JP4021754B2

JP4021754B2 - 成形体の製造方法

Info

Publication number: JP4021754B2
Application number: JP2002361271A
Authority: JP
Inventors: 茂樹渡邉
Original assignee: Toyota Boshoku Corp; Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: JP2004188874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、繊維状、チップ状などの木質材料を結合させて成る成形体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、チップ状や繊維状の木質材料をバインダで結合させて得られる成形体において、バインダとして非石油資源を用いることが検討されてきている。非石油資源を由来とする材料には、微生物（酵素類を含む）などを用いて生産できるポリ−３−ヒドロキシ酪酸エステルやポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル、また生物材料由来の化学変性デンプン、セルロース系樹脂などが挙げられる。
なお、これらの非石油資源を由来とする材料を利用することは、種々の分野で試みられており、紙類のコーティング剤等として用いるために、上述のいわゆる生分解性樹脂を流動性を有する水系分散体に調製することが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８９６７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、非石油資源を由来とする樹脂材料の水系分散体を、ケナフ繊維材料のバインダとして利用することを検討してきた。成形体では、ケナフ繊維材料どうしの結合がより強固であることによって、剛性、強度が大きくなる。また、加圧成形時にケナフ繊維材料とバインダとを含有する成形材料が適度な粘性を有することにより成形性が向上し、絞り成形など種々の成形が可能となる。しかしながら、ケナフ繊維材料が生分解性樹脂材料の水系分散体の分散媒である水を吸収することによってケナフ繊維材料に供給後に望ましい流動性が得られない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明では、バインダ樹脂を細片状の木質材料間に良好に分散して成形体を製造する方法を提供することを課題とする。
また、本発明では、バインダ樹脂が細片状の木質材料間に良好に分散されている成形体を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、成形体の製造方法であって、加熱により軟化又は溶融するバインダ樹脂を、溶解、乳化、懸濁可能な液剤に混合してバインダ液剤を調製する工程と、
熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料、ゴム材料、エラストマー材料のいずれかの材料を含有することで、バインダ液剤の接触時にバインダ液剤の流動性を保持する細片状の補助材料と、細片状の木質材料とを混合して基礎材料を作成する工程と、
基礎材料にバインダ液剤を付与して成形材料を作成する工程と、
バインダ液剤のバインダ樹脂を加熱により軟化又は溶融させて成形材料を加圧し成形体を成形する工程とを備える方法を提供する。
この方法では、補助材料に含有の材料がバインダ液剤を吸収しにくいため、補助材料に接触したバインダ液剤は良好な流動性を保持して補助材料に沿って基礎材料内部まで移動する。その後、バインダ樹脂を加熱により軟化または溶融させて加圧成形することにより、木質材料や補助材料を良好に結合させて成形することができる。したがって、本製造方法では、バインダ樹脂が良好に分散されて材料どうしがより強固に結合されている成形体を得ることができる。
なお、本明細書において細片状とは、チップ状、繊維状、剥片状など集合させてバインダで結合して成形体を得られる形状である。
また、本明細書においてバインダ液剤の吸収とは、バインダ樹脂自体を吸収、吸着することの他、バインダ樹脂が溶解または分散している溶媒、分散媒のみを吸収することを含む。
【０００７】
また、上記方法であって、補助材料は、繊維状または針状である製造方法を提供する。補助材料が繊維状または針状であると、補助材料をつたってバインダ液剤が良好に基礎材料内部まで移動する。
また、本発明では、補助材料の軟化温度をバインダ樹脂の軟化又は溶融温度より高くすることにより、加圧成形工程の温度において補助材料が軟化しない成形体製造方法を提供する。この方法では、補助材料によって加圧成形時の成形材料の粘度を増大させることができ、成形材料を絞り成形などで種々の形状に成形することが容易となる。
