JP3934936B2

JP3934936B2 - Molding method

Info

Publication number: JP3934936B2
Application number: JP2001393636A
Authority: JP
Inventors: 山本　　誠; 滋永澤; 昌人仲前
Original assignee: SAITAMA PREFECTURE
Current assignee: SAITAMA PREFECTURE
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2002254457A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性樹脂により小片状材料を結合して得られる成型物、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境に重要な役割を果している森林資源の減少化傾向を防止するために森林から生産される木材の有効利用は勿論、従来ほとんど焼却する以外は利用価値のなかった木材の一部分である枝葉、および樹皮などの活用方法を開発することが重要である。
さらには、最近家屋の解体に伴って発生する木材、石膏ボードなどの建築廃材の処理が大きな社会問題になっている。
これら森林資源、建築廃材などの有効利用の１つに、材料を小片化して結合剤を介してボードなどの成型物にして利用する方法がある。たとえば、ユリアホルムアルデヒド樹脂などの熱硬化性樹脂を結合剤として小片状材料をボードにする方法が広く行われている。
【０００３】
この熱硬化性樹脂を使用したボードの製造方法は、たとえば１００℃以上のような高温条件下にして硬化することが必要であり、そのための加熱装置および多くのエネルギーが必要であった。さらに、ユリアホルムアルデヒド樹脂などを用いた場合には、結合剤にホルムアルデヒドが含まれているため、作業中に発生するホルムアルデヒドによる作業者の安全問題や、製造されたボード中に残留するホルムアルデヒドに起因する種々の問題が知られており、このような課題を有しない新たなボードが望まれていた。また、熱硬化性樹脂を用いて肉厚の成形品を製造する場合には、内部まで充分に硬化させるには長い時間がかかり、エネルギーコストがさらに増大すると共に、品質のバラツキも生じやすいという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決する、新規な成型物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂により小片状材料を結合した加圧成型物であって、小片状材料の加圧成型温度Ｔ（℃）と熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（℃）が、Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５であることを特徴とする成型物に関する。
また、本発明は、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体、ポリアクリル酸誘導体、(無水)マレイン酸−ビニルエーテル共重合体、（無水）マレイン酸−酢酸ビニル共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−(メタ)アリルスルホン酸(塩)共重合体からなる群より選ばれる水溶性ポリマーの少なくとも一種をさらに含有する、上記成型物に関する。
さらに本発明は、
１）熱可塑性樹脂のエマルジョンまたはラテックスと小片状材料を混合する工程、
２）得られた混合物を乾燥する工程、および
３）Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５の条件で加圧成型する工程を有する、本発明にかかる成型物の製造方法に関する。
本発明はさらに、上記の本発明の製造方法において、工程２）の後であって、工程３）の前に、混合物を水で湿らせる工程をさらに含む方法に関する。
【０００６】
本発明で使用される熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有するものであればよく、天然樹脂および合成樹脂のいずれであってもよい。また、熱可塑性を有していれば、若干の架橋を有するものであっても良い。
【０００７】
本発明では、小片材料の加圧成形温度Ｔ（℃）と熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（℃）が、Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５であることが必要であり、好ましくはＴｇ＋４０≧Ｔ≧Ｔｇ＋１０である。
小片材料の加圧成形温度Ｔが熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇに対してＴ＜Ｔｇ＋５の場合には、加圧成型時に小片材料間を結合する熱可塑性樹脂の融着性が不足し、十分な接着強度が得られず、その結果成型物が得られないかあるいは成型物が得られたとしても力学強度に乏しい成型物しか得られないという問題がある。一方、Ｔ＞Ｔｇ＋８０の場合には、過大なエネルギーコストがかかる上、加圧成型時の形体保持性の欠如、ブレス装置への成形体の付着等が問題になる。
【０００８】
本発明に使用することのできる熱可塑性樹脂としては、熱可塑性を有する樹脂であれば特に制限はないが、たとえば酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルを含むエチレン性不飽和モノマーの共重合体であるアクリル樹脂、スチレンブタジエン共重合体などが好適に使用できる。さらに好ましく本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、酢酸ビニル樹脂、およびエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの樹脂である。好ましくは熱可塑性樹脂はエマルジョン重合により製造される。
【０００９】
エマルジョン重合の方法については特に制限はなく、通常の方法で差し支えない。例えば、酢酸ビニル等の単量体を水中で各種乳化剤、保護コロイドの存在下、過硫酸塩等の開始剤を添加することにより得られるが、その際の、単量体の添加方法（一括添加、逐次添加、分割添加等）、乳化剤の種類（アニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤等）や保護コロイドの種類（ポリビニルアルコール系高分子、セルロース系高分子等）、開始剤の種類（過硫酸塩等、過酸化水素等のパーオキサイド類、それらとのレドックス反応の用いる重亜硫酸ナトリウム等の還元剤等）やその添加方法（一括添加、逐次添加、分割添加等）、その他攪拌条件、重合温度等の製造条件については公知であり、必要に応じ適宜決定できる。
