(57)【要約】【課題】プラスチックの内面に気泡ができる欠点を解消して、木質系芯材の表面をプラスチックで綺麗に被覆する。木質系芯材の表面にしっかりと強固にプラスチックを結合させる。【解決手段】木芯プラスチック成形体の製造方法は、横断面形状を同一形状とする木質系芯材１を金型３の成形穴１０に供給して押し出すと共に、金型３の成形穴１０の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性のプラスチック２を押し出して木質系芯材１の表面に付着させて、金型３の成形穴１０から押し出しされる木質系芯材１の表面を熱可塑性のプラスチック２で被覆する。さらに、この製造方法は、金型３の成形穴１０の内面であって、溶融プラスチック２Ａを表面に付着する成形部１１よりも挿入側に、木質系芯材１の表面を真空脱気する真空脱気室６を設けて、真空脱気室６で表面を真空脱気した木質系芯材１の表面に、成形部１１で溶融状態の熱可塑性のプラスチック２を付着する。【選択図】図２
2010005922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状を同一形状に加工している木質系芯材(1)を金型(3)の成形穴(10)の挿入側に供給して排出側から押し出すと共に、金型(3)の成形穴(10)の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性のプラスチック(2)を押し出して、木質系芯材(1)の表面に付着させて、金型(3)の成形穴(10)から押し出される木質系芯材(1)の表面を熱可塑性のプラスチック(2)で被覆する木芯プラスチック成形体の製造方法であって、
前記金型(3)の成形穴(10)の内面であって、溶融プラスチック(2A)を表面に付着する成形部(11)よりも挿入側に、木質系芯材(1)の表面を真空脱気する真空脱気室(6)を設け、この真空脱気室(6)で表面を真空脱気した木質系芯材(1)の表面に成形部(11)で溶融状態の熱可塑性のプラスチック(2)を付着することを特徴とする木芯プラスチック成形体の製造方法。
【請求項２】
前記金型(3)でもって真空脱気室(6)を加熱し、加熱された真空脱気室(6)でもって木質系芯材(1)の表面を真空脱気する請求項１に記載される木芯プラスチック成形体の製造方法。
【請求項３】
前記金型(3)が、成形穴(10)の真空脱気室(6)よりも挿入側の内面に、木質系芯材(1)の外側表面に密着して、成形穴(10)の内面と木質系芯材(1)の表面との間を気密に密閉する気密リング部(8)を設けており、この気密リング部(8)が真空脱気室(6)の挿入側を気密に密閉し、成形穴(10)に供給される溶融プラスチック(2A)が真空脱気室(6)の排出側を気密に密閉して木質系芯材(1)の表面を真空脱気する請求項１に記載される木芯プラスチック成形体の製造方法。
【請求項４】
前記金型(3)の気密リング部(8)が、成形穴(10)の内面に突出する突出部(12)で、この突出部(12)からなる気密リング部(8)を木質系芯材(1)の表面に密着して、真空脱気室(6)の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室(6)で木質系芯材(1)の表面を真空脱気する請求項３に記載される木芯プラスチック成形体の製造方法。
【請求項５】
前記金型(3)の気密リング部(8)が、成形穴(10)の内面に設けているパッキンで、このパッキンからなる気密リング部(8)を木質系芯材(1)の表面に密着して、真空脱気室(6)の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室(6)で木質系芯材(1)の表面を真空脱気する請求項３に記載される木芯プラスチック成形体の製造方法。
【請求項６】
横断面形状を同一形状に加工している木質系芯材(1)を押し出す成形穴(10)を有する金型(3)と、この金型(3)の成形穴(10)から木質系芯材(1)を押し出す木質系芯材(1)の押出機構(4)と、前記金型(3)の成形穴(10)の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性のプラスチック(2)を押し出すプラスチック(2)の加熱押出機構(5)とを備え、
前記押出機構(4)が木質系芯材(1)を金型(3)の成形穴(10)から押し出して、加熱押出機構(5)が溶融状態の熱可塑性のプラスチック(2)を成形穴(10)の内面に押し出して、金型(3)の成形穴(10)から押し出しされる木質系芯材(1)の表面を熱可塑性のプラスチック(2)で被覆する木芯プラスチック成形体の製造装置であって、
前記金型(3)が、成形穴(10)の内面と木質系芯材(1)の表面との間に真空脱気室(6)を備え、この真空脱気室(6)には真空装置(7)が連結され、真空装置(7)が真空脱気室(6)の空気を排気して、木質系芯材(1)の表面を真空脱気して、真空脱気された木質系芯材(1)の表面に溶融状態の熱可塑性のプラスチック(2)を付着するようにしてなることを特徴とする木芯プラスチック成形体の製造装置。
【請求項７】
前記金型(3)が、成形穴(10)の真空脱気室(6)よりも挿入側の内面に、木質系芯材(1)の外側表面に密着して、成形穴(10)の内面と木質系芯材(1)の表面との間を気密に密閉する気密リング部(8)を設けており、この気密リング部(8)が真空脱気室(6)の挿入側を気密に密閉し、成形穴(10)に供給される溶融プラスチック(2A)が真空脱気室(6)の排出側を気密に密閉して木質系芯材(1)の表面を真空脱気するようにしてなる請求項６に記載される木芯プラスチック成形体の製造装置。
【請求項８】