【０００８】
また、本発明の製造方法において、補助材料がバインダ樹脂と同材料であると、補助材料を木質材料に混合することによってもバインダ樹脂を木質材料中に良好に分散できる。
また、この場合、バインダ液剤を、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルをバインダ樹脂とする水系分散体とし、補助材料をポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとすることができる。この場合、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルは、水系分散体に形成することで、良好な流動性を有する液剤に調製でき、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルに沿って流動して、成形材料中に良好に分散できる。
【０００９】
また、本発明では、さらに、成形材料を作成する工程において、成形材料にシート部材と該シート部材に溶融接合可能な接合用材料を付与し、成形体を成形する工程（加圧成形工程）で、成形材料とシート部材と接合用材料を加圧成形するとともに、接合用材料によりシート部材を成形材料に積層一体化する、成形体の製造方法を提供する。接合用材料を付与することにより、シート部材を成形材料に溶着して一体化された積層成形体を製造できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る成形体の製造方法では、細片状の木質材料がバインダ樹脂によって結合されて所定の形状に成形されている成形体を得ることができる。この製造方法では、木質材料と、木質材料よりもバインダ液剤を吸収しにくい補助材料を含有した基礎材料に液状に調製されたバインダ液剤を付与する工程を備えている。
【００１１】
木質材料は、スギ、ヒノキ、ブナ、カシなどの木本類やケナフ、サイザル麻、イネ、サトウキビなどの草本類など種々のリグノセルロース材料である。木質材料には、廃材や、おが屑、パルプ、サトウキビのバガスなど加工によって生成する廃棄材料も含まれる。ケナフ、サイザル麻など、１年草の草本類、いわゆる靭皮植物の靭皮は、繊維を多く含み、より簡単に生産できるため、好ましい。
細片状の木質材料は、好ましくは繊維状とされる。繊維材料は、公知の方法で木質材料を処理して得られる。例えば、木材からは、乾燥状態でディスクリファイナにかけたり、蒸煮開繊や爆砕処理したりすることで得られ、靭皮植物からは、靭皮を乾燥させた後、カード、エアレイ、フリースなどによって開繊することで得られる。
【００１２】
補助材料は、後述するバインダ樹脂の液剤を木質材料よりも吸収しにくい材料で形成されているものを使用する。補助材料は、熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料やゴム材料、エラストマー材料など種々の材料を含有する材料である。また、例えば、液剤が水系分散体である場合、補助材料として表面の親水性が大きい材料を、液剤が有機溶媒である場合、補助材料として表面の親油性が大きい材料を用いることが好ましい。また、バインダ樹脂と同系の樹脂材料であることも好ましい。具体的には、ナイロン、ポリウレタン、アセテート、ポリエチレンテレフタレートなどを用いることができる。
【００１３】
補助材料は、木質材料と良好に混合できる細片状に形成されていることが好ましく、具体的には、木質材料と同様の大きさ又は形状であることが好ましい。木質材料が繊維状の場合、補助材料も繊維状であることが好ましい。なお、木質材料と同様の細片状の形状とは、木質材料の形状と完全に同一でなくても良く、例えば、木質材料が筒状のケナフコアの場合、補助材料が角柱状であるなど、木質材料中に均一に分散させやすい類似の大きさ、形状を含む。
補助材料は、液剤を良好に基礎材料の内部まで移動させるために、針状、繊維状など表面側から内部まで連続して存在できる形状が好ましい。また、補助材料は、バインダ液剤を吸収しにくい形状であることが好ましい。したがって、表面積がより小さい形状であることが好ましい。例えば、中実で断面が円、楕円など円に近い形状の線条部材であることが好ましい。
【００１４】
補助材料は、バインダ樹脂よりも低い軟化温度を有していても良いが、バインダ樹脂よりも高い軟化温度を有していると、補強材として利用することができ、好ましい。すなわち、バインダ樹脂の軟化（溶融を含む）状態において、補助材料が所定の形状、剛性を保持していると、成形材料の粘性を増大させることができ、絞り成形など種々の成形形状への成形が容易となる。
