JP2004043529A

JP2004043529A - 木粉配合樹脂成形体及び木粉樹脂成形体の製造方法

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Publication number: JP2004043529A
Application number: JP2002199405A
Authority: JP
Inventors: Korenobu Nishio; 西尾　是伸; Yutaka Kondo; 近藤　豊; Takashi Ishimori; 石森　敬司; Kazuhiko Tsukada; 塚田　一彦
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP4087171B2

Abstract

【課題】木粉を高い割合で配合し、且つ製造における効率が高い木粉配合樹脂成形体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】嵩比重０．２以上の木粉は従来の木質成形品の成形に用いられる木粉である嵩比重０．１〜０．１５程度のものと比較して空隙が少なく、樹脂に分散されやすいことから、かかる木粉を用いることで木粉を高い割合で配合することが可能であると共に、ペレットや造粒原料等を作成することなく成形機に直接投入しても、成形機のスクリューにより容易に樹脂との混練が可能であり、製造における効率は高いものとなり得る。
【参照図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とりわけ建築用内装材や外装材、下地材等に好適に用いることができる木粉配合樹脂成形体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂と木粉を混合し押出、射出等により成形した製品は、得られた製品が樹脂のみにより成形されたものより外観や触感に木質感を具備させることができると共に、退色や腐食、シロアリによる食害等が木材と較べ格段に優れており、木材と樹脂の長所を兼ね備えるものである。
【０００３】
また富に高まりをみせる地球環境の保全に関しても、木質の建築廃材等を焼却することなく、破砕、粉砕して木粉とし、樹脂に配合して成形することで再利用できることから炭素の固定化に繋げることができる。これらの長所から、とりわけ近年脚光を浴びている製品であり、製品及びその製造方法については種々の発明がなされてきている。
【０００４】
その中でも、製品全体で木粉が占める重量が５０％以上のものについては、木材として処理ができることから、樹脂に対する木粉の配合量を増加させることに関しては様々な試みがなされてきている。
【０００５】
例えば、塩化ビニル樹脂に木粉を配合して成形用樹脂組成物を作成し、その組成物を射出成形や押出成形により成形した製品及びその方法が提案されてきている。
【０００６】
また、ＭＩが小さい樹脂を用いると、成形用樹脂組成物内に木粉が均一に分散されにくいことから、ＭＩが比較的大きいオレフィン系の樹脂に木粉を配合して成形用樹脂組成物を作成し、その組成物を押出成形や射出成形をする方法が提案されてきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如き製品及びその製造方法の内、塩化ビニル樹脂を用いるのでは、成形用樹脂組成物内での木粉の分散性は良好であり、また成形性にも優れるものであるが、不要になったときの処理において有害物質が発生する恐れがあり、特に焼却すると有害な塩化水素ガスの発生が懸念されるものである。
【０００８】
また、ＭＩが比較的大きいオレフィン系の樹脂に木粉を配合して成形用樹脂組成物を作成するのに、押出機や射出成形機に直接投入し、溶融させながらスクリューで撹拌するのみで十分に木粉を分散させようとすると、押出成形に関しては押出機のＬ／Ｄ値を極端に大きくする必要があり、設備は大型で高価なものとなる。通常のＬ／Ｄ値の押出機で組成物内に十分に木粉が分散させるには、一旦押出機や特殊なミキサーによりペレットや造粒原料等の形で成形用樹脂組成物を作成する必要がある。かような成形用樹脂組成物を、再度押出機や射出成形機に投入して成形を行うのであるが、組成物を形成する工程が余分にかかり、また溶融及び冷却を繰り返すために余分な熱量も要するものであった。
【０００９】