前記金型(3)の気密リング部(8)が、成形穴(10)の内面に突出する突出部(12)で、この突出部(12)からなる気密リング部(8)が木質系芯材(1)の表面に密着されて、真空脱気室(6)の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室(6)で木質系芯材(1)表面を真空脱気するようにしてなる請求項７に記載される木芯プラスチック成形体の製造装置。
【請求項９】
前記金型(3)の気密リング部(8)が、成形穴(10)の内面に設けているパッキン(14)で、このパッキン(14)からなる気密リング部(8)を木質系芯材(1)の表面に密着して、真空脱気室(6)の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室(6)で木質系芯材(1)表面を真空脱気するようにしてなる請求項７に記載される木芯プラスチック成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材やＬＶＬなどの天然木からなる木質系芯材の表面をプラスチックで被覆する木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質系芯材の表面に、プラスチックフィルムを貼り付け、もしくは、表面を熱収縮フィルムで被覆する技術は開発されている。プラスチックフィルムを木質系芯材の表面に貼り付けるラッピングという手法は、接着剤を塗布したプラスチックフィルムを木質系芯材の表面に押し付けて接着する。この用途に使用されるプラスチックフィルムとして、従来は塩ビフィルムが多数を占めたが、近年では燃焼時のダイオキシン問題等でオレフィン系プラスチックのフイルムが使用され、木目等も精密に再現されており、住宅用内装材として多数使用されている。しかし、この方法は下記の短所がある。
（１）木質系芯材の全周に貼り付けるのが難しい。
（２）木質系芯材の表面に、欠け、穴、節等の欠陥があれば、プラスチックフィルムで被覆した表面に凹凸ができる。
（３）厚い被覆は困難で、角部をプラスチックフィルムの曲げることができる曲率半径よりも小さいエッジにできない。
（４）プラスチックフィルムを接着する接着剤の溶剤によるＶＯＣ問題がある。
【０００３】
また、木質系芯材の表面を熱収縮フィルムで被覆する方法は、木質系芯材を、筒状に成形している熱収縮フィルムに挿入して、熱収縮フィルムを収縮させる。この方法は、熱収縮フィルムを熱風等で加熱して収縮させるのが一般的である。しかしながら、この方法には下記の欠点がある。
（１）木質系芯材の表面に、欠け、穴、節等の欠陥があれば、表面に凹凸ができる。
（２）厚い被覆は困難で、角部を熱収縮フィルムを曲げる曲率半径よりも小さいエッジに加工できない。
（３）木質系芯材の表面に溝状の入り隅があると、入り隅の内面に熱収縮フィルムを付着できず、入り隅は空洞になってしまう。
【０００４】
ところで、木質系芯材の表面をプラスチックで被覆するのではないが、木粉を５０重量％以上に混合してなる木粉プラスチックの表面を、木粉の混合率の少ない木粉プラスチックで形成して、表面性能を改善する方法も開発されている。（特許文献１及び２参照）
これ等の方法は、多量の木粉を含有して成形されたプラスチックの耐侯性を改善するために、表面を低木粉のプラスチックで成形している。多量の木粉を含有する高木粉プラスチックの耐侯性が低い原因として、木粉の吸水・乾燥による膨張・収縮でプラスチックとの界面及び結合材としてのプラスチックが破壊される点が最も大きい。これは、多湿で寒暖の差が激しい日本の風土においては致命的であり、この間題を改善するために、表皮に木粉比率の低いプラスチック混合素材を使用している。中心部まで木粉比率を低下させないのは、重量比５０％以上の木粉を混合する事により木材と分類されることが最も大きな理由であるが、プラスチックを多くすると剛性が低下しクリープも増すという理由も大きい。
【０００５】
また、成形体の全体を木粉プラスチックで構成する場合、比重が大きくなってしまう欠点もある。これはパウダー状に粉砕された木粉の真比重が１．５程度と高いことから、プラスチックと混合しながら木材に分類されても水に浮かない。この対策として、中空成形が一般的に適応され、見かけ比重を軽くしている。また、成形体の強度としては、プラスチックの強度及び木粉との密着性に依存しており、重量あたりの強度は木質材によりも劣っている。
【０００６】
これに対して、天然木からなる木質材は、微細で複雑な細胞構造を持ち、軽量かつ剛性の高さで建築材料をはじめ、さまざまな用途で使用されていることは周知の事実である。しかし、木材は天然素材であり乾燥状態での理想的な環境においてしか長期的な利用ができない。特に、吸水／乾燥における劣化・紫外線劣化・カビ・腐食・食害等の素材劣化は長期間使用する上で大きな問題となるとともに、可燃性の為、建築素材として使用部位の制限がある等の欠点がある。
【０００７】
また、一般的に天然木の表面を保護するためには塗装が行われるが、液体状の塗料は木質材に染み込みやすく硬化時に凹みが発生する。これを防止するために目止めという工程を実施するが、木目が均質で平滑な表面における微細な気孔を改善する事は可能であっても、軽量な早世樹や中低質なエンジニアリングウッドのように表面品質が悪いものは困難である。
【０００８】
一方、熱可塑性プラスチックは、家電・自動車をはじめさまざまな用途に合わせて樹脂の種類・グレード・配合等を適正化させて、多種多様なプラスチックが使用されている。しかし、一般的に温度変化による線膨張が大きく、特に長尺物やボード材が多い建材用途では、発泡断熱材等の特殊な用途にしか使用されておらず、木材の代替を考えた場合は熱膨張以外に比重の重さ・クリープ現象による反り曲がり等の問題があり、使用用途が限られている。
【０００９】
