(57)【要約】  本発明は、熱可塑性樹脂、セルロース粉、発泡剤を含み、前記熱可塑性樹脂と前記セルロース粉との重量比が２０／８０〜８０／２０である木質樹脂組成物を、中子体を有さない賦形ダイを通し、冷却金型へ押し出す工程を有する木質樹脂成形体の製造方法であって、押出成形機のバレルの温度は前記発泡剤の発泡温度より低く設定し、且つ前記賦形ダイの温度は前記発泡剤の発泡温度範囲内に設定しながら成形することにより、高発泡層と、前記高発泡層の外側に形成された低発泡層とを有し、前記低発泡層の表面に前記セルロース粉が露出していない木質樹脂成形体を提供する。本発明によれば、軽量で、釘打ちやネジ止めなどの二次加工性が天然木材と同等であり、表面にウエルドラインが存在することによる筋模様などの意匠不良や表面割れ等の強度問題がなく、製品の剛性・強度に優れ、さらに押出成形により効率良く生産することが可能である木質樹脂成形体が提供される。
2008072708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂とセルロース粉とを２０／８０〜８０／２０の重量比で含む木質樹脂成形体であって、高発泡層と、前記高発泡層の外側に形成された低発泡層とを有し、前記低発泡層の表面に前記セルロース粉が露出していないことを特徴とする木質樹脂成形体。
【請求項２】
前記高発泡層及び前記低発泡層の間に、前記木質樹脂成形体の厚さ方向に変化する比重を有する境界層を有することを特徴とする請求項１に記載の木質樹脂成形体。
【請求項３】
前記低発泡層の厚みが１ｍｍ以上であって、前記木質樹脂成形体の厚みの３分の１以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の木質樹脂成形体。
【請求項４】
前記低発泡層の比重をＸ、前記高発泡層の比重をＹ、及び両発泡層と同一組成の木質樹脂組成物の非発泡体の比重をＺとした時、下記関係を同時に満たす事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木質樹脂成形体。
０．１≦Ｘ−Ｙ≦０．５
０．８０Ｚ≦Ｘ≦０．９９Ｚ
０．５０Ｚ≦Ｙ≦０．８５Ｚ
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂が滑剤を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の木質樹脂成形体。
【請求項６】
前記滑剤が、成形用ポリエチレン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、超高分子量ポリエチレン、及びパラフィンワックスからなる群より選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項５に記載の木質樹脂成形体。
【請求項７】
曲げ弾性率が、２，０００ＭＰａ以上となることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の木質樹脂成形体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の木質樹脂成形体の前記低発泡層の少なくとも一部が研磨されてなり、前記セルロース粉が露出した面を有することを特徴とする木質樹脂研磨体。
【請求項９】
熱可塑性樹脂、セルロース粉、発泡剤を含み、前記熱可塑性樹脂と前記セルロース粉との重量比が２０／８０〜８０／２０である木質樹脂組成物を、中子体を有しない賦形ダイを通し、冷却金型へ押し出す工程を有する木質樹脂成形体の製造方法であって、押出成形機のバレルの温度を前記発泡剤の発泡温度より低く設定し、且つ前記賦形ダイの温度を前記発泡剤の発泡温度範囲に設定する事を特徴とする木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記冷却金型内壁が、低摩擦処理されていることを特徴とする請求項９に記載の木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記低摩擦処理が、冷却金型内面のフッ素樹脂コーティング、クロムメッキ、及びバフ仕上げからなる群により選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項１０に記載の木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記冷却金型内に於いて、固化しながら通過している成形体の溶融した中心部で発泡剤が分解してガスを発生させる条件で成形する事を特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項１３】
冷却金型から吐出された成形体の外形が、冷却金型の出口形状よりも大きくなる条件で成形することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項１４】
前記冷却金型の樹脂流動方向の内壁コーナー部に、コーナーＲ及び／またはＣ面処理が施されていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の木質樹脂成形体の製造方法。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれかに記載の製造方法によって木質樹脂成形体を製造し、前記木質樹脂成形体の少なくとも１面を研磨し、前記セルロース粉を露出させることを特徴とする木質樹脂研磨体の製造方法。
【請求項１６】
前記木質樹脂成形体の表面を０．３ｍｍ〜５ｍｍ研磨することを特徴とする請求項１５に記載の木質樹脂研磨体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデッキ、フェンス、パーゴラ、藤棚、屋外家具、看板、門柱、門扉、コンポストなど、従来は木材が使用されていた用途に用いられる木質樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から木質樹脂成形体及びその成形方法の開発が種々行われており、軽量化のため木質樹脂からなる中空成形体または発泡成形体が開発されているが、中空成形体は、釘打ちやネジ止めを行う際に中空部を意識する必要があり、二次加工性に於いて必ずしも十分に市場の要求を満足しているわけではなかった。更にはエクステリア材として使用した場合、見栄え上、中空部の端面を蓋で塞がなければならないという、施工上の手間を要した。【０００３】
また、発泡成形体は、成形体重量を下げるために発泡倍率を上げると機械的強度が低下してしまい、逆に強度を保つために発泡倍率を低く設定すると成形体重量が低下しないと言うジレンマを有しており、こちらも必ずしも十分に市場の要求を満足しているわけではなかった。【０００４】
近年になって、上記成形体重量と二次加工性の問題を同時に解決する方法として、先ず中空構造の木質樹脂成形体を成形し、続いてその中空部に発泡樹脂を注入する成形方法や、外側に木質樹脂組成物の非発泡層と内部に同じ樹脂または異なる樹脂の高発泡層を共押出成形する方法が提案されている。しかしながら前者の製法は工程が２段階であるため、生産性を向上させる事が難しい傾向を有していた。また後者は共押出成形という技術的に難しく、且つ生産性の面でも通常の押出成形と比べて向上させることが難しいことが多かった。【０００５】
また、特許文献１及び２には、重量、釘打ちやネジ止めなどの二次加工性、製品強度において好ましい成形体として、成形品断面における密度が中心部から表面に向かって増大している構造を有する成形体が開示されているが、これらの成形体は中子体を有する異形押出金型を用いて成形しているため、表面層に必ず中子体を金型に固定するための固定部材によるウエルドラインが発生し、結果、意匠性と強度に於いて必ずしも十分に市場の要求を満足しているわけではなかった。また線膨張での伸縮運動や耐候劣化により意匠面上のウエルドラインが解離する場合もあり、強度や剛性が低下したり、特にエクステリアで使用された時に解離したウエルドラインへ水が染み込み、ゴミが溜まったりカビが生えて美観性を損ねることがあり、その解決法が望まれていた。【０００６】