【００１０】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、エマルジョンの形態で提供されることが、安全性、環境などの観点から好ましい。熱可塑性樹脂のエマルジョンとしては、固形分２０−７０％のものが好ましく使用される。また、複数の熱可塑性樹脂を混合使用することもできる。
熱可塑性樹脂のエマルジョンの粘度は特に制限はなく、その固形分濃度により変わるが、作業性等の観点で２０００００ｍＰａ・ｓ（２３℃、ブルックフィールド粘度計（ＢＨ型）、２ｒｐｍで測定）以下が好ましい。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、特に制限はないが、一般的には−４０〜６０℃の範囲から選択される。Ｔｇは好ましくは−２０℃から６０℃、より好ましくは０℃から６０℃の範囲である。
【００１１】
熱可塑性樹脂は好ましくは酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、アクリル樹脂およびスチレン−ブタジエン共重合体からなる群から選択される。
ポリ酢酸ビニルとしては、例えば、酢酸ビニルモノマーを保護コロイドの存在下で乳化重合して得られるものが好適に使用できる。
ポリ酢酸ビニル系エマルジョンは、粘度が１０００〜２０００００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。又、ｐＨは３〜８であることが好ましい。ポリ酢酸ビニルは一般に数十万から数百万の分子量を有するが、いずれのものも使用することができる。好ましくは分子量は１０万以上、より好ましくは５０万以上である。
【００１２】
エチレン−酢酸ビニルコポリマーとしては、例えば、エチレンと酢酸ビニルモノマーを保護コロイドの存在下で乳化共重合して得られるものが好適に使用できる。エチレン−酢酸ビニルコポリマー中のエチレン含有量は好ましくは５−４０％であり、より好ましくは１０−２５％である。粘度は好ましくは２００〜２００００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは５００〜７０００ｍＰａ・ｓである。またｐＨは４−７であることが好ましい。
また、たとえばエチレン−酢酸ビニルコポリマーをシードとして使用して酢酸ビニルをその上に乳化重合させたような共重合体も、本発明におけるエチレン−酢酸ビニルコポリマーに包含され、好適に使用することができる。
【００１３】
ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、アクリル樹脂およびスチレン−ブタジエン共重合体は種々のグレードのものが多くの製造者から市販されており、望ましい特性に応じて適宜選択して使用することができる。
【００１４】
また、本発明の成型物は、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体、ポリアクリル酸誘導体、(無水)マレイン酸−ビニルエーテル共重合体、（無水）マレイン酸−酢酸ビニル共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−(メタ)アリルスルホン酸(塩)共重合体からなる群より選ばれる水溶性ポリマーの少なくとも一種を含有することもできる。なかでも、ポリビニルアルコール系高分子が好ましく用いられる。ポリビニルアルコール系高分子としては各種の重合度、鹸化度のものが使用できる。一般的には重合度２００〜４０００、鹸化度５０〜１００モル％のものが使用される。また、α−オレフィン系単量体由来の疎水基、カルボキシル基、スルホン酸基、カチオン基、アセトアセチル基、シラノール基等で変性したポリビニルアルコールも使用可能である。
上記水溶性ポリマーを含有させる方法としては、熱可塑性樹脂のエマルジョンと水溶性ポリマーを混合したものを小片状材料と混合して乾燥後加圧成型する方法の他、ポリビニルアルコール系高分子等の水溶性ポリマーを保護コロイドとして各種単量体を乳化重合することにより得られる熱可塑性エマルジョンを用いる方法が考えられる。後者の場合、乳化重合時に水溶性ポリマーと熱可塑性樹脂が一部グラフト体を形成するため成型物中に確実に水溶性ポリマーが含有される。
【００１５】
本発明で用いられる小片状材料の材質、粒系および形状は、その材料および製造する成型物の種類、要求性能などにより変化するので、公知の技術に基づき当業者が適宜選択することができる。小片状材料としては、木材小片、木材繊維、樹皮等の木材に由来する木質材料が好適に使用される。合板等の木材の廃材、新聞紙および雑誌等の古紙、紙巻、段ボール、木炭、もみがら、コルク栓の製造工程で出る削りくず（コルク粒）等の材料も使用することができる。
これらの材料は必要に応じ、破断粉砕して適当な大きさにして使用することができる。好適な小片状材料は木質材料である。
木質材料を使用する場合に、その木の種類は問わないが、松、杉、ひのき等の針葉樹、ラワン、カポール、ポプラ、ヤナギ等の広葉樹由来のものが好適に使用される。
【００１６】
小片状材料として木材チップを使用する場合には、一般に０．１から５.０ｍｍ厚、１から１００ｍｍのサイズのものが使用される。小片状材料として樹皮を使用する場合には、一般には１５ｍｍメッシュパスのものが好適に使用される。用途に応じて複数種類の小片状材料を混合使用することができる。
成型物の吸湿変形を防止するために、パラフインワックス等の撥水剤を添加することもできる。また必要に応じて、充填材、溶剤、顔料、染料、防腐剤、防虫剤、消泡剤等を添加することができる。
【００１７】
本発明は、１）熱可塑性樹脂のエマルジョンまたはラテックスと小片状材料を混合する工程、２）得られた混合物を乾燥する工程、および３）Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５の条件で加圧成型する工程を有する、本発明の成型物を製造する方法も提供する。
本発明の方法においては、熱可塑性樹脂（水溶性ポリマーを含む場合もある）と小片状材料を混合した後、得られた混合物が乾燥され、その後Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５の条件で加圧成型される。従来方法では熱硬化性樹脂と小片状材料を混合した後、加熱圧縮により成型されており、この点において本発明方法は従来方法と全く相違する、新規な成型物の製造方法を提供するものである。
【００１８】
小片状材料は必要に応じ水洗し、乾燥した後使用することができる。熱可塑性樹脂と小片状材料との混合は、公知の任意の方法により行うことができ、例えばスプレー塗布または含浸等の方法により行うことができる。混合方法、混合装置、混合時間などは小片状材料の種類および大きさ、ならびに熱可塑性樹脂の種類および混合比率に応じて、適宜選択することができる。小片状材料の表面全体に熱可塑性樹脂が存在するように、充分に混合することが望ましい。