以上の欠点は、天然木からなる木質系芯材の表面を、成形された熱可塑性のプラスチックで被覆することで改善できる。（特許文献３及び４参照）
これらの公報に記載される方法は、木質系芯材の表面を、プラスチックで被覆することにより、木質系芯材のサイズ・形状不安定や強度不足をカバーする木芯プラスチック成形体を実現するものである。また、木質系芯材として、天然木の廃材等を原料として再利用することで、リサイクル効果もある。さらに、天然木の強度不足や汚れやすさという問題点を解決すると共に、塗料や接着剤を使わずＶＯＣゼロの木材を実現できる特長がある。
【特許文献１】特開昭５１−６７３７９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３８６９９号公報
【特許文献３】特開２００１−２８７２０７号公報
【特許文献４】特開２００３−１９７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３は、間伐材からなる芯材の表面に、被覆厚さを３〜１５ｍｍとするオレフィン系合成樹脂からなる被覆層を形成し、その被覆層に木肌状の模様を施す方法を記載している。金型の成形穴からプラスチックと一緒に木材を押し出して、木材の表面をプラスチックで被覆する方法は、加熱して溶融されたプラスチックが木材を加熱して、木材に含まれる空気や水分を膨張させる。膨張した空気や水分は、表面を被覆するプラスチックとの間に移行して、気泡を発生させる。このため、木材を被覆するプラスチックの内面に気泡ができて、綺麗に木材表面を被覆できなくなる。
【００１１】
この弊害を解消するために、特許文献４に記載されるように、樹脂で被覆する前工程で、木材を熱風や乾燥炉内で強制的に乾燥させたり、木材表面をバーナー等の炎によりあぶったりして一時的に表面から水分を蒸発させる方法がある。ただ、この方法は、手間がかかる余分な工程が追加される上、木材乾燥のために多量のエネルギーを消費する欠点がある。また、この方法では、木材に割れが発生して木材の強度が低下し、また外観が悪化する欠点がある。さらに、炎により表面をあぶる方法では、各所における木材の乾燥度合いにばらつきが生じやすく、乾燥が不十分である箇所が残る欠点がある。
【００１２】
この弊害を避けるために、特許文献２の方法は、木材の表面をフィルムで被覆して、フィルムの表面をプラスチックで被覆する。この方法は、木質系芯材の表面を被覆するフィルムで、押し出し成形時に、木材中の水分が蒸発するのを防止する。すなわち、フィルムでもって、木材から蒸発しようとする水分をフィルムの内側に封じこめ、木材と被覆樹脂との間に気泡が生じるのを防止する。
【００１３】
この方法は、水分の弊害を避けるために、木材の表面をフィルムで被覆する必要があり、この工程で極めて手間がかかる欠点がある。また、フィルムを使用することから材料コストも高くなる欠点がある。さらに、この方法は、木材の表面を被覆するプラスチックと木材との間にフィルムが介在することから、プラスチックと木材との結合が極めて弱くなる欠点がある。この欠点は、木材とプラスチックとが相対的に移動して、端部で木材がプラスチックから外部に突出し、あるいは反対にプラスチックが木材から突出するなどの弊害がある。さらに、プラスチックと木材が結合されないことから、プラスチックの強度も低下して破損しやすい欠点もある。さらに、この方法の最大の欠点は、薄いプラスチックフィルムで木材の表面を被覆するので、加熱溶融状態のプラスチックが表面に接触して木材の表面から水分が気化して膨張すると、膨張した水分に押し上げられて、気泡が発生することである。このため、フィルムでは気泡の発生を確実には阻止できない欠点がある。
【００１４】
本発明者は、フィルムの欠点を解消するために、木材の表面に浸透性に優れたシーラーを塗布する方法を開発した。この方法は、フィルムに代わってシーラーで木材の表面を被覆し、シーラーで被覆された木材を金型から押し出して、加熱して溶融されたプラスチックを表面に付着する。シーラーは浸透性に優れた塗料で、フィルムに比較して木材表面への密着性が向上する。ただ、シーラーによる表面処理は、シーラーを薄い皮膜とすると十分な効果が得られず、シーラーを厚い被膜とするには、乾燥・硬化させるために長時間必要となる。また、シーラー処理した表面が平滑となり、プラスチックの接着強度を高くできない問題点もある。
【００１５】
さらに、シーラーによる表面処理は、フィルムに比較すると気泡の発生を抑制することはできても、全ての木材の気泡発生を確実には阻止できない。木材は、高密度な冬目と低密度の夏目とが交互に重って木目となり、さらに、高密度な節もある。すなわち、密度を不均一な状態とするので、全体を均一には乾燥できない。また、加熱されて水分が表面に移行する状態も均一でない。このように不均一な木材の表面に、加熱して溶融されたプラスチックを密着させると、局部的に多量の水分が集中して表面に移行し、この水分が溶融プラスチックに加熱されて気化膨張して、プラスチックの内面に気泡を発生させる。このため、気泡は木目に沿うように集中して発生する。木材を完全に乾燥させるとこの弊害は防止できるが、木材の完全乾燥には極めて手間と時間と費用がかかり現実的でない。
