JP2022535707A - 個別材料およびプラスチックの多層複合板 - Google Patents

個別材料およびプラスチックの多層複合板 Download PDF

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Abstract

本発明は、個別材料およびプラスチックの多層複合板に関する。個別材料およびプラスチックの多層複合板は、プラスチックおよび個別材料の交互になった層の融解状態でプレスされ冷却された、独立して階層化されたプラスチック層および個別材料層を提供することによって形成される。この階層化に起因して、中心に集まったプラスチック層は、高荷重容量の性質を有し、通常の押出プロセスより低い圧力を用いてプレスされた個別材料層は、個別材料およびプラスチックの多層複合板のための低密度の性質を有する。

Description

本発明は、木材－プラスチック複合材（ＷＰＣ）等の、個別材料およびプラスチックの多層複合板に関する。
周知のＷＰＣは、適合性がある比率の、木材および（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、またはＰＶＣ等の）熱可塑性物質を含む。木材とプラスチックとの両方のコンポーネントは、リサイクルされた資源からでき得る。ＷＰＣは、複数の方法で製造され得る。現在、最も一般的な手法は押出であり、押出では、（細かい粒に造粒された）木材、熱可塑性物質、および添加剤のコンポーネントが、混ぜ合わせられて、高温および高圧下で融解状態であり得る混合物であって、押出ダイにおいて形成され得る混合物にされる。ＷＰＣは、防水、および歪みまたはひび割れの予防の性能が良好である。さらに、ＷＰＣは、シロアリ、木食い虫、および他の自然の要因に対する耐性があるおかげで耐久性がある。ＷＰＣの最も重大な欠点は、木材およびプラスチックの材料における均等な配分による、低荷重容量である。ＷＰＣの別の欠点は、ポリプロピレンまたはポリエチレンは、ＰＶＣのように泡状物質を生成することが難しいので、木材が、ポリプロピレンまたはポリエチレン等のプラスチックを使用する押出プロセスにおける高温および高圧下でプレスされることに起因して高密度になるということである。
本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を克服することであり、より詳細には、高荷重容量、低密度、および個別材料とプラスチックとの間の改善された一体化を有する、個別材料およびプラスチックの多層複合板を作成することである。
上述の目的等のために機能するために、本発明は、多層ＷＰＣ板を提案する。押出ダイにおいて形成される前に、（細かい粒に造粒された）木材、熱可塑性物質、および添加剤が、混ぜ合わせられて融解状態の混合物にされる通常のＷＰＣとは異なり、個別材料およびプラスチックの多層ＷＰＣ板は、プラスチックおよび個別材料の交互になった層の融解状態でプレスされ冷却された、独立して階層化されたプラスチック層および個別材料層から作成される。プレスプロセスでは、隣接するプラスチック層からの融解するプラスチックと混ぜ合わせる個別材料層は、個別材料の高比率を有するプラスチック－個別材料層を形成する。これらのプラスチック－個別材料層は、隣接するプラスチック層と一体化し、複合板を形成する。この階層化に起因して、中心に集まったプラスチック層は、高荷重容量の性質を有し、通常の押出プロセスより低い圧力を用いてプレスされた個別材料層は、個別材料およびプラスチックの多層複合板のための低密度の性質を有する。
本発明を、次に添付図面に基づいて説明する。本発明を示す目的のために、図面には、現在好ましい、いくつかの形態を示しているが、本発明は、示す厳密な構成および手段に限定されないことが理解される。
一実施形態による、例示的な個別材料およびプラスチックの多層複合板であって、この板が、２つのプラスチック層および1つの個別材料層を含む、多層複合板を示す図である。
拡大された、図１Ａの領域Ａを示す図である。
一実施形態による、例示的な個別材料およびプラスチックの多層複合板であって、この板が、３つのプラスチック層および２つの個別材料層を含む、多層複合板を示す図である。
一実施形態による、個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造の方法を示す図である。
例示的な個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造の別の方法を示す図である。
一実施形態による、個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造の方法を示す図である。
個別材料およびプラスチックの多層複合板の試験的生産の方法を示す図である。
本発明を、次に添付図面を参照して好適な実施形態に基づいて説明する。図面では、同様の参照符号は、概して異なる図面を通じて同一部分を指す。
図１Ａに示すように、本発明による、個別材料およびプラスチックの多層複合板１は、２つのプラスチック層２と、２つのプラスチック層２の中間に位置する１つの個別材料層３とを含み、個別材料層は、プラスチック３２と混ぜ合わせられた個別材料３１を含む。
