JP3439267B2 - 無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成形板及びその製造方法、並びに無機質中空球状体を用いた軽量木質合成粉及びその製造方法、並びに前記軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板及びその製造方法 - Google Patents

無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成形板及びその製造方法、並びに無機質中空球状体を用いた軽量木質合成粉及びその製造方法、並びに前記軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真比重が小さい無機質
中空球状体及び熱可塑性樹脂成形材を主たる成形素材と
して軽量化を図った軽量樹脂成形板及びその製造方法、
前記無機質中空球状体及びセルロース系の破砕物を主た
る成形素材とする軽量木質合成粉及びその製造方法、こ
の軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板、及びその製
造方法に関し、より詳しくは、押出成形による無機質中
空球状体を用いた軽量樹脂成形板及びその製造方法、前
記セルロース系の破砕物と無機質中空球状体と熱可塑性
樹脂成形材を押出機で混練して成形ダイより所定の肉厚
に成形して押し出すために用いて好適な軽量木質合成粉
及びその製造方法に関する。
【0002】特に、無機質中空球状体は、近年、セメン
ト成形品、ロックウール天井材などの無機建材、FRP
などの樹脂部材、塗料等の軽量化、断熱保温、収縮防止
を図り、あるいは耐摩耗性、耐候性の向上を図る充填材
として脚光を浴びており、主としてガラスバルーン、シ
ラスバルーン等の中空ガラス球状体が多く使用されてい
る(この中空ガラス球状体の製法は特公昭36−125
77号公報、特公昭48−17645号公報、特公平4
−50264号公報を参照できる)。しかし、中空ガラ
ス球状体は他の材料と混合分散する過程で破損しやすい
という難点があり、できるだけ破損せずに他の材料に効
果的に混合分散する手段の開発が求められていた。
【0003】さらに、前記セルロース系の破砕物および
熱可塑性樹脂成形材は、一方又は双方が、建築廃材料あ
るいは、自動車、家庭電気製品を始め、生活の多様化に
伴い、日用品など広範な用途に向けて多種類、かつ多量
に用いられ、多量に廃棄されており、これら各種熱可塑
性合成樹脂製品の廃材を再利用し、これに無機質中空球
状体を加えて軽量化した軽量樹脂成形板及び軽量木質合
成成形材としてリサイクルするための方法に関するもの
である。
【0004】従前から、この種の木粉類をベースとした
成形樹脂製品の開発は、耐水性、断熱性等を向上する目
的において、種々行われ、特に近年における地球環境の
保全の要請からする森林資源の確保の見地、及び木材コ
ストの高騰そして、木材製品に対する感覚的な根強い潜
在需要からして、セルロース系の破砕物および熱可塑性
樹脂成形材を押出機で混練して成形ダイで成形する木質
合成板の開発が要請されている。
【0005】しかしながら、従来この種の木質合成板の
押出成形においては、セルロース系の破砕物、たとえ
ば、木材を粉砕して得た木粉、籾穀、バカス、破砕チッ
プ材、パルプ材などセルロース系の破砕物を混入し成形
する際に前記セルロース系の破砕物の流動性や、セルロ
ース系破砕物例えば、木粉と樹脂素材の分散性など、木
粉の性質が押出成形時に与える影響が大きいものであっ
た。
【0006】すなわち、これら木粉を始め、セルロース
系破砕物の流動時における摩擦抵抗が大きいことや、樹
脂素材との馴染みが悪いことが、成形された木質合成板
内の木粉の組織を粗密にし密度の不均一を生じさせる原
因となり、また、木粉と樹脂を押出機に充填加熱した場
合、混入木粉から多量の水蒸気ないしは木酸ガスが発生
することが、押出機内壁面の腐食、成形ダイ、成形型等
の損耗をもたらし、また成形された木質合成板自体の表
面の荒れ、気泡、巣等を生じさせる原因となり、押出成
形に種々の問題を生じさせるものであった。
【0007】セルロース系破砕物の内、木粉について
は、上述した建築廃材、又製材工程、木工工程の鋸屑な
どの廃材、その他の原料木材をインペラーミルやボール
ミルなどの粉砕機によって衝撃、剪断、摩擦などの作用
により粉砕して得られる木粉は、毛羽立っており、しか
も繊維状に細長い木粉が多数含まれていたり、樹脂素
材、溶剤、溶液に対する分散性が極端に悪く、また木粉
の保管の過程でも凝集を生じやすく、特に樹脂素材に混
入して木質合成板を成形する場合、凝集する欠点を有す
るものであった。そこで、この木粉の角張っている部
分、突き出している部分、繊毛状のヒゲ部分などを粉砕
用ボール間での摩擦による粉砕によって球形あるいは球
形類似の粒状に変形するなどして、比較的流動性や分散
性の良い木粉が成形されている。
【0008】さらに、前述したように流動性や分散性の
点で木粉自体の改良を図ることはさることながら、木質
合成板の成形時における木粉と熱可塑性樹脂成形材との
馴染みを良くし混練状態を良好に維持することは、木粉
に比して摩擦抵抗の小さい熱可塑性樹脂成形材により木
粉の摩擦抵抗を減じて均一で密度の高い木質合成板を成
形するために大きな要素となるものであった。
【0009】
【従来の技術】従来のシラスバルーンなどの中空軽量化
材を樹脂に混入した成形品は、高速度の対流混合を利用
した混合機を使用し、材料の分散を図っており、また、
木粉と樹脂を混合した木質合成板については、成形方法
においても、特公平3−59804及び特公平4−72
83号など種々の技術が開示されており、実用化される
に至っているが、木粉と樹脂及び中空軽量化材を混合し
た木質合成板については未だ実用的な手段が開発される
にはいたっていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】成形品の重量を軽くす
るなどの目的のために、真比重の小さい中空軽量化材を
樹脂に混合するとしても、アイリッヒミキサーなどにお
ける混合時、また、押出し成形時、前記無機質中空球状
体が大量に破損し、効率が悪いという欠点がある。
【0011】また、従来の木質合成板の主な成形素材で
ある木粉の真比重は1.4、熱可塑性樹脂成形材の真比
重は0.9〜1.5程度(材質により異なる)であるの
で、これらの木粉と熱可塑性樹脂成形材とを混練して成
形した従来の木質合成板は、木粉と熱可塑性樹脂成形材
との混合割合及び熱可塑性樹脂成形材により異なるが、
比重が0.97〜1.48となり、一般の木材の板材
(例えば、ベニヤ板のような合板の比重は0.45〜
0.75)に比較して木質合成板の真比重が大きい、す
なわち従来の木質合成板は重いという問題点があった。
【0012】ちなみに、熱可塑性樹脂成形材としてPP
(ポリプロピレン)の真比重は0.90〜0.91で、
硬質PVC(硬質塩化ビニル)の真比重は1.35〜
1.45であり、熱可塑性樹脂成形材の大部分は0.9
〜1.5程度の範囲にあるが、塩化ビニリデン(真比重
が1.68〜1.75)、フッ素樹脂(真比重が2.1
〜2.2)のように真比重の高い樹脂もある。一例とし
て、熱可塑性樹脂成形材PP25wt%と木粉75wt%を
混練して成形された木質合成板の比重は1.23程度に
なる。
【0013】本発明は叙上の問題点を解決するために開
発されたもので、熱可塑性樹脂成形材に真比重の小さい
無機質中空球状体を加え、この無機質中空球状体の破損
率を最小限に抑えるようにした軽量樹脂成形板及びその
製造方法、さらに、熱可塑性樹脂成形材が熱的、化学的
に安定した木粉粒に固定化された状態を定常的に維持し
得るようにして木粉と熱可塑性樹脂成形材と無機質中空
球状体との混合、分散状態を定常的に維持すべく、良好
なる流動性を与える軽量木質合成粉と、当該軽量木質合
成粉の製造方法を提供し、さらに前記軽量木質合成粉を
用いて、無機質中空球状体とを混合、分散して押出機へ
供給し押出成形時、木粉と樹脂と無機質中空球状体との
馴染みを良好に保ち、木粉周辺に、気泡、巣等の発生を
抑え、木粉間及び無機質中空球状体間との密度を均一で
高密度でしかも比重の小さい軽量な薄板から厚板の広範
囲に及ぶ肉厚を有する軽量木質合成板並びに当該軽量木
質合成板の製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の軽量樹脂成形板は、30メッシュ以下の熱
可塑性樹脂成形材50〜85wt%に無機質中空球状体1
5〜50wt%を混入し、加熱、練成し、1軸のスクリュ
ーをもって成形ダイへ押出して所定の肉厚に成形し、且
つ前記成形部で徐冷して押出し、且つ、この押出し生地
に押出し力に抗する抑制力を加えて押出し生地の密度を
