(57)【要約】【課題】十分な接合強度を有する、薄板木材側面に樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体を提供すること、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】薄板木材側面に樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体であって、該樹脂が該薄板木材側面から木材内部へ延びる無数の空隙へ貫入してなる、薄板木材樹脂接合体。薄板木材を、表裏両面が金型と密着するように金型内に配置した後、樹脂を金型へ射出し又は液状の成型材料を流し込み、樹脂を成形しつつ薄板木材へ接合してすることを特徴とする薄板木材樹脂接合体の製造方法。  薄板木材側面の空隙に樹脂を貫入させることで、アンカー効果が生じ、木材と樹脂を十分な接合強度で接合できる。薄板木材を金型内に配したのち、射出成形、注型成形等することで、空隙へ樹脂を貫入させることができる。【選択図】図４
2020124911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板木材側面に樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体であって、該樹脂が該薄板木材側面から木材内部へ延びる無数の空隙へ貫入してなる、薄板木材樹脂接合体。
【請求項２】
薄板木材は繊維方向が揃ったものであって薄板木材と樹脂が繊維方向に接合され、又は、薄板木材は繊維方向が直交する板材を重ねたものであって薄板木材と樹脂が重ねたうちのいずれかの板材の繊維方向に接合され、該樹脂が薄板木材と樹脂の接合部から木材内部へ延びる無数の空隙へ貫入してなる薄板木材樹脂接合体。
【請求項３】
薄板木材が、厚さ０．３ｍｍ以下の超薄板材を繊維方向が直交するように５〜２０層重ね合わせた厚さ２ｍｍ以下の薄板で、超薄板材間を接着する接着剤の使用重量合計が超薄板材重量合計の４０％以下の薄板である、請求項１又２の薄板木材樹脂接合体。
【請求項４】
薄板木材が、湾曲部を有する形状である、請求項１〜３のいずれか１の薄板木材樹脂接合体。
【請求項５】
薄板木材を、表裏両面が金型と密着するように金型内に配置した後、樹脂を金型へ射出し又は液状の成型材料を流し込み、樹脂を成形しつつ薄板木材へ接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の薄板木材樹脂接合体の製造方法。
【請求項６】
空隙が、仮道管及び／又は導管に由来する空隙である請求項１〜５のいずれか１の薄板木材樹脂接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板木材と樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体、及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、十分な接合強度を有する、薄板木材側面に樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近代になり、樹脂、鉄、コンクリートなどの素材が登場しこれらが木材の代わりに多く用いられるようになった。しかし、近年、木材の欠点を克服する様々な技術が生み出されており、再び木材の利用に注目が集まっている。
【０００３】
木質材料は、同強度の樹脂材料と比較すれば、非常に軽量な材料であるが、樹脂のように容易に加工することが困難という欠点を有する。特に、曲率半径の小さい湾曲形状を、樹脂のように容易に作り出すことはできず、木質材料では削り出して作り出すのが一般的である。もちろん、熱をかけながら湾曲形状に加工することは可能であるが、それでも引張ひずみ1〜２％以下の緩やかな湾曲を超えて、曲率半径の小さい湾曲とすることは困難である。