図１Ｂに示すように、最初に提供された２つのプラスチック層からできるプラスチック３２は、中に流れて、個別材料と一体化し、一実施形態によれば、互いに一体化し得る。プラスチック３２は２つのプラスチック層２からできるが、中間層は、個別材料層の代わりに、プラスチック－個別材料層と呼ばれ、この層がプラスチック層２と混ぜ合わせられて強固に一体化された個別材料３１を含み、このおかげで、間隙の中に流れ、プラスチック－個別材料層３の一部になる事実を強調する。
図２に示す別の実施形態によれば、個別材料およびプラスチックの多層複合板１は、３つのプラスチック層２と、３つのプラスチック層２の間で交互に位置する２つのプラスチック－個別材料層３とを含む。それは本発明が、図１Ａおよび図２に示すプラスチック層の数に限定されないことを意味し、図１Ａおよび図２において、個別材料およびプラスチックの多層複合板１は、少なくとも２つのプラスチック層２と、少なくとも１つのプラスチック－個別材料層３とを含み、各プラスチック－個別材料層は、２つのプラスチック層の間で交互に配置される。
複合板１は、独立して階層化された最初のプラスチック層および個別材料層を提供することによって形成され、これらの層は、プラスチック層の界面に沿って交互に配置された、提供されたプラスチック層および個別材料層の融解状態でプレスされ冷却される。このプレスプロセスでは、隣接するプラスチック層からの融解するプラスチックと混ぜ合わせる個別材料層は、個別材料の高比率を有するプラスチック－個別材料層を形成する。これらのプラスチック－個別材料層は、隣接するプラスチック層と一体化して、複合板を形成する。この階層化に起因して、中心に集まったプラスチック層は、本発明による複合板のための高荷重容量の性質を有し、通常のＷＰＣ押出プロセスより低い圧力を用いてプレスされた中心に集まった個別材料層は、本発明による多層複合板のための低密度の性質を有する。
本明細書における「個別材料」という用語は、板またはピースの形態下にある材料を示唆し、埋め込まれたとき間隙がある。本発明によれば、その中でプラスチックが流れるのに十分大きい間隙を形成するのに使用される個別材料は、表面またはより深い場所で一体化されていないが、形成された層の一部として深く一体化されており、形成された層のおかげで、あまり高くない密度を有して強固に一体化された層を含む複合板１を形成する。
様々な実施形態によれば、個別材料は異なり得る。個別材料３１は、木材、裂片、植物繊維、ガラスファイバ、織物繊維、皮、または布きれ等の顆粒または厚板であり得る。さらに、プラスチック－個別材料層は、２または複数のタイプの個別材料を含み得る。複数のプラスチック－個別材料層、例えば、図２に示す２つの層を含む複合板１について、各層は、様々な個別材料を含みさえし得る。
個別材料は、物質源によって様々なサイズを有し得る。本発明の好適な実施形態によれば、個別材料３１は、０．５～１５ｍｍのサイズを有する木材の顆粒である。
別の好適な実施形態によれば、個別材料３１は、造粒押出技術によって予め作られた顆粒であり、造粒押出技術では、例えば、木材、裂片、植物繊維、ガラスファイバ、織物繊維、皮、または布きれの顆粒または厚板等の個別材料が、０．５～５ｍｍのサイズを有する顆粒に粉砕され、熱可塑性物質および添加剤が、押出ダイにおいて１～５ｍｍのサイズを有するひも形状を形成する前に、混ぜ合わせられて融解状態の混合物にされ、その後冷却されて１～１５ｍｍのサイズを有する顆粒に切断される。
プラスチック層の組成は多種多様であり、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＡＢＳ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＶＣ等の任意のプラスチックタイプであり得る。
別の態様によれば、本発明は、個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造方法を提案する。個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造方法は以下の通りである。
段階１：少なくとも２つのプラスチック層が提供される。
段階２：プラスチック層の表面に沿って交互に個別材料の少なくとも１つの層を広げること。
段階３：個別材料とともに融解状態にプラスチック層をプレスすること、および個別材料とともにプレスされたプラスチック層を冷却して、個別材料層に隣接する２つのプラスチック層が個別材料と一体化されるようにすること。
プラスチック層は、個別材料層を広げる前に融解状態にあってもよく、または、プラスチック層は、個別材料層を広げるときに、冷却状態にあり得る。
図３を参照すると、プラスチック層は、融解状態で押出ダイ４を介して押出部から直接押し出され、個別材料は展延部５を介して広げられる。各展延部５は、押出ダイ４の間で交互に配置されて、プラスチック層の間で交互に個別材料層を広げる。
図４を参照すると、プラスチック層は、利用可能なプラスチックシート６から提供され、加熱部７によって加熱され、個別材料は、展延部５を介して広げられる。各展延部５は、プラスチック薄膜の間で交互に配置されて、プラスチック層の間で交互に個別材料層を広げる。
図３および図４を参照すると、これらの交互の個別材料層および融解するプラスチック層は、カレンダーロール９によってプレスされ冷却されて、複合板を形成する。
