(57)【要約】【課題】成形可能であり、実用に供し得る種々の特性を実現する木材・プラスチック複合ボードを提供すること。【解決手段】木材・プラスチック複合ボード１は、熱硬化性樹脂に木粉が配合されて形成された芯層２と、ガラス繊維のマット状物に熱硬化性樹脂が含浸されて形成されたガラスマット層３とを含み、芯層における木粉の後記式(1)で定義される充填率が50〜90%の範囲内であり、ガラスマット層が、芯層の表裏両面に載置されて積層され、木材・プラスチック複合ボードが一体物となっている。  (充填率(%))=(芯層中の前記木粉の総質量(kg))/(芯層の総質量(kg))×100  (1)【選択図】図１
2018094861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂に木粉が配合されて形成された芯層と、
ガラス繊維のマット状物に熱硬化性樹脂が含浸されて形成されたガラスマット層と
を含む木材・プラスチック複合ボードであって、
前記芯層における前記木粉の後記式(1)で定義される充填率が50〜90%の範囲内であり、
前記ガラスマット層が、前記芯層の表裏両面に載置されて積層され、
前記木材・プラスチック複合ボードが一体物となっている
ことを特徴とする木材・プラスチック複合ボード。
(充填率(%))=(前記芯層中の前記木粉の総質量(kg))/(前記芯層の総質量(kg))×100  (1)
【請求項２】
前記芯層における前記木粉の前記式(1)で定義される前記充填率が70〜90%の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の木材・プラスチック複合ボード。
【請求項３】
前記ガラスマット層における前記ガラス繊維の配合割合が、前記ガラスマット層の総質量に対し70〜90質量%の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の木材・プラスチック複合ボード。
【請求項４】
前記芯層を形成する前記熱硬化性樹脂と前記ガラスマット層を形成する前記熱硬化性樹脂とが同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の木材・プラスチック複合ボード。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の木材・プラスチック複合ボード。
【請求項６】
前記木材・プラスチック複合ボードは、その表面側または裏面側に位置するガラスマット層のいずれか一方または両方の表面に載置され、積層されるアルミニウム箔を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の木材・プラスチック複合ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材・プラスチック複合ボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックに木粉が配合され、両者が練り合わされ、押出成形または射出成形などの成形方法によって成形された木材・プラスチック複合材が知られている。この木材・プラスチック複合材は、今日、WPC(Wood Plastic Composite)という略語で呼称されている。前記WPCは、木材およびプラスチックのそれぞれが有している欠点をお互いの利点で補い、木質材料の適用が難しい用途への展開が有望視されている。
【０００３】
一方、前記WPCは、総質量に占める木粉の質量の割合、すなわち、後記式(1)で定義される充填率が高くなると、成形が比較的難しくなり、また、脆くなるという問題を有している。
【０００４】
(充填率(%))=(WPC中の木粉の総質量(kg))/(WPCの総質量(kg))×100  (1)
【０００５】
前記問題によって、MDF(Medium Density Fiberboard(中密度繊維板))、パーティクルボード(Particleboard)、合板などの現在主流となっている木質板材の代替を実現するためにはさらなる技術革新が必要である。
【０００６】
他方、熱可塑性樹脂から形成された芯層の表裏両面に、ガラス繊維布、熱可塑性樹脂製シートおよび化粧層が順次積層されて形成された化粧パネルが提案されている(たとえば、特許文献１)。この化粧パネルは、建築用建具、内装材、家具部材などに適用可能であり、軽量でありながら十分な強度を有し、反りの発生が抑制され、寸法安定性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2005-41130号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、特許文献１に記載されたような化粧パネルなどの製品を実現可能とする前記木材・プラスチック複合ボードの開発が急務である。