【００１６】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、フィルムを使用することなく、木質系芯材に含まれる水分による弊害、すなわち、プラスチックの内面に気泡ができる欠点を解消して、木質系芯材の表面をプラスチックで綺麗に被覆できる木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、木質系芯材の表面にしっかりと強固にプラスチックを結合できる木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、簡単かつ容易に、しかも少ないエネルギーでもってプラスチック内面に気泡が発生するのを確実に防止できる木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の木芯プラスチック成形体の製造方法は、横断面形状を同一形状に加工している木質系芯材１を金型３の成形穴１０の挿入側に供給して排出側から押し出すと共に、金型３の成形穴１０の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性のプラスチック２を押し出して、木質系芯材１の表面に付着させて、金型３の成形穴１０から押し出しされる木質系芯材１の表面を熱可塑性のプラスチック２で被覆する。さらに、この製造方法は、金型３の成形穴１０の内面であって、溶融プラスチック２Ａを表面に付着する成形部１１よりも挿入側に、木質系芯材１の表面を真空脱気する真空脱気室６を設けて、真空脱気室６で表面を真空脱気した木質系芯材１の表面に、成形部１１で溶融状態の熱可塑性のプラスチック２を付着する。
【００１８】
本発明の請求項２の木芯プラスチック成形体の製造方法は、金型３でもって真空脱気室６を加熱し、加熱された真空脱気室６でもって木質系芯材１の表面を真空脱気する。
【００１９】
本発明の請求項３の木芯プラスチック成形体の製造方法は、金型３が、成形穴１０の真空脱気室６よりも挿入側の内面に、木質系芯材１の外側表面に密着して成形穴１０の内面と木質系芯材１の表面との間を気密に密閉する気密リング部８を設けており、この気密リング部８が真空脱気室６の挿入側を気密に密閉し、成形穴１０に供給される溶融プラスチック２Ａが真空脱気室６の排出側を気密に密閉して木質系芯材１の表面を真空脱気する。
【００２０】
本発明の請求項４の木芯プラスチック成形体の製造方法は、金型３の気密リング部８を、成形穴１０の内面に突出する突出部１２として、この突出部１２からなる気密リング部８を木質系芯材１の表面に密着して、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室６で木質系芯材１の表面を真空脱気する。
【００２１】
本発明の請求項５の木芯プラスチック成形体の製造方法は、金型３の気密リング部８を、成形穴１０の内面に設けているパッキン１４として、このパッキン１４からなる気密リング部８を木質系芯材１の表面に密着して、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室６で木質系芯材１の表面を真空脱気する。
【００２２】
本発明の木芯プラスチック成形体の製造装置は、横断面形状を同一形状に加工している木質系芯材１を押し出す成形穴１０を有する金型３と、この金型３の成形穴１０から木質系芯材１を押し出しする木質系芯材１の押出機構４と、金型３の成形穴１０の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性のプラスチック２を押し出すプラスチックの加熱押出機構５とを備える。製造装置は、押出機構４が木質系芯材１を金型３の成形穴１０から押し出して、加熱押出機構５が溶融状態の熱可塑性のプラスチック２を成形穴１０の内面に押し出して、金型３の成形穴１０から押し出しされる木質系芯材１の表面を熱可塑性のプラスチック２で被覆する。金型３は、成形穴１０の内面と木質系芯材１表面との間に真空脱気室６を備えている。製造装置は、この真空脱気室６に真空装置７を連結して、真空装置７が真空脱気室６の空気を排気して木質系芯材１の表面を真空脱気し、真空脱気された木質系芯材１の表面に溶融状態の熱可塑性のプラスチック２を付着している。
【００２３】
本発明の請求項７の木芯プラスチック成形体の製造装置は、金型３が、成形穴１０の真空脱気室６よりも挿入側の内面に、木質系芯材１の外側表面に密着して、成形穴１０の内面と木質系芯材１の表面との間を気密に密閉する気密リング部８を設けている。この製造装置は、この気密リング部８が真空脱気室６の挿入側を気密に密閉し、成形穴１０に供給される溶融プラスチック２Ａが真空脱気室６の排出側を気密に密閉して木質系芯材１の表面を真空脱気する。
【００２４】
本発明の請求項８の木芯プラスチック成形体の製造装置は、金型３の気密リング部８を、成形穴１０の内面に突出する突出部１２として、この突出部１２からなる気密リング部８を木質系芯材１の表面に密着させて、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室６で木質系芯材１の表面を真空脱気している。
【００２５】
本発明の請求項９の木芯プラスチック成形体の製造装置は、金型３の気密リング部８を、成形穴１０の内面に設けているパッキン１４として、このパッキン１４からなる気密リング部８を木質系芯材１の表面に密着させて、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室６で木質系芯材１の表面を真空脱気している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、木質系芯材に含まれる水分による弊害、すなわちプラスチックの内面に気泡ができる欠点を解消して木質系芯材の表面をプラスチックで綺麗に被覆できる特長がある。それは、本発明が、木質系芯材の表面を真空脱気して、加熱溶融状態の熱可塑性のプラスチックで被覆するからである。本発明は、木質系芯材の表面を真空脱気して木質系芯材表面の水分と空気を除去した状態として、加熱された溶融プラスチックで被覆するので、プラスチックで被覆するときに、溶融されたプラスチックの熱で木質系芯材表面の空気が膨張し、また表面の水分が蒸発して気泡ができるのを確実に阻止できる。とくに、本発明の方法は、真空脱気室の空気を排気して木質系芯材の表面を真空脱気するので、少ないエネルギーでもって、短時間に効率よく、しかも斑なく表面を真空脱気できる。したがって、木質系芯材の表面状態を悪化させることなく、木質系芯材の表面を被覆するプラスチック内面に気泡が発生するのを確実に防止して、木質系芯材の表面を綺麗にプラスチックで綺麗に被覆できる。
