JP4012804B2

JP4012804B2 - Chemical block broken wood laminated lumber and its manufacturing method

Info

Publication number: JP4012804B2
Application number: JP2002328118A
Authority: JP
Inventors: 義弘大井
Original assignee: 有限会社大井商事
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004160782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケミカルブロック破材を有効利用した集成材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明において言及するケミカルブロックとは合成木材とも称され、ＮＣ加工にてデザインモデルを製作するための切削性・寸法安定性に優れた合成樹脂系板材である。その概略は、合成樹脂に中空バルーンや切削性を悪化させない無機フィラーを混合し、板状に成形したものであり、コンピュータ制御されたマシニングセンターにて３次元形状に切削加工し、自動車部品や家電部品などのデザインを確認するために使用されるものである。
【０００３】
デザインモデルに使用される素材はＣＡＤ／ＣＡＭの普及に伴って、従来の木型用木材からケミカルブロックに移行され、現在自動車・家電のデザインモデルには殆どケミカルブロックが使用されている。これに伴い、ケミカルブロック破材やその切削加工屑（切り子）が廃材として多量に発生し、産業廃棄物として廃棄されるようになった。デザインモデル製作業界ではこのケミカルブロック破材や切削屑の再利用に対する意識が高まりつつあり、手の器用な木型業者やモデル業者ではケミカルブロックの大きな破材は、小さなデザインモデルに再利用し、切削加工屑はペースト樹脂に混ぜて再利用がなされている。
【０００４】
従来、ケミカルブロック破材を再利用するための技術として、デザインモデルに使用されるケミカルブロック破材や切削加工屑をモールドに詰め込み、真空下に樹脂を注型して固め、ケミカルブロック破材と破材の間に樹脂を完全に充填した平板とし、集成材ブロックとして再度ケミカルブロック使用者に提供し、再利用を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０２８１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
デザインモデルに使用されるケミカルブロック・合成木材なるものの破材や切削加工屑を樹脂で固め、再度ケミカルブロック使用者に提供しリサイクル使用を行うに当たり、新品のケミカルブロック切削加工仕上がり面と類似した均一な切削加工仕上がり面が得られる形態の集成材と成すことが最大の課題である。
前記特許文献１に記載された技術は、ケミカルブロックの再利用を図る点では有効であるが、新品のケミカルブロック切削加工仕上がり面と類似した均一な切削加工仕上がり面を得るまでには至っていない。つまり、切削加工表面に樹脂層とケミカルブロック破材層とが千鳥状に顔を出す構造であるため、新品のケミカルブロック使用時と同等レベルの使用感を得ることは困難である。
また、使用感に優れる集成材を提供するためには、集成材を構成する素材が全て切削可能であり、高温多湿の気候条件下で使用できる範囲の寸法精度を持たせることが必要である。
ケミカルブロック破材はその形状が多種多様であり、集成材と成す時そのまま使用できるか、簡単な切断にて使用できるように集成材を構成せねばならない。ケミカルブロック破材を集成したものは、集成接着強度が強固であることが必要である。マシニングセンターに設置し、ＮＣ加工時の衝撃等によって接合が外れるようでは再利用の対象にならない。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、新品のケミカルブロック使用時と同等レベルの使用感が得られる、ケミカルブロック破材利用集成材及びその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、ケミカルブロック破材（Ａ）を接着剤（Ｂ）にて接合し積み木ブロック（Ｃ）とする工程、
積み木ブロック（Ｃ）の表面凹部に切削可能なペースト樹脂（Ｄ）を盛り付け硬化せしめ基礎ブロック（Ｅ）とする工程、および
基礎ブロック（Ｅ）の表面部位へ切削可能なケミカルブロック類似表皮層（Ｆ）を設ける工程、を含むことを特徴とするケミカルブロック破材利用集成材の製造方法を提供する。
本発明の方法において、ケミカルブロック破材（Ａ）が切削加工可能なウレタン樹脂系ケミカルブロックであり、接着剤（Ｂ）がウレタン樹脂系接着剤であることが好ましい。
また、切削可能なペースト樹脂（Ｄ）が常温硬化２液反応型エポキシ樹脂系ワーカブルペーストであることが好ましい。
さらに、ケミカルブロック類似表皮層（Ｆ）が２液反応硬化型ウレタン樹脂液（Ｇ）の硬化物であることが好ましい。
また、ケミカルブロック類似表皮層（Ｆ）の厚さが３０〜１００ｍｍであることが好ましい。
さらに、２液反応硬化型ウレタン樹脂液（Ｇ）が多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）と可塑剤（ｃ）と無機フィラー（ｄ）と中空樹脂バルーン（ｅ）とを主成分とし、ＮＣＯ／ＯＨが０．７〜１．０、可使時間が１分〜５分、硬化時に可塑剤（ｃ）が相分離ミクロ分散するものであることが好ましい。
【０００９】
また本発明は、前記ケミカルブロック破材利用集成材の製造方法により得られたケミカルブロック破材利用集成材を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に至った業界全体のバックグラウンドについて説明する。
本発明にて言及するケミカルブロックとは、合成木材、樹脂ブロック、ケミカルウッド等と称される物である。合成木材なる言葉は一般に木材片を合成樹脂で固めた材料で、廃木材をスライスカットした薄板を板目の方向性を互い違いにし、合成樹脂で貼り合わせたベニヤ板、廃木材チップを合成樹脂で固めたパーティクルボード、あるいは廃木材細粉を合成樹脂で固め高級木材表面層を貼り合わせた寄せ木等がイメージされる。
【００１１】
ここで言う合成木材とは上記イメージとは全く異なり、工業デザインモデルに使用される切削性・寸法精度に優れた合成樹脂系板材であり、自動車や家電製品等のデザインや寸法を確認するために製作するモデル用素材のことである。
【００１２】
過去に工業デザインモデル用素材として最も広く使用されたのは、乾燥し寸法精度に優れた木型木材である。特に姫子松とかほうの木が使用されてきた。しかしこの種の特殊木材は、資源枯渇と近年のＣＡＤ／ＣＡＭ技術の急速な発達により、今や殆ど使用されなくなった。
【００１３】
近年のＣＡＤ／ＣＡＭの急速な発達に伴って、ＮＣマシンで切削加工するには方向性のない素材であることが必要である。木材は構成繊維に方向性があり節もあるため、ＮＣマシンで切削加工する素材としては好ましくない。一方、合成樹脂系ケミカルブロックは切削加工に優れた均一素材であり、いずれの方向から削った場合でも切削抵抗は類似しており、しなやかな曲面やシャープなエッジが立ち、木材よりも吸湿性が少ないため、経日的に寸法精度が出やすい、従来の木工ハイスや鑿鉋でも加工できる、木材の模型よりも見た目が美しく継ぎ目が少ないモデルが作製できる、品種によっては木材よりも軽量である、購入後即使用でき利便的である、等の特徴を有していることから、爆発的に多用されるようになった。
【００１４】
自動車メーカーや家電メーカーの試作デザイン部門では挙ってケミカルウッドの使用を促進し、それに追従してモデル業者・木型業者で多用されるようになり、部品メーカーや金型業者へも急速に普及したため、急速にケミカルブロックの需要が拡大された。
【００１５】
当初は、寸法精度を重視したエポキシ系ケミカルブロック、砂型から模型を抜き易く加工面の肌がきめ細かく滑らかなＡＢＳ樹脂系ケミカルブロックが市場を占めた。しかし適当な寸法精度を有し切削加工性が抜群なウレタン樹脂系ケミカルブロックが最終的に幅広く使用されることになり、現在ではウレタン系ケミカルブロックが圧倒的に市場を占有している。
【００１６】
ケミカルブロックは１０００×５００×５００ｍｍや１５００×５００×１００ｍｍ等の規定寸法サイズで製造、販売されており、使用業者は製作モデル形状に沿ってケミカルブロックを切断・張り合わせ接着し、コンピュータ制御されたＮＣマシンに加工データを送り、切削加工することによって３次元形状のデザインモデルに仕上げている。
【００１７】
この時、ケミカルブロック破材および切削加工屑が発生する。この破材や切削加工屑を燃やすと黒い煙を発して燃焼し、溶融樹脂分が炉底部に流れるため多量の廃棄物として焼却処分しづらいものである。従って、ケミカルブロック破材および切削加工屑は一般に産業廃棄物として埋め立て処分されている。
【００１８】
ケミカルブロックの普及に伴い、ケミカルブロック破材や切削加工屑は相当量産業廃棄物として処分されており、何とか再利用の方策がないものか検討されているが、再利用の方策があったとしても経済性が伴わねば成立しないのが現状である。本発明者らは、色々な方面より鋭意検討を加え、経済性が成立するケミカルブロック破材の有効利用法を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
次に、本発明のケミカルブロック破材や切削加工屑を有効利用した集成材の製造方法について説明する。
廃材を回収し再利用する場合、技術的な問題は回収材料の品質の均一化である。市場的に有利になってきたのは、ウレタン系ケミカルブロックが圧倒的に大きなシェアーを占めるようになって来たため、ウレタン系ケミカルブロックを選択的に回収しやすくなった。よって、ウレタンケミカルブロックを販売する業者が回収すれば、この問題はほぼ解決できると考えられる。
【００２０】
回収したウレタン樹脂系ケミカルブロック破材の形状はまちまちである。しかしながら、販売したケミカルッブロックの厚さは３０ｍｍ、５０ｍｍ，１００ｍｍ等とほぼ決まっているから、厚さに基づいて分別することは可能である。こうした方法にてケミカルブロック破材は品質の均一化、厚さの一定分別化によって、本発明の再利用に適したケミカルブロック破材供給が可能となる。
【００２１】
また、ケミカルブロックの切削加工屑とは、ＮＣマシンのハイスにて粗削り・仕上げ削りされる時に生じる切り子を言う。ＮＣマシンでの切削加工時に発生する切り子の形状は、魚の鱗状・鱗が連なった状態のものから、粉末状のものまで様々である。総じて言えることは、この切削加工屑は手のひらに載せて息を吹きかければ、空中へ飛び舞うようなものである。このようなケミカルブロックの切削加工屑は、ＮＣマシンの台周辺から掃除機や箒、ちり取りにて回収されるものであり、金属微粉末や床に存在する砂等が含まれることになる。異質な金属微細粉・微細砂は比重３や５のレベルであり、ケミカルブロックの切削加工屑は比重０．７や０．５レベルであり、両者の比重差があまりにも大きいため、両者の分別は至って簡単である。すなわち、回収した袋を振動せしめ、比重の大きな金属微細粉・微細砂を袋の底に沈めることができる。袋の底に小さな孔をあけておけば、回収袋を振動せしめる時に自動的に袋から排除されるものである。このようにして、ケミカルブロックの切削加工屑を選別することができる。
【００２２】
次に、ケミカルブロック破材Ａを接着剤Ｂにて接合し、積み木ブロックＣを形成する方法について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１はケミカルブロック破材Ａを敷き詰めた状態を示す斜視図である。ケミカルブロック破材Ａの形状がまちまちであるから、全ての断面を接合することはできない。一定厚みのケミカルブロック破材Ａ同士が接する部位のみに接着剤Ｂにて接合されている。よって、ケミカルブロック破材Ａ同士が接していない間隙は当然発生する。このようにして１段目の破材の敷き詰めを終了する。
【００２４】
図２は２段に重ねた積み木ブロックＣの斜視図である。図１の場合と同様に２段目を作製している。但し、１段目と２段目とが接する面は接着剤Ｂにて接合されている。この状態で持ち運びしても、積み木ブロックＣは隙間を多数有するケミカルブロック破材Ａの集合体として形状を保持する状態となる。
【００２５】
次の工程に移行するため、積み木ブロックＣの底面以外の前面に溶剤希釈した接着剤Ｂをスプレー塗布し、乾燥硬化せしめる。