高くして成ることを特徴とする。
【0015】また、製造方法においては、30メッシュ
以下の好ましくは無機質中空球状体と略同等もしくはこ
れ以下の粒径の熱可塑性樹脂成形材50〜85wt%に無
機質中空球状体15〜50wt%を混入し、加熱、練成
し、1軸のスクリューをもって内壁面にフッ素樹脂のシ
ートを貼設又はフッ素樹脂をコーティングした成形ダイ
の成形部へ押出して所定の肉厚に押出し成形し、且つ前
記成形部で徐冷して押出し、且つ、この押出し生地に押
出し力に抗する抑制力を加えて押出し生地の密度を高く
したことを特徴とする。
【0016】また、本発明の無機質中空球状体を用いた
軽量木質合成粉は、含有水分量を15wt%以内とし平均
粒径20メッシュ以下のセルロース系破砕物10〜55
wt%に対して熱可塑性樹脂成形材35〜80wt%を混
合、ゲル化混練し、冷却、粉砕し整粒して成る木質合成
粉に無機質中空球状体10〜45wt%を混合分散したこ
とを特徴とする。
【0017】上記木質合成粉の製造方法は、含有水分量
を15wt%以内とし平均粒径20メッシュ以下のセルロ
ース系破砕物10〜55wt%に対して熱可塑性樹脂成形
材35〜80wt%をともに攪拌衝撃翼により混合して、
摩擦熱によりゲル化混練し、冷却、粉砕し整粒して木質
合成粉を得る工程と、前記木質合成粉に無機質中空球状
体10〜45wt%を加え、混合、分散する工程を少なく
とも含むことを特徴とする。
【0018】上記方法にあって、前記セルロース系破砕
物に、熱可塑性樹脂成形材を攪拌衝撃翼により混合し
て、摩擦熱によりゲル化混練し、冷却し、粉砕して無機
質中空球状体と略同等もしくはこれ以下の粒径に整粒す
る工程を経ることができ、この場合分散が良好となる。
【0019】また、上記混合比は、前記セルロース系破
砕物と無機質中空球状体の合計を20〜65wt%、前記
熱可塑性樹脂成形材を35〜80wt%とすることができ
る。
【0020】さらに、前記セルロース系破砕物と無機質
中空球状体の合計を20〜65wt%、前記熱可塑性樹脂
成形材を35〜80wt%とし、前記セルロース系破砕物
と無機質中空球状体を同一の重量割合とすることが分散
上好ましい。
【0021】また、同様の理由で前記熱可塑性樹脂成形
材が60メッシュ以下の好ましくは、微粉状とする。
【0022】さらに、本発明の軽量木質合成粉を用いた
軽量木質合成板は、含有水分量を15wt%以内とし平均
粒径20メッシュ以下のセルロース系破砕物10〜55
wt%に対して熱可塑性樹脂成形材35〜80wt%を混
合、ゲル化混練し、冷却、粉砕し整粒して成る木質合成
粉に無機質中空球状体10〜45wt%を混合、分散して
得た軽量木質合成粉を加熱、練成し、1軸のスクリュー
をもって成形ダイへ押出して成ることを特徴とする。
【0023】また、その製造方法にあっては、含有水分
量を15wt%以内とし平均粒径20メッシュ以下のセル
ロース系破砕物10〜55wt%に対して熱可塑性樹脂成
形材35〜80wt%をともに攪拌衝撃翼により混合し
て、摩擦熱によりゲル化混練し、冷却し、粉砕して整粒
形成した木質合成粉に無機質中空球状体10〜45wt%
を加え、混合、分散して得た軽量木質合成粉を加熱、練
成し、1軸のスクリューをもって成形ダイへ押出す工程
を少なくとも含むことを特徴とする。
【0024】さらに、前記方法において、成形ダイへ押
出した押出し生地を徐冷し、且つ、この押出し生地に押
出し力に抗する抑制力を加えて押出し生地の密度を高く
する工程を経ることが無機質中空球状体の破損部分にお
ける圧密を促進するうえで望ましい。
【0025】また、前記押出し生地を、内壁面にフッ素
樹脂のシートを貼設又はフッ素樹脂をコーティングした
成形ダイの成形部へ押出して押出し成形することが好ま
しい。
【0026】さらに、前記スクリューの基部から先端へ
のスクリュー溝部の深さの変化を浅くして、例えば、基
部で10mmから先端部において7mm程度のものとして、
前記無機質中空球状体の破損率を低下させることができ
る。
【0027】また、前記成形ダイへの押出しは、成形ダ
イの成形部の成形室の高さと同等以下の高さを有する方
形の射出口を形成し、且つ、この射出口に向けて徐々に
狭く断面変化するよう形成した押出ダイにより行うこと
ができる。
【0028】無機質中空球状体は、殻構造を持ったほぼ
球状に近い無機質の中空体であり、シラス、真珠岩、黒
曜岩等の天然原料から製造されたシラスバルーン、パー
ライト、フライアッシュバルーン等があり、あるいはホ
ウケイ酸ソーダ、アルミナ等の人工原料から製造された
ガラスバルーン、アルミナバブル等がある。軽量木質合
成板の軽量化を図る点でガラス質のシラスバルーンまた
はガラスバルーン、耐圧性を考慮すれば、ガラスバルー
ンが好ましく、粒径は、(U.S.)100メッシュ以
下好ましくは、140メッシュ以下である。
【0029】熱可塑性樹脂成形材は、廃棄された各種の
樹脂成形品から回収し熱可塑性樹脂成形材として素材化
した、半硬質又は軟質塩化ビニル又はPVC(ポリ塩化
ビニル)、PET(ポリエステル)、PP(ポリプロピ
レン)、PC(ポリカーボネート)、PE(ポリエチレ
ン)、PTO等の樹脂の一種又はこれらの数種の混合し
たものを用いることができる。
【0030】また、熱可塑性樹脂成形材は、熱可塑性合
成樹脂製品の廃材から得られた回収熱可塑性樹脂成形材
を再利用したもの、あるいはバージンの熱可塑性樹脂を
投入し、あるいはバージンの熱可塑性樹脂と前記回収熱
可塑性樹脂成形材をそれぞれ適宜量、例えば50%ずつ
混合したもの用いることもできる。
【0031】なお、熱可塑性樹脂成形材は30メッシュ
以下のパウダー状とし、無機質中空球状体を熱可塑性樹
脂成形材に良好に分散するという点で、60メッシュ以
下であることが好ましい。
【0032】
【作用】本発明の無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成
形板の製造方法においては、30メッシュ以下好ましく
は無機質中空球状体と略同等もしくはこれ以下の粒径の
熱可塑性樹脂成形材50〜85wt%に無機質中空球状体
15〜50wt%を混合し押出機へ投入すると、無機質中
空球状体と熱可塑性樹脂成形材は1軸のスクリューをも
って成形ダイへ押出す過程で、スクリュー溝に沿って輸
送されながら加熱され漸次溶融して混練されて押出し生
地となる。1軸のスクリューをもって成形ダイへ押出す
ので、多軸のスクリューとは異なり無機質中空球状体に
加わるスクリューの剪断力は小さく、しかも前記1軸の
スクリューをスクリュー溝の深さの基部から先端への絞
り変化を少なくしたので、このスクリュー溝に沿って輸
送される押出し生地内の無機質中空球状体に加わる圧力
は極端に増加しない。したがって、通常の1軸のスクリ
ューに比して無機質中空球状体の破損率が低下する。
【0033】しかも、30メッシュ以下の粒径の熱可塑
性樹脂成形材に無機質中空球状体を混合すると無機質中
空球状体が熱可塑性樹脂成形材内に良く分散した状態で
混練され、特に、無機質中空球状体と略同等もしくはこ
れ以下の粒径の熱可塑性樹脂成形材に無機質中空球状体
を混入することにより、熱可塑性樹脂成形材が各無機質
中空球状体間に満遍なく侵入し、より一層良好な分散状
態で混合されるので、押出機内で良好な混練状態を保ち
ながら押し出される。
【0034】次いで、押出し生地は押出ダイを経て成形
ダイへ押し出される。押出ダイは成形ダイの成形部の成
形室の高さと同等以下の高さを有する方形の射出口を形
成し且つこの射出口に向けて徐々に狭く断面変化するよ
う形成しているので、この押出ダイで目詰まりが生じる
ことはなく、むしろ射出口から多量の押出し生地が吐出
されるため、押出し生地内の無機質中空球状体にかかる
圧力を極端に高くすることがなく無機質中空球状体の破
損率を低下することに寄与する。
【0035】押出し生地は、内面に摩擦抵抗の小さいフ
ッ素樹脂のシートを貼設又はフッ素樹脂をコーティング
した成形ダイの成形部へ押出され、押出し生地内の無機
質中空球状体は大きな抵抗を受けることなく円滑に流動
し、均一で高密度の混練状態を保ちながら成形ダイで徐
令され成形板が押し出される。また、押出し成形時のス
クリューの剪断力により一部の無機質中空球状体が破損
したとしても、前記成形板に対して押出し力に抗する抑
制力を加えているので、成形ダイ内の押出し生地に抑制
力が加わるため、破損した無機質中空球状体から洩れた
気体による気泡、巣等の発生を防ぐことができ、均一で
高密度で軽量な無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成形
板が成形される。
【0036】本発明の無機質中空球状体を用いた軽量木
質合成粉の製造方法においては、木粉の粒径を熱可塑性
樹脂成形材とのなじみを良好とし、ゲル化混練及び成形
