JP2008036910A - 合成木材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】合成木材を、強化無機材料を40〜70体積%含む熱可塑性樹脂組成物からなる芯材(A)と、芯材(A)の外面の少なくとも一部に積層されてなる木調の表面被覆層(B)とを含むものとする。強化無機材料としてはフライアッシュが、芯材用の熱可塑性樹脂としてはポリスチレンを含んだポリオレフィン又はポリプロピレンが、表面被覆層用の熱可塑性樹脂としてはポリエチレンが、木質材料としては木粉がそれぞれ好ましい。
【選択図】なし
Description
また、アルミ等の金属芯材に対して木調の熱可塑性樹脂を被覆した材料が、剛性等の機械物性に優れているため、デッキ材や手すりなどの建材に用いられている。
さらに、特定のセラミック微細中空粒子、シリカ粉末及びガラス粉末やガラスマイクロバルーンからなる組成物に、固形換算で6質量%以下のレゾール型フェノール樹脂、硬化剤及び水を加えて得られる不燃性複合材を木材に積層又は被覆してなる複合合成木材が提案されている(例えば特許文献1参照)。
また、アルミ等の金属を芯材とし、木調の樹脂を被覆した材料については、金属の成形と被覆層の成形を同時に行うことが難しく、あらかじめ成形された金属に樹脂を被覆するのが一般的であり、そのため、長尺品の成形には定尺の金属を接合する工程を必要とし、コストがかかるし、また、中空形状のアルミを用いた場合には被覆層を厚くしないと、軽量衝撃に対して高周波の音を生じやすいといった問題がある。
さらに、不燃性複合材を木材に積層又は被覆してなる複合合成木材については、不燃性複合材を予め木材に貼着しうるように成形して供する場合、中空形状に成形したり、長尺に成形するのは困難であり、使用分野が制限されるのを免れない。
こうした状況下に、高剛性、低吸水性であって、且つ安価で生産性に優れた合成木材を開発することが求められていた。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、強化無機材料を40〜70体積%含む熱可塑性樹脂組成物からなる芯材(A)と、芯材(A)の外面の少なくとも一部に積層されてなる木調の表面被覆層(B)とを含むことを特徴とする合成木材が提供される。
本発明の合成木材は、強化無機材料を40〜70体積%含む熱可塑性樹脂組成物からなる芯材(A)と、芯材(A)の外面の少なくとも一部に積層されてなる木調の表面被覆層(B)とを含むことで特徴付けられるものである。
以下、本発明の合成木材について、その構成や、その製造法等について詳細に説明する。
<芯材>
強化無機材料は粒状のものが好ましく、かかる粒状物の平均粒径は、好ましくは1〜1000μm、より好ましくは10〜300μmとするのがよい。この粒径が小さすぎると熱可塑性樹脂中に均一に分散させることが困難となるし、また、大きすぎても薄肉の成形品を得ることが困難であるし、成形品に外力が加わった際に強化無機材料と熱可塑性樹脂との界面に応力集中が発生しやすい。
ポリスチレン樹脂は高い弾性率をもっていることから、それを混合させた熱可塑性樹脂により合成木材の剛性を向上させることができる。
熱可塑性樹脂としては、特にポリオレフィンにポリスチレンの混合されたものや、ポリプロピレンが好ましい。
熱可塑性樹脂は特にバージン品でなくてもよく、例えば、家庭から排出され、回収された容器包装材のリサイクル用品でもよい。リサイクル用品の容器包装材はポリエチレンが40〜60質量%程度、ポリプロピレンが30〜60質量%程度、ポリスチレンが3〜20質量%程度の割合で含まれているので好適に用いられる。
表面被覆層は、木調のものであれば特に制限されないが、木調の熱可塑性樹脂又は木質材料を含む熱可塑性樹脂組成物から構成されるものが好ましい。
それらにおける熱可塑性樹脂は芯材と同様、特に限定されないが、高い衝撃強度をもち、比較的耐候性に優れるポリオレフィン、中でもポリエチレンやポリプロピレン、特にポリエチレンが望ましい。
また、表面被覆層は、芯材(A)の外面の少なくとも一部に積層されていることが肝要であり、その形態としては、具体的には例えば上面のみに表面被覆層を設けたデッキ材、部屋の内面側のみに表面被覆層を設けた住宅用の内装造作材、全周を被覆したルーバーなどが挙げられ、用途や外観の必要性に応じて被覆する部位を決定するとよい。
木調の熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂被覆材の外表面に、柾目や板目模様等の木目模様など、外観が木調となるように、線状の凹凸を形成したり、適当な顔料を線状に流したり、サンディングを施すことによって得られる。線状の凹凸を形成させるには、例えば金型に予め凹凸形状を形成しておいたり、表面被覆層に熱収縮率の異なる2種以上の熱可塑性樹脂を用いることによって立体的な凹凸形状を付与するなどして行われる。熱収縮率の差としては、1×10−5/℃以上とするのがより明確に木目調を付与できるので好ましい。
