建材製造用の樹脂組成物
【課題】本発明は、機械的強度が優れ、天然木材に近い質感を持ち、リサイクル可能で、環境にも優しい建材を製造するための樹脂組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有している熱可塑性樹脂混合物と、前記ポリアミドと前記ポリエチレンテレフタラートとを相溶化するための相溶化剤と、木質材料とを含み、前記ポリアミド及び前記ポリエチレンテレフタラートは、それぞれ前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に４０重量％〜６０重量％含まれていることを特徴とする建材製造用の樹脂組成物を提供する。
【解決手段】ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有している熱可塑性樹脂混合物と、前記ポリアミドと前記ポリエチレンテレフタラートとを相溶化するための相溶化剤と、木質材料とを含み、前記ポリアミド及び前記ポリエチレンテレフタラートは、それぞれ前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に４０重量％〜６０重量％含まれていることを特徴とする建材製造用の樹脂組成物を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材製造用の樹脂組成物に関し、特に、リサイクルできる上、環境に優しい建材製造用の樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建材のコストを削減するため、原木から必要な寸法に切り出した素材の代わりに、複数の安価な木質板を積層して成った複合板材を建材として採用している。また、板材の表面に天然木材に近い質感を持つ合板を貼り付けることにより、建材をより良い質感にすることもできる。しかし、このような複合板材は接着剤により複数の木質板を貼り合わせて成ったものなので、ホルムアルデヒドなどの人体に有害な揮発性有機化合物を発散する虞がある上、リサイクルもできないという欠点があるため、徐々に市場から淘汰されている。
【０００３】
地球資源を再利用し天然木材への依存を減らすために、汎用プラスチックを基材として、着色や仕上げ加工を通じて表面に木目模様が付けられる建材や、汎用プラスチックと木質材料を混ぜ合わせて成る樹脂組成物、いわゆる木材・プラスチック複合材（Ｗｏｏｄ−Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、略して「ＷＰＣ」）も開発されている。また、汎用プラスチックを利用することにより建材の物性も向上させることもできる。
【０００４】
ＷＰＣに使われている汎用プラスチック基材はポリプロピレン（ＰＰ）、硬質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリエチレン（ＰＥ）が用いられており、ＰＶＣは、加工性や製品の多様性に優れ、しかも発泡しやすいので軽量化も可能である。しかし、ＰＶＣ製品からの塩素イオンの析出が問題になるので、欧米などの先進国ではＰＶＣを含む製品の輸入が拒否されている。一方、ＰＰ、ＰＥで製作したＷＰＣには、値段も安く材料も入手しやすいだけでなく、機械的強度が優れるなどの利点がある。しかし、ＰＰ、ＰＥは結晶性材料であるため、材料自体の光沢によりＷＰＣ製品にプラスチック感を与えてしまい、たとえ印刷で木目模様のプリント合板を形成したり、或いは木質材料の割合を向上させたりしても（５０重量％以上）、天然木材に近い質感を持つＷＰＣ製品の製作はやはり難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような従来の複合建材の問題点に鑑み、本発明は、機械的強度に優れ、且つ天然木材に近い質感を持ち、リサイクル可能で、環境にも優しい建材を製造するための樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、寸法安定性が良好な建材を製造するための樹脂組成物の提供を更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明によれば、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有している熱可塑性樹脂混合物と、前記ポリアミドと前記ポリエチレンテレフタラートとを相溶化するための相溶化剤と、木質材料とを含み、前記ポリアミド及び前記ポリエチレンテレフタラートは、それぞれ前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に４０重量％〜６０重量％含まれている建材製造用の樹脂組成物が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の建材製造用の樹脂組成物は、相溶化剤でポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを相溶化させて主原料として含有するため、これにより製造された建材は、機械的強度に優れ、リサイクル可能で、環境に優しく、寸法安定性が良好であるなどの利点がある。また、ポリアミド及びポリエチレンテレフタラートは、プラスチック感がＰＰ、ＰＥほど顕著ではない材料であるため、木質材料を樹脂組成物に添加すれば、有効的に天然木材に近い質感を持たせる建材も製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建材製造用の樹脂組成物の実施例に使用される二軸押出機の模式図である。
【図２】本発明に係る建材製造用の樹脂組成物の実施例に使用される二軸押出機及びプロファイル押出ダイの模式図であり、建材製造用の樹脂組成物と着色料とを共押出して、建材を成形することを説明する図である。
【図３】本発明に係る建材製造用の樹脂組成物からなる建材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１１】
本発明に係る建材製造用の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂混合物と、相溶化剤と、木質材料とを含有している。
