JP3676248B2 - 木質成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は木質成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木片と熱可塑性樹脂とを混合して木質成形体を成形する方法としては、エクストルーダーや加熱溶融型ニーダー等で熱可塑性樹脂を溶解させて、その中に木片を投入し混練した混合物を押出成形したり、プレス成形する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように高温高圧下で溶融状態にした熱可塑性樹脂の中に木片を投入すると、元来木片が持っている種々の糖分やリグニン等が溶出し、さらにエクストルーダー等のスクリュウによる高圧状態での練込み作用によってその成分が溶融熱可塑性樹脂に分散されることゝなる。
その結果、熱可塑性樹脂成分が劣化し、所定の硬度や強度が得られなかったり、更に脆くなって充分な靱性が得られなかったりし、また耐候性も悪くなって例えば屋外で紫外線に曝露されることでチョーキングを起こす等の不具合が生ずることがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、加熱されたフレーク状の木片を散布し、散布落下中の該木片の周りに配置した複数個のスプレーガンによって、該木片に加熱溶融状態の熱可塑性樹脂を霧状またはドット状に噴霧して混合することによって原料混合物を調製し、該原料混合物をプレス成形する木質成形体の製造方法を提供するものである。
該原料混合物Ｍのプレス成形は冷間プレスで行われることが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔フレーク状木片〕
本発明において使用されるフレーク形状の木片は、例えばパールマン社のリングフレーカーや、ストランダ−、シェービングマシン等を用いて薄削片状にした形状で幅０．５〜１０mm、長さ４〜７０mm、厚み０．１〜２．５mmのものが好ましく、特に幅４〜８mm、長さ２０〜２５mm、厚み０．５〜１mmの木片が望ましい。上記木片Ｗは二種以上混合されてもよい。また該木片は例えば木造建築物を構築あるいは解体する場合に発生する端切れや廃材等から得られるものであってもよい。
また、木片に水分があると加熱成形の際木片から水蒸気が発生し、木片と熱可塑性樹脂との間に水蒸気膜を作ってしまい、木片と熱可塑性樹脂との密着がうまくいかないため、通常木片をフレーク形状に処理化した後にドライヤーにて木片の含水率を５％未満に乾燥されることが望ましい。
【０００６】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明において使用される熱可塑性樹脂としては、融点が５０〜３００℃である例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂および上記熱可塑性樹脂の廃材がある。
【０００７】
〔廃材の利用〕
また本発明の木質成形体の廃材は切削、粉砕、あるいは解繊して木片Ｗとし、再び木質成形体の原料や木質セメント板の原料として再利用が出来る。例えば廃材を適当な大きさに粉砕し、不純物を除去したのち、この粉砕物のみ、あるいは少量の熱可塑性樹脂廃材を添加し、加熱プレスすることで再度成形することが出来る。このような木質成形体の再利用においては、リサイクル性は非常に高いものであり、間接的には熱可塑性樹脂のリサイクル性が大巾に向上する。しかもこのような木質成形体は建築板、家具素材、コンクリート型枠等に大量使用されるからリサイクル熱可塑性樹脂も大量に消費出来る。またフレーク形状の木片は、改築解体廃木材を切削等の工程で加工したものを用いることが出来るので、木質分の焼却処理により発生するＣＯ2 ガスを抑制することになり、環境負荷を低減出来る。
本発明の熱可塑性樹脂として特に有用なものは、大量に廃材が発生する農業用熱可塑性樹脂シート、包装用熱可塑性樹脂袋、熱可塑性繊維製品、家庭電化製品のキャビネット、自動車のバンパー等の廃材である。
【０００８】
〔第三成分〕
上記木片Ｗと熱可塑性樹脂Ｒ以外に、本発明の木質成形体には、例えば撥水剤、防水剤、酸化防止剤、酸化抑制剤等の老化防止剤、着色剤等が添加されてもよい。
