JP2004314371A

JP2004314371A - 木質樹脂成形体及びその押出成形法

Info

Publication number: JP2004314371A
Application number: JP2003109751A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kiriyama; 敬一桐山; Masaaki Kondo; 正昭近藤; Mutsumi Maeda; 睦前田; Yasuo Takenaka; 保雄竹中
Original assignee: KIRIYAMA KASEI KK; Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: KIRIYAMA KASEI KK; Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】軽量で、天然木材と同様の二次加工性を有し、製品強度、剛性に優れた木質樹脂成形体を効率良く生産し得る成形法を提供する。
【解決手段】中子体を有する賦形ダイと、熱可塑性樹脂、植物性セルロース、発泡剤からなる木質樹脂組成物を用い、低比重の内部コア層と高比重の外郭とを有する成形体を押出成形する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床材など、従来は木材が使用されていた用途に用いられる木質樹脂成形体及びその成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から木質樹脂成形体及びその成形法の開発は種々行われており、例えば特許文献１〜５等に開示されている。しかしこれらの開示技術で得られた成形体は、その内部構造が中実であるために重く、また、釘打ち、鋸引き、ネジ止めといった二次加工が容易ではないと言う問題を抱えていた。
【０００３】
一方、木質樹脂からなる中空成形体とその成形法が、特許文献６〜８等に開示されている。この成形体は中空構造であるため軽量であるが、釘打ちやネジ止めを行う際に中空部を意識する必要があり、二次加工性に問題を有していた。
【０００４】
重量と二次加工性の問題を同時に解決する方法として、発泡剤を木質樹脂組成物に加えて発泡成形する方法が、例えば特許文献９〜１３等に開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、発泡によって機械的物性が低下するため、新たに製品強度という問題を抱えることとなり、十分満足の行くものではなかった。
【０００６】
さらに近年になって、上記重量と二次加工性の問題を同時に解決する方法として、まず中空構造の木質樹脂成形体を成形し、続いてその中空部に発泡樹脂を注入する成形法や、木質樹脂組成物の外郭と発泡樹脂の内部コア層を共押出成形する成形法が、例えば特許文献１４〜１６等に開示されている。
【０００７】
しかしながら、前者の製法は工程が２段階であるため、生産性を向上させることが難しいという問題がある。また後者は技術的に難しい共押出成形であり、生産性の面でも通常の押出成形と比べ向上させることが難しいという問題を有していた。
【０００８】
以上の様に従来技術において、重量、釘打ちやネジ止めなどの二次加工性、製品強度、生産性を同時に満足させる木質樹脂成形体及びその成形法は未だ存在せず、解決法が待ち望まれていた。
【０００９】
【特許文献１】
特公昭５６−９４１７号公報
【特許文献２】
特開昭５８−１０２７４５号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１４３６１４号公報
【特許文献４】
特開平７−２６６３１３号公報公報
【特許文献５】
特開２００２−３１６３５２号公報
【特許文献６】
特許第２８７２５９０号公報
【特許文献７】
特開２００１−８９５７８号公報
【特許文献８】
特開２０００−３５１１０５号公報
【特許文献９】
特開昭５０−１４９７５７号公報
【特許文献１０】
特開昭５６−１５０５９９号公報
【特許文献１１】
特開昭５８−２７７２６号公報
【特許文献１２】
特開２０００−３８４６７号公報
【特許文献１３】
特開２００１−１９２４８９号公報等
【特許文献１４】
特開２０００−１７７７６号公報
【特許文献１５】
特開２０００−１２７２８０号公報
【特許文献１６】
特開２０００−２６３７１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、軽量で、釘打ちやネジ止めなどの二次加工性が天然木材と同等であり、製品強度、剛性に優れた木質樹脂成形体を効率良く生産できる成形法及び該成形法による成形体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究を進めた結果、通常の押出成形法を用いながら、金型構造を工夫することで、成形体内部の任意の位置に比重の高低を付与しうる技術を見出し、本発明を達成した。
