(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系破砕物５０％〜６５％に対して、熱可塑性樹脂材を３５〜５０％の割合で配合し、且つ分散促進剤を配合し、混合、ゲル化混練して成る木質合成粉を原料とし、該原料を加熱、練成し、スクリューをもって押出す押出機の押出ダイに、前記押出ダイより吐出された押出し生地を所定の肉厚に成形する成形室を備えた成形ダイを連結した押出成形装置において、
前記成形ダイを、前記成形室を備えた成形ダイ本体と、前記成形室に前記押出ダイより吐出された押出生地を導入する導入室を備えた導入部を連結することによって形成し、
前記成形室の内壁面のうち少なくとも上下方向で対峙する内壁面の前記導入部との連結側端部を曲面に形成すると共に、
一端側を前記導入部と前記成形ダイ本体間に挟持された厚みが０．１mm〜０．３mmであるフッ素樹脂シートを前記曲面を含む前記成形ダイ本体の内壁面に曲折貼設し、
前記成形ダイのダイ出口近傍に成形品の引取手段を設けたことを特徴とする木質合成板の押出成形装置。
【請求項２】
前記フッ素樹脂シートは、前記曲面を含む前記成形ダイ本体の内壁面に一連に貼着されている請求項１記載の木質合成板の押出成形装置。
【請求項３】
前記フッ素樹脂シート表面に波長１００μm以下で振幅が０．３μm以下の凹凸が形成されて成る請求項１記載の木質合成板の押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木質合成材料から成る単板、特に、例えば厚さ２〜１８mm、幅３００〜１８００mmの薄板の製造装置に関し、軽量で、加工性が良く、取り扱いに便利であると共に、使用後回収し再度材料化して再生することが可能な単板のリサイクル技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、発明者らは、特開平７−２６６３１３号及び特開平１１−２７７５０９号等をもって、種々の木質合成板を提案してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−２６６３１３に開示されている成形方法では、木質合成ボードの押出力をブレーキ手段によって抑制するため、押出速度は、１時間当たり、４〜５ｍと遅くなり生産性が低いものであった。また、成形時に成形ダイを通過する押出生地が大きな抵抗を受けることなく円滑に流動するように、成形ダイの内壁面にフッ素樹脂シートを貼設またはフッ素樹脂をコーティングしているが、成形スピードを速めるためには、押出生地との摩擦抵抗が少なく、滑りのよいフッ素樹脂シートを貼設する方がフッ素樹脂をコーティングしたものよりも適している。
【０００４】
しかしながら、フッ素樹脂シートの成形ダイへの貼設は、強固でなくてはならず、押出ダイと成形ダイとのつなぎ部分の締め付け力によって固定することも考えられるが、この貼り方では、フッ素樹脂シートはつなぎ部分によって、鋭角に折り曲げられている。フッ素樹脂シートは、ガラス織物の上にフッ素樹脂をコーティングしたものであり、ガラス繊維は、引っ張り力には強いが、脆性材料であるため折り曲げに弱く、鋭角に折り曲げると、その部分が弱点となり、破れる原因になっていた。また、フッ素樹脂シートは、成形時に常時成形ダイ内を通過する押出生地によって、成形ダイ出口方向に向かって、引張力を受けている。
【０００５】
引張力は、樹脂圧力とともに増大するため、樹脂圧力をあげるとフッ素樹脂シートの折り曲げ部分が弱点となり、すぐにフッ素樹脂シートが破れてしまっていた。そのため、成形時において、樹脂圧力をあげることができなかった。
【０００６】
成形スピードを速めると、成形材の気泡、巣、ひけ等をなくすため、樹脂圧力はそれにともなって増大しなければならないが、この方法ではフッ素樹脂シートの破れを防ぐため、成形スピードを上げることが困難であった。
