JP3996914B2 - 木粉樹脂押出成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、木粉とオレフィン系樹脂との混合組成物を押出成形して得られる木粉樹脂押出成形品の製造方法に関するものである。

木粉と樹脂との混合組成物を成形して得られる木粉樹脂成形品は、外観に木質感を現出できると共に退色や腐食に対する耐性にも優れており、すなわち木材と樹脂の長所を兼ね備えるものであり、また木粉には建築廃材の粉砕物も使用可能で環境への配慮もあり、近年、内装材のみならず外装材にも広く普及が進むと共にその研究、発明も盛んに行われている。この木粉樹脂成形品を得る製造方法としては、たとえば操作が簡単で生産性にも優れた押出成形が採用されることが多い。木粉樹脂押出成形品６の製造方法としては、図４（ａ）のように、木粉２と樹脂との混合組成物３を押出成形機７で押出成形をし、押出成形機７から出た中間成形物５を引取機１２にて引き取りつつ、この中間成形物５をサイジング装置８でサイジングをして成形し、所定形状の木粉樹脂押出成形品６を得るといったものである。

なお、一概に木粉樹脂押出成形品６といっても用途に応じて様々なタイプのものがあり、たとえば、木粉２と樹脂との混合組成物３に発泡剤を配合させないことで得られる高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６や、木粉２と樹脂との混合組成物３に配合した発泡剤を発泡させて重量を軽くし且つ釘を打込み易くした木質樹脂発泡押出成形品６ａがある。

ところで、混合組成物３を構成する樹脂には、従来から種々の樹脂を用いているが、たとえばオレフィン系樹脂１を用いる場合が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１は、発泡剤の発泡による気泡４を効率よく内在させて軽量で加工性にも優れた木質樹脂発泡押出成形品６ａを得ようとするものである。詳しくは、特許文献１では、オレフィン系樹脂１と共に混合組成物３の構成物となる木粉２に１５０μｍ以下の粒径の木粉２を用い、混合組成物３に１．０〜１０重量％の発泡剤を配合し、図４（ｂ）のように、発泡剤を配合した混合組成物３に押出成形金型７ａにて押出成形を施して中間成形物５を得て、この中間成形物５にサイジング金型８ａにてサイジングを施して、発泡剤を発泡させてなる木粉樹脂発泡押出成形品６ａを得たことが開示されている。つまり、この特許文献１では、混合組成物３に１．０〜１０重量％の発泡剤及び粉径１５０μｍ以下の木粉２を配合したことで、図４（ｃ）のように、発泡剤の発泡による気泡４を中間成形物５の内部に閉じ込めるようにし、上記気泡４を効率よく内在させた木粉樹脂発泡押出成形品６ａを得ているのである。なお、図４（ｃ）では図４（ｂ）に対応した混合組成物や各成形物の状態を示している。このように、特許文献１では、最終的に得られたものとしては発泡剤の発泡による気泡４が内在された木粉樹脂発泡押出成形品６ａであって、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６が得られるものではない。

また、オレフィン系樹脂１を使用して高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を製造しようとした場合には、オレフィン系樹脂１のサイジング金型８ａでの成形性に難があることから、得られた木粉樹脂押出成形品６の寸法精度に安定性を確保できなく、また生産性も高くできないものであった。つまり、現状では、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を製造するのに、オレフィン系樹脂１を用いて行う場合には、得られる木粉樹脂押出成形品６に高い寸法精度を備えることができないのであった。
特開２００１−１９２４８９号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品を製造する際に、オレフィン系樹脂を材料に用いても寸法精度が高く且つ生産性の高い木粉樹脂押出成形品の製造を可能にする木粉樹脂押出成形品の製造方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る木粉樹脂押出成形品の製造方法は、オレフィン系樹脂１を１５〜４５重量％、平均粒径２０〜８０メッシュの木粉２を５０〜８０重量％、上記木粉２とオレフィン系樹脂１とを密着させるための相溶化剤、溶融張力向上作用を有する添加剤を混合した混合組成物３に発泡剤を０．１〜１．０重量％配合し、この発泡剤配合の混合組成物３に押出成形を施して中間成形物５を成形し、中間成形物５を発泡剤の発泡によってサイジング装置８のサイジング金型８ａの断面形状よりも膨張させ且つクッション性を備えさせ、次いでこの中間成形物５を引取機１２によって引き取らせ、この中間成形物５をサイジング装置８のサイジング金型８ａに導入する際に中間成形物５の内部に存する発泡剤の発泡による気泡４を木粉２間の隙間Ｓから外方へ放出させ、その上で、上記クッション性を利用して中間成形物５をサイジング金型８ａの内部に馴染ませて上記中間成形物５にサイジングを施し、木粉樹脂押出成形品６を得るようにしたことを特徴とする。