【００１２】
熱可塑性樹脂混合物は、リサイクル可能なポリアミド（Ｎｙｌｏｎ）とポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）とを含有している。ポリアミドは、耐衝撃強度に優れるが、引張強度、曲げ強度、及び寸法安定性がやや劣る。ポリエチレンテレフタラートは寸法安定性、引張強度及び曲げ強度に優れるが、耐衝撃強度がよくない。本発明の発明者は、研究を重ねて、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有する熱可塑性樹脂混合物を使用して製造された建材が引張強度、曲げ強度、寸法安定性など一般建材に要求される性能を満足でき、さらに、耐衝撃強度が予測以上に上がることを発見した。また、言うまでもないが、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートの割合を調整することにより得られる熱可塑性樹脂混合物の物性も変わる。したがって、建材に要求される機械的強度や寸法安定性などを、更にコスト面をも考量すると、熱可塑性樹脂混合物において、ポリアミドが４０重量％〜６０重量％、ポリエチレンテレフタラートが４０重量％〜６０重量％含まれることが好ましい。
【００１３】
ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとは、全く異なる材料であるので、これらの相溶性を向上させ、それぞれの結晶化速度のバランスを取り、更によりよい寸法安定性をもたらすように、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は相溶化剤を含有している。相溶化剤は、単エポキシ基を有することが好ましく、エポキシシラン樹脂または脂環式エポキシ樹脂であることがより好ましい。ここで特筆すべきは、相溶化剤の種類や混合比を調整することにより、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとの接着力及び得られた建材の機械的強度を改善することができることである。相溶化剤は、建材に要求される機械的強度や寸法安定性などを備えるため、熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に１重量％〜６重量％含まれることが好ましい。
【００１４】
木質材料を添加することで、本発明に係る樹脂組成物は木材に近い質感を持つことができ、また、応力伝達が良好である木質材料を熱可塑性樹脂混合物内に均一的に分散させることにより強度を向上させることができる。木質材料は、建材に要求される機械的強度や寸法安定性などを備えるため、樹脂組成物の重量を基準に１０重量％〜７０重量％含まれることが好ましい。
【００１５】
また、建材としての安全性の考量から耐燃性が要求されるため、本発明の建材製造用の樹脂組成物はさらに難燃剤を含んでもよい。難燃剤は、窒素系難燃剤とリン系難燃剤と水酸系難燃剤とからなる群から選ばれることが好ましい。
【００１６】
例えば窒素系難燃剤としては、メラミン重合体がよく知られており、ポリアミドの他にポリウレタンにも用いられることができる。また、メラミン重合体は、他の助剤がいらず、添加量も少なくて済むので、様々な重合体に適用でき、コスト面で有利である。また、メラミン重合体を建材に使用しても環境負荷が低いので、地球環境の保護にも役に立ち、長期的利益に寄与することもできる。
【００１７】
リン系難燃剤としては、ポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）が挙げられる。ＡＰＰはリンの含有量が高い白色化合物であるので、建材に用いる樹脂にＡＰＰを添加しても着色に悪い影響を与えない。しかし、現に市販されているＡＰＰは、高重合度であり、吸湿しやすい傾向があり、高温にも弱いなどの欠点があるので、応用範囲についてはメラミン重合体ほど広くない。また、リン系難燃剤としては、耐燃性及び可塑性を持つリン酸エステルも挙げられるが、リン酸エステルは主にＰＶＣなどの加工温度が低い材料にしか応用されていない。なおリン系難燃剤としては、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ、例えば、Ｐｈｏｓｆｌｅｘ（登録商標）７１Ｂ、Ｐｈｏｓｆｌｅｘ（登録商標）ＲＤＰ）とリン酸クレジルジフェニル（例えば、Ｆｙｒｏｆｌｅｘ（登録商標）ＢＤＰ）なども挙げられる。
【００１８】
水酸系難燃剤は無機系難燃剤であり、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）などが挙げられ、値段が安いだけではなく、たとえ燃焼しても煙があまり出ない。その上、水酸系難燃剤は燃焼した際の生産物が主に水と二酸化炭素などの環境毒性のない物質であるので、環境に優しい。例えば水酸化アルミニウムを用いた難燃剤は、水酸化アルミニウムの熱分解温度に達する前に、より多くの熱量を吸収する必要があるので、水酸化アルミニウムを添加することで建材全体の比熱容量及び難燃性を向上させることができる。但し、水酸系難燃剤は添加量が多くなければ難燃性が発揮できず、それに熱可塑性樹脂との相容性の問題があるため、応用範囲が制限される。
【００１９】
難燃剤の含有量は、少なすぎると難燃効果が低下し、逆に多すぎると、コストが増加する。建材に要求される耐燃性を得るため、難燃剤は、熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に０.１重量％〜１重量％含まれていることが好ましい。また、ハロゲン系難燃剤を使用することもできるが、不完全燃焼の際に煙が大量に出るので、人体及び環境に有害である。
【００２０】
ポリアミドは、靱性を有する材料であり、これに対して、ポリエチレンテレフタラートは剛性を有する材料であるが低温下での耐衝撃強度がやや劣る。建材の耐衝撃強度及び低温下での特性（耐衝撃強度など）を向上させるため、変性剤を添加してもよい。ここで特筆すべきは、所定の耐衝撃強度などの機械的性質を得るためには、変性剤の種類或いは混合比も調整する必要があることである。本発明の好ましい実施形態においては、変性剤として無水マレイン酸グラフトエチレン-オクテンターポリマーを用い、建材に要求される強度を得るため、熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に２重量％〜１０重量％含まれていることが好ましい。
