JPS6241612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は木粉を用いた成形物、特に押出法によ
り木粉を高充填した塩化ビニル樹脂系成形物及び
その製造方法に関するものである。 木粉は木材工業の副産物である鋸屑として大量
に発生するものであり、その利用は古くから考え
られて来ている。その利用法としては大別下記の
ものがある。 ○イ その侭の形状で燃料として使用する。 ○ロ 合成樹脂と混合し、それを押し固め、蒸焼し
て炭の代用、豆炭等の代用として使用する。 ○ハ 合成樹脂やセメントと混合し、それをプレス
法などにより板状に加工し、建築材料等に使用
する。 ○ニ 合成樹脂用充填剤として使用する。 ○ホ 抽出処理により木粉中に含まれているリグニ
ン等の成分を抽出し、化学原料として使用す
る。 ○ヘ 土壌改良剤及び肥料として使用する。 ○ト 食用きのこ栽培用培地として使用する。 ○チ その他、多岐に亘る研究がなされている。こ
れらの利用法における比率を見ると、その80％
以上は○イの直接燃料としての利用であつて、他
の利用は量的には多くないのが現状である。 本発明は木粉の利用法として、上記○ニに分類さ
れる新規な成形物及びその製造方法に関するもの
であり、塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体樹脂を
樹脂成分とし、それに可塑剤と改質剤とを添加し
た軟質熱可塑性塩化ビニル樹脂に対して重量比で
１対１以上もの木粉を添加し、これを押出加工法
によつて扁平状の気泡を多数内蔵せる軽量で且つ
弾力性に富んだ成形物を得る方法である。 本発明における塩化ビニル―酢酸ビニル共重合
体樹脂は酢酸ビニルを５重量％以上含有する酢酸
ビニル―塩化ビニル共重合体樹脂が使用される。
これは木粉量を多量に使用することにより、気泡
を多数内蔵することを特徴とする本発明において
特に重要な選択である。 また酢酸ビニル―塩化ビニル共重合体樹脂の重
合度も、実際の加工性を論議する場合、重要な要
因で本発明の場合、その平均重合度が1300以上の
ものが好ましく、1300未満の重合度の樹脂、例え
ば800、1000といつた重合度の樹脂は、酢酸ビニ
ル―塩化ビニル共重合体であつても、押出加工時
に肌荒れや端切れなどが生じ易く、安定した連続
押出加工が出来ないという現象が見られる。その
点、重合度が1300以上の樹脂、例えば重合度1450
で酢酸ビニル含有量が５％である共重合体を用い
る場合、前記の木粉添加条件下でも肌荒れや端切
れが全く起きず、平滑な表面を持ち、正しい形状
寸法の成形物を安定して押出すことが可能とな
る。 本発明における可塑剤の使用は、軟質化という
条件では重要な要件である。又、この可塑剤とし
てはジオクチルフタレート（DOP）、ジブチルフ
タレート（DBP）、ブチルベンジルフタレート
（BBP）、ジヘプチルフタレート（DHP）などの
フタル酸エステル系液状可塑剤が適しているけれ
ども、これらの他、燃焼特性の改良などにはトリ
クレジールホスフエート（THP）、トリキシリル
ホスフエート（TXP）などの燐酸エステル系液
状可塑剤も、前記フタル酸エステルの併用で用い
られる。 また、エポキシ化大豆油等、エポキシ化合物の
併用も熱安定性、加工性の向上の点では極めて有
効である。これら液状可塑剤の使用量は使用する
共重合体樹脂の酢酸ビニル含有量、その重合度、
及び木粉の添加量によつて変化するが木粉を大量
に添加すること、しかも軟質化を目的とすること
から概そ50重量部以上の添加が必要である。例え
ば酢酸ビニル含有量が５％であり、重合度が1450
の塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体樹脂を使用す
る場合、可塑剤使用量はDOP換算量で60〜80重
量部の範囲が適当である。 ストレートポリマーを使用する場合は、加工条
件にもよるが65部以上の添加量が必要である。 樹脂の選択、可塑剤量の決定は添加する木粉の
量によつて大きく左右される。本発明の場合、塩
化ビニル―酢酸ビニル共重合体樹脂をＡとし、可
塑剤をＢとし、更に改質剤をＣとし、これらＡ＋
