(57)【要約】【課題】本発明は合板レベルの物性を有する木質成形体を提供することを課題とする。【解決手段】木質材料Ｗを熱可塑性樹脂Ｒによって結着した芯層２３を、針状木質材料ＳＷを長尺方向または短尺方向に配向した層を熱可塑性樹脂Ｒで固定した表層２４および／または裏層２５によって補強する。【選択図】    図７
2005219438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材料を熱可塑性樹脂によって結着した芯層と、長尺方向または短尺方向に配向した針状木質材料を熱可塑性樹脂で固定した表層および／または裏層とからなることを特徴とする木質成形体。
【請求項２】
型枠上に針状木質材料を長尺方向または短尺方向に配向しつゝマット状に散布すると共に熱可塑性樹脂溶融物で固定し、その上に熱可塑性樹脂溶融物をダイのノズル孔から糸状に吐出させ、該糸状吐出物に木質材料を添加しつゝマット状に堆積せしめ、更にその上に針状木質材料を長尺方向または短尺方向に配向しつゝマット状に散布し、プレス成形すると共に該針状木質材料を該熱可塑性樹脂溶融物によって固定することを特徴とする木質成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軽量な木質成形体および該木質成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
〔発明の背景〕
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】
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】
〔従来の技術〕
上記問題点を解決するための手段として、従来木質材料と繊維状および／またはリボン状の熱可塑性樹脂とを混合した原料混合物を成形した木質成形体が提供されている。木質材料の結着剤として木質材料と絡合し易い繊維状あるいはリボン状の熱可塑性樹脂を用いるので、木質材料と該繊維状あるいはリボン状の熱可塑性樹脂とを分離することなく均一に混合し、かつ混合中に空気をまき込むことが出来、該繊維状あるいはリボン状の熱可塑性樹脂が木質材料と絡合し溶融して結着する結果、内部に多数の空隙が存在し、そして高強度かつ軽量な成形体が得られる（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１７７０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２７１３４号公報
【特許文献３】特開２００２−３７０２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記木質成形体にあっては、合板レベルの強度を確保することが困難であると云う問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、木質材料Ｗを熱可塑性樹脂Ｒによって結着した芯層(23)と、長尺方向または短尺方向に配向した針状木質材料ＳＷを熱可塑性樹脂Ｒで固定した表層(24)および／または裏層(25)とからなる木質成形体を提供し、あわせて型枠(2) 上に針状木質材料ＳＷを長尺方向または短尺方向に配向しつゝマット状に散布すると共に熱可塑性樹脂Ｒ溶融物で固定し、その上に熱可塑性樹脂Ｒ溶融物をダイ(10)のノズル孔(11)から糸状に吐出させ、該糸状吐出物に木質材料Ｗを添加しつゝマット状に堆積せしめ、更にその上に針状木質材料ＳＷを長尺方向または短尺方向に配向しつゝマット状に散布し、プレス成形すると共に該針状木質材料を該熱可塑性樹脂溶融物によって固定する上記木質成形体(22)の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
〔作用〕
芯層(23)にあっては糸状の熱可塑性樹脂Ｒ溶融物を木質材料Ｗに絡ませ結着した構成であり、軽量かつ高強度が保証される。そして該芯層(23)の表層(24)および／または裏層(25)として長尺方向または短尺方向に配向した針状木質材料ＳＷを熱可塑性樹脂Ｒで固定した層を積層するから、更に強度が向上し、合板レベルの機械的性能を獲得する。
【０００９】
〔効果〕
したがって本発明にあっては、合板レベルの機械的性能を有する木質成形板が安価に得られ、該木質成形板は建築材、コンクリート型枠用ボード等として極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
上記木質材料として、芯層に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。
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５％未満に乾燥される。
本発明にあっては、表裏層には針状木質材料を使用する。該針状木質材料は通常径３mm〜８mm、長さ３０mm〜１００mm、望ましくは４０〜８０mmのサイズのものを使用する。
該針状木質材料も上記木質材料と同様に端切れや廃材から製造することが出来る。