【０００４】
この湾曲形状を作り出すなどの加工が難しいという問題点を解決する方法の一つとして、例えば携帯電話ケースを製造する際に、平板部は薄板の木材で、湾曲部や合わせ目、またはラッチのような複雑な造形が必要となる部分を樹脂で制作し、その後接着することが考えられる。しかし、接着剤や相溶化剤を使用しても、接着強度が十分でなく、実用性に欠けた部材となっている。
【０００５】
さらに、接着剤によらずに木材と樹脂を複合化する技術として、突板などの木材の裏面から樹脂をインサート成形して、両者を貼り付ける技術が知られている。例えば、木材の意匠を活かすべく、無垢の木材を射出成型機の金型内に設置し、木材の意匠面（表面）と反対の裏面に熱可塑性樹脂を射出し、木材の圧密化、3次元形状加工と樹脂の複合化を同時に行った例がある（非特許文献１）。しかし、これらは、木材の意匠を生かしつつ薄板の裏面に樹脂を複合化する技術であるので、そもそも、繊維方向に垂直に切断された木材をその断面を介して樹脂をつなげる技術とは全く異なるものである。またこれらの技術は木材に対する何らかの前処理が必要で製造工程が複雑になるという問題点もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鶴田ら、「３次元木材圧密化技術とインサート成形技術による製品開発（第１報）」、高知県工業技術センター報告  Ｎｏ．４１  Ｐ．４９〜５１  ２０１０。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、十分な接合強度を有する、薄板木材側面に樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体を提供すること、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するために種々検討の結果、薄板木材を、表裏両面が金型と密着するように金型内に配して樹脂を射出して射出成形し、または液状の成型材料を流し込んで注型成形することで、十分な接合強度で、樹脂を薄板木材側面に接合できることを見出し本発明に到達した。すなわち本発明は以下のとおりである。
【０００９】
１．薄板木材側面に樹脂を接合した薄板木材樹脂接合体であって、該樹脂が該薄板木材側面から木材内部へ延びる無数の空隙へ貫入してなる、薄板木材樹脂接合体。
２．薄板木材は繊維方向が揃ったものであって薄板木材と樹脂が繊維方向に接合され、又は、薄板木材は繊維方向が直交する板材を重ねたものであって薄板木材と樹脂が重ねたうちのいずれかの板材の繊維方向に接合され、該樹脂が薄板木材と樹脂の接合部から木材内部へ延びる無数の空隙へ貫入してなる薄板木材樹脂接合体。
３．薄板木材が、厚さ０．３ｍｍ以下の超薄板材を繊維方向が直交するように５〜２０層重ね合わせた厚さ２ｍｍ以下の薄板で、超薄板材間を接着する接着剤の使用重量合計が超薄板材重量合計の４０％以下の薄板である、前記１又２の薄板木材樹脂接合体。
４．薄板木材が、湾曲部を有する形状である、前記１〜３のいずれか１の薄板木材樹脂接合体。
５．薄板木材を、表裏両面が金型と密着するように金型内に配置した後、樹脂を金型へ射出し又は液状の成型材料を流し込み、樹脂を成形しつつ薄板木材へ接合することを特徴とする前記１〜４のいずれか１の薄板木材樹脂接合体の製造方法。
６．空隙が、仮道管及び／又は導管に由来する空隙である前記１〜５のいずれか１の薄板木材樹脂接合体。
７．薄板木材側面から木材内部へ人工空隙が形成され、樹脂が、該人工空隙へも貫入してなる、前記１の薄板木材樹脂接合体。
８．薄板木材と樹脂の接合部から木材内部へ延びる人工空隙が形成され、樹脂が、該人工空隙へも貫入してなる、前記２の薄板木材樹脂接合体。
