JP3543021B2 - 補強木質合成板の押出成形方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性樹脂成形材及び木粉等のセルロース系の破砕物からなる木質合成粉を成形素材とした補強木質合成板の押出成形方法及び装置に関し、より詳しくは、建築素材、自動車、車両の内外装部品など各種の用途に適用する熱可塑性樹脂成形材及びセルロース系の破砕物の混合原料あるいは、これらの混合原料からなる木質合成粉を成形素材として、この成形素材に補強材をかく拌・混合して押出機で押し出して所定の肉厚の合成板に成形した補強木質合成板の押出成形方法及び装置に関する。
【０００２】
特に、前記セルロース系の破砕物及び熱可塑性樹脂成形材として、一方又は双方が、建築廃材あるいは、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、これら多量に廃棄されている木材や新聞、雑誌等のセルロース系破砕物及び各種熱可塑性合成樹脂製品の廃材を再利用し、このセルロース系破砕物及び熱可塑性樹脂成形材を木質合成板としてリサイクルするにあたり、この木質合成板の補強を目的として、補強材を樹脂合成板中に分散するための方法及び装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
セルロース系破砕物及び熱可塑性樹脂成形材は、近年の生活の多様化に伴い、建築材料、紙製品、自動車、家庭電気製品を始め、種々の日用品に使用され、多量に廃棄されており、これらの各種熱可塑性樹脂製品の廃材を再利用することが社会的に要求されている。
【０００４】
従来から、この種の木粉等のセルロース系破砕物及び熱可塑性樹脂成形材をベースとした成形樹脂製品の開発は、かかる成形樹脂製品の耐水性、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、前記廃材等を利用した成形樹脂製品の開発が要請されている。
【０００５】
かかる要請を満足させるものとして、前記熱可塑性樹脂製品の廃材を再利用して合成板を成形する方法や、この合成板に同じく建築材料や紙製品等の廃材とされたセルロース系破砕物を分散し、木材の風合を有する合成板を成形する方法が存在する。
【０００６】
しかし、かかる熱可塑性樹脂成形材を用いて成形した合成板、特に熱可塑性樹脂成形材中に木粉等のセルロース系破砕物を分散させた合成板にあっては、天然の木材や木材を張り合わせて作られた合板等に比較してその強度が低く、そのため、この強度を補うためにこの木質合成板の板厚を厚いものとすれば、木質合成板の重量・大きさが増し、かかる木質合成板の用途は極めて限定されたものとなってしまう。
【０００７】
なお、木粉等のセルロース系破砕物を分散させたものではないが、熱可塑性樹脂成形板の強度の向上を目的として合成板中にガラス繊維等の補強材を埋設する方法が知られている。
【０００８】
この補強の方法としては、具体的には、ガラス・ウール、ガラス毛等と通称される短繊維を薄いマット状に積み重ね、これを芯としてポリエステル樹脂等で塗り固め、屋根板や板ガラス代用の壁材等に使用される繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を製造する方法や、ポリプロピレン中にポリエステル繊維よりなる補強材を分散し、このポリプロピレン（ＰＰ）とポリエステル繊維とを押出し機でペレット状に成形し、この補強材入りのペレットをカレンダー成形法で成形して合成板を成形する方法が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術として記載した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の如く、ガラス短繊維を薄いマット状に積み重ね、これを芯とし、この芯中にポリエステル樹脂等を含浸させて塗り固める方法による場合、かかる合成板はこれを押出成形により製造することができないばかりか、補強材層に樹脂を含浸させる工程と、樹脂の含浸により製造された合成板を所定の肉厚に形成し、かつ合成板表面の歪みをとる成形工程等、複数の工程が必要となり、一の工程で合成板の成形と補強材の埋設を同時に行うことはできない。
【００１０】
また、従来の強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）の製法と同様の方法でガラス繊維のマット等を補強材層として木粉等のセルロース系破砕物を混入して溶融した熱可塑性樹脂成形材を補強材層中に含浸させようとすれば、熱可塑性樹脂成形材中に混入されたセルロース系破砕物は、補強材層の表面に引っ掛かって補強材層中に浸透しにくく、セルロース系破砕物が補強材層の表面付近に集中し、その分散状態が均一にはならず、木質合成板としての機能、性質を有しないものとなる。
【００１１】
一方、木粉等のセルロース系破砕物と補強材とを熱可塑性樹脂成形材中に分散するにあたって、従来と同様の方法により熱可塑性樹脂成形材のペレットを作る際に補強材を熱可塑性樹脂中に溶融・分散すると、この補強材の分散の際に熱可塑性樹脂はその溶融温度まで加熱されているので、この熱可塑性樹脂成形材と同じ素材の補強材をこの熱可塑性樹脂成形材中に混入した場合には補強材が完全に熱可塑性樹脂成形材中に溶け込んでしまい、補強材としての用をなさない。
【００１２】
また、合成板中に木粉等のセルロース系破砕物を分散させる場合には、このセルロース系破砕物を熱可塑性樹脂成形材中に分散させる際に、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物を高温・高回転でかく拌するが、このかく拌の際に熱可塑性樹脂中に投入されたガラス繊維等の短繊維は熱可塑性樹脂中で凝縮し、あるいは相互に絡まり、又は一部に集中してしまい補強材としての用をなさなくなってしまう。
【００１３】
加えて、熱可塑性樹脂成形材に木粉等のセルロース系破砕物やガラス繊維等の補強材を混入した押出し生地は流動性が悪く、これを通常の押出ダイや成形ダイに押し出した場合には押出ダイが頻繁に目詰まりを起こし、現実の量産は不可能となる。
【００１４】
さらに加えて、本発明の発明者等の実験の結果、かかる流動性の悪い生地を押出成形する場合、押出ダイの吐出口と成形ダイの入口高さを同一とすることにより、目詰まりを最小限に抑えられることが明らかとなったが、従来の押出成形機にあっては、成形される合成板の板厚を変更する場合等、成形ダイの成形室の高さを変更した場合、同時に成形ダイの入口の高さも変わってしまうので、押出ダイの吐出口と成形ダイの入口の高さを常に同一とするためには、製造される合成板の板厚を変更する毎に成形ダイと押出ダイの双方を取り替える必要があり煩雑である。
【００１５】
本発明の目的は、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物をかく拌・混合してペレット状に成形した原料（木質合成粉）に補強材を混入してかく拌し、その後この木質合成粉と補強材の混合物を押出機に投入して押出成形する方法によって熱可塑性樹脂成形材中に補強材を分散することにより、セルロース系破砕物の分散された木質合成板の強度の向上を図ると共に、押出成形による一回の工程で補強材の埋設された木質合成板を成形でき、しかも補強材と樹脂との馴染みが良く、かつ、熱可塑性樹脂成形材と同一の素材よりなる補強材を用いることができる補強木質合成板の製造方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、目詰まりがなく、かつ製造される合成板の板厚を変更した場合であっても、押出ダイを取り替える必要のない補強樹脂合成板の押出成形装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる補強木質合成板の押出成形方法は、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２０〜７５wt％に対して熱可塑性樹脂成形材２５〜８０wt％を混合、ゲル化混練し、冷却、整粒して木質合成粉となし、前記木質合成粉と補強材４５をかく拌・混合し、この補強材４５とかく拌・混合された木質合成粉を加熱、練成して生地となし、この生地をスクリュー７１をもって押出ダイ１９より成形ダイ１０の成形室２２へ押出し、この成形室２２内で前記押出し生地７９を加熱後徐冷すると共に、この成形室２２内の押出し生地７９に前記押出機７０の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、前記押出し生地を硬化させることを特徴とする。