【００１５】
また、補助材料は、バインダ樹脂以下の軟化温度の材料を選択することにより、バインダ樹脂とともに木質材料を結合する材料として利用することができる。補助材料を結合用に用いる場合、より安定して木質材料間にバインダを分散状態に保持でき、好ましい。
したがって、例えば、バインダ樹脂と同一の材料が繊維状に形成された材料を補助材料として用いることもでき、好ましい。例えば、バインダ液剤として、ポリ乳酸が分散されている水系分散体を用いる場合、ポリ乳酸繊維材料を補助材料として用いることができる。
【００１６】
バインダ樹脂は、液剤に調製できる種々の接着性を備える樹脂材料であり、典型的には、熱可塑性樹脂とされる。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンでも良いし、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルを用いても良い。好ましくは、非石油資源から得られる樹脂材料とされる。生分解性樹脂材料は、合成によっても得られるが、微生物や菌類、酵素によって産生されたり、植物等から採取できる材料を用いて得ることができるため、好ましい。生分解性樹脂材料としては、化学変性デンプン、エステル化セルロース等のセルロース系樹脂、および脂肪族ポリエステルを挙げることができる。
【００１７】
セルロース系樹脂としては、例えば、アセチルセルロース、アセチルブチルセルロース、アセチルプロピオニルセルロースなどを挙げることができ、また、ベンジル化セルロースを挙げることができる。
化学変性デンプン系樹脂としては、例えば、高置換度エステル化デンプン、エステル化ビニルエステルグラフト重合デンプン、エステル化ポリエステルグラフト重合デンプンなどのデンプンエステルを挙げることができる。また、エーテル化ビニルエステルグラフト重合デンプン、エーテル化ポリエステルグラフト重合デンプンなどのデンプンエーテルや、ポリエステルグラフト重合デンプンを挙げることができる。
【００１８】
脂肪族ポリエステルとしては、例えば、脂肪族グリコール類と脂肪族多塩基酸（その無水物を含む）とを反応させて得られる脂肪族グリコール／多塩基酸ポリエステルを挙げることができる。このようなポリエステル樹脂を得るための脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどがあり、また、エチレンオキシドも利用できる。また、多塩基酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン酸、無水コハク酸、無水アジピン酸などを用いることができる。
【００１９】
脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルが好ましい。例えば、乳酸、リンゴ酸、グルコース酸などのオキシ酸の重合体またはこれらの共重合体、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペートなどの二塩基酸ポリエステルを挙げることができる。また、特に、ポリ乳酸、ポリ乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、カプロラクトンと他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリー３−ヒドロキシ酪酸エステルなど、ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステルがより好ましい。
【００２０】
また、成形材料には、シランカップリング剤を添加することが好ましい。シランカップリング剤は、公知のシランカップリング剤で良く、ビニルシラン類、アミノシラン類を用いることができ、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどを用いることができる。シランカップリング剤は、木質材料中の水酸基などと、バインダ樹脂とに結合することにより、バインダ樹脂による木質材料の結合、固着の強度を高めることができる。なお、バインダ樹脂と補助材料との間がカップリングされることによって結合、固着の強度を高めることも予想される。また、バインダ樹脂どうしがカップリングされることにより、バインダ樹脂が編み目構造など三次元構造を形成して、結合、固着の強度が高まる。
【００２１】
また、成形材料は、他の材料を含有していても良い。例えば、充填剤や防腐剤、着色剤などの副資材を含んでいても良い。ポリ乳酸をバインダ樹脂とする場合、無機フィラー、例えば、タルク、クレー、マイカなどを添加すると耐熱性を向上させることができ、好ましい。シランカップリング剤及び他の副資材は、それぞれ、予め基礎材料に混合されていても良いし、バインダ液剤に混合されていても良い。例えば、バインダとして作用する補助材料の材料とともに副資材を混錬しておいて繊維材料に形成しておくことができる。