９．薄板木材が板材を重ねたものであって、人工空隙が、重ねられた板材の最下層及び最上層を除くいずれか１又は２以上の板材に、スリットを設けることで形成される、前記８の薄板木材樹脂接合体。
１０．板材のスリットが、板材の繊維方向と角度がつくように、かつ、垂直にはならないように、設けられた前記９の薄板木材樹脂接合体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、軽量で十分な強度を持つ、全く新しい素材である薄板木材樹脂接合体を提供することができる。特に、薄板木材として、軽量で強度も大きい木質薄層多層成形体（Micro Multiple Plywood、以下ＭＭＰ）を用いれば、より軽量で強度の大きい薄板木材樹脂接合体を提供できる。薄板木材樹脂接合体では、平板部は木材、複雑な形状が必要とされる部分は樹脂で制作することが可能となるので、例えば、携帯電話ケース、車のボディ、パソコンの筐体などの素材として使うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】湾曲部を設けた薄板木材（湾曲部を設けたＭＭＰ）を示した。
【図２】木材を繊維方向と垂直な断面で切断したときの模式図と、電子顕微鏡で撮影した拡大写真を示した。
【図３】金型内に薄板木材を配置した様子を示した。
【図４】薄板木材樹脂接合体（ＭＭＰを使用）で製造した製品とその軽量化の度合いを示した。
【図５】薄板木材（ＭＭＰを使用）端部の様子を示した。（ａ）空隙をなくす処理をしたＭＭＰ、（ｂ）特に処理しないＭＭＰ。
【図６】引張せん断試験用試験片を示した。
【図７】空隙数と接合強度（せん断強さ）の関係を表す図を示した。
【図８】木材部分と樹脂部分を引きはがす様子と引きはがしたときの樹脂部分表面の様子を写真で示した。
【図９】スリット入り単板の写真を示した。Ａは木材の繊維方向と平行なスリットを千鳥状に付与した単板、Ｂは４５度のスリットを千鳥状に付与した単板である。
【図１０】薄板木材（ＭＭＰ）の模式図と断面写真を示した。Ａはスリットをいれない通常のＭＭＰ、Ｂは単板に平行スリットをいれたＭＭＰ、Ｃは単板に４５度スリットをいれたＭＭＰである。模式図の実線は単板の繊維方向、Ｂ、Ｃの中ほど4枚にひかれたやや薄い千鳥状の線は、スリットを示す。Ｂ、Ｃの写真の枠線は断面に現れた空隙である。
【図１１】ＭＭＰとポリプロピレンを複合化した薄板木材樹脂接合体を示した。Ａは模式図で、点線部分は引張試験片を切り出す部分である。Ｂは複合体の写真で、左上の写真は引張試験片の写真である
【図１２】スリットを付与したときの効果を示した。「Ｃｏｎｔｒｏｌ」は通常のＭＭＰを使用したとき、「平行スリット」は平行スリット入りＭＭＰを使用したとき、「４５°スリット」は、４５度スリット入りＭＭＰを使用したときの引張強度である。
【図１３】人工空隙内における樹脂の配置予想図を示した。（Ａ）は平行スリット入りＭＭＰ、（Ｂ）は４５度スリット入りＭＭＰの予想図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明では、薄板木材を金型内に配して樹脂を射出し、薄板木材側面と樹脂を接合する。使用する薄板木材は、無垢材、板を重ねて貼り合わせた木質材料、明確な繊維方向配列を持たない繊維板やパーティクルボードなど、仮道管や導管などによるミクロマクロな空隙を有するあらゆる木質材料を含む。樹種も問わない。板を重ねて貼り合わせた木質材料の場合、木の繊維方向は無垢材やＬＶＬ(Laminated veneer Lumber)のように揃っていてもよいし、合板のように直交していてもよい。また、薄板木材の形状は、典型的には表面（おもてめん）が長方形であるが、円形、三角形、台形などでもよく、特に制限はない。さらに、薄板木材は、例えば表面が長方形であれば縦横の長さに比べ厚みが薄い木材で、典型的には平板であるが、湾曲部があってもよい（例えば、図１）。