【００１８】
前記スクリュー７１は、基部から先端にかけてその溝の深さの絞り変化を少なくし、押出し生地７９の流動性を向上させることとすれば好適であり、
また、より好適には前記構成とは別に、又は前記構成と共に押出ダイ１９の射出口を成形ダイ１０の入口１１の高さと同一若しくは略同一の高さを有する方形に形成し、且つ、この押出ダイ１９内に形成された押出し生地７９の流路を押出ダイ１９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１９を介して成形室２２に押出し生地７９を押し出すようにすれば好適である。
【００１９】
前記成形室２２の内壁面には、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することができる。
【００２０】
さらに、前記木質合成粉と補強材４５との混合比は、木質合成粉７０〜９７wt％に対して補強材３〜３０wt％とすれば好適である。
【００２１】
前記補強材４５としては、ガラス繊維、プラスチック繊維、炭素繊維、金属繊維、パルプ繊維、コットン繊維の内いずれか１又は２以上の種類の単繊維を混ぜ合わせて使用することができ、又は単繊維を多数収束し又はこれらの繊維を縒り合わせて糸状に形成したものを使用することもできる。
【００２２】
さらに、殆どの場合木質合成板の押出温度は、木質合成粉中にゲル化混練されている熱可塑性樹脂成形材を単独で押出成形する場合の溶融温度以下の温度で行うことができるので、前記補強材として木質合成粉を形成する熱可塑性樹脂成形材と同一素材を使用することもできる。
【００２３】
加えて、前記補強材４５は、長さ１０〜３０mm、単繊維径６〜２４μとすれば好適である。
【００２４】
また、本発明にかかる補強木質合成板の押出成形装置は、
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２０〜７５wt％に対して熱可塑性樹脂成形材２５〜８０wt％を混合、ゲル化混練し、冷却、整粒して木質合成粉となし、この木質合成粉と補強材４５とをかく拌・混合し、この混合原料を加熱、練成し、基部から先端部にかけてその溝の深さの絞り変化を少なくしたスクリュー７１をもって押出す押出機７０の押出ダイ１９に、前記押出ダイ１９より押出された押出し生地７９を加熱する溶融部２２ａ及び所定の肉厚に形成して徐冷する徐冷部２２ｂを有する成形室２２を備えた成形ダイ１０を連結し、前記成形室２２の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且つ成形室２２を加熱するヒータ１４と、成形室２２を冷却する冷却手段２５を成形ダイ１０に設けると共に、前記成形ダイ１０より押し出された押出し生地７９の押出し力に抗する抑制力を加えるブレーキ手段３０を設けたことを特徴とする。
【００２５】
また、前記押出ダイ１９の射出口を成形ダイ１０の入口１１の高さと同一若しくは略同一の高さを有する方形に形成し、且つ、押出ダイ１９内に形成された押出し生地７９の流路をこの射出口に向けて徐々に狭く断面変化するよう形成することとすれば好適であり、
さらに、前記成形ダイ１０は、上下２枚の金属板２６，２７よりなり、この成形ダイ１０を形成する上下２枚の金属板２６，２７のいずれか一方若しくは双方の内壁面であって、成形室２２の溶融部２１ａを形成する内壁面を成形室２２の徐冷部２１ｂに向けて徐々に狭く断面変化させ、この上下２枚の金属板２６，２７のいずれか一方若しくは双方を交換自在とし、この上下２枚の金属板２６，２７のいずれか一方若しくは双方を上下２枚の金属板２６，２７で形成する内壁面の高さを異にする金属板に交換することにより成形ダイ２０の入口１１の高さを変更することなく、成形ダイ１０の成形室２２の高さを変更可能に形成したことを特徴とする。
【００２６】
【作用】
ペレット状に成形された、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物の混合物から成る木質合成粉とガラス繊維、プラスチック繊維、炭素繊維、木質ファイバー、スチールファイバー等の補強材４５を既知のかく拌機によりかく拌した後、これを押出機７０内に投入する。このかく拌機としては、低速回転型のものを使用しているので、前記ペレットと補強材４５をかく拌する際に補強材４５が相互に絡み合い、また、丸まってしまうことなく良好な状態でペレットとかく拌される。
【００２７】
押出機７０内に投入された原料は、押出機７０内で加熱、混練されスクリュー７１で押出ダイ１９から押出し生地７９として成形ダイ１０の入口１１へ押し出される。木質合成粉の分散された生地の押出しは、生地の主原料たる熱可塑性樹脂成形材を単独で溶融する場合の温度より低い温度で押し出すことができるので、押出し生地７９中に分散される補強材４５が生地の主原料たる熱可塑性樹脂成形材と同じ素材からなる場合であっても、この生地内に分散された補強材は完全に溶融して生地中に溶け込むことなく、原形を留めたまま生地中に残って木質合成板の補強材として作用する。 スクリュー７１は、その溝の深さを基部から先端への絞りの変化を少なくしてあり、木粉等のセルロース系破砕物や補強材４５が混入された結果流動性の低下した押出し生地７９を良好に流動させることができ、また、成形ダイ１０への押出しを成形ダイ１０の成形室２２の高さと略同等の高さを有する方形の射出口を有し、この射出口に向けて徐々に狭く断面変化する押出ダイ１９により行うので、セルロース系破砕物及び補強材４５の混入により流動性の低下した押出し生地７９に良好な流動性を付与し、補強材４５及びセルロース系破砕物が熱可塑性樹脂中に均一に分散された状態で成形ダイ１０に押し出される。
【００２８】
押出機７０より成形ダイ１０内へ押し出された押出し生地７９はヒータ１４により加熱された成形室２２の溶融部２１ａ内に押し出されて加熱され、所定の肉厚に成形されながら溶融部２１ａを通過して、成形室２２の徐冷部２１ｂに押し出され、該徐冷部２１ｂに導入される。成形室２２の内壁面には摩擦係数が小さいフッ素樹脂のシート２４を貼設し、又はフッ素樹脂をコーティングすれば、この内壁面を通過する押出し生地７９内にセルロース系破砕物や補強材４５等を含む場合であっても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。
【００２９】
この成形室２２内の徐冷部２１ｂは、例えば、冷却管２５により冷却されており、この冷却管２５内を循環している常温ないし６０℃から９０℃の水または油などの冷却媒体により、押出し生地７９が徐冷部２１ｂを通過する過程で徐冷されて硬化する。
【００３０】
補強材４５は、熱可塑性樹脂成形材及びセルロース系破砕物と一体となって溶融部２１ａから徐冷部２１ｂにかけて流動するので、補強材４５、熱可塑性樹脂成形材及び木粉は、略同様に温度変化して徐冷部２１ｂ内で硬化して、補強材４５及び木粉は熱可塑性樹脂成形材との馴染みが良く、熱可塑性樹脂成形材内に強力に固着される。
【００３１】
成形室２２の内壁面にフッ素樹脂シート２４を貼設した場合、又はフッ素樹脂でコーティングした場合には、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は徐冷部２１ｂにおいて急速に冷却されることなく徐冷され、冷却による歪みが少なくなり、均一で高密度の製品としての合成板２９である補強木質合成板が成形される。
【００３２】
さらに、押出機７０により加えられる合成板２９への押出し力に、ブレーキ手段３０により抑制力を加え、この合成板２９を介して成形室２２内の押出し生地７９に対して前記押出し力に対する抗力を加えると、押出し生地７９にこの抑制力を加えない場合と比べて成形室２２内の押出し生地７９はより一層密度が均一で高密度になる。したがって、均一高密度な木質合成板を得られると共に、補強材４５と熱可塑性樹脂成形材との圧密および密着性が向上し、強度の高い補強木質合成板が成形される。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
【００３４】
１．補強樹脂合成板の製造方法及び装置