また、ＭＩが比較的大きいオレフィン系の樹脂を用いると、溶融された成形用樹脂組成物に押出圧力をかけることができず、押出成形自体が困難なものとなる。ＭＩの比較的大きいオレフィン系の樹脂を用いて押出成形を行うには、押出機内で圧力を開放することなく冷却しながら成形することで、溶融された成形用樹脂組成物に押出圧力をかけて成形することは可能であるが、かような方法では押出の速度は限られたものとなり、製造における効率に問題があるものである。
【００１０】
そこで本発明は上記の問題点を解決し、木粉を高い割合で配合し、且つ製造における効率が高い木粉配合樹脂成形体及びその製造方法を提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは鋭意研究の結果、ポリオレフィン系合成樹脂に嵩比重０．２以上の木粉を配合して成形することで、木粉を高い割合で配合し、且つ製造における効率を高めることができることを知得し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１２】
すなわち本発明に係わる木粉配合樹脂成形体は、嵩比重０．２以上の木粉を５０〜９０重量％含有し、ポリオレフィン系合成樹脂を１０〜５０重量％含有していることを特徴とするものである。
【００１３】
ポリオレフィン系樹脂を用いることで、焼却の際に有害な塩化水素ガス等の有害物質が発生することを抑制できる。また嵩比重０．２以上の木粉は、従来の木質成形品の成形に用いられる木粉（以下、従来の木粉とする）である嵩比重０．１〜０．１５程度のものと比較して空隙が少なく、樹脂に分散されやすいことから高い割合で配合することが可能であると共に、ペレットや造粒原料等を作成することなく成形機に直接投入しても、成形機のスクリューにより容易に樹脂との混練が可能であり、製造における効率は高いものとなり得る。また木粉は嵩比重が大きいことで、一定の体積に対する木粉の重量を増加させることができ、木粉が占める重量割合を高めることが容易である。
【００１４】
ここで、従来の木質成形品の成形に使用される木粉は木材等を破砕及び粉砕して得られるものであり、木粉の粒径が小さくなるにつれて木粉粒子間の空隙が小さくなることでその嵩比重は大きくなるものであるが、従来の木粉では嵩比重０．１〜０．１５程度が限界であった。嵩比重０．２以上の木粉は通常の破砕及び粉砕された木粉を物理的に圧縮して更に空隙を低減させたものであり、成形時にかかる物理的な結合力は容易に開放されることから、得られた成形品には木粉が集中している箇所が生じることがなく、機械的強度の低下を防止することができる。
【００１５】
また本発明に係わる木粉配合樹脂成形体は、嵩比重０．４〜０．６の木粉を７０〜９０重量％含有し、オレフィン系合成樹脂を１０〜３０重量％含有していることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば、嵩比重０．４〜０．６の木粉を用いることで請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得られると共に、嵩比重０．４〜０．６の木粉は空隙が少なく且つ粒径も小さいものであることから、樹脂中に木粉が稠密に存在し、その成形体は通常の木粉を用いたものより、比重が高められると共に強度が向上し、従来の木粉配合樹脂成形体の短所であった曲げ強度やヤング率を高めることができるものである。
【００１７】
ここで嵩比重０．４〜０．６の木粉は、粉砕により得られた従来の木粉を更に圧縮機等を用いて導管や師管等までを破壊し細粒化することで得られたもので、主に鱗片状の形状を有するものである。かような木粉は粒径が小さく、また導管や師管等に由来する空隙が少なくなされ、通常の木粉の如く空隙に水分が存在することが極めて少なく、吸湿しづらいものであることから押出、射出等の熱成形時においても含有される水分の気化による樹脂圧の低下や巣の発生を防止することができる。かかる木粉は、粉末状の状態で用いてもよく、また圧縮して顆粒状となされ、取り扱いが容易とされたものを用いてもよい。
【００１８】
また本発明に係わるオレフィン系の合成樹脂は、ＭＩが１０以上のものであることを特徴とするものである。
【００１９】
また本発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の木粉配合樹脂成形体を内層とし、外層を形成した樹脂成形体であって、外層は熱可塑性樹脂を６０〜１００重量％、充填材を０〜４０重量％含有するものであることを特徴とするものである。
【００２０】
また前記充填材は、木粉であることを特徴とするものである。
【００２１】