Ｂ＋Ｃの総和重量に対して、木粉を重量比で１対
１以上添加することをその要件としていることか
ら、前述の如き選択が極めて重要な技術的条件と
なる。本発明における木粉添加量は木粉を単なる
充填剤としてのみとらえるのではなく、この様な
高充填量の添加によつて木粉自体が成形物の一つ
であるシートを多孔化させる役割を発揮する気泡
化剤として作用する事も重要な要件である。本発
明において使用する木粉は20〜60メツシユの範囲
の比較的粒径の粗いもので、且つ含水率が５〜20
％、好ましくは10〜15％のものが適しており、こ
の様な木粉は見掛比重が0.25〜0.30という低い値
のもので塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体樹脂と
可塑剤と改質剤の総和容量の３倍乃至４倍の容量
となる。したがつて、この様に多量の木粉を熱可
塑性樹脂に添加する利用技術は従来全く知られて
おらず、特に本発明の様に押出し加工法を用いた
例は皆無と言える。 木粉に含まれる水分は従来の加工法では忌避さ
れるべき存在であつたが、本発明における如く調
整された範囲にある水分はむしろ気泡化に役立つ
主要成分となる。したがつて、適度の水分、即ち
５％以上の水分は必要であり、５％以下の含水率
の木粉は押出しシートにおける気泡化率を低下さ
せるし、また加工効率を阻害する要因となる。ま
た一方20％以上の含水率は押出しシート中に粗大
な気泡を発生させ、通常の鋸屑の様に30％以上の
含水率の木粉では押出し時の熱により爆発的な気
泡化現象を呈する。 したがつて、木粉中の含水率は実際の加工条件
に合致し、且つ押出しシート中に10〜15％程度の
気泡を均一に含有する気泡化シートを得るのに適
した範囲、即ち５〜20％の範囲より好ましくは10
〜15％範囲が必要となる。 木粉の添加量は、前述の如く樹脂―可塑剤系の
総和重量に対し、１対１以上の添加量であるが、
具体的には(A)塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体樹
脂100重量部（以下、特に断わらない限り「部」
とする）、(B)DOP70部、(C)改質剤10部とすれば木
粉は、その合計量180部と同じ部数の180部以上を
添加する。この添加量は、合計量180部に対し240
部（１対１１／３）、270部（１対1.5）、360部（１対 ２）など任意の量に設定できるが、概ね１対２ま
でが適している。 本発明は使用する木粉の種類は、杉、ラワン、
モミツガ、ヒノキ、スプルーフ、アガチスなどの
針葉樹から得られたものが適しているが、広葉樹
の場合も目的に依つては使用することが出来る。 本発明の成形物の場合、前記の如く木粉が多量
に添加されるが、この様な配合系の押出しは、通
常の配合設計では不可能であることが判つた。即
ち、塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体樹脂及び可
塑剤の組合せの配合系では押出し自体が簡単に行
えるが、押出し直後の成形物の強度が乏しく、ダ
イから押出された部分での切断や端切れが生じ、
寸法精度の良い押出し成形物が得られない。 本発明の如く、木粉を多量に充填する配合設計
の場合、ある種の加工助剤、改質剤の添加が極め
て有効であることが判つた。一般に改質剤として
は、塩素化ポリエチレン、アクリル酸メチル―ア
クリル酸エチル共重合体、ポリエステル系高分子
量可塑剤、エポキシ樹脂系高分子量可塑剤、酢酸
ビニル含有量が50重量％以上のエチレン―酢酸ビ
ニル共重合体、NBR、ポリ酢酸ビニル樹脂など
が使用されているが、本発明のような成形物中に
扁平状の気泡構造を内包させる作用効果も兼備す
るものとしてはエチレン―酢酸ビニル共重合体樹
脂が最適である。他の改質剤中エチレン―酢酸ビ
ニル共重合体と類似する作用効果を有するものと
してはNBRがあげられるが、可塑剤に溶解した
ものは極めて粘稠性が高く使用しずらいのと、固
体のNBRはブロツク状又は偏豆状の粒体で均質
なブレンドが得にくい点で本発明には使用できな
い。 本発明において改質剤としてのエチレン―酢酸
ビニル共重合体樹脂の使用量は10PHR以上必要
