JP2013022841A - 木質系成形品の製造方法および木質系成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】木質材料の配合割合が高い場合にも、成形圧力を低く抑えることができる木質系成形品の製造方法を提供すること。
【解決手段】（１）木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対する前記木質材料の重量が７０重量％以上となるように、配合する前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の量を調整する工程と、（２）前記木質材料と、前記熱可塑性樹脂と、平均粒子径が１００μｍ以下の球状充填材とを含む材料を混練して混練物を得る工程と、（３）前記混練物を型に供給して成形する工程とを含む製造方法とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、木質系成形品の製造方法および木質系成形品に関する。

木粉と樹脂との混合物を成形して得られる木質系成形品は、外観に木質感を表現でき、さらに、退色や腐食が生じ難いという特徴を有しているため、建物の内装材や外装材などに広く利用されている。このような木質系成形品は、一般的に、木粉と熱可塑性樹脂とを混練して金型に供給する射出成形や押出成形などによって成形されている。

具体的には、例えば、引用文献１には、各種の充填材を含有する木質系の熱可塑性樹脂押出成形体の製造方法が記載されている。

そして、近年、木質系成形品の木質感を一層高めるために、木粉などの木質材料の配合割合を高めることも検討されている。

特開2000-301592号公報

しかしながら、木質系成形品の製造において、木粉などの木質材料の配合割合を高めた場合には、木質材料と熱可塑性樹脂を含む混練物の滑り性が低く、成形が難しくなるという問題がある。特に、木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して木質材料が７０重量％以上含まれる場合には、混練物の滑り性の低下が顕著になる。このため、木質材料と熱可塑性樹脂を含む混練物を金型内で加圧するのに必要な圧力（成形圧力）が高まり、成形が困難になるという問題がある。

なお、引用文献１では、木質系の熱可塑性樹脂押出成形体の木粉の配合割合を高めた場合の問題に対する検討はなされておらず、木質系成形品を成形可能とするための具体的な方法についても全く示唆されていない。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、木質材料の配合割合が高い場合にも、成形圧力を低く抑えることができる木質系成形品の製造方法を提供することを課題としている。また、この製造方法によって、木質材料の配合割合が高く、木質感に優れた木質系成形品を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の木質系成形品の製造方法は、木質材料と熱可塑性樹脂と充填材とを含有する木質系成形品の製造方法であって、（１）前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対する前記木質材料の重量が７０重量％以上となるように、配合する前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の量を調整する工程と、（２）前記木質材料と、前記熱可塑性樹脂と、平均粒子径が１００μｍ以下の球状充填材とを含む材料を混練して混練物を得る工程と、（３）前記混練物を型に供給して成形する工程とを含むことを特徴としている。

この木質系成形品の製造方法においては、前記球状充填材の添加量は、前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対し、０．５〜２.０重量％であることが好ましい。

本発明の木質系成形品は、前記の方法で製造された木質系成形品であって、木質材料と熱可塑性樹脂と平均粒子径が１００μｍ以下の球状充填材とを含有し、前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれていることを特徴としている。

本発明の木質系成形品の製造方法によれば、木質材料の配合割合が高い場合にも、低い成形圧力で成形することができ、木質系成形品を容易に製造することができる。

本発明の木質系成形品の製造方法に使用される主な材料は、木質材料と熱可塑性樹脂と球状充填材である。

本発明の木質系成形品の製造方法は、（１）木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれるように、配合する木質材料と熱可塑性樹脂の量を調整する工程を含む。

木質材料は、木材を微粉化または微繊維化して熱可塑性樹脂と混練可能な形状にしたものであれば特に限定されない。具体的には、木質材料は、例えば、ＭＤＦ（Medium Density Fiberboard）を破砕したＭＤＦ粉、パーティクルボードを破砕したパーティクル粉などを適宜用いることができる。また、木質廃材などを原料とした木粉であってもよい。また、木材の種類は、例えば、松、杉、檜、もみなどの針葉樹材、ブナ、シイ、ユーカリなどの広葉樹材などが挙げられるが、その種類は問わない。さらに、これらの木質材料は、平均粒径が２０〜８０メッシュ（粒径１９０μｍ〜８５０μｍ）程度のものを好ましく使用することができる。

