木質樹脂組成物及び木質ペレット
【課題】成形時の流動性に優れ、水蒸気処理木質材料の混合割合が８０質量％であっても成形を行うことができる木質樹脂組成物及び木質ペレットを提供する。
【解決手段】本発明の木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物であって、前記樹脂はポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明の木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物であって、前記樹脂はポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物及びそれを用いた木質ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、木質材料に樹脂を混合した木質樹脂組成物が開発されている。この木質樹脂組成物の実用化は、建築用の構造材料としての需要の少ない竹等の木質材料の有効利用に繋がる。また、このような木質材料を利用した木質樹脂組成物が実用化されて、既存の石油系プラスチックの代替品として活用されれば、ゼロエミッションの実現に近づき、二酸化炭素の排出量の削減が期待される。
【０００３】
このような木質樹脂組成物に関する技術としては、以下のようなものが知られている。
例えば、特許文献１では、木質材料を水蒸気処理することによって可塑性を付与し、さらにこれに熱可塑性樹脂を混合した木質樹脂組成物が記載されている。この木質樹脂組成物は射出成形することによって成形体を得ることができる。
【０００４】
また、特許文献２では、木質材料の成分であるリグノセルロースを水蒸気処理して改質し、これに生分解性樹脂を混練した後、成形する方法が記載されている。この技術によれば、リグノセルロース系材料の流動性を向上させることができるため、リグノセルロース系樹脂組成物の量産的射出成形を行うことができるとしている。
【０００５】
さらに、非特許文献１では、木粉とプラスチックとの混合物の流動性を高めるため、プラスチックにポリエチレンオキサイドを用いた木質樹脂組成物が記載されている。この木質樹脂組成物によれば、流動性が良好となるため、成形を容易に行うことができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０７３３１号公報
【特許文献２】特開２００８−３７０２２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】今西有祐志、相馬奈歩、竹内和敏、杉野秀明、金山公三、「木粉−プラスチック混合物の流動特性（第１報）」木材学会誌, vol.51, No.3,ｐ199-171（2005）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、水蒸気処理によって可塑性を有するように改質された木質材料（以下「水蒸気処理木質材料」という）と樹脂とを混合した木質樹脂組成物を射出成形したり押出機で押出成形したりする場合において、水蒸気処理木質材料と樹脂とをドライブレンドして直接成形機のホッパーに投入すると、ホッパー内でブリッジして塊状となりやすく、シリンダー内で木質樹脂組成物が滞留して熱劣化を起こしたり、成形不良を引き起こしたりし易いという問題があった。また、送り出しのためのスクリュー内で水蒸気処理木質材料と樹脂との混合物が固まって送り出し量の正確な把握ができなくなり、送り出し量の適切な制御が困難となるという問題もあった。
【０００９】
また、水蒸気処理木質材料と樹脂とを事前に混合してペレット状とし、この木質ペレットを成形する場合、水蒸気処理木質材料の含量が多くなると流動性が不足し、成形不良や成形不能となるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、成形時の流動性に優れ、水蒸気処理木質材料の混合割合が８０質量％であっても成形を行うことができる木質樹脂組成物及び木質ペレットを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決するために、水蒸気処理木質材料と樹脂との組成について鋭意研究を行った。その結果、樹脂成分としてポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを組み合わせて用いることにより、木質材料の含量が多くなっても、成形が容易で、ペレット化して用いることもできることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１２】
即ち、本発明に係る木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物であって、前記樹脂はポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合されている。木質材料が水蒸気によって加熱処理されると、加水分解等によって可塑性及び流動性を発現し、木質材料がプラスチックのように自由な形状に成形することが可能になる。これは、木質材料中のヘミセルロースが加水分解され、リグニンは一部が分解・分断されるためであると考えられる。
【００１４】
ただし、水蒸気処理木質材料だけでは流動性が不足し、射出成形や押出成形によるペレット化は困難であるため、樹脂成分が添加される。本発明の木質樹脂組成物では、樹脂成分としてポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含む。発明者らの試験結果によれば、この２種類の樹脂を組み合わせて水蒸気処理木質材料と混合した場合には、ポリエチレンオキサイド又はマレイン酸変性ポリオレフィンのみを水蒸気処理木質材料と混合した場合に比べて、高温時における流動性が良好となり、ペレット化や成形が容易となる。また、このペレットを用いることにより、射出成形時の金型への材料の充填不足や、成形品にヒケが生ずる、といった成形不良が少なくなり、高品質の成形体を安定的に製造することができる。
したがって、本発明の木質樹脂組成物によれば、成形時の流動性に優れ、成形を容易に行うことができる。
以上のように、本発明においては、水蒸気処理木質材料へポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとが混合されるのであるが、これに加えて他の樹脂を混合してもよい。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系熱可塑性合成樹脂等を混合してもよい。
【００１５】
前記水蒸気処理木質材料は８０質量％以上９９質量％以下が好ましい。水蒸気処理木質材料が９９質量％を超えると流動性が低下するため、射出成形や押出成形によるペレット化が困難になる。一方、水蒸気処理木質材料が８０質量％未満では、未利用木材資源の有効活用やＣＯ２の排出削減の効果が不十分となる。
また、同様の観点から、前記ポリエチレンオキサイドは０．５質量％以上１０質量％以下が好ましく、マレイン酸変性ポリオレフィンは０．５質量％以上１０質量％以下が好ましい。
【００１６】
さらに、木質材料を水蒸気によって加熱処理する温度は１５０℃以上２３０℃以下であることが好ましい。このようにして得られた水蒸気処理木質材料を用いれば、射出成形や押出成形機において加熱しながら加圧したときに、可塑性及び流動性が発現するようになる。
【００１７】
また、水蒸気処理木質材料は竹粉由来であることが好ましい。本発明者らは、竹粉由来の水蒸気処理木質材料を用いた場合、ペレット化が最も容易となり、充填不足やヒケなどができ難くなって、成形性が特に良好となることを確認した。
【００１８】
本発明の木質樹脂組成物を使用すると、押出機で加熱加圧して紐状に押出し、冷却後裁断することによって、容易に木質ペレットを製造することができる。こうした木質ペレットを用いれば、成形時の流動性に優れ、成形を容易に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と、樹脂とが混合されている。
