JP2002079567A - 木質粉砕物混入樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木粉等の木質粉砕物が混入された
合成樹脂成形品であってその表面が木質風の外観と触感
を有する製品の製造方法を提供すること。 【解決手段】 木質粉砕物が混入された溶融合成
樹脂が冷却サイジングダイに加圧状態で注入され、成形
品をさらに冷却した後にその表面を加熱処理することに
よって、成形品の表面に、成形品表層部に生じた微細な
ボイドの連続による木質風の凹凸状粗面を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる固化押出
成形法による木質粉砕物混入樹脂成形品の製造方法、特
に、表面が木質感を有する木質粉砕物混入樹脂成形品の
製造方法に関する。

【０００１】

【従来の技術】従来、木質風の外観を有する所謂合成木
材の成形方法としては、押出機によって、溶融混練した
樹脂等を分割可能な金型の中に注入した後、金型を冷却
して樹脂を冷却固化させた後、金型を分割して成形品を
取り出す鋳込み成形方法が広く用いられていた。この鋳
込み成形法は、金型内面に木肌模様や梨地模様を形成し
ておくことによって成形品表面に木肌や梨地模様を容易
につけられるというメリットがある反面、素材の注入、
金型の分割及び成形品の取り出しを、１回ずつ繰り返し
て行わなければならないために非能率的であるという問
題があった。

【０００２】合成木材の他の成形方法としては異形押出
成形法がある。異形押出成形の中で最も一般的な異形サ
イジング成形は、金型から出た溶融樹脂を、サイジング
プレート又は真空サイジングダイ内面に接触させて滑ら
せ、形を矯正しながら冷却固化させる成形方法であっ
て、リブ付き形状のもの、表面に凹凸のある複雑な断面
形状のもの等の成形品を得られるが、成形品の表面は平
滑面となり、木質感に乏しいものとならざるを得ない。

【０００３】従って、異形押出成形法による製品に木質
感を出すための方策として、共押出又は印刷によって木
目模様を形成したり、或いは、手触り感、風合いも天然
木に近いものにするために、エンボス梨地加工、サンド
ブラスト加工、サンディング研削加工等の後加工によっ
て表面に凹凸を付けることが行われている。しかしこれ
らの方法には、高価な特別の装置が必要でコスト高を招
くという問題があった。

【０００４】さらに、最近、資源再利用の観点から、い
わゆる合成木材に、おがくず、廃材粉砕物等の木質粉砕
物（以下「木粉」という）を混入することが行われてい
るが、前記の鋳込み成形法や通常の異形押出成形法は、
木粉を混入した樹脂成形品の製造には適切でない。すな
わち、鋳込み成形法では冷却時に「ひけ」が生じるた
め、溶融混練物の熱によって加熱された木粉から水分が
蒸発して成形品全体に気泡が生じ、あたかも発泡成形品
のような状態となりがちである。また、通常の異形押出
法でも圧力が不十分なため、木粉を高密度で混入するこ
とは困難であった。

【０００５】異形押出成形方法の一種として加圧徐冷成
形法（いわゆる固化押出成形法）がある。この方法は、
高い押圧力を伴う成形法であるため、丸棒ないし肉厚板
材の成形法として、同一断面の無発泡成形品が連続して
得られる成形方法として知られ、剛性、寸法安定性等に
優れた成形品ができるという特徴がある。この方法を用
いると、木粉を高密度に混入した樹脂成形品を得ること
ができる。すなわち、木粉高充填成形品の固化成形は、
木粉樹脂混合溶融樹脂を高圧で金型内に押し込むので、
含有水分で発泡しやすい木粉充填プラスチックでも発泡
が押さえられ、また木粉の充填割合も大きくできるので
高強度の押出成形品ができる。

【０００６】また、固化押出成形方法では、木粉樹脂混
合溶融樹脂が、押出機によって成形金型、ついで冷却サ
イジングダイに押し込まれ、冷却サイジングダイに接し
た表面から冷却されて凝固するが、凝固に伴う収縮分を
絶えず供給するため、冷却サイジングダイには溶融物が
高圧力で連続供給される。冷却サイジングダイの中では
溶融樹脂がダイ内壁に押し付けられて表面から冷却固化
されると共に、滑り摩擦抵抗を受けながら冷却サイジン
グダイの内面を滑っていくので、固化押出成形でできる
成形品は、いわゆる鬆のない高剛性の製品が得られる。