別の好適な実施形態によれば、図５に示すように、プラスチック層は、個別材料層を広げるときに冷却状態にある。プラスチック層は、その後、クランプ８を介して間接的に融解される。プラスチック層は、個別材料層の間で交互に配置され、その後、加熱プレートの間でプレスされ冷却されて、ＷＰＣ板を形成する。プラスチック層はまた、赤外線、高周波誘導加熱、または高圧蒸気等のような熱源によって直接融解され得る。
複合板の製造プロセスにおけるプレスおよび冷却のためのカレンダーロールは、同等の構造体で置き換えられ得る。
（例）
図６を参照すると、複合板の試験的生産は、６５ｍｍの直径、３０００ｍｍの長さ、３００ｋｇ／ｈの容量を有する二軸押出部を使用する。プラスチック材料は、ＰＥである。個別材料は、３～５ｍｍのサイズを有する顆粒に粉砕された木材である。ＰＥは、押出部１０の胴部において１７０℃に融解され、３つのダイ４から押し出されて、融解状態で、１２００ｍｍの幅、２ｍｍの厚みを有する３つのプラスチック層を形成する。これらの３つの融解されたプラスチック層は、３つの押出チャンネル１１を介して形成用カレンダーロール９に流れる。３つの押出チャンネルは、プラスチック層の融解状態を保つために１６０℃に加熱される。木材顆粒の２つの層は、形成用カレンダーロール９の前で、融解状態で、３つのプラスチック層の間で交互に展延部５によって広げられて、１２００ｍｍの幅、１５ｍｍの厚みを有する複合板を形成する。この複合板は、平滑化用構造体に移動され、複合板の外面は、加熱プレート１２によって１７０℃の温度でプラスチックで処理され、その後、冷却されたプレート１３によって冷却され平滑化される。サイズ切断の後、試験的生産の生産物は、２４４０ ｍｍ ｘ １２２０ｍｍ ｘ １５ｍｍのサイズを有するＷＰＣ板であり、建設における型枠パネルとして使用される基準に一致する。
好適な実施形態に対して本発明を示して説明してきたが、以下の特許請求の範囲に定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更および変形が行われてもよいことが当業者によって理解されるだろう。
（符号の説明）
１ 複合板
２ プラスチック層
３ 個別材料層
３１ 個別材料
３２ プラスチック
４ 押出ダイ
５ 展延部
６ プラスチックシート
７ 加熱部
８ クランプ
９ カレンダーロール
Ａ 拡大された領域
１０ 押出部
１１ 押出チャンネル
１２ 加熱プレート
１３ 冷却されたプレート
（他の可能性がある請求項）
（項目１）
少なくとも２つのプラスチック層と、少なくとも１つのプラスチック－個別材料層とを含む、個別材料およびプラスチックの多層複合板であって、
各プラスチック－個別材料層が、上記２つのプラスチック層の上記中間において交互に配置され、
上記プラスチック－個別材料層が、プラスチックと混ぜ合わせられた個別材料を含み、上記個別材料層が、個別材料がプラスチック層の上記表面に沿って広げられた状態で、融解状態で、プラスチック層をプレスし、上記プラスチック－個別材料層に隣接する２つのプラスチック層が、個別材料と一体化されるように冷却されることによって作成される、個別材料およびプラスチックの多層複合板。
（項目２）
上記個別材料が、木材、裂片、植物繊維、ガラスファイバ、織物繊維、皮、または布きれ等の顆粒または厚板の上記群から選択される少なくとも１つの材料を含む、項目１に記載の複合板。
（項目３）
上記ばら材料が木材の厚板である、項目２に記載の複合板。
（項目４）
上記個別材料が、造粒押出技術によって予め作られた顆粒であり、造粒押出技術では、例えば、木材、裂片、植物繊維、ガラスファイバ、織物繊維、皮、または布きれの顆粒または厚板等の個別材料が、０．５～５ｍｍのサイズを有する顆粒に粉砕され、熱可塑性物質および添加剤が、押出ダイにおいて１～５ｍｍのサイズを有するひも形状を形成する前に、融解状態で混ぜ合わせられて混合物にされ、その後冷却されて１～１５ｍｍのサイズを有する顆粒に切断される、項目１に記載の複合板。
（項目５）
上記個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造方法であって、
段階１であって、少なくとも２つのプラスチック層を提供する段階と、
段階２であって、上記プラスチック層の表面に沿って交互に個別材料の少なくとも１つの層を広げる段階と、
段階３であって、個別材料とともにプラスチック層を融解状態にプレスする段階、および上記個別材料層に隣接する２つのプラスチック層が上記個別材料と一体化されるために、上記個別材料とともに上記プレスされたプラスチック層を冷却する段階と
を含む製造方法。
（項目６）
プラスチック層が、上記個別材料層を広げる前に、融解状態にある、項目５に記載の製造方法。
（項目７）
プラスチック層が、押出部から直接押し出され、カレンダーロールまたは同等のクランプによってプレスされる、項目６に記載の製造方法。
（項目８）
プラスチック層が、利用可能なプラスチックシートから提供され、上記加熱部によって加熱され、その後、カレンダーロールまたは同等のクランプによってプレスされる、項目６に記載の製造方法。
（項目９）
プラスチック層が、上記ばら材料層を広げるときに冷却状態にある、項目５に記載の製造方法。
（項目１０）
プラスチック層が、クランプを介して間接的に融解され、クランプによってプレスされる、項目９に記載の製造方法。
（項目１１）
プラスチック層が、赤外線、高周波誘導加熱、または高圧蒸気等のような熱源によって直接融解される、項目９に記載の製造方法。