【００２６】
図３は、積み木ブロックＣの表面にペースト樹脂Ｄを盛り付け、表面を平滑に仕上げた基礎ブロックＥの斜視図である。ペースト樹脂Ｄの盛り付け法は、積み木ブロックＣの表面間隙へペースト樹脂Ｄを埋め込みながら前面を被覆されるようにして行い、表面間隙部位は埋め込まれているためケミカルブロック破材Ａの厚さ程度となる。これによって積み木ブロックＣはペースト樹脂Ｄにて接合・包み込みが成された状態となり、こうして出来た基礎ブロックＥは全体強度の大幅な向上を発現することになる。
【００２７】
図４は基礎ブロックＥの表面にケミカルブロック類似表皮層Ｆを設けた平板状集成材Ｈの斜視図である。ケミカルブロック類似表皮層Ｆの厚さは５０〜１００ｍｍである。積み木ブロックＣはペースト樹脂Ｄにて接合・包み込みが成され、更にその上からケミカルブロック類似表皮層Ｆにて分厚く包み込みが成された状態になり、頑丈な強度を保持した３層構造の平板状集成材Ｈとなる。
【００２８】
図１〜図４は平板状集成材Ｈの製造方法を図示したものである。次に、モデル形状の集成材Ｉの製造方法を図５〜図８を参照して説明する。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｃ）はモデル形状の集成材Ｉの製造工程を順に示す断面図であり、この集成材Ｉは前記平板状集成材Ｈとほぼ同様の製造工程を経て製造される。まず、図５（ａ）に示すように、多数のケミカルブロック破材Ａを接着剤Ｂで接着固定して、製作するべきモデル形状よりも寸法の小さい積み木ブロックＣを製作する。
次の工程に移行するため、積み木ブロックＣの底面以外の前面に溶剤希釈した接着剤Ｂをスプレー塗布し、乾燥硬化せしめる。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、積み木ブロックＣの表面にペースト樹脂Ｄを盛り付け、表面を平滑に仕上げた基礎ブロックＥを作製する。
【００３１】
次に、図５（ｃ）に示すように、基礎ブロックＥの表面にケミカルブロック類似表皮層Ｆを設け、製作するべきモデル形状よりも寸法の大きなモデル形状の集成材Ｉを製作する。本例では、基礎ブロックＥの表面にケミカルブロック類似表皮層Ｆを設ける際に、成形型を使用することができる。
【００３２】
図６及び図７は、成形型を用いてモデル形状の集成材Ｉを製作する工程を示す断面図である。この工程では、製作するべきモデル形状を収容可能な大きさのポリプロピレン製パレットＬと、該パレットＬ内の適所に配置された成形部材Ｍとからなり、空間部分がやや大きめのモデル形状に成された成形型を用いる。前記成形部材Ｍの材質は限定されないが、例えば発泡スチレン又は発泡ウレタンからなる部材の表面をポリプロピレンシートでカバーしたものなどが用いられる。
【００３３】
この成形型に、２液混合吐出機から吐出させたケミカルブロック類似表皮層Ｆの未硬化樹脂液を導入し、この未硬化樹脂液に図５（ｂ）に示す前記基礎ブロックＥを沈め浮かせる。この状態で３０〜６０分間静置し、ケミカルブロック類似表皮層Ｆの未硬化樹脂液を硬化させ、図６に示すようにこの成形型内にモデル形状の集成材Ｉを形成する。次に、図７に示すように、この成形型からモデル形状の集成材Ｉを脱型する。
【００３４】
このように製作したモデル形状の集成材ＩはＮＣ加工機にセットされ、図８に示すように、所望のモデル形状に沿ってＮＣ加工機の超硬エンドミルＮによって切削加工される。図８中符号Ｐは、超硬エンドミルＮによって集成材表面を切削した際に生じた切り子である。
【００３５】
本発明に使用される接着剤Ｂはウレタン系接着剤が好ましい。ウレタン系ケミカルブロックに対してウレタン系接着剤は良く接合する。ウレタン系接着剤と比較して、エポキシ系接着剤は接着強度、強度発現時間、切削加工性に劣る。シアノアクリレート系瞬間接着剤は衝撃にて剥離し易く、切削性に劣る欠点を有する。酢酸ビニルやＥＶＡラテックス系接着剤は水系なるが故、乾燥時間が長く作業性、接着強度に関して欠点がある。
【００３６】
ウレタン系接着剤としては２液反応硬化タイプ、１液湿気硬化タイプが使用される。特に接着力発現性の速い急速硬化２液反応型ウレタン接着剤が最も好ましい。作業が慣れれば、可使時間１〜５分程度が最適である。接着剤Ｂの可使時間が１〜２分程度の場合は１５分後には接合し、３０分後には持ち運び可能な接合強度が発現する。しかし、残った接着剤Ｂは硬化して使用出来なくなるので、素早く使い切るといった要領が必要になるため、小さなケミカルブロック破材Ａの接合に有利である。可使時間が１分以内の場合は、作業性が追いつかず却って使いづらくなる。接着剤Ｂの可使時間が３〜５分程度の場合は、１時間後には接合し、２時間後には持ち運び可能な接合強度が発現する。よって、比較的大きなケミカルブロック破材Ａの接合に有利である。可使時間が５分以上の場合は、硬化時間が遅れ、持ち運びするには数時間を要し、次工程への待ち時間が長くなり、場合によっては翌日次工程を実施せねばならない。作業工程にて可使時間の異なる２液反応型ウレタン接着剤を選択使用すれば、次工程に素早く移行することができる。
【００３７】
接着剤Ｂとして使用される１液湿気硬化タイプとは、分子末端にイソシアネート基を残留させた末端ＮＣＯウレタンプレポリマーである。イソシアネート基は湿気と徐々に反応してウレア結合を形成し高分子化することによって接着強度を発揮するものである。末端イソシアネート基と湿気との反応を早め接着強度発現を促進するために、末端イソシアネートはＭＤＩ系ポリイソシアネートを用いることが好ましい。
【００３８】
接着剤Ｂとして使用される２液反応硬化タイプとは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とからなる２液混合タイプであり、ポリオール成分に硬化触媒を添加し急速硬化させることができるものである。材料粘度を低減するには、有機溶剤で希釈すればよい。
【００３９】
一般にウレタン系接着剤は粘り、腰のあるやや柔軟性に富んだ性質が強いために、耐衝撃性に富んだ接着が発現する。また、１液湿気硬化タイプおよび２液反応硬化タイプはともにポリイソシアネートの化学反応を利用した接着剤であるため、下地のウレタン系ケミカルブロックと化学反応を起こすので、強固な弾性に富んだ、切削加工抵抗の少ない接着剤となる。特に本発明の如く、数多くのケミカルブロック破材Ａを多段接合した積み木ブロックＣには好適な接着剤となる。ケミカルブロックの色調と類似色調に調色した接着剤とすれば、外見上接合部分の違和感が緩和されることになる。
【００４０】
本発明に使用されるペースト樹脂Ｅは、ワーカブルペーストなどと称されるエポキシ系盛り付け材である。好ましい市販品として、国際ケミカル社製の商品名「ＷＲ−２００」や三洋化成社製の商品名「サンモジュールＭＰ−２５００」を挙げることができる。ワーカブルペーストの樹脂成分は、２液常温硬化性エポキシ樹脂であり、硬化剤のポリアミド成分と主剤のグリシジル成分からなるものである。硬化剤のポリアミド成分としては、刺激性の少ないポリアミド系硬化剤が好ましい。硬化速度はやや遅いが硬化発熱低減とのバランスがよく、手練り、手盛り作業時のかぶれ防止を考慮すると最も好ましい硬化剤となる。グリシジル成分はビスフェノールＡ、ビスフェノールＦタイプの液状エポキシを主成分とし、低粘度タイプの液状エポキシを配合することにより樹脂ベースが出来上がる。樹脂ベースの硬化剤ポリアミド成分と主剤のグリシジル成分それぞれに切削加工性、盛り付け性を向上させるため、タルクや中空フィラーや着色剤を配合しペースト状に仕上げる。出来上がったペースト状の硬化剤成分とペースト状のグリシジル成分を混合し、ペースト状の混合物を厚盛り硬化させて、デザインモデル用素材とする。フィラーの配合量が多いので硬化時の発熱は小さく、収縮は極端に小さく、硬化物はケミカルブロックと同様に切削性に優れたものとなる。その厚盛の程度は約２０〜３０ｍｍである。この程度の厚盛を行っても垂れることなく、収縮割れの発生もなく硬化するところに特徴がある。ケミカルブロックの色調と類似色調に調色したペースト樹脂とすれば、外見上盛付け違和感が緩和され、一体感を醸し出すことができる。
【００４１】
このペースト樹脂Ｅは、ペースト状の２液を混合し、重ね盛りするものであるので、内部気泡が必ず混入する。真空脱泡混合したとしても盛り重ね部位に気泡が混在するため、切削加工表面に粟粒状のボイドが顔を出すことがあり、表面層としては絶対的なものとは言い難い。
【００４２】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ね、気泡混入が殆どない表面層としてケミカルブロック類似表皮層Ｆを厚さ３０〜１００ｍｍにてペースト樹脂層の上に設け、３層構造の集成材と成し、デザインモデル用素材として使用する有効性を見出した。ＮＣマシンにて切削加工を行う部位は、ケミカルブロック類似表示層Ｆとなる。ケミカルブロック類似表皮層Ｆの厚さが３０ｍｍ以下の場合、深堀部位はケミカルブロック類似表皮層Ｆを突き抜けるので好ましくない。たとえ突き抜けて切削されたとしても、下層は切削可能な類似色のペースト樹脂層Ｃであり、ハイスを駄目にするとか、切削加工デザインモデルが使用不可能になることはない。突き抜けて切削した部分は良く観察すれば少々違和感を感じる程度である。厚さ１００ｍｍ以上が必要な場合はレアケースである。その場合には、ケミカルブロック類似表皮層Ｆ製作に必要な厚みとなるように、設計し製作すればよい。
【００４３】
次に、本発明に使用されるケミカルブロック類似表皮層Ｆの組成について説明する。
ケミカルブロック類似表皮層Ｆは、ウレタン樹脂系バインダーから成るものである。つまり２液反応硬化型ウレタン樹脂液（Ｇ）に無機フィラー、中空ビーズ、粘度調整剤、硬化促進剤、着色剤、発泡防止剤、消泡剤などを添加し硬化せしめたものである。
【００４４】
２液反応硬化型ウレタン樹脂液（Ｇ）の樹脂成分は多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）と可塑剤（ｃ）とから構成されている。
【００４５】
多官能ポリオール成分（ａ）とは、分子末端に水酸基を複数個保有する化合物であり、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、アミンポリオール、低分子多官能アルコール等がある。
【００４６】
ポリエーテルポリオールとは、低分子多価アルコールに水酸化カリウム等の水酸化アルカリを触媒としてアルキレンオキサイドを付加させたものである。アルキレンオキサイドとしてはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどがある。エチレンオキサイド付加物は親水性が強い末端１級ＯＨのポリエーテルポリオールとなり、プロピレンオキサイド付加物はやや親水性に劣る末端２級ＯＨのポリエーテルポリオールとなる。アルキレンオキサイド付加はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを単独付加させても良いし、混合付加させてもよい。またプロピレンオキサイド付加後、エチレンオキサイドを付加してもよいし、その逆も可能である。スターターとなる多価アルコールの種類、アルキレンオキサイドの種類と付加モル数によって多種多様なポリエーテルポリオールが合成される。
【００４７】
ポリエステルポリオールとは低分子多価アルコールとポリカルボン酸のエステルであり、分子末端が水酸基となるように分子設計されたものである。一般的には低分子多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ヘキサンジオール等が挙げられる。ポリカルボン酸としては、マレイン酸やフタル酸及びそれらの酸無水物が挙げられる。ポリエステルポリオールは結晶性が高く高強度なポリオール成分となるが、分子鎖に加水分解性エステル結合を持つため、使用上加水分解に対する対応策を講じる必要がある。
【００４８】
アクリルポリオールとはアクリルモノマー多数にヒドロキシアクリレートを少量配合し共重合させたものであり、分子鎖の側鎖に水酸基を持つアクリルオリゴマーである。これを用いた樹脂は耐候性に優れており、脂肪族ポリイソシアネートにて部分架橋させてトップコートに多用されている。
【００４９】
ポリブタジエンポリオールとはブタジエンと末端水酸基を有するブタジエン誘導体との共重合物であり、疎水性の高いポリオールとなる。
【００５０】
アミンポリオールとは、アンモニア、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのポリアミンにアルキレンオキサイドを付加させたものである。分子内に３級窒素が存在し、ウレタン化の触媒硬化を持つため、ポリイソシアネートとの反応に富んでいる。