【００２２】
（基礎材料の作成）
木質材料と補助材料とを所定の割合で混合する。混合方法は、木質材料や補助材料の形状に合わせて選択することができ、繊維材料の場合、開繊、積層装置などで均一に混合された積層体を形成する。具体的には、ターボフィーダと、それに続くカード、エアレイ、フリースなどによって良好に混合、開繊された材料を積層状に供給できる。この積層体は、通常、嵩高く、形状保持性が小さいため、ハンドリングしやすい程度に仮成形しておくことが好ましい。仮成形は、圧力と、適宜加熱を利用した圧締や、繊維どうしを絡ませる絡締とすることができ、例えば、圧締ドラムによる圧締めやニードルパンチングによる絡締によってマット状に形成することできる。
【００２３】
なお、基礎材料にシランカップリング剤や他の副資材等を混合する場合は、吹き付け、塗装、含浸、注入など公知の方法で、木質材料及び／または補助材料に分散状態で付与することができる。これらの付与は、木質材料と補助材料とを混合する前から後述する加圧成形までの任意の時期に行うことができる。予め補助材料に混入させておくと、補助材料を木質材料と混合することで、副資材を基礎材料に分散状態で付与でき、好ましい。
【００２４】
（バインダ液剤の調製）
上述のバインダ樹脂を、種々の溶剤に溶解し、または乳化、あるいは懸濁させて液状のバインダ液剤に調製する。溶媒または分散媒は、種々の有機溶媒及びその混合物を用いることができるが、環境、特に製造環境の悪化を抑制するため、水を主成分とすることが好ましい。また、生分解性樹脂材料は加水分解性が高いため、水溶液ではなく、水系分散液に調製されていることが好ましい。生分解性樹脂材料の水系分散体は、適宜、分散安定化剤や界面活性剤を用いて調製することができる。また、溶液または分散体は、増粘剤など公知の添加剤を添加することができ、例えば、木質繊維材料間に浸入しやすい粘度に調整することができる。
【００２５】
例えば、ポリ乳酸では、塩化メチレン、アセトンなどの溶剤に溶解させて溶液に調製できる。また、水系分散体は、ポリビニルアルコールと、カチオン性高分子化合物またはアニオン性高分子化合物とを分散安定化剤として、加熱状態でポリ乳酸（またはポリ乳酸の有機溶液）と分散安定化剤とを含む水を攪拌することで調製できる。なお、バインダ液剤に副資材を混合する場合は、この液剤に、適宜、副資材を添加、混合しておく。
【００２６】
（バインダ液剤の付与）
調製したバインダ液剤を、基礎材料に付与する。バインダ液剤の付与方法は、吹き付け、塗装、含浸、あるいは、内部への注入など公知の方法で良く、内部まで十分に分散するように付与することが好ましい。例えば、吹き付けとすると、吹き付けの圧力や重力によって、バインダ液剤を補助材料に沿って内部まで流動させることができる。バインダ液剤の付与により、加圧成形可能な成形材料が得られる。
【００２７】
（加圧成形工程）
加圧成形工程では、成形材料を、バインダ液剤のバインダ樹脂を軟化または溶融させて加圧成形する。加圧成形は、公知の方法で行うことができ、凸型と凹型とを備えるホットプレスまたは冷間プレスの他、圧延ローラ等を用いる方法でも良い。加圧成形では、成形材料全体において、バインダ樹脂が軟化または溶融する温度とされる。このため、予め成形材料を加熱しておくことにより、成形材料の内部まで十分に加熱できるとともに、バインダ液剤の溶媒や分散媒などを蒸発によって除去でき、好ましい。
【００２８】
成形材料は、加圧成形によって所定の形状に成形される。このとき、バインダ樹脂は、流動性を有し、容易に木質材料や補助材料の間の隙間に移動する。補助材料が加熱状態で軟化していない場合、バインダは、補助材料に沿って良好により広い範囲に分散する。また、補助材料がこの温度において軟化または溶融する場合は、補助材料も、加圧によって木質材料間の隙間に移動して、バインダとして働く。
補助材料が溶融などしない場合で、特に繊維状である場合、補助材料によって成形材料の粘性を確保して、成形でき、種々の絞り成形形状に良好に沿わせることができる。
なお、シランカップリング剤を添加した場合は、加圧成形時に、シランカップリング剤とバインダ、木質材料、または補助材料が反応して、架橋構造が形成される。
【００２９】
加圧成形後、冷却してバインダを固化させることで、成形材料を所定の形状に安定化することができ、適宜、端末をカットなどして整形することで成形体を得ることができる。
【００３０】