１−１．〔押出し工程〕
〔押出機７０〕
図１において、７０は単軸押出機である。一般に押出機は図示のようなスクリュー形であり、単軸押出機と多軸押出機又はこの変形及びこれらが組み合わさった構造を持つものがある。本発明の押出機としては、前記いずれの構造のものをも使用することができる。
【００３５】
７１はスクリューで、本実施例ではこれを単軸型としている。一般に押出成形に使用されるスクリューは、基部から先端に向けてスクリュー溝の絞りの変化を大きくしているが、本発明のスクリューは、スクリュー溝の絞り変化を小さくして木粉等のセルロース系破砕物及び補強材の混入により流動性の低下した押出し生地の流動性を向上させている。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。
【００３６】
このスクリュー７１は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。この回転するスクリュー７１によりホッパ７３から投入された木質合成粉及びこの木質合成粉と混合された補強材が混練されながらスクリュー７１の前方へ押し出される。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内の熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物、及びこれらと補強材が加熱されてスクリュー７１の溝に沿って前方へ移送され、漸次溶融して熱可塑性樹脂成形材がセルロース系破砕砕物と補強材４５とを均一に分散した状態で混練される。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。
【００３７】
なお、熱可塑性樹脂成形材と木粉等のセルロース系破砕物をゲル化混練した木質合成粉は、チクソトロピー（揺変）を呈するので、これに押出機７０内で強い押出力を加えると、粘度が低下して流動性が向上する。従って本発明のように、押出成形法により補強材の分散された押出し生地７９を押し出す場合には、この押出し生地７９を低温で押し出すことができ、従って、この木質合成粉を形成する熱可塑性樹脂成形材と同一素材よりなるプラスチック繊維等を分散した場合であっても、このプラスチック繊維は押出成形時に熱可塑性樹脂成形材中で完全に溶融することなく原形を留めたままで残るので、かかるプラスチック繊維を補強材として使用することができる。
【００３８】
また、このように木粉等のセルロース系破砕物とこのセルロース系破砕物を分散した熱可塑性樹脂成形材、すなわち木質合成粉は、前述のように熱可塑性樹脂成形材を単独で押出成形する場合に比較して、低温で押出成形を行うことができるので、熱可塑性樹脂成形材中に分散される補強材４５や押出機７０が、押出成形の際に熱可塑性樹脂成形材に加えられる熱により劣化することを防止でき、かつ、成形された木質合成板自体温度が低いものとなるので、この木質合成板の冷却を容易に行うことができる。
【００３９】
なお、本実施例に使用した各熱可塑性樹脂成形材につき、
Ａ：熱可塑性樹脂成形材単独でペレット成形を試みた時の溶融温度
Ｂ：熱可塑性樹脂成形材に木粉を分散させた木質合成粉から成るペレットの成形における両者のゲル化混練温度
Ｃ：押出成形時の押出機内の樹脂温度
を測定した結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】

【００４１】
バレル７４内に投入する原材料は、木粉や新聞、雑誌等の故紙等のセルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材の混合物をゲル化混練し、これをペレット状に成形した木質合成粉と補強材との混合物であり、この木質合成粉は好適に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、押出成形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に、５０〜３００メッシュ、好ましくは、６０（篩下）〜１５０メッシュ（篩上）とする微細な粉末状とし、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のおそれをなくし、表面の肌荒れを防止する意図からその含有水分量を８wt％以内、好ましくは５wt％以内、理想的には０．３wt％以内のとしたものを熱可塑性樹脂成形材と共に攪拌衝撃翼により混合し、摩擦熱によりゲル化混練後冷却・粉砕して１０mm以下の顆粒状のペレットに整粒成形したものを使用する。そして、このペレット状に成形された木質合成粉と、ガラス繊維、プラスチック繊維、炭素繊維、スチールファイバー、木質ファイバー、パルプ繊維、コットン繊維等からなる補強材４５を２０rpmで低速回転するかく拌機で約３分間程度かく拌し、木質合成粉と前記補強材とを混合して前記押出機７０のホッパ７３内に投入する。このように、木質合成粉と補強材のかく拌を低速回転のかく拌機によりかく拌することで、かく拌される補強材４５の繊維が相互に絡まり、又は縒れて丸まってしまうことなどがないので、押出機７０内で軟化された熱可塑性樹脂成形材中に、補強材４５は木粉等のセルロース系破砕物と共に良好な状態で分散される。
尚、使用目的に応じて、ゲル化混練による木質合成粉成形時に顔料を添加し、もしくは原料木粉として着色した木粉を使用することにより、製品に着色することもできる。
【００４２】
１−２．〔押出ダイ〕
図１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７及び図８）、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流路を形成している。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の吐出口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の入口１１の高さと同じ寸法に形成することが好ましい。
【００４３】
なお、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の入口１１を連通する。
【００４４】
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を埋設することもできる。
【００４５】
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、ヒータで加熱保温されながら押出し生地７９の流路を経て押出ダイ１９から成形ダイ１０の入口１１から成形ダイ１０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つているが、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、且つ密度を促進可能な形状に形成されているので、木粉等のセルロース系破砕物やガラス繊維等の補強材４５を混入したために流動性の低下した押出し生地７９を吐出した場合であっても通常のダイで生じていたような目詰まりが生じることはない。
【００４６】
１−３．〔成形ダイ１０〕
図１〜４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と前記アダプタ１７を介して接続され、押出機７０の押出ダイ１９に連結された入口１１と、この入口１１から導入された押出し生地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。この成形室２２内は、成形室２２の入口付近から押出し生地７９の押出方向に向かって、成形室２２の長さの約３分の１まで、その外周にヒータ１４が配設された溶融部２１ａを形成しており、また、他の部分は、冷却管２５がその外周に配設されて徐冷部２１ｂが形成されている。
【００４７】
前記成形室２２は、一方若しくは双方が加熱及び冷却手段をそれぞれ備える上下２枚の金属板２６，２７を両側縁に配置した金属製のスペーサ２８を介して断面方形に形成したもので、上下２枚の金属板２６，２７のいずれか一方若しくは双方を交換することにより、成形室２２の高さを変更可能に構成されている。
【００４８】
