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発明の名称 木質様部材の製法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−286864
公開日 平成10年(1998)10月27日
出願番号 特願平9−99406
出願日 平成9年(1997)4月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 (外2名)
発明者 上手 正行
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 セルロース系粉粒を錫系安定剤で被覆処理し、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、つ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。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、住宅における回り縁や幅木、雨樋などの建築材料、車輛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、合成樹脂組成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、構造材料等のとして用いられる。
【0003】しかし、セルロース系粉粒は、溶融樹脂中で樹脂との馴染みが悪く凝集し易いので、樹脂内での分散が不均一となり、セルロース系粉粒の添加によって一般に成形体の強度や外観の低下を招くことになる。さらに、セルロース系粉粒が成形機内面にひっかかり、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ので、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、ポリ塩化ビニル樹脂に添加すると、セルロース系粉粒から発生する酸性ガスが樹脂の劣化反応を促進して成形体を着色するという問題点があった。
【0004】これらの問題点を解決するために、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、この方法では、尿素系樹脂に由来する臭気が製品に残存するので、住宅用内装材には不向きであった。
【0005】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させることにより、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)。しかしながら、この方法では、酸性ガスの発生を抑えることはできるもののその程度が十分ではない不都合があった。木粉表面を被覆する効果のみで、本質的に、酸性ガスの発生を抑制することができず、特に樹脂に対して木粉添加量が多くなるほど、酸性ガスによる悪影響が顕著になるという問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明における課題は、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のできる製法を得ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、セルロース系粉粒を錫系安定剤で被覆処理し、これをポリ塩化ビニル系樹脂と混合し、押出成形または射出成形することによって解決できる。また、押出成形に際しては、押出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る方法、あるいは射出成形に際しては、成形面に微細な凹凸が形成された成形金型を用いる方法により、成形品表面に微細な凹凸を形成して木質感を高めることが好ましい。
【0008】
【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50〜200μm程度のものを指称し、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て不都合となり、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。
【0009】このセルロース系粉粒は、まず、錫系安定剤によって被覆処理される。ここで使われる錫系安定剤としては、ジブチルチンメルカプチド、ジオクチルメルカプチド、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンマレエート、ジメチルチンメルカプチド、ジブチルチンカルボキシレートなどの1種または2種以上の混合物が用いられる。
【0010】この錫系安定剤の使用量は、セルロース系粉粒100重量部に対して0.5〜10重量部とされる。0.5重量部では、セルロース系粉粒の被覆処理が十分には行れず、10重量部を越えると、成形品の耐熱性や成形性が低下する。
【0011】また、被覆処理は、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、セルロース系粉粒と脂肪酸アミドを投入し、温度25〜80℃、時間0.5〜2時間撹拌、混合する方法などによって行われる。この処理により、セルロース系粉粒の粒子の表面に錫系安定剤が付着し、その表面がまんべんなく被覆された状態となる。そして、この被覆された錫系安定剤の薄膜によって、酸性ガスの放散が完全に防止できる。
【0012】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。ここでのポリ塩化ビニル系樹脂組成物としては、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、充填剤、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も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)重合体及び塩素化塩化ビニル系樹脂の複合物等が挙げられる。
【0013】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、ブチレン等のα−オレフィン類;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−メチルスチレン等の芳香族ビニル類;塩化ビニリデン、ふっ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のN−置換マレイミド類などが挙げられ、これらは単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。
【0014】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−メタ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よく、二種以上が併用されてもよい。
【0015】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、400〜2,000が好ましく、特に400〜1200がより好ましい。また、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等が用いられる。
【0016】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、ジオクチルアヂペート、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。着色剤には、種々の無機顔料、有機顔料が用いられる。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。
【0017】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、高速撹拌機、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、セルロース系粉粒を被覆している錫系安定剤は、熱安定性および滑性を有しているので、熱安定剤および滑剤の使用量はこ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。
【0018】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組成物との混合は、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。ついで、この混合物は、押出成形または射出成形されて、目的とする木質部材が製造される。
【0019】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樹脂系組成物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る。
【0020】本発明の押出成形では、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刻設された微細な凹凸模様を成形品表面に転写する。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100〜150℃程度の半溶融状の成形品を2本のロールで挿みこみ、冷却する際に、その一方のロールにエンボスロールを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。
【0021】射出成形には、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方式などが用いられる。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 程度とされるが、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。
【0022】また、本発明の射出成形においては、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刻設した金型を用い、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。
【0023】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錫系安定剤で被覆されるので、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が進むことがなく、成形機内面を腐食することがない。また、セルロース系粉粒に被覆された錫系安定剤は、押出成形時あるいは射出成形時において、ポリ塩化ビニル系樹脂に対する熱安定性と滑性を示すので、成形性が良好となり、成形時にポリ塩化ビニル系樹脂が熱分解することがなく、安定した成形が可能となり、しかも滑性を示すので、成形機内面を傷つけたり、成形機内面にひっかかったりすることがない。
【0024】さらに、セルロース系粉粒が被覆処理されることにより、セルロース系粉粒がポリ塩化ビニル系樹脂によく均一に分散し、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。
【0025】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ジブチルチンメルカプタイトを、スーパーミキサーに投入し、温度40〜80℃で15分混合し、被覆処理を行い、4種の処理物を製造した。セルロース系粉粒には、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。
【0026】
【表1】

【0027】(被覆処理セルロース系粉粒とポリ塩化ビニル樹脂系組成物との混合)これら4種の被覆処理セルロース系粉粒を、ポリ塩化ビニル樹脂(平均重合度1000)100重量部、炭酸カルシウム50重量部、三塩基性硫酸鉛3重量部、ステアリン酸亜鉛2重量部、ジオクチルフタレート2重量部、着色顔料0.3重量部からなる組成物に対して、20重量部および40重量部配合し、スーパーミキサーで10分間撹拌し、混合して混合物とした。
【0028】(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。

【0029】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つ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。
【0030】
【表2】

【0031】表2において、番号Dのものは、成形時において、滑性が過多となり、スクリューがスリップし、樹脂の喰い込みが悪かったため、成形性を×とした。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。
【0032】(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。成形金型として、そのキャビティ面に深さ約10μmのエンボスを刻設したものを使用した。
成形条件シリンダノズル温度:170℃金型温度:50℃樹脂温度:170℃射出圧力:1200kg/cm2射出時間:30秒成形サイクル:100秒【0033】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つ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3に示す。
【0034】
【表3】

【0035】表3において、番号ニのものは、成形時において滑性が過多となり、スクリューがスリップし、樹脂の喰い込みが悪かったため、成形性を×とした。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法によって良好に安定して生産できることがわかる。
【0036】
【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。




 

 


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