【特許文献１】特許第３６２６１１２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、軽量性と剛性・強度のバランスに富み、更には特にエクステリア材として使用した場合、意匠面上の解離による強度低下、水の染み込みを心配する必要が無く、さらに押出成形機によって効率良く生産し得る木質樹脂成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意研究を進めた結果、本発明を完成した。【０００９】
本発明の木質樹脂成形体は、熱可塑性樹脂とセルロース粉とを２０／８０〜８０／２０の重量比で含む木質樹脂成形体であって、高発泡層と、前記高発泡層の外側に形成された低発泡層とを有し、前記低発泡層の表面に前記セルロース粉が露出していないことを特徴とする。【００１０】
本発明の木質樹脂研磨体は、前記本発明の木質樹脂成形体の前記低発泡層の少なくとも一部が研磨されてなり、前記セルロース粉が露出した面を有することを特徴とする。【００１１】
本発明の木質樹脂成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂、セルロース粉、発泡剤を含み、前記熱可塑性樹脂と前記セルロース粉との重量比が２０／８０〜８０／２０である木質樹脂組成物を、中子体を有さない賦形ダイを通し、冷却金型へ押し出す工程を有し、押出成形機のバレルの温度は前記発泡剤の発泡温度より低く設定し、且つ前記賦形ダイの温度は前記発泡剤の発泡温度範囲内に設定する事を特徴とする。尚、冷却金型は賦形ダイに接続されていることが好ましく、冷却金型と賦形ダイは一体となって連続していてもよい。また、押出成形機は賦形ダイに接続されていることが好ましい。【００１２】
本発明の木質樹脂研磨体の製造方法は、前記本発明の木質樹脂成形体の製造方法によって木質樹脂成形体を製造し、前記木質樹脂成形体の少なくとも１面を研磨し、前記セルロース粉を露出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の木質樹脂成形体は、高発泡層と該高発泡層の外側に位置する低発泡層とを有することから、軽量性と剛性・強度のバランスに富む。また本発明の木質樹脂成形体の製造方法によると、中子体を有しない賦形ダイを使用して一体に異形発泡押出成形することができるため、意匠面に実質的な界面やウエルドラインを生じる事無く成形することができる。【００１４】
また、本発明の木質樹脂研磨体は、本発明の木質樹脂成形体を研磨して製造されることから、前記木質樹脂成形体の優れた特性を備えた上、塗装性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の木質樹脂成形体断面模式図の一例である。
【図２】本発明の木質樹脂成形体の、厚み方向の硬度変化を測定した例を示す図である。
【図３】本発明の木質樹脂成形体の成形方法に用いられる異形押出金型の一例の断面模式図である。
【図４】従来の、中子体を使用した木質樹脂成形体の発泡押出成形に用いられる異形押出金型の一例の断面模式図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  低発泡層
２  高発泡層
３  境界層
４  賦形ダイ
５  冷却金型
６  押出成形機のバレル
７  ブレーカープレート
８  ヒーター
９  金型の空冷用エア配管
１０  金型の水冷用配管
１１  金型内壁の低摩擦処理層
１２  中子体の固定部材
１３  中子体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［１］木質樹脂成形体
本発明の木質樹脂成形体は、基本的に、内側に位置する低比重の高発泡層と、前記高発泡層の外側に位置する高比重の低発泡層とを有し、低発泡層表面にセルロース粉が露出していない表面を有する。さらに、上記高発泡層と低発泡層との間に成形体の厚さ方向に急激に比重が変化する境界層を有する内部構造を有することが好ましい。尚、ここで言うセルロース粉が露出していない低発泡層の表面の状態というのは、具体的には目視でセルロース粉の露出が確認されず、且つ表面粗さ計でＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に基づく表面粗度を測定し、その算術平均粗さＲａが５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下の状態である。本発明の木質樹脂成形体の周囲（端面以外の表面）は、その全体が低発泡層で覆われていることが好ましいが、一部低発泡層で覆われていない部分があってもよい。【００１８】
低発泡層はその部分自体が高強度部分であり、この高強度部分が成形品断面の外殻に配置されるという、材料力学での断面係数を稼ぐのに有利なデザインとなっていることで成形体の機械的物性を強いものとしている。本発明の木質樹脂成形体断面の一例を図１に示す。当該断面図は押出成形時の押出方向に直交する方向の断面図である。図中、１は低発泡層、２は高発泡層、３は境界層である。【００１９】
図１に示す木質樹脂成形体は一体に異形発泡押出成形されたものであるため、高発泡層と低発泡層は界面を持たずに連続してつながっている。しかしながら高発泡層と低発泡層の間での比重変化（内側から外側に向かって増加）は急激であり、且つ高発泡層及び低発泡層それぞれの層内での比重がほぼ一様である。更には木質樹脂成形体の高発泡層と低発泡層は、それぞれの存在が成形体の端面、即ち切断面に於いて目視で確認できる程に明瞭である。【００２０】
故に成形体中心部から外表面部まで均質な比重で発泡している従来の発泡成形体や、特許文献２に示す中心部から外側に向かって線形的に即ち直線的に比重が増加する従来の発泡成形体と、本発明の木質樹脂成形体とは構造が異なる。【００２１】
図１に示す木質樹脂成形体における高発泡層と低発泡層は、それぞれが明瞭に目視で確認できるものであるが、その２層の間にある過渡領域、即ち境界層は目視ではやや不明瞭である。しかしながら、該境界層は機械的な測定により詳細にわかる。低発泡層と高発泡層及び境界層は同一組成なので比重と硬度は相関があるため、硬度測定を以って、係る高発泡層と低発泡層、及び境界層の存在を把握することができる。【００２２】
図２は、その測定結果の一例である。図２は往復動摩擦摩耗試験機及び表面粗さ計を利用し、断面形状が１５０ｍｍ×３０ｍｍの低発泡層の木質樹脂成形体の、押出方向に垂直な端面上で、３０ｍｍの厚さ方向に成形体中心から外周部へ向かって測定した硬度分布図である。縦軸は往復動摩擦摩耗試験機での荷重によるへこみを表し、数値の絶対値が小さい程、高硬度、即ち高強度・高比重であることを表す。尚、図２の測定では往復動摩擦摩耗試験機及び表面粗さ計を利用したが、低発泡層と高発泡層それぞれの硬度の相対的な関係がわかる方法ならばいずれの方法で測定しても良く、例えばロックウエル硬さ測定などを利用し、端面で成形体中心から外周部へ向かって測定しても同様の結果を得ることができる。【００２３】
具体的にその測定方法を説明すると、一定荷重をかけた往復動摩擦摩耗試験機の先端球状のピン（圧子）を成形体端面上で正確に厚さ方向に沿って、成形体中心から成形体側面方向に向かって一定速度で挿引する。そして高発泡層と低発泡層に於ける凹みの差が目視で確認できる位になるまで、挿引を往復させ、挿引されて凹んでできた溝の深さを、表層からの各距離で表面粗さ計を使用して測定し、この溝の深さを硬度の目安とする。【００２４】
図２において、表層付近に溝の深さがほぼ一定の小さい値、即ち高硬度の領域が存在する。硬度即ち強度と比重は相関し、この部分が本明細書で低発泡層と定義する部分である。一方、成形体中心部分で溝の深さがほぼ一定の大きな値を示す部分、即ち低硬度の領域が存在する。この部分が本明細書で高発泡層と定義する部分である。またこの低発泡層と高発泡層との間に急激な硬度変化を生じている領域が存在する。この部分は前述した過渡領域であり、本明細書では境界層と定義する。【００２５】
以上の様に、本発明の木質樹脂成形体は、成形体中に高発泡層とその周囲に低発泡層が明瞭に存在する構造を有する。もし軽量性だけを追い求めれば、従来品の如く中心から外周まで均質に高発泡していればよく、逆に剛性・強度だけ追い求めれば、非発泡体で中心から外周まで構成すればよいが、本発明の木質樹脂成形体は、この特異な構造により軽量性と剛性・強度を高い次元でバランスしている。【００２６】