【０００７】しかし、この方法による成形品も、成形品
表面は平滑面になり、木質感に乏しいものとならざるを
えない欠点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のように高強度の合成木材の製造方法として優れている
固化成形方法において、唯一の問題点とされている成形
品の表面性、すなわち、平滑面であるがために木質感に
かけるという欠点を克服し、表面が十分な木質感を有す
る高密度木粉混入樹脂成形品の製造方法を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、木粉
が高密度で混入され、冷却サイジングダイから押し出さ
れた成形物の表面に加熱処理を施すことによって、固化
押出成形品の表面に木質感のある粗面を形成する方法が
用いられる。

【００１０】すなわち、本発明は、木質粉砕物が混入さ
れたポリオレフィン樹脂溶融物を、冷却サイジングダイ
に加圧注入して押し出し、押し出された成形品を冷却し
た後、その表面を加熱処理することによって、成形品の
表面に、成形品表層部に生じた微細ボイドの連続による
凹凸粗面を形成することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明においては、木粉が高圧力
で樹脂中に押し込められているというその固化押出成形
特有の状況を利用し、成形品表面を加熱処理することに
よって、固化成形の故に押さえ込まれて発泡しなかった
木粉中の水分のうち、成形品表面に近い木粉の水分を蒸
発解放させて、成形品表面に均一な微細ボイドを形成
し、その微細ボイドが特有の触感と空気層による断熱性
を与えて、成形品を木質感のあるものにするものであ
る。

【００１２】熱可塑性合成樹脂成形体の表面を加熱処理
すること自体は、従来も行われている。しかし、従来の
加熱処理は、表面に極性基を形成させて表面の活性化を
図り、インキや塗料の付着性を高める目的で行われた
り、樹脂中における帯電防止剤の拡散や成形体の帯電防
止性能を向上させたり、溶融プラスチックパリソンを火
炎処理することでパリソン表面の凹凸をレベリングさ
せ、表面の光沢性を高めるために行われていたものであ
り、木粉混入樹脂を加熱処理することは、行われていな
かった。

【００１３】木粉としては、おがくず、廃材の粉砕物、
又はそれをさらに紛砕して粒径を細かくしたもの等を用
いることができ、それらを樹脂に対して４０〜７０重量
％混入したものが成形素材として用いられる。混入率が
７０％を超えると成形し難く、かつ成形物が割れ易くな
り、また４０％より少ないと十分な木質感を生じ難い。
５０％ないし６０％とするのが最も好ましい。

【００１４】熱可塑性合成樹脂としては、ポリオレフィ
ン樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ないし
これらの変成した樹脂、あるいはこれらを混合した樹脂
等のポリオレフィン系合成樹脂が用いられるが、ポリプ
ロピレンが最も適切である。また、資源再利用の観点か
らは、廃棄又は回収された合成樹脂成形品を破砕したも
のを溶融素材として用いることが好ましい。また、本発
明の木粉を充填したポリオレフィン樹脂組成物には、酸
化防止剤、光安定剤、滑剤、相溶化剤、着色剤等の添加
剤を適宜混合することができる。

【００１５】これらの混合物を、例えば一旦造粒した後
にさらに粉砕し、押出機によって固化押出成形すること
になる。木粉高充填造粒物の製造方法としては、グラッ
シュミキサーで造粒する方法や、二軸押出機によって造
粒する方法もあるが、どの方法によっても良い。

【００１６】固化押出成形は、図１に例示したように、
押出機５に押出金型および押出金型の出口形状と同形の
押出成形ダイ６ａ及び冷却サイジングダイ６ｂを接続
し、押出機５から高圧で押し出された溶融樹脂を冷却サ
イジングダイに押し込み、押し込まれた溶融樹脂が、冷
却されて冷却サイジングダイに接した表面から凝固す
る。凝固に伴う収縮分を絶えず供給するために、冷却サ
イジングダイには高圧力で溶融樹脂を連続供給する。