である。 これは木粉の添加量と密接な関係を有するが木
粉添加量が樹脂―可塑剤系の総和重量に対して１
対１以上の場合は10PHR以下の添加量では、主
原料樹脂を酢酸ビニルを５％以上含有する塩化ビ
ニル―酢酸ビニル共重合体樹脂を使用しても、押
出成形物の表面が平滑で且つ寸法精度の良い成形
物は得られず、更に重要なことは木粉の高充填に
より発生する気泡を成形物内に均質に保留するこ
とが出来ない。しかし乍ら、エチレン―酢酸ビニ
ル共重合体樹脂を10PHR以上加えると、これら
は全て解消され、非常に弾力性のある軟質成形物
が得られる。 本発明で用いられる安定剤としてはBa，Cd，
Zn，Ca，Snなどの有機系安定剤、Pb系の無機系
及び有機系安定剤が使用される。粉末状又は液状
のいずれでも良いが、液状安定剤の方が撹拌、混
合工程での分散性にすぐれている。但し注意すべ
きは木粉の種類によつては、Pb，Cdなどの重金
属成分と反応して黒色又は褐色の生成物を作る場
合があるので、その様な場合にはBa―Zn，Ba―
Ca，Sn系のものを使用すべきである。 安定剤の使用量は一般のカレンダー加工又は押
出加工に較べ加熱温度が低いので少量で良い。概
そ1.0重量部以上が適している。 木粉添加の配合組成物の場合、しばしば馬糞臭
の発生がある。これは木粉中に含まれる微量揮発
生成分の揮散及び酸化によるもので、この様な場
合は0.1〜0.5重量部の酸化防止剤の添加が有効で
ある。有効な酸化防止剤の例としてビスフエノー
ルＡ（ジフエニロールプロパン）、２，６―ジ―
ｔ―ブチル―４―メチルフエノール、２，2′メチ
レン―ビス―（４―メチル―６―ｔ―ブチルフエ
ノール）などがある。 本発明の基本的発明要件は木粉を高充填した軟
質塩化ビニル樹脂系の押出成形物及びその製造方
法であつて押出成形によつて極めて重要な作用効
果が得られる。 第１図及び第２図は本発明による押出成形物の
押出方向に対する縦断正面図（第１図）及び押出
方向と平行な縦断側面図（第２図）であつて第１
図に見られる虫の巣状の空窩は木粉及び木粉中に
含まれる水分によつて生じた気泡構造であつて、
その気泡化率は15〜30％に達することは驚くべき
ことで、木粉使用による軽量化効果と同時に、こ
の気泡化現象によつて、更に軽量化効果が増加さ
れている。 更に本発明による押出成形物は、該気泡構造が
その押出し方向に延伸され、扁平状になつて軟質
塩化ビニル樹脂系マトリツクス中に層状に存在す
ることで（第２図）、この扁平気泡構造及び層状
に気泡が形成されることから従来のこの種の成形
物では得られない、すぐれた物性的特徴が得られ
る。 第１表は、本発明の方法によつて得られた押出
成形物の床仕上材特性、特にへこみ特性を測定し
たものであつて、発泡タイプの長尺床シートに較
べ、へこみ性でははるかに優れており、残留へこ
みでも同等もしくは幾分すぐれている結果を示し
ている。 試料(3)及び試料(4)は本発明による押出シートの
表面に、木粉を充填しない通常の軟質塩化ビニー
ルシートを積層したものである。 これらの特性はこれまで全く知られていない特
徴であつて、押出成形法以外の方法、例えばカレ
ンダー加工などでは全く得られない作用効果であ
る。

【表】 本発明の押出成形は通常の押出機、例えば１軸
又は２軸の押出機で行うことが出来、ベントは気
泡化率との関係で任意に制御できるベント付きの
ものが適している。押出機への配合物の供給は粉
末状配合物の侭か、あるいは配合物をいつたんペ
レツト状に加工した後に、該ペレツトを使用する
いずれの方法でも良い。 粉末状配合物の侭、使用する場合、配合の順序
が重要である。木粉の添加量は配合剤（Ａ＋Ｂ＋
Ｃ）の総和重量に対して重量比で１対１以上であ
るが、その容積は見掛比重が0.25〜0.30というこ
とから、前記配合剤（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の配合物の容
積の３倍〜４倍もあるのでその混合は工夫を要す
る。即ち、木粉を除いた配合物（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋
Ｅ）を別途予備混合しておき（第１工程）、別途