一例として、上側金属板２６の交換により、成形ダイ１０の成形室２２の高さを成形ダイ１０の入口１１の高さと同一の状態〔図２（Ａ）〕から、成形ダイ１０の入口１１より低い状態とした場合の例を図２（Ｂ）に示す。このように、上側金属板２６の交換により、成形ダイ１０の成形室１２を成形ダイ１０の徐冷部２１ｂに向かって徐々に狭く断面変化する形状にすることで、成形ダイ１０の入口１１の高さを変更することなく成形室２２の高さ、従って、製品の厚みを変更することができるので、押出ダイ１９の吐出口の高さと成形ダイの入口１１の高さが常に略同一高さとなるように構成することができる。
【００４９】
このように、押出ダイ１９の吐出口の高さを成形ダイ１０の入口１１の高さと常に同一にすることで、成形される合成板の交換毎に押出ダイ１９を交換することなく、ガラス繊維やプラスチック繊維等の補強材４５と木粉等のセルロース系破砕物が分散されて流動性の低下した押出し生地７９を容易に成形室２２内に吐出することができ、押出ダイ１９の吐出口や成形ダイ１０の入口１１付近がこの押出し生地によって目詰まりを起こすことを防止することができる。さらには、成形ダイ１０の溶融部２１ａが成形ダイ１０の徐冷部２１ｂに向かって、押出し生地７９を徐々に圧縮するような形状となるので、押出し生地７９の流動性が向上すると共に、均一、高密度の木質合成板が成形され、かつ補強材４５及び木粉等のセルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材との圧密、密着性が向上し、強度の高い合成板を得ることができる。
【００５０】
成形ダイ１０の成形室２２は、本実施例では、幅５５０mm、高さ１３mmの細長の矩形状の断面を成す〔図２（Ａ）〕。
【００５１】
成型室２２の溶融部２１ａは、その横断面の形状を成形ダイ１０の幅方向に湾曲して延長する両端が成形室２２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いる（図３）。
【００５２】
なお、前記溶融部２１ａはコート・ハンガー型の他、ストレイト・マニホールド型に形成してもよいが、溶融部２１ａ内を流動する押出し生地７９の流動性が優れているという点で、前述した湾曲形状のコート・ハンガー型が好ましい。
成形ダイ１０は、一例として、幅５５０mm、高さ１３mmの細長の矩形状の断面を成し、成形室２２の入口からダイ出口２３までの距離（押出し方向の距離）は１，０００mmである。
【００５３】
次に成形ダイ内の構造について説明する。
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。
【００５４】
前記シート２４は特に好ましくは、ガラス織布の表面にフッ素樹脂をコーティングしたものであり、フッ素樹脂には上述のように、テフロンＴＦＥ、テフロンＦＥＰ、テフロンＣＴＦＥ、テフロンＶｄＦ等がある。なお、前記ガラス織布はガラス繊維の不織布でもよい。
【００５５】
なお、前述のフッ素樹脂のコーティング加工は、成形室２２の上下の内壁面、すなわち補強樹脂合成板の表裏面を形成する面に相当する内壁面に施すこともできるが、前述したように成形室２２の上下左右の内壁面全体に施すことが望ましい。
【００５６】
図２及び図３において、１４はヒータで、電熱ヒータ等の加熱手段から成り、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ため、成形ダイ１０を形成する上下２枚の金属板２６，２７に、溶融部２１ａから徐冷部２１ｂ迄の長手方向の３分の１にわたって配設されている。なお、前記ヒータ１４は前記上下２枚の金属板２６，２７のいずれか一方にのみ配設することもでき、また、成形ダイ１０の外壁に配設することもできる。
【００５７】
また、図２において、２５は冷却管で、成形ダイ１０の成形室２２を冷却する冷却手段の一例を示すもので、成形室２２の押出し方向に適当な間隔毎に、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。この冷却管の配管は成形室２２内の押出し生地７９の徐冷効果を向上するために成形ダイ１０のダイ出口２３の方向に向けて３分の２にかけて、成形室２２の上下２枚の金属板２６，２７の各々に８本等間隔で挿通して配管設置されている。なお、冷却管２５は、上下２枚の金属板２６，２７のいずれか一方にのみ配置することもでき、またその設置間隔を次第に狭くするように設けることもでき、あるいは冷却管２５を成形ダイ１０の外壁に配設することもできるが、成形室２２内の押出し生地７９を冷却できればよいので、この実施例の構造に限定されない。
【００５８】
１−４．〔成形ダイ１０内の作用〕
押出機７０に連結されたアダプタ１７の押出ダイ１９より押出された押出し生地７９は、成形ダイ１０の入口１１より導入され、成形ダイ１０の成形室２２の幅方向へ流動する。なお、成形ダイ１０内が空の状態時には成形室２２の溶融部２１ａと徐冷部２１ｂの境界付近を後述するブレーキ手段３０に迄達する後述の木質合成板等で閉塞しておくことにより、流入した押出し生地７９が溶融部２１ａ内で成形室２２の高さ方向に早期に積層され、ブレーキ手段３０により押出し生地７９に押出し力に抗する抑制力が加わって、押出し生地７９の密度を高めることができる。
【００５９】
押出し生地７９が成形室２２の溶融部２１ａに押し出される際、成形室２２の溶融部２１ａはその幅が急に拡がっているので、溶融部２１ａ内を流れる押出し生地７９は良好な混練状態を保ち、セルロース系破砕物及び補強材４５を均一に分散した状態で押出される。
【００６０】
その後、押出し生地７９は、成形室２２の徐冷部２１ｂ内に導入されて、該徐冷部２１ｂ内で冷却管２５内を流れる冷却水により冷却されて硬化する。
【００６１】
このように、徐冷部２１ｂ内に導入され、硬化の開始した押出し生地中には、前述の補強材４５が分散されており、従って、硬化を開始した押出し生地７９は、前記補強材４５を分散したまま硬化して木質合成板となり、押出し生地７９によって押し出される。このようにして、順次成形室２２の徐冷部２１ｂ内に押し出された押出し生地７９は、補強材４５を均一に分散した状態で硬化して１２mmの肉厚を有する補強木質合成板が成形される。この補強木質合成板は、補強材４５を分散しないものと比較して、強度の高いものとなっている。特に本発明の押出成形方法及び装置により成形された補強木質合成板は、押出機７０による加熱、混練の段階で既に樹脂中に補強材４５が分散され、この補強材４５は熱可塑性樹脂と同様に温度変化するので、熱可塑性樹脂成形材と補強材４５との馴染みが極めて良好であり、その後の徐冷により硬化した樹脂中の補強材４５は樹脂中に強力に溶着されて極めて高い強度を得ることができる。
【００６２】
なお、押出し生地７９が成形室２２を流動する過程において、成形室２２の上下左右の四方の内壁面には、フッ素樹脂で成るシート２４を貼設しているので、押出し生地７９は徐冷されながら円滑に押出される。
【００６３】
フッ素樹脂は、約３００℃の耐熱性を有し、表面が平滑であり摩擦係数が小さく、金属に比べて熱伝導係数が低いという性質を有しているので、押出し生地７９に対して以下に示すような作用をする。
【００６４】
フッ素樹脂は表面が平滑であり摩擦係数は小さいので、成形室２２内を通過する押出し生地７９内の木粉等のセルロース系破砕物やガラス繊維等の補強材４５は大きな抵抗を受けずに流動する。そのため押出し生地７９の混練状態は良好な状態を維持して、セルロース系破砕物及び補強材が分散した状態となり、結果として密度が均一で巣ができずしかも表面が平滑な高品質の補強樹脂合成板が生成される。
【００６５】
成形室２２内の徐冷部２１ｂでは押出し生地７９が冷却されるので押出し生地７９の流動性が悪くなる上、押出し生地７９内の木粉及び補強材４５は樹脂に比べて摩擦抵抗が大きく、従来のＴダイ式の成形ダイ１０においては、成形ダイ１０の内壁面も摩擦抵抗が大きいので、木質合成板の場合、成形ダイ１０の内壁面を接触して流動する木粉は大きな抵抗を受けることになり円滑に流動しないため押出し生地７９の混練状態を粗密にし巣を形成するなどの悪影響を及ぼすものであったが、本発明の成形ダイ１０においては成形室２２の内壁面に表面が平滑で摩擦係数の小さいフッ素樹脂のシート２４を貼設したことにより、押出し生地７９の木粉及び補強材４５は成形室２２の内壁面との接触によっても大きな抵抗を受けることなく円滑に流動し、押出し生地７９に前述したような悪影響を及ぼすことなく押出し生地７９は均一・高密度の良好な混練状態で成形室２２内から押出される。
