JP2006082353A - Woody thermoplastic resin composition and method for producing woody thermoplastic resin molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、木質系原料と熱可塑性樹脂を混合した木質熱可塑性樹脂の複合体、及びその木質熱可塑性樹脂複合体を溶融し、プレスして得られる成形品の成形方法に関する。得られる成形品は、各種のパネル状建材等に利用することができるものである。 The present invention relates to a composite of a wood thermoplastic resin obtained by mixing a wood-based material and a thermoplastic resin, and a method for molding a molded product obtained by melting and pressing the wood thermoplastic resin composite. The obtained molded product can be used for various panel-shaped building materials and the like.
従来より、微細な粉体状の木粉等の木質系原料と熱可塑性樹脂とを混合した混合物を原最良とし、これを押出機を用いて成形することで、住宅における廻縁、各種のデッキ材等、長尺建材として数多く利用されている。 Conventionally, a mixture of woody raw materials such as fine powdery wood powder and thermoplastic resin is the best, and this is molded using an extruder, so that it can be used as a peripheral edge in houses and various decks. Many materials are used as long building materials.
例えば、長辺が1〜10mmである木質系原料を熱可塑性樹脂に混合してペレット化し、このペレットを押し出し機で成形する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, a method is known in which a wood-based raw material having a long side of 1 to 10 mm is mixed with a thermoplastic resin to be pelletized, and the pellet is molded with an extruder (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の方法では、ペレット化の時に木質系原料の細胞壁内に熱可塑性樹脂が充填され、また押し出し成形時においては、ノズルのつまりや、木質系原料と熱可塑性樹脂の収縮率の違いにより製品に捻れが生じる等の理由から、微細な粉体状の木質系原料を使用せざるを得ないという問題点がある。
However, in the method of
また、高温の金型内を通過するために、得られる成形体表面に熱可塑性樹脂のスキン層が形成され、木質系原料が完全に樹脂で覆われて木材固有の手触りや暖かみが失われるという問題がある。また、手触り等を改善するために、表面を研磨又は加飾するといった二次加工が施されると、加工のコストが高く製品が高価なものとなり易い。 In addition, because it passes through a high-temperature mold, a thermoplastic resin skin layer is formed on the surface of the resulting molded body, and the wood-based raw material is completely covered with resin, so that the feel and warmth inherent to wood are lost. There's a problem. Further, if secondary processing such as polishing or decorating the surface is performed in order to improve the touch or the like, the processing cost is high and the product tends to be expensive.
更に、幅広の成形体を得ようとすれば、押出機を大容量とする必要があり、木質系原料と熱可塑性樹脂の収縮率の違いから、得られる成形品表面にますますうねりや捻れを起こし易く、均一な成形が難しいという問題がある。 Furthermore, to obtain a wide molded body, it is necessary to increase the capacity of the extruder. Due to the difference in shrinkage between the wood-based raw material and the thermoplastic resin, the surface of the resulting molded product is increasingly wavy and twisted. There is a problem that it is easy to occur and uniform molding is difficult.
別に、木質系原料と熱硬化性樹脂とを用いたパーティクルボード、OSB(オリエンティッド・ストランド・ボード)、MDF(ミディアム・デンシティー・ファイバーボード)等の木質建材、或いは、LSL(ラミネーティッド・ストランド・ランバー)やPSL(パラレル・ストランド・ランバー)といった構造材として使用可能な木質系原料が一般的に流通しさまざまな用途で用いられているが、平板とリブを一体成形するといった異型成形が困難であるという問題がある。 Separately, wooden boards such as particle board, OSB (Oriented Strand Board), MDF (Medium Density Fiber Board) using wood-based raw materials and thermosetting resin, or LSL (Laminated Strand Wood-based materials that can be used as structural materials such as lumbar) and PSL (parallel strand lumbar) are generally distributed and used in various applications. There is a problem that there is.
異径成形体を得る方法としては、熱可塑性樹脂と木質片とを高速回転する羽根を備えたミキサー内に投入して撹拌し、摩擦熱により溶融させ、溶融混合物を取り出してプレス成形する方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 As a method for obtaining a molded article having a different diameter, there is a method in which a thermoplastic resin and a wood piece are put into a mixer having blades rotating at high speed and stirred, melted by frictional heat, a molten mixture is taken out and press-molded. It is known (for example, refer to Patent Document 2).
特許文献2の方法によれば、熱可塑性樹脂と木質片とを予備乾燥等の前工程を行う必要がなく、木質系原料を微細な粉体とせずとも、異型成形が可能である。しかしながら、この方法においても、高速回転羽根によって木質片が分断され、溶融混合物内で木質片が実質上粉体となってしまい、やはり木質系原料が樹脂で覆われてしまうという課題がある。
本発明は、表面にうねりや捻れが少ない幅の広い建材等の成形品を簡単なプレス成形法により成形でき、かつ得られる成形品が木質系原料固有の表面性や暖かみを維持している木質熱可塑性樹脂複合体を用いた成形品の成形方法及びその成形品を得るための木質熱可塑性樹脂複合体を提供する目的で成されたものである。 The present invention is capable of forming a molded product such as a wide building material with less undulation and twisting on the surface by a simple press molding method, and the obtained molded product maintains the surface property and warmth inherent to the woody material. The object of the present invention is to provide a molding method of a molded article using a thermoplastic resin composite and a woody thermoplastic resin composite for obtaining the molded article.