木粉を秤量し撹拌機中に投入し撹拌しつつある
（第２工程）状態で、予備混合配合物を徐々に添
加・混合することにより、流動性の高い粉末状の
木粉混合物が得られる（第３工程）。この場合、
撹拌機を100〜120℃の温度に加温することは任意
に採用さるべき主段であるが極めて有効な方法で
ある。 この様にして得られた粉末状の混合物は押出法
により押出成形する（第４工程）。該混合物はス
クリユーホツパー付押出機にはその侭の状態で使
用できるが、単なるホツパー構造の押出機では、
ペレツト化して使用するのが便利である。これら
の配合物の押出し（第４工程）条件は、さほど困
難な技術的要件を伴わない。むしろ、ごく簡単に
設定できる。押出条件の例として第１表における
試料(1)、試料(2)では第１ゾーン温度（Z₁：ホツパ
ー直下を除く加熱胴部分を３等分したホツパーに
近い第１ゾーンの温度を言う）＝130〜140℃、第
２ゾーン温度Z₂＝130〜140℃、第３ゾーン温度Z₃
＝90〜100℃、ダイ温度D₁＝100℃でスムーズに
行うことが出来る。ブレーカーブレートは必要で
あるが金網は不要である。 但し押出機の胴部Z₁，Z₂，Z₃の温度は150℃以
上にならない様に注意すべきである。これは木粉
が高温で酸化され易く、所謂“焼け”が生じ変色
することを避けるためで、この条件に合致させる
為には酢酸ビニル―塩化ビニル共重合体及び改質
剤の使用が有効に作用する。 配合剤中に顔料を入れることは、成形物の木質
感を現出するために有効な手段である。この着色
には染料によつて木粉を染色する方法と塩化ビニ
ル樹脂に顔料を添加する方法とがある。後者の場
合は木質感を効果的に表現するのに有効である
が、その顔料添加量は0.1〜0.5重量部の範囲、よ
り好ましくは0.2重量部前後に抑えるべきで、多
量の添加は木質感を損うのでむしろ避けるべきで
ある。木粉の染色は１％程度の染料溶液を準備
し、その溶液に木粉を浸漬して適度の染色になる
よう調整すべきである。 次に本発明の具体的態様を実施例により詳述す
る。 実施例１ （試料１） 配合 (1) ニポリツトMH(A)〓¹ 100重量部 ソアプレンC1(C)〓² 20 〃 DOP(B) 57 〃 エポキシ化大豆油(B) ３ 〃 Ba―Zn系液状安定剤(E) ４ 〃 木粉(D) 180 〃 着色剤（ライトブラウン系）(E) 0.2 〃 〓１ チツソ(株)製：酢酸ビニル含有の塩化ビ
ニル―酢酸ビニル共重合体樹脂、重合度
（）＝1450 〓２ 日本合成化学(株)製：酢酸ビニル含有量
50％以上のエチレン―酢酸ビニル共重合
体 〓３ 平均粒径40メツシユ、含水量12％のモ
ミツカ木粉 上記の配合中から、木粉を除いた配合物全量を
ヘンシエルミキサーに投入して、100℃の加温下
で低速撹拌（575RPM）で１分間、高速撹拌
（1150RPM）で２分間撹拌混合して、サラサラし
た粉末状予備混合物とする（第１工程）。次いで
該ヘンシエルミキサーとは別個の120℃に加温さ
れているヘンシエルミキサーに木粉を投入し（第
２工程）、低速撹拌（575RPM）下で前記予備混
合物を徐々に投入する。全量投入後10分間低速の
侭混合した後、クーラーミキサーで40℃まで冷却
すると安息角60℃前後の流動性のある粉末状木粉
混合物が得られた（第３工程）。 この様にして得られた木粉混合物を、スクリユ
ー径40mm、Ｌ／Ｄ＝22、スクリユー回転数
30RPMの押出機に、スクリユホツパーを通して
供給する（第４工程）。第１ゾーン温度（Z₁）＝
130℃、第２ゾーン温度（Z₂）＝130℃、第３ゾー
ン温度（Z₃）＝100℃、ダイ温度（D₁）＝100℃の
加熱条件で、厚さ３mm幅150mmのシートを押出し
た。その物性は第１表の試料(1)の通りであつた。
また第１図及び第２図にその断面構造を示す。 実施例２ （試料２） 実施例１の配合におけるDOP量を77PHRと
し、木粉量を280PHRとした他は実施例１と同様
の方法で厚さ３mm、幅150mmのシートを得た。そ
の物性は第１表の試料(2)の通りであつた。 実施例３ （試料３） 配合 (2) 塩化ビニル樹脂（ストレートポリマー、＝