【００２１】
以下、製作例及び具体例を挙げて本発明の技術をより具体的に説明する。
【００２２】
下記の製作例及び具体例で使用した材料は以下の通りである。
【００２３】
ポリアミド：分子量が１６０００〜１９０００の範囲にあるＮｙｌｏｎ６（台湾、力鵬企業の廃棄布と廃棄糸の粉砕品）である。
【００２４】
ポリエチレンテレフタラート：分子量が略２０００００のＰＥＴ（台湾、力鵬企業の廃棄布と廃棄糸の粉砕品）である。
【００２５】
相溶化剤：下記一般式〔化１〕で表されるγ-（２,３-エポキシプロポキシ）プロピルトリメトキシシラン（中国、成都晨邦化工社製、ＫＨ-５６０）である。
【００２６】
【化１】
【００２７】
木粉：天然木材を粉状に研磨したもので、粉の大きさは０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。
【００２８】
変性剤：下記一般式〔化２〕で表される無水マレイン酸グラフトエチレン-オクテンターポリマーである。
【００２９】
【化２】
【００３０】
難燃剤：メラミン重合体である。
【００３１】
下記の製作例或いは具体例は以下の評価方法で評価する。
【００３２】
［引張強度試験］
表１に示した原料を二軸押出機に投入し、混練造粒した後、射出成形機によって試験片（ＡＳＴＭ Ｄ６３８ Ｔｙｐｅ １）を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ６３８法に従い、該試験片の引張強度を求める。
【００３３】
［曲げ強度試験］
引張強度試験と同様の方法で試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ７９０法に従い曲げ強度を求める。
【００３４】
［曲げ弾性係数試験］
引張強度試験と同様の方法で試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従い曲げ弾性係数を求める。曲げ弾性係数とは、弾性変化範囲内で、応力をひずみで割った値である。本実施例において、ひずみが0.3％である際の曲げ弾性係数を曲げ弾性係数とする。
【００３５】
[耐衝撃強度試験]
引張強度試験と同様の方法でＡＳＴＭ Ｄ２５６規格の試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ２５６に従い耐衝撃強度を求める。
【００３６】
［熱変形温度試験］
引張強度試験と同様の方法で試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ６４８に従い熱変形温度を求める。即ち、該試験片の中心に１８２０ｋＰａの荷重をかけ、2℃/分の条件で昇温し、該試験片の変形量が０．２５ｍｍとなる際の温度を熱変形温度として記録する。
【００３７】
［線膨張係数試験］
引張強度試験と同様の方法で、直径５ｍｍの円柱体である試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ６９６に従い線膨張係数を求める。即ち、−３０℃〜３０℃の間で、昇温１℃ごとに、該試験片の１ｃｍごとの長度変化量を線膨張係数として記録する。
【００３８】
［防炎性試験］
台湾の経済部中央標準局が制定したＣＮＳ７６１４法に従い、試験片（２９ｃｍ×１９ｃｍ）を製作し、燃焼性試験機（４５度法）で試験を行う。
【００３９】
［釘保持力試験］
台湾の経済部中央標準局が制定したＣＮＳ６７１９法に従い、ボール盤で試験片の所定位置にガイドホール（直径１．８ｍｍ、深さ２０ｍｍ）をあけ、アセトンにより錆除去した釘を釘打ち機で３０ｍｍにまで打ち込み、それから、該試験片を一週間以上恒温恒湿の箱体（温度２０±２℃、相対湿度６５±５％）に入れて含水率を調整し、釘を抜く際に引張試験機のクランプで釘を挟んで、２ｍｍ/分の平均速度で抜き出し、釘の抜き出す過程において引張試験機より測定された最大値を釘保持力として記録する。
【００４０】
［含水率試験］
台湾の経済部中央標準局が制定したＣＮＳ４５２含水率試験法に従い、試験片を製作して１００〜１０５℃のオーブンに入れ、試験片の重量が固定するまで乾燥させ、該試験片の乾燥質量を得る。そして、試験片の乾燥前の質量から乾燥質量を減算して、さらにその差を乾燥質量で除算し、該試験片の含水率を得る。
【００４１】
＜製作例１〜５＞
表１に示した原料で試験片を製作し上記の引張強度試験、曲げ強度試験、曲げ弾性係数試験、耐耐衝撃強度試験及び熱変形温度試験を行い、その結果を表1に示す。そのうち、Ｎｙｌｏｎ６の相対粘度は２．５で、ＰＥＴの固有粘度は０．７５ｄ/Ｌｇである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
ｐｈｒ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｈｕｎｄｒｅｄｓ ｏｆ ｒｅｓｉｎ）とは、樹脂（熱可塑性樹脂混合物）に含まれる含有量を意味する。「−」は未添加を示す。
【００４４】
表１に示したように、Ｎｙｌｏｎ６及びＰＥＴを含有した試験片（製作例３〜５）と、Ｎｙｌｏｎ６或いはＰＥＴのみを含有した試験片（製作例１又は２）とは、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性係数及び熱変形温度の結果から見ると、いずれも一般建材に要求されている性能を満足しており、耐衝撃強度の結果から見ると、製作例３〜５の試験片は相溶化剤、難燃剤及び変性剤の添加により、それらの耐衝撃強度が製作例１及び２より遥かに優れていることが分かる。
【００４５】
＜具体例１＞建材製造用の樹脂組成物