【００１２】
本発明の第一は、少なくとも、５〜９５重量％の熱可塑性樹脂と９５〜５重量％の植物性セルロースの混合物よりなる木質樹脂組成物を、中子体を有する賦形ダイを用いて押出成形し、発泡した内部コア層と該内部コア層よりも高比重の外郭を有する木質樹脂成形体を成形することを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明の第二は、上記本発明の木質樹脂成形体の押出成形法により成形され、発泡した内部コア層と該内部コア層よりも高比重の外郭を有することを特徴とする木質樹脂成形体を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の成形法で成形された木質樹脂成形体は、発泡した低比重の内部コア層を有することから、成形体全体として軽く、また、中空でないため、釘打ちやネジ止めなどの二次加工性が天然木材と同等である。さらに、高比重の外郭を有することから、製品強度、剛性にも優れた木質樹脂成形体である。
【００１５】
本発明は、共押出成形ではなく、中子体を有する賦形ダイを用いた通常の押出成形であるため、技術的にもまた生産速度においても問題はない。
【００１６】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１７】
［木質樹脂成形体］
本発明の木質樹脂成形体は、発泡した内部コア層と該内部コア層よりも高比重の外郭を有している。外郭は、低発泡層もしくは非発泡層であり、好ましくは非発泡層である。
【００１８】
［押出成形機］
本発明に用いられる押出機としては、単軸押出機、同方向噛合型二軸押出機、異方向噛合型二軸押出機等の従来公知の各種成形機を用いることができる。尚、取り扱う木質樹脂組成物が一般的に熱分解を受け易い特性を持つため、極力、熱履歴を材料に受けさせないタイプの押出機が好適である。故に、シリンダー内における材料の滞留時間及び滞留時間分布が共に少なく、温度分布が小さいと言う点で、単軸押出機より二軸押出機の方が好適である。さらには、同じ理由で、平行二軸押出機よりコニカル型押出機の方が好適である。
【００１９】
［押出成形法］
本発明の押出成形法においては、内部コア層を発泡させる。木質樹脂組成物を発泡させるための発泡成分としては、押出成形機に投入した木質樹脂組成物より発生するガス、及び／または発泡剤を利用することが可能である。木質樹脂組成物より発生するガスの成分としては、植物性セルロースが有する、水分、木酸等の低沸点成分や、植物性セルロース及び／または熱可塑性樹脂の熱分解により生成した揮発成分が考えられる。
【００２０】
本発明においては、発泡倍率を精度良くコントロールできることから、発泡剤が好ましく用いられる。中でも、分解温度が１２０℃〜１８０℃の発泡剤が気泡の均質性に優れ、且つ、押出成形時において植物性セルロースの分解温度以下の温度範囲で発泡し、成形体の二次加工性、及び、物性が安定するため、好適に用いられる。
【００２１】
この様な発泡剤としては、分解により不活性ガスを発生する化合物、例えば熱分解型の有機系及び／又は無機系発泡剤が、生産性に優れるため、好適に用いられる。熱分解型有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミドなどのアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどのニトロソ化合物、ヒドラゾジカルボンアミドなどのヒドラジン誘導体等、主に窒素ガスを発生する発泡剤が、熱分解型無機系発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム等、主に炭酸ガスを発生する発泡剤が、気泡の均質性と生産性のバランスに優れるため、好適に用いられ、単独または２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２２】
これらのうちでも、重炭酸ナトリウムが、気泡の均質性、生産性のいずれにも優れ、特に好ましい。
【００２３】
発泡剤を使用する場合、木質樹脂組成物中に存在する発泡剤の含有割合は、熱可塑性樹脂と植物性セルロースの混合物１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、好ましくは０．３〜５重量部である。発泡剤が０．１重量部未満では、発泡の効果が低く、二次加工性の点で劣り、１０重量部を超えると、発泡倍率が高すぎ、機械的強度が低下すると共に二次加工性も劣る。