押し出し時における木粉の摩擦抵抗を減じ成形機の損
耗、毀損の防止を図るため、平均粒径20メッシュ以下
とする顆粒ないし粉末状とし、ゲル化混練及び成形時に
おける木酸ガスを揮散し、水蒸気あるいは気泡発生を減
少し、表面の肌荒れを防止する意図からその含有水分量
を15wt%以内、好ましくは11wt%以内、理想的には
8wt%の範囲内とするものである。
【0037】セルロース系破砕物は、攪拌衝撃翼により
破砕、且つ、攪拌衝撃翼及び原料自体の摩擦熱により乾
燥され、また熱可塑性樹脂成形材は、攪拌衝撃翼により
前記セルロース系破砕物と混練され、原料自体の摩擦熱
により混合分散に際しても凝集したりせずに混練されゲ
ル化し、ついで攪拌衝撃翼の回転を低速にして前記原材
料中の熱可塑性樹脂成形材の凝固点すなわち融点近傍
(融点+10°C)まで冷却されながら造粒され造粒木
粉を得る。
【0038】さらに、前記造粒木粉は、例えば無機質中
空球状体と略同等もしくはこれ以下のスクリーンを有す
るカッターミル等の粉砕機から成る整粒手段により、無
機質中空球状体と略同等もしくはこれ以下の粒径に整粒
されて木質合成粉を得る。次いで、この木質合成粉に無
機質中空球状体10〜45wt%を加え、混合、分散し、
無機質中空球状体を用いた軽量木質合成粉を得る。
【0039】以上のようにしていわゆる熱可塑性樹脂成
形材が熱的、化学的に安定した木粉粒に固定化された状
態を定常的に維持し得るようにしてセルロース系破砕物
と熱可塑性樹脂成形材との混合、分散状態を定常的に維
持すべく、良好なる流動性を与える木質合成粉が形成さ
れ、且つ冷却による凝縮、縮小作用とも相まって、化学
的な反応とか接着によらない木質合成粉が形成されるの
で、押し出し成形時、押出し生地内のセルロース系破砕
物の摩擦抵抗を減じることになる。しかもこの木質合成
粉の平均粒径が無機質中空球状体と略同等もしくはこれ
以下の粒径に整粒して成るので、この木質合成粉と無機
質中空球状体とは良く混合分散する。
【0040】以上の本発明の無機質中空球状体を用いた
軽量木質合成粉を前述した本発明の軽量樹脂成形板の製
造方法と同様の押出機に投入すると、セルロース系破砕
物と無機質中空球状体と熱可塑性樹脂成形材が良く分散
した状態で混練され、良好な混練状態を保ちながら押し
出され、均一で高密度で且つ軽量な軽量木質合成板が成
形される。
【0041】セルロース系破砕物と無機質中空球状体の
合計を20〜65wt%、前記熱可塑性樹脂成形材を35
〜80wt%とし、前記セルロース系破砕物と無機質中空
球状体を同一の重量割合とした軽量木質合成粉は、熱可
塑性樹脂成形材に対するセルロース系破砕物と無機質中
空球状体との混合割合のバランスが良いため、セルロー
ス系破砕物と無機質中空球状体と熱可塑性樹脂成形材と
の分散状態が良好である。
【0042】上記と同様の理由で、60メッシュ以下の
好ましくは微粉状とした熱可塑性樹脂成形材を用いて得
た軽量木質合成粉は、熱可塑性樹脂成形材や木粉粒が各
無機質中空球状体間に満遍なく侵入しセルロース系破砕
物及び無機質中空球状体が熱可塑性樹脂成形材内に良く
混合分散する。
【0043】また、本発明の軽量木質合成粉を用いて押
出し成形時、1軸のスクリューの剪断力により軽量木質
合成粉内の一部の無機質中空球状体が破損したとして
も、前述した本発明の軽量樹脂成形板と同様、押出し生
地に対して押出し力に抗する抑制力を加えているので、
破損した無機質中空球状体から洩れた気体による気泡、
巣等の発生を防ぐことができ、また、内面にフッ素樹脂
のシートを貼設又はフッ素樹脂をコーティングした成形
ダイの成形部へ押出し生地を押出して成形するので、押
出し生地内のセルロース系破砕物及び無機質中空球状体
は大きな抵抗を受けることなく円滑に流動し、均一で高
密度の混練状態を保ちながら押し出され、均一で高密度
で且つ軽量な軽量木質合成板が成形される。
【0044】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。
【0045】軽量樹脂成形板の製造実施例 下表の製造例による軽量樹脂成形板を製造した。
【0046】
【表1】
【0047】上記製造例の装置構成について説明する
と、最初に、 熱可塑性樹脂成形材と無機質中空球状体
は、一定容積の容器内に両者を供給して10rpm以下の
超低速回転で、混合分散するか、平鍋回転式の混合機を
用いて原料の乾燥状態を維持して分散混合しておく。
【0048】ここでは、熱可塑性樹脂成形材とガラスバ
ルーンが良好に分散混合され、熱可塑性樹脂成形材とガ
ラスバルーンが集合したもので、熱可塑性樹脂成形材間
及びガラスバルーンとの密着性がなく、したがって、後
述する後工程の押出機70でより一層効率良く混練され
得る良好な材料となる。なお、前記ガラスバルーン自体
は流動性の良いものである。
【0049】図3において、70は単軸押出機である
が、一般に押出機は通常スクリュー形であり、単軸押出
機と多軸押出機があり、この変形又はこれらが組み合わ
せた構造を持つものがあるが、本発明には無機質中空球
状体を破壊しないように単軸押出機を使用する。
【0050】図3において、71はスクリューで、一般
のスクリューは基部から先端に向けて押出機70内の原
材料を加圧するようスクリュー溝の絞り変化を大きくし
ているが、本発明のスクリュー71はスクリュー溝の絞
り変化を小さくして原材料内の無機質中空球状体への破
壊力を低下せしめている。ちなみに、一般のスクリュー
溝の深さは基部で10mm、先端では1〜2mmに形成され
ているが、本発明のスクリュー71はスクリュー溝の深
さを基部で10mm、先端で7〜8mmに形成している。
【0051】前記スクリュー71はギヤ減速機72を介
して図示せざるモータによって駆動され、バレル74内
で回転する。前述のように分散混合された無機質中空球
状体であるガラスバルーンと熱可塑性樹脂成形材である
PPをホッパ73から投入するとガラスバルーンとPP
が、回転するスクリュー71で混練されながらスクリュ
ー71の前方へ押出される。バレル74の外面にはバン
ドヒータ75を設けており、このバンドヒータ75によ
りバレル74内のガラスバルーンとPPが加熱されスク
リュー71の溝に沿って前方へ輸送されながら漸次溶融
しガラスバルーンとPPが練成される。そしてスクリー
ン76及びアダプタ17を経てアダプタ17の押出ダイ
19から成形ダイ10へ押出し生地79として押出され
る。
【0052】〔押出ダイ〕図4において、17はアダプ
タで、押出機70で練成された押出し生地79を流入す
る流入口18と押出し生地79を後述する成形ダイ10
へ吐出する押出ダイ19とを備えている。さらに、アダ
プタ17の先端に断面矩形状を成す突部を設けている。
前記押出ダイ19は前記突部の先端に約8mmの肉厚を形
成するように幅50mm、高さ12mmの細長の矩形状を成
し(図8及び図9)、前記流入口18はアダプタ17の
後端面に直径50mmの円形を成し、この流入口18から
前記押出ダイ19に向けて徐々に断面変形する連通孔を
形成している。なお、流入口18は押出機70の断面円
形の吐出口と同じ大きさに形成し、一方、押出ダイ19
の矩形の幅は流入口18の直径と同じ寸法に形成し、高
さは後述する成形ダイ10の成形室22の高さと同じ寸
法に形成することが好ましい。
【0053】なお、アダプタ17は押出機70の大きさ
に応じて種々の大きさに形成でき、例えば、流入口18
の直径を150mmである場合は押出ダイ19の矩形の幅
を150mm、高さを成形室22の高さと同じ12mmとす
ることができる。
【0054】前記アダプタ17の後端は該アダプタ17
の外周に嵌着した取付具28を介して押出機70のスク
リーン76を備えたスクリーン部16の先端面にボルト
などの取付具で連結してアダプタ17の流入口18と押
出機70のスクリーン部16の出口とを連通し、一方、
成形ダイ10の後端面の略中央位置に断面矩形状の凹部
を形成し、この凹部にアダプタ17の先端の断面矩形状
の突部を装着して押出ダイ19と成形ダイ10の導入孔
12を連通する。
【0055】なお、前記アダプタ17の連通孔の周壁内
には加熱手段たるヒータ14aを埋設している。
【0056】押出機70のスクリーン部16の出口より
押し出された押出し生地79は、アダプタ17の流入口
18から流入し、ヒータ14aで加熱保温されながら連
通孔を経て押出ダイ19から成形ダイ10の導入孔12
内へ流動する。流入口18から押出ダイ19への連通孔
の断面変化は比較的急激に狭くなっているが、この断面
変化は高さ方向の変化のみであるので、押出し生地79
の流動状態は複雑ではなく良好である。しかも、前記押
出ダイ19は通常の一般的なダイとは異なり、射出口が
大きいため多量の押出し生地79を吐出し、且つ圧密を