【００５１】
低分子多官能アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパンが挙げられる。また種類の異なるものとして、ヒマシ油が挙げられる。
【００５２】
多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）とは、分子末端に複数個のイソシアネート基を有する化合物であり、活性に富み活性水素化合物と反応しウレタン結合、ウレア結合を生成するものである。芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、それらの変性ポリイソシアネートがある。
【００５３】
芳香族ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート類とジフェニルメタンジイソシアネート類が代表的である。トリレンジイソシアネート類としては、２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩの混合比率にてＴＤＩ−１００（２，４−ＴＤＩ１００％）、ＴＤＩ−８０（２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩの比率が８０／２０）、ＴＤＩ−６５（２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩの比率が６５／３５）がある。ＴＤＩは揮発性であり刺激性が強く、循環器系に損害を与えるおそれがあるため、その蒸気を吸入することのないように作業環境を万全なものとする必要がある。
【００５４】
ジフェニルメタンジイソシアネートとしては、純ジフェニルメタンジイソシアネート（ｐｕｒｅ−ＭＤＩ）とポリメリックＭＤＩがある。ジフェニルメタンジイソシアネートはアニリンとホルマリンの縮合によって得られるジアミノジフェニルメタン及びこれらの異性体の混合物となる。この場合、製造条件にて２核体のみならず３核体以上の多核体も生成する。それらがホスゲン化され、蒸留単離されたものが純ＭＤＩであり室温にて結晶化する。釜残として残留したものがポリメリックＭＤＩである。ポリメリックＭＤＩはこのように合成上多核化、多官能化したＭＤＩオリゴマーである。釜残であり、黒褐色に焼けている混合物であるために室温で液体であり、その取り扱いは極めて良好である。ジフェニルメタンジイソシアネート類はＴＤＩ類と比較して分子量が大きいので揮発性は殆どなく、労働安全衛生上、取り扱い易いものである。
【００５５】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添キシリレンジイソシアネート（水添ＸＤＩ）、水添ジフェニルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート等がある。これらの脂肪族ポリイソシアネート類は耐候性が良好で黄変し難い性質があり、無黄変・難黄変イソシアネートとしてアクリルポリオールと共に塗料のトップコートとして多用されている。
【００５６】
これらのポリイソシアネートを変性したポリイソシアネート類が数多くある。触媒、熱によってポリイソシアネートを二量化・三量化することができる。中でもイソシアヌレート環生成を経て三量化したトリマーは硬く脆くなるが、耐熱性が向上する用途に有効である。また特殊触媒にてカルボジイミド変性したものもある。また、低分子ポリオールとウレタン化せしめ末端ＮＣＯとしたウレタン変性体もある。特にトリメチロールプロパンにＴＤＩを付加せしめ遊離ＴＤＩを除去したアダクトは、ＴＤＩの刺激性が消失した３官能ポリイソシアネートとなり塗料、エラストマー分野で多用されている。またウレタン変性の１種と位置付けられるが、ポリオールとポリイソシアネートのウレタン化にて末端ＮＣＯを有するウレタンプレポリマーがある。ウレタンエラストマーを製作する場合、硬化の途中までウレタン化を進行させたウレタンプレポリマーを用いると発熱を低減することができ、分子鎖が伸び易く高性能のエラストマーができると言ったメリットがある。工業用ロール、土建用塗り床材、屋上塗膜防水剤などに多用されている。特殊なポリイソシアネートとしてブロックポリイソシアネートがある。イソシアネート基をモノアルコールやフェノール、オキシム、ラクタムでキャッピングしたものであり、マスクドポリイソシアネートとも称されている。解離温度以上になるとキャッピング剤が解離しイソシアネート基を再生するものであり、１液熱硬化性塗料として使用されている。
【００５７】
可塑剤（ｃ）とは、分子内に反応性基を持たない不活性な、常温常圧では殆ど揮発しない化合物であり、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等が挙げられる。これらは熱可塑性プラスチックに配合され、分子鎖間に分散し分子鎖の結晶化を緩和、分子鎖のズレを起こしやすくし、柔らかいプラスチックフィルム、シート、成形物と成すために工業的に多用されている。
【００５８】
本発明のケミカルブロック破材の有効利用に供される集成材のケミカルブロック類似表皮層Ｆのバインダー樹脂は、上記多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）と可塑剤成分（ｃ）からなるものであるが、反応硬化時点で可塑剤成分（ｃ）が相分離ミクロ分散することが望ましい。相分離ミクロ分散せしめるためには、多官能ポリオール成分（ａ）と可塑剤成分（ｃ）の親水性／疎水性バランスを、多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）からなる３次元網目構造の分子設計、多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）からなる硬化反応の早さなどの要因をバランスさせる必要がある。
【００５９】
そのために、本発明者らは鋭意検討を加え、ＮＣＯ／ＯＨが０．７〜１．０、可使時間が１分〜５分、多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の合計量と可塑剤（ｃ）の合計量が１００／３０〜１００／１０の範囲とするのが良好であることを見出した。また、多官能ポリオール成分（ａ）の平均官能基数は３．５〜６．０、多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の平均官能基数は２．１〜３．０が有効であることがわかった。
【００６０】
ＮＣＯ／ＯＨとは、多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の反応にあずかる官能基の比率を決定するものである。通常ウレタン樹脂はＮＣＯ／ＯＨが１．０〜１．０５程度の範囲で使用されている。論理的にはＮＣＯ／ＯＨが１．０の時、最高の強度物性を示す。一方、本発明では、ＮＣＯ／ＯＨを０．７〜１．０と理論とは逆方向に設定する。この結果、分子末端がＯＨ基過剰にて分子間架橋が進行せず硬化しないと考えられるが、多官能な分子を多用する分子設計としているために、硬化は十分に達成される。
【００６１】
しかしながら、いくら多官能な分子を多用する分子設計と言えど、ＮＣＯ／ＯＨが０．７以下になるとＮＣＯ基不足・ＯＨ基過剰の状態となり、硬化物は柔らかく形状保持し難い状態となる。ＮＣＯ／ＯＨが１．０を超えるとＮＣＯ基がやや過剰になり、過剰なＮＣＯ基は湿気硬化してウレア結合を起こすため、硬く脆くなる傾向になり、得られる集成材の切削加工性を良好にするという本発明の目的を達成できないことになる。よって、好ましいＮＣＯ／ＯＨは０．８〜０．９の範囲である。
【００６２】
多官能ポリオール成分（ａ）の平均官能基数は３．５〜６．０、多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の平均官能基数は２．１〜３．０が好ましい。多官能ポリオール成分（ａ）の平均官能基数が３．５未満の場合は、分子鎖が３次元的に伸長しにくくなり、相分離ミクロ分散が崩れやすくなり、硬度低下、硬化物外観異常を引き起こす。多官能ポリオール成分（ａ）の平均官能基数が６．０を超えると原料成分自体が常温で作業できる流動性にならず、固形状態になるために取り扱いが困難となる。多官能ポリオール成分（ａ）の好ましい平均官能基数は３．５〜４．０である。多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の平均官能基数が２．１以下になると分子鎖が３次元的に伸長しにくくなり、相分離ミクロ分散が崩れやすくなり、硬度低下、硬化物外観異常を引き起こす。多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の平均官能基数が３．０以上になると、材料粘度が増加したイソシアネート成分となり、作業性が損なわれる。多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）の好ましい平均官能基数は２．３〜２．７である。
【００６３】
可使時間は１分〜５分のショートポットライフである。よって、２液混合をゆっくりと行っていたのでは混合材料が増粘し始め、作業できない状況に陥る。よって、２液混合吐出機にて吐出口で２液混合し、即・連続的に吐出する方式によって使用するものである。それでも作業性を考慮すると、可使時間１分以下では大きなものを作るために適応できなくなる。また可使時間５分以上になると硬化脱型時間が２時間以上となり、特に冬場は更に硬化が遅れることになり、生産性が悪くなる。好ましい可使時間は１分〜３分である。
【００６４】
多官能ポリオール成分（ａ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｂ）が反応硬化する時、可塑剤（ｃ）は疎水性が強く硬化樹脂系からはじき出されようとする。その時、急速な３次元網目構造が構成されるために、可塑剤（ｃ）がミクロ分散状態で３次元網目構造の中に閉じこめられるものと考えられる。つまり、硬化樹脂系は蜂の巣であり、可塑剤（ｃ）は蜂の幼虫であるとイメージされる。蜂の巣構造は最小量で最も強度を発現する構造であり、蜂の幼虫に匹敵する可塑剤（ｃ）をそのまま抱きかかえ保存していると考えられる。これは、硬化物の表面を電子顕微鏡で観察すると、見事な海島模様が出現していることからも裏付けられる。
【００６５】
このように、可塑剤（ｃ）に起因する相分離ミクロ分散構造はＮＣＯ／ＯＨや可使時間、樹脂量／可塑剤量比、官能基数、樹脂と可塑剤の親水性／疎水性バランスなどの要因が複雑に絡み合うものであり、少ない要素で規定できないものである。
【００６６】
ケミカルブロック類似表皮層Ｆのウレタンバインダー樹脂はこうして設定されるが、その硬化特性、低収縮性、超切削加工性、切削表面の緻密性、下地との類似着色性、作業性等を付与させねばならない。そのために硬化触媒や無機・有機フィラーや吸湿防止用乾燥剤（ドライヤー）や着色剤、消泡剤等が添加される。
【００６７】
硬化特性については、ウレタン硬化促進触媒を添加することによって硬化特性を調整することができる。硬化促進触媒としては、スタナスオクテート、ジンクオクテート、ジブチルチンアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンチオカルボキシレートのような金属系触媒、トリエチレンジアミン、トリメチルアミノエタノールアミン等の３級アミン系触媒、３級アミンの酢酸塩などが挙げられる。これらの硬化触媒は通常ポリオール成分に添加される。その添加量は０．０１〜１００ｐｐｍと極めて少量であり、硬化樹脂の強度物性を低減させるレベルではない。
【００６８】
低収縮性については、ポリオール成分（ａ）とイソシアネート成分（ｂ）はそもそも付加重合であり、縮合重合ではないため硬化反応に当たり大きな体積減少が無い化学反応に基づくものである。但し、硬化時の発熱・放熱・常温に戻る一連の課程を経て硬化縮合を起こすものである。よって、発熱温度を極力低下させる工夫が大切である。硬化時の発熱量はイソシアネート基の量によってほぼ決定される。本発明では、ＮＣＯ／ＯＨ比を０．７〜１．０、好ましくは０．８〜０．９とし、イソシアネート基の使用量を極力低減しているので、発熱量が抑えられた分子設計となる。但し、可使時間１分〜５分と急速硬化させるため、短時間に発熱反応がほぼ完結するため集中的に発熱が起こる。そこで、一般的な手法であるが、無機フィラー、有機フィラーを配合してフィラーに吸熱させることによってケミカルブロック類似表皮層Ｆの発熱昇温を低減させる方策を導入している。無機フィラーとしては切削加工性を大きく損なわない微細タルク粉が、有機フィラーとしては切削加工性を向上させるために中空樹脂バルーンが配合される。また、ケミカルブロック類似表皮層Ｆは基礎ブロックＥの表面に一定厚みにて設置されるため、発熱量は基礎ブロックＥの表面に吸収される効果が発現する。このように、硬化時の発熱量は小さく、各所へ導伝放熱される仕組みに設計されている。よって、ケミカルブロック類似表皮層Ｆが硬化するとき、その収縮によって割れ、変形、下地からの剥離を起こすことは全くない。