請求項1記載の木質熱可塑性樹脂組成物(発明1)は、厚み又は幅が1mm以上、長さが10mm未満で且つアスペクト比が3未満の木材破砕チップを20重量%以上含有する木質系原料30重量%〜80重量%、及び熱可塑性樹脂20〜70重量%からなることを特徴とする。
The woody thermoplastic resin composition (Invention 1) according to
請求項2記載の木質熱可塑性樹脂成形体の製造方法(発明2)は、複数枚の撹拌羽根を設けた混合容器に、上記木質熱可塑性樹脂複合体を投入し、熱可塑性樹脂が撹拌による摩擦熱によって溶融され、該熱可塑性樹脂と木質系原料とが混合されて溶融混合物となるまで撹拌し、上記溶融混合物をプレス金型内に投入し、加圧しながら冷却することを特徴とする。 The method for producing a wooden thermoplastic resin molded body according to claim 2 (invention 2) is characterized in that the wooden thermoplastic resin composite is put into a mixing container provided with a plurality of stirring blades, and the thermoplastic resin is friction caused by stirring. It is melted by heat, stirred until the thermoplastic resin and the wood-based raw material are mixed to form a molten mixture, and the molten mixture is put into a press mold and cooled while being pressurized.
請求項3記載の発明(発明3)は、 上記プレス金型内に投入した後の上記溶融混合物において、該溶融混合物中の木材破砕チップの分布が内部より表面に多く分布し、かつ上記木材破砕チップが表面に露出していることを特徴とする発明2の木質熱可塑性樹脂成形体の製造方法である。
The invention according to claim 3 (invention 3) is that, in the molten mixture after being put into the press mold, the distribution of wood crushing chips in the molten mixture is distributed more on the surface than inside, and the wood crushing It is a manufacturing method of the woody thermoplastic resin molding of the
請求項4記載の発明(発明4)は、上記混合容器が、撹拌羽根と容器内面との間に上記木材破砕チップが移動可能なクリアランスを有しており、かつ撹拌羽根の回転数が3000〜6000rpmであることを特徴とする発明2もしくは3の木質熱可塑性樹脂成形体の製造方法である。
In the invention according to claim 4 (invention 4), the mixing container has a clearance in which the wood crushing chip can move between the stirring blade and the inner surface of the container, and the number of rotations of the stirring blade is 3000 to 3000. It is a manufacturing method of the woody thermoplastic resin molding of the
発明1〜4において用いられる木質系原料の樹種としては、汎用の建築用や構造用の木質系原料であれば特に限定されない。例えば一例として、スギ、ヒノキ、スプルース、ファー、ラジアータパイン等の針葉樹等;シラカバ、アピトン、カメレレ、センゴンラウト、アスペン等の広葉樹等が挙げられるが、これら森林から生産される植物材料だけでなく、竹、コウリャンといった森林以外で生産される植物材料をも含めることができる。
The tree species of the wood-based material used in the
木質系原料として利用できる形態は特に限定されないが、例えば、上記樹種の丸太、間伐材等の生材料、工場や住宅建築現場で発生する端材、部材輸送後に廃棄される廃パレット材、建築解体時に発生する解体廃材、流通梱包材等の廃材等の任意の木質系原料を1種或いは数種組み合わせて原材料(以下、木質系原料という)として用いることができる。 Forms that can be used as wood-based raw materials are not particularly limited, but, for example, logs of the above-mentioned tree species, raw materials such as thinned wood, scraps generated at factories and residential construction sites, waste pallet materials discarded after transportation of materials, building dismantling Arbitrary woody materials such as dismantling waste materials and waste materials such as distribution packing materials that are sometimes generated can be used as raw materials (hereinafter referred to as woody materials) in combination of one or several kinds.
発明1においては、木質系原料は、全原材料中に30重量%〜80重量%の範囲とされる。木質系原料と熱可塑性樹脂との混合割合(質量部)は好ましくは30:70〜80:20、より好ましくは40:60〜70:30、更に好ましくは50:50〜60:40である。
In the
木質系原料の割合が80重量%より多くなると、溶融混合時に相互分散が困難になると共に、熱可塑性樹脂が木質系原料と物理的に結合せず、成形品に巣が入り易く成形性が悪化することがある。また木質系原料の割合が30重量%より少なすぎると、木質系原料の持つ仮導管などの孔内に熱可塑性樹脂が完全に充填され、木質系原料の多孔質である特徴が失われて、得られる成形品の手触りが悪くなり、木質感が十分得られ難いという問題がある。従って、混合割合は上記範囲内となるように、供給量を適宜調節することが好ましい。 If the ratio of the wood-based material exceeds 80% by weight, mutual dispersion becomes difficult during melt mixing, and the thermoplastic resin does not physically bond with the wood-based material, making it easy to nest into the molded product, resulting in poor moldability. There are things to do. If the ratio of the wood-based material is less than 30% by weight, the thermoplastic resin is completely filled in the holes of the temporary conduit of the wood-based material, and the characteristics of the porous wood-based material are lost. There is a problem that the feel of the obtained molded product is deteriorated, and it is difficult to obtain a sufficient wood texture. Therefore, it is preferable to appropriately adjust the supply amount so that the mixing ratio is within the above range.
