(57)【要約】      （修正有）【課題】熱可塑性樹脂と木質片とを撹拌機で高速撹拌して摩擦熱で熱可塑性樹脂を溶融させることにより木質片の切断やクラックの発生を充分に防止して、引っ張り強度に優れた木質片充填熱可塑性樹脂成形体を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂と木質片とを回転羽根１で高速撹拌して摩擦熱で熱可塑性樹脂を溶融させることにより木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを得、そのゲルを排出口７１から取り出して所定形状に成形する方法において、前記木質片として、５０部以上が厚み０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍで、かつアスペクト比が２０以上の木質片を使用する。【選択図】図２
2005280058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と木質片とを撹拌機で高速撹拌して摩擦熱で熱可塑性樹脂を溶融させること
により木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを得、そのゲルを撹拌機から取り出して所定形状に成
形する方法において、前記木質片として、５０部以上が厚み０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍ
で、かつアスペクト比が２０以上の木質片を使用することを特徴とする木質片充填熱可塑
性樹脂の成形方法。
【請求項２】
チャンバー内の回転軸に回転羽根を、回転羽根に当たる混練物をチャンバー中央に誘導さ
せるように具備させた撹拌機を使用することを特徴とする請求項１記載の木質片充填熱可
塑性樹脂の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は木質片充填熱可塑性樹脂の成形方法に関し、特に、木質片充填熱可塑性樹脂パ
ネルの製造に有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
木材、竹材の粉砕若しくは切削体等の木質片と熱可塑性樹脂との複合素材からなるパネ
ルは優れた質感と成形性を有し、廃木材やリサイクルプラスチックの有効利用にも資し、
各種建築用パネル、例えば二重床の下地材として注目されており、その組成物や成形方法
について種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、麻の単繊維４６重量部と粒状、粉状、鱗片状等の各種形状の
木質充填材６５部とペレット状ポリプロピレン１００重量部とをミキサーで混練し、この
混練物を取り出して押出機でシート状に成形することが開示されている。しかしながら、
この方法では、樹脂がミキサー混練時と押出成形時とで二度加熱されるので樹脂が熱分解
され易く、また、木質充填材の水分含有率を５％以下とするように予備乾燥する必要があ
り工数的にも不利である。
【０００４】
特許文献２には、木材の薄いフレーク片と熱可塑性樹脂とを高温下のニーダー中で混練
並びに高度に圧縮しつつ前方へ移送し、前記木材フレーク片に含有される水分を該ニーダ
ーでの前記高温により蒸気化し、この蒸気はニーダーから外部へ放出させると共に蒸気化
により含有水分のほぼ除去された木材フレーク片と熱可塑性樹脂との混練物を所定形状の
型中に打込んで所望の木質片充填熱可塑性樹脂製品を得ることが開示されている。この方
法では木材フレーク片の予備乾燥が不要であるが、電熱ヒータにより加熱されたニーダー
内に樹脂と木材フレーク片とをスクリューで通過させることにより溶融と混練とを行なっ
ているので、加熱時間が長くなり樹脂の熱分解が生じ易く、また、スクリューやニーダー
に付着した木片や樹脂の熱分解を免れ得ない。
【０００５】
特許文献３には、長辺が１〜１０ｍｍを有する木質系材料と熱可塑性樹脂とをペレタイ
ザーでペレット化し、このペレットを押出機で成形することが開示されている。しかしな
がら、この方法では、樹脂をペレット成形時と押出成形時とで二度加熱しているので樹脂
の熱分解が生じ易く、また１０ｍｍもの長い木質系材料を使用しているが、ペレット成形
混練時と押出スクリュー移送時とで重複して剪断を受けるので、その長尺木質系材料が切
断され易く、引っ張りに対する補強効果を満足に発揮させ難い。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６４−４６５２号公報
【特許文献２】特公平７−５８４２号公報
【特許文献３】特開平２００３−２９１１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近来においては、熱可塑性樹脂と木質片とを高速回転の羽根を備えたミキシング装置に
投入して撹拌し、その撹拌に伴って発生する摩擦熱により樹脂を溶融させてゲル状とし、