【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】
〔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。
【００１３】
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、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。
【００１４】
〔第三成分〕
上記木質材料と、熱可塑性樹脂以外に、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２種類以上の熱可塑性樹脂を混合する場合には相溶化剤を添加してもよい。
【００１５】
〔木質成形体の製造〕
本発明の木質成形体を製造するには、例えば図１に示すようにコンベア(1) 上に型枠(2) を横列し、その上に針状木質材料ＳＷをコンベア(4) の末端から引っ掻きロール(5) によって飛散させ、邪魔板(6) に衝突させることによって型枠(2) 上に図２矢印イ方向（型枠長尺方向）に配向しつゝ堆積させて表層用マットＭ1 をフォーミングし、更に押出機(3) から熱可塑性樹脂Ｒを加熱溶融状態として吐出して該表層用マットＭ1 上に供給する。
【００１６】
上記表層用マットＭ1 をフォーミングした型枠(2) は図３に示すようにコンベア(7) 上に縦列し、該マットＭ1 上には芯層用マットＭ2 がフォーミングされる。
【００１７】
芯層用マットＭ2 をフォーミングするには、図４に示すような押出機(8) の根端部ホッパー(9) からチップ状あるいはペレット状の熱可塑性樹脂Ｒを供給し、押出機(8) 中で該熱可塑性樹脂Ｒを加熱溶融状態としながらダイ(10)内に押出し、図５に示すようにダイ(10)のノズル孔(11)から糸状に吐出する。
この際該ダイ(10)のノズル孔(11)の両側に熱風吹出し口(12)を開口させ、熱風供給路(13)からの熱風を斜め下方に吹付け、該熱可塑性樹脂Ｒ吐出物を延伸細化してもよい。
【００１８】
上記ダイ(10)のノズル孔(11)は複数個並設されていることが好ましい。該ダイ(10)のノズル孔(11)の口径φ1 は０．２〜２．０mmとすることが好ましく、口径φ1 が０．２mm以下の場合は熱可塑性樹脂Ｒ溶融物、特に熱可塑性樹脂廃材の溶融物に含まれている爽雑物がノズル孔(11)に詰り易くなり、２．０mmを越えると該糸状の熱可塑性樹脂Ｒ吐出物が大きくなり、、木質材料Ｗと均一に混合することが困難となる。
該ノズル孔(11)の口径φ1 が０．２〜２．０mmの場合は、ノズル孔(11)は詰ることがなく、かつ糸状熱可塑性樹脂Ｒ吐出物は均一に木質材料Ｗに混合することが出来る。
【００１９】
該ダイ(10)のノズル孔(11)群の直下両側に木質材料供給コンベア(14,14) を配置し、該供給コンベア(14,14) 上の木質材料Ｗを該供給コンベア(14,14) 末端に配置されている散布ロール(15,15) によって散布し、該ダイ(10)のノズル孔(11)から下方に向けて吐出された糸状の熱可塑性樹脂Ｒ吐出物と混合する。
【００２０】
このように熱可塑性樹脂Ｒ溶融物と該木質材料Ｗとが均一に混合された上で、該混合物は上記コンベア(7) 上に搬送されて表層用マットＭ1 がフォーミングされている型枠(2) 上にマット状に堆積し、芯層用マットＭ2 がフォーミングされる。
【００２１】
上記表層用マットＭ1 と芯層用マットＭ2 とをフォーミングした型枠(2) は、図６に示すようにコンベア(16)上に横列され、その上に押出機(20)から熱可塑性樹脂Ｒ溶融物を吐出して該芯層用マットＭ2 表面上に供給し、更にその上からコンベア(17)によって供給される針状木質材料ＳＷを引っ掻きロール(18)によって飛散させ、邪魔板(19)に衝突させることによって型枠(2) 長尺方向に配向しつゝ芯層用マットＭ2 上に堆積させ裏層用マットＭ3 をフォーミングし、プレス成形する。
【００２２】
このようにして図７に示すように、芯層(23)の表裏面に表層(24)と裏層(25)とを積層した板状の木質成形体(22)が製造される。
【００２３】
上記木質成形体(22)において、芯層(23)の木質材料として、木片（４〜８mm×２０〜２５mm×０．５〜１mmサイズ）を使用し、表裏層(24,25) の針状木質材料として径４mm〜６mm、長さ４０mm〜８０mmサイズの針状木質材料を使用し、熱可塑性樹脂として再生ポリプロピレンを使用し、芯層(23)の厚み８mm、表裏層(24,25) の厚み２mm（全体厚み１２mm）に設定した。
【００２４】
上記木質成形体(22)を７×２０cmに切り取って試料とし、スパン１５cm、荷重速度１０mm／分の条件で曲げ試験を行なったところ、曲げ強度５０Ｎ／mm2 、曲げヤング率７ＫＮ／mm2 、最大たわみ量は３mmであり、略合板レベルの物性が達成出来た。
【００２５】
比較として芯層と同一構成で厚み１２mmの試料について曲げ試験を行なったところ、曲げヤング率は３ＫＮ／mm2 であり、この結果から芯層の表裏に長尺方向に配向した針状木質材料からなる表裏層を積層した場合には、従来の木質成形体の略２倍の強度が達成出来ることがわかる。