熱可塑性樹脂は、公知のものを適宜使用することができる。具体的には、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などのα−オレフィン系樹脂、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂などのアクリル系樹脂などを例示することができる。

木質材料と熱可塑性樹脂の量は、木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対して、木質材料が７０重量％以上、好ましくは、７０重量％〜８５重量％含まれるように調整する。このように、従来より木質材料の配合割合を高めることによって、成形後の木質系成形品は木質感に優れ、製品価値が高いものとなる。

さらに、本発明の木質系成形品の製造方法は、（２）木質材料と、熱可塑性樹脂と、球状充填材と、含む材料を混練して混練物を得る工程と、（３）この混練物を型に供給して成形する工程を含む。

球状充填材は、有機充填材、無機充填材などの公知の充填材を適宜使用することができる。有機充填材としては、例えば、熱硬化性樹脂粉末、セルロースなどの有機充填材を例示することができる。無機充填材としては、例えば、中空状充填材として、セラミックバルーン、シラスバルーン、ガラスバルーン、金属バルーンなどを例示することができる。また、粒子状充填材として、例えば、セラミック粉末、シリカビーズ、ガラスビーズ、アクリルビーズなどを例示することができる。

特定の粒子径の球状充填材を使用することで滑り性が向上するため、材料が均一に混練されると共に、金型に供給されやすくなり、成形圧力が低く抑えられ、混練物を金型内で安定に成形することができる。一方、充填材が、球状でなく、例えば、繊維状などの場合には、木質材料と熱可塑性樹脂と充填材を含む混練物は滑り性が低いため、材料が均一に混練されにくくなると共に、金型に供給されにくくなり、金型内での成形が容易でない。

球状充填材の平均粒子径は１００μｍ以下であり、好ましくは、１０〜５０μｍの範囲を例示することができる。球状充填材の平均粒子径がこの範囲であると、木質材料と熱可塑性樹脂と球状充填材とを含む混練物を金型内で安定に成形することができる。一方、球状充填材の平均粒子径が１００μｍより大きい場合、木質材料と熱可塑性樹脂と球状充填材とを含む混練物を金型内に供給して成形すると、球状充填材によって金型が損傷する恐れがある。さらに、材料を均一に混練することが難しく、木質系成形品の表面性状などが低下する恐れもある。

また、球状充填材の添加量は、木質材料と熱可塑性樹脂の合計重量に対し、０．５〜２.０重量％であることが好ましい。球状充填材の添加量がこの範囲であると、材料が均一に混練され、混練物を金型内で安定に成形することができる。

本発明の木質系成形品の製造方法では、例えば、公知の射出成形や押出成形を採用することができ、射出成形機、押出成形機を使用して、工程（２）（３）を行うことができる。

本発明の木質系成形品の製造方法において射出成形を行う場合、例えば、まず、所定の量に調整した木質材料と、熱可塑性樹脂と、球状充填材とを含有する材料を射出成形機のホッパーから投入する。そして、射出成形機内で、熱可塑性樹脂が溶融状態となるように一定温度で加熱し、スクリューなどで撹拌することで混練物を得る（工程（２））。この混練物をシリンダーから金型内へ圧入し、冷却固化させて木質系成形品を得ることができる（工程（３））。なお、混練時の温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜決定することができるが、一応の目安としては、例えば、１００℃〜２５０℃の範囲を例示することができる。

さらに、本発明の木質系成形品の製造方法において押出成形を行う場合も、射出成形と同様に、ホッパーから投入された材料を熱可塑性樹脂が溶融状態となるように一定温度で加熱し、スクリューなどで撹拌することで混練物を得る（工程（２））。そして、この混練物をダイと呼ばれる金型を通過させることにより所定の形状に成形し、冷却固化させることで木質系成形品を得ることができる（工程（３））。また、この場合、金型を通過した中間成形物を引取機で引き取り、サイジング装置などで所定の形状に加工することもできる。

木質材料、熱可塑性樹脂および球状充填材を含有する材料を混練する場合には、これらの材料を一度に成形機などに投入して混練することもできるし、段階的に材料を投入して混練することもできる。段階的に材料を投入して混練する場合には、例えば、木質材料と球状充填材を投入して混合した後、さらに熱可塑性樹脂を投入して混練するなどの方法を例示することができる。