促進可能な形状に形成されているので、通常のダイで生
じていたようなダイの目詰まりが生じない。したがっ
て、ダイを通過する押出し生地79内のガラスバルーン
に対して極端に大きな圧力がかかることを防ぐことにな
り、ガラスバルーンの破損率の低下になる。
【0057】図4において、10は成形ダイで、いわゆ
るTダイ式の成形ダイに類似の形状を成しており、押出
機70の断面方形の押出ダイ19から吐出された押出し
生地79を加熱保温して押出し生地79の流動性を維持
しながら押出す導入部11と、導入部11から押出され
た押出し生地79を幅広で所定の肉厚の板状に成形する
成形室22を有する成形部21から成る。
【0058】前記導入部11は、導入孔12および導入
室13を備え、導入孔12は押出ダイ19から幅910
mm、高さ12mmの細長の矩形状の断面を成す成形室22
の入口へと急激に断面変形している。押出ダイ19から
成形室22の入口までの距離(導入部11の押出し方向
の距離)は約200mmである。
【0059】前記導入孔12は、縦断面を断面楕円形に
膨出形成され、前記押出ダイ19とほぼ同等もしくは若
干大きく形成し、横断面の形状は図5に示すように成形
ダイ10の幅方向に湾曲しており、その両端が成形室2
2の入口の矩形状の断面の長手方向の両端に及んで、い
わゆるコート・ハンガー型に形成されており、この導入
孔12の長手方向の略中央位置で押出機70の押出ダイ
19に連通している。また、前記導入孔12から成形室
22の入口までの間は、縦断面が成形室22の入口の高
さと同等に形成した導入室13で連通している。
【0060】14はヒータで、電熱ヒータ等の加熱手段
で前記導入孔12と導入室13の周壁外周に設けてもよ
いが、実施例では、加熱効果に優れているという点で、
前記周壁内に設けられ、導入孔12及び導入室13内を
流動する押出し生地79を加熱保温し、押出し生地79
の流動性を維持する。
【0061】成形ダイ10の幅方向の縦断面で幅910
mm、高さ12mmの細長の矩形状の断面を成し、成形室2
2の入口からダイ出口23までの距離(成形部21の押
出し方向の距離)は500mmである。
【0062】前記成形室22の上下左右の四方の内壁面
は厚さ0.25mmのフッ素樹脂でなるシート24を貼設
している。この他に、成形室22の上下左右の四方の内
壁面にフッ素樹脂を直接表面コーティングすることもで
きるが、交換が容易でありフッ素樹脂のコーティング加
工が容易で耐久性に富むという点で、フッ素樹脂のシー
ト24を貼設することが特に好ましい。
【0063】また、25は冷却管で、成形ダイ10の成
形部11を冷却する冷却手段の一例を示すもので、成形
室22の上下の成形ダイ10内に成形部21の押出し方
向に適当な間隔毎に挿通して配管し、この冷却管25に
常温の水又は70〜80℃程度までの水あるいは油等の
冷却媒体たる冷却液を供給して成形室22内の押出し生
地79を冷却する。
【0064】15は案内板で、図5に示すように、平面
で短辺約200mm、長辺約850mm、高さ約100mmの
左右対称の台形形状を成す厚さ7mmの板であり、この案
内板15の全外表面に0.1〜0.5mm厚のテフロン等
のフッ素樹脂でなるシートを貼設したものである。な
お、案内板15の外表面にフッ素樹脂を直接コーティン
グしても良い。
【0065】この案内板15を高さ12mm、幅910mm
を成す前記導入孔12内に、該導入孔12の幅方向で両
端に25mmづつの間隔を有するよう略中央に位置させ、
さらに案内板15の後端縁を導入孔12の後端壁面に略
平行間隔を有するように位置させ、この案内板15を成
形ダイ10に4個のボルト27で導入孔12の下面に固
定する。したがって案内板15の上面と導入孔12の上
面との間に5mmの隙間が形成される。
【0066】なお、案内板15は、その板厚を導入孔1
2の高さに応じて導入孔12の高さの70%以下の寸法
に形成し、案内板15の幅は導入孔12の幅の約70〜
95%の長さを有するよう形成することが好ましい。
【0067】また、案内板15は、案内板15の上下面
に導入孔12の上下面と同程度の隙間を設けるよう導入
孔12の高さ方向の略中央に位置させることもできる。
本実施例の案内板15を導入孔12の高さ方向の略中央
に位置させるとすれば、高さ方向で上下に2.5mmづつ
の隙間を成すよう導入孔12の高さ方向の略中央に位置
させ、この案内板15を成形ダイ10に4個の段付きピ
ンで螺着、固定する。
【0068】押出し生地79は導入部11で加熱保温さ
れて流動性を維持され良好な混練状態を保ちながら、案
内板15を設けた場合には、該案内板により導入部11
内で、原料によっては、押出し生地79が押し出し方向
で、中央部と端部で異なる線膨張をして分子配向を異に
することを防ぎ、線膨張の均質化を図り、分子配向を制
御して、成形部21の成形室22内へ均等に拡散され、
均一な密度で押出される。成形室22の内壁面は摩擦係
数が小さいフッ素樹脂のシート24を貼設又はフッ素樹
脂をコーティングされているので、この内壁面を通過す
る押出し生地79内のガラスバルーンは大きな抵抗を受
けることなく円滑に流動し、均一で高密度の混練状態を
保ちながら押出される。この成形室22内を押出される
過程で押出し生地79が常温ないし60℃から90℃の
水または油などの冷却媒体により徐冷・冷却され成形板
29が成形される。フッ素樹脂は金属に比べ熱伝導係数
が低いので、押出し生地79は徐冷され、冷却による歪
みが少なくなり、歪みの少ない均一で高密度の製品とし
ての成形板29である軽量木質合成板が成形される。
【0069】図6及び図7において、3本の自在ピンチ
ローラ31bの軸の両端を軸承する軸受34aをそれぞ
れ、軸受固定フレーム36に固定し、固定ピンチローラ
31aを各軸に設けた歯車116と、この歯車116に
噛合する歯車117で連動し、3本の固定ピンチローラ
31aのうち1本の固定ピンチローラ31aの軸にパウ
ダブレーキ115の入力軸を連結する。パウダブレーキ
115は、いわゆる電磁ブレーキであり、摩擦トルクを
電気的に微妙に調整できるものである。
【0070】さらに、軸受固定フレーム36にフレーム
114を立設し、このフレーム114の壁面にガイド溝
を備えたブロック状のガイド体119を2本をそれぞ
れ、該119の軸線方向を上下方向に向けて略平行に設
け、各3本の自在ピンチローラ31bの軸の両端を軸承
する軸受34bを前記ガイド体119のガイド溝に沿っ
て上下動自在に設け、前記軸受34bをそれぞれ、フレ
ーム114の上面に設けた3本のエアシリンダ118の
ロッドの先端に連結する。
【0071】したがって、シリンダ118の作動によ
り、3本の自在ピンチローラ31bをそれぞれ、成形板
29を介して固定ピンチローラ31aに加圧し、3本の
固定ピンチローラ31aの内1本の固定ピンチローラ3
1aの軸はパウダブレーキ115により回転を抑制さ
れ、この固定ピンチローラ31aの軸に設けた歯車11
6が他の2本の固定ピンチローラ31a,31aの軸に
設けた歯車116,116に歯車117,117を介し
て噛合しているので、3本の固定ピンチローラ31aに
はパウダブレーキ115の摩擦トルクによる同一の回転
抑制力が作用する。
【0072】ちなみに、パウダブレーキ115により固
定ピンチローラ31aの回転を抑制する摩擦トルクは、
成形する成形板29の板厚により調整する。
【0073】したがって、パウダブレーキ115の摩擦
トルクは成形板29の押出し力に対する抑制力と成り、
成形ダイ10の導入部11内の押出し生地79をより一
層高密度で均一な状態にし、この均一で高密度の押出し
生地79は押出機70による押出し生地79の押出し力
により前記ブレーキ手段30aの抑制力に抗して前進
し、成形室22内で冷却され成形板29が成形される。
この成形板29はパウダブレーキ115の抑制力に抗し
て前記固定ピンチローラ31a及び自在ピンチローラ3
1bを回転させながら前進する。
【0074】前記抑制力は成形板29を介して成形部2
1及び導入部11内の押出し生地79に、押出機により
加えられる成形室22内の押出し生地79の押出し力に
対して抗力を与えることにより、前述したような成形板
29に抑制力を加えない場合と比べると、成形室22内
の押出し生地79の全体がより一層密度が均一で高密度
になる。ちなみに、表1に示すように、ガラスバルーン
の破損率が約30%であったが、ガラスバルーンが破損
しても成形板29に抑制力を加えていることにより押出
し生地79の密度が高くなるので、破損したガラスバル
ーンから漏れた気体による気泡、巣等を生じることを防
止する。したがって、多量の無機質中空球状体を含んだ
より一層均一高密度で軽量な軽量樹脂成形板が成形され
る。
【0075】この後、前記製品としての成形板29であ
る軽量樹脂成形板をカッター、シャーリング、鋸盤等の
