(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機のダイから熱可塑性樹脂加熱溶融物をストランド状に吐出流下させ、該ストランド状樹脂溶融物に木質材料を供給混合し、該混合物を受板に堆積せしめてマットをフォーミングし、該マットをプレス成形して木質成形体を製造する方法において、該木質材料を該混合物中３０〜８０重量％の割合で添加することによって該ストランド状樹脂溶融物を該木質材料の重量によって延伸細化することを特徴とする木質成形体の製造方法
【請求項２】
該木質材料はフレーク形状の木片である請求項１に記載の木質成形体の製造方法
【請求項３】
該木質材料はディスク回転式の散布機によってはじき飛ばしながら該ストランド状樹脂溶融物に添加される請求項１または２に記載の木質成形体の製造方法
【請求項４】
該熱可塑性樹脂はリサイクル品である請求項１〜３に記載の木質成形体の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軽量な木質成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木粉等の木質材料と熱可塑性樹脂とを混合して木質成形体を成形するものとしては、エクストルーダーや加熱溶融型ニーダー等で熱可塑性樹脂を溶融させて、その中に木粉等を投入し、練り込んだ混合物を押出成形したり、木質材料と熱可塑性樹脂チップもしくはペレットとの混合物をホットプレスして成形体を得ることが提案されている。木質材料としては、木粉のほか故紙を粉砕したもの等、細かい木質材料が用いられている。このような木質成形体は建築板や家具素材として有用である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように高温高圧下で溶融状態にした熱可塑性樹脂中に木質材料を投入すると、元来木質材料が保有する種々の糖分、リグニン等が該溶融熱可塑性樹脂に溶出し、さらにエクストルーダー等のスクリューによる高圧状態での練込み作用によって、その溶出成分が該熱可塑性樹脂に分散されることゝなる。その結果該熱可塑性樹脂成分が劣化し、所定の硬度や強度が得られなかったり更に靱性が得られず脆くなったりし、また耐候性も悪くなって屋外で紫外線に曝露されることでチョーキングを起こす等の不具合が生じる。
また、木質材料に熱可塑性樹脂チップもしくはペレットを混合する場合、常温下で該木質材料と該樹脂を混合しても均一に該樹脂が分散し難く、また木質材料として故紙粉砕物を用いた場合、比表面積が増加することでバインダーとしての樹脂分が多量に必要となり、その結果密度が高くなってしまい、合板、ＯＳＢと云った熱硬化性樹脂を用いた強度特性に優れた既存構造材にかわるような軽量木質成形体が得られ難いと云う問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、押出機(1) のダイ(4,14)から熱可塑性樹脂加熱溶融物Ｒをストランド状に吐出流下させ、該ストランド状樹脂溶融物Ｒに木質材料Ｗを供給混合し、該混合物Ｍx を受板(9) に堆積せしめてマットＭをフォーミングし、該マットＭをプレス成形して木質成形体を製造する方法において、該木質材料Ｗを該混合物Ｍx 中３０〜８０重量％の割合で添加することによって該ストランド状樹脂溶融物Ｒを該木質材料Ｗの重量によって延伸細化する木質成形体の製造方法を提供するものである。
該木質材料Ｗはフレーク形状の木片であることが望ましく、また該木質材料Ｗはディスク回転式の散布機によってはじき飛ばしながら該ストランド状樹脂溶融物Ｒに添加されることが望ましい。更にまた該熱可塑性樹脂はリサイクル品であることが望ましい。
【０００５】
【作用】
熱可塑性樹脂を押出機中で加熱溶融し、ダイからストランド状に吐出流下せしめる。そして該ストランド状樹脂溶融物Ｒに木質材料Ｗを供給混合する。この際、該ストランド状樹脂溶融物Ｒに対し、木質材料Ｗをディスク回転式の散布機によりはじき飛ばしながら散布すると、木質材料Ｗはスピンしながら接するので、該ストランド状樹脂溶融物Ｒに対し木質材料Ｗが良くからみつく。更に該木質材料Ｗを混合した該樹脂溶融物Ｒは該木質材料Ｗの重量により延伸細化される。この際該樹脂溶融物Ｒに付着している木質材料Ｗにおいて、相互近接している木質材料Ｗ間の樹脂溶融物Ｒが延伸細化されると、木質材料Ｗ相互が樹脂溶融物Ｒの細糸により連なった玉すだれ状となり、この状態で受板(9) 上に落下受止されマットＭがフォーミングされるが、この際樹脂溶融物Ｒの細糸がちぢれ状態となって木質材料Ｗをまき込み、網目のような状態となる。このように本発明では木質材料Ｗと樹脂溶融物Ｒとは密にかつ均一に混合されるので、ミキサー等の混合機は不必要となる。