【００６６】
また、上述したように、木質合成板の製造に際しては、押出し生地７９内の木粉及び補強材４５に対する抵抗力が小さくなり押出し生地７９は均一な密度で成形されるので、製品としての合成板２９である補強木質合成板の表面にはいわゆる肌荒れが生じることなく平滑な面に仕上がる。また、従来は、押出し生地７９内の木粉が成形ダイ１０内で円滑に流動しないために成形ダイのヒータの熱で木粉が焼けてこげ茶色に変色したが、本発明は上述したように押出し生地７９の木粉が円滑に流動するので、木粉が焼けることなく耐衝撃性など品質特性の低下が生じない。
【００６７】
さらに、フッ素樹脂は金属に比べて熱伝導係数が低いので、押出し生地７９を急速に冷却することなく徐冷する効果があり、押出し生地７９の急速な冷却による歪みを抑える作用を有する。
【００６８】
さらに加えて、成形室２２の徐冷部２１ｂに冷却管２５などの冷却手段を設けたので、従来の押出成形法やカレンダー成形法のように成形後、合成板を冷却ロール等で冷却したり補正ロール等で歪みを取る必要がなく、押出し生地７９が成形ダイ１０のダイ出口２３から押出されたときに内部残留応力の少ない木質合成板の完成品が成形される。したがって、本発明の補強樹脂合成板の押出成形方法は、従来の押出成形法やカレンダー成形法で成形された樹脂合成板のような経年的な反りやねじれ等の歪みが生じない。
【００６９】
なお、いわゆるＴダイ式の成形ダイによる押出成形法においては、押出機７０で混練された押出し生地７９が比較的小径の押出ダイ１９から幅狭で細長な矩形状を成す成形部へと急激な断面変化をする導入室１２内を流動し次いで幅狭な成形室２２内を比較的長い距離を流動するので、従来のいわゆるＴダイ式の成形ダイによる押出成形法では、木粉や補強材４５を多量に混入した樹脂の成形は不可能であったが、本発明は、上述したようにフッ素樹脂の優れた性質を充分に活かしていわゆるＴダイ式の成形ダイによる多量の木粉及び補強材を含有した木質合成板の押出成形を行うことができる。
【００７０】
１−５．〔合成板の押出しの抑制〕
前述した成形ダイ１０のダイ出口２３より押出された合成板２９に対してブレーキ手段３０により押出し方向と反対方向へ抵抗力を加えて、合成板２９の押出し力を抑制する。
以下に、ブレーキ手段３０の実施例を図を参照して説明する。
【００７１】
図５及び図６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。
【００７２】
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、該ガイド体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。
【００７３】
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でそれぞれ補強木質合成板２９を介して固定ピンチローラ３１ａを加圧し、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３１ａの軸をパウダブレーキ１１５により回転を抑制し、この固定ピンチローラ３１ａの軸に設けた歯車１１６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。
【００７４】
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、成形する補強木質合成板２９の板厚により調整する。
【００７５】
したがって、パウダブレーキ１１５の摩擦トルクは補強木質合成板２９の押出し力に対する抑制力となり、成形ダイ１０の導入室１２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３０の抑制力に抗して前進し、成形室２２内で冷却され補強木質合成板２９が成形される。この補強木質合成板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３１ｂを回転させながら前進する。
【００７６】
前記抑制力は補強木質合成板２９を介して成形室２２及び導入室１２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、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。補強木質合成板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、補強材４５と押出し生地７９との密着性を高めると共に、合成板中に気泡、巣等を生じることを防止する。したがって、一層均一高密度な補強木質合成板が成形される。
【００７７】
２．補強木質合成板の製造例
次に、本発明の補強木質合成板の製造例、特に原材料について説明する。なお、本発明の補強木質合成板の押出成形方法及び装置は、以下の製造例に限定されるものではなく、特に、押出機７０に投入される原料は、以下の方法及び装置により製造されたものに限定されない。
【００７８】
本願の補強木質合成板に使用される原材料は、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物との混合物（後述の「木質合成粉」）及び補強材の他、尿素、炭酸カルシウム、酸化チタン、顔料等の添加物で成る。
【００７９】
以下、それぞれについて説明する。
【００８０】
２−１〔添加物〕
前述のように、本願の補強木質合成板は、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物との混合物（後述の「木質合成粉」）及び補強材の他、添加物を添加することができる。
【００８１】
このうち、前記炭酸カルシウムは、本製造例の補強木質合成形板に良好な寸法安定をもたらし、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ため増量材としての意義をも有する。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。
【００８２】
２−２〔熱可塑性樹脂成形材〕
熱可塑性樹脂成形材は、廃棄された各種の樹脂成形品を回収して使用することができる。
回収された熱可塑性樹脂成形材は、これをそのまま使用することもできるが、回収された樹脂成形品の表面に樹脂塗膜の施されたものにあってはこれを複数の各小片に破砕し、前記破砕された個々の各小片に対して、圧縮研削作用を付加して樹脂塗膜を研削・剥離して前記研削された個々の各小片に対して、微振動に基づいた圧縮衝撃力を付加して圧潰粉砕させ、かつ圧潰粉砕によって剥離された樹脂塗膜を随時に除去し熱可塑性樹脂成形材として素材化し、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）、ナイロン、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂成形材を得る。
【００８３】
そして、このようにして得られた熱可塑性樹脂成形材の一種類又はこれらの複数を混合したものを原材料として使用する。
【００８４】
なお、前記熱可塑性樹脂成形材は、前記熱可塑性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成形材を単独で使用し、あるいはバージンの熱可塑性樹脂成形材と前記回収熱可塑性樹脂成形材をそれぞれ、例えば５０％ずつ混合して使用することもできる。
【００８５】
２−３〔熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物の混合〕
このようにして得られた熱可塑性樹脂成形材は、これにセルロース系破砕物（本実施例では木粉を使用）と混合して、後述の木質合成粉となす。
【００８６】
２−３−１〔熱可塑性樹脂成形材と木粉の混合比〕
以下、各熱可塑性樹脂成形材におけるゲル化可能な木粉量の範囲を以下に示す。
【００８７】
熱可塑性樹脂成形材がＰＰの場合、
木粉は３５〜７５wt％、ＰＰの量は２５〜６５wt％で、
好ましくは、木粉は６０〜７５wt％、ＰＰの量は２５〜４０wt％であり、
熱可塑性樹脂成形材がＰＥＴの場合、上記のＰＰの場合と同じであり、
熱可塑性樹脂成形材がＰＣの場合、