切断機で所望の長さで切断する。薄肉の成形板29であ
ればカッターなどの切断機を使用し、12mmなどの厚肉
の成形板29であればシャーリング、鋸盤等の切断機で
切断する。
【0076】以上の製品としての成形板29である軽量
樹脂成形板 W:910mm、H:12mmを鋸盤により1
820mm毎に切断し、重量12.5kgの略全体が薄い
ベージュ色の軽量樹脂成形板を得た。この軽量樹脂成形
板は、ガラスバルーンの破損率が30%で、軽量樹脂成
形板の比重は約0.63である。
【0077】ちなみに熱可塑性樹脂成形材のPPを10
0%で成形した樹脂成形板の比重は約0.9で、樹脂成
形板 W:910mm、H:12mm、L:1820mmの重
量は17.9kgとなり、本発明の軽量樹脂成形板は軽
いものである。
【0078】ちなみに、計算式;軽量樹脂成形板の比重
(ρA) =M/V=M/[(βM/ρp)+(γM/ρg)] =(ρp×ρg)/(β×ρg+γ×ρp) ただし、M=軽量樹脂成形板の重量 V=軽量樹脂成形板の体積 β=熱可塑性樹脂成形材の重量割合wt% γ=無機質中空球状体の重量割合wt% ρp=熱可塑性樹脂成形材の真比重 ρg=無機質中空球状体の真比重 上記の計算式は無機質中空球状体が全く破損しない場合
です。
【0079】30%の無機質中空球状体が破損した場合
の軽量樹脂成形板の比重は、 計算式;ρA=M/V=M/[(βM/ρp)+(γM×
0.7/ρg)] =(ρp×ρg)/(β×ρg+γ×ρp×0.7) 実施例の軽量樹脂成形板の比重(ρA)は、 PPのβ=55wt% ;ガラスバルーンのγ=45wt% PPのρp=0.9 ;ガラスバルーンのρg=0.32 であるので、 ρA=(ρp×ρg)/(β×ρg+γ×ρp×0.7) =0.9×0.32/(0.55×0.32+0.45
×0.9×0.7) ≒0.63 したがって、W:910mm、H:12mm、L:1820
mmの軽量樹脂成形板の重量(M)は、 M=91×1.2×182×0.63=12520
(g)≒12.5(kg) なお、成形ダイ10の高さを20〜30mmに、あるいは
2〜3mmに変えることによって、種々の肉厚の軽量樹脂
成形板を形成することができ、成形される軽量樹脂成形
板の肉厚は上記の実施例に限定されない。
【0080】軽量木質合成粉の製造手段 〔流動混合混練手段〕図1において、80は原材料を混
合・混練し、冷却し、粉砕して「造粒木粉」を形成する
流動混合混練手段で、本実施例おいて、便宜上「ミキサ
ー」という。
【0081】81はミキサー本体で、上面開口を有する
円筒形を成し容量が300リットルのケーシングであ
り、前記開口はミキサー本体81内に原材料を投入する
投入口94で、この投入口94を開閉自在な上蓋82で
被蓋する。上蓋82には、ミキサー本体81内で木粉か
ら発生した多量の水蒸気ないしは木酸ガスを排出するガ
ス排出管95を連通している。さらに、ミキサー本体8
1の底面付近の外周面に1ヶ所の排出口88を設け、こ
の排出口88を被蓋する蓋89をシリンダ91のロッド
先端に設け、シリンダ91の作動により前記排出口88
を開閉自在に設けている。93は排出ダクトで、前記排
出口88に連通している。
【0082】さらに、ミキサー本体81の底面の中心に
は図示せざるモータ37KW(DC)の回転駆動手段によ
り820rpm/maxで高速回転する軸83をミキサー本体
81内の上方に向けて軸承し、この軸83に下から上方
へ順にスクレイパー84、撹拌衝撃翼85,86,87
を装着し、軸83の先端から締付ナット92で締め付け
ている。なお、前記各撹拌衝撃翼85,86,87の形
状は特に限定されないが、本実施例では軸83を中心に
対称を成す2枚羽根である。図1のように3個の撹拌衝
撃翼を重ねた場合は全部で6枚の羽根で成り、これら6
枚の羽根は平面で360度を6等分した等分角(60
度)を成すように互いに交叉した状態で重ねている。な
お、複数個の撹拌衝撃翼を設けた場合、撹拌衝撃翼の合
計の羽根数で360度を等分した角度で互いに交叉して
重ねることは原材料を効率良く混練する点で好ましい。
【0083】なお、前記スクレイパー84はミキサー本
体81の底面を僅かに摺接して回転し、ミキサー本体8
1内で混練された原材料をミキサー本体81の底面に残
留しないよう掻き出し、且つ原材料を循環するものであ
る。
【0084】前記上蓋82を開放して投入口94から投
入する原材料は、セルロース系の破砕物である木粉、無
機質中空球状体、熱可塑性樹脂成形材、尿素、炭酸カル
シウム、酸化チタン、顔料等の添加物で成る。
【0085】また、前記炭酸カルシウムは、本発明の木
質合成板に良好な寸法安定性をもたらし、温度変化に伴
う膨張収縮を著しく少なくすることに寄与するもので、
押出加工における成形品の変形を防止し、且つそれ自体
安価である。
【0086】また、前記酸化チタンは、流動性、溶液中
における分散性が良好であり、本発明の木質合成板に対
して温度変化に伴う膨張収縮を著しく少なくすることに
寄与する。
【0087】熱可塑性樹脂成形材は、前述実施例と同様
に半硬質又は軟質塩化ビニル又はPVC(ポリ塩化ビニ
ル)、PET(ポリエステル)、PP(ポリプロピレ
ン)、PC(ポリカーボネート)、PE(ポリエチレ
ン)、PTO等の樹脂の一種又はこれらの数種の混合し
たものを用いることができる。
【0088】また、同様に、熱可塑性合成樹脂製品の廃
材から得られた回収熱可塑性樹脂成形材を再利用したも
の、あるいはバージンの熱可塑性樹脂を投入し、あるい
はバージンの熱可塑性樹脂と前記回収熱可塑性樹脂成形
材を適宜の混合比で混合したものを用いることもでき
る。
【0089】なお、前記熱可塑性樹脂成形材はペレット
状でよいが、無機質中空球状体が熱可塑性樹脂成形材に
良好に分散するという点で、60メッシュ以下の微粉で
あることが好ましい。
【0090】〔整粒手段〕この整粒手段は、前記流動混
合混練手段で形成された「造粒木粉」を、粒径10mm以
下に整粒し、「木質合成粉」を形成するものである。
【0091】図2において、120は前述した造粒木粉
を整粒する整粒手段であり、本実施例では「カッタミ
ル」を用いている。
【0092】121はカッタミル本体で、上面開口を有
する円筒形を成すケーシングであり、前記開口を開閉自
在な蓋122で被蓋する。前記蓋122はカッタミル本
体121内に造粒木粉を投入する投入口123を備えて
いる。
【0093】また、前記カッタミル本体121内にはカ
ッタミル本体121の底面に軸承されて図示せざる回転
駆動手段で水平方向に回転するカッタ支持体124を設
け、このカッタ支持体124の外周に上下方向に長い回
転刃125を3枚を設け、これらの3枚の回転刃125
はカッタ支持体124の回転方向で120度の等角度を
成すように配設し、3枚の回転刃125の刃先は同一の
回転軌跡上に位置している。さらに、前記3枚の回転刃
125の刃先の回転軌跡に対して僅かな隙間を介して二
の固定刃126を回転刃125の刃先の回転軌跡の略対
称位置にカッタミル本体121に固定し、二の固定刃1
26とカッタ支持体124と回転刃125とでカッタミ
ル本体121内を二分し、投入室127と整粒室128
を形成する。前記蓋122の投入口123は前記投入室
127に連通する。なお、二の固定刃126と回転刃1
25との隙間は造粒木粉を所望の大きさに整粒できるよ
う自在に調整できる。また、整粒室128は前記二の固
定刃126間を回転刃125の回転軌跡の周囲を囲むよ
うにスクリーン129で仕切っている。なお、スクリー
ン129は、本実施例では無機質中空球状体と略同等も
しくはこれ以下の粒径に整粒された「木質合成粉」であ
る整粒物が通過できるメッシュで形成している。また、
整粒室128のカッタミル本体121の下端にはカッタ
ミル120で前記整粒物を排出する排出口131を設け
ている。
【0094】以上のカッタミル120において、蓋12
2の投入口123から前述した造粒木粉を投入し、図示
せざる回転駆動手段でカッタ支持体124を回転する
と、造粒木粉はカッタ支持体124の回転刃125と固
定刃126間で無機質中空球状体と略同等もしくはこれ
以下の粒径に粉砕され「木質合成粉」が形成され、いわ
ゆる熱可塑性樹脂成形材が熱的、化学的に安定した木粉
粒に固定化された状態を定常的に維持し得るようにして
木粉と熱可塑性樹脂成形材との混合、分散状態を定常的
に維持すべく、良好なる流動性を与える木質合成粉が形
成され、且つ冷却による凝縮、縮小作用とも相まって、
化学的な反応とか接着によらない木質合成粉が形成さ
れ、整粒室128のスクリーン129のメッシュを通過
して排出口131より排出され無機質中空球状体と混
合、分散されて次工程の押出機70へ送られる。
【0095】軽量木質合成粉の製造実施例 本実施例では、原材料の主な成形素材は、セルロース系
破砕物である木粉と無機質中空球状体である中空を成す