【００２６】
図８は他の製造方法が示される。本製造方法では供給コンベア(17A) によって供給される針状木質材料ＳＷを左右の散布コンベア(18A,18B) に分配し、前段の散布コンベア(18A) から該針状木質材料ＳＷを散布し、邪魔板(19A) に衝突させることによって所定方向に配向させつゝ型枠(2) 上に堆積させて下側表層用マットＭ11をフォーミングし、該下側表層用マットＭ11上には押出機(3A)から熱可塑性樹脂Ｒ溶融物を供給し、更に後段の散布コンベア(18B) から該針状木質材料ＳＷを散布し、邪魔板(19B) に衝突させることによって所定方向に配向させつゝ該下側表層用マットＭ11上に熱可塑性樹脂Ｒを介して堆積せしめて上側表層用マットＭ12をフォーミングしてもよい。このようにしてフォーミングされた表層用マットＭ1 は二層のマットＭ11、Ｍ12からなり、マットＭ11、Ｍ12間には熱可塑性樹脂Ｒ層が介在する二層構造を有する。
【００２７】
上記表層用マットＭ1 上には前製造方法と同様に芯層用マットＭ2 がフォーミングされ、更に裏層用マットＭ3 がフォーミングされるが、裏層用マットＭ3 も上記表層用マットＭ1 と同様な熱可塑性樹脂Ｒ層が介在する二層構造としてもよい。
【００２８】
図９には更に他の製造方法が示される。この製造方法ではコンベア(1) 上で搬送される型枠(2) 表面にまずロールコーター(3B)によって熱可塑性樹脂Ｒ溶融物を塗布し、その上に前製造方法と同様に針状木質材料ＳＷを邪魔板(6) で配向させつゝ散布して表層用マットＭ1 をフォーミングする。
【００２９】
このようにして熱可塑性樹脂Ｒ層は表層用マットＭ1 の下側に形成されてもよいし、上側に形成されてもよい。このことは裏層用マットＭ3 においても同様である。また上記実施例では芯層の両側に表裏層を積層したが、本発明では表層または裏層のみを積層してもよい。
【００３０】
また型枠(2) については上記製造方法では平坦板状のものを使用したが、図１０に示すように矩形枠体(21A) と、該矩形枠体(21A) の内側に差渡される複数枚の棚板(22A) とからなる型枠(2A)を使用してもよい。該型枠(2A)を使用した場合には針状木質材料ＳＷを邪魔板で配向させつゝ散布する場合、更に該針状木質材料ＳＷが該型枠(2A)の各棚板(22A) にも衝突して配向されるので、針状木質材料ＳＷの配向度がより向上する。
【００３１】
この型枠(2A)を使用して本発明の木質成形体を製造するには、例えば上記したようにまず該型枠(2A)上に針状木質材料ＳＷを配向しつゝ散布して堆積させ、該型枠(2A)を該針状木質材料ＳＷ堆積物から引上げて取除き、該堆積物上に押出機(3) から熱可塑性樹脂Ｒを吐出供給した上で再び該堆積物上に型枠(2A)を載せて同様に針状木質材料ＳＷを散布して堆積させ、該型枠(2A)を取除いて表層用マットＭ1 をフォーミングする。該表層用マットＭ1 上には前製造方法と同様に芯層用マットＭ2 をフォーミングし、該芯層用マットＭ2 上には表層用マットＭ1 と同様にして型枠(2A)を使用して裏層用マットＭ3 をフォーミングし、型枠(2A)を取除いた後プレス成形する。
【００３２】
更に本発明では針状木質材料ＳＷの配向方向は長尺方向でも短尺方向でもよく、短尺方向に配向する場合は、型枠(2) をコンベア(1) 上に縦列させればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にあっては、合板レベルの物性を有し、建築板に適する木質成形体が安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】表層用マットフォーミング工程説明側面図
【図２】表層用マットフォーミング工程説明平面図
【図３】型枠縦列状態部分平面図
【図４】熱可塑性樹脂溶融物吐出状態説明図
【図５】芯層用マットフォーミング工程説明図
【図６】裏層用マットフォーミング工程説明図
【図７】木質成形体部分側断面図
【図８】他の実施例の表層用マットフォーミング工程説明側面図
【図９】更に他の実施例の表層用マットフォーミング工程説明側面図
【図１０】他の実施例の型枠斜視図
【符号の説明】
【００３５】
10      ダイ
11      ノズル孔
22      木質成形体
23      芯層
24      表層
25      裏層
Ｒ      熱可塑性樹脂
ＳＷ    針状木質材料
Ｗ      木質材料
【図１】
2005219438.tif 000003
【図２】
2005219438.tif 000004
【図３】
2005219438.tif 000005
【図４】
2005219438.tif 000006
【図５】
2005219438.tif 000007
【図６】
2005219438.tif 000008
【図７】
2005219438.tif 000009
【図８】
2005219438.tif 000010
【図９】
2005219438.tif 000011
【図１０】
2005219438.tif 000012