この植物片混練樹脂ゲルを取出しプレスにより板状に成形する方法が提案されている。（
例えば、特許文献４や特許文献５参照）
【０００８】
【特許文献４】特開平１１−２９１２４８号公報
【特許文献５】特開平１１−２２６９５６号公報  この植物片混練樹脂ゲルを得るには、撹拌羽根と材料供給スクリューを有する回転軸を軸受で軸支し、回転軸の一端を継手を介してモータ軸に連結し、回転軸の撹拌羽根部分をチャンバーで包囲し、上端にホッパーを備えた供給ボックスで回転軸のスクリュー部分を包囲し、チャンバーと供給ボックスとを材料のスクリュー移送が可能なように連結したミキシング装置を使用することができる。  樹脂はチップ状乃至はペレット状とし、または廃材プラスチックを粉砕し、この樹脂材料と植物片を計量してホッパーから供給ボックスに投入し、回転軸を回転させて供給ボックス内材料をスクリューにより混合しつつチャンバー内に移送する。このようにしてチャンバー内に移送された原料が撹拌羽根により撹拌され、樹脂が摩擦熱によりゲル状に溶融されると共に樹脂と植物片とが混合撹拌される。  この場合、樹脂が溶融し始めると回転軸の負荷が減少され、また摩擦熱が樹脂の固相から液相への相変態に費やされて温度上昇が停止されるから、これらの負荷変動時や温度上昇停止時を検出し、この検出後一定の時間経過後にチャンバー内のゲルを自動的に取出すようにすれば、成形性に優れた適度の粘度の植物片混練樹脂ゲルを得ることができる。
【０００９】
このようにして木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを得、ゲル状の間に成形する方法によれば
、樹脂の溶融開始時を容易に検出し得、この検出後一定の時間経過後にゲルを取出すこと
により樹脂の過剰過熱を防止でき、しかも、ゲル化時の一回の加熱で済むから、樹脂の熱
分解を容易に防止できる。
【００１０】
前記木質片に引っ張りに対する補強効果を発揮させるにはアスペクト比２０以上の木質
片を使用することが有効である。
しかしながら、前記の木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを成形する方法についての本発明者
の鋭意検討結果によれば、かかる長尺の木質片を使用すると、高速撹拌中に木質片が切断
されて短寸化されてしまい、所定の引っ張り補強効果を満足に発揮させ難い。
その理由は、撹拌羽根の径をスクリューの径に較べて相当に大きくしてその羽根先端速
度を４５ｍ／秒もの高速にする必要があり、その結果木質片が剪断破断されたり、木質片
にクラックが生じることにある。
【００１１】
本発明の目的は、熱可塑性樹脂と木質片とを撹拌機で高速撹拌して摩擦熱で熱可塑性樹
脂を溶融させることにより木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを得、そのゲルを撹拌機から取り
出して所定形状に成形する方法において、アスペクト比２０以上の木質片を、切断やクラ
ックの発生を充分に防止して樹脂に混練することを可能にすることにより引っ張り強度に
優れた木質片充填熱可塑性樹脂成形体を提供することにある。
本発明の更なる目的は、木質片を予備乾燥することなく撹拌機に投入することを可能と
して予備乾燥の手間を省くことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る木質片充填熱可塑性樹脂の成形方法は、熱可塑性樹脂と木質片とを撹拌
機で高速撹拌して摩擦熱で熱可塑性樹脂を溶融させることにより木質片含有熱可塑性樹脂
ゲルを得、そのゲルを撹拌機から取り出して所定形状に成形する方法において、前記木質
片として、５０部以上が厚み０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍで、かつアスペクト比が２０以
上の木質片を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る木質片充填熱可塑性樹脂の成形方法は、請求項１の木質片充填熱可塑性
樹脂の成形方法において、チャンバー内の回転軸に回転羽根を、回転羽根に当たる混練物
をチャンバー中央に誘導させるように具備させた撹拌機を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
木質片として木材をスライスして得られる切削片を使用でき、この切削片の厚みを０．
０５ｍｍ以上としているから、高速回転羽根との衝突による引きちぎれをよく防止でき、
厚みを０．３ｍｍ以下にしているから、木質片が可撓性に優れ、高速撹拌羽根の衝突エネ
ルギーを弾性歪みエネルギーに変換して効率よく吸収できてクラックの発生をよく防止で
きる。従って、アスペクト比２０以上を高速撹拌によるゲル化後もよく保有させ得、木質
片充填熱可塑性樹脂成形品に引っ張り力が作用しても、その引っ張り力をアスペクト比２
０以上の木質片に効果的に支持させ得、木質片充填熱可塑性樹脂成形品に優れた引っ張り
強度を発揮させることができる。