原材料中の木質系原料中には、厚み又は幅が1mm以上、長さが10mm未満で且つアスペクト比が3未満の木材破砕チップが20重量%以上含有される。幅又は厚みが1mm未満であれば、撹拌羽根により熱可塑性樹脂を溶融する際に木材破砕チップが衝突により破壊されて細分化される可能性がある。長さは10mmより大であっても成形は可能であるが、大き過ぎると成形品の表面に凹凸が目立ち、外観が悪くなることがある上、発明2においては、これを溶融した熱可塑性樹脂と混合して溶融混合物とする時に、攪拌機に大きな負荷を加えないためには10mm未満であることが好ましい。 The woody raw material in the raw material contains 20% by weight or more of crushed wood chips having a thickness or width of 1 mm or more, a length of less than 10 mm, and an aspect ratio of less than 3. If the width or thickness is less than 1 mm, the wood crushing chips may be broken by collision and subdivided when the thermoplastic resin is melted by the stirring blades. Molding is possible even if the length is greater than 10 mm, but if it is too large, irregularities are conspicuous on the surface of the molded product, and the appearance may be deteriorated. In order not to apply a large load to the stirrer when the mixture is made into a molten mixture, it is preferably less than 10 mm.
アスペクト比が3以上であれば、木質系原料の表面に熱可塑性樹脂が不均一に覆ってしまい、外観や手触りが木質の感じがなくなってしまう恐れがある。加えて、木質破砕チップと撹拌羽根との衝突機会が増加して木質破砕チップの厚さ又は幅が1mm以下になってしまい、所定の大きさの木質破砕チップの木質系原料中の含有量が20重量%未満となってしまう恐れが大きくなる。 If the aspect ratio is 3 or more, the thermoplastic resin is unevenly covered on the surface of the wood-based raw material, and there is a risk that the appearance and the feel of wood will be lost. In addition, the chance of collision between the wood crushing tip and the stirring blade increases, and the thickness or width of the wood crushing tip becomes 1 mm or less. The risk of being less than 20% by weight increases.
また、上記寸法の破砕チップが、木質系原料中に20重量%より少ないと、得られる成形品が木質系原料特有の手触りがなくなるという欠点が出てくる。 Moreover, when the crushing chip | tip of the said dimension is less than 20 weight% in a wood type raw material, the fault that the molded article obtained will lose the touch peculiar to a wood type raw material will come out.
このように、木質系原料中の破砕木質チップは、好ましくは20重量%以上、より好ましくは30重量%以上、更に好ましくは45重量%以上が、幅又は厚さが1mm以上であれば良く、残部は幅又は厚さが1mm未満の木質系原料で構成されていても良い。なお、この場合の残部の木質系原料は、長さが10mm以上又はアスペクト比が3より大であっても構わない。 Thus, the crushed wood chip in the wood-based material is preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and further preferably 45% by weight or more, as long as the width or thickness is 1 mm or more. The remainder may be made of a woody material having a width or thickness of less than 1 mm. In this case, the remaining woody material may have a length of 10 mm or more or an aspect ratio of more than 3.
上記木質系原料を得る方法としては、原料となる木材を、ハンマーミルや、ロータリーカッターによってベニア加工したものを割り箸状に切断してスティックにする方法、フレーカーの回転刃によって丸太を切削してストランドにする方法、一軸破砕機の表面に刃物のついたロールを回転させて木質系原料を破砕する方法等を用いることができる。 As a method of obtaining the above-mentioned wood-based raw material, a method of cutting wood into a stick by cutting veneered wood with a hammer mill or rotary cutter into a chopsticks shape, cutting a log with a flaker rotary blade and strand And a method of crushing a wood-based material by rotating a roll with a blade on the surface of a uniaxial crusher.
そして、上記のようにして破砕された木質系原料は、一般的にはその厚さや長さが不揃いである。従って、この木質系原料中に、幅又は厚さが1mm〜10mmでかつアスペクト比が3未満の木材破砕チップが20重量%以上含有するようにするために、分級してサイズの調整を行う。分級の方法は、一定範囲の厚さや長さで分級できるものであれば特に限定されない。例えば、チップの厚さを基準に連続的に分級する装置であるウェーブローラー方式等の分級機を用いて分級する方法や、所定の目開きの篩いを用いる方法等が挙げられる。 And generally, the thickness and length of the wood-based raw material crushed as described above are uneven. Accordingly, the wood-based raw material is classified and adjusted in size so that 20% by weight or more of wood crushing chips having a width or thickness of 1 mm to 10 mm and an aspect ratio of less than 3 are contained. The classification method is not particularly limited as long as it can be classified with a certain range of thickness and length. For example, a classification method using a classifier such as a wave roller system, which is a device that classifies continuously based on the thickness of the chip, a method using a sieve with a predetermined opening, and the like can be given.