尚、木質樹脂成形体の低発泡層及び高発泡層は、それぞれ均一に発泡している、即ち均一な発泡率であることが好ましい。低発泡層と高発泡層とは同一組成であり、強度、硬度、比重、発泡率は相関がある。故に均一な発泡率であると言うことは、均一な硬度であることも意味する。図２は低発泡層及び高発泡層それぞれが均一な硬度であることを明瞭に表しており、故にそれぞれの層が均一な発泡率であることを意味している。尚、図２は硬度を目安としたものであるが、他の測定法によって各位置に於ける比重や強度を測定し、縦軸をその測定法での測定値にしても同様のグラフを描く事が可能である。【００２７】
また本明細書でいう低発泡層または高発泡層の発泡の均一性とは、それぞれの層に於ける硬度や比重、強度等の測定値の平均値Ａと標準偏差σの関係が次式の範囲内にある程度の均一性であることを意味する。【００２８】
０≦σ／Ａ≦０．２５
尚、ここで言う標準偏差σとは、標本分散ではなく不変分散の平方根を指す。【００２９】
またここで言う測定値とは、低発泡層または高発泡層の層内の、様々な位置に於ける硬度、比重、強度のいずれかの測定値であるが、形状によって全ての測定が可能である訳ではなく、また測定法毎に測定誤差の大きさも異なる。それ故、σ／Ａの範囲は測定可能な測定法の中で、最も測定誤差の小さいもので得られた値と定義する。【００３０】
この均一性は均一であればあるほど、軽量性と剛性・強度のバランス上好ましく、σ／Ａの範囲は更に下記範囲内であることが好適である。【００３１】
０≦σ／Ａ≦０．１０【００３２】
尚、高発泡層は層内にボイド等発泡異常の部分が多少存在する事があるが、これは本発明の効果に影響はほとんど無いので、前記測定の際はその部分の測定値は除外するものとする。【００３３】
本明細書で言う急激に比重が変化する境界層とは、成形体中心から低発泡層の表面に向かう成形体の厚み方向に於いて、極めて短い距離で比重が高発泡層の比重Ｙから低発泡層の比重Ｘに変化している層を意味する。比重が急激に変化することは、前述の通り、硬度、強度、発泡率も急激に変化することを意味するのであるが、硬度を尺度にとると図２に示すようなグラフで境界層を表す事ができる。【００３４】
その極めて短い距離である、成形体の厚み方向の境界層厚みとは、成形体の厚みにもよるが、想定されるエクステリア用建築資材程度の大きさ、即ち２００ｍｍ程度までの厚みの成形体での境界層の厚みは、１５ｍｍ以下である。よって、高発泡層の比重Ｙから低発泡層の比重Ｘへの変化が、成形体の厚み方向１５ｍｍ以内でなされている状態を、本明細書では急激に変化すると定義する。尚、境界層の厚みは、成形体の厚みの１／５以下であることが好適であり、１／１０以下であることが更に好適である。【００３５】
本発明の木質樹脂成形体の厚みは１０ｍｍ以上が好ましく、更に好ましくは１５ｍｍ以上、最も好ましくは２０ｍｍ以上である。１０ｍｍ未満であると成形上、低発泡層と高発泡層の明瞭な形成が製造技術上難しくなるからである。一方、本発明で言う木質樹脂成形体厚みの上限は、理論上存在しないが、厚くなれば厚くなるだけ押出成形機の容量は大きくなり且つ冷却金型を長くする必要があるため、製造技術上、２００ｍｍ程度が限界であると推定される。【００３６】
尚、本発明で言う木質樹脂成形体の厚みとは、断面形状が長方形の場合はその縦と横の長さの短い方を指す。長方形の一部に溝のある形状など、長方形で近似できる断面形状の場合は長方形に近似し、同様に縦と横の短い方を指す。断面形状が円形の場合は直径、楕円の場合は短径を指す。【００３７】
また、本明細書において低発泡層の厚みとは、成形体の厚み方向において発泡層を挟んで２つの低発泡層がある場合、いずれか一方の低発泡層の厚みを指す。【００３８】
本発明の木質樹脂成形体は、低発泡層と高発泡層とを有していることから、釘打ち・ネジ止め・のこぎりでの切断などの二次加工が行いやすい。高発泡層が無く、全体が低発泡層と同様の強度・比重である木質樹脂成形体は、製品強度は高い一方、硬いので二次加工性は極めて悪い。本発明では低発泡層よりも硬度の低い高発泡層を有することで、釘打ち・ネジ止め・のこぎりでの切断などの二次加工が行いやすい。つまり人力での加工の場合、比較的大きな力が不要であり、また電気工具での作業の場合も、消費電力や加工部の発熱を抑えることができ作業性を向上できる。特に充電式電動工具での作業の場合、消費電力の低減は電池交換の回数を減らすので、作業性向上に大きく寄与する。また発熱の抑制は、切り子の溶融を減少させて工具への付着を低減するので、こちらも作業性向上に寄与する。【００３９】
更に高発泡層の存在は、木質樹脂成形体自身の熱容量を同体積の非発泡樹脂成形体の熱容量より小さなものとする効果もある。即ち、成形体表面の凹凸形状、色、施工場所にも依存する事ではあるが、真夏や真冬時に素手や裸足で接するエクステリア部材の温冷感対策としての効果も期待できる。【００４０】
一方、高強度で比重の高い低発泡層が存在することは、打ち込んだネジや釘の保持力を高く保つ事に貢献する。【００４１】
以上の通り、本発明の木質樹脂成形体はこの特異な構造を採る事により、軽量性、強度・剛性に加え、良好な二次加工性も有しており、天然木と同様に二次加工できる。【００４２】
本発明の木質樹脂成形体は、低発泡層の厚みが１ｍｍ以上且つ、成形体の厚みの１／３以下であることが好適であり、さらには厚みが２ｍｍ以上且つ成形体の厚みの１／４以下であることが更に好適である。尚、低発泡層の表面を研磨する場合は、研磨後の成形体に於ける低発泡層の厚みが上記範囲内であることが好ましい。低発泡層の厚みが１ｍｍ以上存在すると、木質樹脂成形体として強い剛性と強度を十分発現すると共に、釘やネジを打ち込んだ際のそれらの保持力も十分である。また低発泡層の厚みが木質樹脂成形体の厚みの１／３以下とすると、成形体が軽く、釘、ネジ打ち、のこぎりでの切断などの二次加工性も良好である。即ち軽量性と良好な剛性・強度に加えて、二次加工性を良好にするためには、低発泡層の厚みが前記範囲内である事が好適である。【００４３】
また低発泡層が良好な剛性・強度及び釘・ネジの保持力を発現し、更に高発泡層が軽量性・のこぎりでの良好な切断性を発現するためには、セルロース粉の配合比率、使用樹脂の種類により多少上下はあるが、低発泡層の比重をＸ、高発泡層の比重をＹ、更にはその両発泡層と同一組成の木質樹脂組成物の非発泡体の比重をＺとした時、下記関係を同時に満たす事が好ましい。【００４４】
０．１≦Ｘ−Ｙ≦０．５
０．８０Ｚ≦Ｘ≦０．９９Ｚ
０．５０Ｚ≦Ｙ≦０．８５Ｚ【００４５】
低発泡層の発泡率Ｚ／Ｘ及び高発泡層の発泡率Ｚ／Ｙは、それぞれ下記の範囲内にある事が好ましい。【００４６】
１．０１≦Ｚ／Ｘ≦１．２５
１．１８≦Ｚ／Ｙ≦２．００【００４７】
尚、この同一組成の木質樹脂組成物の非発泡体とは、低発泡層及び高発泡層とは発泡剤以外の配合が同一組成の木質樹脂組成物と本明細書では定義し、具体的にはその発泡剤を除いた同一組成の射出成形品を指す。非発泡体比重Ｚの算出方法は、具体的には射出成形で１０ｍｍ×４ｍｍ×８０ｍｍのＩＳＯ短冊試験片金型を使用し、保圧を徐々に上げながら成形して成形品重量を上げて行き、成形品重量が飽和状態になった際の成形品の比重を測定したものである。【００４８】
また本明細書で言う低発泡層の比重Ｘ及び高発泡層の比重Ｙの測定法は、木質樹脂成形体よりそれぞれ該当する部分より精密カットソーにて厚さ１〜２ｍｍ程度の試験体を矩形状に正確に切り出し、気温２３℃、湿度５０％環境下で調湿した後、同環境下でマイクロメーターによる寸法測定と精密電子秤により重量を測定し、算出した値である。その該当する部分は、前出の硬度測定を用い、正確に切り出し位置を決める事ができる。【００４９】
［２］木質樹脂研磨体
本発明の木質樹脂成形体は、セルロース粉が露出していない低発泡層の表面を有しているが、前記表面を研磨し、セルロース粉が剥き出した表面とすると、木質樹脂研磨体が得られる。研磨により天然木材調の質感を向上すると共に塗装性も向上する。尚、前記表面の研磨は、成形体全面に渡って実施しても、または１面のみ、例えば意匠面のみ研磨してもよい。複数の面を研磨する場合、各面の研磨量は、それぞれ異なっていてもよい。【００５０】
［３］木質樹脂成形体の製造方法