ここで、「木質材料」とは、リグニンとヘミセルロースとセルロースとを含有するリグノセルロース系材料のことである。「木質」という単語がその名称に付されているが、木材に限らず、草本類からも採取することが可能である。このような木質材料は、例えば、ブナ、ナラ、カバ、キリ等の広葉樹、スギ、ヒノキ、カラマツ等の針葉樹、竹等樹木から採取することが可能である。また、ケナフ、トウモロコシ、サトウキビ、麻、イグサ、イネなどの草本類から採取することが可能である。あるいは、家屋解体物、家具解体物、木屑、間伐材、籾殻、木粉、古紙、剪定枝、刈り草、落ち葉、サトウキビの圧搾滓（バガス）
などの廃棄物から採取することも可能である。さらに、木質材料は、殆どリグニンを含まない上質紙の古紙と、パルピングの工程で廃棄物として排出されるリグニンとを混合することによって得ることも可能である。これらの中でも、好ましいものとしては竹粉が挙げられる。本発明においては、これらの木質材料の２種以上を組み合わせて用いることも可能である。
【００２０】
木質材料は、樹脂と混合する前に水蒸気による加熱処理がなされる。この加熱処理により、木質材料は、可塑性及び流動性を発現し、木質材料がプラスチックのように自由な形状に成形することが可能になる。
その理論的な根拠は必ずしも明らかではないが、木質材料中のヘミセルロースが加水分解され、リグニンは一部が分解・分断されるため、こうして生成されたヘミセルロースの加水分解生成物やリグニンの分解・分断された物質が加熱により溶融し、可塑化させることによって、この木質系材料をプラスチックのように自由な形状に成形することが可能になるものと考えられる。
【００２１】
木質系材料は、水蒸気と均一に接触させることができるように、水蒸気による加熱処理の前に細かくされていることが好ましい。こうであれば、水蒸気と均一に接触させることができるのみならず、木質系材料を水蒸気に接触させるために必要とされる時間を短縮することが可能になる。したがって、木質系材料は、例えば、フレーク状、チップ状あるいは微粉状に加工されている木材を使用するのが好ましい。木質系材料は、木材の切断加工の際に生ずる鋸くずやプレーナー屑等をそのまま使用することも可能である。
【００２２】
水蒸気による加熱処理では、木質系材料を飽和蒸気に接触させる。具体的には、例えば耐圧容器内に木質系材料を投入して、この耐圧容器内に例えばボイラー等の供給源から水蒸気を供給する。この水蒸気処理工程においては、１５０℃以上２３０℃以下の水蒸気を木質系材料に接触させるのが好ましい。このような温度範囲の水蒸気を木質系材料に接触させることによって、木質系材料に含まれるリグニン、ヘミセルロース、セルロース等を分解することができる。水蒸気の温度が１５０℃未満であると、木質系材料に含まれているリグニン、ヘミセルロース、セルロースなどの成分が分解しにくく、加熱処理の時間が長くなる。一方、水蒸気の温度が２３０℃を超えると、木質材料の可塑化に寄与している成分の分解が更に促進され、逆に木質系材料の可塑性を低下させるおそれがある。また、木質材料水蒸気加熱による加水分解によって糖類が生成し、さらにこれが分解されてフルフラールとなり、さらに縮合して流動性が低下するおそれがある。より好ましくは、水蒸気の温度は１８０℃以上２１０℃以下である。
【００２３】
また、水蒸気処理においては、３気圧以上その温度での飽和蒸気圧以下の水蒸気に木質系材料を接触させるのが好ましい。水蒸気の圧力が３気圧より低いと、木質系材料の温度の上昇が遅く、木質系材料に含まれるリグニン、ヘミセルロース、セルロース等の加水分解等の進行が著しく遅くなる場合がある。より好ましくは、水蒸気の圧力はその温度の飽和蒸気圧が良い。
【００２４】
水蒸気による加熱処理の時間は、水蒸気の圧力や温度によって適宜決定された時間（例えば数十秒から数十分間程度）行えばよい。水蒸気の圧力や温度が低い場合には、水蒸気と木質系材料との接触時間をより長くすることが好ましい。また、木質系材料が細分化されていない場合には、木質系材料の内部に水蒸気を十分に浸透させるために、木質系材料と水蒸気との接触時間をより長くすることが好ましい。
【００２５】
水蒸気処理の時間は適宜調整することが可能であるが、水蒸気の温度が１５０℃以上２３０℃以下の場合、最長でも１２０分程度で完了するのが好ましい。このようにして得られた水蒸気処理木質材料を用いれば、射出成形や押出機において加熱しながら加圧したときに可塑性及び流動性が発現するようになる。例えば、木質系材料としてフレーク状のイエローポプラを用いる場合、木質系材料に対して水蒸気を２０分程度接触させて得られた成形材料は、射出工程にて加熱しながら加圧したときに可塑性を発現する。
【００２６】
水蒸気処理を終了するときには、木質系材料が収容されている耐圧容器等を解放して大気圧に戻せばよく、徐々に圧力を下げることもできるし、一気に大気圧まで解放することもできる。大気圧まで一気に開放する場合には、木質系材料の組織内部で水蒸気の体積が一気に膨張するので、木質系材料を繊維状あるいは粉末状等に粉砕することができる（以下、高圧状態から一挙に圧力開放して木質系材料を粉砕する処理法のことを、爆砕処理という）。爆砕処理によれば、木質系材料を水蒸気処理するのと同時に細分化することができる。木質系材料を爆砕によって細分化することによって、得られた水蒸気処理木質材料は、その後の工程において効率的に乾燥させることができる。
【００２７】
水蒸気処理を完了した後は、乾燥するのが好ましい。多量に水分を含有したまま押出機や射出装置に投入すると、加熱しながら加圧して可塑化させる際に、水蒸気処理木質材料の内部から水分が気化して良好な成形物が得られない恐れがあるからである。また、水蒸気処理の後に速やかに水分を蒸発させることによって、水分とともに成形材料に含まれる水溶性の成分が溶出してしまうことを防止することができるからである。成形材料の乾燥は、常温下でも高温下でも実施し得るが、好ましくは、水蒸気処理の後、成形材料に対して温風を吹き付ける等により高温下にて乾燥する。水蒸気処理木質材料は、必要に応じてさらに微細状に粉砕してもよい。成形材料を粉砕する場合は、例えば、ウィレーミル、ボールミル、ミキサー等の粉砕手段を使用することができる。
【００２８】
本発明においては、水蒸気処理木質材料へポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとが混合される。
ポリエチレンオキサイドは、一般に重量平均分子量2万〜1000万のものが知られており、本発明においては、いずれの分子量のものも使用できる。但し、水蒸気処理木質材料への流動性付与の観点からは、重量平均分子量5万〜600万のものが好適に使用され、好ましくは重量平均分子量6万〜50万のものが使用され、更に好ましくは重量平均分子量15万〜30万のものが使用される。ポリエチレンオキサイドは市販のものを用いることができ、例えば明成化学工業株式会社製のアルコックス（登録商標）を用いることができる。
マレイン酸変性ポリオレフィンは、本発明においては、無水マレイン酸とポリオレフィンとの共重合体のことを指し、グラフト重合体が好適に使用される。マレイン酸変性ポリオレフィンとしては、ポリオレフィン単独重合体と共重合体のいずれであってもよく、好ましくはホモポリエチレン、ホモポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びエチレン−プロピレン−αオレフィン共重合体が使用され、更に好ましくはエチレン−プロピレン共重合体およびエチレン−プロピレン−αオレフィン共重合体が使用され、最も好ましくはエチレン−プロピレン共重合体が使用される。マレイン酸変性ポリオレフィンは市販のものを用いることができ、例えば、三井化学社製のハイワックス1105A及びハイワックス2203A、三洋化成工業社製のユーメックス1010及びユーメックス2000等を用いることができる。
【００２９】
ポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンを併用することによる成形時の流動性向上のメカニズムは、明確とはなっていないが、次のような要因が考えられる。