例えば、原材料となる木質系原料をジョークラッシャや、ジャイレントリクラッシャ等で数cm程度まで粗粉砕した後、ハンマミル、カッターミル、ロールミル等に導入して幅又は厚さ数mm程度に細粉砕し、得られた針形状の細粉砕物を、目開き7mmの篩いにかけて長辺10mm超の木片を除去すると共に、更に目開き0.7mmの篩いにかけて長辺1mm未満の木質系原料を除去し、木質系原料の平均サイズが1mm〜10mmの範囲内となる様にしてもよい。このようにすれば、木質系原料中の20重量%が、1mm〜10mmの木質破砕チップである木質系原料が得られる。 For example, the raw material of wood is roughly pulverized to a few centimeters with a jaw crusher or gylen tri-crusher, then introduced into a hammer mill, cutter mill, roll mill, etc., and pulverized to a width or thickness of several millimeters. The obtained finely pulverized needle-shaped product is passed through a sieve having an opening of 7 mm to remove the wood pieces having a longer side of more than 10 mm, and further passed through a sieve having an opening of 0.7 mm to remove the woody raw material having a longer side of less than 1 mm, You may make it the average size of a wood type raw material become in the range of 1 mm-10 mm. If it does in this way, the wood-type raw material whose 20 weight% in a wood-type raw material is a wood crushing chip | tip of 1 mm-10 mm is obtained.
原材料の木質系原料の種類や含水率、或いは粗粉砕や細粉砕の方法によって得られる木質系原料の個々の破片のアスペクト比はさまざまな範囲になる。従って、上記方法によって得られる木質系原料中のアスペクト比が3未満の木材破砕チップの含有量量が20重量%に満たない場合は、用いる篩いの目開きを変更することによって、木質系原料のサイズを変更する方法や、破砕機におけるハンマーや刃の形状、チャンバーとハンマー、刃のクリアランスを調整する方法等の一般的な方法をとれば良い。 The aspect ratio of the individual fragments of the woody material obtained by the type and moisture content of the woody raw material, or the coarse and fine pulverization methods varies. Therefore, when the content of the wood crushing chips having an aspect ratio of less than 3 in the wood-based material obtained by the above method is less than 20% by weight, the opening of the sieve to be used is changed to change the amount of the wood-based material. A general method such as a method of changing the size, a shape of a hammer or blade in a crusher, a method of adjusting the clearance between the chamber and the hammer, or the blade may be used.
さらに、木質系原料は、その含水率を一定にすることが好ましい。含水率を一定にすることで、木質熱可塑性樹脂複合体から得られる成形品の品質バラツキが少なくなる。好ましい含水率としては、0重量%〜10重量%である。含水率を一定にする方法は特に限定されないが、例えば一例として、温調したオーブン中に一定時間木質系原料を放置する方法が挙げられる。因みに、50℃のオーブンに24時間放置すると、含水率はほぼ5%程度に保たれる。 Furthermore, it is preferable that the moisture content of the wood-based raw material is constant. By making the moisture content constant, the quality variation of the molded product obtained from the wood thermoplastic resin composite is reduced. A preferable water content is 0 to 10% by weight. The method for making the water content constant is not particularly limited, but for example, a method of leaving the wood-based raw material for a certain time in a temperature-controlled oven can be mentioned. Incidentally, when left in an oven at 50 ° C. for 24 hours, the water content is maintained at about 5%.
なお、木質系原料は防腐、防黴処理など各種処理が施されているものであっても良い。防腐処理が施された木質系原料を用いることによって、この木質熱可塑性樹脂複合体から得られる成形品9防腐・防黴効果が発現する。 The wood-based raw material may be subjected to various treatments such as antiseptic and antifungal treatments. By using the wood-based raw material that has been subjected to antiseptic treatment, the molded product 9 obtained from this wood-based thermoplastic resin composite exhibits antiseptic and antifungal effects.
また、木質系原料をそのまま又は任意のサイズに粉砕した後、圧力釜に入れて例えば200℃になるまで加熱した後、圧力を開放し、その際の圧力差の衝撃で破裂したものを、粉砕機で粉状にして爆砕木粉としたものを添加してもよい。一般に知られている通り、爆砕木粉を添加することによって著しく成形品の強度が向上するので好ましい。 In addition, after crushing the wood-based raw material as it is or to an arbitrary size, after putting it in a pressure cooker and heating it to 200 ° C., for example, releasing the pressure and crushing the material that has been ruptured by the impact of the pressure difference at that time You may add what was made into powder by the machine and was made into the crushed wood flour. As is generally known, the addition of explosive wood flour is preferable because the strength of the molded product is remarkably improved.
