(57)【要約】  本発明は、多重押出工法を適用して木材・プラスチック複合材の外周縁に透明表面層を付設することにより、製品の物性を向上させることのできる透明表面層を有する木材・プラスチック複合材に関する。これを実現するために、本発明に係る透明表面層を有する木材・プラスチック複合材は、主原料となる木粉、木材屑及び長繊維のうちのいずれか一種または複数種を選択的に高分子樹脂に投入して混練した混合物により製造される内層１１と、前記内層１１の外周縁に形成される透明材質の表面層１２と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、多重押出工法を適用して木材・プラスチック複合材の外周縁に透明表面層を付設することにより、製品の物性を向上させることができ、滑り止めと、表面の引っ掻き現象及び汚染を防ぐことができるというメリットがある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
主原料となる木粉、木材屑及び長繊維のうちのいずれか一種または複数種を選択的に高分子樹脂に投入して混練した混合物により製造される内層（１１）と、
前記内層（１１）の外周縁に形成される透明材質の表面層（１２）と、
を備えることを特徴とする透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項２】
前記混合物は、
前記主原料１０〜９０重量部及び高分子樹脂１０〜５０重量部を含むことを特徴とする請求項１に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項３】
前記高分子樹脂は、
ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のうちのいずれか一種または複数種を選択的に含むことを特徴とする請求項２に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項４】
前記混合物は、相溶化剤０．１〜５０重量部、充填剤０．１〜５０重量部、酸化防止剤０．１〜３０重量部、潤滑剤０．１〜３０重量部及び顔料０．１〜３０重量部の添加剤を選択的に含むことを特徴とする請求項２に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項５】
前記長繊維は、
トウモロコシ繊維、ココナット繊維、ヤシの木繊維、竹、稲わら、綿、麻、毛、絹をはじめとする天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維及びナイロンのうちのいずれか一種または複数種を選択的に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項６】
前記表面層（１２）は、
硅砂、シリコン、ポリカーボネート（ＰＣ）、水酸化ナトリウム溶液または透明材質のポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）のうちのいずれか一種または複数種を選択的に含むことを特徴とする請求項１に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項７】
前記表面層（１２）は、二重押出工法、ロールコーティング、浸漬、吹き付け、射出及びプレスのうちのいずれか一つの工法により形成されることを特徴とする請求項１または請求項６に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項８】
前記表面層（１２）は、前記０．１〜１００ｍｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項７に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【請求項９】
前記表面層（１２）は、前記内層（１１）の上下面に形成されることを特徴とする請求項８に記載の透明表面層を有する木材・プラスチック複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材・プラスチック複合材に係り、さらに詳しくは、多重押出工法を用いて内層の外周縁に透明表面層を付設した木材・プラスチック複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、木材は、天然材料として汎用されている素材であるが、水分に弱く、経時的に割れ、破裂などが発生するためメンテナンス費用は決して安いものではない。
【０００３】
このような木材の欠点を補完したものが、木材・プラスチック複合材（ＷＰＣ：Ｗｏｏｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ／Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）である。
【０００４】