【００６９】
超切削加工性については上述した通り、バインダー樹脂の分子設計、可塑剤（ｃ）の滑材効果、配合無機フィラーの選択、配合有機フィラー（中空樹脂ビーズ）の選択によってケミカルブロックと同程度の切削加工性をキープしている。
【００７０】
切削表面の緻密性に関しては、バインダー樹脂が発泡しないように吸湿剤としてゼオライト粉を０．０１〜０．５％、ポリオール成分に配合している。２液混合時に気泡を巻き込まないように２液混合吐出機から吐出するものである。高温多湿条件下では、クーラーと除湿機を作業場に設置し、極力環境条件を低湿にコントロールする対応を施している。これらによって、水分とイソシアネートに起因する気泡、混合作業にて発生する気泡をシャットアウトしているため、小豆大の気泡混入は殆ど回避されている。また微細タルク粉を使用しているため切削加工面は滑らかな緻密性をキープできる。
【００７１】
下地との類似作業性については、切削性を損なう顔料は使用せずポリオール成分に可溶な染料を用い、下地との色調バランスを整え、一見しただけでは異質素材の集合体とは判別付きがたいトーンに設定し、廃材有効利用と言えども美的商品価値のキープに細心の注意を払うことが望ましい。
【００７２】
作業性についても鋭意検討を加えた。上述した通り、ケミカルブロック類似表皮層Ｆを形成する未硬化樹脂液は可使時間が１〜５分とショートポットライフであるため、手作業では多量の取り扱いは困難である。２液混合吐出機を用いれば簡単に短時間で吐出させることができる。また、ショートポットライフであるために硬化が早く３０〜６０分後に脱型でき、生産作業性は非常によい。
【００７３】
次に、基礎ブロックＥの表面にケミカルブロック類似表皮層Ｆを設けるための具体的な方法を説明する。
基本的には、ポリプロピレン製パレットＬに２液混合吐出機からケミカルブロック類似表皮層Ｆの未硬化樹脂液を吐出し、予め作製した基礎ブロックＥのペースト樹脂Ｄ盛り付け面側を静かに沈め浮かし、保持して硬化させ、３０〜６０分後に脱型すればよい（図６および図７参照）。成形型（モールド）はポリプロピレン製パレットでありモールドへの多大の投資は不要である。離型剤を塗布する必要は全くない。樹脂材料やモールドを加熱する必要もなく全て常温での作業である。真空や加圧する必要もない。ケミカルブロック類似表皮層Ｆは常温急速硬化ウレタンであり、放置しておくだけで硬化して短時間で脱型できる。下地であるペースト樹脂Ｄ層への接着は化学結合となり、接着強度に不安はない。すべての作業が簡単に素早く遂行されるシステムとなる所に大きな特徴がある。
【００７４】
図８に示すように、集成材Ｉの切削加工によって生じたＮＣ切削加工屑（切り子Ｐ）は、そのままペースト樹脂Ｄに練り込んで使用してもよいし、ミキサーを用いて更に微細に粉砕し、パウダー状と成し、ペースト樹脂Ｄに練り込み使用、またはケミカルブロック類似表皮層Ｆに軽量フィラーとして配合使用してもよい。従って、切り子Ｐは貴重な廃材原料として本発明の製造方法の中で有効利用できる。
【００７５】
平板集成材Ｈと成す場合は、積み木ブロックＣを平らに仕上げ、ペースト樹脂Ｄを積み木ブロックＣの表面凹部へすり込み、さらに平らな基礎ブロックＥとなすこと、平らな底のポリプロピレン製パレットにケミカルブロック類似表皮層Ｆの混合液を吐出し、静かに平らな基礎ブロックＥを沈め浮かし、位置決め固定、硬化脱型すればよい。平板集成材Ｈの厚さは、ケミカルブロック破材Ａからなる積み木ブロックＣの厚さ、ペースト樹脂Ｄ層の厚さ、ケミカルブロック類似表皮層Ｆの厚さを調整し、目的とする厚さに設定すればよい。モデル製作業者は、裏表さえ確認すれば、新品のケミカルブロックと同じように使用できる。
【００７６】
一方、平板集成材Ｈではなく、製作する３次元モデル形状に沿った集成材Ｉと成すことも至って簡単である。ケミカルブロック破材Ａを複数組み合わせ、接着剤Ｂで個々を接合し、３次元モデル形状よりもやや小さめの多段積みの積み木ブロックＣを作製し、ペースト樹脂Ｄを積み木ブロックＣの表面凹部にすり込み、３次元モデル形状よりやや小さめで、表面が滑らかな基礎ブロックＥを作製する。次いで、深さのあるポリプロピレン製市販大型箱（パレットＬ）の中にポリプロピレン製小箱（成形部材Ｍ）をセットし、空間部が製作モデル形状よりも一回り大きな概略類似形状に成るように、底上げ形状のポリプロピレン製モールドを組み立てる。次に、ポリプロピレン製の箱に２液混合吐出機からケミカルブロック類似表皮層Ｆの未硬化樹脂液を２液混合吐出機より吐出し、予め作製した３次元基礎ブロックＤを静かに沈め浮かし、保持しながら樹脂を硬化させ、３０〜６０分後に脱型すればよい。脱型された表面形状は目的の製作モデル形状に沿ったやや大きめのケミカルブロック破材を有効利用した３層構造の集成材となる。モデル製作者は、ＮＣ加工にて３次元形状に切削加工すればよい。万一設計変更等で深堀したとしても、下層は切削加工が簡単な類似色のペースト樹脂層であり、ケミカルブロック破材層であるから、大きな問題を引き起こすことはまずない。
【００７７】
本発明のケミカルブロック破材を有効利用した集成材は、簡単に素早く製作でき、再利用する顧客の要望にマッチした形状で供給でき、再利用顧客サイドの作業も短縮でき、仕上がったデザインモデルは一見新品のケミカルブロックで製作したものと大差ない外観を呈するものである。但し、この集成材は内部構造がケミカルブロック破材の積み木から構成され、中央部位は空隙の状態であり、非常に軽量化されたデザインモデルとなる。本発明のケミカルブロック破材を有効利用した集成材を切削加工した破材や切削加工屑は同様に再利用へまわせばよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、ケミカルブロック破材を有効利用した集成材の製造方法に関するものであり以下のような効果が得られる。
（１）産業廃棄物として廃棄処分されているケミカルブロック破材や切削加工屑を再利用できる効果がある。
（２）再利用された時に発生する破材や切削加工屑は再度再利用に循環させることができるため、トータルリサイクルシステムが構築できる効果がある。
（３）ケミカルブロック破材や切削加工屑を産業廃棄物として排出している業者が本発明を適用し、製品として使用できるモデル用集成材としてリサイクルさせるものであり、廃棄物排出責任を認知させることができる効果がある。
（４）ケミカルブロック破材や切削加工屑を集成材とするために使用される材料は、急速硬化性樹脂が使用されており、次工程待ち時間が短く効率よくかつ短期間に集成材が製作できるといった効果がある。
（５）ケミカルブロック破材や切削加工屑を集成材とするために使用される材料は、全て切削容易な材料設計となっており、モデル製作用素材として破材発生業者に引き取り使用させ、製作モデル商品として流通にのせることができる効果がある。
（６）ケミカルブロック破材や切削加工屑を集成材とするために使用される材料は、全て切削容易な材料設計となっており、モデル製作用素材として破材発生業者に引き取り使用させても、切削加工ができないといったトラブルは全くない。
（７）ケミカルブロック破材の集成材を再利用するモデル製作業者は集成材のケミカルブロック類似表皮層の硬化物層をＮＣ加工するものであり、モデル製作時間が短縮されコストダウンに繋がる効果がある。
（８）ケミカルブロック破材の集成材は、ケミカルブロック破材層、接着剤層、ペースト樹脂層、ケミカルブロック類似表皮層から成るものであり、反応硬化性樹脂にて化学接合された構成になっており、トータル強度は再利用に十分耐える強度物性が得られる効果がある。
（９）ケミカルブロック破材の集成材は、ケミカルブロック破材層、接着剤層、ペースト樹脂層、ケミカルブロック類似表皮層から成るものであり、吸湿性が非常に少ない素材構成であり、経日温度変化によって反りや剥離を生じることが少なく、使用できる範囲内の寸法精度は十分キープできるものとなる。
（１０）ケミカルブロック破材の集成材は、、ケミカルブロック破材層、接着剤層、ペースト樹脂層、ケミカルブロック類似表皮層から成り、ケミカルブロック類似色に調色されており、再利用されても違和感のない集成材となる。
（１１）ケミカルブロック破材の集成材はシームレスなケミカルブロック類似表皮層に覆われており、再利用製作モデルはシームレスなケミカルブロック類似表皮層を切削加工するだけになるため、シームレスな表面、肌が滑らかで緻密な高級感を醸し出すデザインモデルとなる。
（１２）ケミカルブロック破材の集成材は最下層の積み木ブロックに空隙を有し、結果的に軽量化されたことになり、運搬上有効である。
このように、産業廃棄物回収利用、集成材製造上の産業廃棄物発生無し、集成材再利用時の廃材も回収でき、製作するデザインモデルの製作時間とコストを低減、従来よりも美的外観に優れたデザインモデルとなるなど、本発明による効果は非常に大きい。それらは経済性につながるものであり、ひいては集成材の製造販売が商業的に成立することを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケミカルブロック破材利用集成材の製造方法の一例として平板状集成材の製造工程を説明する図であり、積み木ブロック製作の途中の状態を示す斜視図である。
【図２】同じく平板状集成材の製造工程で製作された積み木ブロックの斜視図である。
【図３】同じく平板状集成材の製造工程で製作された基礎ブロックの斜視図である。
【図４】同じく平板状集成材の製造工程で製作された平板状集成材の斜視図である。
【図５】本発明のケミカルブロック破材利用集成材の製造方法の一例としてモデル形状の集成材の製造工程を説明する図であり、（ａ）は積み木ブロックを示す断面図、（ｂ）は基礎ブロックを示す断面図、（ｃ）は集成材の断面図である。
【図６】同じモデル形状の集成材の製造方法において、成形型を用いて集成材を製造する状態を示す断面図である。
【図７】同じく成形型からモデル形状の集成材を脱型する工程を示す断面図である。
【図８】集成材に切削加工を施す状態を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａケミカルブロック破材
Ｂ接着剤
Ｃ積み木ブロック
Ｄペースト樹脂
Ｅ基礎ブロック
Ｆケミカルブロック類似表皮層
Ｈ平板状集成材（集成材）
Ｉモデル形状の集成材
Ｌポリプロピレン製パレット
Ｍ成形部材
Ｎ超硬エンドミル
Ｐ切り子（切削加工屑）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laminated material that effectively uses a chemical block broken material and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
The chemical block referred to in the present invention is also called synthetic wood, and is a synthetic resin-based plate material excellent in machinability and dimensional stability for producing a design model by NC machining. The outline is that a plastic balloon is mixed with a hollow balloon or an inorganic filler that does not deteriorate the cutting ability, and is molded into a plate shape, which is cut into a three-dimensional shape by a computer controlled machining center, and is used for automobile parts and household appliance parts It is used to confirm the design.