薄板木材には、製造工程で、樹脂との接合部分に射出圧がかかり得るので、これに耐えられる強度があれば好ましい。例えば、軽くて丈夫な、木質薄層多層成形体（Micro Multiple Plywood、以下ＭＭＰ、特開２０１３−２２６６８０号)を使用することができる。ＭＭＰは、本発明の発明者である山内らが開発した、厚さ０．３ｍｍ以下の超薄板材を繊維方向が直交するように５〜２０層重ね合わせた厚さ２ｍｍ以下の薄板で、超薄板材間を接着する接着剤の使用重量合計が超薄板材重量合計の４０％以下の薄板である。軽くて丈夫、そして接着剤の使用量が少ないことに特徴がある。さらにＭＭＰを使用すれば、射出成形時の高温による寸法変化や、成型後の吸湿による寸法変化が少なく好都合である。
【００１３】
薄板木材の側面に樹脂は接合されるが、ここで、薄板木材の側面とは、薄板木材の厚み方向の面で薄板木材を取り囲む全ての面であり、合板であればその４側面で、薄板木材が薄い円柱であれば、その側面である。無垢材の木口も当然含む。
薄板木材の、繊維方向と垂直な面には、パイプの穴が並ぶような多数の空隙が存在する（図２）。この空隙は、針葉樹であれば主に仮道管、広葉樹であれば主に導管に相当し、繊維方向に接合部から木材内部へパイプのように延びている。また、明確な繊維方向配列を持たない木材は、ランダムにこの空隙が現れる。この多数の空隙へ射出成形などにより樹脂を貫入させることで、アンカー効果が生じ、木材と樹脂を十分な接合強度で接合することが可能となる。
アンカー効果をより発揮し、より高い接合強度を得るためには、繊維方向が明確である木材を使用すればより好ましく、繊維方向が揃っていれば木材の繊維方向に、直交していれば重ねた板材のうちのいずれかの繊維方向と同じ方向に接合するのが、より好ましい。ただし、この場合、接合の方向は繊維方向と厳密な一致を求めるものではない。
なお、貫入とは、樹脂が空隙部に入ることであるが、接合部から木材内部へ延びる空隙に樹脂が流入して硬化することで、硬化した樹脂は空隙部に入り込んで多列のスパイクあるいは多数のピンのような形状を形成する。
また、仮道管や導管に由来する木材内部へ延びる空隙の存在しない無垢材やＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber）の木端（こば）側の側面には、当然ながら樹脂が貫入できないので、十分な接合強度で樹脂を接合できない。よって、ＭＭＰや合板を使用したほうが、全ての側面に樹脂を接合することができるので、薄板木材樹脂複合体の用途が大きく広がる。
薄板木材側面や接合部の形状は典型的には平面であるが、階段状、ホゾ状、ギザギザ状など、どんな形状でも構わない。
【００１４】
薄板木材側面、あるいは薄板木材と樹脂の接合部から木材内部へ、人工的に空隙を形成してもよい。人工的な空隙（以下、人工空隙）を形成することで、人工空隙へ樹脂が貫入して、より強いアンカー効果を生じさせ、これにより、薄板木材樹脂接合体の強度をより大きくできる。さらに、導管や仮道管由来の空隙のみの場合は、木材の種類による差や、個体差により、薄板木材樹脂接合体の強度にバラつきが生じてしまうが、人工空隙を形成させることでこのバラつきを少なくすることができる。
【００１５】
形成する人工空隙の数、形状、配置、木材内部へ延びる際の方向に特に制限はないが、空隙が形成される薄板木材自体の強度低下を抑えつつ薄板木材と樹脂の接合強度は高めるように、さらには両者の強度のバランスをとるように、数、形状、配置、方向を考えると好ましい。