【０００６】
この場合、吐出流下する該樹脂溶融物Ｒと該木質材料Ｗとの混合物Ｍx 中、該木質材料Ｗが３０重量％に満たない場合には、該木質材料Ｗの重量による該樹脂溶融物Ｒの延伸細化が順調に行われず、成形体中の木質材料Ｗの分散が悪化して強度が低下する。該木質材料Ｗが８０重量％を越えると、該木質材料Ｗは吐出流下する樹脂溶融物Ｒに対して過剰に供給されることになり、受板(9) 上にフォーミングされたマットＭ中に樹脂溶融物Ｒが付着していないかあるいは不充分に付着した木質材料Ｗが存在することになり、その結果強度等の物性が劣化し、更に外観も劣化する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔木質材料〕
本発明において使用される木質材料Ｗとしては、木片、ストランド、木粉、木毛、木質繊維束、木質パルプ等がある。該木質材料Ｗは例えば木造建築物を構築、改築あるいは解体する場合に発生する端切れや廃材等から得られるものであってもよい。このような端切れや廃材は従来主として焼却処理されていたが、焼却処理によれば地球温暖化の原因となるＣＯ2 ガスが発生する。しかし上記のように端切れや廃材を木質材料Ｗとして再利用すれば環境負荷を低減出来る。
上記木質材料Ｗとしては、特にフレーク形状の木片を使用することが好ましい。フレーク形状の木片は例えばパールマン社のリングフレーカーを用いて、薄削片状にした形状で幅０．５〜２０mm、長さ１〜５０mm、厚み０．１〜５mmのものが好ましく、さらに幅０．５〜１０mm、長さ４〜３５mm、厚み０．１〜２．５mmのものが好ましく、特に幅４〜８mm、長さ２０〜２５mm、厚み０．５〜１mmの木片が好ましい。
上記したように該木質材料Ｗは廃材を使用することが出来るが、このような改築、解体木材は容易にフレーカーによってフレーク形状の木片とすることが出来る。
【０００８】
また、木片に水分があると加熱成形の際木片から水蒸気が発生し、木片と熱可塑性樹脂との間に水蒸気膜を作ってしまい、木片と熱可塑性樹脂との密着がうまくいかないため、通常木片処理化した後にドライヤーにて木片の含水率は８％未満好ましくは５％未満に乾燥される。
【０００９】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明において使用される熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂および上記熱可塑性樹脂の廃材がある。これらの熱可塑性樹脂は二種類以上混合されてもよい。
【００１０】
上記の熱可塑性樹脂廃材のソースとして特に有用なものは、大量に廃材が発生する農業用熱可塑性シート、包装用熱可塑性袋、ＰＥＴボトル、熱可塑性繊維製品、家庭電化製品のキャビネット、自動車のバンパー等である。
【００１１】
〔廃材の利用〕
また本発明の木質成形体の廃材は切削、粉砕、あるいは解繊して木質材料Ｗとし、再び木質成形体の原料や木質セメント板の原料として再利用が出来る。このような木質成形体の再利用においてはリサイクル性は非常に高いものであり、間接的には熱可塑性樹脂のリサイクル性が大巾に向上する。しかもこのような木質成形体は建築板、家具素材、コンクリート型枠等に大量使用されるからリサイクル熱可塑性樹脂も大量に消費出来る。
【００１２】
〔第三成分〕
上記木質材料Ｗと、熱可塑性樹脂溶融物Ｒ以外に、本発明の木質成形体には例えば、撥水剤、防水剤、酸化防止剤、酸化抑制剤等の老化防止剤、着色剤、低粘度化剤、接着改良材等が添加されてもよいし、特に二種類以上の熱可塑性樹脂を混合して溶融紡糸する場合には相溶化剤を添加してもよい。
【００１３】
〔木質成形体の製造〕
本発明の木質成形体を製造する一実施例を図１および図２に示す。上記熱可塑性樹脂は粉砕してチップ状にされたり、更に該チップを押出機中で加熱溶融し、該押出機のノズルからストランド状に押出し、冷却水槽中でカッターによってカットしてペレット状にされる。