また前記外層は、木質様の模様が形成されたものであることを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明に係わる請求項１〜６のいずれかに記載の木粉配合樹脂成形体を成形する方法は、押出機より押し出された樹脂をサイジング型により整形することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、嵩比重０．２以上の木粉を用いていることで、それ程押出圧力をかけることなく成形することが可能であり、押出機内で冷却をしながら押出圧力をかけ続ける必要がなく、押出圧力を一旦開放してサイジング型による整形が可能であり、従って冷却しながら整形する必要がなくなり、ラインの速度を速くすることで製造における効率を高めることができる。
【００２４】
また前記押出機は、木粉の乾燥工程と、木粉及び樹脂の混練工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
また前記木粉及び樹脂の混練工程は、スクリューにコニカル型二軸のものを用いることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
図１は、本発明に係わる実施の一形態を示すものであり、本発明に係わる木粉配合樹脂成形体を示す斜視図である。ＭＩ１０以上のポリオレフィン系合成樹脂２０重量％と嵩比重０．２以上の木粉８０重量％を含有し、熱により成形を行って得られた成形体１０を示すものである。
【００２７】
ポリオレフィン系合成樹脂は、成形が可能なもので有れば特に限定されるものではなく、エチレン、プロピレン、ブテン等のα−オレフィンの重合体を単独で用いてもよく、エチレンにα−オレフィンを共重合させたものなどを用いてよい。
【００２８】
またポリオレフィン系合成樹脂のＭＩは１０以上であることが好ましい。嵩比重０．２以上の木粉は比較的分散されやすいものの、５０〜９０重量％含有させると、ＭＩの小さい樹脂には分散にくい。ＭＩを１０以上とすることで木粉の分散が円滑に行われ、また流動性が高められ成形が容易なものとなる。
【００２９】
更に木粉は、嵩比重が０．４〜０．６のものを用いるのがより好ましい。かかる嵩比重の木粉を用いることで、樹脂中への木粉の分散及び成形が更に容易なものとなり、成形体において木粉を７０〜９０重量％含有させることがより容易なものとなり得る。
【００３０】
図２は、本発明に係わる実施の一形態を示すもので、ＭＩ２０以上のポリオレフィン系合成樹脂２０重量％と嵩比重０．２以上の木粉８０重量％を含有したものを内層とし、熱可塑性樹脂を６０〜１００重量％、充填材を０〜４０重量％含有するものを外層とした成形体を示す斜視図である。
【００３１】
内層１は木粉を８０重量％含有することから、樹脂により被覆されない部分がでてくる恐れが大きく、内層１が外面に露出していると木粉が露出する部分が生じ、その部分が腐食されたりシロアリの食害を受ける恐れがある。かような不具合を防止するために、内層１の外側に外層２を形成し、成形体１０としている。
【００３２】
外層２は、内層１に対して接着剤等により被着してもよいが、内層１の形成に用いられるオレフィン系合成樹脂を相溶性を有する合成樹脂を用い、内層１の成形時に同時に成形することが好ましい。かような方法により形成することで、被着等を行うことなく内層１単独で成形する場合と同様の工程で外層２を形成することができ、製造は効率的なものとなり得る。
【００３３】
外層２は、前項に記載の如く、内層１の形成に用いられる合成樹脂と相溶性を有する合成樹脂を用いるのが好ましく、内層１と外層２は同時に成形することで十分に一体化されることとなる。また、外層２を形成するには合成樹脂を単独で用いてもよく、充填材を配合してもよい。また成形性や耐候性等の向上を目的として、可塑剤、安定剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、顔料等を必要に応じて配合してもよい。
【００３４】
充填材は、無機充填材としては、シリカ粉末、アルミナ粉末、マイカ粉末、ガラス繊維、タルク、ガラスファイバー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、クレー、ミルドファイバー、砂、石、鉱物、マイクロバルーン等、有機質充填材としては木粉、パルプ等のセルロース粉末、有機質繊維、プラスチック粉末、シリコーン、フェノール等の架橋物粉末などが挙げられる。これらは１種単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
