JP2009172895A - 樹脂シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カレンダー加工に必要な柔軟性と、成形、硬化後に必要な表面硬度および熱寸法安定性とを同時に満足できる樹脂シートのカレンダー加工による新規な製造方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂を主剤とした原材料１を加熱混練し、カレンダー加工してシート化する樹脂シート２の製造方法において、原材料１に、木粉と湿気硬化性の材料とを添加剤として含ませたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を主剤とした原材料に、木粉を添加剤として配合して加熱混練し、カレンダー加工してシート化する、新たな樹脂シートの製造方法に関するものである。

従来より、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの熱可塑性の樹脂材料に木粉を配合させた原材料を成形加工した樹脂ボードが製造されている。このような樹脂ボードによれば、樹脂材料には木粉が配合されているため、成形製品において木質感が表現でき、内装建材など種々の用途に利用できるうえ、木質廃材のリサイクルにも貢献できる。

この種の樹脂ボードは、押出成形方式によって成形されることが一般になされているが、より薄型の木粉入り樹脂シートを成形するために、カレンダー加工方式による製造方法が提案され、試行されている。

なお、次の特許文献１には、熱可塑性樹脂材料をカレンダー加工方式で樹脂シートに成形加工する方法が開示されているが、この方法は木粉入りの樹脂シートを製造するものではない。
特開平９−３００５２６号公報

ところで、カレンダー加工方式による樹脂シート製造方法は、熱ロールを使用して材料を圧延加工しているため、加工する際には当然に、材料が十分に柔らかいことが必要とされる。また、成形製品が内装建材などに使用されることを考慮すれば、所定の表面硬度も要求される。

また、樹脂シートの原材料に木粉を含ませた場合には、熱寸法安定性を有することを必要とし、さらに、木粉による木質感が阻害されることなく、これらの条件を満足することも求められる。

しかしながら従来には、木粉を原材料に添加したもので、カレンダー加工における柔軟性と、成形、硬化後の表面硬度および熱寸法安定性とを同時に満足させる樹脂シートは製造されていない。

本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、その目的は、カレンダー加工に必要な柔軟性と、成形、硬化後に必要な表面硬度および熱寸法安定性とを同時に満足できる木粉入りの樹脂シートの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の樹脂シートの製造方法は、熱可塑性樹脂を主剤とした原材料を加熱混練し、カレンダー加工してシート化する樹脂シートの製造方法において、原材料に、木粉と湿気硬化性の材料とを添加剤として含ませたことを特徴とする。

請求項２に記載の樹脂シートの製造方法は、湿気硬化性の材料がセメントである。

請求項３に記載の樹脂シートの製造方法は、熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である。

請求項１に記載の樹脂シートの製造方法によれば、湿気硬化性の材料を、熱可塑性樹脂に木粉を添加した原材料に配合し、加熱混練したものをカレンダー加工しているため、加工中は柔らかく、加工後は、湿気硬化性材料が混入されているため水分によって硬化でき、床材などの内装建材に適応した、表面が十分に硬い木粉入り樹脂シートを製造できる。さらに、カレンダー加工による効果とあいまって、表面強度にすぐれた従来にはない超薄型の樹脂シートを得ることができる。

また、柔らかい材料は一般に熱寸法安定性に劣るが、この方法によれば、カレンダー加工後は水分により硬化させて成形後の強度を高くしているため、熱寸法安定性にすぐれた樹脂シートを製造できる。なお、本発明者らの種々の実験によって、熱膨張の少ない樹脂シートが得られている。また、木粉による木質感が湿気硬化性材料によって阻害されることもない。

請求項２に記載の樹脂シートの製造方法によれば、湿気硬化性の材料としてセメントを使用しているため、熱ロールで圧延中はゲル状で十分に柔らかく、加工しやすく、さらに耐久性にもすぐれている。また、材料がロールに付着することがなく、歩留まりも高く、設備の手入れもしやすい。

請求項３に記載の樹脂シートの製造方法によれば、熱可塑性樹脂としてポリオレフィン系樹脂を使用しているため、安全で、環境面への悪影響が懸念される不安はほとんどない。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面とともに説明する。

本発明方法において、主剤原材料として使用する熱可塑性樹脂として、環境面を考慮してポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、なかでもポリプロピレン、ポリエチレンが性能面やコスト面などから、より好ましい。ポリプロピレン、ポリエチレンは一方を単独で用いても、両者を併用してもよい。