図１は本実施例に使用される二軸押出機の模式図であり、上記製作例３に示すポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、相溶化剤、難燃剤、変性剤の比に従い、それぞれをかみ合い型共回転型二軸押出機（ψ＝３０ｍｍ、Ｌ/Ｄ＝４３．２、株式会社神戸製鋼所製）１のホッパー１１に投入し、上記原料が溶融セクション１２で加熱溶融されて混合物になり、そして、木粉（即ち、木質材料を樹脂組成物の重量に対し３５重量％含ませる）を圧縮混練セクション１３に投入し、溶融セクション１２からの原料と十分に圧縮混練させて、これを射出セクション１４から射出させると建材製造用の樹脂組成物のペレットが得られる。本具体例において、二軸押出機１の回転速度は６０ｒｐｍ、溶融セクション１２の稼動温度は２２０℃、圧縮混練セクション１３の稼動温度は２５０℃、射出セクション１４の稼動温度は２４０℃である。なおそれぞれの稼動温度に関しては、溶融セクション１２の稼動温度は２１０℃〜２３０℃、圧縮混練セクション１３の稼動温度は２４０℃〜２６０℃、射出セクション１４の稼動温度は２２０℃〜２６０℃であることが好ましい。
【００４６】
得られたペレットから二軸押出機により試験片を製造し、上記の引張強度試験、曲げ強度試験、曲げ係数試験、耐衝撃強度試験、熱変形温度試験、線膨張係数試験及び防炎性試験を行った結果、引張強度は５７．５ＭＰａ、曲げ強度は９５．０ＭＰａ、曲げ弾性係数は３４５０ＭＰａ、耐衝撃強度は８．５Ｊ/ｍ、熱変形温度は８０℃、線膨張係数は５〜７×１０−５ｃｍ/ｃｍ/℃であり、防炎性についても防炎一級と判定された。
【００４７】
表１の製作例３及び具体例１の結果から見るに、木質材料を添加しても、樹脂組成物の機械的性質に悪い影響を与えない。また、線膨張係数と防炎性試験の結果からも、具体例１の樹脂組成物は、優れた耐燃性及び寸法安定性を備えることが分かった。
【００４８】
＜具体例２＞本発明の樹脂組成物より製造された建材
図２は本実施例に使用される二軸押出機及びプロファイル押出ダイの模式図であり、建材製造用の樹脂組成物と着色料とを共押出して、建材を成形することを説明する図であり、図３は本発明に係る建材製造用の樹脂組成物からなる建材の斜視図である。具体例２では具体例１と同様の原料混合比及び製作方式を採用し、二軸押出機１は更に、射出セクション１４に連結しているプロファイル押出ダイ１５を備えている。上記原料を十分に圧縮混練した後、射出セクション１４から射出し、プロファイル押出ダイ１５により原料と着色料１６とを共に押出し、建材２を一体成形した。建材２は、天然木材に近い質感に持ち、建材本体２１、濃い色の着色料層２２、寸法安定性と軽量性に寄与するための複数のホール２３を有している。建材本体２１の組成は具体例１と同様であり、第一表面２１１と、第一表面２１１と反対する第二表面２１２を有する。該着色料層２２が第一表面２１１上に成形され、ホール２３が建材本体２１内に形成されている。
【００４９】
建材２に対して、上記の釘保持力試験及び含水率試験を行った結果、釘保持力は３００Ｋｇｆで、含水率は１％以下であった。
【００５０】
ここで強調したいのは、従来ＰＰ、ＰＥを使用して建材を製造する場合、木質材料の割合を５０重量％以上に上げても建材を天然木材に近い質感に持たせることができなかった点である。しかし、本発明の具体例１によれば、木質材料の割合が３５重量％である樹脂組成物によっても、天然木材に近い質感を持つ建材を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
上述のように、本発明に係る建材製造用の樹脂組成物によれば、天然木材に近い質感を持ち、強度（特に低温下での耐衝撃強度）が優れ、リサイクル可能で、環境に優しい利点がある上、寸法安定性が良好な建材を製造できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 二軸押出機
１１ ホッパー
１２ 溶融セクション
１３ 圧縮混練セクション
１４ 射出セクション
１５ プロファイル押出ダイ
１６ 着色料
２ 建材
２１ 建材本体
２１１ 第一表面
２１２ 第二表面
２２ 着色料層
２３ ホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材製造用の樹脂組成物に関し、特に、リサイクルできる上、環境に優しい建材製造用の樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建材のコストを削減するため、原木から必要な寸法に切り出した素材の代わりに、複数の安価な木質板を積層して成った複合板材を建材として採用している。また、板材の表面に天然木材に近い質感を持つ合板を貼り付けることにより、建材をより良い質感にすることもできる。しかし、このような複合板材は接着剤により複数の木質板を貼り合わせて成ったものなので、ホルムアルデヒドなどの人体に有害な揮発性有機化合物を発散する虞がある上、リサイクルもできないという欠点があるため、徐々に市場から淘汰されている。
【０００３】
地球資源を再利用し天然木材への依存を減らすために、汎用プラスチックを基材として、着色や仕上げ加工を通じて表面に木目模様が付けられる建材や、汎用プラスチックと木質材料を混ぜ合わせて成る樹脂組成物、いわゆる木材・プラスチック複合材（Ｗｏｏｄ−Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、略して「ＷＰＣ」）も開発されている。また、汎用プラスチックを利用することにより建材の物性も向上させることもできる。
【０００４】
ＷＰＣに使われている汎用プラスチック基材はポリプロピレン（ＰＰ）、硬質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリエチレン（ＰＥ）が用いられており、ＰＶＣは、加工性や製品の多様性に優れ、しかも発泡しやすいので軽量化も可能である。しかし、ＰＶＣ製品からの塩素イオンの析出が問題になるので、欧米などの先進国ではＰＶＣを含む製品の輸入が拒否されている。一方、ＰＰ、ＰＥで製作したＷＰＣには、値段も安く材料も入手しやすいだけでなく、機械的強度が優れるなどの利点がある。