木材内部へ延びる際の方向は、無垢材、ＬＶＬ、合板のように木材の繊維方向が存在する場合は、繊維方向と平行にしてもよいし、繊維方向と角度をつけてもよい。繊維方向と垂直に近づきすぎない程度に角度をつけて空隙を形成すれば、薄板木材自体の強度は低下する可能性があるが、薄板木材と樹脂の結合強度は大きくなる。角度をつけることで、繊維方向に延びる導管や仮道管の中の樹脂と人口空隙の中の樹脂が交差し、その交点で樹脂同士が結合して、空隙中に貫入した樹脂が薄板木材に、より絡まるので、結合強度が大きくなると考えられる。ただし、垂直にすると、薄板木材の強度が低下するだけでなく、繊維方向の揃う無垢材やＬＶＬでは、繊維方向と垂直に切断したときに、切断面に、空隙が現れなくなってしまう。
【００１６】
人工空隙は、例えば、薄板木材として板材を重ね合わせた薄板を用いて、かつ、最上層及び最下層を除くいずれか１又は２以上の板材にあらかじめスリットを設けることで、形成できる。さらに、最上層及び最下層も、裏面側にあらかじめ溝を掘ってもよい。このスリットや溝はレーザーや回転刃物で形成することができる。
板材にいれるスリットの数、形状、配置、方向に特に制限はないが、薄板木材に繊維方向がある場合、板材の繊維方向と垂直に切断したときに、どこで切断しても、樹脂が貫入できるように、空隙が現れるようにすると好ましい。繊維方向と平行に、あるいは垂直にならない程度に角度をつけてスリットを設け、このスリットを千鳥状に板材全面に設ければ、どこを切断しても空隙が現れやすくなるし、板材の強度低下を抑えることができる。ただし、垂直にすると、繊維方向の揃うＬＶＬでは、繊維方向と垂直に切断したときに、空隙が現れなくなってしまう。
また、垂直に近づきすぎない程度に角度をつけて、スリットを設ければ前述のとおり、薄板木材自体の強度は低下するが、導管や仮道管の中の樹脂と結合し樹脂がより薄板木材に絡むようになって薄板木材と樹脂の接合強度は大きくなる。
さらに、上下で隣接する板材にスリットがあれば、上下の板材のスリットに貫入した樹脂がその接点で３次元的に結合し、樹脂と薄板木材の接合強度がより大きくなる可能性がある。
【００１７】
合板のように板材の繊維方向が直交する薄板木材を使用する場合は、繊維方向と平行にスリットを設けると繊維方向と平行に切断された板材断面からは人工空隙が現れないが、繊維方向と垂直に近づきすぎない程度に角度をつけてスリットを設ければ、繊維方向と平行な板材断面にも人工空隙が現れるので、薄板木材切断時に現れる人工空隙の数が２倍になりより好ましい。現れる人工空隙の数が増えれば、樹脂の貫入によるアンカー効果をより大きくすることができる。
また、繊維方向と４５度の角度をつけてスリットを設ければ、人工空隙の数を２倍にしつつ、Ｘ軸Ｙ軸どちらに力がかかっても、異方性を生じないので特に好ましい。
【００１８】
樹脂は熱可塑性樹脂を使用することができる。使用する熱可塑性樹脂は、空隙の奥まで樹脂が貫入するように、粘性の低いものが好ましく、メルトマスフローレート（以下、ＭＦＲ）の値は１０ｇ／１０ｍｉｎ以上が好ましく、２０ｇ／１０ｍｉｎ以上がさらに好ましい。ここでＭＦＲの値は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準拠して測定する値である。
使用する樹脂は、具体的には、ポリプロレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル-スチレン共重合体（ＡＳ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ナイロン６（ＰＡ６）、などが挙げられる。
また、熱硬化性樹脂を使用することもできる。この場合、成形材料を金型内で高温加熱し硬化させる圧縮成型法、液状のプレポリマーまたは化合物を型に流し込み硬化する注型成形法で成形することができる。ここで、液状の成形材料を型に流し込む注型成形法は、空隙に樹脂が入り込みやすく、より好ましい。
使用する樹脂は具体的にはポリウレタン（ＰＵ）が挙げられる。
【００１９】