[0003]
With the spread of CAD / CAM, materials used for design models have been shifted from conventional wood for wood to chemical blocks. Currently, chemical blocks are mostly used in design models for automobiles and home appliances. Along with this, a lot of chemical block broken materials and cutting wastes (cutting chips) are generated as waste materials and discarded as industrial waste. In the design model production industry, awareness of this chemical block broken material and the reuse of cutting scraps is increasing, and in hand dexterous wooden molders and model contractors, large broken chemical block materials are reused for small design models, Cutting scraps are reused by mixing with paste resin.
[0004]
Conventionally, as a technology for reusing chemical block broken materials, chemical block broken materials and cutting scraps used in design models are packed in a mold, and the resin is cast and hardened under vacuum, There has been proposed a technique in which a flat plate completely filled with a resin between broken materials is provided, and the block is again provided to a chemical block user as a laminated material block (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-302814 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to recycle the chemical block / synthetic wood used in the design model, such as broken materials and cutting scraps with resin, and provide them to the chemical block user again for recycling, it is similar to the finished surface of the new chemical block. The most important issue is to form a laminated material in a form that can provide a smooth finished surface.
The technique described in Patent Document 1 is effective in that the chemical block is reused, but has not yet reached a uniform cutting finish surface similar to a new chemical block cutting finish surface. That is, since the resin layer and the chemical block broken material layer have a staggered appearance on the cut surface, it is difficult to obtain a feeling of use equivalent to that when using a new chemical block.
Further, in order to provide a laminated material with excellent usability, it is necessary that all the materials constituting the laminated material can be cut and have a dimensional accuracy within a range that can be used under high-temperature and high-humidity climatic conditions.
Chemical block broken materials have a wide variety of shapes, and the laminated wood must be configured so that it can be used as it is when it is formed with laminated wood or can be used by simple cutting. The assembly of chemical block broken materials needs to have a strong assembly adhesive strength. If it is installed at a machining center and the joint is disengaged due to impact during NC processing, it cannot be reused.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a chemical block broken material-use laminated material and a method for producing the same, which can provide the same level of feeling as when a new chemical block is used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a step of joining a chemical block broken material (A) with an adhesive (B) to form a building block (C).
A step of placing a paste resin (D) that can be cut into the concave portion of the surface of the building block (C) and curing it to form a basic block (E); and
There is provided a method for producing a laminated material using broken chemical block material, comprising the step of providing a cutable chemical block-like skin layer (F) on a surface portion of a basic block (E).
In the method of the present invention, it is preferable that the chemical block broken material (A) is a cutable urethane resin-based chemical block, and the adhesive (B) is a urethane resin-based adhesive.
Moreover, it is preferable that the paste resin (D) which can be cut is a room temperature hardening 2 liquid reaction type epoxy resin workable paste.
Furthermore, the chemical block-like skin layer (F) is preferably a cured product of a two-component reaction curable urethane resin solution (G).
Moreover, it is preferable that the thickness of a chemical block similar skin layer (F) is 30-100 mm.
Further, the two-component reaction curable urethane resin liquid (G) comprises a polyfunctional polyol component (a), a polyfunctional polyisocyanate component (b), a plasticizer (c), an inorganic filler (d), and a hollow resin balloon (e). It is preferable that the NCO / OH is 0.7 to 1.0, the pot life is 1 minute to 5 minutes, and the plasticizer (c) is micro-dispersed in phase separation upon curing.
[0009]
Moreover, this invention provides the chemical block broken-material laminated | stacked material obtained by the manufacturing method of the said chemical block broken-material laminated | stacked laminated material.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the background of the entire industry leading to the present invention will be described.
The chemical block referred to in the present invention is a so-called synthetic wood, resin block, chemical wood or the like. The term synthetic wood is generally a material in which pieces of wood are hardened with synthetic resin, thin plates obtained by slicing waste wood are staggered in the direction of the board, plywood bonded with synthetic resin, and waste wood chips are hardened with synthetic resin. A particle board or a parquet or the like obtained by solidifying waste wood fine powder with synthetic resin and bonding a high-quality wood surface layer.
[0011]
Synthetic wood here is completely different from the above image, and is a synthetic resin-based board material with excellent machinability and dimensional accuracy used in industrial design models. To confirm the design and dimensions of automobiles and home appliances, etc. It is a model material to be manufactured.
[0012]
The most widely used material for industrial design models in the past is dry wood with excellent dimensional accuracy. Himeko pine and kao trees have been used in particular. However, this kind of special wood is now rarely used due to resource depletion and recent rapid development of CAD / CAM technology.
[0013]
With the rapid development of CAD / CAM in recent years, it is necessary that the material has no directionality for cutting with an NC machine. Wood is not preferred as a material to be cut by an NC machine because the constituent fibers have directionality and have nodes. Synthetic resin-based chemical blocks, on the other hand, are uniform materials with excellent cutting performance, and the cutting resistance is similar regardless of the direction of cutting, with supple curved surfaces and sharp edges, making it more hygroscopic than wood. Because there are few, it is easy to get dimensional accuracy over time, can be processed with conventional woodworking high speed steel and cocoons, can produce models that look beautiful and have less seams than wood models, and are lighter than wood depending on the type, Since it has the characteristics that it can be used immediately after purchase and is convenient, it has been used explosively.
[0014]
In the prototype design departments of automobile manufacturers and home appliance manufacturers, the use of chemical wood was promoted, followed by frequent use by model contractors and mold contractors, and rapidly spread to parts manufacturers and mold contractors. The demand for chemical blocks was rapidly expanded.
[0015]
Initially, epoxy-based chemical blocks that emphasized dimensional accuracy, and ABS resin-based chemical blocks that made it easy to remove a model from a sand mold and had a finely textured and smooth surface, occupied the market. However, urethane resin chemical blocks with appropriate dimensional accuracy and excellent machinability will eventually be widely used, and today urethane chemical blocks occupy the market.
[0016]
Chemical blocks are manufactured and sold in specified dimensions such as 1000x500x500mm and 1500x500x100mm, and the user cuts and bonds the chemical blocks along the production model shape, and then controls the computer controlled NC. Processing data is sent to the machine and cut into a 3D shape design model.
[0017]
At this time, chemical block broken materials and cutting scraps are generated. When this broken material or cutting waste is burned, it emits black smoke and burns, and since the molten resin flows to the bottom of the furnace, it is difficult to incinerate as a large amount of waste. Therefore, chemical block broken materials and cutting scraps are generally disposed of in landfills as industrial waste.
[0018]
With the widespread use of chemical blocks, chemical block scraps and cutting scraps are being disposed of as industrial waste, and it has been investigated whether there are any measures for reuse. However, the current situation is that it cannot be established without economic efficiency. The inventors of the present invention have made extensive studies from various aspects, have found an effective utilization method of a chemical block broken material that is economical, and have completed the present invention.
[0019]
Next, the manufacturing method of the laminated material which used the chemical block broken material and cutting waste of this invention effectively is demonstrated.
When collecting and reusing waste materials, the technical problem is uniform quality of the recovered materials. The market advantage has been that urethane chemical blocks occupy an overwhelmingly large share, making it easier to selectively collect urethane chemical blocks. Therefore, it is considered that this problem can be almost solved if a vendor who sells urethane chemical blocks recovers.
[0020]
The shape of the recovered urethane resin chemical block breakage varies. However, since the thickness of the sold chemical block is almost determined to be 30 mm, 50 mm, 100 mm, etc., it is possible to sort based on the thickness. By such a method, the chemical block broken material suitable for reuse of the present invention can be supplied by uniformizing the quality of the chemical block broken material and separating the thickness of the chemical block.
[0021]
In addition, the chemical block cutting scrap refers to a face that is generated when roughing and finishing are performed with a high speed NC machine. The shape of the face that is generated during cutting with an NC machine varies from a scale in which fish scales and scales are connected to a powder form. All in all, this cutting waste is like flying into the air if you put it on your palm and blow. Such chemical block cutting scraps are collected by vacuum cleaner, scissors, and dust removal from the periphery of the NC machine platform, and include metal fine powder, sand existing on the floor, and the like. Dissimilar metal fine powder and fine sand are at a specific gravity level of 3 and 5, and chemical block cutting scraps are at a specific gravity level of 0.7 and 0.5. Is very simple. That is, the collected bag can be vibrated, and metal fine powder and fine sand having a large specific gravity can be submerged in the bottom of the bag. If a small hole is made in the bottom of the bag, it is automatically removed from the bag when the collection bag is vibrated. In this way, the chemical block cutting waste can be selected.
[0022]
Next, a method of forming the building block C by joining the chemical block broken material A with the adhesive B will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the chemical block broken material A is spread. Since the shape of the chemical block broken material A varies, not all cross sections can be joined. The chemical block broken material A having a certain thickness is joined with an adhesive B only at a portion where the broken pieces are in contact with each other. Therefore, a gap where the chemical block broken materials A are not in contact with each other naturally occurs. In this way, the laying of the first stage broken material is completed.
[0024]
FIG. 2 is a perspective view of the building blocks C stacked in two stages. Similar to the case of FIG. 1, the second stage is fabricated. However, the surface where the first step and the second step are in contact with each other is bonded with the adhesive B. Even if it is carried in this state, the building block C will be in a state where it retains its shape as an aggregate of chemical block broken materials A having many gaps.