【００２４】
また発泡性のコントロールは、添加する発泡剤の種類及び量、成形加工時の温度、金型、成形速度などにより可能であり、いずれの方法を用いても良い。
【００２５】
［金型］
本発明の成形法においては、中子体を有する賦形ダイを用いることに特徴を有し、好ましくは、該賦形ダイの後段に冷却ダイを備えた金型を用いる。図１に、本発明に好ましく用いられる金型の一例の断面模式図を示す。図中、１は賦形ダイ、２は冷却ダイ、３は中子体、４はブレーカープレート、５はバレル、６はヒーター、７は冷却配管、１１は断熱プレート、１５は隙間流路、１６、１７、１８、１９、２０はそれぞれ隙間流路１５の入口、最狭部、圧縮ゾーン、出口、開放ゾーンである。
【００２６】
図１に示される金型は、高温の賦形ダイ１と低温の冷却ダイ２を有し、賦形ダイ１には少なくとも一個の中子体３が配設されている。尚、中子体３と母型とを連結する部材については便宜上、図示を省略した。
【００２７】
賦形ダイ１は、押出成形機のバレル５からの伝熱により高温となるが、必要に応じて熱源を取り付けてもよい。熱源を取り付けると、温度をさらに精度良くコントロールすることもでき、好適である。熱源の例としては、温調用の流路を賦形ダイに設けて油温調するという方法や、図１に示す棒ヒーター６を取り付けるという方法がある。
【００２８】
一方、冷却ダイ２の冷却方法としては、空冷に任せる方法や、必要に応じ図１に示す様に、温調用の冷却配管７を冷却ダイ２に設け、水やその他の冷媒を通して温調するという方法がある。
【００２９】
図１に示した金型は、賦形ダイ１と冷却ダイ２が分離可能な分離型の例であるが、一体型の金型であっても良く、その一例を図２に示す。図２中、９は賦形ダイ相当部、１０は冷却ダイ相当部、１２は連結部、１３は空隙である。
【００３０】
図１、図２の金型においては、賦形ダイ１と冷却ダイ２との間、及び、賦形ダイ相当部９と冷却ダイ相当部１０との間に、断熱機能を持つ部分が存在すると、効率よい賦形と冷却が可能となり好適である。具体的には、図１に示す分離型では、賦形ダイ１と冷却ダイ２の間に、熱伝導率の低い材質で作られた断熱プレート１１を挟む方法等が、図２に示す一体型では、賦形ダイ相当部９と冷却ダイ相当部１０の連結部１２に空隙１３を設ける方法等がある。
【００３１】
［中子体］
本発明においては、賦形ダイの内部に配設される中子体の大きさや形状、個数を変えることで、得られる成形体の外郭の厚みを制御することができる。
【００３２】
中子体は、冷却ダイ中への延長量が２００ｍｍ未満であることが好ましく、冷却ダイまで延長していないことが望ましい。中子体の冷却ダイ中への延長量が２００ｍｍを超えると、賦形ダイ中において中子体により形成された空隙を、溶融した木質樹脂組成物が発泡して完全に埋めてしまう前に該組成物が固化してしまい、空隙が残ってしまうため好ましくない。
【００３３】
また中子体の形状は、図１に示す様に流線形が、高比重の外郭をより安定して形成し、さらにボイドの少ない均質な内部コア層を形成する点で好適である。理由は明確には判明していないが、母型と中子体との間の隙間で形成される流路において、溶融した木質樹脂組成物の圧縮と開放が適切に行われることが要因であると推定される。
【００３４】
図１の金型の場合、流線形の中子体３とその周囲の母型との隙間で構成される隙間流路１５において、入口１６から最狭部１７までは、隙間流路１５の断面積が徐々に圧縮される圧縮ゾーン１８であり、最狭部１７から出口１９までは逆に隙間流路１５の断面積が徐々に拡大する開放ゾーン２０である。このように、圧縮ゾーン１８、最狭部１７、開放ゾーン２０の存在が、適切な外郭と内部コア層の形成に役立っていると推定される。
【００３５】
本発明において、中子体３と母型との隙間で構成される隙間流路１５は、言い換えれば、中子体３の周囲と母型との間に構成される溶融樹脂の通り道である。隙間流路１５の入口１６の断面とは、中子体３の押出機側の先端部において押出方向に垂直な平面で切った際の、溶融樹脂の通路となる断面であり、具体的には賦形ダイ１中の溶融樹脂通路断面積から中子体３先端の面積を差し引いたものである。
【００３６】
同様に出口１９の断面も定義され、また隙間流路１５の最狭部１７とは、隙間流路１５を押出方向に垂直な平面で切った時の断面積が、最小となる部分を指す。
【００３７】
本発明において、用いられる金型の中子体と母型との隙間で構成される隙間流路の入口の断面積をＸ、最狭部の断面積をＹとすると、圧縮比（Ｙ／Ｘ）が、０．１＜Ｙ／Ｘ＜０．６の関係を満たすことが好ましい。Ｙ／Ｘが０．１以下である場合、金型内の流れが非常に悪くなり、生産性速度が悪化したり、または押出すことが不可能な状況に陥いるので好適ではない。逆に、Ｙ／Ｘが０．６以上であると、外郭が高発泡して低比重となりやすいため、外郭の強度が低下し好ましくない。