前述のとおり、空隙に貫入した樹脂のアンカー効果で十分な接合強度が生じるので、接着剤や相溶化剤を使用する必要はないし薄板木材接合部に何らかの前処理を施す必要もないので、余計な材料が不要であるし、製造工程を簡素化することもできる。
【００２０】
さらに、本発明の薄板木材樹脂接合体では、薄板木材と樹脂は、アンカー効果で、強く接合しているので、樹脂がひけようとしても、薄板木材の剛性により、ひけにくいし、反りも生じにくい効果がある。特に、ＭＭＰのように接合方向と垂直な方向にも剛性が高ければ、垂直方向にかかる、樹脂の収縮しようとする力に抗しやすい。
加えて言えば、この樹脂の収縮するときの圧力が、薄板木材と樹脂の接合強度を、より大きくしている可能性がある。
【００２１】
本発明の薄板木材樹脂接合体は以下のように製造する。
薄板木材を、繊維方向配列が明確でないものまたは薄板木材が繊維方向が直交する板材を重ねたものであるときは少なくとも表裏両面が金型と密着するように、繊維方向が揃ったものであるときは、好ましくは、さらに繊維方向左右も金型と密着させ、金型内に配置した後、樹脂を金型へ射出して、樹脂を成形しつつ薄板木材へ接合する。金型と密着していない側面から樹脂が木材の空隙部へ貫入し、薄板木材と樹脂が接合される。
【００２２】
金型は、接合部と樹脂部分にセットされていればよく、必ずしも薄板木材部分も含めた全体にセットされる必要はない。全体にセットされていないときは、薄板木材と金型は、金型がセットされた部分で密着すればよく、当然ながら、金型がセットされていない部分では密着しない。よって、樹脂単体で成形するより、金型の樹脂容積あるいは樹脂面積が小さいために金型及び射出成型機容量を小さくできるし、薄板木材部分が湾曲していてもその部分に合わせた金型を用意する必要はない。金型の小型化は、取扱いの容易さやコストの削減につながり、車のボディのような大きいものを製造するとき、特に有用である。
【００２３】
射出成形する際の温度や射出圧の条件は、樹脂が無数の木材の空隙に十分に貫入しやすい樹脂の粘度と薄板木材にかかる圧力を実現しながら、木材を割裂かない程度であれば好ましい。
【００２４】
また、熱硬化性樹脂を用いて注型成形法により成形するときは、金型内に薄板木材を同様に配置し、この金型に液状の化合物又はポリマーを注入し硬化させる。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明を実施例で説明する。
【００２６】
実施例１
＜軽量化の評価＞
【００２７】
１．スマートフォンケース及びスマートフォン筐体の製造
薄板木材樹脂接合体を使用したスマートフォンケース及びスマートフォン筐体を製造した。薄板木材は杉材由来の木質薄層多層成形体（Micro Multiple Plywood、以下ＭＭＰ)を使用した。このＭＭＰは厚さ０．１５ｍｍのスギ単板を９層重ねたもの（９ply）を用いた。このＭＭＰはスギ単板をレーザーで切り出し、フェノール樹脂接着剤を１接着層あたり10g/m2使用して製造した。
樹脂はスマートフォンケースではＰＵ、筐体ではＡＢＳまたはＰＰを使用した。
ＡＢＳ、ＰＰでスマートフォンの筐体を製造するときは、まず、金型中央に、表裏面を金型に密着するようにして、ＭＭＰを配置した（図３）。ペレットを射出成型機へ投入し射出成型機から、スプール、ランナー、ゲートを経由して、金型内に、樹脂を射出し、薄板木材の４側面に射出圧をかけ、樹脂を成形しつつ接合した。このときの射出圧と樹脂温度を表１に示した。
ＰＵでスマートフォンケースを製造するときは、ＡＢＳ、ＰＰのときと同様にＭＭＰを配置し、２液混合・常温硬化型の低粘度ＰＵを使い、金型に常温・常圧で注型、硬化させて成形した。この低粘度ＰＵは極めて流動性が高く、ＭＭＰ側面の空隙に容易に侵入することができると考えられる。
比較例として、樹脂単独で射出成形して、ＰＵ製のスマートフォンケース、ＡＢＳ製の筐体、ＰＰ製の筐体を製造した。