しかし、ＰＰ、ＰＥは結晶性材料であるため、材料自体の光沢によりＷＰＣ製品にプラスチック感を与えてしまい、たとえ印刷で木目模様のプリント合板を形成したり、或いは木質材料の割合を向上させたりしても（５０重量％以上）、天然木材に近い質感を持つＷＰＣ製品の製作はやはり難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような従来の複合建材の問題点に鑑み、本発明は、機械的強度に優れ、且つ天然木材に近い質感を持ち、リサイクル可能で、環境にも優しい建材を製造するための樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、寸法安定性が良好な建材を製造するための樹脂組成物の提供を更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明によれば、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有している熱可塑性樹脂混合物と、前記ポリアミドと前記ポリエチレンテレフタラートとを相溶化するための相溶化剤と、木質材料とを含み、前記ポリアミド及び前記ポリエチレンテレフタラートは、それぞれ前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に４０重量％〜６０重量％含まれている建材製造用の樹脂組成物が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の建材製造用の樹脂組成物は、相溶化剤でポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを相溶化させて主原料として含有するため、これにより製造された建材は、機械的強度に優れ、リサイクル可能で、環境に優しく、寸法安定性が良好であるなどの利点がある。また、ポリアミド及びポリエチレンテレフタラートは、プラスチック感がＰＰ、ＰＥほど顕著ではない材料であるため、木質材料を樹脂組成物に添加すれば、有効的に天然木材に近い質感を持たせる建材も製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建材製造用の樹脂組成物の実施例に使用される二軸押出機の模式図である。
【図２】本発明に係る建材製造用の樹脂組成物の実施例に使用される二軸押出機及びプロファイル押出ダイの模式図であり、建材製造用の樹脂組成物と着色料とを共押出して、建材を成形することを説明する図である。
【図３】本発明に係る建材製造用の樹脂組成物からなる建材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１１】
本発明に係る建材製造用の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂混合物と、相溶化剤と、木質材料とを含有している。
【００１２】
熱可塑性樹脂混合物は、リサイクル可能なポリアミド（Ｎｙｌｏｎ）とポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）とを含有している。ポリアミドは、耐衝撃強度に優れるが、引張強度、曲げ強度、及び寸法安定性がやや劣る。ポリエチレンテレフタラートは寸法安定性、引張強度及び曲げ強度に優れるが、耐衝撃強度がよくない。本発明の発明者は、研究を重ねて、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有する熱可塑性樹脂混合物を使用して製造された建材が引張強度、曲げ強度、寸法安定性など一般建材に要求される性能を満足でき、さらに、耐衝撃強度が予測以上に上がることを発見した。また、言うまでもないが、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートの割合を調整することにより得られる熱可塑性樹脂混合物の物性も変わる。したがって、建材に要求される機械的強度や寸法安定性などを、更にコスト面をも考量すると、熱可塑性樹脂混合物において、ポリアミドが４０重量％〜６０重量％、ポリエチレンテレフタラートが４０重量％〜６０重量％含まれることが好ましい。
【００１３】
ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとは、全く異なる材料であるので、これらの相溶性を向上させ、それぞれの結晶化速度のバランスを取り、更によりよい寸法安定性をもたらすように、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は相溶化剤を含有している。相溶化剤は、単エポキシ基を有することが好ましく、エポキシシラン樹脂または脂環式エポキシ樹脂であることがより好ましい。ここで特筆すべきは、相溶化剤の種類や混合比を調整することにより、ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとの接着力及び得られた建材の機械的強度を改善することができることである。相溶化剤は、建材に要求される機械的強度や寸法安定性などを備えるため、熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に１重量％〜６重量％含まれることが好ましい。
【００１４】
木質材料を添加することで、本発明に係る樹脂組成物は木材に近い質感を持つことができ、また、応力伝達が良好である木質材料を熱可塑性樹脂混合物内に均一的に分散させることにより強度を向上させることができる。木質材料は、建材に要求される機械的強度や寸法安定性などを備えるため、樹脂組成物の重量を基準に１０重量％〜７０重量％含まれることが好ましい。
【００１５】
また、建材としての安全性の考量から耐燃性が要求されるため、本発明の建材製造用の樹脂組成物はさらに難燃剤を含んでもよい。難燃剤は、窒素系難燃剤とリン系難燃剤と水酸系難燃剤とからなる群から選ばれることが好ましい。
【００１６】
例えば窒素系難燃剤としては、メラミン重合体がよく知られており、ポリアミドの他にポリウレタンにも用いられることができる。また、メラミン重合体は、他の助剤がいらず、添加量も少なくて済むので、様々な重合体に適用でき、コスト面で有利である。また、メラミン重合体を建材に使用しても環境負荷が低いので、地球環境の保護にも役に立ち、長期的利益に寄与することもできる。
【００１７】