木材・プラスチック複合材は、一般木材の欠点として指摘されている脱色、割れ、破裂などの変形がほとんどない。特に、天然木材とは異なって水分に強いため、外装材の用途に使用する場合にも腐食されにくい。このようなメリットがあることから、天然木材及び防腐木材に代えうるものとして脚光を浴びており、市場占有率が次第に高くなる傾向にある。このような木材・プラスチック複合材は、射出または押出成形により製造される。
【０００５】
射出または押出成形に用いられるプラスチック原料としては、主としてポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンが用いられ、これは、ポリオレフィンの場合に毒性がないため環境にやさしい資材を標榜する木材・プラスチック複合材に適しているためであり、射出または押出成形により製造される。射出成形品は、成形に際して彫刻や木目模様が入れられるため、印刷や塗装などの２次加工を施さなくても木の質感を表現することができる。
【０００６】
押出成形品の場合には、木材の製材、平板、角材などに近いものとなり、主たる用途は建材である。
【０００７】
一般に、木材・プラスチック複合材は天然木材に比べて吸収性が低く、しかも、腐敗しないというメリットがある。なお、発泡倍率が比較的に低く、表面に高密度の表皮層があるため強度がかなり高く、釘打ちやかんな掛けなどの加工を施すことも可能である。
【０００８】
このような木材・プラスチック複合材は、丈夫であり、優れた物性を有し、環境にやさしく、しかも、リサイクル可能であることから、木材に代えうる新素材として脚光を浴びており、その市場が急成長しており、様々なタイプの木材・プラスチック複合材の製品が開発されている。
【０００９】
特に、木材・プラスチック複合材の見栄えを向上させて滑り止め及び表面の引っ掻き現象を防ぐことができ、しかも、汚染防止機能など製品の物性の向上が求められるのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した問題を解消するために案出されたものであり、多重押出工法を適用して木材・プラスチック複合材の外周縁に透明表面層を付設することにより、製品の物性を向上させることのできる透明表面層を有する木材・プラスチック複合材を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明に係る透明表面層を有する木材・プラスチック複合材は、主原料となる木粉、木材屑及び長繊維のうちのいずれか一種または複数種を選択的に高分子樹脂に投入して混練した混合物により製造される内層と、前記内層１１の外周縁に形成される透明材質の表面層と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この場合、前記混合物は、前記主原料１０〜９０重量部及び高分子樹脂１０〜５０重量部を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、前記高分子樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のうちのいずれか一種または複数種を選択的に含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記混合物は、相溶化剤０．１〜５０重量部、充填剤０．１〜５０重量部、酸化防止剤０．１〜３０重量部、潤滑剤０．１〜３０重量部及び顔料０．１〜３０重量部の添加剤を選択的に含むことを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、前記長繊維は、トウモロコシ繊維、ココナット繊維、ヤシの木繊維、竹、稲わら、綿、麻、毛、絹をはじめとする天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維及びナイロンのうちのいずれか一種または複数種を選択的に含むことを特徴とする。
【００１６】
加えて、前記表面層は、硅砂、シリコン、ポリカーボネート（ＰＣ）、水酸化ナトリウム溶液（Ｓｏｄｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）または透明材質のポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）のうちのいずれか一種または複数種を選択的に含むことを特徴とする。
【００１７】
また、前記表面層は、二重押出工法、ロールコーティング、浸漬、吹き付け、射出及びプレスのうちのいずれか一つの工法により形成されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記表面層は、前記内層の上下面に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記の構成を有する本発明は、多重押出工法を適用して木材・プラスチック複合材の外周縁に透明表面層を付設することにより、製品の物性を向上させることができ、滑り止めと、表面引っ掻き現象及び汚染を防ぐことができるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る透明表面層を有する木材・プラスチック複合材を示す側断面図である。