【００３８】
尚、圧縮ゾーン１８及び開放ゾーン２０における隙間流路１５の断面積は、徐々に変化することが好ましい。その変化率は、押出方向１ｃｍ当り、３０〜１５０ｃｍ^２の範囲内にあることが好ましく、その変化率を有する部分が、圧縮ゾーン１８及び開放ゾーン２０において、それぞれ押出方向で８０％以上の領域で、さらに好ましくは９０％以上の領域で存在することが好適である。
【００３９】
この変化率の範囲から外れる領域が２０％を超えると、滞留や、不適切な部分での発泡、ボイドの発生等、木質樹脂組成物の流動不良に起因する不具合を生じるため、好適ではない。
【００４０】
また圧縮ゾーン１８と開放ゾーン２０との間に、隙間流路１５の断面積が変化しない整流ゾーンを形成すると、より低発泡で強固な外郭を形成でき好適である。この整流ゾーンの長さは、１０〜６０ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは２０〜４０ｍｍである。１０ｍｍ未満では強固な外郭形成の効果はなく、また６０ｍｍを超えると、開放ゾーン２０での発泡が十分に行かなくなり、内部コア層にボイドを生じやすくなるので好適ではない。
【００４１】
本発明においては、賦形ダイ中に複数の中子体を配設することにより、成形体の強度を向上させることができる。複数の中子体を用いた賦形ダイの一例を図３に、該賦形ダイを用いて成形される成形体の一例の断面図（押出方向に直交する断面）を図４にそれぞれ示す。図中、２１は中子体、２２は賦形ダイ相当部、２３、２４は隙間流路、２５は外郭、２６は内部コア層、２７は高比重部分である。
【００４２】
図３に示す様な複数の中子体２１を有する賦形ダイ２２を用いて、木質樹脂組成物を押出成形すると、図４に示すように、内部に外郭２５と同様の高比重部分２７が形成された成形体が得られる。この内部に形成された高比重部分２７が内部リブとして働くことにより、成形体の強度が向上するものと推定される。
【００４３】
尚、図３の如く複数の中子体２１が賦形ダイ中に存在する場合、前記した隙間流路は、中子体と母型の間の流路２３だけではなく、中子体間に存在する隙間流路２４も本発明ではその範疇に含む。従って、複数の中子体が賦形ダイ中に存在する場合、隙間流路の入口断面積とは、中子体と母型の間の流路入口断面積に、中子体間に存在する隙間流路の入口断面積を加えたものである。
【００４４】
本発明においては、賦形ダイ中に配設される中子体に、押出方向に貫通した貫通孔を設けることによって、外郭と内部コア層との比重差をさらに高めることが可能となり、製品設計上好適である。即ち、比重をさらに高めた外郭と、比重をさらに低減した内部コア層の形成により、剛性、強度と軽量化、二次加工性をさらに高めた木質樹脂成形体を成形することができる。また内部コア層の発泡をより均質化し、ボイドの発生をさらに抑制するという点で、木質樹脂成形体断面の外観上、好適な成形法である。
【００４５】
押出方向に貫通孔を有する中子体を備えた賦形ダイの一例を図５に示す。図５中、２９は中子体、３０は貫通孔、３１、３２、３３は貫通孔の入口、出口、最狭部、３４は隙間流路、３５、３６は隙間流路３４の入口、出口である。
【００４６】
図５に示す如く、貫通孔３０を有する中子体２９を用いた場合、中子体２９と母型との隙間で構成される隙間流路３４の入口３５の断面積と、中子体２９に設けられた貫通孔３０の入口３１の断面積の比を任意に変えることで、それぞれの流路を流れる溶融した木質樹脂組成物の量比を任意に調整できる。このことは、外郭の厚みや内部コア層の発泡率をコントロールする上で非常に有効な手段である。
【００４７】
尚、押出方向に垂直な平面で切った場合の隙間流路３４の断面積には、同一平面内での貫通孔３０の断面積は含まないものとする。
【００４８】
本発明においては、中子体２９と母型との隙間で構成される隙間流路３４の入口３５の断面積をＸ、中子体２９の貫通孔３０の入口３１の断面積をＡとし、その面積比（Ａ／Ｘ）が、０．０５＜Ａ／Ｘ＜０．７０の範囲内にある時、さらに好ましくは０．１０＜Ａ／Ｘ＜０．５０にある時、最も好ましくは０．１５＜Ａ／Ｘ＜０．３５にある時、比重をさらに高めた外郭と、比重をさらに低減した内部コア層を有する、発泡した木質樹脂成形体を成形でき好ましい。上記Ａ／Ｘが０．０５以下であると、内部コア層を形成するべき溶融木質樹脂組成物の供給量が足らず、ボイドが多く、不均質な内部コア層となり易く、好適ではない。
【００４９】