ガラスバルーンと熱可塑性樹脂成形材のPPで成る。
【0096】原材料の27wt%は平均粒径20メッシュ
以下で真比重が1.4で嵩比重が0.2の木粉を13kg
(このときの木粉は水分を約4wt%含む)および木酸ガ
スの中和剤となるアンモニア、フェノール、メラミン等
の尿素の40%濃度の水溶液を0.3kg(木粉に対する
尿素の割合は1wt%である)、炭酸カルシウム3kgで成
り、原材料の28wt%は平均粒径(U.S.)140メ
ッシュ(105μ)以下で真比重が0.32で嵩比重が
0.16〜0.24のガラスバルーン(住友スリーエム
社製S32)17kgで成り、原材料の45wt%は熱可塑
性樹脂成形材のPP(ポリプロピレン)を27kgで成
る。
【0097】なお、前記木粉の平均粒径とは、当該木粉
の累積重量パーセント分布の50重量パーセントの粒子
径を意味し、前記ガラスバルーンの平均粒径とは、14
0メッシュ(105μ)の篩で残留率3wt%以下の粒子
径を意味する。
【0098】前述した流動混合混練手段であるミキサー
80で混練する工程を以下に詳しく説明する。
【0099】(1)撹拌衝撃翼85,86,87およびス
クレイパー84を高速回転し、上蓋82を開放して投入
口94から木粉13.5kgを投入し、前記尿素0.3kg
を少量づつ添加する。
【0100】(2)約1分後、5〜10wt%の炭酸カルシ
ウム3kgを添加し、10〜20分程度混練する。炭酸カ
ルシウムを添加すると原材料の比重が重くなるので、高
速回転する撹拌衝撃翼による剪断力が高くなるため剪断
力による摩擦熱の発生が向上し、ミキサー80内の温度
は180〜190℃になり乾燥され原材料の水分を1wt
%以下、好ましくは0.3wt%以下に減少させる。ちな
みに、本実施例では前記木粉を投入してから17分09
秒後にミキサー本体81内の温度は、190℃で、原材
料の水分が0.1wt%であった。なお、木粉は撹拌衝撃
翼85,86,87の高速回転により破砕され、このと
き木粉から発生した多量の水蒸気ないしは木酸ガスは上
蓋82に設けたガス排出管95より排出される。
【0101】(3)次いで、熱可塑性樹脂成形材のPP
(ポリプロピレン)27kgをミキサー本体81内に投入
し、5〜8分間混練する(本実施例では約8分間混練し
た)。なお、熱可塑性樹脂成形材の形態は、本実施例で
は直径3mm程度の大きさの粒状から成るペレットを使用
している。
【0102】なお、熱可塑性樹脂成形材のPPの融点は
165℃であり、この工程におけるミキサー本体80内
の温度は186℃であった。
【0103】この工程で、原材料内の木粉によりPPは
大きな塊とはならず、混合分散に際しても凝集したりせ
ずに粘土状にゲル化する。この工程で、上記の粘土状に
ゲル化したものは直径約10〜100mmの塊状の混練材
料となった。
【0104】(4) 前記モータを低速にし原材料内の熱
可塑性樹脂成形材の融点より10℃程度高い温度にまで
下がると、ミキサー80内のゲル化混練された材料は冷
却され、撹拌衝撃翼で粉砕され、直径約25mm以下の大
きさの塊に造粒される。
【0105】この造粒された塊は、個々の木粉がその木
粉単体の表面全体に熱可塑性樹脂を付着した状態に形成
される。
【0106】(5)シリンダ91を作動して蓋89を後退
して排出口88を開放する。ミキサー本体81内のゲル
化し造粒された原材料は排出口88から排出ダクト93
を経て、次工程へ排出される。原材料を投入してから排
出するまでの全工程は27分54秒で処理された。
【0107】他の製造例として以下に示す。
【0108】原材料としては、原材料の32wt%は平均
粒径20メッシュ以下で嵩比重が0.2の木粉を11.
5kgおよび尿素の40%濃度の水溶液を0.3kg、5〜
20wt%の酸化チタンを3kgで成り、原材料の32wt%
は平均粒径140メッシュ以下で真比重が0.32で嵩
比重が0.16〜0.24の中空を成すガラスバルーン
を14.5kgで成り、残りの36wt%は熱可塑性樹脂成
形材のPC(ポリカーボネート)を16kgで成る。この
原材料を上記のミキサー80で混練する場合、前述実施
例と同様の工程を行ない、木粉をミキサー本体81内へ
投入してから17分30秒後、159℃で、PCを投入
し約26分14秒後、223℃でゲル化し、このゲル化
の直後、モータを低速にし1分後に冷却造粒された冷却
された造粒木粉を排出した。
【0109】(6)整粒 前記冷却造粒手段で形成された造粒木粉は、さらにカッ
タミルを使用して無機質中空球状体と略同等もしくはこ
れ以下の粒径に整粒し、「木質合成粉」を形成する。
【0110】造粒木粉はカッタ支持体124の回転刃1
25と固定刃126間で約0.1〜8mmの木質合成粉に
切断され「木質合成粉」が形成され、整粒室128のス
クリーン129のメッシュを通過して排出口131より
排出される。
【0111】(7) 前記木質合成粉と無機質中空球状体
は、前述実施例と同様、平鍋回転式の混合機などを用い
て木質合成粉の乾燥状態を維持して分散混合され、軽量
木質合成粉が得られる。
【0112】軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板の
製造実施例 押出機は、前述実施例と同様に、スクリュー溝の絞り変
化を小さくして原材料内の無機質中空球状体への破壊力
を低下せしめたスクリュー71を備えた1軸の押出機7
0である。また、同様に押出機により加えられる成形室
22内の押出し生地79の押出し力に対して抗力を与え
る方法を採用している。
【0113】
【表2】
【0114】以上の製品としての成形板29である軽量
木質合成板 W:910mm、H:12mmを鋸盤により1
820mm毎に切断し、重量15.3kgのベージュ色の
軽量木質合成板を得た。この軽量木質合成板は、ガラス
バルーンの破損率が30%であったが、軽量木質合成板
の比重は約0.77である。
【0115】計算式;軽量木質合成板の比重(ρB) =M/V=M/[(αM/ρt)+(βM/ρp)+(γ
M/ρg)] =(ρt×ρp×ρg)/(α×ρp×ρg+β×ρt×ρg
+γ×ρt×ρp) ただし、M=軽量木質合成板の重量 V=軽量木質合成板の体積 α=セルロース系破砕物の重量割合wt% β=熱可塑性樹脂成形材の重量割合wt% γ=無機質中空球状体の重量割合wt% ρt=セルロース系破砕物の真比重 ρp=熱可塑性樹脂成形材の真比重 ρg=無機質中空球状体の真比重 上記の計算式は無機質中空球状体が全く破損しない場合
です。
【0116】30%の無機質中空球状体が破損した場合
の軽量木質合成板の比重は、 計算式; ρB=M/V=M/[(αM/ρt)+(βM/ρp)+
(γM×0.7/ρg)] =(ρt×ρp×ρg)/(α×ρp×ρg+β×ρt×ρg
+γ×ρt×ρp×0.7) 実施例の軽量木質合成板の比重(ρB)は、 木粉のα=27wt% ;PPのβ=45wt% ;ガラスバ
ルーンのγ=28wt% 木粉のρt=1.4 ;PPのρp=0.9 ;ガラスバ
ルーンのρg=0.32 であるので、 ρB=(ρt×ρp×ρg)/(α×ρp×ρg+β×ρt×ρg
+γ×ρt×ρp×0.7) =1.4×0.9×0.32/(0.27×0.9×0.32+0.45×1.4×0.3
2+0.28×1.4×0.9×0.7) ≒0.77 したがって、W:910mm、H:12mm、L:1820
mmの軽量木質合成板の重量(M)は、 M=91×1.2×182×0.77=15303
(g)≒15.3(kg) なお、肉厚10〜12mm程度の軽量木質合成板は、コン
クリートパネル、車両用内外装の板、机やテーブル、食
器棚等の家具材料など様々な用途に使用される。
【0117】なお、成形ダイ10の高さを20〜30mm
とすることによって、肉厚20〜30mmの軽量木質合成
板が成形され、この軽量木質合成板は床板や他の用途の
板材として使用される。したがって、成形される軽量木
質合成板の肉厚は上記の実施例に限定されない。
【0118】
【表3】
【0119】以上の製品としての成形板29である軽量
木質合成板 W:910mm、H:3mmをシャーリングに
より1820mm毎に切断し、重量4.0kgの軽量木質
合成板を得た。この軽量木質合成板は、ガラスバルーン
の破損率が30%であったが、軽量木質合成板の比重は
約0.81である。
【0120】実施例の30%の無機質中空球状体が破損
した軽量木質合成板の比重(ρB)は、 木粉のα=32wt% ;PCのβ=36wt% ;ガラスバ
ルーンのγ=32wt% 木粉のρt=1.4 ;PCのρp=1.2 ;ガラスバ
ルーンのρg=0.32 であるので、 ρB=(ρt×ρp×ρg)/(α×ρp×ρg+β×ρt×ρg
+γ×ρt×ρp×0.7) =1.4×1.2×0.32/(0.32×1.2×0.32+0.36×1.4×0.