また、チャンバー内の回転軸に回転羽根を、回転羽根に当たる混練物をチャンバー中央
に誘導させるように具備させた撹拌機を使用しているから、チャンバーを上口解放型にで
き、撹拌摩擦熱によって木質片から蒸発する水分をチャンバー外に効率よく放出させて木
質片を脱水でき、木質片の予備乾燥を省略できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明において、木質片として５０部以上が厚み０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍで、かつ
アスペクト比が２０以上の木質片を使用する理由は、次の通りである。
アスペクト比、すなわち（長さ／厚み）比が２０以上の木材スライス片は長繊維を内蔵
しており、木質片充填熱可塑性樹脂成形体の引っ張り応力の方向がその木材スライス片の
繊維方向に一致するときにその引っ張り応力を繊維にテンションメンバーとして有効に負
担させ得てパネルに優れた引っ張り強度を発揮させ得る。アスペクト比２０未満では、マ
トリックスとしての樹脂と木材スライス片との界面の接触面積が小となり過ぎ、その界面
接着強さが植物片の引っ張り強さよりも弱くなってその界面剥離を起点として破断が生じ
る割合が多くなり、植物片に引っ張り補強効果を営ませるには、経験的にアスペクト比を
大きくし２０以上とすることが有効である。
【００１６】
木質片中、アスペクト比２０以上の木質片が占める割合を５０％以上とした理由は、前
記の補強効果が複合素材単位体積中に含まれる木質片のアスペクト比以外に木質片の箇数
にも大きく左右され、５０重量％未満では満足な補強効果を得ることが難しいからである
。
木質片の厚みを０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍとした理由は、０．０５ｍｍ未満では高速
回転羽根との衝突による引きちぎれが生じ易く、０．３ｍｍを越えると剛性が増し、高速
撹拌羽根の衝突エネルギーを弾性歪みエネルギーに変換して吸収することが難しく、木質
片にクラックが発生するに至り、０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍとすることが、高速撹拌羽
根の衝突のもとでアスペクト比２０以上を保持するのに必要であることによる。
厚み０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍで、かつアスペクト比が２０以上の木質片は、木材を
回転刃等により一定厚みでスライスすることにより得ることができる。
建築物解体時に発生する廃木材、間伐材等の廃木材を用いることは、森林資源の消費の
抑制に資し好ましい。
木材は図１に示す柾目若しくは板目方向に切削することが好ましい。年輪方向に切削す
ると年輪部分で破断し易く、アスペクト比２０以上の木質片を得ることが難しく、高速撹
拌中で破断してアスペクト比が低下することがあり、アスペクト比が２０以上の木質片の
当初の割合が５０部寄りのときは、柾目若しくは板目方向に切削する必要がある。
製材時のモルダー加工、プラナー加工、切断加工等でも薄片状の製材屑が発生するが、
そのままでは形状が不揃いの場合が多く、アスペクト比２０以上の木質片が占める割合を
５０％以上とするには気流分級等の分級が好ましく、この処理に要するコストを考慮して
使用することが好ましい。
【００１７】
前記熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、
ポリスチレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
−エチルアクリレート共重合体、ＡＡＳ、ＡＢＳ、ＡＣＳ、ＡＥＳ等のアクリロニトリル
−スチレン系共重合体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のエステル系樹脂、メタクリル、ポリウレタン、ポリ塩化
ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル等の単体若しくは複合体を挙げることができる。
樹脂と植物片との界面接着強度を増すために接着剤成分を添加することができ、ポリオ
レフィン等の非極性樹脂においては、酸変性ポリオレフィン若しくは酸変性オレフィンオ
リゴマー等の変性樹脂を添加することが好ましい。
また、プラスチック廃材を利用してリサイクルを図ることが好ましい。
【００１８】
図２は本発明において資用する撹拌装置の一例を示している。
図２において、１０は回転軸であり、材料移送用スクリュー２と該スクリュー径に較べ
て大きい径の回転羽根１が取り付けられている。３，３は軸受であり、前記回転軸１０が
軸支されている。５はモータであり、回転軸１０の一端が継手４を介してモータ軸６に連
結されている。８は上端にホッパー８１を備えた材料供給ボックス、７はチャンバーであ
り、回転軸挿通孔７８により相互に連通され、その孔７８に回転軸１０が挿通されている