本発明の木質樹脂成形体は、中子体を有しない賦形ダイを使用して一体に異形発泡押出成形で製造することができる。尚、ここで言う一体とは、低発泡層と高発泡層をそれぞれ別に成形して組み合わせるのではなく、同時に成形することを意味する。この製造方法により得られた木質樹脂成形体は、従来品が持つ界面やウエルドラインを持たないので、界面やウエルドラインに起因する不具合、即ち解離による強度低下、更にはその解離した部分へ水が染み込んでゴミが溜まったり、カビが発生したりする不具合は生じない。【００５１】
中子体を使用した金型での発泡成形で、成形体の外側が高比重、内側が低比重の状態とする技術は特許文献１及び２に開示されているが、原理上、中子体を金型内壁に固定する固定部材が溶融樹脂の流路を分断してウエルドラインを必ず作ってしまう。特に植物性セルロース粉を含む成形体の場合には、ウエルドラインが存在するとセルロース粉からの色素成分により該ウエルドラインが意図せず目立ってしまう傾向にあるが、ウエルドラインを有しない木質樹脂成形体では、その心配もない。尚、特許文献１に記載の成形体は中心から外側へ向かっての比重分布が線形的であり、低発泡層と高発泡層とを有する本発明の木質樹脂成形体とは異なる。【００５２】
ウエルドラインや界面は、目視で確認できる場合もあるが、曲げ強さ測定を行った際の破断面を観察することで確実に確認できる。曲げ強さ試験を行った際、もしウエルドラインや界面が存在すれば、その部分は他の部分よりも解離しやすいので、亀裂はウエルドラインまたは界面に沿って走りやすく、そのため痕跡が現れやすいからである。尚、曲げ強さ試験としては、例えばＪＩＳ  Ｋ６９３１が使用できる。【００５３】
本発明の木質樹脂成形体の製造方法は、押出成形機のバレルの温度を発泡剤の発泡温度より低く設定し、一方、賦形ダイの温度を発泡剤の発泡温度範囲内に設定する製造条件を採択する。これによりバレル内では木質樹脂組成物は可塑化されるが発泡は生じず、発泡は賦形ダイからその後段に配置された冷却金型内において集中的に生じる。この冷却金型内に発泡を集中させる事は、高発泡層、境界層、低発泡層の形成に重要な役割を果たす。【００５４】
高発泡層、低発泡層が形成されるメカニズムは、次のように推定される。即ち冷却金型内では、強大な発泡圧力により溶融した木質樹脂組成物は成形体の中心部から外側の冷却金型内壁に向かって押しやられる。冷却金型内壁近傍へ押しやられた溶融した木質樹脂組成物は熱を奪われ固化し始め、仮に未反応の発泡剤がそこに残っていても発泡はできなくなる。一方、成形体の中心部はなかなか冷めない為、冷却金型内壁と接触する成形体外周部と比較すると長い時間発泡し続け、溶融した木質樹脂組成物を前記外周部へ向かって供給し続ける。結果、中心部は高発泡状態となる一方、その周囲には低発泡状態の層が形成される。こうして、高発泡層及び低発泡層を有する木質樹脂成形体の構造は、冷却金型内で形成される。【００５５】
この冷却金型内で発泡を生じさせる木質樹脂成形体の製造方法は、押出成形機のバレル内及び賦形ダイ内で発泡剤の発泡反応を完了させた上で冷却金型内に溶融樹脂組成物を押し出す通常の発泡押出成形法と異なるものである。【００５６】
また低発泡層の表面にセルロース粉の剥き出しが無いように成形するためにも、例えば、押出成形機のバレルの温度を木質樹脂組成物に含まれる発泡剤の発泡温度より低く設定し、且つ賦形ダイの温度を発泡剤の発泡温度範囲に設定し、もって冷却金型内で発泡が起こるようにすればよい。これを満たすための成形条件は、押出成形機の温度設定、スクリュー回転数、原料供給速度、異形押出金型の温度設定、引き取り機の引き取り速度、発泡剤の種類と添加量、冷却金型内壁のコーティング剤種類、冷却金型の長さの最適化により達成できる。尚、冷却金型から吐出された成形体の外形が、冷却金型の出口形状よりも大きくなる条件で成形することが好ましい。このような条件で成形することで、冷却金型内壁に押しやられて形成される成形体外周部の低発泡層は、より高比重化しかつ厚みが増す一方、中心部の高発泡層はより低比重化され、結果、成形体として機械的物性と軽量性及び二次加工性のバランスがより向上するという効果が得られる。なお一般的な発泡押出成形では、成形体形状がそのまま商品となる為、成形時に寸法を厳格に制御する必要があり、そのため寸法バラツキの原因となる前記の冷却金型の出口形状よりも大きくなる成形条件は、通常選択できない。一方、本発明の製造法は、発泡押出成形の後に研磨工程を行いここで寸法制御が可能である為、前記成形条件を好適に用いる事ができ、この点が本発明の製造法の大きな特長である。尚この研磨工程自体も、本発明の木質樹脂組成物が持つ「研磨できる」という特長を利用したものである。他の一般的な樹脂組成物では通常、割れたり、研磨機に研磨粉が溶着したりして不具合を引き起こしてしまう為、研磨工程を用いる事は通常容易ではない。【００５７】
外観不良や強度低下防止の観点で、冷却金型に押しやられる木質樹脂組成物と冷却金型内壁との間に十分な摺動性が確保されることが好ましい。木質樹脂組成物と冷却金型内壁の間の摺動性を確保することにより、これらの間の摩擦力が大きすぎて冷却金型内で動かなくなったり、また摺動性不足のために成形体の表面にヒビ割れを生じたりするのを防止できる。【００５８】
摺動性を確保する手段の一つとして、木質樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂が、滑剤を含む組成である事が好適である。滑剤の具体例には、成形用ポリエチレン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス、超高分子量ポリエチレンがあり、これらは一つでも複数使用しても良い。尚、ここで言う成形用ポリエチレンは、射出成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形等、一般的な成形の成形原料として使用されるポリエチレンを指し、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、またプロピレンや酢酸ビニル等のコモノマー成分とエチレンとの共重合体がある。これらは木質樹脂組成物を構成する成分である熱可塑性樹脂の範疇に入れ、その配合量は熱可塑性樹脂の配合量として計算するものとする。【００５９】
他の滑剤を使用せずに成形用ポリエチレンのみを使用する場合、十分な摺動性を得るためには、その配合率は木質樹脂組成物全体の１５質量％以上であることが好ましい。尚、上限は熱可塑性樹脂の最大配合率である８０質量％まで配合してよい。熱可塑性樹脂としてポリエチレンのみを使用することは可能であるが、冷却金型内壁との十分な摺動性を保ちながら、木質樹脂組成物の剛性や強度を更に向上させる手段として、ポリプロピレン、ポリスチレン等の高剛性樹脂とポリエチレンを併用した組成の方が更に好適である。【００６０】
一方、滑剤がポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス、超高分子量ポリエチレンの場合は、十分な摺動性を得る観点で、これらの使用総量が、木質樹脂組成物全体の１重量％以上が好適であり、更に好ましくは４重量％以上である。またコスト高や機械的物性低下を防止する観点で、１０重量％以下が好ましく、６重量％以下がより好ましい。【００６１】
摺動性を確保するための２つ目の手段として、冷却金型内面に滑性手段を講じる事も好適である。滑性手段の方法としては、フッ素樹脂コーティング（テフロン（登録商標）コーティング等）、クロムメッキ、バフ仕上げによる低摩擦処理が好適である。【００６２】
冷却金型内面の表面粗度は低い程好ましい。具体的には、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に基づく表面粗さ計での表面粗度を測定で、その算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下の状態が好ましく、更に好ましくは０．３μｍ以下、最も好ましくは０．１μｍ以下である。【００６３】
また賦形ダイ内壁に滑性手段を施すことも、成形が安定する傾向がある事から好適である。【００６４】