用いられる熱可塑性樹脂は、得られる成形品が曲げ強度に優れ、かつ混合撹拌することで溶融するものであれば良く、例えば一例としてフッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂、、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド、ポリエステル樹脂、等が挙げられ、これらの1種類のみ又は数種類が併用して用いられる。これらの樹脂には、安定剤、滑剤などが添加されていても良い。これらの中でもポリエチレン、PP等のポリオレフィン系樹脂は低コストであるので望ましい。 The thermoplastic resin used is not particularly limited as long as the resulting molded product has excellent bending strength and can be melted by mixing and stirring. For example, fluorine resin, polystyrene resin, (meth) acrylic acid ester resin , Vinyl chloride resin, polyethylene, polypropylene (PP), polyamide, polyester resin, and the like, and only one or several of these are used in combination. These resins may contain stabilizers, lubricants and the like. Among these, polyolefin resins such as polyethylene and PP are desirable because of their low cost.
熱可塑性樹脂は粉体、或いはペレット状であってもよいが、微粉末状であるほど、混練時に木質系原料との均一分散性が高まるため下限は特に限定されない。尚、粉末状は原材料価格が高いため、ペレット状の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。 The thermoplastic resin may be in the form of powder or pellets, but the lower the powder, the more uniform the dispersibility with the wood-based material during kneading, so the lower limit is not particularly limited. In addition, since the raw material cost is high in powder form, it is desirable to use a pellet-shaped thermoplastic resin.
添加剤は特に限定されず、用途に応じた公知の添加剤を適宜選択して用いれば良い。
例えば一例として、α,β不飽和カルボン酸系モノマー等の添加剤、酸変性オレフィン,酸変性低分子オレフィン等の混和促進剤;ガラス繊維、炭素繊維等の補強材;紫外線吸収剤、紫外線劣化防止剤、酸化防止剤等の各種安定剤;ステアリン酸鉛等の(内部)滑材、顔料、体質顔料等の着色剤;各種フィラ−、防腐剤、難燃剤、抗酸化剤、造核剤等の各種添加剤等が挙げられる。これら添加剤は、それぞれ単独で、或いは複数種を組み合わせて用いることができる。
An additive is not specifically limited, What is necessary is just to select suitably and use the well-known additive according to a use.
For example, additives such as α, β-unsaturated carboxylic acid monomers, mixing accelerators such as acid-modified olefins and acid-modified low-molecular olefins; reinforcing materials such as glass fibers and carbon fibers; UV absorbers and UV degradation prevention Various stabilizers such as additives and antioxidants; (internal) lubricants such as lead stearate, colorants such as pigments and extender pigments; various fillers, preservatives, flame retardants, antioxidants, nucleating agents, etc. Various additives etc. are mentioned. These additives can be used alone or in combination of two or more.
混和促進剤の添加は、木質系原料と熱可塑性樹脂との密着性が向上するので好ましい。混和促進剤としては高分子の末端、或いは分子中に親水基を形成するものが好ましく、親水基の種類や結合位置については特に限定されない。高分子中に親水基を形成する変性オレフィン系の混和促進剤や疎水性と親水性を有する混和促進剤は、低使用量でも優れた効果を発揮するので特に好ましい。 The addition of a mixing accelerator is preferable because the adhesion between the wood-based raw material and the thermoplastic resin is improved. As the mixing accelerator, those that form a hydrophilic group in the end of the polymer or in the molecule are preferable, and the type and bonding position of the hydrophilic group are not particularly limited. Modified olefin-based admixture accelerators that form hydrophilic groups in the polymer and admixture accelerators having hydrophobicity and hydrophilicity are particularly preferred because they exhibit excellent effects even at low amounts.
上記各種添加剤の添加量は、所望の効果が得られる様に添加物の種類に応じて適宜添加量を調節すればよく、特に限定されない。例えば、添加剤としてMAPP(無水マレイン酸変成ポリプロピレン)を用いる場合、該添加剤の添加量が熱可塑性樹脂(PP)と木質系原料との合計100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上であって、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下となる様に適宜添加することが望ましい。添加剤の添加量が少ないと、添加剤による熱可塑性樹脂と木質系原料との密着性向上効果が十分発揮できないことがある。また大量に添加しても顕著な向上効果が得られないことがある。 The addition amount of the various additives is not particularly limited as long as the addition amount is appropriately adjusted according to the kind of the additive so that a desired effect can be obtained. For example, when MAPP (maleic anhydride-modified polypropylene) is used as an additive, the additive is preferably added in an amount of 2 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the thermoplastic resin (PP) and the woody material. More preferably, it is suitably added so as to be 3 parts by mass or more, preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less. If the additive amount is small, the additive may not sufficiently exhibit the effect of improving the adhesion between the thermoplastic resin and the woody material. Even if it is added in a large amount, a remarkable improvement effect may not be obtained.
発明2の木質熱可塑性樹脂成型体の製造方法は、複数枚の撹拌羽根を設けた混合容器に、上記木質系原料と熱可塑性樹脂とを所定重量づつ投入し、撹拌羽根を高速回転させて木片と熱可塑性樹脂とを撹拌し、撹拌により発生する摩擦熱により溶融した熱可塑性樹脂と木質系原料とが混合されて得られた溶融混合物を、加圧しながら冷却してプレス成形する方法である。 A method for producing a woody thermoplastic resin molding of the second aspect of the present invention is to put a predetermined weight of the above wood-based raw material and thermoplastic resin into a mixing container provided with a plurality of stirring blades, and rotate the stirring blades at high speed to obtain a piece of wood. And a thermoplastic resin, and a molten mixture obtained by mixing a thermoplastic resin melted by frictional heat generated by stirring and a wood-based material is cooled and pressed while being pressed.