【図２】本発明に係る木材・プラスチック複合材の製造装置を示す図面である。
【図３】図２の押出ダイの内部を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態による透明表面層を有する木材・プラスチック複合材の構成及び作用について詳細に説明する。
【００２２】
ここで、各図面の構成要素に対して参照符号を付するに当たって、同じ構成要素にはたとえこれらが異なる図面の上に表示されているとしてもできる限り同じ参照符号で表記されているということに留意すべきである。
【００２３】
図１は、本発明に係る透明表面層を有する木材・プラスチック複合材の構成を示す側断面図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の好適な実施形態による透明表面層を有する木材・プラスチック複合材１０は、木粉（Ｗｏｏｄ Ｆｌｏｕｒ）と、木材屑（Ｗｏｏｄ ｆｌａｋｅ）及び長繊維（Ｌｏｎｇ ｆｉｂｅｒ）などの主原料のうちのいずれか一種または複数種を選択的に高分子樹脂に投入した混練したゲル状の混合物（Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）により製造される内層１１と、前記内層１１の外周縁に形成される透明材質の表面層１２と、を備える。
【００２５】
このような本発明の構成についてより詳細に説明する。
【００２６】
先ず、内層１１について説明すると、主原料として用いられる木粉は、粉砕製造後の含水率が５〜１５重量％になるように乾燥機の内部に投入されて８０〜１２０℃の温度に加熱される乾燥工程を経ることが好ましい。すなわち、前記木粉の乾燥温度が８０℃以下であれば、乾燥に長時間がかかり、その一方、前記木粉の乾燥温度が１２０℃以上になると、急激な乾燥により木粉そのもの緻密な組織がねじれてしまう変形が招かれる。
【００２７】
このような乾燥工程を通じて木粉の含水率が５〜１５重量％になるように乾燥を行うが、このように含水率を５〜１５重量％に保持する場合には別途のバインダを添加しなくても他の原料との円滑な混合が行われる。これに対し、含水率が１５重量％以上になる場合には木材・プラスチック複合材の製造に際して木粉内の水分が蒸発することにより気泡などが発生してしまう。このような気泡は、後述する高分子樹脂との配合に際して結合力を弱化させ、これは、不良品の発生につながるという不都合がある。
【００２８】
また、前記混合物には、木粉に加えて、木材屑や長繊維が含まれ得る。この場合、木材屑は、０．５〜１８ｃｍの長さに切断して形成することが好ましい。すなわち、木材屑が０．５ｃｍ以下の長さに切断されて形成される場合には、既存の木粉を主原料として用いた場合とは大差がなく、圧縮及び衝撃強度など物理的な特性の向上を期待しにくい。逆に、木材屑が１８ｃｍ以上の長さに切断されて形成される場合には木材屑とゴム系原料との配合及び成形工程を行うことが困難である。
【００２９】
さらに好ましくは、３〜８ｃｍの長さに切断されて形成されたものを用いるが、この範囲内であれば、圧縮及び衝撃強度などの物理的な特性に優れており、しかも、他の材料間の配合及び成形が最も簡単に行える。
【００３０】
また、長繊維は、０．５〜１８ｃｍの長さに切断して形成することが好ましい。すなわち、長繊維を０．５ｃｍ以下の長さに切断して形成する場合には、既存の木粉を用いる場合と比較して大差がなく、圧縮及び衝撃強度など物理的な特性の向上を期待しにくい。これに対し、木材屑が１８ｃｍ以上の長さに切断されて形成される場合には木材屑とゴム系原料との配合及び成形工程を行うことが困難である。但し、木材・プラスチック複合材の成形方法を用いて押出成形を行うとき、長繊維を木材・プラスチック複合材の長手方向に平行に配列して成形する場合には、前記範囲の長さではなくても制限なしに成形可能である。
【００３１】
ここで、好ましくは、前記長繊維としては、トウモロコシ繊維、ココナット繊維、ヤシの木繊維、葦、竹、稲わら、綿、麻、毛、絹などの天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ナイロンなどの強化高分子繊維及び鋼線のうちのいずれか一種または複数種を選択的に用いる。
【００３２】
この場合、前記木材屑及び長繊維は、含水率が低いほど木材・プラスチック複合材の成形性が向上するが、例えば、前記木材屑及び長繊維の含水率は、木粉の場合と同様に、５〜１５重量％を保持するように所定の乾燥工程を行うことが好ましい。
【００３３】
上記のような切断及び乾燥工程を経た主原料は、高分子樹脂及び添加剤と混合されて混合物を形成することになる。ここで、好ましくは、このような混合物は、主原料となる木粉、木材屑または長繊維のうちのいずれか一種または複数種を選択的に１０〜９０重量部、高分子樹脂１０〜５０重量部及び相溶化剤０．１〜５０重量部、充填剤０．１〜５０重量部、酸化防止剤０．１〜３０重量部、潤滑剤０．１〜３０重量部、顔料０．１〜３０重量部の添加剤を混練機の内部に選択的にそれぞれ投入した後に、所定時間をかけて混練することにより製造される。さらに好ましくは、上記の混合物は、木粉、木材屑または長繊維のうちのいずれか一種または複数種を選択的に５０〜８０重量％、高分子樹脂１０〜４０重量％、その他の添加剤１０重量％以下を含む。