【０００９】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、成形可能であり、実用に供し得る種々の特性を実現する木材・プラスチック複合ボードを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の木材・プラスチック複合ボードは、熱硬化性樹脂に木粉が配合されて形成された芯層と、ガラス繊維のマット状物に熱硬化性樹脂が含浸されて形成されたガラスマット層とを含む木材・プラスチック複合ボードであって、前記芯層における前記木粉の後記式(1)で定義される充填率が50〜90%の範囲内であり、前記ガラスマット層が、前記芯層の表裏両面に載置されて積層され、前記木材・プラスチック複合ボードが一体物となっていることを特徴とする。
【００１１】
(充填率(%))=(前記芯層中の前記木粉の総質量(kg))/(前記芯層の総質量(kg))×100  (1)
【発明の効果】
【００１２】
本発明の木材・プラスチック複合ボードによれば、成形可能であり、実用に供し得る種々の特性が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の木材・プラスチック複合ボードの一実施形態を示した斜視図である。
【図２】図１に示した木材・プラスチック複合ボードのＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の木材・プラスチック複合ボードの別の実施形態を示した斜視図である。
【図４】図３に示した木材・プラスチックボードのＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の木材・プラスチック複合ボードのまた別の実施形態を示した斜視図である。
【図６】図５に示した木材・プラスチックボードのＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の木材・プラスチック複合ボードの一実施形態を示した斜視図である。図２は、図１に示した木材・プラスチック複合ボードのＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
木材・プラスチック複合ボード１は、熱硬化性樹脂に木粉が配合されて形成された芯層２と、ガラス繊維のマット状物に熱硬化性樹脂が含浸されて形成されたガラスマット層３とを含む。芯層２における前記木粉の後記式(1)で定義される充填率は50〜90%の範囲内である。ガラスマット層３は、芯層２の表裏両面に載置されて積層されている。そして、木材・プラスチック複合ボード１は一体物となっている。
【００１６】
(充填率(%)) = (芯層２中の前記木粉の総質量(kg))/(芯層２の総質量(kg))×100  (1)
【００１７】
木材・プラスチック複合ボード１では、芯層２における前記木粉の前記式(1)で定義される前記充填率が70〜90%の範囲内であることが好ましい。
【００１８】
また、木材・プラスチック複合ボード１では、ガラスマット層３における前記ガラス繊維の配合割合が、ガラスマット層３の総質量に対し70〜90質量%の範囲内であることが好ましい。
【００１９】
また、木材・プラスチック複合ボード１では、芯層２を形成する前記熱硬化性樹脂とガラスマット層３を形成する前記熱硬化性樹脂とが同一であることが好ましい。
【００２０】
また、木材・プラスチック複合ボード１では、前記硬化性樹脂がフェノール樹脂であることが好ましい。
【００２１】
そして、木材・プラスチック複合ボード１は、図５および図６に示したように、表面側または裏面側に位置するガラスマット層３のいずれか一方または両方の表面に載置され、積層されるアルミニウム箔４を含むことが好ましい。
【００２２】
より具体的には、木材・プラスチック複合ボード１は、平面視矩形の板材である。芯層２には、前述したWPCが採用されている。芯層２は、前記熱硬化性樹脂に前記木粉が配合されて形成される。芯層２の形成方法は以下に例示される。たとえば、粉体状などとした前記熱硬化性樹脂に前記木粉を配合し、均一に混練して原料を作製する。この原料を金型などに充填した後、加熱加圧成形などの成形方法を適用する。前記加熱加圧成形における加熱条件および加圧条件は、前記熱硬化性樹脂の種類や芯層２のサイズ、すなわち、大きさおよび厚さw1によって適宜決定することができる。
【００２３】