また更に、前記摺動性を確保するための３つ目の手段として、木質樹脂成形体の押出方向に直交する断面が多角形（四角形等）である場合において、冷却金型の隣り合う２つの内壁面が形成するコーナー部に、コーナーＲ及び／またはＣ面処理を施す方法も好適である。何故なら冷却金型内のコーナー部は、接触する木質樹脂組成物の溶融物及び／または固化物の表面が最も抵抗を受けて食らい付きやすい場所であり、成形体自身もこの部分が最もひび割れやすいからである。このコーナー部の全てまたは一部に、コーナーＲ及び／またはＣ面処理を施す事により、ひび割れの危険性は確実に低減される。具体的にはコーナーＲの場合、半径０．５ｍｍ以上が好適であり、上限はその成形体の意匠性・機能性が許す限り大きい方が好ましいが、大きすぎると断面形状が楕円形に近くなってしまうので、厚さと幅が２０ｍｍ以上の角材であれば半径５ｍｍ程度までが実用的である。Ｃ面についても、４５°の角度で前記コーナーＲと同程度の大きさの範囲が好適である。【００６５】
このようなコーナーＲ及び／またはＣ面処理を施された冷却金型で成形された木質樹脂成形体は、このコーナーＲ及び／またはＣ面の形状を転写した断面形状を呈する。尚、この転写されたコーナーＲ及び／またはＣ面は、意匠上問題なければ残っていてもよく、またコーナーＲやＣ面が小さい場合は無くなるまで削ってもよい。また別途、コーナーＲやＣ面の部分の前記表面だけを、トリマーやカンナで削り落としてもよい。【００６６】
摺動性を確保するために、木質樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂が滑剤を含有するようにする方法、冷却金型の内壁面に滑性手段を施す方法、冷却金型のコーナー部にコーナーＲ及び／またはＣ面処理を施す方法のうちいずれか一つを採用しても、或いは二つを組み合わせて用いても良い。【００６７】
木質樹脂組成物と冷却金型内壁との摺動性が確保されていれば、冷却金型内での発泡圧力をより一層高めた成形条件を選択する事が可能となる。冷却金型内での発泡圧力をより一層高めると、冷却金型内に於いて、溶融した木質樹脂組成物をより多く外周部へ押しやる事になる事になるので、低発泡層をより厚くより高比重に形成せしめ、またその分、高発泡層をより高発泡で低比重状態とすることができる。【００６８】
十分な強度を有する低発泡層を高発泡層の周囲に形成するには、前記の通り成形体の表面が内部からの発泡圧力で押し付けられ、且つ樹脂組成物の中心部から金型内壁面へ向かって発泡により次々と溶融樹脂が押しやられていく成形条件が望ましい。【００６９】
成形機シリンダー及び賦形ダイの好ましい温度設定は、次のとおりである。賦形ダイ中の最も高温部分が発泡剤の発泡温度範囲内とし、且つ押出成形機のバレルの温度は発泡剤の発泡温度より低く設定する。即ち賦形ダイから冷却金型の中で、発泡が集中して生じる温度設定にすることが本発明の木質樹脂成形体の製造方法には必要である。【００７０】
図３に、本発明の製造方法に用いられる賦形ダイ及び冷却金型の一例の断面を模式的に示す。図中、４は賦形ダイ、５は冷却金型、６は押出成形機バレル、７はブレーカープレート、８はヒーター、９は冷却金型５の空冷用エア配管、１０は冷却金型５の水冷用配管、１１は金型内壁の低摩擦処理層である。【００７１】
賦形ダイ４は、木質樹脂組成物の押出方向における断面積が、押出成形機のバレルから木質樹脂組成物が押し出された直後に一旦狭くなり、再び広くなる開放−圧縮−開放構造を有する。ヒーター８は賦形ダイ４内を流通する木質樹脂組成物を、それに含まれる発泡剤の発泡温度に加熱するようになっている。【００７２】
押出成形機バレル６から賦形ダイ４に入った樹脂組成物は、賦形ダイ４内で圧縮後に開放されることにより、内部圧力が低下する。そのため、発泡剤が効率良く発泡しながら冷却金型５に入り、木質樹脂組成物の表面は冷却金型５の内壁に押しつけられる。内壁には低摩擦処理層１１が設けられているので、木質樹脂組成物は大きな抵抗を生じることなく冷却金型５内を摺動することができる。水冷用配管１０を流れる冷却水によって、冷却金型５は冷却され、その内部を摺動する木質樹脂組成物の表面付近も冷却される。一方、木質樹脂組成物の中央付近は冷却金型５内でも未だ発泡温度を保っているので、冷却金型５内を摺動しながらも発泡が起こる。このように冷却金型５内で局所的な発泡が継続することは、高発泡層とその外側に形成された低発泡層とを有する木質樹脂成形体の形成に寄与すると考えられる。【００７３】
ブレーカープレート７は使用しなくても良いが、使用した方が成形を安定させやすいと思われる。ブレーカープレート７を使用した場合、溶融樹脂組成物流体はブレーカープレート７を通過直後、原理上、一旦ウエルドラインを持つ事になる。しかし図３の構成に於いては、ブレーカープレート７の直後に大きな開放空間に達するため乱流となり、更に賦形ダイ４の開放−圧縮−開放構造の流路を通る際に圧縮されるので、ブレーカープレート７由来のウエルドラインは消失すると考えられる。更には賦形ダイ４はヒーター８で発泡剤の発泡温度範囲まで木質樹脂組成物流体を加熱する為、成形体の外周部に当る部分のウエルドラインが消失し易い。尚、成形体の厚みが４０ｍｍを超えるような厚肉形状では、成形体中心部にブレーカープレート７の痕跡即ちウエルドラインが一部残るケースがありうるが、成形体中心部にウエルドラインによる色ムラや水の染み込みを生じても製品としての意匠性や剛性・強度上影響を与えないので、あまり問題にならない。【００７４】
本発明に用いられる木質樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、二次加工性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンの１種以上からなる熱可塑性樹脂が好ましい。また、二次加工性と強度、剛性のバランスの点で、少なくともポリエチレンとポリスチレン又はポリプロピレンとの混合物からなる熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。【００７５】
木質樹脂組成物は、一般的に熱分解を受けやすいセルロース粉を含むため、比較的低い温度で加工できる熱可塑性樹脂が好適である。押出成形時に起こる分解ガスの発生を防止する観点で、好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１９０℃以下、最も好ましくは１８０℃以下で押出成形加工することが好ましいので、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンは熱可塑性樹脂として非常に好適である。【００７６】
ポリエチレンとしては、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、Ｌ−ＬＤＰＥのいずれでもよいが、優れた機械的強度を得る上でＨＤＰＥが好ましい。流動性はメルトインデックスが、好ましくは０．０１〜１０．０、最も好ましくは０．０５〜５．０の範囲が成形性の上で極めて好ましく使用できる。尚、この場合のメルトインデックスとは、ＪＩＳ  Ｋ６９２２  コードＤに規定されているものであり、測定温度が１９０℃、荷重が２．１６ｋｇの時の値である。【００７７】
ポリスチレンとしては、スチレンを単独重合して得られる汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、及び、共役ジエンとスチレンの共重合体である耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）を好ましく使用することができる。中でもＧＰＰＳは剛性が高くさらに好ましい。流動性はメルトインデックスが好ましくは０．１〜２０．０、最も好ましくは０．５〜１０．０の範囲が成形性の上で極めて好ましく使用できる。尚、この場合のメルトインデックスとは、ＪＩＳ  Ｋ６９２３  コードＨに規定されているものであり、測定温度が２００℃、荷重が５．００ｋｇの時の値である。【００７８】
ポリプロピレンとしては、汎用ポリプロピレン（ＰＰ）、及びプロピレンと他の単量体との共重合体であるランダムコポリマー、ブロックコポリマーを好ましく使用することができる。また、酸無水物などで変性したポリプロピレンも使用できる。ポリプロピレンとしては、比較的低温で加工できるブロックコポリマーやランダムコポリマーが好適である。流動性はメルトインデックスが、好ましくは０．１〜２０．０、最も好ましくは０．５〜１０．０の範囲が成形性の上で極めて好ましく使用できる。尚、この場合のメルトインデックスとは、ＪＩＳ  Ｋ６９２１−１  コードＭに規定されているものであり、測定温度が２３０℃、荷重が２．１６ｋｇの時の値である。【００７９】