Claims (11)

  1. 少なくとも２つのプラスチック層と、少なくとも１つのプラスチック－個別材料層とを備える、個別材料およびプラスチックの多層複合板であって、
    各プラスチック－個別材料層が、２つのプラスチック層の間で交互に配置され、
    前記プラスチック－個別材料層が、２つの隣接するプラスチック層のプラスチックと混ぜ合わせられた個別材料を含み、前記プラスチック－個別材料層が、個別材料が前記２つの隣接するプラスチック層の表面に沿って広げられた状態で、融解状態で、前記２つの隣接するプラスチック層をプレスし、前記プラスチック－個別材料層に隣接する２つのプラスチック層が、個別材料と一体化されるように冷却することによって作成される、複合板。
  2. 前記個別材料が、木材、裂片、植物繊維、ガラスファイバ、織物繊維、皮、または布きれ等の顆粒またはチップの群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の複合板。
  3. 前記個別材料が木材のチップである、請求項２に記載の複合板。
  4. 前記個別材料が、造粒押出技術によって予め作られた顆粒であり、造粒押出技術では、例えば、木材、裂片、植物繊維、ガラスファイバ、織物繊維、皮、または布きれの顆粒またはチップ等の個別材料が、０．５～５ｍｍのサイズを有する顆粒に粉砕され、熱可塑性物質および添加剤が、押出ダイにおいて１～５ｍｍのサイズを有するひも形状を形成する前に混ぜ合わせられて融解状態の混合物にされ、その後冷却されて１～１５ｍｍのサイズを有する顆粒に切断される、請求項１に記載の複合板。
  5. 個別材料およびプラスチックの多層複合板の製造方法であって、
    段階１であって、少なくとも２つのプラスチック層を提供する段階と、
    段階２であって、前記少なくとも２つのプラスチック層の表面に沿って交互に個別材料の少なくとも１つの層を広げる段階と、
    段階３であって、個別材料とともにプラスチック層を融解状態にプレスする段階、および個別材料層に隣接する２つのプラスチック層が前記個別材料と一体化されるために、前記個別材料とともに前記プレスされたプラスチック層を冷却する段階と
    を含む製造方法。
  6. プラスチック層が、前記個別材料層を広げる前に、融解状態にある、請求項５に記載の製造方法。
  7. プラスチック層が、押出部から直接押し出され、カレンダーロールまたは同等のクランプによってプレスされる、請求項６に記載の製造方法。
  8. プラスチック層が、利用可能なプラスチックシートから提供され、加熱部によって加熱され、その後、カレンダーロールまたは同等のクランプによってプレスされる、請求項６に記載の製造方法。
  9. プラスチック層が、前記個別材料層を広げるときに冷却状態にある、請求項５から８のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. プラスチック層が、クランプを介して間接的に融解され、クランプによってプレスされる、請求項９に記載の製造方法。
  11. プラスチック層が、赤外線、高周波誘導加熱、または高圧蒸気等のような熱源によって直接融解される、請求項９に記載の製造方法。
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