（１）マレイン酸変性ポリオレフィンを木質材料に添加すると、木質材料の表面にマレイン酸変性ポリオレフィンが付着し、木質材料の表面が疎水性に変性される。疎水性に変性された木質材料の表面は、親水性のポリエチレンオキサイドとの親和性が低くなり、摩擦抵抗が低減されることになる。
（２）使用される木質材料が水蒸気処理によって変性された木質材料であることによって、木質材料表面とマレイン酸変性ポリオレフィンとの親和性が高くなり、これによっても流動性が向上する。
【００３０】
こうして得られた木質材料樹脂組成物は、高温時における流動性が高く、成形が容易で、ペレット化も容易となる。このため、安定した品質の成形体を製造することができる。
【００３１】
以下、本発明に係る木質樹脂組成物及び木質ペレットの実施例について詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
実施例１の木質樹脂組成物は、木質材料として孟宗竹の粉末を用いたものであり、図１に示す工程に従って製造した。以下、各工程について詳述する。
【００３３】
（第１工程Ｓ１）
まず、第１工程Ｓ１として木質材料となる孟宗竹の粉末（市販品）の水蒸気加熱処理を行い（２００℃、飽和蒸気圧、２０分）、水蒸気処理竹粉とした。
【００３４】
（第２工程Ｓ２）
そして、上記水蒸気処理竹粉を、屋外で自然乾燥させた。
【００３５】
（第３工程Ｓ３）
さらに、第３工程Ｓ３として、乾燥した水蒸気処理竹粉を粉砕機で粉砕した後、１ｍｍスクリーンで篩分けをし、１ｍｍスクリーンを通った水蒸気処理竹粉を２００メッシュの篩で篩分けをし、通過分を分取した。
【００３６】
（第４工程Ｓ４）
そして、第４工程Ｓ４として、含水率が１％程度になるまで乾燥機で乾燥させた。
【００３７】
（第５工程Ｓ５）
さらに、第５工程Ｓ５として、乾燥した水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイド（明成化学工業株式会社製 商品名:アルコックスR-150 重量平均分子量１０〜17万）とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体（三井化学株式会社製 商品名 ハイワックス1105A 重量平均分子量１５００）とを９８：１：１の質量割合で混合した。
【００３８】
（第６工程Ｓ６）
最後に、第６工程Ｓ６として、水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体との混合物を二軸押出機（株式会社テクノベル製KZW-25TW）にて溶融混練しながら押出し（溶融温度１２０℃ 出口温度１４０℃）、ペレット状に裁断して、径４ｍｍ高さ３ｍｍの円柱形状の木質ペレットを得た。
【００３９】
（実施例２）
実施例２では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを９４：３：３の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４０】
（実施例３）
実施例３では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを９０：５：５の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４１】
（実施例４）
実施例４では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリエチレン・プロピレン共重合体とを８０：１０：１０の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４２】
（実施例５）
実施例５では木質材料として杉粉を用いた。その他については実施例４と同様であり、説明を省略する。
【００４３】
（比較例１）
比較例１では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとを９０：１０の質量割合で混合し、マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体は加えなかった。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４４】
（比較例２）
比較例２では水蒸気処理竹粉とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを９０：１０の質量割合で混合し、ポリエチレンオキサイドは加えなかった。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４５】
（比較例３）
比較例３では水蒸気処理を行ってない乾燥した竹粉を粉砕機で粉砕した後、１ｍｍスクリーン及び２００メッシュの篩で篩分けし、通過した非水蒸気処理竹粉を用いた。非水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを８０：１０：１０の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４６】
＜評 価＞
以上のようにして調製した実施例１〜３並びに比較例１及び２の木質ペレット化についての評価を表１に示す。また、実施例２及び実施例３におけるペレット化の射出成形における効果の評価を表２に示す。さらに、実施例１の木質ペレットの写真を図２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
表１に示す評価結果から、以下のことが分かった。ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体（ＭＡＰＥ）とを添加した実施例１〜３では、二軸押出機による押出が可能で、容易に木質ペレットを製造できるのに対し、ポリエチレンオキサイドのみを添加した比較例１や、マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体のみを添加した比較例２では、押出直後にモータが過負荷によって停止し、押出が不能となった。すなわち、ポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体の併用は、流動性を増加させる効果を発揮し、これによりペレット化が容易になることが分かった。
【００５０】
また、水蒸気処理を行っていない竹粉を用いた比較例３では、過負荷によりモータが停止し、押出によるペレットの調製が出来なかったのに対し、水蒸気処理を行った竹粉を用いた実施例４では、安定して押出が可能であり、容易に木質ペレットを調製できることが分かった。
【００５１】
さらに、実施例４（木質材料＝竹粉）と実施例５（木質材料＝杉粉）とを比較した場合、竹粉を木質材料として用いた実施例４では安定して押出可能であり、ストランドも切れ難かった。この結果から、ペレット化には竹粉が適していることが分かった。
【００５２】
また、表２に示すように、実施例１〜５ではペレットの形状は良好で、ブリッジの発生はなくて材料の噛み込みも良好であり、安定的に計量が行われ、成形能力も１時間に３０個以上の製造が可能であった。これに対して、比較例１〜３では、ブリッジの発生や材料の噛み込みの悪さにより、計量が不安定となり、良好な成形品を安定的に得ることができなかった。
【００５３】
＜成形品の製造＞
以上のようにして調製した実施例１の木質ペレットを原料とし、射出成形機を用いて、電子部品の端子台、鍋取手部品、朱肉容器及びネーム印の成形品を作製した。その結果、図３（端子台）、図４（鍋取手部品）、図５（朱肉容器）及び図６（ネーム印）に示すように、成形寸法や外観的に十分実用に耐える成形品を得ることができた。
【００５４】
＜メルトフローレート（ＭＦＲ）の測定＞