木質系原料は、熱可塑性樹脂、好ましくは添加剤と共に、既知の溶融混合装置(後述)に供給される。尚、これら原材料の夫々にフィーダーを設けて別々に装置に供給してもよく、また予め混合したものを装置に供給してもよく、供給方法は特に限定されない。 The wood-based raw material is supplied to a known melt mixing apparatus (described later) together with a thermoplastic resin, preferably an additive. Each of these raw materials may be provided with a feeder and supplied separately to the apparatus, or a premixed material may be supplied to the apparatus, and the supply method is not particularly limited.
溶融混合機としては、木質系原料と熱可塑性樹脂とを混合する際に発生する摩擦熱で樹脂を溶融し、木質系原料を混合した混合物とする装置であれば、一般的な装置で構わない。即ち、例えば一例として、溶融混合用チャンバー内に挿通された回転軸に、摩擦熱により熱可塑性樹脂を溶融させるための複数の撹拌羽根が設けられ、その前工程で混合された木質系原料と樹脂とを該チャンバーに送り込んで撹拌羽根を回転することで、溶融した熱可塑性樹脂に木質系原料が混合された溶融混合物を得る溶融混合機(例えば、K−ミキシング機、コーハン社製(商品名))を用いる方法等が挙げられる。この方法では、木質系原料と熱可塑性樹脂とを、いずれも特に予備乾燥等の前処理を行うことなく、しかも木質系原料を微細な粉末にせずに溶融混合が可能である。 The melt mixer may be a general device as long as it is a device that melts the resin with frictional heat generated when mixing the wood-based raw material and the thermoplastic resin to obtain a mixture obtained by mixing the wood-based raw material. . That is, for example, as an example, the rotating shaft inserted into the melt mixing chamber is provided with a plurality of stirring blades for melting the thermoplastic resin by frictional heat, and the wood-based raw material and the resin mixed in the preceding process Is fed into the chamber and the stirring blades are rotated to obtain a molten mixture in which the wood-based raw material is mixed with the molten thermoplastic resin (for example, K-mixing machine, manufactured by Kohan (trade name) ) And the like. In this method, the wood-based raw material and the thermoplastic resin can be melt-mixed without any pretreatment such as preliminary drying, and without making the wood-based raw material into a fine powder.
本発明においては、木質系原料として、木片中に、厚み又は幅が1mm以上でかつ長さが10mm未満で且つアスペクト比が3未満の木材破砕チップを20重量%以上含有する木質系原料を用いることで、高速回転羽根によって木質系原料が破壊され、溶融混合機のチャンバー内で木質系原料が事実上粉体に近い状態となってその周囲が樹脂で被覆されてしまうことが防がれている。 In the present invention, as the woody material, a woody material containing 20% by weight or more of crushed wood chips having a thickness or width of 1 mm or more, a length of less than 10 mm, and an aspect ratio of less than 3 is used in the piece of wood. This prevents the wood-based material from being destroyed by the high-speed rotating blades, so that the wood-based material is practically close to powder in the melt mixer chamber and is not covered with resin. Yes.
即ち、チャンバーに投入された木質破砕チップのうち、厚さ又は幅が1mm以上のものは、高速撹拌による衝撃を受けても破壊されることが少なくてその形状を保つことができ、更にアスペクト比を3未満とされることで木質破砕チップが撹拌羽根に衝突する回数が減らされている。従って、この形状の木質破砕チップは、溶融混合後もほぼ元の形状を保っている。 That is, among the wood crushing chips put into the chamber, those with a thickness or width of 1 mm or more are less likely to be destroyed even under impact by high-speed agitation, and can maintain their shape. The number of times that the wood crushing chip collides with the stirring blade is reduced by setting the value to less than 3. Therefore, the woody crushing chip of this shape maintains the original shape even after melt mixing.
木質熱可塑性樹脂複合体は溶融混合物とされ、この溶融した状態の木質熱可塑性樹脂複合体の塊をプレス金型内に充填し、加圧しながら冷却すると木質熱可塑性樹脂複合体を用いた成形品が得られる。 The wood thermoplastic resin composite is made into a molten mixture. When the molten wood thermoplastic resin composite is filled in a press mold and cooled while being pressed, a molded product using the wood thermoplastic resin composite is used. Is obtained.