小片状材料に対するエマルジョンの塗布量は、材料の種類によって異なるが、例えば木材チップ（含水率５−１５％）１００重量部に対して、エマルジョンの固形分として５−５０重量部、好ましくは１０−３０重量部である。樹脂量が少ないと結合力が不十分となり、樹脂量が多すぎてもそれに対応する結合力の向上を得ることができない。
【００１９】
得られた混合物の乾燥は公知の方法により行うことができ、たとえば室温における風乾、熱風乾燥、オーブン中における加熱乾燥など、任意の方法が使用できる。乾燥は、エマルジョン中の水分がほぼ蒸発し、半透明ないし透明の樹脂の乾燥皮膜を形成するまで行うことが好ましい。適当な乾燥程度は使用するポリマー混合物の種類、分子量、使用する小片状材料の種類および大きさ、ならびにポリマー混合物と小片状材料との混合比率などによっても変化する。
【００２０】
本発明の製造方法において、加圧成型前に小片材料に熱可塑性樹脂のエマルジョンを塗布し上記の通り乾燥することも、従来のエマルジョンを用いた小片材料からなる成型物の製造方法とは大きく異なる。従来は、単に水を含むエマルジョンと小片材料をウエット状態で混合し型枠等に流し込んだ後、適当に加圧し乾燥することにより成型物を得る方法が公知の方法として一般的であったが、この方法では、乾燥工程が律速となり生産性の向上は望めない上、成型物の寸法安定性等にも大きな問題があった。
【００２１】
加圧時間は材料の種類によって異なるが、典型的には１分から３０分程度の短時間で充分である。また、加圧圧力は成型物に求められる要求性能により異なるが、典型的には１ｋｇｆ／ｃｍ^２から３０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧締力で充分である。
成形は小片状材料の加圧成型温度Ｔ（℃）と熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（℃）が、Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５となる温度、好ましくはＴｇ＋４０≧Ｔ≧Ｔｇ＋１０となる温度で行われる。一般的には、成形は０から１２０℃の温度範囲で行うことができ、好ましくは常温、すなわち０−７５℃の範囲で行うことができ、より好ましくは１０−７５℃、さらに好ましくは２０−７５℃、最も好ましくは２０−７０℃の範囲で行うことができる。通常は、常温において加熱することなく成形が行われるが、樹脂のＴｇが高い場合、混合物の水分量が低い場合、及び冬季における成形のように周囲温度の低い条件下の場合などにおいては、必要に応じ若干の加熱をすることが、成形時間を短くするために好ましい場合がある。また、加熱乾燥を行う際には、乾燥工程後、冷却することなくそのままの温度で加圧成形することが生産効率上好ましい。
【００２２】
本発明の好ましい態様においては、Ｔが０から１２０℃の範囲であり、Ｔｇが−４０℃から６０℃の範囲であり、Ｔｇ＋８０≧Ｔ≧Ｔｇ＋５の範囲で成形が行われ、最も好ましい態様においては、Ｔが２０から７０℃の範囲であり、Ｔｇが０℃から６０℃の範囲であり、Ｔｇ＋４０≧Ｔ≧Ｔｇ＋１０の範囲で成形が行われる。
【００２３】
本発明方法の好ましい態様においては、乾燥後、加圧成形前に混合物を水で湿らせる工程をさらに含む。かかる工程を有することにより、乾燥時の水分量が好ましい範囲内よりも少なくなった場合にも、水分量を調節して好ましい水分量の範囲とし、混合物の粘着性を得ることができる。さらに、乾燥させた混合物を長期間保存しておき、成形前に水分を補充することにより所望の時期に成形することが可能になる。これにより、たとえば小片状材料とポリマー混合物との混合乾燥のみをある期間に行い、その後必要に応じ、所望の時期に成形加工を行うことが可能となる。
【００２４】
成型物の耐水性を向上させるために、ポリマー混合物に架橋剤を加えることができる。架橋剤としては、任意のものが使用できるが、イソシアネート化合物が好ましい。イソシアネート化合物としては、イソシアネート基を２個以上有する化合物が使用でき、たとえばトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、メチレンビス（４，１−フェニレン）ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、およびこれらのアダクト等が挙げられる。
架橋剤は、ポリマー混合物１重量部に対して０．５重量部を上限とする範囲で混合することが好ましい。架橋剤の量がこの以上であると、結合力が低下してしまうので好ましくない。
【００２５】
本発明にかかる成型物は、特定のポリマー混合物を使用し、常温における加圧成形により得ることができるので、加熱に要するエネルギーコストを低減することができるとともに、成型品のそりなどの変形が少ないという特徴を有する。さらにプレスの加熱装置が必要ではないので、設備投資も少なくすることができる。また、加熱の必要がないので成型品の形状における自由度が増大し、特に厚い成型品の製造が容易となる。
本発明ではホルムアルデヒドを含有しないポリマー混合物を使用するので、ホルムアルデヒドに起因する製造工程における主として健康上の危険がなく、得られた製品での残留ホルムアルデヒドに起因する問題も生じない。
本発明により得られた成型物は、種々の用途に使用することができるが、代表的には屋根下地材、床材、壁材等の建築資材、家具等の木工品の材料、ならびに植林地等における雑草の成長を防止するために施設するボードおよび植物の保水性ボード等の植生材料、梱包資材として使用される緩衝材（発泡スチロ-ル等の代替）として使用することができる。特に建築資材として使用した際には断熱性、防音性にすぐれるという特徴がある。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、以下の実施例は本発明の範囲を何ら制限するものではない。
【００２６】
実施例１
木材チップ（杉材、含水率約１５％）１００重量部を容器に採り、酢酸ビニル樹脂エマルション（コニシ株式会社製、ボンドＣＸ５５）を４０重量部添加して充分撹拌混合してから、チップをばらばらにして３０℃に１日放置して乾燥させた後、前記温度で霧吹き器で水分をチップ表面に湿る程度に散布し、直ちにボード型枠（３００×６００×高さ２５ｍｍ以上）に充填し、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧して５分間保持した後、解圧して型枠から取り出し、２０℃に７日間放置した。３００×６００×厚さ２５ｍｍの得られたボードの表面をサンダーで平滑にして本箱の棚板として使用したところ、そり、ねじれなどの狂いも見られず充分実用に供することができた。