ポリエチレンオキサイドの分子量の違いによる流動性への影響を調べるため、実施例１の木質ペレットの製造過程の中間原料である水蒸気処理竹粉と、様々な分子量のポリエチレンオキサイド（試験例１では重量平均分子量６万、試験例２では重量平均分子量１５万、試験例３では重量平均分子量３０万、試験例４では重量平均分子量５０万、試験例５では重量平均分子量４５０万）とを９０：１０（質量比）で混合した場合の押出流動性をフローテスター（島津製作所製 CFT-５００C）にて測定した。
【００５５】
その結果、図７に示すように、ポリエチレンオキサイドを加えた場合は、加えない場合に比べてピストンはより低い温度において大きな降下量を示し、メルトフローレート（ＭＦＲ）は大きくなることが分かった。このことから、ポリエチレンオキサイドの添加により、成形時の流動性が良好となり、成形が容易になることが分かった。
また、ポリエチレンオキサイドの分子量（ＭＷ）の影響については、４５０万から３０万については、分子量（ＭＷ）が小さいほど、単位時間当たりのピストン降下量は大きくなり、メルトフローレート（ＭＦＲ）は大きくなった。ただし、ポリエチレンオキサイドの分子量（ＭＷ）が３０万よりも小さくなると、単位時間当たりのピストン降下量は小さくなり、メルトフローレート（ＭＦＲ）も小さくなることが分かった。以上の結果から、成形時の流動性を良好にさせるためには、ポリエチレンオキサイドの分子量（ＭＷ）を３万以上１００万以下とすることが好ましく、さらに好ましいのは４万以上７０万以下であり、最も好ましいのは６万以上５０万以下であることが分かった。
【００５６】
＜丸棒及びシートの押出成形＞
（実施例６及び比較例４）
実施例６及び比較例４では、木質材料として孟宗竹の粉末を用い、丸棒金型及びシート金型による押出成形試験を行った。
すなわち、実施例６では、実施例１における上記第１工程Ｓ１〜第４工程Ｓ４と同じ工程を行い、次に水蒸気処理竹粉９０．５重量部に対してポリエチレン４．８重量部とポリエチレンオキサイド３．８重量部とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体０．９重量部の割合で木質樹脂組成物を調製し、これを用いて径１３ｍｍの丸棒及びシート（厚さ４ｍｍ、幅１００ｍｍ）を製造した。
一方、比較例４では、竹粉の水蒸気による加熱処理（第１工程Ｓ１）を行わなかったこと以外は、実施例６と同様にして径１３ｍｍの丸棒及びシート（厚さ４ｍｍ、幅１００ｍｍ）を製造した。
【００５７】
その結果、実施例６の木質樹脂組成物を用いて図８に示す丸棒や、図９に示すシートを成形することができた。また、このときの押出機の負荷は丸棒で６．５Ａ、シートで２４ＭＰａであり、吐出状態及び成形物の表面状態も正常であった。
これに対して、竹粉の水蒸気による加熱処理を行わなかった比較例４では、丸棒成形において、２０Ａ以上となり、過負荷によって成形機が停止して、成形できなかった。また、シート成形においても３０ＭＰａ以上となって過負荷によって成形機が停止して、成形できなかった。
【００５８】
（比較例５〜８）
比較例５〜８では、木質材料として杉又は孟宗竹の粉末を用い、下記表３に示す組成及び条件で丸棒あるいはシートの押出成形試験を行った。金型は上記比較例４で用いたものと同じである。
なお、表３の木質材料の欄に示す＃○○〜○○の表記は、木質材料の粒度を表すものであり、例えば＃２０〜６０は、２０メッシュの篩を通過し６０メッシュの篩は通過しない木質材料を用いて押出成形試験を行ったことを表している。
【００５９】
【表３】
【００６０】
その結果、比較例４、５及び比較例７〜９は過負荷となって押出成形ができず、比較例６は押出できたものの、負荷が大きかった。以上の結果から、ポリエチレン及び金属石鹸を木質材料に混合しても、流動性は悪く、押出成形は困難であることが分かった。これに対して、実施例６では、シート及び丸棒ともに、容易に押出し成形ができた。
【００６１】
＜木質ペレットの製造試験＞
（比較例１０）
比較例１０では、実施例１における中間原料で得た水蒸気処理竹粉９０重量％と、低密度ポリエチレン５質量％と、マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体（三井化学株式会社製 商品名 ハイワックス1105A 重量平均分子量１５００）とを混合した。その他の条件は実施例１と同様である。
【００６２】
（比較例１１）
比較例１１では、実施例１における中間原料で得た水蒸気処理竹粉９０重量％と、ポリエステル（商品名：ＵＥ３３００、ユニチカ社製、分子量８０００、水酸基価 １８ｍｇＫＯＨ／ｇ 酸価１ ｍｇＫＯＨ／ｇ）５質量％とを混合した。その他の条件は実施例１と同様である。
【００６３】
上記比較例１０及び比較例１１の組成の木質樹脂組成物について木質ペレット化を試みたが、押出しは可能であったものの、得られた木質ペレットの形状はいびつで正常な形状のものは得られなかった。
【００６４】
この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
Ｓ１…第１工程
Ｓ２…第２工程
Ｓ３…第３工程
Ｓ４…第４工程
Ｓ５…第５工程
Ｓ６…第６工程
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例の木質樹脂組成物の製造工程図である。
【図２】実施例１の木質ペレットの図面代用写真である。
【図３】実施例１の木質樹脂組成物で製造した端子台の図面代用写真である。
【図４】実施例１の木質樹脂組成物で製造した鍋取手部品の図面代用写真である。
【図５】実施例１の木質樹脂組成物で製造した朱肉容器の図面代用写真である（左：蓋 右：台）。
【図６】実施例１の木質樹脂組成物で製造したネーム印の図面代用写真である（左上：蓋、右上：シース、左下：ボディー、右下：組み立て後））。
【図７】様々な分子量のポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）と水蒸気処理竹粉との混合物の温度とピストン降下量との関係を示すグラフである。
【図８】実施例６の木質樹脂組成物で製造した丸棒の図面代用写真である。
【図９】実施例６の木質樹脂組成物で製造したシートの図面代用写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物及びそれを用いた木質ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、木質材料に樹脂を混合した木質樹脂組成物が開発されている。この木質樹脂組成物の実用化は、建築用の構造材料としての需要の少ない竹等の木質材料の有効利用に繋がる。また、このような木質材料を利用した木質樹脂組成物が実用化されて、既存の石油系プラスチックの代替品として活用されれば、ゼロエミッションの実現に近づき、二酸化炭素の排出量の削減が期待される。
【０００３】
このような木質樹脂組成物に関する技術としては、以下のようなものが知られている。
例えば、特許文献１では、木質材料を水蒸気処理することによって可塑性を付与し、さらにこれに熱可塑性樹脂を混合した木質樹脂組成物が記載されている。この木質樹脂組成物は射出成形することによって成形体を得ることができる。
【０００４】
また、特許文献２では、木質材料の成分であるリグノセルロースを水蒸気処理して改質し、これに生分解性樹脂を混練した後、成形する方法が記載されている。この技術によれば、リグノセルロース系材料の流動性を向上させることができるため、リグノセルロース系樹脂組成物の量産的射出成形を行うことができるとしている。
【０００５】
さらに、非特許文献１では、木粉とプラスチックとの混合物の流動性を高めるため、プラスチックにポリエチレンオキサイドを用いた木質樹脂組成物が記載されている。この木質樹脂組成物によれば、流動性が良好となるため、成形を容易に行うことができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０７３３１号公報