【０００７】
また、特開平１１−２７７５０９による手段は、押出し機、金型の後ろに、引き取り機をつけ、押出し速度と引き取り速度を交互に上げながら、成形速度を速めていく方法である。この時、押出し速度よりも低い速度で引き取ることにより、樹脂圧を調整する。これにより、１時間当たり１０〜２０ｍ以上生産が可能になっている。
【０００８】
しかし、幅の広いボードを成形する場合には、１時間当たりの成形速度が、１０ｍ以上になると樹脂圧力を１０MPa以上にしなければ、成形されたボードにひけや、たわみが生じる。しかし、１０MPa以上の圧力がかかると、フッ素樹脂シートがすぐに破れてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、如上の課題を解決するため、木粉、紙等のセルロース系破砕物と熱可塑性樹脂の木質合成粉を混練りして、木質合成板、特に例えば厚さ２〜１８mm、幅３００〜１８００mmの木質合成板を押出成形する際に、成形速度を速めたうえで、成形材に、気泡、巣等の発生を抑え、成形材の密度が均一でしかも高密度な木質合成板、特に例えば厚さ２〜１８mm、幅３００〜１８００mmの薄板の木質合成板を成形することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の木質合成板の押出成形装置においては、含有水分量０．３％以内、平均粒径５０〜３３０メッシュ（約３００〜５０ｕｍ）の木粉等のセルロース系破砕物５０％〜６５％に対して、熱可塑性樹脂材を３５〜５０％の割合で配合し、好ましくは、前記木粉及び樹脂に対して２０wt％の酸化チタンを配合し、さらに、好ましくは、前記木粉、樹脂及び酸化チタンに対して０．３〜１．０％の分散促進剤を配合し、これらを原料として混合、ゲル化混練して成る木質合成粉を、加熱練成しスクリューをもって押出す押出機７０の押出ダイ１９に、前記押出ダイより吐出された押出し生地７９を所定の肉厚に成形する成形室２２を備えた成形ダイ１０を連結した押出成形装置において、
前記成形ダイ１０を、前記成形室２２を備えた成形ダイ本体１０ａと、前記成形室２２に前記押出ダイ１９より吐出された押出生地７９を導入する導入室１１を備えた導入部１０ｂを連結することによって形成し、
前記成形室２２の内壁面のうち少なくとも上下方向で対峙する内壁面の前記導入部１０ｂとの連結側端部を曲面に形成すると共に、
一端側を前記導入部１０ｂと前記成形ダイ本体１０ａ間に挟持された厚みが０．１mm〜０．３mmであるフッ素樹脂シート２４を前記曲面を含む前記成形ダイ本体１０ａの内壁面に曲折貼設し、
前記成形ダイ１０のダイ出口２３近傍に成形品の引取手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
前記フッ素樹脂シート２４は、前記曲面を含む前記成形ダイ本体１０ａの内壁面に一連に貼着されていることが好ましい。
【００１２】
０．３mm以上になると成形ダイ本体１０ａの内壁面とフッ素樹脂シートとのなじみが悪く、しわができやすく結果として成形時に樹脂圧力の急な上昇を招き、トラブルの原因となる。
【００１３】
０．１mm以下になると、フッ素樹脂シート自体に強度がなく、フッ素樹脂シートが容易に破損する。
【００１４】
前記フッ素樹脂シート表面に波長１００μm以下で振幅が０．３μm以下の凹凸が形成されていれば、押出生地と成形ダイの接触面積が減少し、より好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態につき添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
木粉、紙等のセルロース系破砕物と熱可塑性樹脂の木質合成粉からなる成形材とを混練して、木質合成板を押出成形する製造方法において、所定のスクリュー回転数をもって、成形ダイへ押出した押出生地を、フッ素樹脂シートを貼設した成形ダイの溶融部から徐冷部へ通し、押出生地を所定の肉厚および幅に成形する。