木粉は４０〜７０wt％で、ＰＣの量は３０〜６０wt％で、
好ましくは、木粉は６０〜６５wt％、ＰＣの量は３５〜４０wt％であり、
木粉が６４wt％で、ＰＣが３６wt％のときが、特に好ましい。
熱可塑性樹脂成形材がＰＶＣの場合、
木粉は３０〜６５％で、ＰＶＣの量は３５〜７０wt％で、
好ましくは、木粉は４５〜５５wt％、ＰＶＣの量は４５〜５５wt％であり、
熱可塑性樹脂成形材がナイロンの場合、上記ＰＣの場合と同じである。
【００８８】
２−３−２〔熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物との混合方法〕
（１）流動混合混練処理
前記の如く配合された原材料は、これを図９に示すミキサー８０内に投入すると、このミキサー８０内で前記原材料は混練され「混練材料」となる。
【００８９】
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８１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。
【００９０】
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９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。
【００９１】
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８１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すものである。
【００９２】
（２）冷却・造粒処理
図１０において、１００は前述した混練材料を混合し撹拌して「造粒木粉」を形成する冷却造粒手段であり、本実施例では「クーリングミキサー」という。
【００９３】
１０１はミキサー本体で、逆円錐形状を成すケーシングであり上面を被蓋し、一方、下端に排出口１０７を設け、この排出口１０７をバルブ１０６で開閉自在に設けている。ミキサー本体１０１の外周壁内にジャケット１０２を形成し、このジャケット１０２内に給水管１０８から排水管１０９へ常時、冷却水を供給し、クーリングミキサー１００内の原材料の温度を熱可塑性樹脂成形材の融点近傍まで冷却するよう保持される。なお、ミキサー本体１０１の上壁面にはクーリングミキサー１００内で発生した水蒸気ないしは木酸ガスの図示せざる排出ダクトを連通している。
【００９４】
前記ミキサー本体１０１の上壁内の略中心にはアーム１０３が略水平方向に回動可能に軸支され、このアーム１０３は減速装置１１２を介してモータ１１１により約３rpm の速度で回転駆動される。さらに、前記アーム１０３の回転軸は中空軸であり、この中空軸内に独立して回転する他の回転軸を設け、この回転軸にモータ１０５の出力軸を連結している。一方、前記アーム１０３の先端には撹拌破砕翼１０４を軸承し、この撹拌破砕翼１０４は本実施例ではスクリュー型を成すものであり、該撹拌破砕翼１０４の回転軸線方向をミキサー本体１０１の内周壁面に沿って略平行に下方へミキサー本体１０１の下端付近まで延長している。撹拌破砕翼１０４はアーム１０３内に設けた歯車等による回転伝達手段を介して前記モータ１０５の出力軸に連結する回転軸に連結され９０rpm の速度で回転駆動される。
【００９５】
なお、ミキサー本体１０１の上壁には投入口１１３を設け、この投入口１１３に前述した高速流動式ミキサー８０の排出ダクト９３を連通する。
【００９６】
前述した高速流動式ミキサー８０で形成された混練材料は排出ダクト９３を経てクーリングミキサー１００の投入口１１３からミキサー本体１０１内へ投入される。撹拌破砕翼１０４はモータ１０５により９０rpm の速度で回転し、しかも、アーム１０３が減速装置１１２を介して減速されたモータ１１１の回転力により３rpm の速度で水平方向に回転するので、前記撹拌破砕翼１０４はミキサー本体１０１の内周壁面に沿って円錐を描くように回転し、アーム１０３内の混練材料を撹拌する。混練材料はジャケット１０２内の冷却水により冷却されたミキサー本体１０１の内周壁面で冷却され、直径約２５mm以下に造粒された「造粒木粉」が形成され、この造粒木粉はバルブ１０６を開放して排出口１０７より排出される。
【００９７】
なお、クーリングミキサー１００で冷却される混練材料は、原材料中の熱可塑性樹脂成形材の凝固点すなわち融点以下に冷却されることが望ましいが、木粉を混合しているので熱可塑性樹脂成形材の融点以下にまで下げる必要はなく、実際には造粒木粉が排出口１０７より排出可能な温度まで冷却されれば良く、混練材料内の熱可塑性樹脂成形材の融点より約１０℃高い温度まで冷却すれば良い。
【００９８】
ちなみに、熱可塑性樹脂成形材として、本実施例により使用したＰＰの溶融温度は約２００℃であり、本実施例では前述した高速流動式ミキサー８０内で２０５〜２１５℃でゲル化した混練材料をクーリングミキサー１００へ投入してから１０〜１５分程度で、９０〜１００℃まで冷却した。このクーリングミキサーによる冷却造粒は効率の良いものである。このときのジャケット１０２内の冷却水については、給水管１０８から供給する冷却水の温度は３０℃であったが、排水管１０９より排水される冷却水の温度は４０℃であった。
【００９９】
なお、冷却造粒工程は上記のクーリングミキサーのような装置によるものに限定されるものではなく、ミキサー本体内の混練材料を撹拌する撹拌羽根を設け且つミキサー本体の外周壁面に前述したようなジャケットを設け、このジャケット内を流れる冷却水でミキサー本体内の混練材料を冷却するものであっても良く高速流動式ミキサー８０で形成された混練材料を前記ジャケット１０２を備えてない一般的なミキサーを用いて撹拌のみを行なって冷却することも可能であり、冷却・造粒が行われればいかなる手段をも用いることができる。
【０１００】
（３）整粒処理
前記冷却造粒工程で形成された造粒木粉は、さらに整粒手段を使用して粒径１０mm以下のペレット状に整粒し、「木質合成粉」を形成する。
【０１０１】
図１１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」という。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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１２６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１２５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８mm程度の大きさの整粒された「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。
【０１０４】
以上のカッタミル１２０において、蓋１２２の投入口１２３から前述したクーリングミキサー１００で形成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間で約０．１〜８mmの木質合成粉に切断され、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、ペレット状の「木質合成粉」が製造される。
【０１０５】
２−４〔補強材と木質合成粉との混合〕
このようにして製造されたペレット状の木質合成粉は、この木質合成粉７０〜９７wt％に対して３〜３０wt％の１０〜３０mmの長さを有するガラス繊維、ポリエステル、ナイロン、ケブラー等のフプラスチック繊維、炭素繊維、スチールファイバー、木質ファイバー、パルプ繊維、コットン繊維等からなる補強材４５とかく拌機にてかく拌した後、次工程の押出機７０へ送られる。このかく拌機としては、２０rpmの低速回転のかく拌機を使用し、このかく拌機にて約３分かく拌を行うことにより、前述のような繊維状の補強材４５が相互に絡み合い、又は縒れて丸まってしまうことを防止でき、良好な状態で木質合成粉と混合される。
【０１０６】
この補強材４５が木質合成板中に良好な状態で分散し、かつ、合成板の補強に十分な混合比の一例を示せば以下の通りである。
【０１０７】
【表２】

【０１０８】
このようにして補強材と混合された木質合成粉は、押出機７０内に投入され、前述の押出成形方法及び装置により成形され、補強樹脂合成板が製造される。