【特許文献２】特開２００８−３７０２２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】今西有祐志、相馬奈歩、竹内和敏、杉野秀明、金山公三、「木粉−プラスチック混合物の流動特性（第１報）」木材学会誌, vol.51, No.3,ｐ199-171（2005）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、水蒸気処理によって可塑性を有するように改質された木質材料（以下「水蒸気処理木質材料」という）と樹脂とを混合した木質樹脂組成物を射出成形したり押出機で押出成形したりする場合において、水蒸気処理木質材料と樹脂とをドライブレンドして直接成形機のホッパーに投入すると、ホッパー内でブリッジして塊状となりやすく、シリンダー内で木質樹脂組成物が滞留して熱劣化を起こしたり、成形不良を引き起こしたりし易いという問題があった。また、送り出しのためのスクリュー内で水蒸気処理木質材料と樹脂との混合物が固まって送り出し量の正確な把握ができなくなり、送り出し量の適切な制御が困難となるという問題もあった。
【０００９】
また、水蒸気処理木質材料と樹脂とを事前に混合してペレット状とし、この木質ペレットを成形する場合、水蒸気処理木質材料の含量が多くなると流動性が不足し、成形不良や成形不能となるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、成形時の流動性に優れ、水蒸気処理木質材料の混合割合が８０質量％であっても成形を行うことができる木質樹脂組成物及び木質ペレットを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決するために、水蒸気処理木質材料と樹脂との組成について鋭意研究を行った。その結果、樹脂成分としてポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを組み合わせて用いることにより、木質材料の含量が多くなっても、成形が容易で、ペレット化して用いることもできることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１２】
即ち、本発明に係る木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物であって、前記樹脂はポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合されている。木質材料が水蒸気によって加熱処理されると、加水分解等によって可塑性及び流動性を発現し、木質材料がプラスチックのように自由な形状に成形することが可能になる。これは、木質材料中のヘミセルロースが加水分解され、リグニンは一部が分解・分断されるためであると考えられる。
【００１４】
ただし、水蒸気処理木質材料だけでは流動性が不足し、射出成形や押出成形によるペレット化は困難であるため、樹脂成分が添加される。本発明の木質樹脂組成物では、樹脂成分としてポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含む。発明者らの試験結果によれば、この２種類の樹脂を組み合わせて水蒸気処理木質材料と混合した場合には、ポリエチレンオキサイド又はマレイン酸変性ポリオレフィンのみを水蒸気処理木質材料と混合した場合に比べて、高温時における流動性が良好となり、ペレット化や成形が容易となる。また、このペレットを用いることにより、射出成形時の金型への材料の充填不足や、成形品にヒケが生ずる、といった成形不良が少なくなり、高品質の成形体を安定的に製造することができる。
したがって、本発明の木質樹脂組成物によれば、成形時の流動性に優れ、成形を容易に行うことができる。
以上のように、本発明においては、水蒸気処理木質材料へポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとが混合されるのであるが、これに加えて他の樹脂を混合してもよい。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系熱可塑性合成樹脂等を混合してもよい。
【００１５】
前記水蒸気処理木質材料は８０質量％以上９９質量％以下が好ましい。水蒸気処理木質材料が９９質量％を超えると流動性が低下するため、射出成形や押出成形によるペレット化が困難になる。一方、水蒸気処理木質材料が８０質量％未満では、未利用木材資源の有効活用やＣＯ２の排出削減の効果が不十分となる。
また、同様の観点から、前記ポリエチレンオキサイドは０．５質量％以上１０質量％以下が好ましく、マレイン酸変性ポリオレフィンは０．５質量％以上１０質量％以下が好ましい。
【００１６】
さらに、木質材料を水蒸気によって加熱処理する温度は１５０℃以上２３０℃以下であることが好ましい。このようにして得られた水蒸気処理木質材料を用いれば、射出成形や押出成形機において加熱しながら加圧したときに、可塑性及び流動性が発現するようになる。
【００１７】
また、水蒸気処理木質材料は竹粉由来であることが好ましい。本発明者らは、竹粉由来の水蒸気処理木質材料を用いた場合、ペレット化が最も容易となり、充填不足やヒケなどができ難くなって、成形性が特に良好となることを確認した。
【００１８】
本発明の木質樹脂組成物を使用すると、押出機で加熱加圧して紐状に押出し、冷却後裁断することによって、容易に木質ペレットを製造することができる。こうした木質ペレットを用いれば、成形時の流動性に優れ、成形を容易に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の木質樹脂組成物は、木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と、樹脂とが混合されている。
ここで、「木質材料」とは、リグニンとヘミセルロースとセルロースとを含有するリグノセルロース系材料のことである。「木質」という単語がその名称に付されているが、木材に限らず、草本類からも採取することが可能である。このような木質材料は、例えば、ブナ、ナラ、カバ、キリ等の広葉樹、スギ、ヒノキ、カラマツ等の針葉樹、竹等樹木から採取することが可能である。また、ケナフ、トウモロコシ、サトウキビ、麻、イグサ、イネなどの草本類から採取することが可能である。あるいは、家屋解体物、家具解体物、木屑、間伐材、籾殻、木粉、古紙、剪定枝、刈り草、落ち葉、サトウキビの圧搾滓（バガス）
などの廃棄物から採取することも可能である。さらに、木質材料は、殆どリグニンを含まない上質紙の古紙と、パルピングの工程で廃棄物として排出されるリグニンとを混合することによって得ることも可能である。これらの中でも、好ましいものとしては竹粉が挙げられる。本発明においては、これらの木質材料の２種以上を組み合わせて用いることも可能である。
【００２０】
木質材料は、樹脂と混合する前に水蒸気による加熱処理がなされる。この加熱処理により、木質材料は、可塑性及び流動性を発現し、木質材料がプラスチックのように自由な形状に成形することが可能になる。
その理論的な根拠は必ずしも明らかではないが、木質材料中のヘミセルロースが加水分解され、リグニンは一部が分解・分断されるため、こうして生成されたヘミセルロースの加水分解生成物やリグニンの分解・分断された物質が加熱により溶融し、可塑化させることによって、この木質系材料をプラスチックのように自由な形状に成形することが可能になるものと考えられる。
【００２１】
木質系材料は、水蒸気と均一に接触させることができるように、水蒸気による加熱処理の前に細かくされていることが好ましい。こうであれば、水蒸気と均一に接触させることができるのみならず、木質系材料を水蒸気に接触させるために必要とされる時間を短縮することが可能になる。したがって、木質系材料は、例えば、フレーク状、チップ状あるいは微粉状に加工されている木材を使用するのが好ましい。木質系材料は、木材の切断加工の際に生ずる鋸くずやプレーナー屑等をそのまま使用することも可能である。
【００２２】