【００１７】
セルロース系破砕物の配合率
木質合成粉におけるセルロース系破砕物の割合を５０〜６５wt％にする。
【００１８】
５０wt％以下では、樹脂分が多く高圧力で成形ダイに押し込むとフッ素樹脂シートに粘着しやすく押出抵抗が増えて成形速度を上げることが出来ない。
【００１９】
６５wt％以上では、樹脂分が少なく木粉と完全に結合できなくなり物性低下を引き起こしてしまう。
【００２０】
成形ダイの内壁面にはフッ素系樹脂シートを貼設する。
【００２１】
１)フッ素樹脂シートの表面粗さ
成形ダイ内面は極力摩擦抵抗が少ない方が好ましいが、ダイ表面は波長０．３mm〜１．５mm、振幅０．５μm〜５μmの低周波の凹凸が存在するものが好ましく、その低周波に載る波長１００μm以下の高周波は振幅が０．３μm以下であることが望ましい。理由は、本成形において原料は高粘度の状態で成形ダイに注入されてくるので、前記低周波の凹凸があると材料である押出生地と成形ダイの接触面積が減少するからである。特に徐冷部に至っては、硬化した材料が通過していく為、凹凸の効果がより有効に働く。
【００２２】
フッ素樹脂シートはそれ自体に凹凸を持つガラス繊維にフッ素樹脂を被覆した物であれば好ましい。  ガラス繊維は強靭であり、それ自体に周期的な凹凸を有する為、前述波長、波高を有するガラス繊維を母材とすれば、本材料の成形に最も好ましい。
【００２３】
また、多層張り合わせしたものを用いるほうが好ましい。理由は、ガラス繊維含有率が増えることにより強度が増し耐用時間が長くなるからである。その際、フッ素樹脂シートの厚みは、上記厚みが好ましい。
【００２４】
なお、前記ガラス織布はガラス繊維の不織布でもよい。
【００２５】
成形ダイ内でフッ素樹脂シートが破損しにくいように成形ダイ本体１０ａ前方の入口１２(押出機方向）端部にＲ３〜Ｒ１０の曲面（Ｒ）加工を施す。Ｒ３以下では、ガラス繊維を屈曲させてしまいＲ処理を施す意味がない。Ｒ１０以上では、材料がＲ部死角に入り込み、樹脂漏れを起こしてしまう。
【００２６】
木質合成粉の製造工程
セルロース系破砕物の乾燥
平均粒径５０〜３３０メッシュ（約３００〜５０ｕｍ）の木粉等のセルロース系破砕物に攪拌衝撃力を負荷する事により、せん断発熱を生じさせて、このせん断発熱により、木粉の含有水分量を０．３wt％まで乾燥させる。同時に、酸化チタン等の添加剤を添加する。
【００２７】
溶融・混練
前記含有水分量０．３％以内、平均粒径５０〜３３０メッシュ（約３００〜５０ｕｍ）の木粉等のセルロース系破砕物５０％〜６５％に対して、熱可塑性樹脂材を３５〜５０％の割合で配合し、且つ前記木粉及び樹脂及び酸化チタンに対して例えば酸変性低分子量ポリプロピレン系樹脂（三洋化成（株）製ユーメックス１０１０）を０．３〜１．０％分散促進剤として配合する混合、ゲル化混練する。
【００２８】
〔押出機〕
図１において、７０は単軸押出機であるが、一般に押出機は通常スクリュー形であり、単軸押出機と多軸押出機があり、この変形又はこれらが組み合わさった構造を持つものがあり、本発明にはいずれの押出機をも使用することができる。
【００２９】
７１はスクリューで、単軸型であり、このスクリュー７１はギヤ減速機７２を介して図示せざるモータによって駆動され、バレル７４内で回転する。この回転するスクリュー７１でホッパ７３から投入された整粒木質合成材料８３が混練されながらスクリュー７１の前方へ押出される。バレル７４の外面にはバンドヒータ７５を設けており、このバンドヒータ７５によリバレル７４内の整粒木質合成材料８３が加熱され、スクリュー７１の溝に沿って前方へ輸送されながら漸次溶融・練成される。そしてスクリーン７６及びアダプタ１７を経てアダプタ１７の押出ダイ１９から成形ダイ１０へ押出し生地７９として押出される。