[0025]
In order to move to the next step, the solvent-diluted adhesive B is spray-applied to the front surface other than the bottom surface of the building block C, and is dried and cured.
[0026]
FIG. 3 is a perspective view of a base block E in which the paste resin D is placed on the surface of the building block C and the surface is finished smooth. The paste resin D is placed so that the front surface is covered while the paste resin D is embedded in the surface gap of the building block C, and the surface gap portion is embedded, so that the thickness of the chemical block broken material A is about Become. As a result, the building block C is joined and wrapped with the paste resin D, and the basic block E thus produced exhibits a significant improvement in the overall strength.
[0027]
FIG. 4 is a perspective view of a flat laminated material H in which a chemical block-like skin layer F is provided on the surface of the foundation block E. The thickness of the chemical block-like skin layer F is 50 to 100 mm. The building block C is joined / wrapped by the paste resin D, and is further thickly wrapped by the chemical block-like skin layer F from above, and is a flat plate with a three-layer structure that retains robust strength. It becomes laminated wood H.
[0028]
1 to 4 illustrate a method for manufacturing the flat laminated material H. FIG. Next, a method for manufacturing the model-shaped laminated material I will be described with reference to FIGS.
[0029]
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of the model-shaped laminated material I. The laminated material I is manufactured through substantially the same manufacturing process as the flat plate-shaped laminated material H. FIG. First, as shown in FIG. 5A, a large number of chemical block broken materials A are bonded and fixed with an adhesive B, and a building block C having a size smaller than the model shape to be manufactured is manufactured.
In order to move to the next step, the solvent-diluted adhesive B is spray-applied to the front surface other than the bottom surface of the building block C, and is dried and cured.
[0030]
Next, as shown in FIG.5 (b), the paste block D is put on the surface of the building block C, and the basic block E which finished the surface smoothly is produced.
[0031]
Next, as shown in FIG.5 (c), the chemical block similar skin layer F is provided in the surface of the basic block E, and the laminated material I of the model shape whose dimension is larger than the model shape which should be manufactured is manufactured. In this example, when the chemical block-like skin layer F is provided on the surface of the basic block E, a molding die can be used.
[0032]
6 and 7 are cross-sectional views showing a process of manufacturing a model-shaped laminated material I using a mold. This process consists of a polypropylene pallet L of a size that can accommodate the model shape to be manufactured, and a molded member M arranged at an appropriate position in the pallet L, and the space portion is formed into a slightly larger model shape. Use a mold. The material of the molded member M is not limited. For example, a material in which the surface of a member made of foamed styrene or foamed urethane is covered with a polypropylene sheet is used.
[0033]
The uncured resin liquid of the chemical block-like skin layer F discharged from the two-liquid mixing / discharging machine is introduced into the mold, and the basic block E shown in FIG. 5B is submerged and floated on the uncured resin liquid. In this state, it is allowed to stand for 30 to 60 minutes to cure the uncured resin liquid of the chemical block-like skin layer F, thereby forming a model-shaped laminated material I in this mold as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 7, the model-shaped laminated material I is removed from the mold.
[0034]
The thus manufactured model-shaped laminated material I is set in an NC processing machine, and is cut by a carbide end mill N of the NC processing machine along a desired model shape as shown in FIG. A symbol P in FIG. 8 is a facet generated when the surface of the laminated material is cut by the carbide end mill N.
[0035]
The adhesive B used in the present invention is preferably a urethane-based adhesive. Urethane adhesive bonds well to urethane chemical blocks. Compared to urethane adhesives, epoxy adhesives are inferior in adhesive strength, strength development time, and machinability. Cyanoacrylate-based instant adhesives are easily peeled off by impact and have the disadvantage of poor machinability. Since vinyl acetate and EVA latex adhesives are water-based, they have a long drying time and have disadvantages in terms of workability and adhesive strength.
[0036]
As the urethane-based adhesive, a two-component reaction curing type and a one-component moisture curing type are used. In particular, a rapid-curing two-component reactive urethane adhesive that exhibits fast adhesive strength is most preferable. If you get used to the work, the pot life is about 1 to 5 minutes. In the case where the usable time of the adhesive B is about 1 to 2 minutes, it is joined after 15 minutes, and after 30 minutes, a portable joining strength is developed. However, since the remaining adhesive B is hardened and cannot be used, it is necessary to quickly use it up, which is advantageous for joining small chemical block broken materials A. If the pot life is less than 1 minute, workability cannot catch up and it becomes difficult to use. When the usable time of the adhesive B is about 3 to 5 minutes, the bonding strength is developed after 1 hour and the portable bonding strength is developed after 2 hours. Therefore, it is advantageous for joining a relatively large chemical block broken material A. When the pot life is 5 minutes or longer, the curing time is delayed, and it takes several hours to carry, and the waiting time for the next process becomes longer. In some cases, the next process must be performed the next day. If a two-component reactive urethane adhesive having a different pot life is selectively used in the work process, the process can be quickly transferred to the next process.
[0037]
The one-component moisture curing type used as the adhesive B is a terminal NCO urethane prepolymer in which an isocyanate group remains at the molecular terminal. Isocyanate groups exhibit adhesive strength by reacting gradually with moisture to form urea bonds and polymerize. In order to accelerate the reaction between the terminal isocyanate group and moisture and promote the development of adhesive strength, it is preferable to use MDI polyisocyanate as the terminal isocyanate.
[0038]
The two-component reaction curing type used as the adhesive B is a two-component mixed type composed of a polyol component and a polyisocyanate component, and can be rapidly cured by adding a curing catalyst to the polyol component. In order to reduce the material viscosity, it may be diluted with an organic solvent.
[0039]
In general, urethane-based adhesives are sticky and have a slightly soft and flexible property, so that adhesion with high impact resistance appears. In addition, both the one-component moisture-curing type and the two-component reaction-curing type are adhesives that utilize the chemical reaction of polyisocyanate, so they cause a chemical reaction with the underlying urethane-based chemical block, so they are rich in strong elasticity, cutting Adhesive with low processing resistance. In particular, as in the present invention, it is a suitable adhesive for a building block C in which many chemical block broken materials A are joined in multiple stages. If the adhesive is tuned to a color tone similar to the color tone of the chemical block, the discomfort at the joint portion will be reduced.
[0040]
The paste resin E used in the present invention is an epoxy-based placement material called a workable paste or the like. Preferable commercial products include trade name “WR-200” manufactured by Kokusai Chemical Co., Ltd. and trade name “Sun Module MP-2500” manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd. The resin component of the workable paste is a two-component room temperature curable epoxy resin, and is composed of a polyamide component as a curing agent and a glycidyl component as a main component. As the polyamide component of the curing agent, a polyamide curing agent with less irritation is preferable. Although the curing speed is slightly slow, it has a good balance with the reduction in heat generation of curing, and is the most preferable curing agent in consideration of prevention of rash during hand-kneading and hand-laying operations. The glycidyl component is mainly composed of bisphenol A and bisphenol F type liquid epoxy, and a resin base is completed by blending a low viscosity type liquid epoxy. In order to improve the machinability and placement of the resin-based curing agent polyamide component and the main component glycidyl component, talc, hollow filler and colorant are blended and finished in paste form. The finished paste-like curing agent component and the paste-like glycidyl component are mixed, and the paste-like mixture is thickly cured to obtain a design model material. Since the amount of the filler is large, heat generation during curing is small, shrinkage is extremely small, and the cured product has excellent machinability like a chemical block. The degree of the thickness is about 20 to 30 mm. It is characterized in that it hardens without dripping or shrinkage cracking even if it is thickened to this extent. If the paste resin is tuned to a color tone similar to the color tone of the chemical block, the unpleasant sensation of appearance is reduced and a sense of unity can be created.
[0041]
Since this paste resin E is a mixture of two paste-like liquids, the internal bubbles are always mixed. Even if vacuum defoaming and mixing are performed, bubbles are mixed in the stacked portion, so that a particulate void may appear on the cut surface, and it is difficult to say that it is an absolute surface layer.
[0042]
Therefore, the present inventors have conducted intensive studies and provided a chemical block-like skin layer F on the paste resin layer with a thickness of 30 to 100 mm as a surface layer with almost no air bubbles mixed in. And found the effectiveness to use as a design model material. The part to be cut by the NC machine is a chemical block similar display layer F. When the thickness of the chemical block-like skin layer F is 30 mm or less, the deep hole portion is not preferable because it penetrates the chemical block-like skin layer F. Even if it is cut through, the lower layer is a paste resin layer C of a similar color that can be cut, so that the high speed is not ruined or the cutting design model is not disabled. The part cut through and penetrated is a little uncomfortable if you look closely. The case where a thickness of 100 mm or more is required is a rare case. In that case, what is necessary is just to design and manufacture so that it may become thickness required for chemical block similar skin layer F manufacture.
[0043]
Next, the composition of the chemical block-like skin layer F used in the present invention will be described.
The chemical block-like skin layer F is made of a urethane resin binder. That is, an inorganic filler, hollow beads, a viscosity modifier, a curing accelerator, a colorant, an antifoaming agent, an antifoaming agent, and the like are added to the two-component reaction curable urethane resin liquid (G) and cured.
[0044]
The resin component of the two-component reaction curable urethane resin liquid (G) is composed of a polyfunctional polyol component (a), a polyfunctional polyisocyanate component (b), and a plasticizer (c).
[0045]
The polyfunctional polyol component (a) is a compound having a plurality of hydroxyl groups at the molecular terminals, and examples thereof include polyether polyol, polyester polyol, acrylic polyol, polybutadiene polyol, amine polyol, and low molecular polyfunctional alcohol.
[0046]
The polyether polyol is a product obtained by adding alkylene oxide to a low-molecular polyhydric alcohol using an alkali hydroxide such as potassium hydroxide as a catalyst. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide. The ethylene oxide adduct becomes a polyether polyol of terminal primary OH having strong hydrophilicity, and the propylene oxide adduct becomes a polyether polyol of terminal secondary OH having slightly poor hydrophilicity. In addition to alkylene oxide, ethylene oxide and propylene oxide may be added alone or in combination. Further, after addition of propylene oxide, ethylene oxide may be added, or vice versa. A wide variety of polyether polyols are synthesized depending on the type of polyhydric alcohol used as a starter, the type of alkylene oxide, and the number of moles added.
[0047]
The polyester polyol is an ester of a low molecular weight polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid, and is molecularly designed so that the molecular terminal is a hydroxyl group. In general, examples of the low molecular weight polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, hexanediol, and the like. Examples of the polycarboxylic acid include maleic acid, phthalic acid, and acid anhydrides thereof. Polyester polyol has a high crystallinity and a high strength polyol component. However, since it has a hydrolyzable ester bond in the molecular chain, it is necessary to take measures against hydrolysis in use.
[0048]
Acrylic polyol is an acrylic oligomer having a large number of acrylic monomers mixed with a small amount of hydroxyacrylate and copolymerized, and having a hydroxyl group in the side chain of the molecular chain. Resins using this are excellent in weather resistance, and are often used in top coats by partial crosslinking with aliphatic polyisocyanates.
[0049]
The polybutadiene polyol is a copolymer of butadiene and a butadiene derivative having a terminal hydroxyl group, and becomes a highly hydrophobic polyol.