【００２７】
また、本発明は、木質系芯材を真空脱気して表面を溶融プラスチックで被覆するので、溶融プラスチックを木質系芯材の表面の微細な凹凸に侵入させて、熱可塑性のプラスチックを木質系芯材の表面にしっかりと強固に結合して剥離しないように被覆できる。
【００２８】
さらに、本発明の方法では、フィルムを使用しないので、従来のフィルムで被覆する方法に比較して、製造にかかる手間を省略して、材料コストを低減しながら、しかもプラスチックを木質系芯材にしっかりと強固に結合させて、表面を綺麗に被覆できる特長が実現できる。
【００２９】
本発明の請求項２の木芯プラスチック成形体の製造方法は、金型でもって真空脱気室を加熱し、加熱された真空脱気室でもって木質系芯材の表面を真空脱気するので、真空脱気室で木質系芯材の表面を加熱しながら、効率よく真空脱気して、さらに、水分をも除去できる。それは、木質系芯材の表面を加熱して空気を膨張させると共に、相対湿度を低下させて水分を気化しやすくし、さらに、減圧された真空脱気室によって水の沸点を低下させて、さらに水分を気化しやすくするからである。とくに、真空脱気室を溶融プラスチックで加熱される金型に設ける構造は、真空脱気室を専用の加熱機構で加熱することなく、加熱された真空脱気室で木質系芯材の表面を加熱して、より効率よく空気と水分を除去できる。
【００３０】
本発明の請求項３の製造方法と請求項７の製造装置は、金型が成形穴の真空脱気室よりも挿入側の内面に、木質系芯材の外側表面に密着して、成形穴の内面と木質系芯材の表面との間を気密に密閉する気密リング部を設けており、この気密リング部が真空脱気室の挿入側を気密に密閉して、成形穴に供給される溶融プラスチックが真空脱気室の排出側を気密に密閉して木質系芯材の表面を真空脱気するので、成形穴の内面を木質系芯材の表面に密着させて、真空脱気室の挿入側を気密に密閉して、木質系芯材を成形穴に挿入しながら、真空脱気室の挿入側を気密に密閉できる。
【００３１】
本発明の請求項４の製造方法と請求項８の製造装置は、金型の気密リング部を、成形穴の内面に突出する突出部として、この突出部からなる気密リング部を木質系芯材の表面に密着して、真空脱気室の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室で木質系芯材の表面を真空脱気するので、突出部を木質系芯材の表面に密着させて、真空脱気室の挿入側を確実に気密に密閉して、木質系芯材を効率よく真空脱気できる。
【００３２】
本発明の請求項５の製造方法と請求項９の製造装置は、金型の気密リング部を、成形穴の内面に設けているパッキンとして、このパッキンからなる気密リング部を木質系芯材の表面に密着して、真空脱気室の挿入側を気密に密閉して、真空脱気室で木質系芯材の表面を真空脱気するので、パッキンを木質系芯材の表面に密着させて、真空脱気室の挿入側を確実に気密に密閉して、木質系芯材を効率よく真空脱気できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置を例示するものであって、本発明は木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置を以下の方法と装置に特定しない。
【００３４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００３５】
本発明の木芯プラスチック成形体の製造方法と製造装置は、横断面形状を同一形状に加工している木質系芯材を、金型の成形穴の挿入側に供給して排出側から押し出しすると共に、金型の成形穴の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性のプラスチックを押し出して、木質系芯材の表面に付着させて、金型の成形穴から押し出しされる木質系芯材の表面を熱可塑性のプラスチックで被覆する。さらに、本発明の製造方法と製造装置は、金型の成形穴の内面であって、溶融プラスチックを表面に付着する部分よりも挿入側に、木質系芯材の表面を真空脱気する真空脱気室を設けており、この真空脱気室で表面を真空脱気した木質系芯材の表面に溶融状態の熱可塑性のプラスチックを付着することを特徴とする。
【００３６】
図１は、本発明の一実施例にかかる木芯プラスチック成形体の製造方法に使用する製造装置を示す概略平面図である。この製造装置の金型３の概略断面図を図２に示している。これらの図に示す製造装置は、プラスチック２を押し出し成形する金型３の成形穴１０から、プラスチック２と一緒に木質系芯材１を押し出して、木質系芯材１の表面を熱可塑性のプラスチック２で被覆する。図の製造装置は、木質系芯材１の表面をプラスチック２で被覆する金型３と、この金型３の成形穴１０から木質系芯材１を押し出しする押出機構４と、金型３の成形穴１０の内面に、加熱して溶融状態となった熱可塑性の溶融プラスチック２Ａを押し出すプラスチックの加熱押出機構５と、金型３に設けている真空脱気室６に連結している真空装置７とを備える。この製造装置は、真空装置７で真空脱気室６の空気を排気して、木質系芯材１の表面を真空脱気し、真空脱気された木質系芯材１の表面に溶融状態の熱可塑性のプラスチックを付着する。
【００３７】