前記熱硬化性樹脂としては、一般的に知られている、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂などに分類される各種の樹脂材料の中から適宜選択することができる。特に、フェノール樹脂は、機械的特性に優れ、耐熱性や難燃性にも優れ、しかも、比較的安価であるという点においてメリットがある。また、フェノール樹脂は、配合される前記木粉との相性もよく、前記木粉の均一な分散などの点においても有効である。前記熱硬化性樹脂には、硬化剤や難燃剤などの添加成分を配合することができる。
【００２４】
前記木粉としては、バージン(virgin)のものばかりでなく、木質部材の廃材や木材の切削、切断などの処理または加工時に生じるものを適宜採用することができる。前記廃材としては、建設・建築廃材、工場加工廃材、製紙廃材、間伐材、流木などが例示される。前記木粉のサイズは特に制限されない。前記処理または加工時に生じるものを一応の目安とすることができる。
【００２５】
前記木粉の前記熱硬化性樹脂への配合割合、すなわち、前記式(1)で定義される前記充填率は、50〜90%であり、前記WPCとしては比較的高い。このように比較的高い充填率とすることによって、成形性の問題が不安視されるが、芯層２とガラスマット層３を含む積層構造とすることによって成形性の問題が解消可能となる。
【００２６】
このような木材・プラスチック複合ボード１は、熱負荷に対する寸法安定性に優れ、また、加工性において有利となる。また、芯層２は、前記MDF、前記パーティクルボード、前記合板などの前記木質板材と比較して成形が容易であるという利点も有する。前記充填率が70〜90%であると、芯層２の前記利点がより一層高まる。
【００２７】
図２に示した芯層２の厚さw1は、特に制限はなく、木材・プラスチック複合ボード１の用途などによって適宜設定することができる。たとえば、芯層の２の厚さw1として、木材・プラスチック複合ボード１の総厚さ、すなわち、w1+w2×2に対し60〜80%の範囲が例示される。w2は、ガラスマット層３の厚さである。
【００２８】
ガラスマット層３は、前述のとおり、前記ガラス繊維のマット状物に前記熱硬化性樹脂が含浸されて形成された層であり、木材・プラスチック複合ボード１において、芯層２の表裏両面に載置されて積層されている。前記ガラス繊維としては、たとえば、長さ1〜100mm程度のガラスストランドなどが例示される。前記ガラスストランドを採用する場合、流動性を有する結合剤中に均等に分散させることによって前記マット状物に成形することができる。前記結合剤の種類については特に制限はない。ポリエステルバインダーなどの公知の材料の中から適宜選択することができる。また、前記マット状物の目付けとしては、たとえば、300g/m2以上が例示される。
【００２９】
ガラスマット層３における前記ガラス繊維の配合割合も、特に制限はなく、たとえば、ガラスマット層３の総質量に対し70〜90質量%の範囲内を例示することができる。この範囲内にあると、木材・プラスチック複合ボード１の表面はより平滑になり、また、吸水にともなう質量変化や厚さw2の膨張率をより良好に抑制することができる。
【００３０】
ガラスマット層３を形成する成分の一つである前記熱硬化性樹脂は、芯層２を形成する成分の一つである前記熱硬化性樹脂と同様のものを例示することができる。すなわち、一般的に知られている、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂などに分類される各種の樹脂材料の中から適宜選択することができる。特に、フェノール樹脂は、機械的特性に優れる他、耐熱性や難燃性を備え、しかも比較的安価であるという点においてメリットがある。また、フェノール樹脂は、配合される前記ガラス繊維との相性もよく、前記ガラス繊維の均一な分散などの点においても有効である。
【００３１】
なお、前述のとおり、芯層２の前記熱硬化性樹脂とガラスマット層３の前記熱硬化性樹脂は同一であることが好ましい。同一であると、芯層２とガラスマット層３の接着力がより強くなり、木材・プラスチック複合ボード１の一体化がより一層容易となり、木材・プラスチック複合ボード１の製造効率がより向上する。したがって、芯層２の前記熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を採用した場合、ガラスマット層３の前記熱硬化性樹脂にはフェノール樹脂を採用することが好ましい。
【００３２】
前記マット状物への前記熱硬化性樹脂の含浸は、たとえば、前記マット状物の表面に前記熱硬化性樹脂をスプレー塗布やローラー塗布などの塗布によって行うことが例示される。このような塗布による前記熱硬化性樹脂の前記マット状物への含浸は、ガラスマット層３の作製を簡便とする。
