木粉樹脂ペレット
【課題】ベース樹脂としてポリオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂に、木粉を混合しても、嵩比重が軽いため、均一に分散し、混練できなかった。
【解決手段】ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂又は、塩化ビ二デン樹脂によるベース樹脂によるベース樹脂に木粉を混ぜ、結合剤、分散剤、滑剤を添加剤として配合し、成形される組成物全体の重量１００％に対して５０％以上で木粉を溶融混練したこと特徴とする木粉樹脂ペレット。
【解決手段】ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂又は、塩化ビ二デン樹脂によるベース樹脂によるベース樹脂に木粉を混ぜ、結合剤、分散剤、滑剤を添加剤として配合し、成形される組成物全体の重量１００％に対して５０％以上で木粉を溶融混練したこと特徴とする木粉樹脂ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
間伐伐採や、剪定伐採枝等を細かく粉砕された木粉と、オリフィン系樹脂とを混合ができる、木粉樹脂ペレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック分野において、塩化ビニルやポリプロピレンなどの樹脂と木粉とを複合させることが広く行われてきた。木粉は成形品を木質部材に近い風合いに変化させる目的で用いられる他、主に増量剤としても用いられている。
【０００３】
木粉を樹脂に均一に樹脂と混合するためには、木粉をできるだけ粉砕し、細かいメッシュを通過するものを用いることが行われている。粉砕前の木チップや木繊維を用いると、嵩が大きいため所定の量を含有させることが難しく、また、連続式の押出混練機に定量的に供給することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５２−５１０号公報
【特許文献２】特開２００２−６９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ベース樹脂としてのポリオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂に、剪定伐採枝等を細かく粉砕された木粉（楠、楓、檜等）そのものを混合した場合、木粉は嵩比重が非常に軽いため沈降せず、均一に分散して溶融混練できなかった。
【０００６】
混練押出部が木粉をベース樹脂と混合した混合物全体重量１００％に対して５０％以上に均一に混ぜることは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、又は、塩化ビ二デン樹脂によるベース樹脂によるベース樹脂に木粉を混ぜ、結合剤、分散剤、滑剤を添加剤として配合し、成形される組成物全体の重量１００％に対して５０％以上で木粉を溶融混練したこと特徴とする木粉樹脂ペレット。
【０００８】
木粉は、比表面積が５０〜３５０ｍ２／ｇで、一次粒子径が５５〜５ｎｍの粉体であることを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【０００９】
滑剤として、グリセリン脂肪酸エステルと、ポリグリセリン脂肪酸エステルと、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、高級アルコール脂肪酸エステル、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムまたは、ステアリン酸亜鉛のうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１０】
結合剤として、ベース樹脂と反応する有機官能基はビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、メタクリル基、イソシアート基、サルファー基、ウレイド基のうちの一つを用い、無機材と反応する官能基は、メトキシ基、エトキシ基、水酸基のうちの一つを用いたことを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１１】
分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１２】
木粉、ベース樹脂、添加剤を同時に一括添加して混合することを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１３】
木粉樹脂ペレットに、炭酸カルシウムなどを成分とする発泡剤を配合することにより、微細孔を形成することにより、通気性を確保したことを特徴とする木粉樹脂ペレットを用いた木粉樹脂性シート。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、木粉をベース樹脂と混合した混合物全体重量１００％に対して５０％以上に均一に混ぜた木粉樹脂ペレットを製造できるので、都市の縁化事業での間伐伐採や、剪定伐採枝等で発生する廃材を多量に木粉樹脂ペレットとして、箸や、食器類に再利用できる。京都議定書のＣＯ２削減の目標（約２８万トン削減）に貢献でき、ヒートアイランド現象対策にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の木粉樹脂ペレットの製造工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の製造工程図を示す。
