JP2002316352A - 木質合成板の押出成形装置 - Google Patents
木質合成板の押出成形装置Info
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Abstract
一でしかも高密度な木質合成板特に例えば厚さ2〜18
mm、幅300〜1800mmの薄板の木質合成板を成形す
る装置を提供する。 【解決手段】 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、成形室2
2を備えた成形ダイ10を連結し、前記成形室22の内
壁面にフッ素樹脂のシート24を貼設し、且つ、この前
記成形ダイ10の入口12の少なくとも上下方向で対峙
する端面を曲面に加工し、内壁面にフッ素樹脂シート2
4を曲折貼設すると共に、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。
Description
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。
6313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。
3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。
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している
(同公報図1)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。
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。
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。
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。
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。
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、厚さ2〜18mm、幅300〜180
0mm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。
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、
且つ、前記内壁面の前記成形ダイ10の入口12の少な
くとも上下方向で対峙する端面を曲面に形成すると共
に、該曲面の内壁面を含む内壁面にフッ素樹脂シート2
4を曲折貼設し、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。
1mm〜0.3mmで、成形ダイ入口を含む内壁に一連且つ
が好ましい。
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。
自体に強度がなく、フッ素樹脂シートが容易に破損す
る。
m以下の振幅が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。
付図面を参照しながら説明する。
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。
65wt%にする。
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。
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。
を貼設する。
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。
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。
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。
布でもよい。
くいように成形ダイ前方の入口12(押出機方向)端面
にR3〜R10の局面(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1
0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の導入部1
1を連通する。
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1
8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の導入部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。
は成形ダイで、押出機70の断面矩形の押出ダイ19の
射出口から吐出された押出し生地79を押出す導入部1
1と、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、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から成る。
イ10の幅方向に形成され、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
ダイ10の幅方向に湾曲して延長する導入室の両端が成
形室22の長手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。
他、ストレイト・マニホールド型に形成してもよいが、
導入部11及び導入室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。
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。
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。
での距離(押出し方向の距離)は1,000mmである。
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。
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。
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。
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。
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。
入口12と成形ダイ10の途出口間で、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10の入
口12の少なくとも上下端面、好ましくは、上下、幅方
向対峙する入口12の端面を曲面に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。
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。
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全体の長手方向の押出方向後方の導入部11を含む
溶融部21aに相当する成形室22の上下の成形ダイ1
0内、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。
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10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。
度が均一で、気泡、巣等のない板が得られる。
14.5MPaである。
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。
は、後述既知の引き取り装置を用いることができる。
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%。
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2
10℃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、ZI
420)を用いて、粒径8mm以下に整粒する。
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
よび樹脂圧力 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。
トの耐久時間
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。
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。
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。
験方法に準拠して行った。
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。
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。
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。
正面図。
断面図。
面図。
Claims (3)
- 【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、且つ、前記内壁面の前記成
形ダイの入口の少なくとも上下方向で対峙する端面を曲
面に形成すると共に、該曲面の内壁面を含む内壁面にフ
ッ素樹脂シートを曲折貼設すると共に、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、成形ダイ入口
を含む内壁に一連且つ厚みが0.1mm〜0.3mmである
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100
μm以下の振幅が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。
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