水蒸気による加熱処理では、木質系材料を飽和蒸気に接触させる。具体的には、例えば耐圧容器内に木質系材料を投入して、この耐圧容器内に例えばボイラー等の供給源から水蒸気を供給する。この水蒸気処理工程においては、１５０℃以上２３０℃以下の水蒸気を木質系材料に接触させるのが好ましい。このような温度範囲の水蒸気を木質系材料に接触させることによって、木質系材料に含まれるリグニン、ヘミセルロース、セルロース等を分解することができる。水蒸気の温度が１５０℃未満であると、木質系材料に含まれているリグニン、ヘミセルロース、セルロースなどの成分が分解しにくく、加熱処理の時間が長くなる。一方、水蒸気の温度が２３０℃を超えると、木質材料の可塑化に寄与している成分の分解が更に促進され、逆に木質系材料の可塑性を低下させるおそれがある。また、木質材料水蒸気加熱による加水分解によって糖類が生成し、さらにこれが分解されてフルフラールとなり、さらに縮合して流動性が低下するおそれがある。より好ましくは、水蒸気の温度は１８０℃以上２１０℃以下である。
【００２３】
また、水蒸気処理においては、３気圧以上その温度での飽和蒸気圧以下の水蒸気に木質系材料を接触させるのが好ましい。水蒸気の圧力が３気圧より低いと、木質系材料の温度の上昇が遅く、木質系材料に含まれるリグニン、ヘミセルロース、セルロース等の加水分解等の進行が著しく遅くなる場合がある。より好ましくは、水蒸気の圧力はその温度の飽和蒸気圧が良い。
【００２４】
水蒸気による加熱処理の時間は、水蒸気の圧力や温度によって適宜決定された時間（例えば数十秒から数十分間程度）行えばよい。水蒸気の圧力や温度が低い場合には、水蒸気と木質系材料との接触時間をより長くすることが好ましい。また、木質系材料が細分化されていない場合には、木質系材料の内部に水蒸気を十分に浸透させるために、木質系材料と水蒸気との接触時間をより長くすることが好ましい。
【００２５】
水蒸気処理の時間は適宜調整することが可能であるが、水蒸気の温度が１５０℃以上２３０℃以下の場合、最長でも１２０分程度で完了するのが好ましい。このようにして得られた水蒸気処理木質材料を用いれば、射出成形や押出機において加熱しながら加圧したときに可塑性及び流動性が発現するようになる。例えば、木質系材料としてフレーク状のイエローポプラを用いる場合、木質系材料に対して水蒸気を２０分程度接触させて得られた成形材料は、射出工程にて加熱しながら加圧したときに可塑性を発現する。
【００２６】
水蒸気処理を終了するときには、木質系材料が収容されている耐圧容器等を解放して大気圧に戻せばよく、徐々に圧力を下げることもできるし、一気に大気圧まで解放することもできる。大気圧まで一気に開放する場合には、木質系材料の組織内部で水蒸気の体積が一気に膨張するので、木質系材料を繊維状あるいは粉末状等に粉砕することができる（以下、高圧状態から一挙に圧力開放して木質系材料を粉砕する処理法のことを、爆砕処理という）。爆砕処理によれば、木質系材料を水蒸気処理するのと同時に細分化することができる。木質系材料を爆砕によって細分化することによって、得られた水蒸気処理木質材料は、その後の工程において効率的に乾燥させることができる。
【００２７】
水蒸気処理を完了した後は、乾燥するのが好ましい。多量に水分を含有したまま押出機や射出装置に投入すると、加熱しながら加圧して可塑化させる際に、水蒸気処理木質材料の内部から水分が気化して良好な成形物が得られない恐れがあるからである。また、水蒸気処理の後に速やかに水分を蒸発させることによって、水分とともに成形材料に含まれる水溶性の成分が溶出してしまうことを防止することができるからである。成形材料の乾燥は、常温下でも高温下でも実施し得るが、好ましくは、水蒸気処理の後、成形材料に対して温風を吹き付ける等により高温下にて乾燥する。水蒸気処理木質材料は、必要に応じてさらに微細状に粉砕してもよい。成形材料を粉砕する場合は、例えば、ウィレーミル、ボールミル、ミキサー等の粉砕手段を使用することができる。
【００２８】
本発明においては、水蒸気処理木質材料へポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとが混合される。
ポリエチレンオキサイドは、一般に重量平均分子量2万〜1000万のものが知られており、本発明においては、いずれの分子量のものも使用できる。但し、水蒸気処理木質材料への流動性付与の観点からは、重量平均分子量5万〜600万のものが好適に使用され、好ましくは重量平均分子量6万〜50万のものが使用され、更に好ましくは重量平均分子量15万〜30万のものが使用される。ポリエチレンオキサイドは市販のものを用いることができ、例えば明成化学工業株式会社製のアルコックス（登録商標）を用いることができる。
マレイン酸変性ポリオレフィンは、本発明においては、無水マレイン酸とポリオレフィンとの共重合体のことを指し、グラフト重合体が好適に使用される。マレイン酸変性ポリオレフィンとしては、ポリオレフィン単独重合体と共重合体のいずれであってもよく、好ましくはホモポリエチレン、ホモポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びエチレン−プロピレン−αオレフィン共重合体が使用され、更に好ましくはエチレン−プロピレン共重合体およびエチレン−プロピレン−αオレフィン共重合体が使用され、最も好ましくはエチレン−プロピレン共重合体が使用される。マレイン酸変性ポリオレフィンは市販のものを用いることができ、例えば、三井化学社製のハイワックス1105A及びハイワックス2203A、三洋化成工業社製のユーメックス1010及びユーメックス2000等を用いることができる。
【００２９】
ポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンを併用することによる成形時の流動性向上のメカニズムは、明確とはなっていないが、次のような要因が考えられる。
（１）マレイン酸変性ポリオレフィンを木質材料に添加すると、木質材料の表面にマレイン酸変性ポリオレフィンが付着し、木質材料の表面が疎水性に変性される。疎水性に変性された木質材料の表面は、親水性のポリエチレンオキサイドとの親和性が低くなり、摩擦抵抗が低減されることになる。
（２）使用される木質材料が水蒸気処理によって変性された木質材料であることによって、木質材料表面とマレイン酸変性ポリオレフィンとの親和性が高くなり、これによっても流動性が向上する。
【００３０】
こうして得られた木質材料樹脂組成物は、高温時における流動性が高く、成形が容易で、ペレット化も容易となる。このため、安定した品質の成形体を製造することができる。
【００３１】
以下、本発明に係る木質樹脂組成物及び木質ペレットの実施例について詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
実施例１の木質樹脂組成物は、木質材料として孟宗竹の粉末を用いたものであり、図１に示す工程に従って製造した。以下、各工程について詳述する。
【００３３】
（第１工程Ｓ１）
まず、第１工程Ｓ１として木質材料となる孟宗竹の粉末（市販品）の水蒸気加熱処理を行い（２００℃、飽和蒸気圧、２０分）、水蒸気処理竹粉とした。
【００３４】
（第２工程Ｓ２）
そして、上記水蒸気処理竹粉を、屋外で自然乾燥させた。
【００３５】
（第３工程Ｓ３）
さらに、第３工程Ｓ３として、乾燥した水蒸気処理竹粉を粉砕機で粉砕した後、１ｍｍスクリーンで篩分けをし、１ｍｍスクリーンを通った水蒸気処理竹粉を２００メッシュの篩で篩分けをし、通過分を分取した。
【００３６】
（第４工程Ｓ４）
そして、第４工程Ｓ４として、含水率が１％程度になるまで乾燥機で乾燥させた。
【００３７】
（第５工程Ｓ５）
さらに、第５工程Ｓ５として、乾燥した水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイド（明成化学工業株式会社製 商品名:アルコックスR-150 重量平均分子量１０〜17万）とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体（三井化学株式会社製 商品名 ハイワックス1105A 重量平均分子量１５００）とを９８：１：１の質量割合で混合した。
【００３８】
（第６工程Ｓ６）