本発明の工程は、準備工程、配合・混練工程、後工程の３の工程からなる。
１）準備工程
本発明で使用する材料をしめす。
（Ａ）木粉（楠、楓、檜等）：真比重が２．２２からなる無機材である。木粉の配合比率は混合物全体重量１００％に対して２０％以上、好ましくは５０％以上である。
（Ｂ）ベース樹脂：ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビ二デン樹脂、又は、それらの混合物である。
【００１７】
（Ｃ）添加剤
（Ｃ−１）滑剤：
滑剤は、プラスチックの成形加工時に滑りを与える改質剤で、その滑り効果により樹脂内部や成形機、押出機との摩擦発熱を減らし、プラスチック樹脂を安定化させ成形加工を容易にし、製品外観や、生産性を向上させる。安全性の高い脂肪酸エステル系や、カルシウム亜鉛系安定剤で、融点は３１℃〜１４０℃である。本発明では、滑剤としてグリセリン脂肪酸エステルと、ポリグリセリン脂肪酸エステルと、ソルピタン脂肪酸エステルと、プロピレングリコール脂肪酸エステルと、高級アルコール脂肪酸エステルと、ステアリン酸カルシウムと、ステアリン酸マグネシウムと、ステアリン酸亜鉛のうちの少なくとも一つを用いる。
【００１８】
（Ｃ−２）結合剤：
結合剤は、分子中の無機材（木粉）と反応する官能基としてメトキシ基、エトキシ基、アルコキシ基，アセトキシ基，クロル原子などがあり、有機材（ベース樹脂）と反応結合する官能基として，ビニル基，エポキシ基，アミノ基などある。無機材と反応する官能基は，水，あるいは湿気により加水分解を受けてシラノールを生成し、このシラノールが無機材と反応結合する。結合剤は有機材料と無機材料の界面における接着性の改良に効果的であるとともに，ガラス繊維強化プラスチックの強度向上，性能改良などに利用できる。結合剤は有機材（ベース樹脂）と無機材（木粉）を結合させる機能を持ち、無機材（木粉）と有機材（ベース樹脂）との界面を改質させるはたらきをするので、様々な複合材料の機械的強度、耐水性、接着性などの改良に活用する。結合剤は、結合剤のアルコキシシリル基が加水分解を受け、無機材表面とオキサン結合をつくる一方、有機官能基が有機材と反応することにより、無機材と有機材の橋かけを行う。本発明では、結合剤として、有機官能基はビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、メタクリル基、イソシアート基、サルファー基、ウレイド基のうちの一つ、無機材と反応する官能基はメトキシ基、エトキシ基、水酸基のうちの一つを用いる。
【００１９】
（Ｃ−３）分散剤：
分散剤としては、少量の添加で、ポリオレフィン樹脂等のベース樹脂への木粉の分散に優れ、耐衝撃性、剛性を向上させるものが要求される。分散剤は、プラスチックに木粉のような無機材フィラーなどを配合したとき、相性の悪い場合には、凝集など分散不良を起こしやすい為、極性の低い分散剤を使用する。本発明では、分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いる。
【００２０】
その他、以下に示すように、製造するベース樹脂に応じて、添加剤として、可塑剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、防雲剤、流動性向上剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤を配合してもよい。
（Ｃ−４）可塑剤：
可塑剤は、硬いプラスチックを柔らかくするための添加剤である。フィルム、成形加工時の結晶化促進効果による成形性の向上などの効果がある。可塑剤としては、中鎖脂肪酸トリグリセライド、アセチル化モノグリセライドの中にもグリセリン ジアセトモノラウレート、グリセリン ジアセトモノ エステル、グリセリン ジアセトモノラウレート、グリセリン ジアセトモノオレート、グリセリン モノアセトモノステアレートのような種類がある。
【００２１】
（Ｃ−５）帯電防止剤：
帯電防止剤は、異なる物質同士を接触、摩擦あるいは剥離すると静電気が生じる。プラスチックは表面が疏水性であるため、発生した静電気が逃げずに溜まり易い性質がある。成形加工直後から帯電防止剤効果が発現する即効性帯電防止剤、長期間効果を維持させる維持型帯電防止剤、ラミネートフィルムで優れた効果を発現する帯電防止剤、水性インク印刷における印刷性阻害の少ない帯電防止剤などがある。
【００２２】
（Ｃ−６）アンチブロッキング剤：
アンチブロッキング剤は、プラスチックシートやフィルム同士の密着を防止し滑りを付与するもので、プラスチック表面を改質することでアンチブロッキング効果が発現する。アンチブロッキング剤の種類として、ソルビタン トリオレート、ソルビタン トリオレート、ソルビタン トリベヘネート、ソルビタン カプリレート等がある。