また、添加剤として用いる木粉としては、製材工場から排出されるおがくずや、廃木材、端材、加工屑などの粉砕物が使用でき、粉砕物として粒度が１６〜１００メッシュ程度のものを用いることが望ましい。木粉の配合量は特に限定されないが、木質感が表現でき、かつ硬度が維持できるように、含有率が全量の５〜３０質量％とすることが望ましい。なお後述するように、本発明者らは、含有率１５質量％で実験し、所定の目的を満たす合格品を得ている。

さらに、原材料に添加する湿気硬化性材料としては、無機材料ではセメント、有機材料ではイソシアネート系材料を使用できる。いずれも、水分により硬化するものであるが、カレンダー加工時に熱ロールに付着しにくいセメントが、より好適な材料として使用できる。

使用するセメントとしては、主として水硬性セメントが好適である。水硬性セメントとしては、たとえば普通ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、白色セメントなどのポルトランド系の水硬性セメント、またアウイン系の超早強セメント、耐酸セメント、石膏などの水硬性セメント、さらには活性シリカ−水酸化カルシウム、活性アルミナ−水酸化カルシウムのごとく水の存在化で２成分以上が反応して水硬性セメントとなり得るものが含まれる。また、上記各セメントの２種以上を混合したものでもよい。さらに、水の存在化で硬化物を生じる気硬性セメントも使用可能である。

また、他の添加剤としては、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、硫酸バリウムなどの無機増量剤が挙げられる。なお、これらの無機増量剤は強度補強のために使用される。

さらに、熱可塑性樹脂と、木粉や無機増量剤との密着性を向上させるために、カップリング剤や相溶化剤を配合することが好ましい。

以上に示した熱可塑性樹脂、木粉、湿気硬化性材料および無機増量剤などを含む原材料は、混練ミキサーまたはブレンダーを用いて加熱、混練される。加熱混練の方法には、特に限定はなく、上記配合成分を均一に混合できればよい。混練された原材料は、練りロールによる練り工程でさらに練った後、コンベアなどで、複数の熱ロールよりなるカレンダー加工設備へと搬送される。

図１（ａ）、（ｂ）は、カレンダー加工設備を構成する熱ロール群の２例についての模式説明図である。

カレンダー加工設備１０は数本の熱ロール群よりなり、混練された柔軟な原材料１は、上流のロール１１とロール１１との間に注入され、ロール１１の回転によって押し延ばされ、下流のロール１１によってさらに薄く圧延されてゆき、一定厚みのシート状の加工物２となる。

熱ロール１１の配置形態として、図１（ａ）の４本型（逆Ｌ型）、図１（ｂ）の５本型を図示しているが、他の形態でもよく、３〜５本よりなる直列型、傾斜型、Ｚ型、傾斜Ｚ型などでもよい。

カレンダー加工方式によれば、押出成形法やインフレーション成形法にくらべ、使用する樹脂原材料のロスが少なく、歩留まりが高い。特に、湿気硬化性材料としてセメントを使用した場合、ロールへの付着が少なく、歩留まり向上に寄与でき、また設備の手入れもしやすい。

カレンダー加工によって成形されたシート加工物は、水分が供給されて水和反応が起こり、硬化する。水分を供給する養生方法としては、特に限定されず、公知の方法である常圧蒸気養生、高圧蒸気養生、熱水養生などの方法を用いることができる。また、気硬処理によって水和反応を起こして硬化させてもよい。

以上のような樹脂シートの製造方法によれば、熱可塑性樹脂を主剤、木粉を添加剤とした原材料に湿気硬化性材料を配合させたものを、加熱混錬してからカレンダー加工しているため、カレンダー加工する際には十分に柔らかく、加工後は湿気硬化性材料が混入されているため水分によって硬化でき、その結果、表面が十分に硬い木粉入り樹脂シートを製造できる。またさらに、カレンダー加工による効果とあいまって、強度にすぐれた超薄型の製品を得ることができる。加工された樹脂シート製品は、表面硬度が十分に高いため、床材などの内装建材に使用できる。

また、柔らかい材料は一般に熱寸法安定性に劣るが、この方法によれば、カレンダー加工後は水分により硬化させて強度を高くしているため、熱寸法安定性にすぐれた樹脂シートを製造できる。特に、湿気硬化性の材料としてセメントを使用すれば、熱ロールで圧延中はゲル状で柔軟性に富み、加工しやすく、また成形製品は耐久性、耐水性にもすぐれている。

さらに、原材料には所定量の木粉が含まれるため、成形後の樹脂シートは木質感とそれによる高級質感が得られ、プラスチック製品よりも材料価格を低く抑えられるうえ、木質ボードに比較すると耐久性、加工性にすぐれるというメリットがある。