【００３０】
〔押出ダイ〕
図１及び図２において、バレル７４先端の押出ダイ１９は先端が約８mmの肉厚から成る幅５０mm、高さ１８mmの射出口を備える細長の矩形状を成し内部は、アダプタ１７の後端面の直径５０mmの流入口１８から前記押出ダイ１９の射出口に向けて徐々に断面変形する連通孔を形成している。なお、流入口１８は押出機７０の断面円形の射出口と同じ大きさに形成し、一方、押出ダイ１９の矩形の幅は流入口の直径と同じ寸法に形成し、高さは後述する成形ダイ１０の成形室２２の高さと同じ寸法に形成することが好ましい。
【００３１】
なお、アダプタ１７及び押出ダイ１９は押出機７０の大きさに応じて種々の大きさに形成でき、例えば、流入口１８の直径を１５０mmである場合は押出ダイ１９の矩形の幅を１５０mm、高さを、製造すべき木質合成板の板厚例えば２．５mmに対応して形成されている成形室２２の高さと同じ３mmとすることができる。
【００３２】
前記アダプタ１７の後端は該アダプタ１７の外周に嵌着した取付具を介して押出機７０のスクリーン７６（図１）を備えたスクリーン部の先端面にボルトなどの取付具で連結してアダプタ１７の流入口１８と押出機７０のスクリーン部とを連通し、一方、成形ダイ１０の後端面の略中央位置に形成されている断面矩形状の導入部１１に押出ダイ１９の先端の断面矩形状の射出口先端を装着して押出ダイ１９と成形ダイ１０の導入室１１を連通する。
【００３３】
なお、前記アダプタ１７の連通孔の周壁内には加熱手段たるヒータ１４、１４を埋設してもよい。この場合、押出機７０のスクリーン部１６の出口より押し出された押出し生地７９は、アダプタ１７の流入口１８から流入し、ヒータで加熱保温されながら連通孔を経て押出ダイ１９から成形ダイ１０の導入室１１内へ流動する押出し生地７９の流動状態は良好である。しかも、前記押出ダイ１９は通常の一般的なダイとは異なリ、射出口が大きいため多量の溶融原料（木質合成粉）を吐出し、且つ圧密を促進可能な形状に形成されているので、通常のダイで生じていたようなダイの目詰まりが生じない。なお、１３は圧力センサ、１５は温度センサである。
【００３４】
〔成形ダイ〕
図１及び図２において、成形ダイ１０は成形ダイ本体１０ａと、この成形ダイ本体１０ａと押出ダイ１９間を連結する導入部１０ｂによって構成されており、このうちのアダプタ１７導入部１０ｂには押出ダイ１９の射出口から吐出された押出し生地７９を受け入れる導入室１１が設けられていると共に、前述の成形ダイ本体１０ａには導入部１１から押出された押出し生地７９を幅広で所定の肉厚の板状に成形する成形室２２、本実施例では、板厚２．５mm、幅６００mmの木質合成板を想定して、幅６１０mm、高さ３mmの細長の矩形状の断面を成す成形室２２が設けられている。
【００３５】
１１は導入室で、成形ダイ１０内に成形ダイ１０の幅方向に形成され、入口を前記押出ダイ１９の幅とほぼ同等もしくは若干大きく形成し、横断面の形状は成形室２２側に向かうに従い成形ダイ１０の幅方向に湾曲して成形室２２の幅方向の両端に及んで、いわゆるコート・ハンガー型に形成されている。
【００３６】
なお、前記導入室１１はコート・ハンガー型の他、ストレイト・マニホールド型に形成してもよいが、導入室１１内を流動する押出し生地７９の流動性が優れているという点で、前述した湾曲形状のコート・ハンガー型が好ましい。
【００３７】
又、導入室１１にも好ましくは、後述のフッ素樹脂でなるフッ素樹脂シート２４を貼設する。
【００３８】
なお、前記成形室２２は、加熱及び冷却手段をそれぞれ備える上下２枚の金属板を両側縁に配置した金属製の図示せざるスペーサで断面方形に形成したもので、前記スペーサの交換により任意の目的とする木質合成板の肉厚が得られるように調整する。
【００３９】
成形室２２の入口１２からダイ出口２３までの距離（押出し方向の距離）は１，０００mmである。