表面被覆層として好ましくは、木質材料を含む熱可塑性樹脂組成物、すなわち熱可塑性樹脂に木質材料を混合配合したブレンド物が、木固有の手触りや温かみ等の木質感が発現されるので、用いられる。
また、表面被覆層(B)が、熱可塑性樹脂を含む場合、さらに添加剤として芯材(A)でも適宜配合される不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンを含んでいてもよい。
本発明の合成木材は、以下のような方法で製造することができる。
・各種原料を押出機にて加熱混練、押出成形する方法
・各種原料について複数の混練部をもつ多層型射出成形機にて成形する方法
・芯材原料および表面被覆層原料を段階的に加熱プレス型内に投入して圧締後、冷却して脱型する方法
・予め表面被覆層となる被覆材を作成し、この被覆材を別途作成した芯材に被着させたのち、加熱圧締するかあるいは貼着する方法
また、押出機に直結した加熱賦形型を出た樹脂をサイジング金型により賦形し、その後に被覆金型を通して表面を被覆することも可能である。
また、必要に応じて冷却水槽や引取り機を備えてもよい。
押出機としては、一軸、同方向二軸、異方向二軸等の一般的なものの他、遊星ねじ押出機、KCKコンテニアンミキサー等の特殊なものも用いられる。
また、芯材を賦形する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、芯材原料混合物を、圧縮空気、プランジャー、送りプレス、無端ベルト等を用いて、押圧あるいは圧締する方法等が挙げられる。
・前記の押出成形のように、被覆金型と被覆原料を混練するためのサブ押出機により芯材に被覆する方法。
・複数のシリンダを備えた射出成形機を用いて芯材原料を混練、金型に注入した後に被覆原料を混練して金型に注入する方法。(芯材原料と被覆原料の順序は特に限定されない。)
・あらかじめ成形された芯材の表面を加熱溶融させて表面被覆層を溶着する方法。
・あらかじめ成形された芯材にホットメルト接着剤などの接着剤を塗工し、表面被覆層を貼り付ける方法。
表1、表2に示す種類及び配合割合の芯材原料を単軸押出機で加熱混練し、ペレットとした。このペレットをΦ50一軸押出機で加熱融解させて押出し、加熱賦形型、冷却賦形型、表面加熱型、加熱被覆型に順次送り出して板状の芯材を成形した。比較例1及び4は、この芯材自体を試料とした。
さらに表面被覆層をもつ試料については、表1、表2に示す種類及び配合割合の表面被覆層用原料を用い、上記した板状の芯材の送り出された加熱被覆型にて、芯材の表面に被覆層を形成させた。
いずれの試料も、断面が6×60mmの平板状長尺体とした。
各試料の成形時の最大線速を測定し、また、各試料について、機械物性、24時間水中に浸漬したときの吸水量(質量変化)と寸法変化(厚み方向)をJIS K 6911に準拠して測定した。これらの測定結果も表1、表2に示す。
なお、表面被覆層をもつ試料については、断面が4×58mmの平板状長尺芯材の全周に1mm厚の被覆層を設け上記断面のものとした。
Claims (8)
- 強化無機材料を40〜70体積%含む熱可塑性樹脂組成物からなる芯材(A)と、芯材(A)の外面の少なくとも一部に積層されてなる木調の表面被覆層(B)とを含むことを特徴とする合成木材。
- 強化無機材料がフライアッシュであることを特徴とする請求項1に記載の合成木材。
- 芯材(A)に用いられる熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、またはABSから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2に記載の合成木材。
- 芯材(A)に用いられる熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、またはポリスチレンを含んだポリオレフィンであることを特徴とする請求項3に記載の合成木材。
- 表面被覆層(B)が、熱可塑性樹脂と木質材料とを含有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の合成木材。
- 木質材料が木粉であることを特徴とする請求項5に記載の合成木材。
- 表面被覆層(B)に用いられる熱可塑性樹脂がポリエチレンであることを特徴とする請求項5または6に記載の合成木材。
- 芯材(A)及び表面被覆層(B)の一方又は両方が、さらに不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンを含むことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の合成木材。
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