[0050]
The amine polyol is obtained by adding an alkylene oxide to a polyamine such as ammonia, ethylenediamine, diethylenetriamine, or triethylenetetramine. Since tertiary nitrogen exists in the molecule and it has catalytic curing of urethanization, it is rich in reaction with polyisocyanate.
[0051]
Examples of the low molecular polyfunctional alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, glycerin, and trimethylolpropane. Another example of the kind is castor oil.
[0052]
The polyfunctional polyisocyanate component (b) is a compound having a plurality of isocyanate groups at the molecular terminals and reacts with an active hydrogen compound to generate a urethane bond and a urea bond. There are aromatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates, and modified polyisocyanates thereof.
[0053]
Representative aromatic polyisocyanates are tolylene diisocyanates and diphenylmethane diisocyanates. Tolylene diisocyanates include 2,4-TDI and 2,6-TDI in a mixing ratio of TDI-100 (2,4-TDI 100%), TDI-80 (2,4-TDI / 2,6- TDI ratio is 80/20) and TDI-65 (2,4-TDI / 2,6-TDI ratio is 65/35). Since TDI is volatile and highly irritating and may cause damage to the circulatory system, it is necessary to ensure the working environment so as not to inhale the vapor.
[0054]
Diphenylmethane diisocyanate includes pure diphenylmethane diisocyanate (pure-MDI) and polymeric MDI. Diphenylmethane diisocyanate becomes diaminodiphenylmethane obtained by condensation of aniline and formalin and a mixture of these isomers. In this case, not only a binuclear body but also a polynuclear body having a trinuclear body or more is generated under the production conditions. Those phosgenated and distilled and isolated are pure MDI and crystallize at room temperature. Polymeric MDI is the residue left in the pot. Polymeric MDI is a MDI oligomer that is thus multinucleated and multifunctional in terms of synthesis. Since it is a residue of a kettle and is a mixture baked in blackish brown, it is liquid at room temperature, and its handling is very good. Diphenylmethane diisocyanates have a large molecular weight compared to TDIs, and therefore have little volatility and are easy to handle in terms of occupational safety and health.
[0055]
Examples of the aliphatic polyisocyanate include isophorone diisocyanate (IPDI), xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated xylylene diisocyanate (hydrogenated XDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), hexamethylene diisocyanate, and the like. These aliphatic polyisocyanates have good weather resistance and are difficult to yellow, and are often used as topcoats of paints together with acrylic polyols as non-yellowing / hard yellowing isocyanates.
[0056]
There are many polyisocyanates obtained by modifying these polyisocyanates. Polyisocyanate can be dimerized and trimerized by catalyst and heat. Among them, trimers trimerized through isocyanurate ring formation become hard and brittle, but are effective in applications where heat resistance is improved. Some are carbodiimide modified with a special catalyst. In addition, there is a urethane-modified product having a low-molecular polyol and urethanized terminal NCO. In particular, an adduct obtained by adding TDI to trimethylolpropane to remove free TDI becomes a trifunctional polyisocyanate from which the TDI irritation has been lost, and is widely used in the paint and elastomer fields. Although it is positioned as one type of urethane modification, there is a urethane prepolymer having a terminal NCO by urethanization of a polyol and a polyisocyanate. When a urethane elastomer is produced, the use of a urethane prepolymer that has been urethanized to the middle of curing can reduce heat generation, and has the advantage that a high-performance elastomer can easily be formed due to easy elongation of molecular chains. Widely used in industrial rolls, earthen flooring coatings, roofing waterproofing agents, etc. There is a block polyisocyanate as a special polyisocyanate. The isocyanate group is capped with monoalcohol, phenol, oxime, or lactam, and is also called masked polyisocyanate. When the temperature is higher than the dissociation temperature, the capping agent is dissociated to regenerate the isocyanate group and is used as a one-component thermosetting paint.
[0057]
The plasticizer (c) is an inert compound that does not have a reactive group in the molecule and hardly volatilizes at room temperature and normal pressure. Dioctyl adipate (DOA), dibutyl adipate (DBA), dioctyl phthalate (DOP), Examples thereof include dibutyl phthalate (DBP). These are blended in thermoplastics and dispersed between molecular chains to ease crystallization of molecular chains, easily cause molecular chain displacement, and are widely used industrially to form soft plastic films, sheets, and molded products. Yes.
[0058]
The binder resin of the chemical block-like skin layer F of the laminated material used for the effective utilization of the chemical block broken material of the present invention comprises the above-mentioned polyfunctional polyol component (a), polyfunctional polyisocyanate component (b), and plasticizer component ( It is preferable that the plasticizer component (c) is phase-separated and microdispersed at the time of reaction curing. In order to make the phase-separated micro-dispersion, the hydrophilic / hydrophobic balance of the polyfunctional polyol component (a) and the plasticizer component (c) is composed of the polyfunctional polyol component (a) and the polyfunctional polyisocyanate component (b). It is necessary to balance factors such as the molecular design of the three-dimensional network structure and the speed of the curing reaction comprising the polyfunctional polyol component (a) and the polyfunctional polyisocyanate component (b).
[0059]
For this purpose, the present inventors have intensively studied, NCO / OH is 0.7 to 1.0, pot life is 1 minute to 5 minutes, polyfunctional polyol component (a) and polyfunctional polyisocyanate component (b ) And the total amount of plasticizer (c) was found to be in the range of 100/30 to 100/10. Moreover, the average functional group number of the polyfunctional polyol component (a) was found to be 3.5 to 6.0, and the average functional group number of the polyfunctional polyisocyanate component (b) was found to be 2.1 to 3.0. .
[0060]
NCO / OH determines the ratio of functional groups involved in the reaction of the polyfunctional polyol component (a) and the polyfunctional polyisocyanate component (b). Usually, urethane resin is used in a range of NCO / OH of about 1.0 to 1.05. Theoretically, when NCO / OH is 1.0, the highest strength properties are exhibited. On the other hand, in this invention, NCO / OH is set to 0.7-1.0 and the direction opposite to theory. As a result, it is considered that the molecular terminal is excessive and the intermolecular cross-linking does not proceed and the curing does not occur. However, since the molecular design uses many polyfunctional molecules, the curing is sufficiently achieved.
[0061]
However, it can be said that the molecular design uses many polyfunctional molecules. However, when NCO / OH is 0.7 or less, the NCO group becomes insufficient and the OH group becomes excessive, and the cured product becomes soft and difficult to maintain its shape. If NCO / OH exceeds 1.0, NCO groups will be slightly excessive, and excessive NCO groups will harden moisture and cause urea bonding, which tends to be hard and brittle, and the resulting laminated material has good machinability Therefore, the object of the present invention cannot be achieved. Therefore, preferable NCO / OH is in the range of 0.8 to 0.9.
[0062]
The average functional group number of the polyfunctional polyol component (a) is preferably 3.5 to 6.0, and the average functional group number of the polyfunctional polyisocyanate component (b) is preferably 2.1 to 3.0. When the average number of functional groups of the polyfunctional polyol component (a) is less than 3.5, the molecular chain is difficult to extend three-dimensionally, phase-separated micro-dispersion is liable to be broken, and the hardness is lowered and the cured product appearance is abnormal. . When the average number of functional groups of the polyfunctional polyol component (a) exceeds 6.0, the raw material component itself does not have fluidity at which it can work at room temperature, and becomes difficult to handle because it is in a solid state. The average number of average functional groups of the polyfunctional polyol component (a) is 3.5 to 4.0. When the average number of functional groups of the polyfunctional polyisocyanate component (b) is 2.1 or less, the molecular chain is difficult to extend three-dimensionally, phase-separated micro-dispersion is liable to be lost, resulting in a decrease in hardness and abnormal appearance of the cured product. When the average functional group number of the polyfunctional polyisocyanate component (b) is 3.0 or more, the isocyanate component has an increased material viscosity, and workability is impaired. The preferable average functional group number of the polyfunctional polyisocyanate component (b) is 2.3 to 2.7.
[0063]
Pot life is a short pot life of 1 to 5 minutes. Therefore, if the two-liquid mixing is performed slowly, the mixed material starts to thicken, and the situation is such that the work cannot be performed. Therefore, it is used by a system in which two liquids are mixed at the discharge port in a two-liquid mixing and discharging machine and immediately and continuously discharged. Nevertheless, if workability is taken into consideration, the pot life of 1 minute or less cannot be adapted to make a large product. If the pot life is 5 minutes or more, the curing demolding time is 2 hours or more, and the curing is further delayed particularly in winter, resulting in poor productivity. The preferred pot life is 1 to 3 minutes.
[0064]
When the polyfunctional polyol component (a) and the polyfunctional polyisocyanate component (b) are reaction-cured, the plasticizer (c) is strongly hydrophobic and tends to be ejected from the cured resin system. At that time, since a rapid three-dimensional network structure is formed, it is considered that the plasticizer (c) is confined in the three-dimensional network structure in a micro-dispersed state. That is, it is imaged that the cured resin system is a honeycomb and the plasticizer (c) is a bee larva. The beehive structure is the structure that exhibits the most strength with the minimum amount, and it is considered that the plasticizer (c) comparable to the bee larvae is held and stored as it is. This is supported by the appearance of a stunning sea-island pattern when the surface of the cured product is observed with an electron microscope.
[0065]
Thus, the phase-separated micro-dispersed structure resulting from the plasticizer (c) is NCO / OH, pot life, resin amount / plasticizer amount ratio, number of functional groups, hydrophilic / hydrophobic balance of resin and plasticizer, etc. Factors are intricately intertwined and cannot be defined with a small number of factors.
[0066]
The urethane binder resin of the chemical block-like skin layer F is set in this way, but it must be given its curing characteristics, low shrinkage, super-cutting workability, denseness of the cutting surface, similar coloring with the base, workability, etc. Don't be. Therefore, a curing catalyst, an inorganic / organic filler, a desiccant for preventing moisture absorption (dryer), a colorant, an antifoaming agent, and the like are added.
[0067]
About a hardening characteristic, a hardening characteristic can be adjusted by adding a urethane hardening acceleration | stimulation catalyst. Examples of the curing accelerating catalyst include stannous octate, zinc octate, dibutyltin acetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin thiocarboxylate, and other tertiary catalysts such as triethylenediamine and trimethylaminoethanolamine. Examples include tertiary amine acetates. These curing catalysts are usually added to the polyol component. The addition amount is as extremely small as 0.01 to 100 ppm, and is not at a level that reduces the strength properties of the cured resin.
[0068]
Regarding the low shrinkage, the polyol component (a) and the isocyanate component (b) are based on a chemical reaction that does not cause a large volume reduction in the curing reaction because it is primarily an addition polymerization and not a condensation polymerization. However, curing condensation occurs through a series of processes that return to room temperature, heat generation, heat dissipation, and room temperature. Therefore, it is important to devise a technique for reducing the heat generation temperature as much as possible. The amount of heat generated during curing is almost determined by the amount of isocyanate groups. In the present invention, the NCO / OH ratio is 0.7 to 1.0, preferably 0.8 to 0.9, and the amount of isocyanate group used is reduced as much as possible. Become. However, since the pot life is rapidly cured from 1 minute to 5 minutes, the exothermic reaction is almost completed in a short time, and heat generation occurs intensively. Therefore, as a general technique, a measure for reducing the temperature rise of the heat generated in the chemical block-like skin layer F by incorporating an inorganic filler and an organic filler and causing the filler to absorb heat is introduced. As the inorganic filler, fine talc powder that does not significantly impair the machinability is blended, and as the organic filler, a hollow resin balloon is blended in order to improve the machinability. Further, since the chemical block-like skin layer F is installed on the surface of the basic block E with a certain thickness, an effect that the calorific value is absorbed by the surface of the basic block E appears. In this way, the amount of heat generated during curing is small, and it is designed to be conducted and dissipated to various places. Therefore, when the chemical block-like skin layer F is cured, the shrinkage does not cause cracking, deformation, or peeling from the ground.
