表面に微細な凹凸模様を形成することを特徴とする請求
項１記載の木質様部材の製法。