このようにチップ状あるいはペレット状にされている熱可塑性樹脂は、図１に示す押出機(1) 内にホッパー(2) から投入され、押出機(1) 内で加熱溶融されつゝ該押出機(1) のノズル(3) に接続しているダイ(4) 中に供給され、該ダイ(4) のオリフィス(5) からストランド状に吐出流下される。
【００１４】
上記ダイ(4) のオリフィス(5) の口径は０．２〜３．０mmとすることが好ましく、口径が０．２mm以下の場合は熱可塑性樹脂溶融物Ｒ、特に熱可塑性樹脂廃材の溶融物Ｒに含まれている爽雑物がオリフィス(5) に詰り易くなり、３．０mmを越えると該ストランド状樹脂溶融物Ｒを木質材料Ｗの重量によって延伸しても細化が充分行われず、木質材料Ｗと均一に混合することが困難となる。
口径が０．２〜３．０mmの場合は木質材料Ｗの重量による延伸細化後のストランド状樹脂溶融物Ｒの径が０．０５〜０．８mmとなり、この範囲でオリフィス(5) は詰ることがなく、かつ熱可塑性樹脂溶融物Ｒに木質材料Ｗを均一に混合することが出来る。
【００１５】
図２に示すように、ダイ(4) のオリフィス(5) の直下両側には木質材料Ｗの供給コンベア(6,6) が配置され、該供給コンベア(6,6) 上の木質材料Ｗを該供給コンベア(6,6) 末端に配置されている散布ロール(7,7) によって散布し、上記したようにダイ(4) のオリフィス(5) から吐出流下されているストランド状の熱可塑性樹脂溶融物Ｒと混合する。また、溶融吐出流下時の雰囲気温度を高温に保つことによって溶融状態を長く維持出来るので、例えば５．０mm位までオリフィス(5) の径を大きくすることができる。
【００１６】
この際該樹脂溶融物Ｒに対し、木質材料Ｗをディスク式の散布ロール（7,7)によりはじき飛ばしながら散布すると、木質材料Ｗはスピンしながら接するので、該樹脂溶融物Ｒに対し木質材料Ｗが良くからみつき、ミキサーにて混合する必要もなく効率よく混合され、該ストランド状の樹脂溶融物Ｒは該木質材料Ｗの自重によって延伸細化される。この際該樹脂溶融物Ｒに付着している木質材料Ｗにおいて、相互近接している木質材料Ｗ間の樹脂溶融物Ｒが延伸細化されると、木質材料Ｗ相互が樹脂溶融物Ｒの細糸により連なった玉すだれ状となり、この状態で受板(9) 上に落下受止されマットＭがフォーミングされるが、この際樹脂溶融物Ｒの細糸がちぢれ状態となって木質材料Ｗをまき込み、網目のような状態となる。このように本発明では木質材料Ｗと樹脂溶融物Ｒとは密にかつ均一に混合されるので、ミキサー等の混合機は不必要となる。
このように樹脂溶融物Ｒと該木質材料Ｗとが均一に混合された上で、該混合物Ｍx はコンベア(8) 上に搬送されている受板(9) 上にマット状に堆積し、堆積した混合物Ｍx は図示しないロールプレスまたは成形プレス等に送られ、板状にプレス成形される。
【００１７】
図３に示すようにダイ(14)にはオリフィス(15)が複数個複数列、例えば三列に並設されていてもよい。この場合には両外側の列のオリフィス(15)群から吐出流下されたストランド状樹脂溶融物Ｒには図２の場合と同様に木質材料Ｗが供給され混合され、該樹脂溶融物Ｒは該木質材料Ｗの重量で延伸細化される。そして該熱可塑性樹脂溶融物Ｒと木質材料Ｗとが均一に混合され、該混合物Ｍｘがコンベア(8) 上の受板(9) 上にマット状に堆積する。
【００１８】
図３に示すダイ(14)のオリフィス(15)が複数個三列に並設されている場合には中央のオリフィス(15)群から吐出流下された樹脂溶融物Ｒには、両外側のオリフィス(15)群から吐出流下された樹脂溶融物Ｒに対してよりも少ない量の木質材料Ｗが供給され、そのために木質材料Ｗの重量による樹脂溶融物Ｒの延伸細化の度合は両外側の樹脂溶融物Ｒの方が中央の樹脂溶融物Ｒよりも大きくなる。したがって樹脂溶融物Ｒと木質材料Ｗとの混合物Ｍx は三層状態となってコンベア(8) 上の受板(9) 上にマット状に堆積する。
この場合には熱可塑性樹脂溶融物Ｒの供給量（吐出量）は３倍となるから、木質材料Ｗの供給量も３倍とし、受板(9) の搬送速度も３倍として生産量を３倍にすることが出来る。
【００１９】
上記木質成形体の製造過程においては、熱可塑性樹脂溶融物Ｒの分散性を保つため、木質材料Ｗを加熱しつゝ供給してもよい。木質材料Ｗを加熱しておけば、該熱可塑性樹脂溶融物Ｒの絡みつき（融着）は強くなり、木質材料Ｗと熱可塑性樹脂溶融物Ｒとの分離が防止出来る。