比較例１として３０℃に１日放置して乾燥させる工程と、前記温度で霧吹き器で水分をチップ表面に湿る程度に散布する工程を省略した以外は実施例と同じ操作を行った。得られたボードは型枠から取り出す際にばらばらとなり、比較例の方法では成型物が得られないことが確認された。
【００２７】
実施例２
木材チップ（ひのき材、含水率約１５％）１００重量部を容器に採り、実施例１の酢酸ビニル樹脂エマルション５０重量部を添加して充分撹拌混合してから、チップをばらばらにして４０℃に１日放置して乾燥させた後、ボード型枠（５００×６００×高さ８０ｍｍ以上）に充填し、５ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧して５分間保持した後、解圧して型枠から取り出し、２０℃に７日間放置した。３００×６００で厚さが４０ｍｍと８０ｍｍの２種類の成型物を得た。埼玉県北本市の有限会社グランテックの敷地内の土地に、以前からあった雑草を除去して７月から１０月まで施設したところほとんど雑草の発生は見られなかった。
比較例２として４０℃に１日放置して乾燥させる工程を省略した以外は実施例と同じ操作を行った。得られたボードは型枠から取り出す際にばらばらとなり、比較例の方法では成型物が得られないことが確認された。
【００２８】
実施例３
くずコルク（粒径３−１５ｍｍ）１００重量部を容器に採り、実施例１の酢酸ビニル樹脂エマルションを８０重量部添加して充分撹拌混合してから、チップをばらばらにして４０℃に１日放置して乾燥させた後、ボード型枠（５００×６００×高さ１００ｍｍ以上）に充填し、７ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧して１０分間保持した後、解圧して型枠から取り出し、２０℃に７日間放置した。得られた成型物から厚さ２０ｍｍのボードを作成した。このボードを木製床（ラワン合板）面に、酢酸ビニル樹脂エマルション（固形分４０％）で接着し、コルク床を得た。得られたコルク床はコルク特有の弾性を維持し、極めて歩行感に優れた床材として使用できた。
比較例３として４０℃に１日放置して乾燥させる工程を省略した以外は実施例と同じ操作を行った。得られたボードは型枠から取り出す際にばらばらとなり、比較例の方法では成型物が得られないことが確認された。
【００２９】
実施例４
１５ｍｍメッシュ通過のバーク（杉樹皮）を含水率約１５％に調湿し、バーク１００重量部に対し、実施例１の酢酸ビニル樹脂エマルションを、固形分として１０，２０，または３０重量部をハンドスプレーで塗布した。
接着剤を塗布したバークを４０℃で７２時間以上放置乾燥した後、２１０ｍｍ×１００ｍｍ×高さ６０ｍｍの木型へ１０５ｇ投入し、圧締圧１０，２０，または３０ｋｇｆ／ｃｍ^２、圧締時間１０分で成形した。
成形したボードは４０℃にて１０日間以上放置した後、丸鋸盤で幅２０ｍｍに切断し、曲げ試験用の試験片を作成した。ＪＩＳＺ２１０１に準じた３点曲げ試験を行った（Ｎ＝３）。結果を図１および表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
試験結果から、接着剤の量および圧締圧を調節することにより、充分な強度を有する成型物が得られることがわかる。
【００３２】
実施例５
酢酸ビニル樹脂エマルションをエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルション（株式会社クラレ製、パンフレックスＯＭ４０００）に置き換えた以外は実施例１と同様の実験を行ったところ、実施例１同じ結果が得られた。
【００３３】
実施例６−１０、比較例４−５
木材チップ（杉材含水率約１５％）２００ｇを容器にとり各種熱可塑性樹脂のエマルジョン（水溶性ポリマーとしてポリビニルアルコールを含有するものもある：実施例６−９、比較例４、５）を８０ｇ（固形分濃度５０％で使用）添加して充分撹拌混合してからばらばらにして６０℃で３時間乾燥させて木材チップ混合物を得た。この方法で作成した混合物を各種温度で型枠（２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１５０ｍｍ）へ投入し加圧（１５ｋｇ／ｃｍ^２）して１０分間放置後解圧して型枠から取り出し２日間放置して成型物を得た。この成型物をＪＩＳＺ２１０１に準じた３点曲げ試験を行った（Ｎ＝３）結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】

＊実施例６使用のアクリル酸エステル系合成樹脂エマルジョンは、株式会社クラレ製ＰＶＡ（Ｍ−２０５）を固形分比６％使用して試作したメタクリル酸メチル／アクリル酸ブチル共重合エマルジョンを使用。
＊実施例６−１０、比較例４および５は熱可塑性樹脂エマルジョンを８０ｇ（固形分５０％で）使用。したがって、熱可塑性樹脂を物品の１６．７％使用となる。
【００３５】
【発明の効果】
実施例の結果から明らかなように、本発明の成型物は十分な強度を有するものであり、本発明の成型方法により成型物を低エネルギーコストで効率よく生産する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例４の結果を示す図である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a molded article obtained by bonding small pieces of material with a thermoplastic resin, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In order to prevent the decline of forest resources that play an important role in the global environment, not only the effective use of wood produced from forests, but also the branches and leaves that are part of the wood that had little value in the past other than incineration, It is important to develop methods for utilizing bark and bark.
Furthermore, the disposal of building waste materials such as wood and gypsum board that have recently been generated due to the dismantling of houses has become a major social problem.