これによると、オレフィン系樹脂１と共に混合組成物３を構成する木粉２に平均粒径２０〜８０メッシュの木粉２を使用したために、この混合組成物３にあっては木粉２の間に比較的大きな隙間Ｓが生じている状態とすることができ、更にこの混合組成物３に発泡剤を０．１〜１．０重量％配合したことで、この発泡剤配合の混合組成物３に押出成形を施した中間成形物５にあっては発泡剤の発泡で適度のクッション性を備えることができ、しかして、サイジング金型８ａへの中間成形物５の導入時にはこの中間成形物５は上記クッション性によってサイジング金型８ａの内面に密着するように馴染んで良好な成形が為されるのであって寸法精度の高い木粉樹脂押出成形品６を得ることができるのであり、同時にこのサイジング金型８ａへの中間成形物５の導入時の中間成形物５への加圧によって、発泡剤の発泡による気泡４を比較的大きな隙間Ｓが形成された木粉２の間から中間成形物５の外方へ放出できて、最終的に気泡４を殆ど残留させない、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を得ることができるのである。このように、オレフィン系樹脂１を材料とするものであっても、寸法精度が高く、且つ、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を得ることができるのである。

また、請求項２に係る木粉樹脂押出成形品の製造方法は、請求項１において、上記中間成形物５の形状を中空形状にしたことを特徴とする。これによると、中間成形物５の表面積を増やすことができて、発泡剤による気泡４の放出を行い易くでき、気泡４の残留を更に無くした木粉樹脂押出成形品６を得ることができるのである。

本発明は、オレフィン系樹脂を材料とするものであっても、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品を、寸法精度を高く且つ生産性も高くして得ることができるという効果を有する。

本発明の実施形態の例は、高い生産性のもと、寸法精度が高く、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を得るための製造方法であり、木粉樹脂押出成形品６の材料として、生産プロセス時にのみ機能する適宜量の発泡剤を配合したことや、平均粒径を規定した木粉２を用いたことに特徴を有している。以下、説明する。

本例の木粉樹脂押出成形品６の主要な材料は、５０〜８０重量％の木粉２と１５〜４５重量％のオレフィン系樹脂１とが構成する。ここで、各成分の配合割合は後述する発泡剤配合の混合組成物３の総量を基準としている。オレフィン系樹脂１としては、具体的に、ポリプロピレンやポリエチレンまたはそれらの混合物を使用するのが一般的であるが、特に限定はしない。また、木粉２は、未使用の木材を破砕したバージンチップ、廃材のＭＤＦを破砕したＭＤＦ粉、廃材のパーティクルボードを破砕したパーティクル粉など、木材を出発原料にしたものが用いられる。ただし、本例の木粉２としては、平均粒径が２０〜８０メッシュ（粒径８５０〜１９０μｍ）のものが使用される。なお、木粉２とオレフィン系樹脂１との混合比率にあっては、木粉２がオレフィン系樹脂１に比べて多過ぎると混合組成物３の表面がパサついて押出成形をしたときに中間成形物５の表面が荒れて木粉樹脂押出成形品６の良好な表面平滑性を得られず、また木粉２がオレフィン系樹脂１に比べて少な過ぎると押出成形後の中間成形物５の保形が困難になるといった事情があり、上述した混合比率が木粉樹脂押出成形品６の良好な生産性や仕上りを確保するのに適当である。

上記５０〜８０重量％の木粉２と１５〜４５重量％のオレフィン系樹脂１とを混錬機を用いて溶融混錬して混合組成物３を得るのであるが、その際には、木粉２とオレフィン系樹脂１とを密着させるための相溶化剤、溶融張力を向上させる添加剤を同時に配合させる。ここで、相溶化剤としては、たとえば一般に広く普及するポリプロピレンをマレイン酸で変性させた剤を使用しており、また、溶融張力を向上させる添加剤としては、天然ゴムやエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）やエチレン酢酸ビニル共重合体などのゴム系や、高分子アクリルやアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンなどの増粘剤系を使用している。このようにして得られた混合組成物３にあっては、構成する木粉２が２０〜８０メッシュの平均粒径であるために、図１（ｃ）のように、木粉２の間には比較的大きな隙間Ｓが生じている状態とされている。