図１と図２の製造装置で表面をプラスチック２で被覆する木質系芯材１は、無垢の木材以外にも集成材、合板、ＬＶＬ、パーティクルボード、ＭＤＦ、ＯＳＢ、ＰＳＬ等の各種エンジニアリングウッドとすることができる。木材は、天然の木材、あるいは合板等の製造工程で発生する廃材などが使用できる。木質系芯材１は、横断面形状を同一とする縦に長い形状に加工され、さらに、プラスチック２で被覆される被覆面１ａを平面状に加工され、あるいは所定の曲率半径で湾曲する湾曲面に加工される。木質系芯材１は、被覆面１ａを切削して平滑面とすることもできるが、切削することなく、たとえば鋸で切削して平面状とすることもできる。
【００３８】
木質系芯材１は、用途に最適な形状に加工される。木質系芯材１の表面を熱可塑性のプラスチック２で被覆して製造される木芯プラスチック成形体は、内装材・外装材・エクステリア素材等の建材、土木資材等において現状で木質材が使用されている部位、全てにおいて利用可能であり、たとえば、コンクリート型枠に使用される木質系芯材は、平面状に加工され、また、コンクリート型枠の面取り材に使用される木質系芯材は、横断面形状を直角三角形とする。また、ブラインドに使用される木質系芯材は、薄い板状に加工され、さらに、内装や外装材に使用される木質系芯材は、板状等の種々の形状に加工される。
【００３９】
木質系芯材１の表面をプラスチック２で被覆する金型３は、加熱して溶融状態となった溶融プラスチック２Ａを供給するプラスチックの加熱押出機構５を連結している。加熱押出機構５は、熱可塑性のプラスチック２を加熱して溶融状態とし、溶融状態の溶融プラスチック２Ａを金型３の成形穴１０に加圧状態で供給する。
【００４０】
熱可塑性のプラスチック２には、ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＥＭＭＡ、ＥＶＯＨ、ＰＶＣ、ＶＤＣ、ＡＢＳ、ＡＳ、ＰＳ、ＧＰＰＳ、ＨＩＰＳ、ＰＭＭＡ、ＭＳ、ＳＢＲ、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＰＥ、ＰＰＳ、ＰＢＴ等を単独で、あるいは複数種を混合したものが使用できる。また、熱可塑性のプラスチックには、各種ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）、及びポリ乳酸等のバイオマス由来プラスチックも使用できる。したがって、本発明は、熱可塑性のプラスチックとして使用するプラスチックの種類や配合を限定しない。
【００４１】
金型３は、これを貫通するように、木質系芯材１を移送する成形穴１０を設けている。成形穴１０は、木質系芯材１の表面に溶融プラスチック２Ａを付着して被覆する成形部１１を排出側に設けており、この成形部１１よりも挿入側に、木質系芯材１の表面を真空脱気する真空脱気室６を設けている。この成形穴１０を通過する木質系芯材１は、真空脱気室６で表面を真空脱気した後、成形部１１で溶融状態の熱可塑性のプラスチック２を付着して表面を被覆する。
【００４２】
成形穴１０の排出側に設けている成形部１１は、その内形を、木質系芯材１の外形よりも大きくしている。図３は金型３の成形部１１と木質系芯材１の相対位置を示す断面図である。この図に示すように、成形部１１の内面と木質系芯材１の外面との隙間（ｄ）にプラスチック２が押し出されて、木質系芯材１の表面にプラスチック２が被覆される。隙間（ｄ）は、木質系芯材１の表面を被覆するプラスチック２の厚さを特定する。したがって、この隙間（ｄ）を広くして、木質系芯材１の表面を被覆するプラスチック２を厚くでき、反対に狭くしてプラスチック２を薄くできる。木質系芯材１の表面を被覆するプラスチック２の厚さは、０．１〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍとすることができる。したがって、成形部１１の内面と木質系芯材１の外面との隙間（ｄ）は、プラスチック２の厚さを考慮して最適に間隔となるように設計される。木質系芯材１は、図３に示すように、その全周をプラスチック２で被覆する。全周がプラスチック２で被覆される木質系芯材１は、表面のプラスチック２で木質系芯材１の乾燥と吸水が阻止されて、収縮や歪みが防止される。木質系芯材は、全周を同じ厚さのプラスチックで被覆する必要はなく、たとえば室内や屋外のフローリングは、上面のプラスチックを下面よりも厚くして、耐久性や耐摩耗性を向上できる。
【００４３】
真空脱気室６は、木質系芯材１の表面を被覆する溶融プラスチック２Ａと、成形穴１０に挿入される木質系芯材１で密閉される。真空脱気室６の挿入側を密閉するために、成形穴１０は、真空脱気室６よりも挿入側の内面に、木質系芯材１の外側表面に密着して、成形穴１０の内面と木質系芯材１の表面との間を気密に密閉する気密リング部８を設けている。
【００４４】
図４に示す金型３は、成形穴１０の挿入側に内面に突出する突出部１２を設けて、突出部１２を気密リング部８としている。突出部１２は、木質系芯材１の挿入方向に向かって内形を小さくする方向に傾斜する傾斜面１３としている。この突出部１２は、スムーズに木質系芯材１を挿入できる。突出部１２からなる気密リング部８は、その内面を木質系芯材１の表面に密着させて、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉する。突出部１２からなる気密リング部８は、その内形を、木質系芯材１の外形よりも小さく、たとえば突出部１２が木質系芯材１の表面に０．１ｍｍ〜５ｍｍ圧入される内形として、より確実に真空脱気室６の挿入側を密閉できる。それは、突出部１２が木質系芯材１の表面に押し込まれる状態で、真空脱気室６の挿入側を密閉するからである。ただ、突出部が木質系芯材の表面に押し込まれる深さを大きくすると、木質系芯材と突出部との摩擦抵抗が大きくなって、木質系芯材を成形穴にスムーズに挿入できなくなる。したがって、突出部の内形は、真空脱気室の挿入側を密閉でき、かつ木質系芯材をスムーズに成形穴に挿入できる形状とする。突出部が木質系芯材の表面に押し込まれる量が同じであっても、突出部と木質系芯材との摩擦抵抗は、木質系芯材の硬さで変化する。硬い木質系芯材は摩擦抵抗が大きく、柔らかい木質系芯材は変形しやすいために、突出部が木質系芯材の表面を押圧する圧力が小さくなって摩擦抵抗が小さくなる。したがって、突出部が木質系芯材の表面に押し込まれる深さは、木質系芯材の種類によって最適値に設定し、硬い木質系芯材は浅く、柔軟な木質系芯材は深くする。