One of the effective uses of these forest resources, building wastes, etc. is a method in which the material is cut into small pieces and used as a molded product such as a board through a binder. For example, a method of making a piece-like material into a board by using a thermosetting resin such as urea formaldehyde resin as a binder is widely used.
[0003]
The board manufacturing method using this thermosetting resin needs to be cured under a high temperature condition such as 100 ° C. or more, and a heating device and a lot of energy are required for that purpose. Furthermore, when urea formaldehyde resin or the like is used, formaldehyde is contained in the binder, which may be caused by worker safety problems caused by formaldehyde generated during work or formaldehyde remaining in the manufactured board. Various problems are known, and a new board that does not have such a problem has been desired. In addition, when manufacturing a thick molded product using a thermosetting resin, it takes a long time to fully cure to the inside, which further increases energy costs and tends to cause quality variations. There was also.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of this invention is to provide the novel molding and its manufacturing method which solve said subject.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a pressure molded product in which small pieces of material are combined with a thermoplastic resin, and the pressure molding temperature T (° C.) of the small pieces of material and the glass transition temperature Tg (° C.) of the thermoplastic resin. Relates to a molded product characterized in that Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5.
The present invention also includes polyvinyl alcohol, cellulose derivatives, polyacrylic acid derivatives, (anhydrous) maleic acid-vinyl ether copolymers, (anhydrous) maleic acid-vinyl acetate copolymers, isobutylene-maleic anhydride copolymers, acetic acid. The present invention relates to the above molded article further containing at least one water-soluble polymer selected from the group consisting of vinyl- (meth) allylsulfonic acid (salt) copolymers.
Furthermore, the present invention provides
1) A step of mixing an emulsion or latex of a thermoplastic resin and a small piece of material,
The present invention relates to a method for producing a molded product according to the present invention, comprising 2) a step of drying the obtained mixture, and 3) a step of pressure molding under conditions of Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5.
The present invention further relates to the method of the present invention described above, further comprising the step of moistening the mixture with water after step 2) and before step 3).
[0006]
The thermoplastic resin used in the present invention only needs to have thermoplasticity, and may be either a natural resin or a synthetic resin. Moreover, as long as it has thermoplasticity, you may have some bridge | crosslinking.
[0007]
In the present invention, it is necessary that the pressure molding temperature T (° C.) of the small piece material and the glass transition temperature Tg (° C.) of the thermoplastic resin are Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5, preferably Tg + 40 ≧ T ≧ Tg + 10. is there.
When the pressure molding temperature T of the small piece material is T <Tg + 5 with respect to the glass transition temperature Tg of the thermoplastic resin, the meltability of the thermoplastic resin that bonds the small piece materials at the time of the pressure molding is insufficient. As a result, there is a problem that a sufficient adhesive strength cannot be obtained, and as a result, a molded product cannot be obtained, or even if a molded product is obtained, only a molded product having poor mechanical strength can be obtained. On the other hand, in the case of T> Tg + 80, excessive energy costs are required, and the lack of shape retention at the time of pressure molding, adhesion of the molded product to the brace apparatus, and the like become problems.
[0008]
The thermoplastic resin that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin. For example, vinyl acetate resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, acrylic ester and / or methacrylic ester. An acrylic resin, a styrene butadiene copolymer, or the like, which is a copolymer of ethylenically unsaturated monomers containing, can be suitably used. More preferably, the thermoplastic resin used in the present invention is at least one resin selected from the group consisting of vinyl acetate resins and ethylene-vinyl acetate copolymer resins. Preferably the thermoplastic resin is produced by emulsion polymerization.
[0009]
The method for emulsion polymerization is not particularly limited and may be a normal method. For example, a monomer such as vinyl acetate can be obtained by adding an initiator such as persulfate in water in the presence of various emulsifiers and protective colloids. , Sequential addition, divided addition, etc.), type of emulsifier (anionic emulsifier, nonionic emulsifier, cationic emulsifier, etc.), type of protective colloid (polyvinyl alcohol polymer, cellulose polymer, etc.), type of initiator ( Persulfates, peroxides such as hydrogen peroxide, reducing agents such as sodium bisulfite used for redox reaction with them) and addition methods (batch addition, sequential addition, divided addition, etc.), other stirring conditions, Production conditions such as polymerization temperature are known and can be determined as needed.
[0010]
The thermoplastic resin used in the present invention is preferably provided in the form of an emulsion from the viewpoints of safety, environment, and the like. As the thermoplastic resin emulsion, those having a solid content of 20 to 70% are preferably used. Also, a plurality of thermoplastic resins can be mixed and used.
The viscosity of the thermoplastic resin emulsion is not particularly limited and varies depending on the solid content concentration, but is preferably 200000 mPa · s (measured at 23 ° C., Brookfield viscometer (BH type), 2 rpm) or less from the viewpoint of workability and the like. .
The glass transition temperature Tg of the thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited, but is generally selected from the range of -40 to 60 ° C. Tg is preferably in the range of −20 ° C. to 60 ° C., more preferably 0 ° C. to 60 ° C.
[0011]
The thermoplastic resin is preferably selected from the group consisting of vinyl acetate resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, acrylic resin and styrene-butadiene copolymer.
As the polyvinyl acetate, for example, those obtained by emulsion polymerization of a vinyl acetate monomer in the presence of a protective colloid can be suitably used.
The polyvinyl acetate emulsion preferably has a viscosity of 1000 to 200000 mPa · s. Moreover, it is preferable that pH is 3-8. Polyvinyl acetate generally has a molecular weight of hundreds of thousands to millions, but any can be used. The molecular weight is preferably 100,000 or more, more preferably 500,000 or more.