【００３４】
この場合、前記高分子樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のうちのいずれか一種または複数種を選択的に含む。
【００３５】
前記混合物が製造された後には、所定の成形工程を経て木材・プラスチック複合材の内層１１を製造する。この場合、本発明においては、内層１１を押出工法を用いて成形することが好ましいが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、射出、プレスなどの工法を用いて製造してもよいということはいうまでもない。
【００３６】
表面層１２は、内層１１の外周縁に透明材質の押出物を注入することにより形成される。ここで、好ましくは、このような表面層１２は、硅砂、シリコン、ポリカーボネート（ＰＣ）、水酸化ナトリウム溶液または透明材質のポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）のうちのいずれか一種または複数種を選択的に含めて混合して製造した押出物により形成される。
【００３７】
この場合、前記表面層１２は、二重押出工法、ロールコーティング、浸漬、吹き付け、射出及びプレスのうちのいずれか一つの工法により、好ましくは、０．１〜１００ｍｍの厚さに形成される。すなわち、表面層１２の厚さは、内層１１との密着力が確保されるように形成されることが一次的に重要である。また、表面層１２の成形に際しての気泡の発生及び透明度の低下は、原料の選定と加工条件及び表面層１２の厚さに影響される要素である。この理由から、表面層１２が１００ｍｍ以上の厚さに形成される場合に気泡の発生及び透明度が低下する虞があるため、表面層１２は１００ｍｍ以下の厚さに形成されることが好ましい。前記表面層は、木材・プラスチック複合材の総重量の３〜１５重量％になるようにすることが好ましい。
【００３８】
また、前記表面層１２は、施工に際して左右に配置される木材・プラスチック複合材１０と密着されるように内層１１の左右側面を除く上下面に形成されることが好ましい。もちろん、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、内層１１の上下面や左右面に形成されてもよい。
【００３９】
以下、上記の構成を有する本発明に係る透明表面層を有する木材・プラスチック複合材の製造過程について、図２及び図３を参照して説明する。ここで、内層１１及び表面層１２は押出工法を用いて製造する場合を例にとって図示及び説明する。
【００４０】
図２は、本発明に係る木材・プラスチック複合材の製造装置を示す図であり、図３は、図２の押出ダイの内部を示す側断面図である。
【００４１】
先ず、主押出器１１０を構成するホッパー１１に投入された内層１１製造用の混合物を加熱シリンダ１１３の内部におけるヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された混合物を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して内層１１を押出成形する。
【００４２】
これと同時に、補助押出器１２０を構成するホッパー１２１に投入された表面層１２形成用の原料を加熱シリンダ１２３の内部におけるヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して押出する。
【００４３】
前記主押出器１１０において押出される内層１１の押出物を押出ダイ１３０の押出孔１３１に通させる。また、前記押出孔１３１を通過する内層１１の外周縁に補助押出器１２０において押出された押出物を押出ダイ１３０の内部に形成された流路１３３を介して注入することにより、内層１１の外周縁に透明材質の表面層１２を所定の厚さに形成する。
【００４４】
このような製造過程を経て本発明に係る木目模様が形成された透明表面層を有する木材・プラスチック複合材は、冷却、切断などの後加工工程を経た後に製品となる。
【００４５】
以上、本発明を特定の好適な実施形態を挙げて図示及び説明したが、本発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の変更及び修正が可能であるということはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
１０：木材・プラスチック複合材
１１：内層
１２：表面層
【図１】
2015530288.tif 000002
【図２】
2015530288.tif 000003
【図３】
2015530288.tif 000004
【国際調査報告】
2015530288.tif 000005
2015530288.tif 000006
2015530288.tif 000007
2015530288.tif 000008