【００２８】
【表１】
2020124911.tif 000003
【００２９】
２．重量の測定
射出成形後、それぞれの製品を金型からとりはずし、薄板木材樹脂接合体で製造した製品と樹脂単独の製品の重さを測定し、両者を比較した。その結果、樹脂単独の場合と比較して、薄板木材樹脂接合体で製造した製品は、２０〜４０％程度軽量化できることがわかった（図４）。さらに、ＡＢＳとＰＰについては、上面のすべてでなく一部をＭＭＰに置き換えたにとどまるので、すべてをＭＭＰに置き換えればさらなる軽量化が可能となる。
【００３０】
実施例２
＜薄板木材樹脂複合体の接合強度の評価＞
【００３１】
１．試験片の作成
測定に供する薄板木材樹脂複合体の試験片を作成した。実施例１に準じて射出成形を行い、ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１に準じて、試験片を作成した。
【００３２】
２．各種強度特性の測定
ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１に準じて、薄板木材樹脂複合体の破断時あるいは降伏時の曲げ強さを測定した。
【００３３】
３．結果
薄板木材樹脂複合体の接合部の曲げ強さの測定結果を表２に示した。また、これと比較するために今までに調べられているＭＭＰ単体の曲げ強さと樹脂単体の曲げ強さを示したた。これを見ると、接合部の曲げ強さは、ＭＭＰ＋ＰＰで１０〜１８Ｍｐａ、ＭＭＰ＋ＰＡ６で２０〜８０Ｍｐａであり、ＭＭＰの曲げ強さ２５〜１５０Ｍｐａとほぼ同等で、十分な接合部の曲げ強さであった。ＰＰでもＰＡでも、十分な接合強度を得ることができたが、ＭＭＰ＋ＰＡ６の接合部強度がより大きいのは、ＰＡ６自体の強度に加え、ＰＡ６はアミド基を有し極性が高く木材と親和性が高いためと考えられる。
【００３４】
【表２】
2020124911.tif 000004
【００３５】
実施例３
＜空隙の有無と接合強度の関係の評価＞
【００３６】
１．試験片の作成
スギ由来のＭＭＰにマシニングセンタにより表面の凹凸をなくす処理を実施した空隙のないＭＭＰ（図５（ａ））、および、スギ由来のＭＭＰで特に処理せず空隙を有するＭＭＰをロット違いで２枚準備し（そのうちの1枚が図５（ｂ））た。樹脂はＰＬＡ（ポリ乳酸）を用い、射出成形でＭＭＰとＰＬＡを接合した。ここで、ＭＭＰ（Ｗｏｏｄ）は紙面と垂直な方向に超薄板材を重ねた状態である（図６右側の右側面図参照）。この接合体に長手方向の中央から−１ｍｍの位置に木材側から、＋１ｍｍの位置に樹脂側から、切り欠きを境界面ギリギリまでの長さで入れ、試験片とした（図６）。
【００３７】
２．各種強度特性の測定
切り欠きを長手方向に引っ張り破断時のせん断強さを測定した。
【００３８】
３．結果
空隙のないＭＭＰを使用した薄板木材樹脂接合体は、せん断強さがほぼ０となる一方、空隙のある未加工のＭＭＰを使用した薄板木材樹脂接合体は、十分なせん断強さを示し、さらに、ロット間では、空隙数が多い方が、せん断強さが大きくなった（図７）。よって、接合強度に効いてくるのは、化学的な接着力でなく、空隙部へ貫入した樹脂による物理的嵌合といえるとともに、薄板木材接合部の空隙数が多いほど、接合強度も大きくなることが分かった。
【００３９】
実施例４
接合した、木材部分と樹脂部分を引きはがし、引きはがす様子と引きはがした後の樹脂部分表面を撮影した（図８）。写真から、木材の空隙部に、実際に、無数の樹脂が貫入していることが確かめられた。さらに実施例３の結果と合わせて、木材の空隙部に貫入した樹脂が接合強度に効いている可能性が高いことが分かった。
【００４０】
実施例５
＜スリットを付与したＭＭＰを使用した薄板木材樹脂接合体の製造＞