【００２３】
（Ｃ−７）防雲剤：
防雲剤は、周囲の急激な温度変化や湿度の変化により、プラスチックの表面に細かい水滴が付着し光の透過を妨げる現象のことであり、プラスチックの表面は元々、水をはじく疏水性であるため、付着した水分は水滴となり曇るので、この曇りを防止するのが防雲剤である。食品添加物として使用されるグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルを主成分として安全性が高い。防雲剤の種類として、蒸留モノグリセライド、モノ・ジグリセライド等がある。
【００２４】
（Ｃ−８）流動性向上剤：
流動性向上剤は、無機材（木粉）などの添加によりプラスチックの流動特性の物性低下させる為に、射出成形機、押出機、ブロー成形機での加工助剤として使用し、樹脂ペレットの生産性の向上をさせる。流動性向上剤の種類として、高級アルコール脂肪酸エステル、ステアリル ステアレート等がある。
【００２５】
（Ｃ−９）紫外線吸収剤：
紫外線吸収剤は、太陽光のうち、特に紫外線が強い破壊力を持ちプラスチックの物性の低下や変色などが起こった際に製品への劣化にもつながる。プラスチックの長期耐候性、安定性を向上させる為に使用する。
【００２６】
（Ｃ−１０）酸化防止剤：
高分子である有機材は基本的に酸素の存在下では酸化劣化を起こす。この劣化反応は紫外線や熱などのエネルギーがきっかけとなって始まり、酸化防止剤は有機材を酸化劣化から守る。有機材には、その用途に合わせて、様々な酸化防止剤が使用する。
酸化防止剤の種類としては、ヒンダードアミン系、ヒンダードフェノール系、リン系の酸化防止剤は熱加工成型時の酸化防止能にすぐれるため、加工安定剤としてよく使用する。また、フェノール系やイオウ系酸化防止剤と併用すると大きな相乗効果がみられる。過酸化物分解剤としては、リン系とイオウ系の化合物が主に使用される。
【００２７】
一般に、木粉の比重は軽く、ベース樹脂と、添加剤とは混じりにくく、均一にはならないが、粉体添加物として滑剤と、結合剤、分散剤等を用いることにより木粉は、ベース樹脂によく均一に混じる。粉体添加剤、液体添加剤の種類、粒度、比重、融点は、ベース樹脂と木粉の粒度、比重など考慮して溶融混練し易いように選択する。
【００２８】
２）配合・混練工程：
配合・混練工程は、表面処理工程加工がスムーズに、対応しやすくするために、２軸押出（組立式スクリュー径５８ｍｍ以上）を用いて、均一にベース樹脂と木粉を溶融混練する。スクリーンメッシュは、菱型メッシュ孔の径１０ｍｍからを使用し、スクリュー回転数６００ｒｐｍ以上、フィーダー回転数２０ｒｐｍ以上で、樹脂ペレットの物性を維持できる条件で実施する。木粉の混合物全体の重量を１００％としたとき、木粉の重量比を２０％以上、好ましくは５０％以上とし、粉体添加物として、滑剤と分散剤、液体添加物である結合剤を配合して溶融混練する。このとき酸化防止剤などの他の添加物を混合してもよい。
【００２９】
この配合・混練工程では、粉体添加剤、液体添加剤を、添加剤の粒度、比重を加味することにより、木粉を混合物全体重量１００％に対して５０％以上で、ベース樹脂に均一に配合し分散ができた。
木粉とベース樹脂を混合する場合、従来では、前工程として、木粉を先に攪拌して木粉の表面温度を保ちながら、その後にベース樹脂を投入する。その際に、温度が低下しないうちに添加剤をいれる必要があるので温度管理が難しい。また木粉を攪拌するのに非常に比重が軽い為に、均一に配合しても攪拌加工機械槽内で分離して混合しにくかった。それに対して、本発明では、木粉の添加率の半分の数量を、まずベース樹脂と滑剤を先に混合加工させ、粒として固めたものと、後に残りの木粉と粉体添加物の分散剤、液体添加物の結合剤を同時に一括で配合し添加して、後の半分の木粉と混合することを後の二軸押出機械で混合することにより、混合物全体重量に対して、木粉を５０％以上混合できる。
【００３０】
例えば、ベース樹脂がポリプロピレンの場合は、粉体添加物であるステアリン酸カルシウムとグリセリン モノステアレート、グリセリン ジアセトモノラウレート、ソルビタン ステアレート、ステアリル ステアレート、ステアリン酸カルシウムと液体添加物である結合剤のシランカップリング剤を混合撹拌し、二軸押出機による溶融混練で木粉樹脂の組成物を製造する。
３）後工程では、配合・混練工程で溶融混練された木粉樹脂の組成物をカットし、乾燥させて、一定量ごとに袋につめる。
以下、本発明の結合剤：、滑剤、分散剤などの添加物の効果を実験の経過をまじえて示す。
【００３１】
（Ａ） 結合剤：
結合剤の添加がない場合は、有機材のベース樹脂と木粉の複合材が押出時に結合していないので粉体自身微細な粒子状のため溶融混練しても、押出加工できなかった。木粉と有機材を希釈する場合、前工程として、木粉を先に攪拌して木粉の表面温度を保ちながら、有機材を投入する際に、温度が低下しないうちに結合剤をいれる必要があり、温度管理が難しい。それに対して、本発明では、木粉と有機材（ベース樹脂）合剤を同時に一括添加して混合することができる。これにより混合物全体重量１００％に対して、木粉を５０％以上混合できる。
【００３２】
（Ｂ） 滑剤：