【００３３】
木材・プラスチック複合ボード１は、以上の芯層２およびガラスマット層３によって製造される。たとえば、上下方向に配置される２つの金型、すなわち、下金型と上金型を備えた成形装置などを使用することができる。この成形装置を用いて木材・プラスチック複合ボード１を製造する場合、たとえば、前記下金型の成形面に一枚のガラスマット層３を載置し、ガラスマット層３の表面に芯層２を載置して積層する。この積層体の表面にもう一枚のガラスマット層３を載置して積層する。この積層によって得られた最終の積層体の表面に前記上金型の成形面を重ね合わせ、前記下金型と前記上金型の間に形成されるキャビティ内に前記最終の積層体を配置する。この後、前記下金型および前記上金型によって前記最終の積層体を加熱加圧成形する。この加熱加圧成形によって、木材・プラスチック複合ボード１が製造される。冷却後、前記上金型を前記下金型から分離することによって木材・プラスチック複合ボード１を取り出すことができる。
【００３４】
この他、芯層２およびガラスマット層３は、あらかじめ個別に作製したものを使用するのではなく、前記成形装置を用い、木材・プラスチック複合ボート１の製造と同時に作製することもできる。この場合、木材・プラスチック複合ボード１の製造を一工程で行うことができ、木材・プラスチック複合ボード１の製造効率がより一層向上する。すなわち、前記下金型の前記成形面に、ガラスマット層３を形成する一成分としての前記ガラス繊維を散布し、次いで、前記熱硬化性樹脂を散布する。この後、芯層２の形成用の、前記木粉および前記熱硬化性樹脂の混合物を散布し、次いで、この混合物の上から、ガラスマット層３を形成する一成分としての前記ガラス繊維を散布する。この後、ガラスマット層３を形成する他の一成分としての前記熱硬化性樹脂を散布する。このようにして積層された最終の積層体は、前記下金型と前記上金型の間に形成されるキャビティ内に収納される。この状態において、前記下金型および前記上金型によって前記最終の積層体を加熱加圧成形する。この加熱加圧成形によって、木材・プラスチック複合ボード１が製造される。冷却後、前記上金型を前記下金型から分離することによって木材・プラスチック複合ボード１を取り出すことができる。
【００３５】
なお、前記加熱加圧成形の加熱条件および加圧条件は、前記熱硬化性樹脂の種類や、芯層２およびガラスマット層３のサイズ、すなわち、大きさおよび厚さw1, w2によって適宜決定することができる。
【００３６】
図３は、本発明の木材・プラスチック複合ボードの別の実施形態を示した斜視図である。図４は、図３に示した木材・プラスチックボードのＡ−Ａ断面図である。
【００３７】
図１および図２に示したように、木材・プラスチック複合ボード１は、前述のとおり、芯層２とその表裏両面に載置されて積層されたガラスマット層３とを含む。したがって、図３および図４に示したように、木材・プラスチック複合ボード１ａでは、表面側に位置するガラスマット層３の表面に、木目などの柄が形成された化粧シートや突き板などの化粧層５が積層されて一体化されている。この場合、化粧層５は、ガラスマット層３の表面に接着剤を用いて接着することができる。化粧層５を有する木材・プラスチック複合ボード１ａは、意匠性にも優れる。なお、化粧層５の厚さについては特に制限はない。
【００３８】
また、木材・プラスチック複合ボード１ａでは、裏面側に位置するガラスマット層３の表面に、防湿性を有するシート層６が積層されて一体化されている。シート層６の積層によって、木材・プラスチック複合ボード１ａは、より一層防湿性に優れたものとなり、湿潤に対する寸法安定性が向上する。また、シート層６の積層によって、木材・プラスチック複合ボード１ａの内部への水蒸気の流入を抑制することができ、木材・プラスチック複合ボード１ａの内部での結露の発生を抑制することができる。シート層６には、たとえば、ポリエチレン製の防湿シートなどを採用することができる。
【００３９】
なお、化粧層５またはシート層６は、木材・プラスチック複合ボード１ａの用途に応じてガラスマット層３に積層すればよく、省略可能な場合もある。また、木材・プラスチック複合ボード１ａに関し、図１および図２に示した木材・プラスチック複合ボード１と同一の部位については、図３および図４の図中に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図５は、本発明の木材・プラスチック複合ボードのまた別の実施形態を示した斜視図である。図６は、図５に示した木材・プラスチックボードのＡ−Ａ断面図である。