また不燃性を向上させるために、リン酸バリウム、水酸化アルミニウム、窯業系外装材の粉砕物等の無機粉体を添加してもよい。
【０００９】
〔木質成形体の製造〕
本発明の木質成形体を製造するには、まず木片Ｗに溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒをスプレーガンから霧状またはドット状に噴霧して混合する。混合比は通常木片：熱可塑性樹脂の重量比率で３０：７０〜９０：１０程度になるようにする。
【００１０】
上記混合過程において溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒは霧状またはドット状で木片Ｗに付着するので、熱可塑性樹脂Ｒを木片Ｗ中に均一に分散させることが出来る。また多種の熱可塑性樹脂Ｒを同時あるいは逐次噴霧する場合でも、霧状またはドット状に噴霧すれば、相互の相溶性に関係なく、木片Ｗに分散した場合に相分離を起こさなくなり、熱可塑性樹脂廃材を使用する場合には、分別の手間を省くことが出来る。
【００１１】
大量生産の場合、該木質成形体は連続的に製造することが好ましい。連続的に木質成形体を製造するには、図１に示すように、木片供給コンベア(1) 上の木片Ｗを該供給コンベア(1) 上に配置されている散布ロール(2,3,4) によって散布し、エクストルーダー(5) から該散布中の木片の周りに配置した複数個のスプレーガン(6) に熱可塑性樹脂溶融物Ｒを供給し、該スプレーガン(6) から該熱可塑性樹脂溶融物Ｒを霧状またはドット状に噴霧混合して散布落下中の該木片Ｗに均一に分散させる。このようにして該熱可塑性樹脂溶融物Ｒを霧状またはドット状に噴霧混合して該木片Ｗに分散させれば、該熱可塑性樹脂溶融物Ｒを該木片Ｗに対し、均一に分散付着混合させることが可能となる。
通常スプレーガン(6) は図１および図２に示すように散布される木片Ｗの周りに複数個（例えば８個）、複数段（例えば３段）に配置される。
【００１２】
このように熱可塑性樹脂溶融物Ｒを該木片Ｗに均一に散布させた上で、該混合物Ｍはコンベア(7) 上にマット状に堆積し、堆積した混合物Ｍは図示しないプレスまたは圧延ロールプレスに送られ、板状に成形される。
上記プレスまたは圧延ロールプレスより前段の装置全体は加熱保温状態の雰囲気下に収容しておくことが好ましい。雰囲気温度は吐出した熱可塑性樹脂溶融物Ｒがすぐさま冷却固化しないような温度に保つことが望ましい。
【００１３】
かくしてコンベア(7) 上にマット状に堆積した熱可塑性樹脂溶融物Ｒと木片Ｗとの混合物Ｍを堆積直後にプレス装置、ロールプレス等によりプレス成形すれば、該成形体はまだ蓄熱しているので、冷間プレス成形することができ、得られた成形体は更に冷間プレス装置、冷間ロールプレス等により冷却される。
【００１４】
〔実施例１〕
図１に示す装置において、エクストルーダー(5) の内圧は５．５〜１０Ｎ／mm2 、スプレーガン(6) はノズル径１．１７mm、エアー圧０．２５ＭＰa 、エアー温度２４０℃に設定した。ポリプロピレン樹脂廃材を粉砕し２３０℃で溶融し、該樹脂溶融物Ｒをエクストルーダ(5) を介して、スプレーガン(6) にて供給コンベア(1) から散布落下される木片Ｗ７５重量％に対し２５重量％になるように四方八方より霧状に吹付けた。なお木片Ｗはサイズ４〜８mm巾、２０〜２５mm長、０．５〜１mm厚のものを使用した。
【００１５】
上記熱可塑性樹脂溶融物Ｒと木片Ｗとの均一混合物をコンベア(7) 上にマット状に堆積させ、該堆積混合物Ｍを保温ボックス内でフォーミングした。この際木片Ｗの加熱温度を１０５℃、フォーミング雰囲気温度は１２０〜１７０℃に設定した。その後該混合物Ｍを冷間圧延ロールで圧力５Ｎ／mm2 で成形し、次いで冷却ロールプレスで冷却しながら成形し、厚み１２mmの木質成形体を得た。
【００１６】
該木質成形体の物性は下記の通りである。
実施例１
絶乾比重 ０．９５
曲げ強度 *1 ３２．４Ｎ／mm2
破壊荷重 *1 １．４６×１０3 Ｎ
たわみ *1 ３．２mm
吸水率 *2 １６％
吸水厚み膨潤率 *2 ８％
*1 : JIS A 1408に準じる
*2 : JIS A 5905に準じる
【００１７】
〔比較例〕