滑剤が添加ない場合は、２軸押出機に入れたとき、木粉は比重が軽く、全体重量１００％に対して５０％以上はいっているために、ベース樹脂が先に押し出され木粉のような軽い粉体だけが残るため、うまく混合しながら押出することができない。木粉だけが残量すると、滑らないため、ばらばらに固体化され、押出シリンダー内で水分発泡し、うまく混合して押出し吐出ができない。又、２軸押出加工機のシリンダー内で混練加工の時にスクリューが摩擦発生するという問題が生じた。
【００３３】
（Ｃ） 分散剤：
本発明の分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いる。例えば、ポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルでは、ポリオキシエチレンとソルビタン脂肪酸エステルが反応しあうことにより、木粉が均一に分散するのをたすける。分散剤を入れることにより、分散剤が活性化する。分散剤が添加しない場合は、混合したものが凝集状態となり溶融混練しても均一に混練していないのでシリンダー内で滞留し、均一に押出さない。
以下、その他の添加剤の効果を示す。
【００３４】
（Ｄ） 可塑剤：
可塑剤を添加ない場合は、木粉が高充填率になるとベース樹脂とのバインダー効果が無いので、本来の樹脂の物性まで低下し溶融混練してもシリンダー内で滞留し、押出加工できない。
【００３５】
（Ｅ） 帯電防止剤：
帯電防止剤は、静電気の発生を防いだり、発生した静電気を逃がすことで、静電気による障害を防止する。
【００３６】
（Ｆ） アンチブロッキング剤：
プラスチックシートやフィルム同士の密着を防止し滑りよくする。
【００３７】
（Ｇ） 防雲剤：
防雲剤が添加していない場合は、シートやフィルム片にして、恒温恒湿槽内の環境負荷を掛けた状態にしておくと、ある程度は吸湿しても水蒸気や水分が付着し曇る。
【００３８】
（Ｈ） 流動性向上剤：
流動性向上剤が添加していない場合は、加工助剤としての機能が全く無いので木粉を添加した分、射出成形、押出成形、ブロー成形の加工において流動性が低下して、物性劣化にもつながり、成形時に、通常設定の温度で溶融させても樹脂がシリンダー内で滞留発泡し吐出・押出しできない。
【００３９】
（Ｉ） 紫外線吸収剤：
紫外線吸収剤が添加していない場合は、シートやフィルムへ加工したものに紫外線照射させた環境試験でベース樹脂と紫外線防止剤入りのシートやフィルムとでの比較してみたが、物性劣化が急激に激しく劣化する。
【００４０】
（Ｊ） 酸化防止剤：
酸化防止剤が添加していない場合は、押出加工、成形加工共に酸化が急激に発現し、シリンダー内で酸化してしまい、ベース樹脂と木粉を溶融混練したものが押出せずに、滞留した状態で吐出しできない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
大都市では、間伐伐採、剪定伐採枝よる廃材を焼却処分することで、多量のＣＯ２を発生させていたが、本発明により、木粉をベース樹脂に５０％以上混ぜた木粉樹脂ペレットを製造できたので、多量の木粉を樹脂製品として有効利用でき、化石系資源の使用を大幅に減少できる。
【技術分野】
【０００１】
間伐伐採や、剪定伐採枝等を細かく粉砕された木粉と、オリフィン系樹脂とを混合ができる、木粉樹脂ペレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック分野において、塩化ビニルやポリプロピレンなどの樹脂と木粉とを複合させることが広く行われてきた。木粉は成形品を木質部材に近い風合いに変化させる目的で用いられる他、主に増量剤としても用いられている。
【０００３】
木粉を樹脂に均一に樹脂と混合するためには、木粉をできるだけ粉砕し、細かいメッシュを通過するものを用いることが行われている。粉砕前の木チップや木繊維を用いると、嵩が大きいため所定の量を含有させることが難しく、また、連続式の押出混練機に定量的に供給することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５２−５１０号公報
【特許文献２】特開２００２−６９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ベース樹脂としてのポリオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂に、剪定伐採枝等を細かく粉砕された木粉（楠、楓、檜等）そのものを混合した場合、木粉は嵩比重が非常に軽いため沈降せず、均一に分散して溶融混練できなかった。
【０００６】
混練押出部が木粉をベース樹脂と混合した混合物全体重量１００％に対して５０％以上に均一に混ぜることは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、又は、塩化ビ二デン樹脂によるベース樹脂によるベース樹脂に木粉を混ぜ、結合剤、分散剤、滑剤を添加剤として配合し、成形される組成物全体の重量１００％に対して５０％以上で木粉を溶融混練したこと特徴とする木粉樹脂ペレット。
【０００８】
木粉は、比表面積が５０〜３５０ｍ２／ｇで、一次粒子径が５５〜５ｎｍの粉体であることを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【０００９】