最後に、第６工程Ｓ６として、水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体との混合物を二軸押出機（株式会社テクノベル製KZW-25TW）にて溶融混練しながら押出し（溶融温度１２０℃ 出口温度１４０℃）、ペレット状に裁断して、径４ｍｍ高さ３ｍｍの円柱形状の木質ペレットを得た。
【００３９】
（実施例２）
実施例２では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを９４：３：３の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４０】
（実施例３）
実施例３では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを９０：５：５の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４１】
（実施例４）
実施例４では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリエチレン・プロピレン共重合体とを８０：１０：１０の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４２】
（実施例５）
実施例５では木質材料として杉粉を用いた。その他については実施例４と同様であり、説明を省略する。
【００４３】
（比較例１）
比較例１では水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとを９０：１０の質量割合で混合し、マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体は加えなかった。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４４】
（比較例２）
比較例２では水蒸気処理竹粉とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを９０：１０の質量割合で混合し、ポリエチレンオキサイドは加えなかった。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４５】
（比較例３）
比較例３では水蒸気処理を行ってない乾燥した竹粉を粉砕機で粉砕した後、１ｍｍスクリーン及び２００メッシュの篩で篩分けし、通過した非水蒸気処理竹粉を用いた。非水蒸気処理竹粉とポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体とを８０：１０：１０の質量割合で混合した。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４６】
＜評 価＞
以上のようにして調製した実施例１〜３並びに比較例１及び２の木質ペレット化についての評価を表１に示す。また、実施例２及び実施例３におけるペレット化の射出成形における効果の評価を表２に示す。さらに、実施例１の木質ペレットの写真を図２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
表１に示す評価結果から、以下のことが分かった。ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体（ＭＡＰＥ）とを添加した実施例１〜３では、二軸押出機による押出が可能で、容易に木質ペレットを製造できるのに対し、ポリエチレンオキサイドのみを添加した比較例１や、マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体のみを添加した比較例２では、押出直後にモータが過負荷によって停止し、押出が不能となった。すなわち、ポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体の併用は、流動性を増加させる効果を発揮し、これによりペレット化が容易になることが分かった。
【００５０】
また、水蒸気処理を行っていない竹粉を用いた比較例３では、過負荷によりモータが停止し、押出によるペレットの調製が出来なかったのに対し、水蒸気処理を行った竹粉を用いた実施例４では、安定して押出が可能であり、容易に木質ペレットを調製できることが分かった。
【００５１】
さらに、実施例４（木質材料＝竹粉）と実施例５（木質材料＝杉粉）とを比較した場合、竹粉を木質材料として用いた実施例４では安定して押出可能であり、ストランドも切れ難かった。この結果から、ペレット化には竹粉が適していることが分かった。
【００５２】
また、表２に示すように、実施例１〜５ではペレットの形状は良好で、ブリッジの発生はなくて材料の噛み込みも良好であり、安定的に計量が行われ、成形能力も１時間に３０個以上の製造が可能であった。これに対して、比較例１〜３では、ブリッジの発生や材料の噛み込みの悪さにより、計量が不安定となり、良好な成形品を安定的に得ることができなかった。
【００５３】
＜成形品の製造＞
以上のようにして調製した実施例１の木質ペレットを原料とし、射出成形機を用いて、電子部品の端子台、鍋取手部品、朱肉容器及びネーム印の成形品を作製した。その結果、図３（端子台）、図４（鍋取手部品）、図５（朱肉容器）及び図６（ネーム印）に示すように、成形寸法や外観的に十分実用に耐える成形品を得ることができた。
【００５４】
＜メルトフローレート（ＭＦＲ）の測定＞
ポリエチレンオキサイドの分子量の違いによる流動性への影響を調べるため、実施例１の木質ペレットの製造過程の中間原料である水蒸気処理竹粉と、様々な分子量のポリエチレンオキサイド（試験例１では重量平均分子量６万、試験例２では重量平均分子量１５万、試験例３では重量平均分子量３０万、試験例４では重量平均分子量５０万、試験例５では重量平均分子量４５０万）とを９０：１０（質量比）で混合した場合の押出流動性をフローテスター（島津製作所製 CFT-５００C）にて測定した。
【００５５】
その結果、図７に示すように、ポリエチレンオキサイドを加えた場合は、加えない場合に比べてピストンはより低い温度において大きな降下量を示し、メルトフローレート（ＭＦＲ）は大きくなることが分かった。このことから、ポリエチレンオキサイドの添加により、成形時の流動性が良好となり、成形が容易になることが分かった。
また、ポリエチレンオキサイドの分子量（ＭＷ）の影響については、４５０万から３０万については、分子量（ＭＷ）が小さいほど、単位時間当たりのピストン降下量は大きくなり、メルトフローレート（ＭＦＲ）は大きくなった。ただし、ポリエチレンオキサイドの分子量（ＭＷ）が３０万よりも小さくなると、単位時間当たりのピストン降下量は小さくなり、メルトフローレート（ＭＦＲ）も小さくなることが分かった。以上の結果から、成形時の流動性を良好にさせるためには、ポリエチレンオキサイドの分子量（ＭＷ）を３万以上１００万以下とすることが好ましく、さらに好ましいのは４万以上７０万以下であり、最も好ましいのは６万以上５０万以下であることが分かった。
【００５６】
＜丸棒及びシートの押出成形＞
（実施例６及び比較例４）
実施例６及び比較例４では、木質材料として孟宗竹の粉末を用い、丸棒金型及びシート金型による押出成形試験を行った。
すなわち、実施例６では、実施例１における上記第１工程Ｓ１〜第４工程Ｓ４と同じ工程を行い、次に水蒸気処理竹粉９０．５重量部に対してポリエチレン４．８重量部とポリエチレンオキサイド３．８重量部とマレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体０．９重量部の割合で木質樹脂組成物を調製し、これを用いて径１３ｍｍの丸棒及びシート（厚さ４ｍｍ、幅１００ｍｍ）を製造した。
一方、比較例４では、竹粉の水蒸気による加熱処理（第１工程Ｓ１）を行わなかったこと以外は、実施例６と同様にして径１３ｍｍの丸棒及びシート（厚さ４ｍｍ、幅１００ｍｍ）を製造した。
【００５７】
その結果、実施例６の木質樹脂組成物を用いて図８に示す丸棒や、図９に示すシートを成形することができた。また、このときの押出機の負荷は丸棒で６．５Ａ、シートで２４ＭＰａであり、吐出状態及び成形物の表面状態も正常であった。