尚、熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンの２種以上のブレンド物でもよい。その場合、ブレンドされた樹脂同志の相溶性を向上させるための相溶化剤を使用すると好適である。例えばポリエチレン又はポリプロピレンとポリスチレンとをブレンドした場合は、水素添加スチレン系エラストマーを相溶化剤として配合する事が好適である。例えば旭化成ケミカルズ（株）製のタフテックＨ１０４１、Ｈ１０４３、Ｈ１０５１の配合が好ましい。【００８０】
セルロース粉は、特に限定されるものではなく、例えば木粉、木質ペレット、パルプ、バカス、ケナフ、おが屑、木質繊維、籾殻、破砕チップ材、果実殻粉、古紙、竹の粉末、ビールの絞り粕、コーヒーの絞り粕、不織布の粉砕物、木綿、木綿の撚糸、レーヨン繊維等が挙げられ、これらを単独又は２種類以上組み合わせて用いることもできる。セルロース粉は用途によって適宜選択することができるが、機械的強度及び二次加工性の点で木粉、木質ペレットが好ましい。【００８１】
セルロース粉は、必要に応じて乾式または湿式粉砕を行い、さらに必要に応じて篩い分けにより粒径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍの粉粒としたものを用いるのが良い。セルロース粉の粒径が上記範囲より小さい場合はその取扱いにおいて粉立ちなどが起き易く、また粉砕や篩い分けに手間がかかりコスト高になる可能性がある。また、粒径が上記範囲より大きい場合には、得られた成形体の機械的強度が不充分になる可能性がある。【００８２】
セルロース粉の形状は、粒子状だけでなく、扁平な形状、異型形状、及びそれらの混合物でも良い。【００８３】
木質樹脂組成物は、少なくとも、熱可塑性樹脂とセルロース粉の混合物からなり、その混合割合は重量比で２０／８０〜８０／２０である。好ましくは、熱可塑性樹脂とセルロース粉の混合物中における熱可塑性樹脂の重量割合が２５〜７０質量％、さらに好ましくは３０〜５０質量％である。当該混合物中における熱可塑性樹脂の割合が２０質量％未満では加工性に問題が生じ、また８０質量％を超えると所謂プラスチック調の外観となってしまい木質感が損なわれる。【００８４】
発泡成分を、安定的且つ確実に冷却金型内で発泡させるためには木質樹脂組成物に発泡剤を添加することが好ましい。発泡剤としては市販のものを使用でき、木質樹脂組成物中の熱可塑性樹脂の種類により多少の差はあるが、発泡温度範囲の下限が１４０℃〜２００℃のものが好ましく、更に好ましくは１６０℃〜１９０℃のものである。１４０℃以上としたのは、木質樹脂組成物の成形温度以上とする観点であり、一方、セルロース粉が分解して、成形中に焦げを生じるのを防止する観点で２００℃以下が好ましい。発泡温度が前記の範囲であれば特に無機系でも有機系でも好ましく用いられる。発泡剤は、熱可塑性樹脂とセルロース粉との混合物１００質量部に対して０．２〜３．０質量部の範囲で用いられる。【００８５】
前記したように、木質樹脂組成物に滑性を持たせるため、熱可塑性樹脂にポリエチレンを配合することが好ましい。またポリエチレンは割れにくい樹脂であり、釘やネジを打つことが想定される木質樹脂成形体の原料として好適である。但し、剛性や強度を充足する観点で、熱可塑性樹脂がポリエチレンのみからなるよりは、ポリスチレン又は／及びポリプロピレンとの混合物であることが好ましい。【００８６】
廃棄物を熱可塑性樹脂及び／またはセルロース粉原料の少なくとも一部として用いると、環境対策として、また生産コストを低減できる点からも好適である。【００８７】
木質樹脂組成物には、本発明の効果を損ねない範囲において、必要に応じて、他の添加剤、充填材を添加してもよい。【００８８】
例えば熱可塑性樹脂とセルロース粉との相溶化剤として、無水カルボン酸基やアクリル酸基を官能基として有するポリオレフィン系樹脂や、無水マレイン酸、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタアクリレートが挙げられる。【００８９】
さらに他の添加剤として着色剤、滑剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤などが使用できる。【００９０】
充填材としてはタルク、炭酸カルシウムなどの粒子状無機充填材、ガラス繊維などの無機繊維状充填材、ポリエステル繊維などの有機繊維状充填材を用いることができる。【００９１】
木質樹脂組成物の調製前に、セルロース粉を単独で乾燥させるか、或いは、熱可塑性樹脂成分、セルロース粉成分、及び他の必要な成分を、バンバリーミキサーやヘンシェルミキサーなどを用いて加熱、混合し、水分を除去することが好ましい。特に水分量の多い木粉を使用する場合、この前処理を実施することが望ましい。【００９２】
セルロース粉を単独で乾燥する手段として、ホッパードライヤー、パドルドライヤーなどの粉体用乾燥機を用いることができる。また、セルロース粉を他の成分と混合した状態で乾燥する手段としては、ヘンシェルミキサー、シユーラー、リボンブレンダー、パドルドライヤーなどを用いて、常圧、または、減圧の条件で乾燥することができる。尚、押出成形前に、セルロース粉を他の成分と混合して乾燥する場合、該成分の凝集を抑制することが好ましい。【００９３】
また、セルロース粉を乾燥する手段として、押出成形加工中に押出機のシリンダーベント口などから、常圧、または、減圧の条件で脱揮することにより、脱水・乾燥処理を施すことも好ましく適用される。【００９４】
尚、バンバリーミキサーやヘンシェルミキサー等に入れた内容物が高粘度溶融状態となるまで加熱すると、ミキサーがトルクオーバーを生じ、それ以上攪拌ができない状態となる場合がある。従ってミキサーでの加工温度の上限は２００℃以下が好ましく、更に好ましくは１８０℃以下である。【００９５】
［４］木質樹脂研磨体の製造方法
本発明の木質樹脂成形体の低発泡層の表面は、カンナやサンダー等を用いて好適に研磨することができる。特に天然木材の角材加工に使用されている自動カンナ機やベルトサンダーを使用すると、研磨量が制御しやすく、工業的な大量生産にも対応できるので好適である。更にベルトサンダーは研磨方向に筋状の凹凸を研磨体表面に賦与し、より木質感を高めることができるので最終的な研磨工程の仕上げとして好適である。研磨量が少ない場合はベルトサンダー単独で、多い場合は途中まで自動カンナ機で研磨しその後ベルトサンダーで研磨する工法が、工業的には好適である。研磨によって得られる木質樹脂研磨体は、天然木材に近い質感、即ち木質感を有すると共に、高い塗装性を有する。【００９６】
木質樹脂研磨体を得るために低発泡層を研磨する量は、１面当り０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下が好適であり、更に好適なのは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。０．３ｍｍ以上研磨することにより、セルロース粉を剥き出しにして、木質感を出し、表面に塗装し易くすることができる。また研磨量及び研磨時間の無駄を防止する観点で、研磨量を５ｍｍ以下にする事が好適である。【００９７】
尚、この低発泡層の表面を研磨すると木質感や塗装性が向上する理由は厳密にはよくわかっていないが、本発明者は次のように推定している。高比重の低発泡層を高発泡層の周囲に形成させる成形条件に於いて、冷却金型内の成形体表面は金型内壁との接触面でササクレたりめくれたりせず滑って行き、この過程で低発泡層の表面にあったセルロース粉はその内部へ沈み、表面自体はセルロース粉のないほぼ樹脂成分のみの状態になると推定される。特に木質樹脂組成物と冷却金型内壁との摺動性が確保されている場合はその傾向が顕著と思われる。それ故、冷却金型から出てきた木質樹脂成形体の低発泡層の表面は、樹脂で覆われた、セルロース粉が露出していない鏡面状で、プラスチック様の外観を呈していると推定される。【００９８】