リン系難燃剤としては、ポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）が挙げられる。ＡＰＰはリンの含有量が高い白色化合物であるので、建材に用いる樹脂にＡＰＰを添加しても着色に悪い影響を与えない。しかし、現に市販されているＡＰＰは、高重合度であり、吸湿しやすい傾向があり、高温にも弱いなどの欠点があるので、応用範囲についてはメラミン重合体ほど広くない。また、リン系難燃剤としては、耐燃性及び可塑性を持つリン酸エステルも挙げられるが、リン酸エステルは主にＰＶＣなどの加工温度が低い材料にしか応用されていない。なおリン系難燃剤としては、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ、例えば、Ｐｈｏｓｆｌｅｘ（登録商標）７１Ｂ、Ｐｈｏｓｆｌｅｘ（登録商標）ＲＤＰ）とリン酸クレジルジフェニル（例えば、Ｆｙｒｏｆｌｅｘ（登録商標）ＢＤＰ）なども挙げられる。
【００１８】
水酸系難燃剤は無機系難燃剤であり、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）などが挙げられ、値段が安いだけではなく、たとえ燃焼しても煙があまり出ない。その上、水酸系難燃剤は燃焼した際の生産物が主に水と二酸化炭素などの環境毒性のない物質であるので、環境に優しい。例えば水酸化アルミニウムを用いた難燃剤は、水酸化アルミニウムの熱分解温度に達する前に、より多くの熱量を吸収する必要があるので、水酸化アルミニウムを添加することで建材全体の比熱容量及び難燃性を向上させることができる。但し、水酸系難燃剤は添加量が多くなければ難燃性が発揮できず、それに熱可塑性樹脂との相容性の問題があるため、応用範囲が制限される。
【００１９】
難燃剤の含有量は、少なすぎると難燃効果が低下し、逆に多すぎると、コストが増加する。建材に要求される耐燃性を得るため、難燃剤は、熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に０.１重量％〜１重量％含まれていることが好ましい。また、ハロゲン系難燃剤を使用することもできるが、不完全燃焼の際に煙が大量に出るので、人体及び環境に有害である。
【００２０】
ポリアミドは、靱性を有する材料であり、これに対して、ポリエチレンテレフタラートは剛性を有する材料であるが低温下での耐衝撃強度がやや劣る。建材の耐衝撃強度及び低温下での特性（耐衝撃強度など）を向上させるため、変性剤を添加してもよい。ここで特筆すべきは、所定の耐衝撃強度などの機械的性質を得るためには、変性剤の種類或いは混合比も調整する必要があることである。本発明の好ましい実施形態においては、変性剤として無水マレイン酸グラフトエチレン-オクテンターポリマーを用い、建材に要求される強度を得るため、熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に２重量％〜１０重量％含まれていることが好ましい。
【００２１】
以下、製作例及び具体例を挙げて本発明の技術をより具体的に説明する。
【００２２】
下記の製作例及び具体例で使用した材料は以下の通りである。
【００２３】
ポリアミド：分子量が１６０００〜１９０００の範囲にあるＮｙｌｏｎ６（台湾、力鵬企業の廃棄布と廃棄糸の粉砕品）である。
【００２４】
ポリエチレンテレフタラート：分子量が略２０００００のＰＥＴ（台湾、力鵬企業の廃棄布と廃棄糸の粉砕品）である。
【００２５】
相溶化剤：下記一般式〔化１〕で表されるγ-（２,３-エポキシプロポキシ）プロピルトリメトキシシラン（中国、成都晨邦化工社製、ＫＨ-５６０）である。
【００２６】
【化１】
【００２７】
木粉：天然木材を粉状に研磨したもので、粉の大きさは０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。
【００２８】
変性剤：下記一般式〔化２〕で表される無水マレイン酸グラフトエチレン-オクテンターポリマーである。
【００２９】
【化２】
【００３０】
難燃剤：メラミン重合体である。
【００３１】
下記の製作例或いは具体例は以下の評価方法で評価する。
【００３２】
［引張強度試験］
表１に示した原料を二軸押出機に投入し、混練造粒した後、射出成形機によって試験片（ＡＳＴＭ Ｄ６３８ Ｔｙｐｅ １）を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ６３８法に従い、該試験片の引張強度を求める。
【００３３】
［曲げ強度試験］
引張強度試験と同様の方法で試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ７９０法に従い曲げ強度を求める。
【００３４】
［曲げ弾性係数試験］
引張強度試験と同様の方法で試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従い曲げ弾性係数を求める。曲げ弾性係数とは、弾性変化範囲内で、応力をひずみで割った値である。本実施例において、ひずみが0.3％である際の曲げ弾性係数を曲げ弾性係数とする。
【００３５】
[耐衝撃強度試験]
引張強度試験と同様の方法でＡＳＴＭ Ｄ２５６規格の試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ２５６に従い耐衝撃強度を求める。
【００３６】
［熱変形温度試験］
引張強度試験と同様の方法で試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ６４８に従い熱変形温度を求める。即ち、該試験片の中心に１８２０ｋＰａの荷重をかけ、2℃/分の条件で昇温し、該試験片の変形量が０．２５ｍｍとなる際の温度を熱変形温度として記録する。
【００３７】
［線膨張係数試験］
引張強度試験と同様の方法で、直径５ｍｍの円柱体である試験片を製作し、ＡＳＴＭ Ｄ６９６に従い線膨張係数を求める。即ち、−３０℃〜３０℃の間で、昇温１℃ごとに、該試験片の１ｃｍごとの長度変化量を線膨張係数として記録する。
【００３８】
［防炎性試験］
台湾の経済部中央標準局が制定したＣＮＳ７６１４法に従い、試験片（２９ｃｍ×１９ｃｍ）を製作し、燃焼性試験機（４５度法）で試験を行う。
【００３９】
［釘保持力試験］