。７１はチャンバー７に設けられた排出口であり、ギャ機構８２により自動的に開閉され
るようになっている。９は赤外線温度センサであり、チャンバー内温度が検出され、この
検出信号で前記排出口７１が自動的に開かれるようになっている。７３は排出シュートで
ある。
本発明により木質片充填熱可塑性樹脂を成形するには、５０部以上が厚み０．０５ｍｍ
〜０．３０ｍｍで、かつアスペクト比が２０以上の木質片を調整し、この木質片及び熱可
塑性樹脂を計量し、ホッパー８１から材料供給ボックス８に材料を供給し、回転軸１０を
回転させスリリュー２によってチャンバー７内に移送する。チャンバー７内に移送した材
料を高速回転の撹拌羽根１で撹拌混練し、その摩擦熱で熱可塑性樹脂を溶融させてゲル化
させる。この撹拌羽根１の先端は３６〜４２ｍ／秒もの高速とされ、例えば、チャンバー
内に移送されてから２８〜４０秒程度の短時間で溶融が開始される。溶融が開始されるま
では、摩擦熱エネルギーが被混練材料の昇温のみに費やされて被混練材料が昇温されてい
くが、溶融が開始されると摩擦熱エネルギーが樹脂の固相から液相への相変化に費やされ
るので昇温が停止され、溶融が完了すると液相が昇温されていくことになる。従って、昇
温停止を前記温度センサ９で検出し、この検出時から一定時間後に排出口７１を自動的に
開かせることにより、所望の硬さ（つきたての餅程度の硬さ）の木質片含有熱可塑性樹脂
ゲルを得ることができる。
【００１９】
このようにして得た木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを排出シュートを経て型に導き、所定
形状にプレス成形し、冷却し、これにて本発明に係る木質片充填熱可塑性樹脂の成形を終
了する。
【００２０】
上記において、木質片の含水量が多いと、摩擦熱で水分が蒸発し熱可塑性樹脂と木質片
との界面の接着が妨げられて木質片に満足な補強効果を発揮させ得ないので、木質片を予
備乾燥することもできるが、被混練材料を常にチャンバーの内側方向へ誘導するように撹
拌羽根に角度を付けておけば、チャンバーを解放型にしても被混練材料のチャンバー外へ
の飛散を防止して高速撹拌を行なうことができるので、チャンバーを解放型とし、蒸発水
分を放出させて予備乾燥を省略することもできる。チャンバーを解放型とする場合でも、
予備乾燥すれば混練時間を短縮できる。
【実施例１】
【００２１】
木質片には、ホワイトウッドを回転刃で薄めにスライスした、平均厚みが０．２ｍｍ、
平均長さが７ｍｍ、平均アスペクト比が２８のものを使用した。これらの値は、任意に抽
出したスライス片５０箇の平均値であり、厚みはマイクロメータで測定し、長さはスライ
ス片をプレパラードで挾み込みノギスで測定した。
撹拌機に図２に示した単軸式加熱混練機（コーハン株式会社製Ｋ−ミキサー）を使用し
、前記したホワイトウッドスライス片５０重量部とポリプロピレン５０重量部とを混練溶
融して木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを得、このゲルをプレス金型で厚み３ｍｍ、縦横３０
０ｍｍ×３００ｍｍのパネルに成形した。
【００２２】
〔比較例１〕
ホワイトウッドを実施例１に較べ厚目にスライスして、平均厚み０．４ｍｍ、平均長さ
が９ｍｍ、平均アスペクト比１５の木質片を得た。この木質片５０重量部とポリプロピレ
ン５０重量部とを実施例１と同じ単軸式加熱混練機（コーハン株式会社製Ｋ−ミキサー）
を使用し混練溶融して木質片含有熱可塑性樹脂ゲルを得、このゲルを実施例１と同様にし
てプレス金型で厚み３ｍｍ、縦横３００ｍｍ×３００ｍｍのパネルに成形した。
【００２３】
実施例１及び比較例１のパネルの四隅をφ１０ｍｍの金属柱上に載せ、万能試験機によ
りパネル中央鉛直方向に３０ｋｇの荷重を加えてパネル中央の変位量を測定したところ（
試料数１０箇の平均値）、比較例品では５．２ｍｍであったが、実施例品では４．３ｍｍ
であり、弾性率にして１．２倍の増加であった。
実施例１及び比較例１のパネル表面を研磨し、走査型電子顕微鏡でその研磨面を撮影し
たところ、比較例品では撮影画像を示す木質片表面にクラックが生じていたが、実施例品
では図３のようにクラックの発生は観察されず、前記実施例品の高弾性率の発現がクラッ
クレスの確保によるものであることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】木材の断面を示す図面である。
【図２】本発明において使用する撹拌装置の一例を示す図面である。
【図３】本発明により成形した木質片充填熱可塑性樹脂パネルの組織を示す拡大写真である。
【符号の説明】
【００２５】
１０        回転軸
１          撹拌羽根
２          スクリュー
７          チャンバー
８          材料供給箱
【図１】
2005280058.tif 000003
【図２】
2005280058.tif 000004
【図３】
2005280058.tif 000005