これに対し、ほぼ樹脂成分のみからなる表面を研磨することで、内部に沈んでいたセルロース粉を剥き出しの状態にすることができると考えられる。ほぼ樹脂成分のみからなる表面は塗料との親和性が低い場合が多い一方で、セルロース粉はこのような問題を有しないため、研磨により塗装性が向上すると推定している。特に木質樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂の全てまたは一部にポリエチレンやポリプロプピレン等のポリオレフィン系樹脂が使用されている場合、それらは塗料との親和性が低く塗装の難しい樹脂であるので、塗装する場合は表面を研磨しておくのが好ましい。【００９９】
尚、本発明の木質樹脂成形体および木質樹脂研磨体は、デッキの床材およびステップ材、フェンスの柱や笠木等、荷重を受けるエクステリア材としての使用を主として想定した建材である。故に曲げ弾性率の値が、２，０００ＭＰａ以上であるとたわみが少なくて好ましく、２，３００ＭＰａ以上であると更に好ましい。曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ６９３１によって測定した値とする。【０１００】
本発明者の実験によると、成形時の発泡を抑制し、成形体全体の比重を高めることで曲げ弾性率が向上する傾向がある。同一の組成・形状の元での比較ならば、この傾向は、比重が０．７〜１．２の範囲内に於いてほぼ線形的である。ただし、比重が高すぎると、釘打ち・ネジ止め・のこぎりでの切断などの二次加工が著しく悪化する。二次加工性を考えると、比重は１．０以下である事が好ましく、更に好ましくは０．９５以下、特に好ましくは０．９３以下である。剛性と二次加工性とのバランスを考えると、曲げ弾性率を比重で除した値は２，１００ＭＰａ以上である事が好ましく、更に好ましくは２，３００ＭＰａ以上、最も好ましくは２，５００ＭＰａ以上である。【０１０１】
夏場の屋外での使用時でも十分な剛性を保つ為、本発明の木質樹脂成形体および木質樹脂研磨体は、それを構成する木質樹脂組成物の荷重たわみ温度は高いほど好ましい。具体的には、ＪＩＳ  Ｋ７１９１−１，２に準じて測定された荷重たわみ温度の値が、７５℃以上である事が好ましく、更に好ましくは８０℃以上、最も好ましくは８５℃以上である。
【実施例】
【０１０２】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。【０１０３】
［原料］
実施例で用いた原料は以下の通りである。【０１０４】
＜熱可塑性樹脂＞
ポリプロピレン（ＰＰ）：サンアロマー（株）製；ＰＢ２２２Ａ
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）：旭化成ケミカルズ（株）製；「サンテック」ＨＤ  Ｂ８７１  （滑剤である成形用ポリエチレンにも相当する。）
ポリスチレン（ＰＳ）：ＰＳジャパン（株）製；「ＰＳＪ−ポリスチレン」６８０【０１０５】
＜滑剤＞
超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）：旭化成ケミカルズ（株）製；「サンファイン」ＵＨ−９５０
ポリエチレンワックス（ＰＥ−ＷＡＸ）：三井化学（株）製；「ハイワックス」２００Ｐパラフィンワックス：日本精鑞（株）製；Ｐａｒａｆｆｉｎ  ＷＡＸ  １３５【０１０６】
＜セルロース粉＞
市販木粉（木種は松）：Ｊ．ＲＥＴＴＥＮＭＡＩＥＲ＆ＳＯＨＮＥ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ製；「ＬＩＧＮＯＣＥＬ」Ｓ１５０ＴＲ
廃材木粉：鉛筆製造工程で排出された、鉛筆木材部分の研磨粉の圧縮減容物【０１０７】
＜相溶化剤＞
無水マレイン酸変性ＰＰホモポリマー：ＵＮＩＲＯＹＡＬ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製；「ポリボンド」３２００【０１０８】
＜発泡剤＞
無機系発泡剤マスターバッチ（炭酸塩系）：三協化成（株）製；「セルマイクＭＢ」３０６４  （発泡温度：１８０〜２２０℃）【０１０９】
［測定］
＜低発泡層、境界層、高発泡層の硬度及び厚み＞
木質樹脂成形体を押出方向と垂直な方向に切断し、その面における低発泡層、境界層、高発泡層の硬度と厚み測定を、それぞれ前出のピン／プレート式の往復動摩擦摩耗試験機と表面粗さ計を使用した方法で実施した。往復動摩擦摩耗試験機には、ピン（圧子）の先端形状が直径５ｍｍ、半球状でステンレス製のものを使用し、そのピンにかけた一定荷重は３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）、ピンの挿引速度及び回数は３０ｍｍ／ｓ、３０往復とした。尚、往復動摩擦摩耗試験機は東測精密工業（株）製「ＡＦＴ−１５ＭＳ」を使用し、表面粗さ計は（株）東京精密製「Ｓｕｒｆｃｏｍ５７５Ａ−３Ｄ」を使用して測定した。【０１１０】
＜低発泡層、高発泡層、非発泡体の比重＞
前項の低発泡層の厚み測定で得られた情報を元に、低発泡層に帰属される部分及び高発泡層に帰属される部分それぞれより、精密カットソーにて厚さ２ｍｍ程度の試験体を矩形状に正確に切り出し、気温２３℃、湿度５０％に調湿した後、同環境下でマイクロメーターによる寸法測定と精密電子秤により重量を測定し、それぞれの比重を算出した。【０１１１】
また、非発泡体については、発泡剤を除いた木質樹脂組成物の射出成形品を成形した。具体的には、１０ｍｍ×４ｍｍ×８０ｍｍのＩＳＯ短冊試験片金型を使用し、保圧を徐々に上げながら成形して成形品重量を上げて行き、成形品重量が飽和状態になった際の成形品について、上記低発泡層、高発泡層と同様にして比重を測定した。【０１１２】
［発明の効果の評価法］
＜軽量性＞
成形体を正確に１００ｍｍの長さで切り出し、マイクロメーターを使用して幅、厚み、長さ、及び重量を正確に測定し、比重を算出した。【０１１３】
＜剛性・強度＞
ＪＩＳ  Ｋ６９３１に基づき、曲げ弾性率と曲げ強さを測定した。【０１１４】
＜高発泡層、低発泡層の発泡の均一性＞
高発泡層及び低発泡層の硬度の測定値の平均値Ａと標準偏差σの関係が以下の範囲内にあるものについて均一である、該範囲を超えるものについては均一でないと考え、確認した。【０１１５】
０≦σ／Ａ≦０．２５【０１１６】
＜釘打ち込みのしやすさ＞
長さ４５ｍｍの市販の木材用釘を使用し、ハンマーで成形体の研磨面に打ちつけて評価した。評価は一つの試験体に５回、釘を換えながら実施した。５本の内３本以上の釘が天然木と同様に打ち込めた場合は「問題なし」とし、３本以上の釘が刺さらなかったり、折れ曲がったり、試験体が割れてしまった場合は「硬くて困難」と評価した。【０１１７】
＜ネジ打ち込みのしやすさ＞
長さ５０ｍｍの市販の木材用木ネジを使用し、ドライバーで成形体の研磨面にねじ込んで評価した。評価は一つの試験体に５回、木ネジを換えながら実施した。５本の内３本以上の釘が天然木と同様に打ち込めた場合は「問題なし」とし、３本以上の木ネジが入り込まなかったり、折れ曲がったり、試験体が割れてしまった場合は「硬くて困難」と評価した。【０１１８】
＜低発泡層に於けるウエルドライン＞
成形体の研磨面を目視で観察し、それで観察されれば「ウエルドラインあり」と評価した。また目視で観察されない場合でも前出の剛性・強度評価の際、その試験後の試料の破断面を観察し、低発泡層の亀裂が一様ではなく断層が見られ、且つそれが同一組成の複数の試験体に於いて同じ位置に生じている場合は、「ウエルドラインあり」と評価した。それ以外は「ウエルドラインなし」と評価した。【０１１９】
＜木質感＞
成形体の表面の研磨を実施した例に対しては、研磨前後の表面状態の比較で木質感が向上したか否かを以下の方法で確認した。【０１２０】
３人の人間が目視で研磨前の表面状態と研磨後の状態それぞれを確認し、２名以上が研磨によって天然木調の意匠性が向上したと判断した場合、「向上した」とし、それ以外は「向上しなかった」と評価した。【０１２１】
＜塗装性＞
木質感の評価と同様に、成形体の表面の研磨を実施した例に対しては、研磨前後で塗装性が向上したか否かを以下の方法で確認した。【０１２２】
研磨前の表面に下記市販の３種類の塗料を刷毛塗りで塗布して塗装性を確認し、続いて表面を研磨してその研磨した部分の塗装性を同様に確認した。研磨により、塗料のはじきが低減されて塗りやすくなった場合、塗装性が「向上した」とし、それ以外は「向上しなかった」と評価した。
１）ニッペホームプロダクツ（株）製：水性ウッディーガード木部保護塗料（アルキド、アクリル系）  ウォルナット
２）大日本塗料（株）製：サンデーペイント  水性艶ありウレタン建物用（ウレタン系）  ブラウン