滑剤として、グリセリン脂肪酸エステルと、ポリグリセリン脂肪酸エステルと、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、高級アルコール脂肪酸エステル、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムまたは、ステアリン酸亜鉛のうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１０】
結合剤として、ベース樹脂と反応する有機官能基はビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、メタクリル基、イソシアート基、サルファー基、ウレイド基のうちの一つを用い、無機材と反応する官能基は、メトキシ基、エトキシ基、水酸基のうちの一つを用いたことを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１１】
分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１２】
木粉、ベース樹脂、添加剤を同時に一括添加して混合することを特徴とする木粉樹脂ペレット。
【００１３】
木粉樹脂ペレットに、炭酸カルシウムなどを成分とする発泡剤を配合することにより、微細孔を形成することにより、通気性を確保したことを特徴とする木粉樹脂ペレットを用いた木粉樹脂性シート。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、木粉をベース樹脂と混合した混合物全体重量１００％に対して５０％以上に均一に混ぜた木粉樹脂ペレットを製造できるので、都市の縁化事業での間伐伐採や、剪定伐採枝等で発生する廃材を多量に木粉樹脂ペレットとして、箸や、食器類に再利用できる。京都議定書のＣＯ２削減の目標（約２８万トン削減）に貢献でき、ヒートアイランド現象対策にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の木粉樹脂ペレットの製造工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の製造工程図を示す。
本発明の工程は、準備工程、配合・混練工程、後工程の３の工程からなる。
１）準備工程
本発明で使用する材料をしめす。
（Ａ）木粉（楠、楓、檜等）：真比重が２．２２からなる無機材である。木粉の配合比率は混合物全体重量１００％に対して２０％以上、好ましくは５０％以上である。
（Ｂ）ベース樹脂：ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビ二デン樹脂、又は、それらの混合物である。
【００１７】
（Ｃ）添加剤
（Ｃ−１）滑剤：
滑剤は、プラスチックの成形加工時に滑りを与える改質剤で、その滑り効果により樹脂内部や成形機、押出機との摩擦発熱を減らし、プラスチック樹脂を安定化させ成形加工を容易にし、製品外観や、生産性を向上させる。安全性の高い脂肪酸エステル系や、カルシウム亜鉛系安定剤で、融点は３１℃〜１４０℃である。本発明では、滑剤としてグリセリン脂肪酸エステルと、ポリグリセリン脂肪酸エステルと、ソルピタン脂肪酸エステルと、プロピレングリコール脂肪酸エステルと、高級アルコール脂肪酸エステルと、ステアリン酸カルシウムと、ステアリン酸マグネシウムと、ステアリン酸亜鉛のうちの少なくとも一つを用いる。
【００１８】
（Ｃ−２）結合剤：
結合剤は、分子中の無機材（木粉）と反応する官能基としてメトキシ基、エトキシ基、アルコキシ基，アセトキシ基，クロル原子などがあり、有機材（ベース樹脂）と反応結合する官能基として，ビニル基，エポキシ基，アミノ基などある。無機材と反応する官能基は，水，あるいは湿気により加水分解を受けてシラノールを生成し、このシラノールが無機材と反応結合する。結合剤は有機材料と無機材料の界面における接着性の改良に効果的であるとともに，ガラス繊維強化プラスチックの強度向上，性能改良などに利用できる。結合剤は有機材（ベース樹脂）と無機材（木粉）を結合させる機能を持ち、無機材（木粉）と有機材（ベース樹脂）との界面を改質させるはたらきをするので、様々な複合材料の機械的強度、耐水性、接着性などの改良に活用する。結合剤は、結合剤のアルコキシシリル基が加水分解を受け、無機材表面とオキサン結合をつくる一方、有機官能基が有機材と反応することにより、無機材と有機材の橋かけを行う。本発明では、結合剤として、有機官能基はビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、メタクリル基、イソシアート基、サルファー基、ウレイド基のうちの一つ、無機材と反応する官能基はメトキシ基、エトキシ基、水酸基のうちの一つを用いる。
【００１９】
（Ｃ−３）分散剤：
分散剤としては、少量の添加で、ポリオレフィン樹脂等のベース樹脂への木粉の分散に優れ、耐衝撃性、剛性を向上させるものが要求される。分散剤は、プラスチックに木粉のような無機材フィラーなどを配合したとき、相性の悪い場合には、凝集など分散不良を起こしやすい為、極性の低い分散剤を使用する。本発明では、分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いる。