【００２０】
かくして受板(9) 上にマット状に堆積した熱可塑性樹脂溶融物Ｒと木質材料Ｗとの混合物Ｍx を堆積直後にプレスすれば、該混合物Ｍx はまだ蓄熱しているので再加熱の必要がなく、生産効率や熱効率が向上する。またプレスまでに時間がかゝる場合は、加熱プレスを行なうがマットが蓄熱しているので、樹脂再溶融に要するエネルギーは常温からの加熱成形と比べ短時間に効率良く成形が可能となる。
【００２１】
〔実施例〕
ポリプロピレン樹脂廃材を粉砕加熱溶融して、図３に示すストランドダイ(14)にて繊維状に押出した。該ダイ(14)はオリフィス(15)径１．５mm、オリフィス(15)間隔５mmで一列に５００個のオリフィス(15)数があるものをオリフィス(15)間隔５０mmで三列設置した。
間伐材からチップ化した木片Ｗ（幅４〜８mm×厚み０．５〜１mm×長さ２０〜２５mm）をコンべア(6) 上からディスク回転式の散布機(7) で繊維状に押出される熱可塑性樹脂溶融物Ｒに向かってはじき飛ばし、該木片Ｗの自重により該樹脂溶融物Ｒを延伸細化しつゝ該樹脂溶融物Ｒと木片Ｗとを絡ませ、均一に混合した。そしてコンベア(8) 上の受板(9) に該原料混合物Ｍx をマット状に堆積した。この場合該原料混合物Ｍx 中木片Ｗの混合率は５５重量％Ｗであった。その後熱間プレス、冷間プレスを経て木質成形体を得た。
【００２２】
〔試験１〕
ダイのオリフィスとして径３mmφおよび径１．５mmφの二種類使用し、更にオリフィスから受板までの間隔（延伸間隔）を１．０ｍ、１．５ｍ、２．０ｍに設定し、ポリプロピレン樹脂加熱溶融物を３００ g／分の吐出量で吐出流下させ、実施例に使用した木片と同様な木片を該樹脂加熱溶融物に４５０ g／分の添加量で添加し、実施例と同様にして木質成形体を製造した。この場合の延伸細化された樹脂加熱溶融物の径を表１に示す。比較として木片を添加しない場合を表２に示す。
【００２３】
【表１】
0003655574.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003655574.tif 000003
【００２５】
表１と表２とを比較すると、木片を添加した場合は添加しない場合に比べると、樹脂加熱溶融物の径が略１／２あるいはそれ以下に細化されていることが認められ、また延伸間隔が長い程細化が顕著であることが認められる。
【００２６】
〔試験２〕
樹脂としてポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）の三種類を使用し、樹脂溶融物吐出量３００ g／分、木片散布量４５０ g／分、オリフィス径１．５mmφ、延伸間隔１．５ｍに設定して試験１と同様に木質成形体を製造した。この場合の延伸細化状態を表３に示す。
【００２７】
【表３】
0003655574.tif 000004
【００２８】
表３によれば、ＰＰが最も延伸細化され易く、次いでＰＳが延伸細化され易いが、ブタジエンゴムを含むＡＢＳは流動性が低く、延伸細化されにくいことが確認される。
【００２９】
【発明の効果】
本発明にあっては、ダイからストランド状に吐出された熱可塑性樹脂溶融物に木質材料を供給混合し、その重量で該樹脂溶融物を延伸細化するから、該樹脂溶融物の延伸細化によって該樹脂溶融物と該木質材料との混合が均一に行われ、高強度かつ軽量な木質成形体を製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
図１〜図３は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】繊維状熱可塑性樹脂の製造工程説明図
【図２】繊維状熱可塑性樹脂と木質材料との混合工程説明図
【図３】繊維状熱可塑性樹脂と木質材料との他の混合工程説明図
【符号の説明】
1             押出機
4,14          ダイ
9             受板
Ｍ            マット
Ｍx           原料混合物
Ｒ            熱可塑性樹脂加熱溶融物
Ｗ            木質材料
【図１】
0003655574.tif 000005
【図２】
0003655574.tif 000006
【図３】
0003655574.tif 000007