この製造方法によれば、木質材料にバインダ液剤を吸収しにくい補助材料を混合し、補強材料を木質材料表面から内部まで連続的または断続的に位置させることにより、従来と同様の方法で成形材料にバインダ液剤を付与することで、良好に木質材料間に分散させることができる。したがって、バインダ樹脂を流動状態にして成形材料を加圧成形することにより、成形材料の粘性や強度がより高い状態で種々の形状に成形することができる。また、得られる成形体では、バインダによって材料どうしが良好に結合されている。したがって、従来と同量の木質材料とバインダとを用いて、特殊な工程を設けずに、強度や剛性が向上している成形体を製造することができる。あるいは、より少ないバインダ樹脂を用いて従来と同程度の強度や剛性などを備える成形体を製造することが可能である。特に、木質材料及び補助材料が繊維状である場合、補助材料によるバインダ液剤の流動の補助が効果的に行える。
【００３１】
また、補助材料が加圧成形時の温度において溶融などしない材料の場合、補助材料によって成形材料の強度を増大させることができ、成形性を向上させることができる。また、得られる成形体においても、補助材料によって強度が向上されていることが期待される。
逆に、補助材料が加圧成形時の温度において軟化または溶融する材料の場合、補助材料は、バインダ液剤を付与したときは、バインダ液剤の流動性を補助し、加圧成形時は、バインダとして作用する。これにより、より確実に木質材料どうしを結合させることができる。したがって、強度、剛性が向上された成形体を得ることができる。
【００３２】
また、シランカップリング剤を添加した場合、バインダと木質材料や補助材料との間に架橋構造を形成するため、木質材料とバインダとの固着力が増大し、より強固に結合できる。また、バインダどうしが架橋して編み目構造が形成されると、耐水性、耐熱性を向上させることができる。また、成形体の硬度を高めることが可能である。
【００３３】
また、本発明では、木質材料と補助材料とバインダ液剤とを含有する成形材料から成形される成形体に他のシート部材を積層一体化した積層成形体を製造することができる。この方法で、他のシート部材が加圧成形工程の温度で軟化または溶融する部分を有する場合、成形材料は、シート部材の軟化または溶融する部分に対して相溶性を有する材料を含有することが好ましい。例えば、シート部材が、裏面にポリプロピレンの発泡層を備え表面にポリプロピレンの表皮層を備える表皮材の場合、成形材料は、ポリオレフィン、特にポリプロピレンを含有することが好ましい。また、シート部材が、ポリエチレンテレフタレートよりなる発泡層を備える場合、成形材料は、ポリエチレンテレフタレート、または、これと相溶性を有するポリエステルなどを含有することが好ましい。
【００３４】
これらの相溶性を有する材料は、塗布、吹き付け、含浸など公知の方法によって成形材料に混合できるが、好ましくは、接合用材料は、木質材料の形状と同様の形状に形成する。例えば、木質材料が繊維状の場合、接合用材料を繊維状に形成して、木質繊維材料とともに開繊処理などして分散状態に混合する。接合用材料は、補助材料に兼用されても良いが、別の材料として混合しても良いことはもちろんである。また、接合用材料は、シート部材が一体化される面、すなわち表面部分のみに配置されていても良い。
【００３５】
この製造方法によれば、バインダ液剤とシート部材との組み合わせを、特に考慮せず、適当なバインダ液剤で木質繊維材料を結合するとともに、より確実にシート部材を一体化することができる。また、得られる成形体では、シート部材は、溶着によって木質材料側に接合しているため、剥離等し難く、安定した積層体となる。
【００３６】
なお、本製造方法は、繊維状の木質材料及び補助材料に限定されず、ケナフコアを所定の長さに切断して得られる柱状片や、剥片、チップなど種々の形状の材料を用いて行うことができる。この場合も、補助材料はバインダ液剤を吸収しにくいため、塊状の木質材料及び補助材料の集合体の内部までより良好に移動して分散する。したがって、バインダ樹脂によって、より確実に木質材料間、あるいは補助材料間、木質材料と補助材料との間を結合してより強度や剛性の高い成形体を製造したり、より少ないバインダ樹脂で、すなわち低比重で所定の強度や剛性を備える成形体を製造することができる。
【００３７】
また、本製造方法では、木質繊維材料を含有し、木質繊維材料間に、木質繊維材料より補助材料由来のバインダが分散されており、かつ補助材料に吸収されにくいバインダ樹脂が分散されて木質繊維材料が結合されている成形体を得ることができる。このような成形体では、木質繊維材料間にバインダ樹脂が良好に分散されており、繊維材料どうしの結合が良好で、成形体の強度や剛性などが高い。
【００３８】
【実施例】
（試料１〜７の作成）