このように、本発明の木質系成形品の製造方法では、木質材料、熱可塑性樹脂および球状充填材を含む材料を混練する工程を含んでいる（工程（２））。球状充填材の添加によって、混練物の滑り性が高まるため、例えば、成形機のホッパーの内部やシリンダーの内部で混練物の詰まりが抑制されるとともに、成形圧力も低く抑えることができる。このため、木質材料の配合割合が高い場合にも容易に成形することができ、木質感に優れた木質系成形品を得ることができる。

さらに、木質系成形品に使用することができる材料としては、その他、公知の安定剤などが挙げられる。これらの材料の添加量等も適宜決定することができる。例えば、安定剤としては、通常熱可塑性樹脂の安定剤に用いられるものを用いることができる。具体的には、酸化防止剤、光安定剤などを挙げることができる。これらを配合することで、木質系成形品の機械特性、成形性、耐熱性および耐久性を向上させることができる。

次に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明の木質系成形品の製造方法および木質系成形品は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
（１）材料
木質系成形品を製造するための材料として、木質材料、熱可塑性樹脂、球状シリカ（平均粒子径２５μｍ）を使用した。
具体的には、木質材料は、木粉（杉、平均粒径３００μｍ）を使用した。熱可塑性樹脂は、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）（旭化成ケミカルズ社製：デルペット５６０Ｆ）を使用した。

（２）成形方法
木粉８０ｇと、ＰＭＭＡ２０ｇと、球状シリカ１ｇとを、ホッパーから投入し、２００℃で加熱しながら回転数６０ｒｐｍで１５分混練した混練物をシリンダーから金型に圧入し、２００℃、２００ｋｇ/ｃｍ^２で成形して固化させ、木質系成形品を得た。

＜比較例１＞
球状シリカを添加せず、材料を木質材料と熱可塑性樹脂とした以外は、実施例１と同様の条件で成形した。

＜比較例２＞
平均粒子径１５０μｍの球状シリカを使用した以外は、実施例１と同様の条件で成形した。
＜比較例３＞
平均粒子径２５μｍの不定形シリカを使用した以外は、実施例１と同様の条件で成形した。

結果を表１に示す。

表１に示したように、実施例１では、球状シリカ（平均粒子径２５μｍ）を使用することで、混練物の滑り性が低下し、２００ｋｇ/ｃｍ^２の成形圧力によって成形が可能であり、成形性が良好（○）であった。さらに、実施例１の木質系成形品は、目視による成形ムラが確認されず、均一性が良好（○）であった。また、木粉の配合量が多いことから、成形後の木質系成形品の木質感も良好であった。

一方、比較例１では、混練物の滑り性が低く、２００ｋｇ/ｃｍ^２の成形圧力では金型に充填することができず、成形することができなかった（成形性：×,均一性：評価なし）。また、比較例２では、混練物の滑り性が低く、混練物を金型に注入することはできたものの、成形時に球状シリカが金型に接触し、金型を損傷させてしまうことが確認された。（成形性：×）また、比較例２の木質系成形品は、材料（木粉、ＰＭＭＡ、球状シリカ）が均一に分散しなかったため（均一性：×）、木質感が劣り、表面性状も好ましいものではなかった。比較例３では、混練物の滑り性が低く、２００ｋｇ/ｃｍ^２の成形圧力では金型に充填することができず、成形することができなかった（成形性：×,均一性：評価なし）。

Claims (3)

1. 木質材料と熱可塑性樹脂と充填材とを含有する木質系成形品の製造方法であって、
   （１）前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対する前記木質材料の重量が７０重量％以上となるように、配合する前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の量を調整する工程と、
   （２）前記木質材料と、前記熱可塑性樹脂と、平均粒子径が１００μｍ以下の球状充填材とを含む材料を混練して混練物を得る工程と、
   （３）前記混練物を型に供給して成形する工程と、
   を含むことを特徴とする木質系成形品の製造方法。
2. 前記球状充填材の添加量は、前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対し、０．５〜２.０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の木質系成形品の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の方法で製造された木質系成形品であって、木質材料と熱可塑性樹脂と平均粒子径が１００μｍ以下の球状充填材とを含有し、前記木質材料と前記熱可塑性樹脂の合計重量に対して、前記木質材料が７０重量％以上含まれていることを特徴とする木質系成形品。