1050） 100重量部 DOP 50 〃 Ba―Zn系液状安定剤 2.5重量部 Ba―Zn系粉末安定剤 0.5 〃 エポキシ化大豆油 3.0 〃 炭酸カルシウム 20 〃 薄ねずみ色顔料 ３ 〃 上記記合物をテストロールで混練し、厚さ1.0
mmのマンセル値Ｎ―7.5の薄ねずみ色シートと
し、これを実施例１で得た厚さ３mmの押出シート
とプレスにより積層した。その物性は第１表の試
料(3)の通りであつた。 実施例４ （試料４） 実施例２で得た厚さ3.0mm、幅150mmの押出シー
トの表面に実施例３で用いた厚さ1.0mmの薄ねず
み色シートをプレス法により積層した。その物性
は第１表の試料(4)の通りであつた。 本発明による押出成形物はシート状の場合、そ
の侭の状態でコルク調の床仕上材として使用する
こともできるばかりでなく、軽量でしかも多孔構
造であるため吸音性にすぐれているので教室の掲
示板や内装材として使用できる。また第１表の試
料(3)、試料(4)に示した様に表面に軟質ビニルシー
トを積層して、一般の床仕上材、内装材と同じ装
飾性を付与することも出来、この様に積層した構
造体は軽量でかつ、歩行感がすぐれ騒音の発生を
極度に減らした床仕上材として、これまで類を見
ないすぐれた特性を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の一例の粒子構造を示す顕
微鏡写真によるものであつて第１図は縦断正面
図、第２図は縦断側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配合成分が下記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅよりなる
   混合物を押出法によつてシート状等に成形し、扁
   平状に延伸された気泡を内蔵せしめてなる木粉を
   高充填した塩化ビニル樹脂系成形物 Ａ：酢酸ビニルを５％以上含有し、かつ平均重合
   度が1300以上の塩化ビニル―酢酸ビニル共重合
   体樹脂：100重量部 Ｂ：液状可塑剤：50重量部以上 Ｃ：酢酸ビニルを50％以上含有するエチレン―酢
   酸ビニル共重合体樹脂：10重量部以上 Ｄ：含水率が５〜20％の範囲であり、粒径が20〜
   60メツシユである木粉：上記（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）総
   和重量に対し１対１以上 Ｅ：安定剤：1.0重量部以上、着色剤：0.1〜0.5重
   量部、 ２ 配合成分が下記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅよりな
   り、 Ａ：酢酸ビニルを５％以上含有し、かつ平均重合
   度が1300以上の塩化ビニル―酢酸ビニル共重合
   体樹脂：100重量部、 Ｂ：液状可塑剤：50重量部以上 Ｃ：酢酸ビニルを50％以上含有するエチレン―酢
   酸ビニル共重合体樹脂：10重量部以上 Ｄ：含水率が５〜20％の範囲であり、粒径が20〜
   60メツシユである木粉：上記（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の
   総和重量に対して１対１以上 Ｅ：安定剤：1.0重量部以上、着色剤：0.1〜0.5重
   量部、配合成分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅを混合して予備
   混合物とする工程を第１工程とし、配合成分
   （Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の総和重量に対して１対１以上
   の割合でＤの木粒を秤量し撹拌機中に投入する
   工程を第２工程とし、木粉を撹拌しつつ第１工
   程で得られた予備混合物を徐々に添加して流動
   性の高い粉末状の木粉混合物を作る工程を第３
   工程とし、該木粉混合物を粉末状の侭かあるい
   は造粒機によりペレツカ状に加工した後、これ
   を押出法により150℃以下の温度で押出成形す
   る工程を第４工程とすることを特徴とする木粉
   を高充填した塩化ビニル樹脂系成形物の製造方
   法。