【００２０】
その他、以下に示すように、製造するベース樹脂に応じて、添加剤として、可塑剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、防雲剤、流動性向上剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤を配合してもよい。
（Ｃ−４）可塑剤：
可塑剤は、硬いプラスチックを柔らかくするための添加剤である。フィルム、成形加工時の結晶化促進効果による成形性の向上などの効果がある。可塑剤としては、中鎖脂肪酸トリグリセライド、アセチル化モノグリセライドの中にもグリセリン ジアセトモノラウレート、グリセリン ジアセトモノ エステル、グリセリン ジアセトモノラウレート、グリセリン ジアセトモノオレート、グリセリン モノアセトモノステアレートのような種類がある。
【００２１】
（Ｃ−５）帯電防止剤：
帯電防止剤は、異なる物質同士を接触、摩擦あるいは剥離すると静電気が生じる。プラスチックは表面が疏水性であるため、発生した静電気が逃げずに溜まり易い性質がある。成形加工直後から帯電防止剤効果が発現する即効性帯電防止剤、長期間効果を維持させる維持型帯電防止剤、ラミネートフィルムで優れた効果を発現する帯電防止剤、水性インク印刷における印刷性阻害の少ない帯電防止剤などがある。
【００２２】
（Ｃ−６）アンチブロッキング剤：
アンチブロッキング剤は、プラスチックシートやフィルム同士の密着を防止し滑りを付与するもので、プラスチック表面を改質することでアンチブロッキング効果が発現する。アンチブロッキング剤の種類として、ソルビタン トリオレート、ソルビタン トリオレート、ソルビタン トリベヘネート、ソルビタン カプリレート等がある。
【００２３】
（Ｃ−７）防雲剤：
防雲剤は、周囲の急激な温度変化や湿度の変化により、プラスチックの表面に細かい水滴が付着し光の透過を妨げる現象のことであり、プラスチックの表面は元々、水をはじく疏水性であるため、付着した水分は水滴となり曇るので、この曇りを防止するのが防雲剤である。食品添加物として使用されるグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルを主成分として安全性が高い。防雲剤の種類として、蒸留モノグリセライド、モノ・ジグリセライド等がある。
【００２４】
（Ｃ−８）流動性向上剤：
流動性向上剤は、無機材（木粉）などの添加によりプラスチックの流動特性の物性低下させる為に、射出成形機、押出機、ブロー成形機での加工助剤として使用し、樹脂ペレットの生産性の向上をさせる。流動性向上剤の種類として、高級アルコール脂肪酸エステル、ステアリル ステアレート等がある。
【００２５】
（Ｃ−９）紫外線吸収剤：
紫外線吸収剤は、太陽光のうち、特に紫外線が強い破壊力を持ちプラスチックの物性の低下や変色などが起こった際に製品への劣化にもつながる。プラスチックの長期耐候性、安定性を向上させる為に使用する。
【００２６】
（Ｃ−１０）酸化防止剤：
高分子である有機材は基本的に酸素の存在下では酸化劣化を起こす。この劣化反応は紫外線や熱などのエネルギーがきっかけとなって始まり、酸化防止剤は有機材を酸化劣化から守る。有機材には、その用途に合わせて、様々な酸化防止剤が使用する。
酸化防止剤の種類としては、ヒンダードアミン系、ヒンダードフェノール系、リン系の酸化防止剤は熱加工成型時の酸化防止能にすぐれるため、加工安定剤としてよく使用する。また、フェノール系やイオウ系酸化防止剤と併用すると大きな相乗効果がみられる。過酸化物分解剤としては、リン系とイオウ系の化合物が主に使用される。
【００２７】
一般に、木粉の比重は軽く、ベース樹脂と、添加剤とは混じりにくく、均一にはならないが、粉体添加物として滑剤と、結合剤、分散剤等を用いることにより木粉は、ベース樹脂によく均一に混じる。粉体添加剤、液体添加剤の種類、粒度、比重、融点は、ベース樹脂と木粉の粒度、比重など考慮して溶融混練し易いように選択する。
【００２８】
２）配合・混練工程：
配合・混練工程は、表面処理工程加工がスムーズに、対応しやすくするために、２軸押出（組立式スクリュー径５８ｍｍ以上）を用いて、均一にベース樹脂と木粉を溶融混練する。スクリーンメッシュは、菱型メッシュ孔の径１０ｍｍからを使用し、スクリュー回転数６００ｒｐｍ以上、フィーダー回転数２０ｒｐｍ以上で、樹脂ペレットの物性を維持できる条件で実施する。木粉の混合物全体の重量を１００％としたとき、木粉の重量比を２０％以上、好ましくは５０％以上とし、粉体添加物として、滑剤と分散剤、液体添加物である結合剤を配合して溶融混練する。このとき酸化防止剤などの他の添加物を混合してもよい。
【００２９】
この配合・混練工程では、粉体添加剤、液体添加剤を、添加剤の粒度、比重を加味することにより、木粉を混合物全体重量１００％に対して５０％以上で、ベース樹脂に均一に配合し分散ができた。