【００４０】
成形室２２の上下左右の四方の内壁面にフッ素樹脂を直接表面コーティングすることもできるが、交換が容易でありフッ素樹脂のコーティング加工が容易で耐久性に富むという点で、フッ素樹脂のシート２４を貼設することがより好ましい。
【００４１】
なお、前述のフッ素樹脂には、ポリ四フッ化エチレン（テフロンTFE; デュポン社）、フッ化エチレン−プロピレンコポリマ（テフロンFEP）、ポリ三フッ化塩化エチレン（テフロンCTFE）、ポリフッ化ビニリデン（テフロンVdF）等を用いることができるが、いずれもフッ素樹脂シート厚みが０．１mm〜０．３mmのものが好ましい。
【００４２】
０．３mm以上になると成形ダイの内壁面とフッ素樹脂シートとのなじみが悪く、しわができやすく結果として成形時に樹脂圧力の急な上昇を招き、トラブルの原因となる。
【００４３】
０．１mm以下になると、フッ素樹脂シート自体に強度がなく、フッ素樹脂シートがすぐ破れてしまう。
【００４４】
また、それぞれのフッ素樹脂シートを多層張り合わせしたものを用いてもよい。その際も、フッ素樹脂シートの厚みは、上記厚みが好ましい。
【００４５】
図２及び図３に示すように成形ダイ１０の導入部１０ｂと成形ダイ本体１０ａの入口間で、フッ素樹脂シートが鋭角に折り曲げられないように、成形ダイ本体１０ａの入口１２の少なくとも上下端部、好ましくは、上下、幅方向に対峙する入口１２の端部を曲面にＲ加工し、内壁面にフッ素樹脂シート２４を曲折させて貼設する。
【００４６】
フッ素樹脂シート２４は、成形室２２の上下の内壁面、すなわち木質合成板の表裏面を形成する面に相当する内壁面に施すこともできるが、本願薄板の木質合成板製造には、特に、前述したように成形室２２の上下左右の内壁面全体に施すことが望ましい。
【００４７】
図２において、１４はヒータで、電熱ヒータ等の加熱手段から成り、押出し生地７９を加熱保温し、押出し生地７９の流動性を維持するため、成形ダイ１０の溶融部２１ａである導入室１１と成形ダイ本体１０ａの入口１２側における成形室２２の所定範囲の上下に、導入部１０ｂにあっては上方に１本、成形ダイ本体１０ａにあっては上方に３本、下方に２本等間隔で押通して配管設置されている。
【００４８】
また、２５は冷却管で、成形ダイ本体１０ａの成形室２２の徐冷部２１ｂを冷却する冷却手段の一例を示すもので、成形室２２の押出し方向に適当な間隔毎に、この冷却管２５に常温の水又は７０〜８０℃程度までの水あるいは油等の冷却媒体たる冷却液を供給して成形室２２内の押出し生地７９を冷却する。この冷却管の配管は成形室２２内の押出し生地７９の徐冷効果を向上するために成形ダイ本体１０ａのダイ出口２３の方向に向けて４分の３を占める徐冷部２１ｂに、成形室２２の上下の成形ダイ１０内に８本等間隔で押通して配管設置されている。なお、冷却管２５の間隔を次第に狭くするように設けることもでき、あるいは冷却管２５を成形ダイ１０の外壁に配設することもできるが、成形室２２内の押出し生地７９を冷却できればよいので、この構造に限定されない。
【００４９】
製造の実施形態
本発明の木質合成板の成形時の樹脂圧力は、高いほど密度が均一で、気泡、巣等のない板が得られる。
【００５０】
成形圧力１０〜１５MPa好ましくは１２〜１４．５MPaである。
【００５１】
成形時の樹脂圧力が１０MPa以下では、木質合成板の物性、品質が低く、１５MPa以上では、フッ素樹脂シートの長期使用が困難である。
【００５２】
押し出された木質合成板の引き取り装置は、後述既知の引き取り装置を用いることができる。
【００５３】
実施例
既知の工程、例えば以下の材料及び工程を経て木質合成粉を得る。
木粉：（１００メッシュ、平均１５０ｕｍ）      ５０wt％
ＰＰ  ：（（株）グランドポリマー、Ｅ１２１ＷＡ）  ５０wt％