【０１０９】
３．比較例
前述の本発明の補強樹脂合成板の押出成形方法及び装置により得られた本願の補強木質合成板（以下、本願という）の曲げ弾性率及び曲げ強度試験の結果を表３に示す。
【０１１０】
なお、表３に示す比較結果は、比較例１として
ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂４９wt％、木粉４４wt％、
長さ２０mm〜３０mm、太さ２０μm のポリエステル単繊維７wt％の混合比の木質合成粉と補強材を
５０mm押出機（７．５ｋｗモータ使用、回転数１５ｒｐｍ、押出量３０kg／ｈ）を使用して得られた
厚さ１２mm×幅９１０mm×長さ１８２０mmの補強木質合成板である。
【０１１１】
一方、比較試料として、それぞれ
補強材を分散していない木質合成板（他の条件は前記比較例１と同一である。）
３層の木板を貼合わせた合板Ａ（板厚１１．２mm）
５層の木板を貼合わせた合板Ｂ（板厚１１．６mm）
７層の木板を貼合わせた合板Ｃ（板厚１５．３mm）
に対して以下の試験を行った。
【０１１２】
（１）曲げ弾性率及び曲げ強度試験
試験条件 支点間隔；１００mm， 試験速度；５mm/min
【０１１３】
【表３】

【０１１４】
以上の比較結果から、比較例１の補強木質合成板は、縦方向の曲げ強度で合板Ａに僅かに劣るものの、その他の試験結果については他の合板の試験結果に突出した高い数値を測定することができた。
【０１１５】
なお、表１からも明らかな通り、比較例１の補強木質合成板は縦方向、横方向のいずれにおいても曲げ弾性率及び曲げ強度においても補強材の分散されていない木質合成板に比較して、高い数値を示していることがわかる。
【０１１６】
（２）面衝撃試験
試験条件； １０m/sec
【０１１７】
【表３】

【０１１８】
以上のことから、比較例１の補強木質合成板の面衝撃値は、合板Ａ、合板Ｂ、合板Ｃのいずれより高い値を示し、また補強材の分散されていない木質合成板に比較しても面衝撃値が向上していることが判る。
【０１１９】
（３）硬度試験
試験条件 ロックウェル硬度の圧子；径12.700mmの鋼球
試験荷重；６０kgf
【０１２０】
【表６】

【０１２１】
以上のことから、比較例１の補強木質合成板のロックウェル硬度は、合板Ａ、合板Ｂ、合板Ｃのいずれより高い値を示した。比較例１の補強木質合成板は合板Ａに対して約１．４２倍、合板Ｂに対して約１．９６倍、合板Ｃに対して約３．３９倍という優れた硬さを有する。
【０１２２】
（４）含水性試験
試験条件 各試験片を純水に浸漬し、２５℃で２４時間放置後の質量変化率（＝含水率）を測定した。
【０１２３】
【表７】

【０１２４】
以上のことから、比較例１の補強木質合成板の含水率は、合板Ａ、合板Ｂ、合板Ｃのいずれより極めて低い値を示した。含水率が大きい場合には、板の膨張、収縮の変化率が大きくなり、つまり湿度などの環境変化により板の寸法変化が大きくなり、板の割れや寸法の狂いが生じやすくなる要因になる。
【０１２５】
比較例１の補強木質合成板は、上記３種の合板のうちでも含水率が最も低い合板Ａに対してでさえ、１／１５３という極めて低い含水率を示していることから、湿度等の環境変化に左右されず寸法の安定性が極めて高いものである。
【０１２６】
（５）釘引き抜き強度試験
試験条件 試験速度；５mm/min
【０１２７】
【表８】

【０１２８】
以上のことから、比較例１の補強木質合成板の釘引き抜き強度は、合板Ａ、合板Ｃのいずれより高い値を示した。一般に木質合成粉の釘引き抜き強度が低いことは木質合成板の特有の弱点ある。釘の引き抜き強度は釘の周囲への板の組織の摩擦力が釘を引き抜くときの引き抜き強度となって表れると考えられ、木質合成板の場合は釘の引き抜き強度を弱める作用をする摩擦抵抗の小さい樹脂が含まれているので、摩擦抵抗の大きい木材板でなる合板の釘の引き抜き強度より低い値を示すことは当然考えられることである。しかし、比較例１の繊維強化木質合成板は合板Ｃの釘引き抜き強度の約１．４４倍の強度を有するという、良好な結果を得た。
【０１２９】
木質合成板の場合は個々の木粉間の密度を高くすることにより釘の引き抜き強度を高くすることになり、比較例１の補強木質合成板は高密度であり、かつ合成板内に補強材が均一に分散されているので、釘と木質合成板との摩擦抵抗が増大して上記のように良好な結果を得たと考えられる。
【０１３０】
（６）木ネジ試験
試験条件 試験速度；５mm/min
【０１３１】
【表９】

【０１３２】
以上のことから、比較例１に示す本願の補強木質合成板の木ネジの引き抜き強度は、合板Ａ、合板Ｂ、合板Ｃのいずれより高い値を示した。また、比較例１の補強木質合成板の木ネジの引っかけ強度は、縦方向および横方向のいずれにおいても合板Ａ、合板Ｂ、合板Ｃより高い値を示した。
【０１３３】
木ネジの引き抜き強度の場合は釘の引き抜き強度の場合のように釘の周囲への板の組織の摩擦力と異なり、板の組織の剪断力と関係があると考えられる。つまり、木質合成板の場合は、ネジ内に食い込んだ部分の板の組織と他の組織との密着性が木ネジの引く抜き強度の強さに反映すると考えられる。
【０１３４】
本発明の補強木質合成板は木粉が均一で高密度であるため個々の木粉間の密着性が強く、しかも合成板中に補強材が分散されているので、ネジ山がこの補強材に引っ掛かって引き抜き強度及び木ネジの引っかけ強度において各合板より高いという優れた結果を得られたものと考えられる。
【０１３５】
以上の各試験の結果で示すように、比較例１の補強木質合成板は曲げ弾性率、曲げ強度、面衝撃値、含水性、釘の引き抜き強度、木ネジの引き抜き強度及び木ネジの引っかけ強度において、優れた特性を示す良好なものである。
【０１３６】
【発明の効果】
本発明の方法及び装置により補強材を分散して所定の肉厚に成形することにより、また、押出し生地を成形室内で徐冷する際に、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ことにより、補強材と樹脂との密着性を高くすることができ、強度の高い補強樹脂合成板を提供でき、しかも押出し生地に押出し力に抗する抑制力を加えているので、気泡、巣等の発生を防ぐことができ、均一で高密度の補強樹脂合成板を提供することかできた。
【０１３７】
木質合成粉と補強材を低速回転のかく拌機でかく拌・混合した後、押出機に投入しているので、押出成形という一の工程で補強材が良好な状態で均一に分散された補強木質合成板を成形することができた。
【０１３８】
成形ダイの成形室の内壁にフッ素系樹脂のシートを貼設し、又はフッ素樹脂をコーティングすることにより、フッ素樹脂は摩擦係数が小さいので、セルロース系破砕物及び補強材の混入によって流動性の低下した押出し生地であっても円滑に流動させることができ、また、セルロース系破砕物、補強材及び熱可塑性樹脂成形材との混練状態が良好な状態で流動するので、製品としての合成板である補強樹脂合成板の表面に肌あれが生ずることがなく、平滑な表面を有する補強脂合成板を成形できた。また、押出し生地内のセルロース系破砕物及び補強材が円滑に流動することにより、均一、高密度の補強樹脂合成板を提供することができた。
【０１３９】
押出機のスクリューを基部から先端にかけてその溝の深さの絞りを少なくしたので、木粉等のセルロース系破砕物や補強材の混入により流動性の低下した押出し生地を良好に押し出すことができ、また、
押出ダイの射出口を成形ダイの入口の高さと略同一の高さとすることで、セルロース系破砕物や補強材を混入した押出し生地であっても良好な流動性を付与することができ、押出ダイの目詰まりを防止することができた。
【０１４０】
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、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うるように分散された木質合成粉が形成されるので、押出し成形時、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、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物及び補強材と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、均一で高密度の木質合成板を得ることができた。
【０１４１】