[0012]
As the ethylene-vinyl acetate copolymer, for example, a copolymer obtained by emulsion copolymerization of ethylene and vinyl acetate monomer in the presence of a protective colloid can be preferably used. The ethylene content in the ethylene-vinyl acetate copolymer is preferably 5-40%, more preferably 10-25%. The viscosity is preferably 200 to 20000 mPa · s, more preferably 500 to 7000 mPa · s. Moreover, it is preferable that pH is 4-7.
Further, for example, a copolymer obtained by emulsion polymerization of vinyl acetate thereon using ethylene-vinyl acetate copolymer as a seed is also included in the ethylene-vinyl acetate copolymer in the present invention and can be preferably used. .
[0013]
Various grades of polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylic resin and styrene-butadiene copolymer are commercially available from many manufacturers, and can be selected and used as appropriate according to the desired properties. .
[0014]
Further, the molded product of the present invention comprises polyvinyl alcohol, cellulose derivative, polyacrylic acid derivative, (anhydrous) maleic acid-vinyl ether copolymer, (anhydrous) maleic acid-vinyl acetate copolymer, isobutylene-maleic anhydride copolymer. The polymer may also contain at least one water-soluble polymer selected from the group consisting of vinyl acetate- (meth) allylsulfonic acid (salt) copolymers. Of these, polyvinyl alcohol polymers are preferably used. Polyvinyl alcohol polymers having various degrees of polymerization and saponification can be used. Generally, those having a polymerization degree of 200 to 4000 and a saponification degree of 50 to 100 mol% are used. Polyvinyl alcohol modified with a hydrophobic group, carboxyl group, sulfonic acid group, cation group, acetoacetyl group, silanol group or the like derived from an α-olefin monomer can also be used.
As a method for containing the water-soluble polymer, a mixture of a thermoplastic resin emulsion and a water-soluble polymer is mixed with a small piece of material, dried, and then pressure-molded. A method using a thermoplastic emulsion obtained by emulsion polymerization of various monomers using a water-soluble polymer as a protective colloid can be considered. In the latter case, the water-soluble polymer and the thermoplastic resin partially form a graft during the emulsion polymerization, so that the molded product surely contains the water-soluble polymer.
[0015]
The material, grain system, and shape of the small piece material used in the present invention vary depending on the material, the type of molded product to be manufactured, required performance, etc., and can be appropriately selected by those skilled in the art based on known techniques. . As the piece-like material, a woody material derived from wood such as a piece of wood, wood fiber, or bark is preferably used. Wood waste such as plywood, waste paper such as newspapers and magazines, cigarettes, corrugated cardboard, charcoal, chaff, and materials such as shavings (cork grains) produced in the cork stopper manufacturing process can also be used.
These materials can be used by breaking and crushing to an appropriate size if necessary. A preferred piece of material is a woody material.
When using a wood material, the kind of the tree is not limited, but those derived from conifers such as pine, cedar and cypress, and broad-leaved trees such as lauan, capol, poplar and willow are preferably used.
[0016]
When wood chips are used as the small piece material, those having a thickness of 0.1 to 5.0 mm and a size of 1 to 100 mm are generally used. When bark is used as the small piece material, generally a 15 mm mesh pass is preferably used. A plurality of kinds of small piece materials can be mixed and used depending on the application.
In order to prevent moisture absorption deformation of the molded product, a water repellent such as paraffin wax may be added. Moreover, a filler, a solvent, a pigment, a dye, a preservative, an insecticide, an antifoaming agent, etc. can be added as needed.
[0017]
The present invention includes 1) a step of mixing a thermoplastic resin emulsion or latex and a piece-like material, 2) a step of drying the resulting mixture, and 3) a step of pressure molding under the conditions of Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5. There is also provided a method for producing the molded article of the present invention.
In the method of the present invention, after mixing a thermoplastic resin (which may contain a water-soluble polymer) and a small piece of material, the resulting mixture is dried and then pressure molded under the conditions of Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5 Is done. In the conventional method, a thermosetting resin and a small piece of material are mixed and then molded by heat compression. In this respect, the method of the present invention provides a novel method for producing a molded product, which is completely different from the conventional method. It is.
[0018]
The small piece material can be used after being washed with water and dried if necessary. Mixing of the thermoplastic resin and the small piece material can be performed by any known method, for example, spray coating or impregnation. A mixing method, a mixing device, a mixing time, and the like can be appropriately selected according to the type and size of the small piece material and the type and mixing ratio of the thermoplastic resin. It is desirable to mix well so that the thermoplastic resin is present on the entire surface of the piece-like material.
The amount of the emulsion applied to the small piece material varies depending on the type of the material. For example, the solid content of the emulsion is 5-50 parts by weight, preferably 10 parts per 100 parts by weight of wood chips (water content 5-15%). -30 parts by weight. If the amount of resin is small, the bonding force becomes insufficient, and if the amount of resin is too large, the corresponding increase in bonding force cannot be obtained.
[0019]
The obtained mixture can be dried by a known method. For example, any method such as air drying at room temperature, hot air drying, and heat drying in an oven can be used. The drying is preferably performed until the water in the emulsion is almost evaporated and a dry film of a translucent or transparent resin is formed. The appropriate degree of drying varies depending on the type of polymer mixture used, the molecular weight, the type and size of the small piece material used, the mixing ratio of the polymer mixture and the small piece material, and the like.
[0020]
In the production method of the present invention, the thermoplastic resin emulsion is applied to the small piece material before the pressure molding and dried as described above, which is greatly different from the conventional production method of the small piece material using the emulsion. . Conventionally, a method of obtaining a molded article by simply mixing an emulsion containing water and a small piece material in a wet state and pouring the mixture into a mold or the like, and then appropriately pressing and drying is known as a known method. In this method, the drying process is rate-determining, and improvement in productivity cannot be expected, and there is a significant problem in the dimensional stability of the molded product.