台湾の経済部中央標準局が制定したＣＮＳ６７１９法に従い、ボール盤で試験片の所定位置にガイドホール（直径１．８ｍｍ、深さ２０ｍｍ）をあけ、アセトンにより錆除去した釘を釘打ち機で３０ｍｍにまで打ち込み、それから、該試験片を一週間以上恒温恒湿の箱体（温度２０±２℃、相対湿度６５±５％）に入れて含水率を調整し、釘を抜く際に引張試験機のクランプで釘を挟んで、２ｍｍ/分の平均速度で抜き出し、釘の抜き出す過程において引張試験機より測定された最大値を釘保持力として記録する。
【００４０】
［含水率試験］
台湾の経済部中央標準局が制定したＣＮＳ４５２含水率試験法に従い、試験片を製作して１００〜１０５℃のオーブンに入れ、試験片の重量が固定するまで乾燥させ、該試験片の乾燥質量を得る。そして、試験片の乾燥前の質量から乾燥質量を減算して、さらにその差を乾燥質量で除算し、該試験片の含水率を得る。
【００４１】
＜製作例１〜５＞
表１に示した原料で試験片を製作し上記の引張強度試験、曲げ強度試験、曲げ弾性係数試験、耐耐衝撃強度試験及び熱変形温度試験を行い、その結果を表1に示す。そのうち、Ｎｙｌｏｎ６の相対粘度は２．５で、ＰＥＴの固有粘度は０．７５ｄ/Ｌｇである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
ｐｈｒ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｈｕｎｄｒｅｄｓ ｏｆ ｒｅｓｉｎ）とは、樹脂（熱可塑性樹脂混合物）に含まれる含有量を意味する。「−」は未添加を示す。
【００４４】
表１に示したように、Ｎｙｌｏｎ６及びＰＥＴを含有した試験片（製作例３〜５）と、Ｎｙｌｏｎ６或いはＰＥＴのみを含有した試験片（製作例１又は２）とは、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性係数及び熱変形温度の結果から見ると、いずれも一般建材に要求されている性能を満足しており、耐衝撃強度の結果から見ると、製作例３〜５の試験片は相溶化剤、難燃剤及び変性剤の添加により、それらの耐衝撃強度が製作例１及び２より遥かに優れていることが分かる。
【００４５】
＜具体例１＞建材製造用の樹脂組成物
図１は本実施例に使用される二軸押出機の模式図であり、上記製作例３に示すポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、相溶化剤、難燃剤、変性剤の比に従い、それぞれをかみ合い型共回転型二軸押出機（ψ＝３０ｍｍ、Ｌ/Ｄ＝４３．２、株式会社神戸製鋼所製）１のホッパー１１に投入し、上記原料が溶融セクション１２で加熱溶融されて混合物になり、そして、木粉（即ち、木質材料を樹脂組成物の重量に対し３５重量％含ませる）を圧縮混練セクション１３に投入し、溶融セクション１２からの原料と十分に圧縮混練させて、これを射出セクション１４から射出させると建材製造用の樹脂組成物のペレットが得られる。本具体例において、二軸押出機１の回転速度は６０ｒｐｍ、溶融セクション１２の稼動温度は２２０℃、圧縮混練セクション１３の稼動温度は２５０℃、射出セクション１４の稼動温度は２４０℃である。なおそれぞれの稼動温度に関しては、溶融セクション１２の稼動温度は２１０℃〜２３０℃、圧縮混練セクション１３の稼動温度は２４０℃〜２６０℃、射出セクション１４の稼動温度は２２０℃〜２６０℃であることが好ましい。
【００４６】
得られたペレットから二軸押出機により試験片を製造し、上記の引張強度試験、曲げ強度試験、曲げ係数試験、耐衝撃強度試験、熱変形温度試験、線膨張係数試験及び防炎性試験を行った結果、引張強度は５７．５ＭＰａ、曲げ強度は９５．０ＭＰａ、曲げ弾性係数は３４５０ＭＰａ、耐衝撃強度は８．５Ｊ/ｍ、熱変形温度は８０℃、線膨張係数は５〜７×１０−５ｃｍ/ｃｍ/℃であり、防炎性についても防炎一級と判定された。
【００４７】
表１の製作例３及び具体例１の結果から見るに、木質材料を添加しても、樹脂組成物の機械的性質に悪い影響を与えない。また、線膨張係数と防炎性試験の結果からも、具体例１の樹脂組成物は、優れた耐燃性及び寸法安定性を備えることが分かった。
【００４８】
＜具体例２＞本発明の樹脂組成物より製造された建材
図２は本実施例に使用される二軸押出機及びプロファイル押出ダイの模式図であり、建材製造用の樹脂組成物と着色料とを共押出して、建材を成形することを説明する図であり、図３は本発明に係る建材製造用の樹脂組成物からなる建材の斜視図である。具体例２では具体例１と同様の原料混合比及び製作方式を採用し、二軸押出機１は更に、射出セクション１４に連結しているプロファイル押出ダイ１５を備えている。上記原料を十分に圧縮混練した後、射出セクション１４から射出し、プロファイル押出ダイ１５により原料と着色料１６とを共に押出し、建材２を一体成形した。建材２は、天然木材に近い質感に持ち、建材本体２１、濃い色の着色料層２２、寸法安定性と軽量性に寄与するための複数のホール２３を有している。建材本体２１の組成は具体例１と同様であり、第一表面２１１と、第一表面２１１と反対する第二表面２１２を有する。該着色料層２２が第一表面２１１上に成形され、ホール２３が建材本体２１内に形成されている。
【００４９】
建材２に対して、上記の釘保持力試験及び含水率試験を行った結果、釘保持力は３００Ｋｇｆで、含水率は１％以下であった。
【００５０】
ここで強調したいのは、従来ＰＰ、ＰＥを使用して建材を製造する場合、木質材料の割合を５０重量％以上に上げても建材を天然木材に近い質感に持たせることができなかった点である。しかし、本発明の具体例１によれば、木質材料の割合が３５重量％である樹脂組成物によっても、天然木材に近い質感を持つ建材を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
上述のように、本発明に係る建材製造用の樹脂組成物によれば、天然木材に近い質感を持ち、強度（特に低温下での耐衝撃強度）が優れ、リサイクル可能で、環境に優しい利点がある上、寸法安定性が良好な建材を製造できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 二軸押出機
１１ ホッパー
１２ 溶融セクション
１３ 圧縮混練セクション
１４ 射出セクション
１５ プロファイル押出ダイ
１６ 着色料
２ 建材
２１ 建材本体
２１１ 第一表面
２１２ 第二表面
２２ 着色料層