比較例としてポリプロピレン樹脂廃材を粉砕したものと、木片（幅４〜８mm、長さ２０〜２５mm、厚み０．５〜１mm）とを常温混合し、該混合物を温度２００℃、圧力５Ｎ／mm2 でホットプレスし、その後冷却し成形体を得た。
実施例と同様に測定した物性は下記の通りである。
【００１８】
比較例
絶乾比重 ０．７３
曲げ強度 １８．７Ｎ／mm2
破壊荷重 ０．８４×１０3 Ｎ
たわみ ４．７mm
吸水率 ７８％
吸水厚み膨潤率 ２５％
【００１９】
比較例の曲げ強度は実施例に比べてかなり低い。この原因は熱可塑性樹脂粉砕物の分散が不均一で木片間に樹脂成分が存在していない部分があるためと考えられる。また吸水率、吸水厚み膨潤率も非常に悪く同様の原因によるものと考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明においては、木片に加熱溶融状態の熱可塑性樹脂を霧状またはドット状に噴霧して該木片に分散させるから、熱可塑性樹脂と木片との混合分散が均一に行われ、強度の大きな木質成形体が得られる。また混合物の余熱を利用して冷間プレス成形して熱エネルギーを節約することも出来る。
【図面の簡単な説明】
図１〜図２は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】木片と熱可塑性樹脂溶融物との混合状態説明図
【図２】原料混合状態の他の実施例説明図
【符号の説明】
Ｒ 熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂溶融物）
Ｗ 木片
Ｍ 原料混合物
【発明の属する技術分野】
本発明は木質成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木片と熱可塑性樹脂とを混合して木質成形体を成形する方法としては、エクストルーダーや加熱溶融型ニーダー等で熱可塑性樹脂を溶解させて、その中に木片を投入し混練した混合物を押出成形したり、プレス成形する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように高温高圧下で溶融状態にした熱可塑性樹脂の中に木片を投入すると、元来木片が持っている種々の糖分やリグニン等が溶出し、さらにエクストルーダー等のスクリュウによる高圧状態での練込み作用によってその成分が溶融熱可塑性樹脂に分散されることゝなる。
その結果、熱可塑性樹脂成分が劣化し、所定の硬度や強度が得られなかったり、更に脆くなって充分な靱性が得られなかったりし、また耐候性も悪くなって例えば屋外で紫外線に曝露されることでチョーキングを起こす等の不具合が生ずることがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、加熱されたフレーク状の木片を散布し、散布落下中の該木片の周りに配置した複数個のスプレーガンによって、該木片に加熱溶融状態の熱可塑性樹脂を霧状またはドット状に噴霧して混合することによって原料混合物を調製し、該原料混合物をプレス成形する木質成形体の製造方法を提供するものである。
該原料混合物Ｍのプレス成形は冷間プレスで行われることが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔フレーク状木片〕
本発明において使用されるフレーク形状の木片は、例えばパールマン社のリングフレーカーや、ストランダ−、シェービングマシン等を用いて薄削片状にした形状で幅０．５〜１０mm、長さ４〜７０mm、厚み０．１〜２．５mmのものが好ましく、特に幅４〜８mm、長さ２０〜２５mm、厚み０．５〜１mmの木片が望ましい。上記木片Ｗは二種以上混合されてもよい。また該木片は例えば木造建築物を構築あるいは解体する場合に発生する端切れや廃材等から得られるものであってもよい。
また、木片に水分があると加熱成形の際木片から水蒸気が発生し、木片と熱可塑性樹脂との間に水蒸気膜を作ってしまい、木片と熱可塑性樹脂との密着がうまくいかないため、通常木片をフレーク形状に処理化した後にドライヤーにて木片の含水率を５％未満に乾燥されることが望ましい。
【０００６】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明において使用される熱可塑性樹脂としては、融点が５０〜３００℃である例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂および上記熱可塑性樹脂の廃材がある。