図１（ａ）のように、上記混合組成物３には押出成形機７によって押出成形が施されるのであるが、混合組成物３を押出成形機７に導入する直前にこの混合組成物３には発泡剤が配合される。この発泡剤としては、通常の樹脂の押出成形に用いられるような有機発泡剤、たとえばアゾ化合物系やスルホニルヒドラジド化合物が使用されるのであり、その配合量は０．１〜１．０重量％とされる。

上記発泡剤配合の混合組成物３に押出成形を施した中間成形物５は押出成形機７のダイから出されて製造工程の終端に配設された引取機１２によって引取られる。この中間成形物５では木粉２やオレフィン系樹脂１と比較して充分少量の発泡剤が発泡することで、中間成形物５が押出成形金型７ａの断面形状よりも多少膨張すると共に適度のクッション性が備えられる。そして、この発泡剤が発泡した状態にある中間成形物５には次に所定形状に成形させるサイジングが施される。この中間成形物５にサイジングを施すサイジング装置８にあっては、図１（ｂ）のように押出成形金型７ａの断面形状と略同形状のサイジング金型８ａを有すると共に、図１（ａ）のようにサイジング金型８ａの周囲には水などの冷却媒体を収容する冷却部８ｂを配設して形成されている。つまり、本例では中間成形物５には冷却と共にサイジングが施されているのである。

ここで、サイジング金型８ａへの中間成形物５の導入時には、発泡剤の発泡によって中間成形物５に備えられたクッション性によって、中間成形物５はサイジング金型８ａの内部にくまなく広がり、つまり中間成形物５はサイジング金型８ａに馴染むのであり、寸法精度の高い木粉樹脂押出成形品６を得ることができるのである。なお、本例の工程終端に配置された引取機１２では、図１（ａ）のように引取機１２が備えるローラ１２ａを利用して上記木粉樹脂押出成形品６に表面化粧シート１３が圧着され、木粉樹脂押出成形品６に仕上げが施されている。

ところで、中間成形物５で発泡剤が発泡して形成される気泡４がそのまま木粉樹脂押出成形品６に残留してしまうと、いわゆる木粉樹脂発泡押出成形品６ａとなってしまい、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を得ることはできない。しかしながら、本例では、この高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を得るために、発泡剤の発泡による気泡４の除去が特に何らの製造工程を加えるまでもなく図られている。つまり、本例では、木粉２に平均粒径２０〜８０メッシュ（粒径８５０〜１９０μｍ）のものが使用されているので、中間成形物５に含有する木粉２間に大きな隙間Ｓを形成できるようにされている。つまり、サイジング金型８ａへの中間成形物５の導入時の中間成形物５への加圧によると、中間成形物５の内部に存する発泡剤の発泡による気泡４は上記木粉２間の隙間Ｓを通って中間成形物５の外方へと放出されるのであり（図１（ｃ）の点線矢印参照）、最終的には、気泡４を殆ど残留させない、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を向上させた木粉樹脂押出成形品６を得ることができるのである。

更に言うと、本例では、図１（ｂ）のように、押出成形後の中間成形物５に中空部９を備えるようにしている。つまり、中空部９によって中間成形物５の表面積が増大しているのであり、しかして、発泡剤の発泡による気泡４の中間成形物５からの放出が行われ易くされており、したがって、木粉樹脂押出成形品６における気泡４の残留の更なる低減化が図られているのである。

また、発泡剤を配合した混合組成物３を押出成形する際にかかる押出成形金型７ａ内の圧力（型内圧）と押出成形が施されて押出成形金型７ａを出た後の中間成形物５にかかる圧力（外気圧）との圧力差を極力小さくすることも発泡度を抑える意味で好ましい。また、たとえば図２のように、押出成形機７のダイの長さ（ダイランド７ｂ）を長く形成し、ダイの内部に中間成形物５を位置させた状態で発泡剤の発泡を行わせるようにしても好ましく、これによると、中間成形物５の形状を保持しつつ発泡剤の発泡を行わせることができ、木粉樹脂押出成形品６の寸法精度向上に資することができる。また、発泡剤の発泡を安定させて且つ木粉樹脂押出成形品６の表面平滑性を高めるために、押出成形機７にベントを設けることも好ましい。また、木粉樹脂押出成形品６の表面平滑性や生産スピードを上げて生産性を高めるために、滑剤を配合させることも好ましい。また、木粉２の一部を他のフィラー（たとえば、マイカやワラストナイトなどの無機フィラー）で置き換えることも、顔料にて着色させることも、また表面化粧シート１３を貼着しないでも好ましく、これによると木粉樹脂押出成形品６に多種の外観を得ることができる。