32+0.32×1.4×1.2×0.7) ≒0.81 したがって、W:910mm、H:3mm、L:1820mm
の軽量木質合成板の重量(M)は、 M=91×0.3×182×0.81=4024(g)
≒4.0(kg) このような薄板は、各種建築材料、家具材料、機器パー
ツ等として広範囲な使用目的に向けた素材となる。例え
ば、上記の薄板の軽量木質合成板は、家屋の室内装飾用
の化粧板などの建築材として使用され、あるいは約30
0mm四方の大きさに加工してフロアリングブロックなど
の床材として使用される。さらに、他の用途として、自
動車の車内の内装材として、例えば、運転席のメータパ
ネル周りの化粧板、トランスミッション周囲の化粧板、
その他の車内の壁面の化粧板として使用され、高級感を
得ることができる。機器パーツとしては電気機器等のボ
ックスパネルや他の機器の化粧板として使用される。
【0121】
【表4】
【0122】以上の製品としての成形板29である軽量
木質合成板 W:910mm、H:12mmを鋸盤により1
820mm毎に切断し、重量16.7kgのベージュ色の
軽量木質合成板を得た。この軽量木質合成板は、ガラス
バルーンの破損率が30%であったが、軽量木質合成板
の比重は約0.84で軽いものである。
【0123】実施例の30%の無機質中空球状体が破損
した軽量木質合成板の比重(ρB)は、 木粉のα=30wt% ;軟質塩ビのβ=40wt% ;ガラ
スバルーンのγ=30wt% 木粉のρt=1.4 ;軟質塩ビのρp=1.25;ガラ
スバルーンのρg=0.32 であるので、 ρB=(ρt×ρp×ρg)/(α×ρp×ρg+β×ρt×ρg
+γ×ρt×ρp×0.7) =1.4×1.25×0.32/(0.3×1.25×0.32+0.4×1.4×0.3
2+0.3×1.4×1.25×0.7) ≒0.84 したがって、W:910mm、H:12mm、L:1820
mmの軽量木質合成板の重量(M)は、 M=91×1.2×182×0.84=16694
(g)≒16.7(kg) なお、成形される軽量木質合成板の肉厚は上記の実施例
に限定されず、前述したように肉厚10〜12mm程度の
軽量木質合成板は、コンクリートパネル、車両用内外装
の板、机やテーブル、食器棚等の家具材料など様々な用
途に使用され、肉厚20〜30mmの軽量木質合成板は床
板や他の用途の板材として使用され、薄板は、各種建築
材料、家具材料、機器パーツ等として広範囲な使用目的
に向けた素材となる。
【0124】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0125】(1)30メッシュ以下好ましくは無機質
中空球状体と略同等もしくはこれ以下の粒径の熱可塑性
樹脂成形材50〜85wt%に無機質中空球状体15〜5
0wt%を混入し、加熱、練成したので、無機質中空球状
体と熱可塑性樹脂成形材とは良く分散した状態で混練さ
れ、良好な混練状態を保ちながら押し出されるので、均
一で高密度で且つ軽量な軽量樹脂成形板を成形できた。
【0126】(2)無機質中空球状体を熱可塑性樹脂成
形材内に混合したので軽量な軽量樹脂成形板を提供で
き、しかも押出し成形時のスクリューの剪断力により一
部の無機質中空球状体が破損したとしても、押出し生地
に対して押出し力に抗する抑制力を加えているので、破
損した無機質中空球状体から洩れた気体による気泡、巣
等の発生を防ぐことができ、均一で高密度で軽量な軽量
樹脂成形板を提供できた。
【0127】(3)押出し成形の押出し生地を、内面に
フッ素樹脂のシートを貼設又はフッ素樹脂をコーティン
グした成形ダイの成形部へ押出して押出し成形したの
で、押出し生地内の無機質中空球状体は大きな抵抗を受
けることなく円滑に流動し、均一で高密度の混練状態を
保ちながら押し出されるので、均一で高密度で軽量な軽
量樹脂成形板を提供できた。
【0128】(4)1軸のスクリューをもって成形ダイ
へ押出し、しかもこのスクリューをスクリュー溝の深さ
の基部から先端への絞り変化を少なくしたので、スクリ
ューの回転による剪断力が無機質中空球状体に与える影
響力を減少することができ、無機質中空球状体の破損率
を低下でき、軽量な軽量樹脂成形板又は軽量木質合成板
を提供できた。
【0129】(5)成形ダイへの押し出しは、成形ダイ
の成形部の成形室の高さと同等以下の高さを有する方形
の射出口を形成し、且つ、この射出口に向けて徐々に狭
く断面変化するよう形成したダイにより行われるので、
多量の押出し生地を吐出し、ダイの目詰まりを防ぐこと
ができ、そのため無機質中空球状体に大きな圧力がかか
ることを防ぐことになり、無機質中空球状体の破損率を
低下することに寄与し、軽量な軽量樹脂成形板又は軽量
木質合成板を提供できた。
【0130】(6)本発明の無機質中空球状体を用いた
軽量木質合成粉は、セルロース系破砕物と熱可塑性樹脂
成形材との馴染みが良好で、熱可塑性樹脂成形材がセル
ロース系破砕物の表面全体に付着して熱的、科学的に安
定した木粉粒に固定化された状態を定常的に維持しうる
ように分散された木質合成粉が形成されるので、押し出
し成形時、押出し生地内のセルロース系破砕物の摩擦抵
抗を減じることになり、しかもこの木質合成粉の平均粒
径が無機質中空球状体と略同等もしくはこれ以下の粒径
に整粒して成るので、この木質合成粉と無機質中空球状
体とは良く混合分散する。したがって、本発明の無機質
中空球状体を用いた軽量木質合成粉を押出機に投入する
と、セルロース系破砕物と無機質中空球状体と熱可塑性
樹脂成形材が良く分散した状態で混練され、良好な混練
状態を保ちながら押し出されるので、均一で高密度で且
つ軽量な軽量木質合成板を成形できた。
【0131】(7)セルロース系破砕物と無機質中空球
状体の合計を20〜65wt%、前記熱可塑性樹脂成形材
を35〜80wt%とし、前記セルロース系破砕物と無機
質中空球状体を同一の重量割合としたので、熱可塑性樹
脂成形材に対するセルロース系破砕物と無機質中空球状
体との混合割合のバランスが良いため、セルロース系破
砕物と無機質中空球状体と熱可塑性樹脂成形材との混合
分散状態を良好にできた。
【0132】(8)60メッシュ以下の好ましくは微粉
状とした熱可塑性樹脂成形材を用いると、セルロース系
破砕物及び無機質中空球状体が熱可塑性樹脂成形材内に
良く分散するので、セルロース系破砕物と無機質中空球
状体と熱可塑性樹脂成形材との混合分散状態が良好な軽
量木質合成粉を得ることができた。
【0133】(9)本発明の無機質中空球状体を用いた
軽量木質合成粉を用いて押出し成形時、1軸のスクリュ
ーの剪断力により軽量木質合成粉内の一部の無機質中空
球状体が破損したとしても、押出し生地に対して押出し
力に抗する抑制力を加えているので、破損した無機質中
空球状体から洩れた気体による気泡、巣等の発生を防ぐ
ことができ、均一で高密度で且つ軽量な軽量木質合成板
を提供できた。
【0134】(10)押出し成形の押出し生地を、内面
にフッ素樹脂のシートを貼設又はフッ素樹脂をコーティ
ングした成形ダイの成形部へ押出して押出し成形したの
で、押出し生地内のセルロース系破砕物及び無機質中空
球状体は大きな抵抗を受けることなく円滑に流動し、均
一で高密度の混練状態を保ちながら押し出されるので、
均一で高密度で且つ軽量な軽量木質合成板を提供でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に使用するミキサー(流動混合
混練手段)の要部断面を示す全体正面図である。
【図2】本発明の実施例に使用するカッタミル(整粒手
段)の要部断面を示す全体正面図である。
【図3】本発明の実施例の押出機の縦断面を示す正面図
である。
【図4】本発明の実施例の成形ダイの縦断面を示す正面
図である。
【図5】本発明の実施例の成形ダイの要部断面を示す平
面図である。
【図6】本発明の実施例のブレーキ手段の要部断面を示
す平面図である。
【図7】図6の矢視N−N線の縦断面図である。
【図8】図4の矢視J−J線の縦断面図である。
【図9】図4の矢視K−K線の縦断面図である。
【符号の説明】