【０００７】
〔廃材の利用〕
また本発明の木質成形体の廃材は切削、粉砕、あるいは解繊して木片Ｗとし、再び木質成形体の原料や木質セメント板の原料として再利用が出来る。例えば廃材を適当な大きさに粉砕し、不純物を除去したのち、この粉砕物のみ、あるいは少量の熱可塑性樹脂廃材を添加し、加熱プレスすることで再度成形することが出来る。このような木質成形体の再利用においては、リサイクル性は非常に高いものであり、間接的には熱可塑性樹脂のリサイクル性が大巾に向上する。しかもこのような木質成形体は建築板、家具素材、コンクリート型枠等に大量使用されるからリサイクル熱可塑性樹脂も大量に消費出来る。またフレーク形状の木片は、改築解体廃木材を切削等の工程で加工したものを用いることが出来るので、木質分の焼却処理により発生するＣＯ2 ガスを抑制することになり、環境負荷を低減出来る。
本発明の熱可塑性樹脂として特に有用なものは、大量に廃材が発生する農業用熱可塑性樹脂シート、包装用熱可塑性樹脂袋、熱可塑性繊維製品、家庭電化製品のキャビネット、自動車のバンパー等の廃材である。
【０００８】
〔第三成分〕
上記木片Ｗと熱可塑性樹脂Ｒ以外に、本発明の木質成形体には、例えば撥水剤、防水剤、酸化防止剤、酸化抑制剤等の老化防止剤、着色剤等が添加されてもよい。
また不燃性を向上させるために、リン酸バリウム、水酸化アルミニウム、窯業系外装材の粉砕物等の無機粉体を添加してもよい。
【０００９】
〔木質成形体の製造〕
本発明の木質成形体を製造するには、まず木片Ｗに溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒをスプレーガンから霧状またはドット状に噴霧して混合する。混合比は通常木片：熱可塑性樹脂の重量比率で３０：７０〜９０：１０程度になるようにする。
【００１０】
上記混合過程において溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒは霧状またはドット状で木片Ｗに付着するので、熱可塑性樹脂Ｒを木片Ｗ中に均一に分散させることが出来る。また多種の熱可塑性樹脂Ｒを同時あるいは逐次噴霧する場合でも、霧状またはドット状に噴霧すれば、相互の相溶性に関係なく、木片Ｗに分散した場合に相分離を起こさなくなり、熱可塑性樹脂廃材を使用する場合には、分別の手間を省くことが出来る。
【００１１】
大量生産の場合、該木質成形体は連続的に製造することが好ましい。連続的に木質成形体を製造するには、図１に示すように、木片供給コンベア(1) 上の木片Ｗを該供給コンベア(1) 上に配置されている散布ロール(2,3,4) によって散布し、エクストルーダー(5) から該散布中の木片の周りに配置した複数個のスプレーガン(6) に熱可塑性樹脂溶融物Ｒを供給し、該スプレーガン(6) から該熱可塑性樹脂溶融物Ｒを霧状またはドット状に噴霧混合して散布落下中の該木片Ｗに均一に分散させる。このようにして該熱可塑性樹脂溶融物Ｒを霧状またはドット状に噴霧混合して該木片Ｗに分散させれば、該熱可塑性樹脂溶融物Ｒを該木片Ｗに対し、均一に分散付着混合させることが可能となる。
通常スプレーガン(6) は図１および図２に示すように散布される木片Ｗの周りに複数個（例えば８個）、複数段（例えば３段）に配置される。
【００１２】
このように熱可塑性樹脂溶融物Ｒを該木片Ｗに均一に散布させた上で、該混合物Ｍはコンベア(7) 上にマット状に堆積し、堆積した混合物Ｍは図示しないプレスまたは圧延ロールプレスに送られ、板状に成形される。
上記プレスまたは圧延ロールプレスより前段の装置全体は加熱保温状態の雰囲気下に収容しておくことが好ましい。雰囲気温度は吐出した熱可塑性樹脂溶融物Ｒがすぐさま冷却固化しないような温度に保つことが望ましい。
【００１３】
かくしてコンベア(7) 上にマット状に堆積した熱可塑性樹脂溶融物Ｒと木片Ｗとの混合物Ｍを堆積直後にプレス装置、ロールプレス等によりプレス成形すれば、該成形体はまだ蓄熱しているので、冷間プレス成形することができ、得られた成形体は更に冷間プレス装置、冷間ロールプレス等により冷却される。
【００１４】
〔実施例１〕