上述のようにして得られた、寸法精度が良好で且つ生産性の高い、高強度且つ高硬度を備え耐キャスター性を有する木粉樹脂押出成形品６にあっては、床、壁、造作部材、カウンター、ドアなどの建物の内装材に使用可能であるのは勿論、サイディング、フェンス構成部材、ウッドデッキなどの建物の外装材にも広く使用することができるのである。

次に本発明を実施例によって具体的に説明する。
［実施例１］
オレフィン系樹脂１としてはＭＦＲ（メルトフローレイト）値４０〜５０ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレンを用い、木粉２としては平均粒径４５メッシュのバージン木粉２を用い、相溶化剤としてはマレイン酸変性ポリプロピレンを用い、溶融張力を向上させる添加剤としてはアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを用い、発泡剤にはアゾジカーボンアミドを用いた。そして、上記オレフィン系樹脂１を３０重量％、木粉２を６５重量％、相溶化剤を３重量％、添加剤を１．５重量％を混錬機で混錬させて混合組成物３を得た。また、この混合組成物３には押出成形機７に導入する直前に０．５重量％の発泡剤を配合させた。押出成形機７としてはコニカル２軸押出機を用いた。上記押出成形機７にて行う押出成形は、押出成形金型７ａの温度を１９０〜２１０℃とし、押出成形金型７ａの圧力を１５ＭＰａとして行った。発泡剤を配合した混合組成物３に押出成形を施して中間成形物５を形成し、この中間成形物５にサイジングを施して成形し、木粉樹脂押出成形品６を得た。なお、中間成形物５及び木粉樹脂押出成形品６の形状としては、図３（ａ）のように縦幅３０ｍｍで且つ横幅１５０ｍｍの縦断面矩形状の長尺の中実板材１０とした。
［実施例２］
基本的に上記［実施例１］と同様にして木粉樹脂押出成形品６を製造した。なお、発泡剤を配合した混合組成物３に押出成形を施してできる中間成形物５及び、この中間成形物５にサイジングを施してできる木粉樹脂押出成形品６の形状としては、図３（ｂ）のように縦幅３０ｍｍで且つ横幅１５０ｍｍの縦断面矩形状で、上下左右の各外面から厚さ３ｍｍを残すように内部に中空部９を形成してなる長尺の中空板材１１とした。つまり、実施例１とは、中間成形物５や木粉樹脂押出成形品６の形状を異ならせて製造したものである。
［比較例１］
上記［実施例１］と同様の混合組成物３を得た上で、発泡剤を配合させずにこの混合組成物３に上記［実施例１］と同様に押出成形、サイジングを順に施して木粉樹脂押出成形品６を得た。
［比較例２］
上記［実施例１］と同様の混合組成物３を得た上で、この混合組成物３に発泡剤を２重量％配合し、この発泡剤を配合した混合組成物３に上記［実施例１］と同様に押出成形、サイジングを順に施して木粉樹脂押出成形品６を得た。
［比較例３］
平均粒径９０〜１１０メッシュの木粉２を［実施例１］同様のオレフィン系樹脂１や各種添加剤と混錬して混合組成物３を得て、この混合組成物３に［実施例１］同様に発泡剤を配合し、押出成形、サイジングを順に施して木粉樹脂押出成形品６を得た。

上記の実施例や比較例の各木粉樹脂押出成形品６にかかる各種評価を下記の表１にまとめた。

この表によると、各実施例にあっては、木粉樹脂押出成形品６の寸法誤差も良好に抑制されており、また、１０分以上の安定生産が確認できた引出機の引出速度である安定引取速度も比較的速くて良好な生産性を備えており、また、図１（ｂ）に示すように木粉樹脂押出成形品６の内部には若干の気泡４が残留するものの、得られた各木粉樹脂押出成形品６の比重は発泡剤の無い比較例１の木粉樹脂押出成形品６と略同等にでき、また、外観評価、耐キャスター性能も良好であることが分かった。

詳しくは、各実施例と比較例１とを比較すると、発泡剤の配合の有無の違いで、木粉樹脂押出成形品６の寸法精度が異なってくることが分かる。つまり、混合組成物３に発泡剤を配合しないと、サイジングで良好な成形が行われず、寸法精度が高い木粉樹脂押出成形品６が得られないのである。更に言うと、比較例１の木粉樹脂押出成形品６ではその外表面にひけや凹みなどが生じてしまって良好な外観を備えることもできなかった。