一方、Ａ／Ｘが０．７０以上であると、内部コア層への溶融木質樹脂組成物の供給量が、外郭への供給量に対し過多となり、内部コア層の発泡阻害による重量増となり易く好ましくない。また外郭への溶融木質樹脂組成物の供給量が過少となるので、押出成形時、外郭部が引きちぎられるという成形不良を引き起こしやすくなり、生産性が低下するという点でも好適ではない。
【００５０】
また貫通孔は、入口及び出口の断面積よりも小さい断面積を有する部分（最狭部３３）を少なくとも１箇所とる構造であると、内部コア層が高い発泡率をとりやすくなり、且つボイドが少なく均質なものとなるため、木質樹脂成形体の軽量化、二次加工性向上、及び切断断面が高外観である点で、非常に好適である。
【００５１】
さらには、図５に示すように、貫通孔３０の入口３１と出口３２の間に最狭部３３が存在し、且つ入口３１と最狭部３３の間、及び最狭部３３と出口３２の間が共に徐々に断面積が変化する様なメガホン構造をとると前出の効果がさらに高まり、好適である。具体的には、貫通孔３０の入口３１の断面積をＡ、出口３２の断面積をＢ、最狭部３３の断面積をＣとした時、断面積比（Ｃ／Ａ及びＣ／Ｂ）が、それぞれ以下の範囲にある時、好適である。
【００５２】
０．１０＜Ｃ／Ａ＜０．６０
０．１０＜Ｃ／Ｂ＜０．６０
さらには、Ｃ／Ａ及びＣ／Ｂが、それぞれ以下の範囲にある時、さらに好適である。
【００５３】
０．１５＜Ｃ／Ａ＜０．４０
０．１５＜Ｃ／Ｂ＜０．４０
Ｃ／Ａ及び／またはＣ／Ｂが０．１０以下、もしくは０．６０以上となると、内部コア層の発泡が不十分であったり、ボイドの多い不均質なものとなり、成形性が低下するので好適ではない。
【００５４】
また最狭部３３が、断面形状が変化せず、押出方向にある程度の長さを有すると、内部コア層の均質な発泡がより安定して成形できるようになり、さらに好適である。この最狭部３３の長さは、５〜３０ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは１０〜２０ｍｍである。５ｍｍ未満では内部コア層の均質な発泡の安定性に効果はなく、また６０ｍｍを超えると、発泡が不十分で、内部コア層にボイドを生じやすくなるので好適ではない。
【００５５】
尚、押出方向に貫通孔を有する中子体を備えた賦形ダイの場合、図１における開放ゾーン２０の様な形状は、持たない方が好適であり、むしろ図５に示す様に、隙間流路３４の出口３６付近は断面積が一定である流路の方が、より高密度で高強度な外郭部を形成する上で、好適である。これは、内部コア層の形成は主に貫通孔を通過してきた溶融木質樹脂組成物がもっぱら担うからである。よって、母型と中子体との隙間流路３４を通過してきた組成物が発泡する必要は基本的になく、むしろより高密度でより強固な外郭形成をすることのみに目的を置いて、隙間流路３４の出口３６付近が最狭部で且つ断面積が一定である流路とすることが好適である。
【００５６】
尚、賦形ダイ、冷却ダイ、中子体、及び中子体の貫通孔において、木質樹脂組成物と接する面をフッ素コーティングすると、外郭の外表面の平滑性、内部コア層の発泡の安定性が向上し、好適である。
【００５７】
［木質樹脂組成物］
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、二次加工性の点で、少なくともポリエチレンからなる熱可塑性樹脂が好ましい。また、二次加工性と強度、剛性のバランスの点で、少なくともポリエチレンとポリスチレンの混合物からなる熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。
【００５８】
また、本発明で用いられる木質樹脂組成物は、一般的に熱分解を受けやすい植物性セルロースを含むため、比較的低い温度で加工できる熱可塑性樹脂が好適である。特に１９０℃を超える温度領域で押出成形を行うと、分解ガスの発生が激しくなる。よって、好ましくは１９０℃以下、さらに好ましくは１８０℃以下、最も好ましくは１７０℃以下で押出成形加工できる木質樹脂組成物であることが好ましく、その点でポリエチレンやポリスチレンは木質樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂として非常に好適である。
【００５９】
本発明で用いうるポリエチレンとしては、メルトインデックスが、好ましくは０．０１〜５．０、最も好ましくは０．０５〜３．０の範囲にある高密度ポリエチレンが、優れた機械的強度と良好な木質感を得るため、極めて好ましく使用できる。尚、この場合のメルトインデックスとは、ＡＳＴＭＤ１２３８に規定されているものであり、測定温度が１９０℃、荷重が２１６０ｇの時の値である。
【００６０】