[0069]
As described above, the super cutting processability is the same as that of chemical blocks by the molecular design of the binder resin, the lubricant effect of the plasticizer (c), the selection of the blended inorganic filler, and the blended organic filler (hollow resin beads). Keeps workability.
[0070]
Regarding the denseness of the cutting surface, 0.01 to 0.5% of zeolite powder is blended in the polyol component as a moisture absorbent so that the binder resin does not foam. It is discharged from a two-liquid mixing / discharging machine so as not to entrain air bubbles when mixing two liquids. Under high-temperature and high-humidity conditions, a cooler and dehumidifier are installed in the workplace to control the environmental conditions as low as possible. As a result, air bubbles caused by moisture and isocyanate, and air bubbles generated in the mixing operation are shut out. Moreover, since fine talc powder is used, the machined surface can be kept smooth and dense.
[0071]
For workability similar to that of the base, pigments that impair cutting performance are not used, and dyes that are soluble in the polyol component are used, and the color balance with the base is adjusted. It is desirable to set it to the desired tone and pay close attention to keeping the aesthetic product value even if the waste material is used effectively.
[0072]
We also made intensive studies on workability. As described above, the uncured resin liquid that forms the chemical block-like skin layer F has a short pot life of 1 to 5 minutes, so that it is difficult to handle a large amount manually. If a two-liquid mixing / discharging machine is used, it can be easily discharged in a short time. Moreover, since it is a short pot life, it can be hardened quickly and demolded after 30 to 60 minutes, and the workability is very good.
[0073]
Next, a specific method for providing the chemical block-like skin layer F on the surface of the basic block E will be described.
Basically, the uncured resin liquid of the chemical block-like skin layer F is discharged from the two-component mixing and discharging machine onto the polypropylene pallet L, and the paste resin D mounting surface side of the basic block E prepared in advance is gently submerged and floated. It may be held and cured, and demolded after 30 to 60 minutes (see FIGS. 6 and 7). The mold (mold) is a polypropylene pallet and does not require much investment in the mold. There is no need to apply a release agent. There is no need to heat the resin material or the mold, and all work at room temperature. There is no need to apply vacuum or pressure. The chemical block-like skin layer F is a room-temperature rapid-curing urethane, which can be hardened and demolded in a short time just by leaving it to stand. Adhesion to the base paste resin D layer is a chemical bond, and there is no concern about the adhesive strength. The main feature is that it is a system that allows all work to be performed easily and quickly.
[0074]
As shown in FIG. 8, the NC cutting waste (cutting piece P) generated by cutting the laminated material I may be used by being kneaded into the paste resin D as it is, or further finely pulverized using a mixer. Alternatively, it may be powdered and kneaded into the paste resin D, or may be used as a lightweight filler in the chemical block-like skin layer F. Therefore, the facets P can be effectively used in the production method of the present invention as a valuable waste material.
[0075]
In the case of forming the flat laminated board H, the building block C is finished flat, the paste resin D is rubbed into the concave portion on the surface of the building block C, and the flat base block E is formed. The mixed liquid of the block-like skin layer F is discharged, the flat base block E is gently submerged, floated, positioned, fixed and cured. The thickness of the flat laminated material H is adjusted to the thickness of the building block C made of the chemical block broken material A, the thickness of the paste resin D layer, and the thickness of the chemical block similar skin layer F. You only have to set it. A model manufacturer can use it just like a new chemical block, as long as both sides are confirmed.
[0076]
On the other hand, it is very easy to form the laminated material I along the three-dimensional model shape to be manufactured instead of the flat plate laminated material H. Combining multiple chemical block breakage materials A, joining them individually with adhesive B, creating a multi-stage building block C slightly smaller than the three-dimensional model shape, and rubbing the paste resin D into the surface recesses of the building block C A basic block E having a slightly smaller surface than the three-dimensional model shape and a smooth surface is produced. Next, a small polypropylene box (molded member M) is set in a commercially available large polypropylene box (pallet L) with a depth so that the space portion has a substantially similar shape that is slightly larger than the production model shape. Assemble the bottom-up polypropylene mold. Next, the uncured resin liquid of the chemical block-like skin layer F is discharged from the two-liquid mixing and discharging machine from the two-liquid mixing and discharging machine into the polypropylene box, and the prefabricated three-dimensional basic block D is gently submerged and held. The resin is cured while removing the mold after 30 to 60 minutes. The demolded surface shape becomes a laminated material with a three-layer structure that effectively uses a slightly larger chemical block broken material along the desired production model shape. The model producer may cut into a three-dimensional shape by NC machining. Even if it is deepened by design change etc., since the lower layer is a paste resin layer of similar color that is easy to cut and is a chemical block broken material layer, it is unlikely to cause a big problem.
[0077]
Glued wood that effectively uses the chemical block broken material of the present invention can be easily and quickly manufactured, can be supplied in a shape that matches the needs of the customers to be reused, work on the reuse customer side can also be shortened, and the finished design model is At first glance, it looks like a new chemical block. However, this laminated material is composed of blocks made of broken chemical blocks, and the central part is in the state of voids, which is a very lightweight design model. The scrap and cutting scraps obtained by cutting the laminated material that effectively uses the chemical block scrap of the present invention may be reused in the same manner.
[0078]
【The invention's effect】
The present invention relates to a method for producing a laminated material that effectively uses a chemical block broken material, and the following effects are obtained.
(1) There is an effect that chemical block broken materials and cutting scraps disposed of as industrial waste can be reused.
(2) Since broken materials and cutting waste generated when reused can be recycled again for reuse, there is an effect that a total recycling system can be constructed.
(3) A company that discharges chemical block broken materials and cutting waste as industrial waste applies this invention and recycles it as a model laminated material that can be used as a product, and recognizes the responsibility for waste discharge. There is an effect that can.
(4) Rapid curing resin is used for the material used to make chemical block broken materials and cutting scraps as a laminated material. There is an effect that can be done.
(5) All materials used to make chemical block broken materials and cutting scraps as a laminated material have a material design that is easy to cut. There is an effect that can be put on the market as a model product.
(6) All the materials used to make chemical block broken materials and cutting scraps as a laminated material have a material design that is easy to cut. There is no trouble that cutting is impossible.
(7) The model manufacturer who reuses the laminated material of the chemical block broken material NC-processes the cured layer of the chemical block similar skin layer of the laminated material, which has the effect of shortening the model production time and leading to cost reduction. is there.
(8) The assembled material of chemical block broken material consists of a chemical block broken material layer, an adhesive layer, a paste resin layer, and a chemical block-like skin layer, and is chemically bonded with a reactive curable resin. Therefore, the total strength has the effect of obtaining strength properties that can withstand reuse.
(9) The assembled material of chemical block broken material consists of a chemical block broken material layer, an adhesive layer, a paste resin layer, and a chemical block-like skin layer, and has a material composition with very little hygroscopicity. Warpage and peeling are less likely to occur due to temperature changes, and the dimensional accuracy within the usable range can be kept sufficiently.
(10) The assembled material of chemical block broken material consists of a chemical block broken material layer, an adhesive layer, a paste resin layer, and a chemical block-like skin layer, and it is toned to a chemical block-like color and reused. It becomes a laminated timber with no sense of incongruity
(11) Since the laminated material of the chemical block broken material is covered with a seamless chemical block-like skin layer, and the reuse production model only cuts the seamless chemical block-like skin layer, the seamless surface, skin It becomes a design model that brings out a smooth and precise luxury.
(12) The laminated material of the chemical block broken material has a void in the lowermost building block, and as a result, has been reduced in weight and is effective in transportation.
In this way, there is no industrial waste generation in the collection and use of industrial waste, the production of laminated timber, and it is also possible to collect the waste material during the reuse of laminated timber, reducing the production time and cost of the design model to be produced, and the aesthetic appearance than before The effects of the present invention are very great, such as an excellent design model. They lead to economic efficiency, and as a result, the production and sale of laminated timber can be realized commercially.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a production process of a flat laminated material as an example of a method for producing a laminated material using broken chemical blocks according to the present invention, and is a perspective view showing a state in the middle of manufacturing a building block.
FIG. 2 is a perspective view of a building block manufactured in the same process for producing a flat laminated lumber.
FIG. 3 is a perspective view of a foundation block manufactured in the same manufacturing process of a flat laminated material.
FIG. 4 is a perspective view of a flat laminated material produced in the same production process of the flat laminated material.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a manufacturing process of a model-shaped laminated timber as an example of a method for producing a laminated timber using a chemical block broken material according to the present invention, FIG. Sectional drawing which shows a foundation block, (c) is sectional drawing of a laminated material.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a laminated material is manufactured using a mold in a method for manufacturing a laminated material having the same model shape.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a process of releasing a model-shaped laminated material from the mold similarly.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which cutting is performed on the laminated material.
[Explanation of symbols]
A Chemical block broken material
B Adhesive
C building blocks
D Paste resin
E Basic block
F Chemical block-like skin layer
H Flat Glulam (Glulam)
I Glulam of model shape
L Polypropylene pallet
M molded parts
N Carbide end mill
P facets (cutting scraps)

Claims

A process of joining a chemical block broken material (A) with an adhesive (B) to form a building block (C);
A step of placing and curing a paste resin (D) that can be cut into the concave portion of the surface of the building block (C) to form a base block (E);
A method for producing a laminated material using broken chemical block, comprising the step of providing a cutable chemical block-like skin layer (F) on the surface portion of the basic block (E).

The chemical block broken material utilization laminated material according to claim 1, wherein the chemical block broken material (A) is a cutable urethane resin-based chemical block, and the adhesive (B) is a urethane resin-based adhesive. Manufacturing method.

The method for producing a laminated material using a chemical block broken material according to claim 1 or 2, wherein the cuttable paste resin (D) is a room temperature curing two-component reactive epoxy resin workable paste.

4. The production of a laminated material using a chemical block broken material according to claim 1, wherein the chemical block-like skin layer (F) is a cured product of a two-component reaction-curable urethane resin solution (G). Method.

The thickness of a chemical block similar skin layer (F) is 30-100 mm, The manufacturing method of the chemical block broken material utilization laminated material in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.

The two-component reaction curable urethane resin liquid (G) mainly comprises a polyfunctional polyol component (a), a polyfunctional polyisocyanate component (b), a plasticizer (c), an inorganic filler (d), and a hollow resin balloon (e). 6. The component according to claim 1, wherein NCO / OH is 0.7 to 1.0, pot life is 1 minute to 5 minutes, and plasticizer (c) is phase-separated and microdispersed during curing. The manufacturing method of the laminated material using a chemical block broken material of crab.

The laminated material using a chemical block broken material obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-6.