３）（株）アサヒペン製：ハンズセレクト水性ペイント（アクリル、フッ素系）  ブラウン【０１２３】
（実施例１）
前処理として、発泡剤を除く表１記載の原料を表１記載の配合量にて５００Ｌヘンシェルミキサー（三井鉱山製）へ投入し、攪拌し、せん断発熱で加熱攪拌した。ミキサーに設置されている熱伝対式温度計の測定温度では約１３０℃付近まで昇温度するまで続け、セルロース粉中の水分を除いた。【０１２４】
その後、樹脂が軟化しセルロース粉が溶融した樹脂の小塊に付着し始めるまでせん断発熱による加熱攪拌を続けた。樹脂が軟化しセルロース粉が周囲に付着し始める時期の見極めは、ヘンシェルミキサーの電流計の値が変動し始めた時に一度ミキサーを停止して前処理混合物の様子を観察し、付着を目視で確認して行った。【０１２５】
続いて得られた前処理混合物をクーリングミキサーへ移し、６０℃以下になるまで攪拌しながら冷却した。６０℃になった時点で、発泡剤を表１に記載の配合量でクーリングミキサー中へ投入し、冷却された前処理混合物と共に攪拌した。【０１２６】
得られたブレンド混合物を原料とし、押出成形用原料とした。ＰＣＭ６５型二軸押出機（池貝鉄鋼社製）に１５６ｍｍ×３２ｍｍの断面形状を有し、図３の概略図で示される異形押出金型（型Ａ）を取り付け、前出の押出成形用原料を用い、一体に押出成形した。温度設定は、バレル６の温度は発泡剤の分解温度範囲より低い設定とし、賦形ダイ４の温度は分解して発泡する発泡温度範囲内の設定とした。即ち、バレル６の中では熱可塑性樹脂は十分可塑化するが発泡剤はほとんど分解せず、冷却金型５に入る直前の賦形ダイ４にて発泡温度範囲まで昇温させ、発泡剤の分解反応が進行中のまま冷却金型５に溶融したブレンド混合物が導かれる事を狙った温度設定とした。具体的には、バレル６のホッパー下を１４０℃、ブレーカープレート７付近を１７０℃とし、その間は定比で温度勾配が生じる設定とした。一方、賦形ダイ４は１８５℃の温度設定とした。尚、型Ａは賦形ダイ４と冷却金型５よりなり、中子体は使用していない。また冷却金型５及び賦形ダイ４の内壁面上にテフロンコーティングがされている。更には、冷却金型５の２つの内壁面が形成する、樹脂流動に沿った方向のコーナー部に於いて、Ｃ面処理が施されている。【０１２７】
冷却金型の出口から吐出されてくる成形体の表面が木粉の剥き出しが無く、鏡面状態になる事を目視で確認しつつ、且つ単位長さ当たりの成形体重量を測定し、軽量性を考慮しながら成形条件を調整した。具体的には押出成形機の温度設定、スクリュー回転数、原料供給速度、異形押出金型の温度設定、引き取り機の引き取り速度を調整し、既定の長さで切断して成形体を得た。【０１２８】
得られた成形体は３日間放置して空冷した後、前出の各測定と評価をそれぞれ実施した。その測定結果及び評価結果を表２，表３に示した。尚、成形性に問題はなかった。【０１２９】
（実施例２〜８、１０〜１４）
実施例１と同様に、表１記載の原料を表１記載の配合量で試料調製、押出成形を行った。得られた木質樹脂成形体は、市販の天然木角材用の自動カンナ機とベルトサンダーにて４つの成形面の表面を、向かい合った面でほぼ同厚になるよう、即ち約３ｍｍずつと約１ｍｍずつ削り、断面形状が１５０ｍｍ×３０ｍｍの長方形となるように研磨した。【０１３０】
得られた研磨体はいずれも図１と同様の断面を有しており、前出の各測定と評価をそれぞれ実施した。その測定結果及び評価結果を表２，表３に示す。【０１３１】
尚、実施例２〜８、及び実施例１０〜１４のいずれも成形性に問題はなかったが、滑性を有する樹脂であるＨＤＰＥや滑剤であるＵＨＭＷＰＥ、ＰＥ−ＷＡＸ、パラフィンワックスを使用した実施例５〜７、実施例１０〜１２、及び実施例１４は採り得る成形条件幅が広く、組成として成形しやすい傾向が確認された。【０１３２】
（実施例９）
異形押出金型として断面形状が６６ｍｍ×４２ｍｍの金型（型Ｂ）を使用して成形し、且つ成形体を前出の自動カンナ機とベルトサンダーにて４つの成形面を削り、断面形状が６０ｍｍ×４０ｍｍの長方形となるように研磨した事以外は、実施例２と同様に試料調製、成形、測定・評価を行った。得られた研磨体は図１と同様の断面を有していた。測定結果及び評価結果は表２，表３に示す。【０１３３】
尚、型Ｂは中子体を有しておらず、型Ａと同様の開放−圧縮−開放構造を有しており、且つ冷却金型及び賦形ダイの内壁面上にテフロンコーティングがされている。ただ型Ａと異なり、冷却金型の２つの内壁面が形成する、樹脂流動に沿った方向のコーナー部に於いて、コーナーＲ処理及びＣ面処理は施されていない。成形性に問題ないレベルであったが、同一組成で使用した賦形ダイ・冷却金型だけが異なる実施例２と比較すると成形体が冷却金型内のコーナー部に食らい付いてひび割れる時があり、実施例２より採り得る成形条件幅が狭いという傾向が確認された。【０１３４】
（比較例１）
発泡剤を使用しなかったこと以外、実施例２と同様に試料調製、押出成形及び研磨、測定を行い、評価した。その測定結果及び評価結果を表２，表３に示す。【０１３５】
（比較例２）
表２に示す組成、実施例１と同様の手順で前処理を行ったが、得られた前処理混合物は元の木粉と同様の粉っぽい状態であり、樹脂がバインダーとして機能し木粉同志が凝集した状態となっている実施例１とは異なった。実施例１と同様、発泡剤をクーリングミキサー中でブレンドし、成形を試みたが固まらず、成形体を得る事はできなかった。【０１３６】
（比較例３）
特許文献１および特許文献２に記載のセルカプロセスに準じ、比較実験を実施した。図４に示す中子体を有する断面形状１５６ｍｍ×３２ｍｍの異形押出金型（型Ｃ）を使用したこと以外は実施例２と同様に試料調整、押出成形及び研磨を行い、測定と評価をした。尚、型Ｃは、冷却金型５及び賦形ダイ４の内壁面上にテフロンコーティングがされていた。更には、冷却金型４の２つの内壁面が形成する、樹脂流動に沿った方向のコーナー部に於いて、Ｃ面処理が施されていた。実施例と同様に測定結果及び評価結果を表２、表３を示す。【０１３７】
木質樹脂組成物の組成が同じで、かつ木質樹脂研磨体の断面形状が同じである実施例２と比較すると、比重はやや低く軽くなったものの、比重の低下した割合以上に、曲げ弾性率および曲げ強さは著しく低い値を示した。曲げ弾性率および曲げ強さ測定後の試験体の破断面を観察すると、ウエルドラインと思われる界面に沿って、亀裂の一部が走っている様子が確認された。ウエルドラインが成形体内部に存在すると、応力の成形品全体へ分散が阻害され、結果として曲げ弾性率および曲げ強さの低下する事は容易に類推される。故にウエルドラインが存在した為、曲げ弾性率および曲げ強さが低い値を示したと推定した。【０１３８】
（比較例４）
成形条件を変更した事以外は、実施例２と同様に押出成形及び研磨を行い、測定と評価をした。成形条件の変更点は温度設定であり、バレル６の温度が発泡剤の発泡温度範囲内に達する様、設定した。即ち、発泡剤の分解反応を専らバレル６内で生じさせ、冷却金型５に導かれる頃には前記分解反応が完了している状態であることを狙った温度設定とした。具体的には実施例２のバレル６及び賦形ダイの設定温度に対し、一律２０℃を足した温度設定とした。【０１３９】
結果、端面に現れる低発泡層が目視で見ると不明瞭になった。実施例と同様に測定結果及び評価結果を表２、表３を示す。【０１４０】
【表１】
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【０１４１】
【表２】
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【０１４２】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明の木質樹脂成形体は強い機械的物性と二次加工性を高い次元でバランスさせており、主にエクステリア材料として使用するのに好適な建築材料である。特に屋外で用いられる床材、例えばデッキ材、フェンス部材、縁側用部材、門扉部材、門柱材、看板材、プランター用部材、パーゴラ用部材、藤棚用部材、屋外家具用部材、コンポスト用部材等として、好ましく用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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