ポリスチレンとしては、スチレンを単独重合して得られる汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、及び、共役ジエンとスチレンの共重合体である耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）を好ましく使用することができる。中でも、ＧＰＰＳが、剛性が高くさらに好ましい。
【００６１】
本発明に用いられる植物性セルロースは、特に限定されるものではなく、例えば木粉、パルプ、バカス、ケナフ、おが屑、木質繊維、籾殻、破砕チップ材、果実殻粉、古紙、竹の粉末、ビールの絞り粕、コーヒーの絞り粕等が挙げられ、これらを単独又は２種類以上組み合わせて用いることもできる。植物性セルロースは用途によって適宜選択することができるが、機械的強度及び二次加工性の点で木粉が好ましい。
【００６２】
植物性セルロースは、必要に応じて乾式または湿式粉砕を行い、さらに必要に応じて篩い分けにより粒径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍの粉粒としたものを用いるのが良い。植物性セルロースの粒径が上記範囲より小さい場合はその取扱いにおいて粉立ちなどが起き易く、また粉砕や篩い分けに手間がかかりコスト高になる可能性がある。また、粒径が上記範囲より大きい場合には、得られた成形体の機械的強度が不充分になる可能性がある。
【００６３】
植物性セルロースの形状は、粒子状だけでなく、扁平な形状、異型形状、及びそれらの混合物でも良い。
【００６４】
本発明に用いられる木質樹脂組成物は、少なくとも、５〜９５重量％の熱可塑性樹脂と９５〜５重量％の植物性セルロースの混合物よりなる。好ましくは、当該混合物中における熱可塑性樹脂の重量割合が１０〜７０重量％、さらに好ましくは１５〜５０重量％である。当該混合物中における熱可塑性樹脂の割合が５重量％未満では木質感が損なわれ、剛性が劣り、また、９５重量％を超えると、加工性に問題が生ずる。
【００６５】
また、熱可塑性樹脂がポリエチレンとポリスチレンの混合物である場合、ポリエチレン５〜９９．９重量％とポリスチレン０．１〜９５重量％の混合物であることが好ましく、ポリエチレン１０〜９０重量％とポリスチレン１０〜９０重量％の混合物であることが、より好ましい。
【００６６】
本発明において用いられる熱可塑性樹脂及び／または植物性セルロースは、少なくとも廃棄物を原料の一部として用いると、環境対策として、また生産コストを低減できる点からも好適である。
【００６７】
また、前記したように、本発明において発泡剤を用いて発泡を行う場合には、木質樹脂組成物に発泡剤を添加する。
【００６８】
さらに、本発明に用いられる木質樹脂組成物には、本発明の効果を損ねない範囲において、必要に応じて、他の添加剤、充填材を添加してもよい。
【００６９】
例えば熱可塑性樹脂と植物性セルロースに対する相溶化剤として、無水カルボン酸基やアクリル酸基を官能基として有するポリオレフィン系樹脂や、無水マレイン酸、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタアクリレート等が好適である。
【００７０】
さらに他の添加剤として着色剤、滑剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤などが使用できる。
【００７１】
充填材としてはタルク、炭酸カルシウムなどの粒子状無機充填材、ガラス繊維などの無機繊維状充填材、ポリエステル繊維などの有機繊維状充填材などを用いることができる。
【００７２】
本発明において用いられる木質樹脂組成物の調製は、まず前処理として、植物性セルロース単独で乾燥させるか、或いは、熱可塑性樹脂成分、植物性セルロース成分、及び他の必要な成分を、ヘンシェルミキサーなどを用いて加熱、混合し、水分を除去することが好ましい。特に水分量の多い植物性セルロースを使用する場合、この前処理を実施することが望ましい。
【００７３】
植物性セルロースを単独で乾燥する手段として、ホッパードライヤー、パドルドライヤーなどの粉体用乾燥機を用いることができる。また、植物性セルロースを他の成分と混合した状態で乾燥する手段としては、ヘンシェルミキサー、シユーラー、リボンブレンダー、パドルドライヤーなどを用いて、常圧、または、減圧の条件で乾燥することができる。尚、押出成形前に、植物性セルロースを他の成分と混合して乾燥する場合、該成分の凝集を抑制することが好ましい。
【００７４】
また、植物性セルロースを乾燥する手段として、押出成形加工中に押出機のシリンダーベント口などから、常圧、または、減圧の条件で脱揮することにより、脱水、乾燥処理を施すことも好ましく適用される。