また、各実施例と比較例２とを比較すると、発泡剤の配合量の違いで、安定引出速度や木粉樹脂押出成形品６の比重が異なってくることが分かる。木粉樹脂押出成形品６の比重が軽くなることは木粉樹脂押出成形品６の内部で気泡４が残留していることを示している。つまり、比較例２の最終成形品は、発泡剤を配合しない比較例１と比べて比重も軽くなっているから、内部に発泡剤の発泡による気泡４が多量に残留し、耐キャスター性能も有さない木粉樹脂発泡押出成形品６ａとなっているのである。また、比較例２のように混合組成物３に発泡剤を配合し過ぎると、発泡剤の発泡によって中間成形物５に膨張が生じて溶融張力が低下し、したがって中間成形物５がサイジング内でちぎれ易く、結果、生産速度を上げることができないのである。更に言うと、比較例２の木粉樹脂押出成形品６では気泡４が外表面に現れて外表面が粗くなっていて良好な外観を備えることもできなかった。

また、各実施例と比較例３を比較すると、使用する木粉２の平均粒径の違いで、木粉樹脂押出成形品６の比重、すなわち木粉樹脂押出成形品６に残留する発泡剤による気泡４の量が異なってくることが分かる。つまり、平均粒径の小さい木粉２を用いると比較例３のように発泡剤の発泡による気泡４が中間成形物５から抜けにくく、平均粒径の大きい木粉２を用いると各実施例のように発泡剤の発泡による気泡４が中間成形物５から抜け易くなっているのが分かる。気泡４が中間成形物５から抜けにくい比較例３は、比較例２と同様に、最終成形品としては木粉樹脂発泡押出成形品６ａとなっていると共に、各実施例と比較しても、生産性、外観共に劣っているのである。

また、実施例１と実施例２とを比較すると、形成する木粉樹脂押出成形品６の形状の違いで、木粉樹脂押出成形品６の寸法誤差が異なってくることが分かる。つまり、木粉樹脂押出成形品６に中空部９を設けて表面積を大きくすると、気泡４の中間成形物５からの放出が中空部９からも行われるようになって、寸法精度が向上しているのである。

本発明の実施の形態の例を説明する説明図であり、（ａ）は製造工程の流れを説明する説明図であり、（ｂ）は製造工程の各部における縦断面図であり、（ｃ）は製造工程の各部における成形物の拡大図である。 同上の他例の製造工程の流れを説明する説明図である。 （ａ）（ｂ）は中間成形物の縦断面図である。 背景技術のの例を説明する説明図であり、（ａ）は製造工程の流れを説明する説明図であり、（ｂ）は製造工程の各部における縦断面図であり、（ｃ）は製造工程の各部における成形物の拡大図である。

符号の説明

１ オレフィン系樹脂
２ 木粉
３ 混合組成物
４ 気泡
５ 中間成形物
６ 木粉樹脂押出成形品
７ 押出成形機
７ａ 押出成形金型
７ｂ ダイランド
８ サイジング装置
８ａ サイジング金型
８ｂ 冷却部
９ 中空部
Ｓ 隙間

Claims (2)

1. オレフィン系樹脂を１５〜４５重量％、平均粒径２０〜８０メッシュの木粉を５０〜８０重量％、上記木粉とオレフィン系樹脂とを密着させるための相溶化剤、溶融張力向上作用を有する添加剤を混合した混合組成物に発泡剤を０．１〜１．０重量％配合し、この発泡剤配合の混合組成物に押出成形を施して中間成形物を成形し、中間成形物を発泡剤の発泡によってサイジング装置のサイジング金型の断面形状よりも膨張させ且つクッション性を備えさせ、次いでこの中間成形物を引取機によって引き取らせ、この中間成形物をサイジング装置のサイジング金型に導入する際に中間成形物の内部に存する発泡剤の発泡による気泡を木粉間の隙間から外方へ放出させ、その上で、上記クッション性を利用して中間成形物をサイジング金型の内部に馴染ませて上記中間成形物にサイジングを施し、木粉樹脂押出成形品を得るようにしたことを特徴とする木粉樹脂押出成形品の製造方法。
2. 上記中間成形物の形状を中空形状にしたことを特徴とする請求項１記載の木粉樹脂押出成形品の製造方法。

Images