外層２に用いる充填材としては、前項に記載された群から、木粉が好適に選ばれて用いられる。本発明に係わる木粉配合樹脂成形体は、前述の如く建築用途に好適に用いられるものであり、木粉を配合することで外観や触感に木質感を具備させることができる。また充填材が木粉であれば、成形体が不要となった時でも破砕、粉砕等して再度原料として用いることで、再利用することが容易に可能となる。
【００３６】
また、外層２は木質様の模様を形成してもよく、かような模様を形成することで外観や触感に更に強く木質感を具備させることができる。木質様の模様は、シボ付けやサンディング等の加工により形成してもよく、また本出願人による特開２０００−３０１６７０号に記載の如く、異なる色調に着色された複数の有色合成樹脂材料を混合して形成するものであってもよい。
【００３７】
図３は、本発明に係わる木粉混合樹脂成形体の実施の一形態を示す斜視図である。内層１の上面に外層２が形成されて成形体１０となされており、建造物の床材等に好適に用いることができるものである。
【００３８】
図４は、本発明に係わる木粉混合樹脂成形体の実施の一形態を示す斜視図で、パイプ３の外側に内層１を形成し、その外側に外層２を形成した成形品１０を示すものである。パイプ３を金属からなるものを用いることで、外観や触感については木質感を具備したものでありながら、鋼管により樹脂成形品より格段に高い強度を具備させることができる。
【００３９】
図５は、本発明に係わる木粉混合樹脂成形体の実施の一形態を示す斜視図で、内層１の外側に外層２を形成し、且つ下方が開口した中空部１０１を有する成形体１０を示すものである。かような形状とすることで、金属等を用いて形成した芯材に成形体１０を嵌着させることができ、手摺等に好適に用いることができるものである。芯材に嵌着させることを容易とするために、内層１を形成するのに用いるオレフィン系の合成樹脂は、エラストマー等の柔軟性を有するものを用いるのが好ましい。
【００４０】
図６は、本発明に係わる木粉配合樹脂成形体の製造装置の一形態を示す説明図である。本実施形態は、押出成形により成形体を形成するものである。ホッパーＨ１に木粉を投入し、押出機Ｅのスクリューにより撹拌され、また加熱されることで水分量が低下させられる。木粉に水分が含まれると、成形の際に気化して成形品に気泡が残ったり、成形圧力がかかったときに爆発的に噴出して危険である等の理由から、木粉に含まれる水分量は２重量％以下としておくことが好ましい。
【００４１】
乾燥された木粉は、押出機Ｅに送られ、ホッパーＨ２から投入されたオレフィン系合成樹脂と混合され、押出機Ｅのスクリューによって撹拌され且つ混練されて、溶融又は軟化された状態で押出金型Ｋに送られる。押出金型Ｋによりある程度形状が整えられた成形体１０はサイジング型Ｓに送られ、冷却されながら整形される。サイジング型Ｓにより整形された成形体１０は冷却槽Ｒで冷却されて、引き取り機Ｔによって引き取られて行くこととなる。
【００４２】
上記の実施形態の、断面を示すのが図７であり、ホッパーＨ１から押出機Ｅへ供給された木粉Ｗは、乾燥工程Ｐ１によりスクリューＣにより撹拌され、且つ押出機Ｅにより加熱されることで含有される水分が水蒸気となり、ベントＢ１から放出されることで乾燥させられる。乾燥された木粉Ｗは押出工程Ｐ２に送られ、ホッパーＨ２から供給されるオレフィン系合成樹脂Ｆと混合され、スクリューＣによって撹拌且つ混練されて組成物Ｍとなされる。オレフィン系樹脂Ｆや木粉Ｐから生じる不要なガスはベントＢ２から排出される。かように木粉の乾燥工程Ｐ１及び押出工程Ｐ２が連結されていることで、乾燥された木粉を吐出させることなく木粉及び樹脂の混練工程に送ることができ、木粉の飛散を防止でき、更に再加熱の必要がなく熱量を節減することができる。
【００４３】
組成物Ｍは、溶融若しくは軟化された状態で押出金型Ｋに送られ、押出金型Ｋによりある程度形状が整えられた状態で成形体１０として吐出される。吐出された成形体１０は、サイジング型Ｓにより冷却されつつ更に形状が整えられ、冷却槽Ｒで冷却される。
【００４４】