【００７５】
尚、ヘンシェルミキサーに入れた内容物が高粘度溶融状態となるまで加熱すると、ヘンシェルミキサーがトルクオーバーを生じ、それ以上攪拌ができない状態となる場合がある。従ってヘンシェルミキサーの設定温度は、９０℃以上、より好ましくは１２０℃以上であり、上限は１７０℃以下、より好ましくは１４０℃以下である。
【００７６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に示すが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
【００７７】
［原料］
実施例で用いた原料は以下の通りである。
【００７８】
＜熱可塑性樹脂＞
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）：
旭化成（株）製；「サンテック」ＨＤＢ８７１
ポリスチレン（ＰＳ）：
エー・アンド・エムスチレン（株）製；６８０
＜滑剤＞
超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）：
旭化成（株）製；「サンファイン」ＵＨ−９５０
＜植物性セルロース＞
木粉（木種は松）：
Ｊ．ＲＥＴＴＥＮＭＡＩＥＲ＆ＳＯＨＮＥＧｍｂＨ＆Ｃｏ製；「ＬＩＧＮＯＣＥＬ」Ｓ１５０ＴＲ
＜相溶化剤＞
無水マレイン酸：
三菱化学（株）製；無水マレイン酸
＜発泡剤＞
炭酸水素ナトリウム系発泡剤：
永和化成工業（株）製；「セルボン」ＳＣ−Ｐ
【００７９】
［評価方法］
＜外郭の厚み＞
木質樹脂成形体を押し出し方向と垂直な方向に切断し、その面における外郭の厚みを任意の３ヶ所定規で測定し、平均をとった。
【００８０】
＜外郭及び内部コア層の比重＞
それぞれ３ヶ所づつ切り出し、ＡＳＴＭＤ７９２に基づき、測定し、平均をとった。
【００８１】
＜成形体の比重＞
成形体を正確に１００ｍｍ切り出し、金型と接触していた４面にサンディング処理を施し凸部分を削り正確な直方体とし、３次元測定器を用いて寸法を測定し、正確な体積を算出した。さらに該成形体の重量を測定し、比重を算出した。
【００８２】
＜曲げ弾性率＞
ＪＩＳＫ６９３１に基づき、測定した。
【００８３】
＜曲げ強さ＞
ＪＩＳＫ６９３１に基づき、測定した。
【００８４】
＜二次加工性＞
成形体の二次加工性を以下の基準で評価した。
○：天然木と同様に、ノコギリで切断、釘打ち、ネジ止めが可能。
×：ノコギリでの切断困難、及び／または、釘打ち、ネジ止めで割れ発生。
【００８５】
（実施例１）
前処理として、
ＨＤＰＥ２８重量部
ＰＳ１２重量部
ＵＨＭＷＰＥ５重量部
木粉５５重量部
無水マレイン酸３重量部
を、１３０℃に設定した５００Ｌヘンシェルミキサー（三井鉱山製）へ投入し、攪拌しながら水分を除去した。得られた混合粉末を１００重量部と、１重量部の炭酸水素ナトリウム系発泡剤とを混合して木質樹脂組成物とした。
【００８６】
ＰＣＭ６５型二軸押出機（池貝鉄鋼社製）に、３８ｍｍ×８９ｍｍの断面形状を有し、かつ１個の中子体を有する、図１記載の異形押出金型を取り付け、加工温度１７５℃にて、前出木質樹脂組成物を用い、押出成形した。尚、この金型におけるＹ／Ｘを表１に記載する。また本例で使用した金型は、内面にフッ素樹脂コーティングを施した金型である。得られた木質樹脂成形体の評価結果を、表２に示す。
【００８７】
（実施例２）
３８ｍｍ×８９ｍｍの断面形状を有し、且つ２個の中子体を有する、図３記載の異形押出金型を用いた以外、実施例１と同様に押出成形し、得られた成形体を評価した。Ｙ／Ｘを表１に、評価結果を表２に示す。
【００８８】
（実施例３）
３８ｍｍ×８９ｍｍの断面形状を有し、且つ、押出方向に貫通孔を有する図５記載の中子体を２個有する異形押出金型を用いた以外は実施例１と同様に押出成形し、評価した。Ｙ／Ｘ、Ｃ／Ａ、Ｃ／Ｂ、Ａ／Ｘを表１に、評価結果を表２に示す。
【００８９】
（実施例４）
実施例１の中子体を、冷却ダイへ５０ｍｍ延長した中子体に付け替え、実施例１と同様に押出成形し、評価した。尚、かかる中子体のＹ／Ｘは、実施例１と同様である。評価結果を表２に示す。
【００９０】
（実施例５）
３８ｍｍ×８９ｍｍの断面形状を有し、且つ、押出方向に貫通孔を有する図５記載の中子体を１個有する異形押出金型を用いた以外は実施例１と同様に押出成形し、評価した。Ｙ／Ｘ、Ｃ／Ａ、Ｃ／Ｂ、Ａ／Ｘを表１に、評価結果を表２に示す。
【００９１】
（比較例１）
中子体を持たない異形押出金型を使用したこと以外は実施例５と同様にして押出成形を行った。得られた成形体の評価結果を表１に示す。
【００９２】
（比較例２）