【００１７】冷却サイジングダイの中で溶融樹脂は、ダ
イ内壁に押し付けられて表面から冷却固化されると共
に、滑り摩擦抵抗を受けながら冷却サイジングダイの内
面を滑って押し出されて成形品が得られる。冷却サイジ
ングダイを出た成形品はまだ充分に冷却されていないの
で、次に成形品を冷却水槽７に導いて充分に冷却し、そ
の後でカッター９により任意の長さに切断する。以上の
工程で成形品ができる。

【００１８】本発明における加熱方式としては、火炎処
理の他に熱風オーブン、遠赤外線オーブン等の加熱方式
を用いることも出来るが、火炎処理が一番簡便でよい。
成形切断した成形品を定速で回転するベルトコンベアー
１０に乗せて移動させながら、火炎バーナー１１で成形
品表面を加熱して、成形品表面層の木粉の含有水分を蒸
発膨張させて、成形品表面に均一な微細ボイドを発生さ
せ、成形品表面の梨地調凹凸を形成する。

【００１９】ガスによる火炎処理の場合、ガスは、都市
ガス、プロパンガス等の一般的な燃料ガスで良く、その
燃料ガスを空気と調整器で混合圧力調整したものを火炎
バーナーで燃焼させ、その火炎で成形品表面を加熱す
る。火炎バーナー１１については、小さな火炎チップノ
ズル１２（混合直火バーナー）を多数並べたものが良
く、本発明の実施例では直径８ｍｍの円形火炎ノズルを
２０ｍｍ間隔で、１５個ずつ２列の並べたバーナーを使
用している。

【００２０】本発明の加熱処理によれば、成形品の表面
を例えばプロパンガスバーナーの炎を当てて適度に加熱
することによって、木粉中に残って押さえ込まれていた
水分が、加熱によって膨張し、成形品表面に粒径０．１
ｍｍ前後の比較的均一な微細ボイドを発生させ、それが
均一に成形品表面の梨地調凹凸を形成することになる。

【００２１】また、バーナーの炎の当て方によって、成
形品表面の微細ボイドの発生の仕方を調整し、例えば縞
模様や、板目ないし柾目などの木目模様を描くことも出
来る。例えば、小さいバーナーを複数個横に並べ少し間
隔を置いた上に成形品を通過させることによって柾目状
の縞模様を描くことが出来るし、成形品とバーナーの間
に炎を遮蔽する薄い板を設け、板に例えば板目状のスリ
ットを開けておくことによって成形品に板目状の模様を
つけることが出来る。

【００２２】

【実施例１】粒径２００メッシュの木粉３０ｋｇ、ポリ
プロピレン樹脂シートの破砕物（Ｍ．Ｉ＝１．０）３０
ｋｇ及び着色コンパウンド（茶）１．２ｋｇ、を５００
Ｌグラッシュミキサーに充填し、ミキサーの回転羽を高
速回転させて、１６０〜１６５℃に昇温させ、半溶融し
てゲル化した時点を見計らって、すみやかにクーリング
ミキサーに移して冷却し、数ｃｍ以下の径の団子状の塊
にした。その団子状の塊を粉砕機にかけて、１ｃｍ以下
の大きさのものに粉砕した。

【００２３】熱風乾燥式ドライヤーで８０℃、３時間乾
燥させた後、６５ｍｍ単軸押出機で押し出した。押出機
先端には、板材（板厚３０ｍｍ、幅２００ｍｍ）固化押
出成形ダイを取付、さらに、押出ダイ本体にダイ出口形
状と同形の冷却サイジングを接続した。押出機の温度設
定は１８０℃とし、樹脂圧力約３５ｋｇ／ｃｍ２の高圧
で押し出された溶融樹脂を、固化押出成形ダイに充填
し、次の冷却サイジングダイに移動していく。冷却サイ
ジングダイに移動した溶融樹脂は、冷却サイジングダイ
に接した表面から凝固し、冷却サイジングダイを出た成
形品はまだ充分に冷却されていないので、次に成形品を
冷却水槽に導き、成形品の芯まで充分に冷却し、キャタ
ピラ式引取機で０．１ｍ／分の引取速度で引き取り後、
適宜寸法に切断した。