木粉とベース樹脂を混合する場合、従来では、前工程として、木粉を先に攪拌して木粉の表面温度を保ちながら、その後にベース樹脂を投入する。その際に、温度が低下しないうちに添加剤をいれる必要があるので温度管理が難しい。また木粉を攪拌するのに非常に比重が軽い為に、均一に配合しても攪拌加工機械槽内で分離して混合しにくかった。それに対して、本発明では、木粉の添加率の半分の数量を、まずベース樹脂と滑剤を先に混合加工させ、粒として固めたものと、後に残りの木粉と粉体添加物の分散剤、液体添加物の結合剤を同時に一括で配合し添加して、後の半分の木粉と混合することを後の二軸押出機械で混合することにより、混合物全体重量に対して、木粉を５０％以上混合できる。
【００３０】
例えば、ベース樹脂がポリプロピレンの場合は、粉体添加物であるステアリン酸カルシウムとグリセリン モノステアレート、グリセリン ジアセトモノラウレート、ソルビタン ステアレート、ステアリル ステアレート、ステアリン酸カルシウムと液体添加物である結合剤のシランカップリング剤を混合撹拌し、二軸押出機による溶融混練で木粉樹脂の組成物を製造する。
３）後工程では、配合・混練工程で溶融混練された木粉樹脂の組成物をカットし、乾燥させて、一定量ごとに袋につめる。
以下、本発明の結合剤：、滑剤、分散剤などの添加物の効果を実験の経過をまじえて示す。
【００３１】
（Ａ） 結合剤：
結合剤の添加がない場合は、有機材のベース樹脂と木粉の複合材が押出時に結合していないので粉体自身微細な粒子状のため溶融混練しても、押出加工できなかった。木粉と有機材を希釈する場合、前工程として、木粉を先に攪拌して木粉の表面温度を保ちながら、有機材を投入する際に、温度が低下しないうちに結合剤をいれる必要があり、温度管理が難しい。それに対して、本発明では、木粉と有機材（ベース樹脂）合剤を同時に一括添加して混合することができる。これにより混合物全体重量１００％に対して、木粉を５０％以上混合できる。
【００３２】
（Ｂ） 滑剤：
滑剤が添加ない場合は、２軸押出機に入れたとき、木粉は比重が軽く、全体重量１００％に対して５０％以上はいっているために、ベース樹脂が先に押し出され木粉のような軽い粉体だけが残るため、うまく混合しながら押出することができない。木粉だけが残量すると、滑らないため、ばらばらに固体化され、押出シリンダー内で水分発泡し、うまく混合して押出し吐出ができない。又、２軸押出加工機のシリンダー内で混練加工の時にスクリューが摩擦発生するという問題が生じた。
【００３３】
（Ｃ） 分散剤：
本発明の分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いる。例えば、ポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルでは、ポリオキシエチレンとソルビタン脂肪酸エステルが反応しあうことにより、木粉が均一に分散するのをたすける。分散剤を入れることにより、分散剤が活性化する。分散剤が添加しない場合は、混合したものが凝集状態となり溶融混練しても均一に混練していないのでシリンダー内で滞留し、均一に押出さない。
以下、その他の添加剤の効果を示す。
【００３４】
（Ｄ） 可塑剤：
可塑剤を添加ない場合は、木粉が高充填率になるとベース樹脂とのバインダー効果が無いので、本来の樹脂の物性まで低下し溶融混練してもシリンダー内で滞留し、押出加工できない。
【００３５】
（Ｅ） 帯電防止剤：
帯電防止剤は、静電気の発生を防いだり、発生した静電気を逃がすことで、静電気による障害を防止する。
【００３６】
（Ｆ） アンチブロッキング剤：
プラスチックシートやフィルム同士の密着を防止し滑りよくする。
【００３７】
（Ｇ） 防雲剤：
防雲剤が添加していない場合は、シートやフィルム片にして、恒温恒湿槽内の環境負荷を掛けた状態にしておくと、ある程度は吸湿しても水蒸気や水分が付着し曇る。
【００３８】
（Ｈ） 流動性向上剤：
流動性向上剤が添加していない場合は、加工助剤としての機能が全く無いので木粉を添加した分、射出成形、押出成形、ブロー成形の加工において流動性が低下して、物性劣化にもつながり、成形時に、通常設定の温度で溶融させても樹脂がシリンダー内で滞留発泡し吐出・押出しできない。
【００３９】
（Ｉ） 紫外線吸収剤：
紫外線吸収剤が添加していない場合は、シートやフィルムへ加工したものに紫外線照射させた環境試験でベース樹脂と紫外線防止剤入りのシートやフィルムとでの比較してみたが、物性劣化が急激に激しく劣化する。
【００４０】
（Ｊ） 酸化防止剤：
酸化防止剤が添加していない場合は、押出加工、成形加工共に酸化が急激に発現し、シリンダー内で酸化してしまい、ベース樹脂と木粉を溶融混練したものが押出せずに、滞留した状態で吐出しできない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
大都市では、間伐伐採、剪定伐採枝よる廃材を焼却処分することで、多量のＣＯ２を発生させていたが、本発明により、木粉をベース樹脂に５０％以上混ぜた木粉樹脂ペレットを製造できたので、多量の木粉を樹脂製品として有効利用でき、化石系資源の使用を大幅に減少できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、又は、塩化ビ二デン樹脂によるベース樹脂によるベース樹脂に木粉を混ぜ、結合剤、分散剤、滑剤を添加剤として配合し、成形される組成物全体の重量１００％に対して５０％以上で木粉を溶融混練したこと特徴とする木粉樹脂ペレット。