これに対して、竹粉の水蒸気による加熱処理を行わなかった比較例４では、丸棒成形において、２０Ａ以上となり、過負荷によって成形機が停止して、成形できなかった。また、シート成形においても３０ＭＰａ以上となって過負荷によって成形機が停止して、成形できなかった。
【００５８】
（比較例５〜８）
比較例５〜８では、木質材料として杉又は孟宗竹の粉末を用い、下記表３に示す組成及び条件で丸棒あるいはシートの押出成形試験を行った。金型は上記比較例４で用いたものと同じである。
なお、表３の木質材料の欄に示す＃○○〜○○の表記は、木質材料の粒度を表すものであり、例えば＃２０〜６０は、２０メッシュの篩を通過し６０メッシュの篩は通過しない木質材料を用いて押出成形試験を行ったことを表している。
【００５９】
【表３】
【００６０】
その結果、比較例４、５及び比較例７〜９は過負荷となって押出成形ができず、比較例６は押出できたものの、負荷が大きかった。以上の結果から、ポリエチレン及び金属石鹸を木質材料に混合しても、流動性は悪く、押出成形は困難であることが分かった。これに対して、実施例６では、シート及び丸棒ともに、容易に押出し成形ができた。
【００６１】
＜木質ペレットの製造試験＞
（比較例１０）
比較例１０では、実施例１における中間原料で得た水蒸気処理竹粉９０重量％と、低密度ポリエチレン５質量％と、マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体（三井化学株式会社製 商品名 ハイワックス1105A 重量平均分子量１５００）とを混合した。その他の条件は実施例１と同様である。
【００６２】
（比較例１１）
比較例１１では、実施例１における中間原料で得た水蒸気処理竹粉９０重量％と、ポリエステル（商品名：ＵＥ３３００、ユニチカ社製、分子量８０００、水酸基価 １８ｍｇＫＯＨ／ｇ 酸価１ ｍｇＫＯＨ／ｇ）５質量％とを混合した。その他の条件は実施例１と同様である。
【００６３】
上記比較例１０及び比較例１１の組成の木質樹脂組成物について木質ペレット化を試みたが、押出しは可能であったものの、得られた木質ペレットの形状はいびつで正常な形状のものは得られなかった。
【００６４】
この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
Ｓ１…第１工程
Ｓ２…第２工程
Ｓ３…第３工程
Ｓ４…第４工程
Ｓ５…第５工程
Ｓ６…第６工程
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例の木質樹脂組成物の製造工程図である。
【図２】実施例１の木質ペレットの図面代用写真である。
【図３】実施例１の木質樹脂組成物で製造した端子台の図面代用写真である。
【図４】実施例１の木質樹脂組成物で製造した鍋取手部品の図面代用写真である。
【図５】実施例１の木質樹脂組成物で製造した朱肉容器の図面代用写真である（左：蓋 右：台）。
【図６】実施例１の木質樹脂組成物で製造したネーム印の図面代用写真である（左上：蓋、右上：シース、左下：ボディー、右下：組み立て後））。
【図７】様々な分子量のポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）と水蒸気処理竹粉との混合物の温度とピストン降下量との関係を示すグラフである。
【図８】実施例６の木質樹脂組成物で製造した丸棒の図面代用写真である。
【図９】実施例６の木質樹脂組成物で製造したシートの図面代用写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物であって、
前記樹脂はポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含むことを特徴とする木質樹脂組成物。
【請求項２】
前記水蒸気処理木質材料は８０質量％以上９９質量％以下であり、前記ポリエチレンオキサイドは０．５質量％以上１０質量％以下であり、マレイン酸変性ポリオレフィンは０．５質量％以上１０質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の木質樹脂組成物。
【請求項３】
木質材料を水蒸気によって加熱処理する温度は１５０℃以上２３０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の木質樹脂組成物。
【請求項４】
前記水蒸気処理木質材料は竹粉由来であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の木質樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか1項記載の木質樹脂組成物からなることを特徴とする木質ペレット。
【請求項１】
木質材料を水蒸気によって加熱処理した水蒸気処理木質材料と樹脂とが混合された木質樹脂組成物であって、
前記樹脂はポリエチレンオキサイドとマレイン酸変性ポリオレフィンとを含むことを特徴とする木質樹脂組成物。
【請求項２】
前記水蒸気処理木質材料は８０質量％以上９９質量％以下であり、前記ポリエチレンオキサイドは０．５質量％以上１０質量％以下であり、マレイン酸変性ポリオレフィンは０．５質量％以上１０質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の木質樹脂組成物。
【請求項３】
木質材料を水蒸気によって加熱処理する温度は１５０℃以上２３０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の木質樹脂組成物。
【請求項４】
前記水蒸気処理木質材料は竹粉由来であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の木質樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか1項記載の木質樹脂組成物からなることを特徴とする木質ペレット。
【図１】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６２７０５（Ｐ２０１１−１６２７０５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８４４（Ｐ２０１０−２８８４４）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）経済産業省「平成２１年度地域イノベーション創出開発事業（プラスチックを代替する木質材料の効率的な成形技術の開発）」産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９００１７８９１）シヤチハタ株式会社 (162)
【出願人】（５９１２７０５５６）名古屋市 (77)
【出願人】（５９１０１８０５１）明成化学工業株式会社 (14)
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【出願人】（０００００２４６２）積水樹脂株式会社 (781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）経済産業省「平成２１年度地域イノベーション創出開発事業（プラスチックを代替する木質材料の効率的な成形技術の開発）」産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９００１７８９１）シヤチハタ株式会社 (162)
【出願人】（５９１２７０５５６）名古屋市 (77)
【出願人】（５９１０１８０５１）明成化学工業株式会社 (14)
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【出願人】（０００００２４６２）積水樹脂株式会社 (781)
【Ｆターム（参考）】
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