相溶化剤：酸変性低分子量ポリプロピレン系樹脂（三洋化成工業株式会社、ユーメックス１０１０、）  木粉、ＰＰの総重量に対して  ０．５wt％。
【００５４】
前記木粉は、１８５℃程度に加熱し、乾燥され、次いで同一装置において、攪拌衝撃翼のせん断速度を８００〜９００rpmにして、衝撃摩擦熱により約２１０℃で溶融・混練される。ついで、得られた木質合成粉を約１００℃以下まで冷却した後、この冷却造粒された木質合成粉を一軸粉砕機（ホーライ横型一軸式、ＺＩ４２０）を用いて、粒径８mm以下に整粒する。
【００５５】
押出し成形工程は、以下の通り、
成形機は、例えば（株）池貝製  ＦＳ６５II−２５型  単軸押出機（スクリュー径  φ６５mm  Ｌ／Ｄ２８）を用い、ハギノ機工（株）製  Ｗ７００型等の引取り機を使用できる。
成形ダイ１０の外寸；７３０Ｗ×４２０Ｈ×１０００Ｌ
【００５６】
【表１】
スクリュ回転数が３０rpmのときの成形速度および樹脂圧力
0004741101.tif 000002
表１により、同じ回転数で成形したときは、フッ素樹脂シートを貼っているほうが成形速度が速くなることが分かる。
【００５７】
【表２】
フッ素樹脂シートの耐久性
樹脂圧力１５Mpaで押出成形したときのフッ素樹脂シートの耐久時間
0004741101.tif 000003
【００５８】
成形ダイ本体１０ａの入口１２にＲ加工を施したものは、同じフッ素樹脂シートにおいてＲ加工をしないものに比して１５倍の耐久性があった。
【００５９】
また、同じ厚みのフッ素樹脂シートにおいて、１層に対して２層のものが１．５倍の耐久性があることが分かる。
【００６０】
表３、表４は、樹脂圧力が製品強度に及ぼす影響
試験方法
試験片を６００W２．５H断面を持つ成形品中央部より長さ５０mm幅２５mmに切出した。その際、押出方向を長手方向とした試験片をＬ方向材、押出方向に垂直方向を長手方向とした試験片をＴ方向材と定義した。
【００６１】
試験は、JIS K 7171プラスチックの曲げ試験方法に準拠して行った。
【００６２】
【表３】
0004741101.tif 000004
【００６３】
【表４】
0004741101.tif 000005
【００６４】
表３及び表４から、試験結果からＬ方向材曲げ弾性率を代表してグラフ化した。グラフから樹脂圧力が１０MPa以下になると、曲げ弾性率が急激に低下することがわかる。また、１５MPa以上にしても曲げ弾性率の向上は望めないことがわかった。
【００６５】
【発明の効果】
成形ダイ本体１０ａの入口１２にＲ加工を施すことにより、フッ素樹脂シートを前記入口においてＲ加工をしないものに比して飛躍的な耐久性が得られ、また、同じ厚みのフッ素樹脂シートにおいて、１層に対して２層のものの方に大きな耐久性が得られた。
【００６６】
成形速度を速めても、気泡、巣、ひけ等がなく、密度が均一で、しかも高密度な木質系合成板を成形することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態における押出機の一部断面正面図。
【図２】  本発明の実施形態における成型ダイの中央縦断面図。
【図３】  本発明の実施形態における成型ダイの部分断面図。
【符号の説明】
１０ 成形ダイ
１０ａ  成形ダイ本体
１０ｂ  導入部
１１ 導入室
１２ 成形ダイ本体の入口
１３ 圧力センサ
１４ ヒータ
１５ 温度センサ
１６ スクリーン部
１７ アダプタ
１８ 流入口
１９ 押出ダイ
２１ａ 溶融部
２１ｂ 徐冷部
２２ 成形室
２３ ダイ出口
２４ フッ素樹脂シート
２５ 冷却管
７０ 押出機
７１ スクリュー
７２ ギヤ減速機
７３ ホッパ
７４ バレル
７５ バンドヒータ
７６ スクリーン
７９ 押出し生地
【図１】
0004741101.tif 000006
【図２】
0004741101.tif 000007
【図３】
0004741101.tif 000008