【００４１】
図５および図６に示した木材・プラスチック複合ボード１ｂは、図３および図４に示したプラスチックボード１ａとアルミニウム箔４において相違している。アルミニウム箔４以外の部位については同一である。したがって、図５および図６の図中に、図３及び図４の図中に付した符号と同一の符号を付し、前記部位の説明を省略する。
【００４２】
図５および図６に示した木材・プラスチック複合ボード１ｂでは、表面側に位置するガラスマット層３と、木材・プラスチック複合ボード１ｂの表層を形成する化粧層６との間にアルミニウム箔４が介在している。すなわち、木材・プラスチック複合ボード１ｂは、表面側に位置するガラスマット層３の表面にアルミニウム箔４を含み、アルミニウム層４は、ガラスマット層３の表面に載置され、積層されている。アルミニウム箔４のガラスマット層３の表面への積層は、木材・プラスチック複合ボード１ｂのより難燃化に有効となるばかりでなく、図３および図４に示したシート層６と同様に、木材・プラスチック複合ボード１ｂの寸法安定性や防湿性の向上に寄与する。アルミニウム箔４は、図５および図６に示したように、木材・プラスチック複合ボード１ｂの表面側に位置するガラスマット層３の表面ばかりでなく、裏面側に位置するガラスマット層３の表面にも設けることができる。この場合、シート層６は省略が可能な場合もある。
【００４３】
次に、本発明の木材・プラスチック複合ボードの実施例を説明する。
【実施例】
【００４４】
図１および図２に示したように、芯層２と、その表裏両面に各一枚ずつを積層したガラスマット層３とから形成された、厚さ2.5mmの木材・プラスチック複合ボード１を作製した。
【００４５】
芯層２における前記木粉の前記充填率は80%とした。芯層２を形成する一成分である前記熱硬化性樹脂にはフェノール樹脂(群栄化学工業株式会社製、品番PG4735F)を採用し、その含有量は、芯層２の総質量の20%とした。
【００４６】
ガラスマット層３における前記ガラス繊維には、日東紡績株式会社製ガラスマット、品番MC300Aを1cm角にカットし、軽く開繊したものを採用し、その配合量は、ガラスマット層３の総質量の80%とした。ガラスマット層３を形成する一成分である前記熱硬化性樹脂には、芯層２に採用したフェノール樹脂と同一のフェノール樹脂を採用した。フェノール樹脂の含浸割合は、ガラスマット層３の総質量の20%とした。
【００４７】
前記加熱加圧成形によって、木材・プラスチック複合ボード１が得られた。得られた木材・プラスチック複合ボード１における芯層２の厚さw1は、木材・プラスチック複合ボード１の総厚(w1+w2×2)の70%となり、二枚のガラスマット層３のそれぞれの厚さw2は、木材・プラスチック複合ボード１の総厚の15%となった。加熱加圧条件は、180°C, 40kg/cm2で3分間とした。なお、加圧条件は、前記加熱加圧成形時に前記下金型および前記上金型と前記最終の積層体の間にスペーサーを配置したため、参考値である。
【００４８】
芯層２の割れや欠けなどが発生せず、木材・プラスチック複合ボード１は成形可能であった。また、木材・プラスチック複合ボード１の比重は0.77であった。汎用されている前記MDFとほぼ同等の比重であった。
【００４９】
得られた木材・プラスチック複合ボード１について曲げ試験を行った。その結果、曲げヤング率は3.08GPaであり、曲げ強度は21.9MPaであった。曲げ試験における試験条件は、常温下、曲げ速度10mm/分、サンプルサイズ20mm幅、曲げピッチ37.5mmとした。また、得られた木材・プラスチック複合ボード１について吸水厚さ膨潤試験を行った。試験条件は、常温下、水中に24時間浸水、サンプルサイズ50mm角とした。結果は、厚み変化2.1%、質量変化30%であった。
【００５０】
以上から、木材・プラスチック複合ボード１の物性は実用に供し得るものであることが確認された。
【００５１】
本発明は、以上の実施形態および実施例によって限定されるものではない。前述の実施形態および実施例はあくまで例示であり、細部については様々な態様が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１ａ、１ｂ  木材・プラスチック複合ボード
２  芯層
３  ガラスマット層
４  アルミニウム箔
【図１】
2018094861.tif 000003
【図２】
2018094861.tif 000004
【図３】
2018094861.tif 000005
【図４】
2018094861.tif 000006
【図５】
2018094861.tif 000007
【図６】
2018094861.tif 000008