【請求項２】
前記木粉は、比表面積が５０〜３５０ｍ２／ｇで、一次粒子径が５５〜５ｎｍの粉体であることを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項３】
前記滑剤として、グリセリン脂肪酸エステルと、ポリグリセリン脂肪酸エステルと、ソルピタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、高級アルコール脂肪酸エステル、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムまたは、ステアリン酸亜鉛のうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項４】
前記結合剤として、ベース樹脂と反応する有機官能基はビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、メタクリル基、イソシアート基、サルファー基、ウレイド基のうちの一つを用い、木粉と反応する官能基は、メトキシ基、エトキシ基、水酸基のうちの一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項５】
前記分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項６】
前記木粉、前記ベース樹脂、前記添加剤を同時に一括添加して溶融混練することを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一つに記載の木粉樹脂ペレットに、炭酸カルシウムを成分とする発泡剤を配合することにより、微細孔し、通気性を確保したことを特徴とする木粉樹脂ペレットを用いた木粉樹脂シート。
【請求項１】
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、又は、塩化ビ二デン樹脂によるベース樹脂によるベース樹脂に木粉を混ぜ、結合剤、分散剤、滑剤を添加剤として配合し、成形される組成物全体の重量１００％に対して５０％以上で木粉を溶融混練したこと特徴とする木粉樹脂ペレット。
【請求項２】
前記木粉は、比表面積が５０〜３５０ｍ２／ｇで、一次粒子径が５５〜５ｎｍの粉体であることを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項３】
前記滑剤として、グリセリン脂肪酸エステルと、ポリグリセリン脂肪酸エステルと、ソルピタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、高級アルコール脂肪酸エステル、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムまたは、ステアリン酸亜鉛のうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項４】
前記結合剤として、ベース樹脂と反応する有機官能基はビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、メタクリル基、イソシアート基、サルファー基、ウレイド基のうちの一つを用い、木粉と反応する官能基は、メトキシ基、エトキシ基、水酸基のうちの一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項５】
前記分散剤としてポリオキシエチレン ソルビタン脂肪酸エステルと、ポリオキシエチレン グリゼリン脂肪酸エステルのうちの少なくとも一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項６】
前記木粉、前記ベース樹脂、前記添加剤を同時に一括添加して溶融混練することを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂ペレット。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一つに記載の木粉樹脂ペレットに、炭酸カルシウムを成分とする発泡剤を配合することにより、微細孔し、通気性を確保したことを特徴とする木粉樹脂ペレットを用いた木粉樹脂シート。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１７２１４７（Ｐ２０１２−１７２１４７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２１６６（Ｐ２０１１−５２１６６）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（３１０００１３２２）株式会社シャルム丸高 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（３１０００１３２２）株式会社シャルム丸高 (1)
【Ｆターム（参考）】
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