発泡剤を添加していない木質樹脂組成物と、中子体を持たない異形押出金型を使用したこと以外は実施例５と同様にして押出成形を行った。得られた成形体の評価結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】

【００９４】
【表２】

【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の押出成形法を用いながら、高比重の外郭と低比重の内部コア層を同時に成形することができるため、軽量で、釘打ちやネジ止めなどの二次加工性が天然木材と同等であり、製品強度、剛性に優れた木質樹脂成形体を、効率良く生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる分離型の金型の一例の断面模式図である。
【図２】本発明に用いられる一体型の金型の一例の断面模式図である。
【図３】本発明に用いられる複数の中子体を備えた賦形ダイの一例の断面模式図である。
【図４】図３の賦形ダイを用いた押出成形で得られる成形体の断面模式図である。
【図５】本発明に用いられる貫通孔を有する中子体を備えた賦形ダイの一例の断面模式図である。
【符号の説明】
１賦形ダイ
２冷却ダイ
３中子体
４ブレーカープレート
５バレル
６ヒーター
７冷却配管
９賦形ダイ相当部
１０冷却ダイ相当部
１１断熱プレート
１２連結部
１３空隙
１５隙間流路
１６隙間流路の入口
１７隙間流路の最狭部
１８隙間流路の圧縮ゾーン
１９隙間流路の出口
２０隙間流路の開放ゾーン
２１中子体
２２賦形ダイ相当部
２３、２４隙間流路
２５外郭
２６内部コア層
２７高比重部分
２９中子体
３０貫通孔
３１貫通孔入口
３２貫通孔出口
３３貫通孔最狭部
３４隙間流路
３５隙間流路入口
３６隙間流路出口

Claims

少なくとも、５〜９５重量％の熱可塑性樹脂と９５〜５重量％の植物性セルロースの混合物よりなる木質樹脂組成物を、中子体を有する賦形ダイを用いて押出成形し、発泡した内部コア層と該内部コア層よりも高比重の外郭を有する木質樹脂成形体を成形することを特徴とする木質樹脂成形体の押出成形法。
上記熱可塑性樹脂と植物性セルロースの混合物１００重量部に対して、発泡剤０．１〜１０重量部配合して成形する請求項１に記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
中子体と母型との隙間で構成される隙間流路の入口、最狭部の各断面積Ｘ、Ｙが、０．１＜Ｙ／Ｘ＜０．６の関係を満たす請求項１または２に記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
２個以上の中子体を有する賦形ダイを用いて成形する請求項１〜３のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
中子体が、押出方向に貫通する貫通孔を有する請求項１〜４のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
中子体と母型との隙間で構成される隙間流路の入口の断面積Ｘと、中子体の貫通孔の入口の断面積Ａとが、０．０５＜Ａ／Ｘ＜０．７０の関係を満たす請求項５に記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
中子体の貫通孔の入口、出口、最狭部の各断面積Ａ、Ｂ、Ｃが、以下の関係を満たす請求項５または６に記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
０．１０＜Ｃ／Ａ＜０．６０
０．１０＜Ｃ／Ｂ＜０．６０
賦形ダイの後段に冷却ダイを備え、中子体の冷却ダイの中への延長量が２００ｍｍ未満である請求項１〜７のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
熱可塑性樹脂が、少なくともポリエチレンからなる請求項１〜８のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
熱可塑性樹脂が、少なくともポリエチレンとポリスチレンの混合物からなる請求項１〜８のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
熱可塑性樹脂及び植物性セルロースの少なくとも一方が、廃棄物を少なくとも原料の一部として用いてなる請求項１〜１０のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法。
請求項１〜１１のいずれかに記載の木質樹脂成形体の押出成形法により成形され、発泡した内部コア層と該内部コア層よりも高比重の外郭を有することを特徴とする木質樹脂成形体。