厚さ０．１５ｍｍのスギ・スライス単板を８枚用い、うち芯層部４枚に繊維方向と平行なスリットを千鳥状に付与した単板（図９Ａ）を用いて、スリット入りの８層ＭＭＰを製造した（以下、平行スリット入りＭＭＰ）。さらに、繊維方向と４５度のスリットを付与した単板（図９Ｂ）を用い、同様に、スリット入りの８層ＭＭＰ（以下、４５度スリット入りＭＭＰ）を製造した。スリットはレーザー加工で付与した。
スリットをいれないＭＭＰ（コントロール）、平行スリット入りＭＭＰ、４５度スリット入りＭＭＰの模式図と写真を図１０Ａ、Ｂ、Ｃに示した。写真の枠で覆われた部分が断面に現れた人工空隙である。参考までに、人工空隙よりかなり小さい、粒々のように見えるのが仮道管由来の空隙である。平行スリット入りＭＭＰでは、単板の力学性能はほとんど損なわれないが、スリット付与された単板４枚のうち、空隙が現れる断面は加力方向に対し２枚にとどまる（図１０Ｂ右写真）。一方で、４５度スリット入りＭＭＰは、木材繊維を分断することで、薄板木材の力学性能が低下する可能性があるが、単板４枚全てに、人工空隙が現れる（図１０Ｃ右写真）。
次に、ＭＭＰとポリプロピレンを接合すべく、製造した厚さ約１ｍｍのＭＭＰを長方形に切り出し、射出成型用金型内に位置決めして配置し、射出成形を行った。射出成形は、射出温度１９０℃、射出速度３０ｍｍ／ｓ、保圧力２０ＭＰａで行った。このようにＭＭＰとポリプロピレンを複合化して、薄板木材樹脂接合体（図１１Ｂ）を製造した。
【００４１】
実施例６
＜スリットを付与したＭＭＰを使用した薄板木材樹脂接合体の接合性能の評価＞
複合化された薄板木材樹脂接合体から、幅約８ｍｍ、長さ約４０ｍｍの引張試験片（図１１Ｂ左の写真）を切り出し（図１１Ａ点線）、引張試験にて接合性能の評価を行った。引張試験は、引張試験片の両端を掴んで長手方向に引っ張り、破断時の引張強さを測定しすることで行った。
結果を図１２に示した。スリットのないコントロール（Ｃｏｎｔｒｏｌ）と比較し、スリット入りＭＭＰ（平行スリット、４５°スリット）は、優位に引張強度が大きくなった。さらに、引張強度のバラツキが小さくなる傾向を観察できた（Ｃｏｎｔｒｏｌと、平行スリット、４５°スリットのエラーバー参照）。また、平行スリット入りＭＭＰと４５度スリット入りＭＭＰを比較すると、４５度スリット入りＭＭＰの方が、引張強度が強かった（図１２）。
スリットをいれることで引張強度が向上したメカニズムを考察するために、人工空隙内における樹脂の配置予想図を示した（図１３Ａ、Ｂ）。引張強度が向上したのは、樹脂がスリットに侵入して、摩擦力によるアンカー効果が発現するとともに、スリット交点で各層の樹脂がつながることにより、木材の組織構造のみでは、ほぼ起こりえない網目構造による補強が効いている可能性がある。
また、４５度スリットの引張強度が大きいのは、平行スリットでは、半分の層にしか人工空隙が現れないので（図１０Ｂ）、人工空隙の影響が加力方向に対して１／２になるのに対し、４５度スリットでは、全層に人工空隙が現れる（図１０Ｃ）ので樹脂の貫入によるアンカー効果がより大きくなる上、前記した網目構造により、加力方向にＶ字にくさび効果を発現できることが効いている可能性がある。さらには、前述のとおり、人工空隙中の樹脂が仮道管中の樹脂と結合することで、より薄板木材に樹脂が絡まることも効いていると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の薄板木材樹脂接合体を使用することで、様々な製品を強度は維持しながら軽量化することができる。また、木材の用途を拡げ、木材の需要を拡大することができる。このことは、多くの製造業に有用であるし、特に木材の需要拡大は、木材産業にとって有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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