２３ ホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有している熱可塑性樹脂混合物と、
前記ポリアミドと前記ポリエチレンテレフタラートとを相溶化するための相溶化剤と、
木質材料と、を含み、
前記ポリアミド及び前記ポリエチレンテレフタラートは、それぞれ前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に４０重量％〜６０重量％含まれていることを特徴とする建材製造用の樹脂組成物。
【請求項２】
前記相溶化剤は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に１重量％〜６重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項３】
前記相溶化剤は、単エポキシ基を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項４】
前記相溶化剤は、エポキシシラン樹脂または脂環式エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項５】
前記木質材料は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に１０重量％〜７０重量％含まれていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項６】
難燃剤を更に含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項７】
前記難燃剤は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に０.１重量％〜１重量％含まれていることを特徴とする請求項６に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項８】
前記難燃剤は、窒素系難燃剤とリン系難燃剤と水酸系難燃剤とからなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項６又は７に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項９】
変性剤を更に含むことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項１０】
前記変性剤は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に２重量％〜１０重量％含まれていることを特徴とする請求項９に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項１】
ポリアミドとポリエチレンテレフタラートとを含有している熱可塑性樹脂混合物と、
前記ポリアミドと前記ポリエチレンテレフタラートとを相溶化するための相溶化剤と、
木質材料と、を含み、
前記ポリアミド及び前記ポリエチレンテレフタラートは、それぞれ前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に４０重量％〜６０重量％含まれていることを特徴とする建材製造用の樹脂組成物。
【請求項２】
前記相溶化剤は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に１重量％〜６重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項３】
前記相溶化剤は、単エポキシ基を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項４】
前記相溶化剤は、エポキシシラン樹脂または脂環式エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項５】
前記木質材料は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に１０重量％〜７０重量％含まれていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項６】
難燃剤を更に含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項７】
前記難燃剤は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に０.１重量％〜１重量％含まれていることを特徴とする請求項６に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項８】
前記難燃剤は、窒素系難燃剤とリン系難燃剤と水酸系難燃剤とからなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項６又は７に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項９】
変性剤を更に含むことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【請求項１０】
前記変性剤は、前記熱可塑性樹脂混合物の重量を基準に２重量％〜１０重量％含まれていることを特徴とする請求項９に記載の建材製造用の樹脂組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１０７９５５（Ｐ２０１３−１０７９５５Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２５３６（Ｐ２０１１−２５２５３６）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（５１１２８１５１２）力麗企業股▲フン▼有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（５１１２８１５１２）力麗企業股▲フン▼有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
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