押出し生地の押出し温度を熱可塑性樹脂成形材単体の溶融温度より低い温度としているので、分散する補強材として熱可塑性樹脂成形材と同一素材のプラスチック繊維を使用することができ、補強材と熱可塑性樹脂成形材との馴染みが極めて良好である。
【０１４２】
また、押出し生地の押出し温度を低く設定できることから、押出し生地内に分散された補強材が熱により劣化し難く、また、成形された成形室の徐冷部に吐出される押出し生地の温度も低いので、その冷却が容易である。
【０１４３】
成形ダイの成形室の高さを成形ダイの入口の高さを変更することなく変更可能なので、製造される木質合成板の板厚を変更した場合であっても押出ダイの吐出口の高さと成形ダイの入口高さを常に同一とすることができ、押出し生地の目詰まりを防止できると共に、押出ダイの吐出口と成形ダイの入口の高さを同一とするための押出ダイの交換は不要である。
【０１４４】
本発明の補強樹脂合成板は、押出成形により所望の板厚の合成板を得ることができるので、コンクリートパネルや各種建材、自動車の内・外装品等、多種多様な目的、方法で使用することができる合成板を提供することができた。
【０１４５】
本発明の押出成形方法及び押出成形装置により成形される木質合成板は高密度であり、しかも補強材による補強がなされているので、強度を損なうことなく多量の木粉を混入でき、木粉は熱可塑性樹脂成形材より半値以下で遥かに安価であるため安価な木質合成板が成形でき、また、多量の木粉を混入される木質合成板は天然の木材パネルに近い性質を有する優れた合成板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の押出機の一部縦断面を示す正面図である。
【図２】本発明の実施例の成形ダイの断面図であり、（Ａ）は厚板成形用、（Ｂ）は薄板成形用の金属板（２６）を交換した状態を示す。
【図３】本発明の実施例の成形ダイの横断面図である。
【図４】本発明の実施例の成形ダイの金属板（上側）を省略した斜視図である。
【図５】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６】図５の矢視Ｎ−Ｎ線の縦断面図である。
【図７】図１の矢視Ｊ−Ｊ線の縦断面図である。
【図８】図１の矢視Ｋ−Ｋ線の縦断面図である。
【図９】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１０】本発明の実施例に使用するクーリングミキサー（冷却造粒手段）の要部断面を示す全体正面図である。
【図１１】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。
【符号の説明】
１０ 成形ダイ
１１ 入口（成形ダイの）
１４ ヒータ
１６ スクリーン部
１７ アダプタ
１８ 流入口
１９ 押出ダイ
２１ａ 溶融部
２１ｂ 徐冷部
２２ 成形室
２３ ダイ出口
２４ シート（フッ素樹脂の）
２５ 冷却管
２６ 金属板（上側）
２７ 金属板（下側）
２８ スペーサ
２９ 合成板
３０ 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
４５ 補強材
７０ 押出機
７１ スクリュー
７４ バレル
７５ バンドヒータ
７６ スクリーン
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
１００ クーリングミキサー（冷却造粒手段）
１０１ ミキサー本体
１０２ ジャケット
１０３ アーム
１０４ 撹拌破砕翼
１０５ モータ
１０６ バルブ
１０７ 排出口
１０８ 給水管
１０９ 排水管
１１１ モータ
１１２ 減速装置
１１３ 投入口
１１４ フレーム
１１５ パウダブレーキ
１１６，１１７ 歯車
１１８ シリンダ
１１９ ガイド体
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

Claims (11)

1. 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２０〜７５wt％に対して熱可塑性樹脂成形材２５〜８０wt％を混合、ゲル化混練し、冷却、整粒して木質合成粉となし、この木質合成粉と補強材をかく拌・混合し、この補強材とかく拌・混合された木質合成粉を加熱、練成して生地となし、この生地をスクリューをもって押出ダイより成形ダイの成形室へ押出し、この成形室内で前記押出し生地を加熱後徐冷すると共に、この成形室内の押出し生地に前記押出機の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、前記押出し生地を硬化させることを特徴とする補強木質合成板の押出成形方法。
2. 前記スクリューは、基部から先端にかけてその溝の深さの絞り変化を少なくし、押出し生地の流動性を向上させた請求項１記載の補強木質合成板の押出成形方法。
3. 前記押出ダイの射出口を成形ダイの入口の高さと同一若しくは略同一の高さを有する方形に形成し、且つ、この押出ダイ内に形成された押出し生地の流路を押出ダイ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を介して成形室に押出し生地を押し出す請求項１，２記載の補強木質合成板の押出成形方法。
4. 前記成形室の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請求項１〜３いずれか１項記載の補強木質合成板の押出成形方法。
5. 前記木質合成粉７０〜９７wt％に対して補強材３〜３０wt％を混合したことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の補強木質合成板の押出成形方法。
6. 前記補強材は、ガラス繊維、プラスチック繊維、炭素繊維、金属繊維、パルプ繊維、コットン繊維のいずれか１又は２以上の単繊維、又は前記１又は２以上の種類の単繊維を多数収束し又は縒り合わせたものであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の補強木質合成板の押出成形方法。
7. 前記補強材は、木質合成粉を形成する熱可塑性樹脂成形材と同一素材を使用し、かつ、前記補強材の溶融温度よりも低い温度で加熱して押し出すことを特徴とする請求項６記載の補強木質合成板の押出成形方法。
8. 前記補強材は、長さ１０〜３０mm、単繊維径６〜２４μである請求項６，７記載の補強木質合成板の押出成形方法。
9. 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２０〜７５wt％に対して熱可塑性樹脂成形材２５〜８０wt％を混合、ゲル化混練し、冷却、整粒して木質合成粉となし、この木質合成粉と補強材をかく拌・混合し、この混合原料を加熱、練成し、基部から先端部にかけてその溝の深さの絞り変化を少なくしたスクリューをもって押出す押出機の押出ダイに、前記押出ダイより押し出された押出し生地を加熱する溶融部及び所定の肉厚に形成して徐冷する徐冷部を有する成形室を備えた成形ダイを連結し、前記成形室の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且つ成形室を加熱するヒータと、成形室を冷却する冷却手段を成形ダイに設けると共に、前記成形ダイより押し出された押出し生地の押出し力に抗する抑制力を加えるブレーキ手段を設けたことを特徴とする補強樹脂合成板の押出成形装置。
10. 前記押出ダイの射出口を成形ダイの入口の高さと同一若しくは略同一の高さを有する方形に形成し、且つ、押出ダイ内に形成された押出し生地の流路を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請求項９記載の補強木質合成板の押出成形装置。
11. 前記成形ダイは、上下２枚の金属板よりなり、この成形ダイを形成する上下２枚の金属板のいずれか一方若しくは双方の内壁面であって、成形室の溶融部を形成する内壁面を成形室の徐冷部に向けて徐々に狭く断面変化させ、
    この上下２枚の金属板のいずれか一方若しくは双方を内壁面の断面形状の異なる金属板に交換可能に形成したことを特徴とする請求項９又は１０記載の補強木質合成板の押出成形装置。

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