【００２４】次に、成形切断した成形品を３ｍ／分で回
転移動するベルトコンベアーに乗せて、直径８ｍｍの火
炎ノズルを１５個ずつ２列の並べた火炎バーナーで成形
品表面を加熱した。火炎の調整については、火炎の大き
さ６０〜７０ｍｍ、幅１０ｍｍに調整し、実施例１で成
形品に当たっている火炎の広がりは３０〜５０ｍｍに調
整した。

【００２５】成形品と火炎との間隔は３５〜４０ｍｍ、
火炎との接触時間は約１秒前後、その時の成形品表面温
度は加熱直後で１５０℃〜１７０℃、移動して５〜１０
秒後の位置では１００℃程度であった。成形品表面には
粒径０．１ｍｍ前後の均一な微細ボイドができ、成形品
表面に均一な梨地調凹凸が形成された。

【００２６】

【実施例２】成形品と火炎バーナーの間に、マスキング
穴開きメタルシートを挟んでバーナーの炎を当て、成形
品表面の微細ボイドに発生の仕方を調整することによっ
て、板目の木目模様を描くことが出来た。すなわち、マ
スキング穴開きメタルシートに板目状のスリットを開け
ておいて、成形品の表面にバーナーの炎を当てて適度に
加熱したところ、成形品表面にマスキングシートのスリ
ットに沿って梨地状の凹凸とそれに伴う明暗の差を形成
し、板目状に見える模様を描くことが出来た。マスキン
グシートは、厚み０．２ｍｍ、幅２５０ｍｍで、機械加
工によって１．５〜４ｍｍ幅の板目状のスリットを入
れ、１ｍのエンドレス状につないで成形品と２ｍｍ離し
た状態で、同期回転させた。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、木質粉砕物が混入され
たポリオレフィン樹脂溶融物を、冷却サイジングダイに
加圧注入して成形した成形品の表面を冷却後に加熱処理
して、その表面に、表層部に生じた微細ボイドの連続に
よる凸凹粗面を形成することによって、表面が十分な木
質感を有し、かつ、従来品よりもはるかに高密度で木質
粉砕物を含有してしかも剛性の高い成形品を得ることが
できる。また、環境対策上問題のある塩化ビニール樹脂
を用いずにポリオレフィン樹脂製品の粉砕物をも原料と
して用いることができるので、木質粉砕物の高密度使用
の可能性と相伴って、資源のリサイクルや環境対策にも
大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による成形品製造ラインの一例

【図２】成形品表面加熱装置の一例

【図３】表面加熱処理態様の一例

【図４】マスキングベルトを用いた表面加熱処理態様の
一例

【符号の説明】

１ グラッシュミキサー ２ クーリングミキサー ３ クラッシャー ４ 乾燥機 ５ 押出機 ６ａ 押出成形ダイ ６ｂ 冷却サイジングダイ ７ 冷却水槽 ８ 引取機 ９ カッター １０ コンベアーベルト １１ 火炎バーナー １２ 火炎ノズル １３ マスキングベルト １４ 張力調整ローラ Ａ 板材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質粉砕物が混入されたポリオレフィン
   樹脂溶融物を、冷却サイジングダイに加圧注入して押し
   出し、押し出された成形品を冷却した後、その表面を加
   熱処理することによって、成形品の表面に成形品表層部
   に生じた微細ボイドの連続による凹凸粗面を形成するこ
   とを特徴とする、木質粉砕物混入樹脂成形品の製造方
   法。
2. 【請求項２】 木質粉砕物の混入率が４０重量％以上で
   ある、請求項１の木質粉砕物混入樹脂成形品の製造方
   法。
3. 【請求項３】 ポリオレフィン樹脂がポリプロピレンで
   ある、請求項１又は２の、木質粉砕物混入樹脂成形品の
   製造方法。
4. 【請求項４】 加熱処理が火炎処理である、請求項１、
   ２又は３の木質粉砕物混入樹脂成形品の製造方法。