【００４５】
図５の金型３は、真空脱気室６よりも挿入側にある成形穴１０の内面にＯリングなどのパッキン１４を設けて、このパッキン１４を気密リング部８としている。パッキン１４からなる気密リング部８は、木質系芯材１の表面に密着されて、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉する。パッキン１４の内形は、木質系芯材１の外形よりも小さく、これが弾性変形して、真空脱気室６の挿入側を気密に密閉する。この構造は、木質系芯材１の硬さに関係なく、パッキン１４を弾性変形させて、木質系芯材１の表面に密着できる。
【００４６】
さらに、金型３は、真空脱気室６と成形部１１との間に、溶融プラスチック２Ａが真空脱気室６に流入するのを阻止する隔壁１５を設けている。隔壁１５は、内形を木質系芯材１の外形に等しく、あるいは木質系芯材１の外形よりも小さくして、内面を木質系芯材１に密着する形状としている。この成形穴１０は、隔壁１５で真空脱気室６の排出側を気密に密閉できる。この金型３は、隔壁１５と溶融プラスチック２Ａの両方で真空脱気室６の排出側を確実に気密に密閉できる。この金型３は、隔壁１５に加えて溶融プラスチック２Ａでも真空脱気室６の排出側を密閉するので、隔壁１５で真空脱気室６の排出側を完全には密閉する必要はない。
【００４７】
さらに、内面を木質系芯材１の外面に密着させる隔壁１５は、木質系芯材１を定位置に配置させて成形部１１に押し出しする。成形部１１と木質系芯材１との相対位置がずれると、木質系芯材１の表面に設けられるプラスチック２の膜厚が変化する。木質系芯材１の表面を所定の膜厚のプラスチック２で被覆するために、木質系芯材１は成形部１１の定位置にあって押し出しされることが大切である。隔壁１５は、木質系芯材１を成形部１１の定位置に配置して、成形部１１の定位置に挿入する。木質系芯材１は、隔壁１５の内面を滑りながら成形部１１から押し出される。
【００４８】
真空脱気室６は、真空装置７に連結している。真空装置７は真空ポンプで、真空脱気室６を減圧して、木質系芯材１の表面を真空脱気する。真空装置７は、たとえば真空脱気室６を５０トールに減圧する。真空装置７で排気する真空脱気室６の真空度は、高くして木質系芯材１の表面をより確実に真空脱気できる。ただ、真空脱気室６の真空度を高くすると、真空装置７の消費電力が大きくなってランニングコストが高くなる。真空ポンプとこれを駆動するモータの容量を大きくする必要があるからである。真空脱気室６で木質系芯材１の表面を真空脱気するのは、表面を被覆する溶融プラスチック２Ａが木質系芯材１を加熱して含有水分や空気が膨張して局部的に膨れるのを阻止するためである。溶融プラスチック２Ａが膨れる程度は、木質系芯材１の種類によって異なり、天然杉の木質系芯材は、密度が小さくて水分や空気を含みやすく、溶融プラスチックの局部的な膨れが発生しやすい。このように局部的な膨れが発生しやすい木質系芯材にあっては、真空脱気室の真空度を高くして、木質系芯材の表面をより完全に真空脱気する。したがって、真空脱気室６の真空度は、木質系芯材１に要求される真空脱気の程度と消費電力を考慮して、たとえば、５トール〜１００トールの範囲で最適値にコントロールされる。
【００４９】
押出機構４は、木質系芯材１を金型３の成形穴１０に供給する。図１と図２の押出機構４は、木質系芯材１の表面を押し出して移送する移送ロール１６を備える。この移送ロール１６は、モータ等の回転機構（図示せず）で木質系芯材１の移送方向に回転される。図の押出機構４は、一対の移送ロール１６で木質系芯材１の対向面を挟むように押圧して、木質系芯材１を移送する。さらに、図１に示す製造装置は、金型３の排出側に、金型３から排出される木芯プラスチック成形体を金型３から引き出す引出機構９を配設している。図１の引出機構９は、木芯プラスチック成形体の表面を押圧しながら移送する移送ロール１７を備える。この引出機構９も、一対の移送ロール１７で木芯プラスチック成形体の対向面を挟むように押圧して、木芯プラスチック成形体を金型３から引き出す。この引出機構９は、金型３に供給される木質系芯材１の末端を、確実に金型３から引き出して木芯プラスチック成形体を排出できる。
【００５０】
押出機構４で移送される木質系芯材１は、真空脱気室６を通過して成形部１１に供給される。真空脱気室６は、木質系芯材１の表面を真空脱気する。図の金型３は、成形穴１０の内面に真空脱気室６と成形部１１とを設けている。成形部１１に圧入されるプラスチック２は加熱されて溶融状態となっている。したがって、この溶融プラスチック２Ａは金型３を加熱する。溶融プラスチック２Ａで加熱される金型３は、真空脱気室６の内面を加熱する。加熱された真空脱気室６は、挿入側の突出部１２からなる気密リング部８を木質系芯材１に接触させて熱伝導で木質系芯材１の表面を加熱する。とくに、気密リング部８の突出部１２は、木質系芯材１との隙間を気密に密閉するために、木質系芯材１に強く押圧されることから、突出部１２から木質系芯材１に効率よく熱伝導して木質系芯材１の表面を加熱する。さらに、加熱された真空脱気室６は、金型３の内面から放射される赤外線を木質系芯材１の表面に照射して、輻射熱で木質系芯材１の表面を加温する。