発明3の通り、熱可塑性樹脂の溶融物に木質系原料が混合された溶融混合物は、該溶融混合物中の木材破砕チップが内部より表面に多く分布し、かつ上記木材破砕チップが表面に露出している。従って、これをプレス金型内に投入し加圧しながら冷却して製造された成形体は、成形体表面に木質系原料が露出したものになる。それ故、成形体の外観や手触りが木材に近いものとなり、木質系原料固有の表面性や暖かみを維持している木質熱可塑性樹脂組成物を用いた成形品が得られる。
As in the
この、表面に木材破砕チップが多く分布する状態の溶融混合物を得るために、発明4は、上記溶融混合物を製造する混合容器の撹拌羽根と容器内面との間が、上記木材破砕チップが移動可能なクリアランスとされ、かつ撹拌羽根の回転数が3000〜6000rpmとされている。回転数が高速であるために、混合容器内に投入された熱可塑性樹脂は摩擦熱によって溶融し、溶融した樹脂に木質系原料が混合され溶融混合物となる。 In order to obtain a molten mixture in which a large amount of wood crushing chips are distributed on the surface, the invention 4 can move the wood crushing chips between the stirring blades of the mixing vessel for producing the molten mixture and the inner surface of the vessel. Clearance and the rotation speed of the stirring blade is 3000 to 6000 rpm. Since the rotational speed is high, the thermoplastic resin put into the mixing container is melted by frictional heat, and the woody raw material is mixed with the melted resin to form a molten mixture.
この時、混合される木質破砕チップは、撹拌羽根によって混合容器の内壁側に偏在させられる。混合羽根と混合容器内壁との間は、木質破砕チップが移動可能な大きさのクリアランスが設けられているので、偏在された木質破砕チップは、溶融混合物の表面近傍に偏在させられることになるのである。 At this time, the wood crushing chips to be mixed are unevenly distributed on the inner wall side of the mixing container by the stirring blades. Since the clearance between the mixing blade and the inner wall of the mixing vessel is provided with a size that allows the movement of the wood crushing chip, the unevenly distributed wood crushing chip is unevenly distributed near the surface of the molten mixture. is there.
発明1の木質熱可塑性樹脂組成物においては、原材料の30重量%〜80重量%が、厚み又は幅が1mm以上、長さが10mm未満で且つアスペクト比が3未満の木材破砕チップを20重量%以上含有する木質系原料であり、残重量が熱可塑性樹脂であるので、表面にうねりや捻れが少ない幅の広い建材の成形を可能とし、かつ木質系原料固有の表面性や暖かみを維持している木質熱可塑性樹脂組成物を用いた成形品が得られるという効果が発現する。
In the woody thermoplastic resin composition of the
発明2においては、複数枚の撹拌羽根を設けた混合容器に、発明1の組成を有する原材料を投入し、撹拌羽根を高速回転して木片と熱可塑性樹脂とを撹拌し、撹拌により発生する摩擦熱により溶融した熱可塑性樹脂が溶融され、その溶融された熱可塑性樹脂に木質系原料が混合されるので、木質破砕チップは溶融混合後もほぼ元の形状を保っておいる。更に、その他の木質系原料は微細な粉末状態となり、充填材として溶融混合物内部に分散された溶融混合物が得られるという効果が得られる。
In
この溶融混合物をプレス成形機の成型金型内に充填し、加圧しつつ冷却するので、リブ等を有する異型成形等が可能であり、プレス成型金型に加熱装置を付帯させる必要がなく、設備が簡単になるという効果がある。 Since this molten mixture is filled in a molding die of a press molding machine and cooled while being pressurized, it is possible to perform atypical molding having ribs, etc., and there is no need to attach a heating device to the press molding die. Has the effect of simplifying.
発明3では、上記溶融混合物中の木質破砕チップの含有量が、溶融混合物内内部より表面に多く分布し、溶融混合物表面に目次亜破砕チップが露出していると、得られる成形品は、簿肉軽量化でき捻れやうねりのない幅の広い木質熱可塑性樹脂成形体となり、木質系原料特有の手触りや暖かみを付与することができる。また、木質系原料特有の吸放湿性が付与されるという効果が発現する。
In the
更に、発明4では、溶融混合物を製造する混合容器の撹拌羽根と容器内面との間が、上記木材破砕チップが移動可能なクリアランスとされ、かつ撹拌羽根の回転数が3000〜6000rpmとされているので、熱可塑性樹脂は摩擦熱によって溶融し、溶融した樹脂に木質系原料が混合され溶融混合物となり、しかも、木材破砕チップアが溶融混合物内部より表面に多く分布した溶融混合物となるのである。 Further, in the invention 4, the clearance between the stirring blade of the mixing container for producing the molten mixture and the inner surface of the container is a clearance that allows the wood crushing chip to move, and the rotation speed of the stirring blade is 3000 to 6000 rpm. Therefore, the thermoplastic resin is melted by frictional heat, and the wood-based raw material is mixed with the melted resin to form a molten mixture, and the wood crushing chips are distributed more on the surface than inside the molten mixture.
以下に、図面を参照して、実施例によって本発明の形態を説明する。なお、全ての実施例においては、熱可塑性樹脂としてPPを用い、木質系原料としては建築廃材の破砕物を用いた。又、原材料の配合は全て表1(後述)に記載の通りとし、プレス成形のために木質熱可塑性樹脂複合体を溶融する条件及び成形する条件は、以下の通りとした。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the examples, PP was used as the thermoplastic resin, and crushed building waste was used as the wood-based material. The raw materials were mixed as described in Table 1 (described later), and the conditions for melting and molding the wood thermoplastic resin composite for press molding were as follows.