図１に示す装置において、エクストルーダー(5) の内圧は５．５〜１０Ｎ／mm2 、スプレーガン(6) はノズル径１．１７mm、エアー圧０．２５ＭＰa 、エアー温度２４０℃に設定した。ポリプロピレン樹脂廃材を粉砕し２３０℃で溶融し、該樹脂溶融物Ｒをエクストルーダ(5) を介して、スプレーガン(6) にて供給コンベア(1) から散布落下される木片Ｗ７５重量％に対し２５重量％になるように四方八方より霧状に吹付けた。なお木片Ｗはサイズ４〜８mm巾、２０〜２５mm長、０．５〜１mm厚のものを使用した。
【００１５】
上記熱可塑性樹脂溶融物Ｒと木片Ｗとの均一混合物をコンベア(7) 上にマット状に堆積させ、該堆積混合物Ｍを保温ボックス内でフォーミングした。この際木片Ｗの加熱温度を１０５℃、フォーミング雰囲気温度は１２０〜１７０℃に設定した。その後該混合物Ｍを冷間圧延ロールで圧力５Ｎ／mm2 で成形し、次いで冷却ロールプレスで冷却しながら成形し、厚み１２mmの木質成形体を得た。
【００１６】
該木質成形体の物性は下記の通りである。
実施例１
絶乾比重 ０．９５
曲げ強度 *1 ３２．４Ｎ／mm2
破壊荷重 *1 １．４６×１０3 Ｎ
たわみ *1 ３．２mm
吸水率 *2 １６％
吸水厚み膨潤率 *2 ８％
*1 : JIS A 1408に準じる
*2 : JIS A 5905に準じる
【００１７】
〔比較例〕
比較例としてポリプロピレン樹脂廃材を粉砕したものと、木片（幅４〜８mm、長さ２０〜２５mm、厚み０．５〜１mm）とを常温混合し、該混合物を温度２００℃、圧力５Ｎ／mm2 でホットプレスし、その後冷却し成形体を得た。
実施例と同様に測定した物性は下記の通りである。
【００１８】
比較例
絶乾比重 ０．７３
曲げ強度 １８．７Ｎ／mm2
破壊荷重 ０．８４×１０3 Ｎ
たわみ ４．７mm
吸水率 ７８％
吸水厚み膨潤率 ２５％
【００１９】
比較例の曲げ強度は実施例に比べてかなり低い。この原因は熱可塑性樹脂粉砕物の分散が不均一で木片間に樹脂成分が存在していない部分があるためと考えられる。また吸水率、吸水厚み膨潤率も非常に悪く同様の原因によるものと考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明においては、木片に加熱溶融状態の熱可塑性樹脂を霧状またはドット状に噴霧して該木片に分散させるから、熱可塑性樹脂と木片との混合分散が均一に行われ、強度の大きな木質成形体が得られる。また混合物の余熱を利用して冷間プレス成形して熱エネルギーを節約することも出来る。
【図面の簡単な説明】
図１〜図２は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】木片と熱可塑性樹脂溶融物との混合状態説明図
【図２】原料混合状態の他の実施例説明図
【符号の説明】
Ｒ 熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂溶融物）
Ｗ 木片
Ｍ 原料混合物
Claims (2)
- 加熱されたフレーク状の木片を散布し、散布落下中の該木片の周りに配置した複数個のスプレーガンによって、該木片に加熱溶融状態の熱可塑性樹脂をスプレーガンにて霧状またはドット状に噴霧して混合することによって原料混合物を調製し、該原料混合物をプレス成形することを特徴とする木質成形体の製造方法
- 該原料混合物の成形はフレーク状の木片と熱可塑性樹脂溶融物との混合時の余熱を利用して冷間プレス成形で行われる請求項１に記載の木質成形体の製造方法
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002283377A JP2002283377A (ja) | 2002-10-03 |
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2001
- 2001-03-26 JP JP2001087735A patent/JP3676248B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2005262544A (ja) | 木質成形体および木質成形体の製造方法 |
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