押出機ＥのスクリューＣは、コニカル型二軸のスクリューを用いるのが好ましい。コニカル型二軸のスクリューは、樹脂と充填材との混練能力が高く、本発明に係わる成形用樹脂組成物中に木粉を均一に分散させるのに好適に用いることができる。二軸のスクリューは、異方向であってもよく、同方向であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ポリオレフィン系樹脂を用いることで、焼却の際に有害な塩化水素ガス等の有害物質が発生することを抑制できる。また嵩比重０．２以上の木粉は、従来の木質成形品の成形に用いられる木粉（以下、従来の木粉とする）である嵩比重０．１〜０．１５程度のものと比較して空隙が少なく、樹脂に分散されやすいことから高い割合で配合することが可能であると共に、ペレットや造粒原料等を作成することなく成形機に直接投入しても、成形機のスクリューにより容易に樹脂との混練が可能であり、製造における効率は高いものとなり得る。また木粉は嵩比重が大きいことで、一定の体積に対する木粉の重量を増加させることができ、木粉が占める重量割合を高めることが容易である。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、嵩比重０．４〜０．６の木粉を用いることで請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得られると共に、嵩比重０．４〜０．６の木粉は空隙が少なく且つ粒径も小さいものであることから、樹脂中に木粉が稠密に存在し、その成形体は通常の木粉を用いたものより、比重が高められると共に強度が向上し、従来の木粉配合樹脂成形体の短所であった曲げ強度やヤング率を高めることができるものである。
【００４７】
請求項７に記載の発明によれば、嵩比重０．２以上の木粉を用いていることで、それ程押出圧力をかけることなく成形することが可能であり、押出機内で冷却をしながら押出圧力をかけ続ける必要がなく、押出圧力を一旦開放してサイジング型による整形が可能であり、従って冷却しながら整形する必要がなくなり、ラインの速度を速くすることで製造における効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係わる実施の一形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係わる実施の一形態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係わる実施の一形態を示す斜視図である。
【図５】本発明に係わる実施の一形態を示す斜視図である。
【図６】本発明に係わる木粉配合樹脂成形体を製造する装置の一形態を示す説明図である。
【図７】本発明に係わる木粉配合樹脂成形体を製造する装置の一形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　内層
２　　外層
３　　パイプ
１０　成形体
１０１　中空部
Ｅ　　押出機
Ｈ　　ホッパー
Ｋ　　押出金型
Ｓ　　サイジング
Ｒ　　冷却槽
Ｐ１　乾燥工程
Ｐ２　押出工程
Ｂ　　ベント
Ｗ　　木粉
Ｆ　　オレフィン系合成樹脂
Ｍ　　組成物

Claims

嵩比重０．２以上の木粉を５０〜９０重量％含有し、オレフィン系合成樹脂を１０〜５０重量％含有していることを特徴とする木粉配合樹脂成形体。
嵩比重０．４〜０．６の木粉を７０〜９０重量％含有し、オレフィン系合成樹脂を１０〜３０重量％含有していることを特徴とする木粉配合樹脂成形体。
オレフィン系合成樹脂は、ＭＩが１０以上のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の木粉配合樹脂成形体。
請求項１〜３のいずれかに記載の木粉配合樹脂成形体を内層とし、且つ外層を形成した樹脂成形体であって、外層は熱可塑性樹脂を６０〜１００重量％、充填材を０〜４０重量％含有するものであることを特徴とする木粉配合樹脂成形体。
充填材は、木粉であることを特徴とする請求項４に記載の木粉配合樹脂成形体。
外層は、木質様の模様が形成されたものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の木粉配合樹脂成形体。
請求項１〜６のいずれかに記載の木粉配合樹脂成形体を成形する方法であって、押出機より押し出された樹脂をサイジング型により整形することを特徴とする木粉配合樹脂成形体の製造方法。
押出機は、木粉の乾燥工程と、木粉及び樹脂の混練工程とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の木粉配合樹脂成形体の製造方法。
木粉及び樹脂の混練工程は、スクリューにコニカル型二軸のものを用いることを特徴とする請求項８に記載の木粉配合樹脂成形体の製造方法。