ついで、本発明者らが実施した種々の実験について説明する。

湿気硬化性材料を添加剤として使用した２つの実験（実施例１、２）と、湿気硬化性材料を配合しない比較実験（比較例（現在試行されている方法と同等の実験））とについて実験し、比較、検証した。まず、これら実験の材料の配合率を含む条件を以下に示す。

＜実施例１＞
（材料配合率）
熱可塑性樹脂 ポリプロピレン ４５質量％
無機増量剤 炭酸カルシウム １５質量％
マイカ（＃６０） １０質量％
湿気硬化性材料 普通ポルトランドセメント １５質量％
木粉 １５質量％
（カレンダー条件）
ロール温度 １８０〜１９０℃
加工厚み ０．５±０．１ｍｍ（有効幅９３０ｍｍ）

＜実施例２＞
（材料配合率）
熱可塑性樹脂 ポリプロピレン ４５質量％
無機増量剤 炭酸カルシウム ２５質量％
マイカ（＃６０） １０質量％
湿気硬化性材料 ポリメリックＭＤＩ ５質量％
（ウレタン樹脂、イソシアネート系湿気硬化性材料）
木粉 １５質量％
（カレンダー条件） 実施例１と同じ

＜比較例＞ 現在、試行されている方法と同等のもの
（材料配合率）
熱可塑性樹脂 ポリプロピレン ４５質量％
無機増量剤 炭酸カルシウム ３０質量％
マイカ（＃６０） １０質量％
木粉 １５質量％
（カレンダー条件） 実験例１と同じ

発明者らは、これらの実験で得られた樹脂シートについて、表面硬度と熱寸法安定性について測定した。表面硬度については、アスカー硬度計（Ｄ型）を使用して硬度を比較した。熱寸法安定性については、温度のレンジを５〜６０℃とし、熱膨張係数を計測して比較した。

実験の評価については、表面硬度、熱膨張係数のそれぞれについて目標値を設定し、両方の目標値に適合したものを最終合格とした。表面硬度の目標値は６５以上とし、熱膨張係数の目標値は５．０×１０^−５／℃以下とした。

図２は、以上の実験結果を示した実験結果・評価表である。

図２からもわかるように、実施例１の計測結果は、表面硬度が７４〜８０、熱膨張係数が３．１×１０^−５／℃、実施例２の計測結果は、表面硬度が６８〜７０、熱膨張係数が４．２×１０^−５／℃となり、いずれの実施例も、それぞれの項目について目標値に到達しており、いずれも総合評価は合格であった。一方、比較例の計測結果は、表面硬度、熱膨張係数ともに目標値に到達せず、不合格であった。

また、実験結果によれば、数値的にみて、湿気硬化性材料としてセメントを配合した実施例１のほうが実施例２よりも、表面硬度、熱膨張係数（熱寸法安定性）ともに、わずかにすぐれていることがわかった。

また発明者らは、種々の臨界的な実験や考察により、セメントの配合が多すぎると表面に水酸化カルシウムの析出（白華）が発生し、少ないと十分な硬度が得られず、セメントの配合率が３〜２０％程度が適切であると判断した。湿気硬化性材料としてポリメリックＭＤＩを配合した場合、ロールへの付着などの問題があるため、配合率は３〜１５％程度が適切であると判断した。なお、実施例２ではポリメリックＭＤＩを使用したが、反応をより強固にできるように、ポリオールをさらに付加してもよい。

さらに、木粉による製品の木質感については、試行されていたものとくらべて遜色がなく、湿気硬化性材料の添加により特段の影響をうけないことも判明した。

以上の実験により、適量の熱硬化性材料を原材料に添加して、カレンダー加工を行うことで、表面硬度、熱寸法安定性のともにすぐれた超薄型の樹脂シートが得られることが検証された。

（ａ）、（ｂ）は、本発明方法で使用されるカレンダー加工設備の２例を示す模式説明図である。 本発明者らが行った実験の結果・評価表である。

符号の説明

１ 原材料
２ 樹脂シート
１０ カレンダー加工設備
１１ 熱ロール

Claims (3)

1. 熱可塑性樹脂を主剤とした原材料を加熱混練し、カレンダー加工してシート化する樹脂シートの製造方法において、
   上記原材料に、木粉と湿気硬化性の材料とを添加剤として含ませたことを特徴とする樹脂シートの製造方法。
2. 請求項１において、
   上記湿気硬化性の材料はセメントである、樹脂シートの製造方法。
3. 請求項１または２において、
   上記熱可塑性樹脂はポリオレフィン系樹脂である、樹脂シートの製造方法。

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