【００５１】
真空脱気室６で加熱された木質系芯材１の表層部１ｂの空気は、膨張して真空装置７で効率よく排気される。さらに、木質系芯材１の表層部１ｂは、加熱によって相対湿度を低下させて水分を気化しやすくする。空気は温度が上昇すると含有できる水分量が増加することから、温度の上昇によって相対湿度が低下し、相対湿度が低下すると水分は気化しやすくなる。気化された水分は、木質系芯材１の表面から脱気されて真空装置７で排気される。さらに、減圧された真空脱気室６は、木質系芯材１の表層部１ｂに含まれる水分の沸点を低下させ、さらに、真空脱気室６で加熱されることによって、表層部１ｂの水分は気化しやすくなって効率よく排気される。
【００５２】
真空脱気室６で表層部１ｂの水分と空気が真空脱気された木質系芯材１は、溶融プラスチック２Ａで被覆するときに空気が膨張し、また水分が気化して膨張することで気泡が発生するのを阻止する。さらに、真空脱気室６で真空脱気された木質系芯材１は、成形部１１を通過する状態で表層部１ｂの空隙を減圧状態としている。この木質系芯材１は、成形部１１に移送されて、図６に示すように、表面に接触する溶融プラスチック２Ａを表層部１ｂの空隙１８に吸入して表面の微細な凹凸に侵入させる。このため、成形部１１から押し出しされる木質系芯材１は、表面の微細な凹凸にプラスチック２が吸入されて、プラスチック２の投錨効果で木質系芯材１とプラスチック２とが剥離しないように強固に接着される。とくに、天然の木材である木質系芯材においては、表層部の層状導管の通気性により、成形部に挿入される部分においても優れた脱気効果があり、表面に接触する溶融プラスチックを表層部の空隙に効果的に吸入して、表面の微細な凹凸に侵入させることができる。
【００５３】
図１ないし図４に示す製造装置は、以下の方法で木質系芯材１の表面を熱可塑性のプラスチック２で被覆する。熱可塑性のプラスチック２には、たとえば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂等を使用する。木質系芯材１には、ＬＶＬであって、横断面形状の縦×横を１ｃｍ×５ｃｍとする板材を使用する。この木質系芯材１は、横断面形状を長方形とする板材を、鋸で加工して表面を平滑な面としている。木質系芯材１の表面を、１ｍｍの厚さのプラスチック２で被覆するので、金型３の成形部１１は、１２ｍｍ×５２ｍｍの長方形としている。この金型３の成形部１１に溶融プラスチック２Ａを供給する状態で、押出機構４が木質系芯材１を真空脱気室６から成形部１１に向かって移送する。押出機構４は、５ｍ／分の移送速度で木質系芯材１を移送する。真空脱気室６は、真空度を５０トールとして、木質系芯材１の表層部１ｂを真空脱気する。真空脱気室６で真空脱気された木質系芯材１は、成形穴１０の成形部１１に移送される。金型３の成形部１１を通過する木質系芯材１は、表面に溶融プラスチック２Ａが付着される。溶融プラスチック２Ａは、図６に示すように、減圧状態にある木質系芯材１の表層部１ｂの空隙１８に侵入する状態で付着される。さらに、木質系芯材１は、成形部１１から押し出される状態で、表面に１ｍｍの厚さにプラスチック２が付着されて、プラスチック２で被覆される。
【００５４】
以上の方法で木質系芯材の表面を被覆するプラスチックは、木材切削粉、抗菌剤、香料等を単独で、あるいはこれ等の複数を一緒に混合して、木質系芯材の表面を抗菌処理し、あるいは香りのある状態に被覆することもできる。また、プラスチックに石を破砕した粉末を混合して、人工大理石に近似するプラスチックで木質系芯材の表面を被覆することもできる。さらに、表面に天然木材の木目のある木質系芯材を使用し、この木質系芯材の表面を透光性のプラスチックで被覆して、木質系芯材の木目で表面を綺麗に装飾することができる。また、プラスチックに顔料や染料を添加して、木質系芯材の表面を着色して装飾することもできる。さらに、本発明は、木質系芯材を湾曲できる厚さの板状とし、この木質系芯材を湾曲形状の成形穴から押し出して、表面のプラスチックで木質系芯材を湾曲する形状に保形しながら表面を被覆することもできる。この方法は、たとえばブラインドの板材を製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例にかかる木芯プラスチック成形体の製造装置の概略平面図である。
【図２】図１に示す木芯プラスチック成形体の製造装置の金型の概略断面図である。
【図３】図２に示す金型のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２に示す金型の拡大断面図である。
【図５】金型の他の一例を示す拡大断面図である。
【図６】木質系芯材の表面にプラスチックが付着する状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…木質系芯材              １ａ…被覆面
１ｂ…表層部
２…プラスチック            ２Ａ…溶融プラスチック
３…金型
４…押出機構
５…加熱押出機構
６…真空脱気室
７…真空装置
８…気密リング部
９…引出装置
１０…成形穴
１１…成形部
１２…突出部
１３…傾斜面
１４…パッキン
１５…隔壁
１６…移送ロール
１７…移送ロール
１８…空隙
【図１】
2010005922.tif 000003
【図２】
2010005922.tif 000004
【図３】
2010005922.tif 000005
【図４】
2010005922.tif 000006
【図５】
2010005922.tif 000007
【図６】
2010005922.tif 000008