図1は本発明の実施にあたって用いた溶融混合機の動作原理を示す断面図である。図2は木質熱可塑性樹脂複合体成形品の成形方法の一例であり、(a)は、表面側に木質破砕チップが多く含有されている溶融混合物の塊の一例の模式的断面図、(b)はプレス成形工程、(c)は得られる成形品の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the operating principle of a melt mixer used in the practice of the present invention. FIG. 2 is an example of a molding method of a wood thermoplastic resin composite molded article, and (a) is a schematic cross-sectional view of an example of a mass of a molten mixture containing a large amount of wood crushing chips on the surface side. ) Is a press molding step, and (c) is a cross-sectional view of the resulting molded product.
即ち、木質熱可塑性樹脂複合体の溶融混合物は、表1の配合とした原材料9kgを、前述の一般的な溶融混合機(K−ミキシング機、コーハン社製(商品名)、容量5L、羽根枚数4枚、撹拌速度3600rpm)に投入し、内部の温度が180℃に達するまで撹拌を続け、溶融混合物とした。 That is, the molten mixture of the wood thermoplastic resin composite was prepared by mixing 9 kg of the raw material having the composition shown in Table 1 with the above-described general melt mixer (K-mixing machine, manufactured by Kohan (trade name), capacity 5 L, number of blades. 4 pieces, stirring speed 3600 rpm), and stirring was continued until the internal temperature reached 180 ° C. to obtain a molten mixture.
即ち、図1に示される溶融混合機1のホッパー14に所定配合量で混合された原材料Gを投入し、この混合された原材料Gの所定量(本例では9kg)を電動機等で回転するスクリュー13でチャンバー12に送る。チャンバー12内には、原材料を混合してその時に発生する摩擦熱により熱可塑性樹脂を溶融させるための複数本の撹拌羽根121が設けられている。
That is, the raw material G mixed in a predetermined blending amount is put into the
撹拌羽根121とチャンバー12の内壁との間には、撹拌羽根121をスムースに回転させるために隙間Sが設けられている。溶融された熱可塑性樹脂に木質系原料Gが混合される時、木質系原料中Gの所定の大きさの木質破砕チップTは、溶融混合後もほぼ元の形状を保っている。そして撹拌羽根21により溶融樹脂中に木質系原料Gが混合される時、サイズが大きい木質破砕チップTは溶融混合物2の塊の表面側に多く存在し、それよりサイズが小さい木質系原料類は、塊の内部に分散された状態となる。内側に分散された微細な粉末形状の木質原材料類は、充填材として溶融混合物2の塊内部に分散され、中心部側が微細なサイズで、表面側が大きいサイズのサイズが偏在した溶融混合物2の塊となる。
A gap S is provided between the
図2に溶融混合物2を成形し成形品5を得る方法を示す。上記の状態となった溶融混合物2(図2(a))を排出口15から取り出し、溶融状態のままでプレス成形金型3(縦300mm×横300mm)に充填(図2(b))し、20MPaで加圧しつつ20℃の金型温度で充填された溶融混合物2を冷却し成形品4(図2(c))を得た。
FIG. 2 shows a method for obtaining the molded product 5 by molding the
得られた平板状成形品(縦300mm×横300mm×厚さ5mm)より、1号ダンベル試験片を採取し、JIS K 7113により、弾性率及び引張り強度を測定した。更に、気温25℃、相対湿度50%の雰囲気にて、上記平板を一週間放置した後、気温40℃、相対湿度90%の恒温恒湿槽内に一週間放置し、重量の増加率を測定した。 A No. 1 dumbbell test piece was sampled from the obtained flat plate-shaped product (length 300 mm × width 300 mm × thickness 5 mm), and the elastic modulus and tensile strength were measured according to JIS K 7113. Furthermore, after leaving the flat plate for one week in an atmosphere with an air temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%, it is left in a constant temperature and humidity chamber with an air temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% for measuring the rate of increase in weight. did.
表1に、原材料の配合条件、木質破砕チップの性状、溶融条件、得られた成形品の物性を、実施例と比較のために行った実施例(比較例という)に分けて示す。 Table 1 shows the blending conditions of the raw materials, the properties of the wood crushing chips, the melting conditions, and the physical properties of the obtained molded product, divided into examples (referred to as comparative examples) performed for comparison with the examples.
本発明の板材は、建物の床材、壁材、天井材等の内装材等に適用が可能である。 The plate material of the present invention can be applied to interior materials such as building floor materials, wall materials, and ceiling materials.
1 溶融混合機
12 チャンバー
121 撹拌羽根
13 スクリュー
14 ホッパー
15 排出口
2 溶融混合物
3 プレス成型金型
4 成形品
G 原材料
T 木質破砕チップ
S 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The said mixing container has clearance which the said wood crushing chip | tip can move between a stirring blade and a container inner surface, and the rotation speed of a stirring blade is 3000-6000 rpm, or characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the woody thermoplastic resin molding of Claim 3.
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