[0021]
The pressing time varies depending on the type of material, but a short time of about 1 to 30 minutes is typically sufficient. Further, the applied pressure may vary depending on the required performance required of the molded product, typically a sufficient clamping force of 30 kgf / cm ² from 1 kgf / cm ^2.
Molding is performed at a temperature at which the pressure molding temperature T (° C.) of the small piece material and the glass transition temperature Tg (° C.) of the thermoplastic resin satisfy Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5, preferably Tg + 40 ≧ T ≧ Tg + 10. Is called. In general, the molding can be performed in a temperature range of 0 to 120 ° C., preferably at room temperature, that is, in the range of 0-75 ° C., more preferably 10-75 ° C., and further preferably 20-. It can be carried out in the range of 75 ° C, most preferably 20-70 ° C. Normally, molding is performed without heating at room temperature, but it is necessary when the Tg of the resin is high, when the moisture content of the mixture is low, or when the ambient temperature is low, such as molding in winter. Depending on the condition, it may be preferable to slightly heat in order to shorten the molding time. Moreover, when performing heat drying, it is preferable on production efficiency to press-mold at the temperature as it is, without cooling after a drying process.
[0022]
In a preferred embodiment of the present invention, T is in the range of 0 to 120 ° C., Tg is in the range of −40 ° C. to 60 ° C., and molding is performed in the range of Tg + 80 ≧ T ≧ Tg + 5. , T is in the range of 20 to 70 ° C., Tg is in the range of 0 ° C. to 60 ° C., and molding is performed in the range of Tg + 40 ≧ T ≧ Tg + 10.
[0023]
In a preferred embodiment of the method of the present invention, the method further includes the step of moistening the mixture with water after drying and before pressure molding. By having such a step, even when the moisture content during drying is less than the preferred range, the moisture content can be adjusted to a preferred moisture content range, and the tackiness of the mixture can be obtained. Furthermore, the dried mixture can be stored for a long period of time, and can be molded at a desired time by replenishing moisture before molding. Thereby, for example, it is possible to perform only the mixed drying of the flaky material and the polymer mixture in a certain period, and then perform the molding process at a desired time if necessary.
[0024]
In order to improve the water resistance of the molding, a crosslinking agent can be added to the polymer mixture. Any crosslinking agent can be used, but an isocyanate compound is preferred. As the isocyanate compound, a compound having two or more isocyanate groups can be used. For example, tolylene diisocyanate (TDI), methylene bis (4,1-phenylene) diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HMDI), xylene diisocyanate (XDI) , And adducts thereof.
The crosslinking agent is preferably mixed within a range of up to 0.5 part by weight with respect to 1 part by weight of the polymer mixture. If the amount of the cross-linking agent is more than this, the bonding strength is lowered, which is not preferable.
[0025]
Since the molded product according to the present invention can be obtained by pressure molding at room temperature using a specific polymer mixture, the energy cost required for heating can be reduced, and deformation such as warping of the molded product is small. It has the characteristics. Furthermore, since a heating device for the press is not necessary, capital investment can be reduced. In addition, since there is no need for heating, the degree of freedom in the shape of the molded product increases, and the manufacture of a particularly thick molded product is facilitated.
Since the present invention uses a polymer mixture that does not contain formaldehyde, there is no major health risk in the manufacturing process due to formaldehyde and no problems due to residual formaldehyde in the resulting product.
The molded product obtained by the present invention can be used for various purposes, but typically, it is a building material such as a roof base material, a flooring material, a wall material, a woodwork material such as furniture, and a plantation. In order to prevent the growth of weeds, etc., it can be used as a vegetation material such as a board to be installed and a water retention board for plants, and as a cushioning material (an alternative to foamed polystyrene) used as a packing material. In particular, when used as a building material, it is characterized by excellent heat insulation and soundproofing.
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, a following example does not restrict | limit the scope of the present invention at all.
[0026]
Example 1
Take 100 parts by weight of wood chips (cedar wood, water content of about 15%) in a container, add 40 parts by weight of vinyl acetate resin emulsion ( Bond CX55 , manufactured by Konishi Co., Ltd. ) , mix well, and then separate the chips. After drying at 30 ° C for 1 day, spray the water to the surface of the chip with a sprayer at the above temperature and immediately fill the board formwork (300 x 600 x 25 mm or more height). After pressurizing at 10 kgf / cm ² and holding for 5 minutes, the pressure was released, the sheet was taken out from the mold, and left at 20 ° C. for 7 days. When the surface of the obtained board having a thickness of 300 × 600 × 25 mm was smoothed with a sander and used as a shelf for a bookcase, it was possible to use it sufficiently without any distortion such as warpage or twisting.
As Comparative Example 1, the same operation as in the example was carried out except that the step of leaving at 30 ° C. for 1 day to dry and the step of spraying moisture to the surface of the chip with the atomizer at the above temperature were omitted. When the board obtained was separated from the mold, it was confirmed that a molded product could not be obtained by the method of the comparative example.
[0027]
Example 2
Take 100 parts by weight of wood chips (hinoki cypress, water content of about 15%) in a container, add 50 parts by weight of the vinyl acetate resin emulsion of Example 1 and mix well, then break the chips to 40 ° C. After being left to dry for one day, it is filled into a board formwork (500 × 600 × height of 80 mm or more), pressurized at 5 kgf / cm ² and held for 5 minutes, then decompressed and taken out from the formwork, 20 Left at 7 ° C. for 7 days. Two types of molded products having a thickness of 40 mm and 80 mm at 300 × 600 were obtained. When we removed the existing weeds from the grounds of Grantech Co., Ltd. in Kitamoto City, Saitama Prefecture and installed them from July to October, almost no weeds were found.