10 成形ダイ 11 導入部 12 導入孔 13 導入室 14,14a ヒータ 15 案内板 16 スクリーン部 17 アダプタ 18 流入口 19 押出ダイ 21 成形部 22 成形室 23 ダイ出口 24 シート(フッ素樹脂の) 25 冷却管 27 ピン 28 取付具 29 成形板 30a ブレーキ手段 31 ピンチローラ 31a 固定ピンチローラ 31b 自在ピンチローラ 34a,34b 軸受 36 軸受固定フレーム 70 押出機 71 スクリュー 72 ギヤ減速機 73 ホッパ 74 バレル 75 バンドヒータ 76 スクリーン 77 アダプタ 78 押出ダイ 79 押出し生地 80 ミキサー(流動混合混練手段) 81 ミキサー本体 82 上蓋 83 軸 84 スクレイパー 85,86,87 撹拌衝撃翼 88 排出口 89 蓋 91 シリンダ 92 締付ナット 93 排出ダクト 94 投入口 95 ガス排出管 120 カッタミル(整粒手段) 121 カッタミル本体 122 蓋 123 投入口 124 カッタ支持体 125 回転刃 126 固定刃 127 投入室 128 整粒室 129 スクリーン 131 排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29C 47/12 B29C 47/12 C08J 5/18 C08J 5/18 // B29K 101:12 B29K 101:12 105:16 105:16 509:00 509:00 (56)参考文献 特開 昭49−2863(JP,A) 特開 昭58−136424(JP,A) 特開 昭59−143614(JP,A) 特開 昭61−10430(JP,A) 特開 昭61−57646(JP,A) 特開 平8−99345(JP,A) 特公 平3−59804(JP,B2) 特公 平4−7283(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96 B27N 1/00 - 1/02 B27N 3/00 - 3/28 C08J 5/18 (54)【発明の名称】 無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成形板及びその製造方法、並びに無機質中空球状体を用いた 軽量木質合成粉及びその製造方法、並びに前記軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板及びその 製造方法

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 30メッシュ以下の熱可塑性樹脂成形材
    50〜85wt%に無機質中空球状体15〜50wt%を混
    入し、加熱、練成し、1軸のスクリューをもって成形ダ
    イへ押出して所定の肉厚に成形し、且つ前記成形部で徐
    冷して押出し、且つ、この押出し生地に押出し力に抗す
    る抑制力を加えて押出し生地の密度を高くして成ること
    を特徴とする無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成形
    板。
  2. 【請求項2】 30メッシュ以下好ましくは無機質中空
    球状体と略同等もしくはこれ以下の粒径の熱可塑性樹脂
    成形材50〜85wt%に無機質中空球状体15〜50wt
    %を混入し、加熱、練成し、1軸のスクリューをもって
    内壁面にフッ素樹脂のシートを貼設又はフッ素樹脂をコ
    ーティングした成形ダイの成形部へ押出して所定の肉厚
    に押出し成形し、且つ前記成形部で徐冷して押出し、且
    つ、この押出し生地に押出し力に抗する抑制力を加えて
    押出し生地の密度を高くしたことを特徴とする無機質中
    空球状体を用いた軽量樹脂成形板の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記スクリュー溝の深さの基部から先端
    への絞り変化を少なくして前記無機質中空球状体の破損
    率を低下せしめた請求項2記載の無機質中空球状体を用
    いた軽量樹脂成形板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記成形ダイへの押出しは、成形ダイの
    成形部の成形室の高さと同等以下の高さを有する方形の
    射出口を形成し、且つ、この射出口に向けて徐々に狭く
    断面変化するよう形成した押出ダイにより行われる請求
    項2又は3記載の無機質中空球状体を用いた軽量樹脂成
    形板の製造方法。
  5. 【請求項5】 含有水分量を15wt%以内とし平均粒径
    20メッシュ以下のセルロース系破砕物10〜55wt%
    に対して熱可塑性樹脂成形材35〜80wt%を混合、ゲ
    ル化混練し、冷却、粉砕し無機質中空球状体と略同等も
    しくはこれ以下の粒径に整粒して成る木質合成粉に無機
    質中空球状体10〜45wt%を混合分散したことを特徴
    とする無機質中空球状体を用いた軽量木質合成粉。
  6. 【請求項6】 含有水分量を15wt%以内とし平均粒径
    20メッシュ以下のセルロース系破砕物10〜55wt%
    に対して熱可塑性樹脂成形材35〜80wt%をともに攪
    拌衝撃翼により混合して、摩擦熱によりゲル化混練し、
    冷却、粉砕し整粒して木質合成粉を得る工程と、前記木
    質合成粉に無機質中空球状体10〜45wt%を加え、混
    合、分散する工程を少なくとも含むことを特徴とする無
    機質中空球状体を用いた軽量木質合成粉の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記セルロース系破砕物に、熱可塑性樹
    脂成形材を攪拌衝撃翼により混合して、摩擦熱によりゲ
    ル化混練し、冷却し、粉砕して無機質中空球状体と略同
    等もしくはこれ以下の粒径に整粒する工程を少なくとも
    含む請求項6記載の無機質中空球状体を用いた軽量木質
    合成粉の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記セルロース系破砕物と無機質中空球
    状体の合計を20〜65wt%、前記熱可塑性樹脂成形材
    を35〜80wt%とした請求項6記載の無機質中空球状
    体を用いた軽量木質合成粉の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記セルロース系破砕物と無機質中空球
    状体の合計を20〜65wt%、前記熱可塑性樹脂成形材
    を35〜80wt%とし、前記セルロース系破砕物と無機
    質中空球状体を同一の重量割合とした請求項6記載の無
    機質中空球状体を用いた軽量木質合成粉の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記熱可塑性樹脂成形材が60メッシ
    ュ以下である請求項6記載の無機質中空球状体を用いた
    軽量木質合成粉の製造方法。
  11. 【請求項11】 含有水分量を15wt%以内とし平均粒
    径20メッシュ以下のセルロース系破砕物10〜55wt
    %に対して熱可塑性樹脂成形材35〜80wt%を混合、
    ゲル化混練し、冷却、粉砕し整粒して成る木質合成粉に
    無機質中空球状体10〜45wt%を混合、分散して得た
    軽量木質合成粉を加熱、練成し、1軸のスクリューをも
    って成形ダイへ押出して成ることを特徴とする軽量木質
    合成粉を用いた軽量木質合成板。
  12. 【請求項12】 含有水分量を15wt%以内とし平均粒
    径20メッシュ以下のセルロース系破砕物10〜55wt
    %に対して熱可塑性樹脂成形材35〜80wt%をともに
    攪拌衝撃翼により混合して、摩擦熱によりゲル化混練
    し、冷却し、粉砕して整粒形成した木質合成粉に無機質
    中空球状体10〜45wt%を加え、混合、分散して得た
    軽量木質合成粉を加熱、練成し、1軸のスクリューをも
    って成形ダイへ押出す工程を少なくとも含むことを特徴
    とする軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板の製造方
    法。
  13. 【請求項13】 前記セルロース系破砕物に熱可塑性樹
    脂成形材を攪拌衝撃翼により混合して、摩擦熱によりゲ
    ル化混練し、冷却し、粉砕して整粒形成した木質合成粉
    に無機質中空球状体を加え、混合、分散し、1軸のスク
    リューをもって成形ダイへ押出した押出し生地を徐冷
    し、且つ、この押出し生地に押出し力に抗する抑制力を
    加えて押出し生地の密度を高くする工程を含む請求項1
    2記載の軽量木質合成粉を用いた軽量木質合成板の製造
    方法。
  14. 【請求項14】 前記押出し生地を、内壁面にフッ素
    樹脂のシートを貼設又はフッ素樹脂をコーティングした
    成形ダイの成形部へ押出して押出し成形したことを特徴
    とする請求項13記載の軽量木質合成粉を用いた軽量木
    質合成板の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記スクリューの基部から先端への絞
    り変化を少なくして前記無機質中空球状体の破損率を低
    下せしめた請求項12,13又は14記載の軽量木質合
    成粉を用いた軽量木質合成板の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記成形ダイへの押出しは、成形ダイ
    の成形部の成形室の高さと同等以下の高さを有する方形
    の射出口を形成し、且つ、この射出口に向けて徐々に狭
    く断面変化するよう形成した押出ダイにより行われる請
    求項12,13,14又は15記載の軽量木質合成粉を
    用いた軽量木質合成板の製造方法。
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