As Comparative Example 2, the same operation as in the Example was carried out except that the step of drying at 40 ° C. for 1 day was omitted. When the board obtained was separated from the mold, it was confirmed that a molded product could not be obtained by the method of the comparative example.
[0028]
Example 3
Take 100 parts by weight of scrap cork (particle size 3-15 mm) in a container, add 80 parts by weight of the vinyl acetate resin emulsion of Example 1 and mix well, then separate the chips and leave at 40 ° C. for 1 day. And dried and then filled into a board formwork (500 × 600 × height of 100 mm or more), pressurized with 7 kgf / cm ² and held for 10 minutes, then depressurized and taken out of the formwork to 7 ° C. at 7 ° C. Left for days. A board having a thickness of 20 mm was prepared from the obtained molded product. This board was adhered to a wooden floor (Lawan plywood) surface with a vinyl acetate resin emulsion (solid content 40%) to obtain a cork floor. The obtained cork floor maintained the elasticity inherent to cork and could be used as a flooring material with excellent walking feeling.
As Comparative Example 3, the same operation as in the Example was carried out except that the step of drying at 40 ° C. for 1 day was omitted. When the board obtained was separated from the mold, it was confirmed that a molded product could not be obtained by the method of the comparative example.
[0029]
Example 4
Humidity of bark (cedar bark) that has passed through a 15 mm mesh is adjusted to a moisture content of about 15%, and the vinyl acetate resin emulsion of Example 1 is used as a solid content in hand of 10, 20, or 30 parts by weight per 100 parts by weight of bark. Applied by spray.
The bark coated with the adhesive was left to dry at 40 ° C. for 72 hours or more and then put into a wooden mold of 210 mm × 100 mm × height 60 mm, with a pressing pressure of 10, 20, or 30 kgf / cm ² and a pressing time of 10 Molded in minutes.
The molded board was allowed to stand for 10 days or more at 40 ° C. and then cut into a width of 20 mm with a circular saw to create a test piece for a bending test. A three-point bending test according to JIS Z2101 was performed (N = 3). The results are shown in FIG.
[0030]
[Table 1]

[0031]
From the test results, it can be seen that a molded article having sufficient strength can be obtained by adjusting the amount of the adhesive and the pressing pressure.
[0032]
Example 5
An experiment similar to that of Example 1 was performed except that the vinyl acetate resin emulsion was replaced with an ethylene-vinyl acetate copolymer resin emulsion ( Puraflex OM4000 , manufactured by Kuraray Co., Ltd. ) .
[0033]
Example 6-10, Comparative Example 4-5
200 g of wood chips (water content of cedar wood of about 15%) are put in a container and 80 g of various thermoplastic resin emulsions (some of which contain polyvinyl alcohol as a water-soluble polymer: Examples 6-9 and Comparative Examples 4 and 5) (Used at a solid concentration of 50%) was added and mixed with sufficient stirring, then separated and dried at 60 ° C. for 3 hours to obtain a wood chip mixture. The mixture prepared by this method is poured into a mold (200 mm × 200 mm × 150 mm thickness) at various temperatures, pressurized (15 kg / cm ² ), left for 10 minutes, depressurized, removed from the mold and left for 2 days. A molding was obtained. The molded product was subjected to a three-point bending test according to JIS Z2101 (N = 3). The results are shown in Table 2.
[0034]
[Table 2]

* The acrylic acid ester-based synthetic resin emulsion used in Example 6 is a methyl methacrylate / butyl acrylate copolymer emulsion manufactured using Kuraray Co., Ltd. PVA (M-205) with a solid content ratio of 6%.
* Examples 6-10 and Comparative Examples 4 and 5 use 80 g of thermoplastic resin emulsion (with a solid content of 50%). Therefore, 16.7% of the thermoplastic resin is used.
[0035]
【The invention's effect】
As is apparent from the results of the examples, the molded product of the present invention has sufficient strength, and the molded product can be efficiently produced at a low energy cost by the molding method of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the results of Example 4. FIG.

Claims

1) At least one thermoplastic selected from the group consisting of a vinyl acetate resin, an ethylene-vinyl acetate copolymer resin, an acrylic resin, and a styrene-butadiene copolymer, having a glass transition temperature Tg in the range of 0 ° C. to 60 ° C. Mixing an emulsion or latex of resin with a piece of material;
2) a step of drying the obtained mixture, and 3) a molded article having a pressure molding temperature T of the mixture in the range of 10 to 75 ° C. and pressure molding under the conditions of Tg + 75 ≧ T ≧ Tg + 5 How to manufacture.

The method of claim 1, further comprising the step of moistening the mixture with water after step 2) and before step 3).

The method according to claim 1 or 2, wherein the piece-like material is a woody material.

The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic resin is present in 5 to 50% by weight of the total weight of the molding.

5. The method according to claim 1, wherein the pressure molding temperature T (° C.) of the mixture and the glass transition temperature Tg (° C.) of the thermoplastic resin are Tg + 40 ≧ T ≧ Tg + 10.

In the step of mixing an emulsion or latex of at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of a vinyl acetate resin, an ethylene-vinyl acetate copolymer resin, an acrylic resin, and a styrene-butadiene copolymer with a piece-like material, Polyvinyl alcohol, cellulose derivatives, polyacrylic acid derivatives, (anhydrous) maleic acid-vinyl ether copolymer, (anhydrous) maleic acid-vinyl acetate copolymer, isobutylene-maleic anhydride copolymer, vinyl acetate- (meth) allyl 6. The method according to any one of claims 1 to 5, further comprising at least one water-soluble polymer selected from the group consisting of sulfonic acid (salt) copolymers.