ポリ乳酸（Ｌ体９５％以上）でペレットを作成して有機溶剤（トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトンの混合溶媒）に溶解し、この溶液を水中に分散させた後、有機溶媒を除去してポリ乳酸が乳化している固形分４０％のポリ乳酸分散液を得た。その後、分散液１００重量部に対して、試料１，４，５についてはアミノシラン１重量部を、試料２，３，６，７についてはエポキシシラン１重量部を添加してバインダ液剤とした。
【００３９】
ケナフ繊維７０重量部に対して、アセテート繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維（ＰＰ繊維）、またはポリ乳酸繊維（ＰＬＡ繊維）の１種以上を、それぞれ表１に示す配合で添加して混合し、エアレイ、フリース、カードなどを用いて開繊して積層し、ニードルパンチをして貼り合わせ、破断伸度ＴＤ・ＭＤ：３０ｍｍ以上の繊維積層体を作成した。針深度はそれぞれ表１に示す通りである。試料１〜４については目付を０．７ｋｇ/ｍ²とし、試料５〜７については目付を０．３ｋｇ/ｍ²とした。
これらの繊維積層体に、それぞれバインダ液剤を試料１〜４については目付が１．０ｋｇ/ｍ²となるように、試料５〜７については目付が０．４ｋｇ/ｍ²となるように塗布した。
この繊維積層体をコンタクトヒータで２００℃で５０秒間、加熱圧縮して板厚３．５ｍｍに予備成形し、予備成形体を得た。次いで、この予備成形体をオープンタイム３０秒以内で、試料１〜４については型内に表皮材を設置して、試料５〜７については繊維積層体のみを冷間プレスし、全体の板厚３．０ｍｍのボードを成形して試料１〜７とした。
【００４０】
表１に、試料１〜７の配合を示した。
ここで、ポリ乳酸は、ラクティー５４００（トヨタ自動車製）を使用した。
また、アミノシランは、ＳＨ６０２０（東レダウコーティング（株）製）を使用した。
また、エポキシシランは、ＳＨ６０４０（東レダウコーティング（株）製）を使用した。
また、ＰＰ繊維の融点は１６０〜１７５℃、ＰＬＡ繊維の融点は２００℃であり、アセテート繊維及びナイロン繊維の融点は、共に２４０℃であった。
また、表皮材は、表層が熱可塑性ポリオレフィンエラストマー（ＴＰＯ）で、裏層が発泡ポリプロピレンの２層シートであるＴＰＯ−ＰＰＫＭ１００１０（東レ（株）製）を使用した。
【００４１】
（比較試料の作成）
比較試料１：ポリプロピレンを溶融させてシランカップリング剤を混入後、繊維化したＰＰ繊維、ナイロン繊維、ケナフ繊維を２５：５：７０の割合で混合してエアレイ、フリース、カードなどを用いて開繊して積層し、破断伸度ＴＤ・ＭＤ：３０ｍｍ以上で目付1.0ｋｇ/ｍ²の繊維積層体を作成した。この繊維積層体をコンタクトヒータで200℃で50秒間、加熱圧縮して板厚3.5ｍｍに予備成形し、予備成形体を得た。次いで、この予備成形体をオープンタイム30秒以内に、試料１〜4と同様の表皮材を型内に設置して冷間プレスし、板厚３．０ｍｍのボードを成形して比較試料１とした。
【００４２】
比較試料２：ポリ乳酸（Ｌ体９５％以上）を繊維化して、ケナフ繊維と重量比３０：７０で混合し、エアレイ、フリース、カードなどを用いて開繊して積層し、破断伸度ＴＤ・ＭＤ：３０ｍｍ以上で目付１．０ｋｇ/ｍ²の繊維積層体を作成した。この繊維積層体を、コンタクトヒータで２００℃で５０秒間、加熱圧縮して板厚３．５ｍｍに予備成形し、予備成形体を得た。次いで、この予備成形体をオープンタイム３０秒以内で試料１〜４と同様の表皮材を型内に配置して冷間プレスし、全体の板厚３．０ｍｍのボードを成形して比較試料２とした。
【００４３】
比較試料３，４：同様のポリ乳酸（Ｌ体９５％以上）でペレットを作成し、同様の有機溶剤に溶解させて、この溶液を水中に分散して、有機溶剤を除去して、ポリ乳酸が乳化した固形分４０％のバインダ液剤を作成した。
ケナフ繊維をエアレイ、フリース、カードなどを用いて改選して積層し、ニードルパンチをして貼り合わせ、破断伸度ＴＤ・ＭＤ：３０ｍｍ以上の繊維積層体を作成した。この時、比較試料３については目付を０．７ｋｇ/ｍ²とし、比較試料４については目付を０．３ｋｇ/ｍ²とした。
これらの繊維積層体に、それぞれバインダ液剤を比較試料３については目付が１．０ｋｇ/ｍ²となるように、比較試料４については目付が０．４ｋｇ/ｍ²となるように塗布した。
その後、この繊維積層体をコンタクトヒータで２００℃で５０秒間、加熱圧縮して比較試料３については板厚３．５ｍｍに、比較試料４については板厚２．５ｍｍに予備成形し、それぞれ予備成形体とした。次いで、この予備成形体を、オープンタイム３０秒以内で、比較試料３については型内に表皮材を設置して全体の板厚３．０ｍｍとなるように、比較試料４については繊維積層体のみを板厚２．０ｍｍとなるように冷間プレスし、ボードを成形して比較試料３，４とした。
表２に、比較試料１〜４の配合を示した。
【００４４】
（測定）
各試料１〜７及び比較試料１〜４について、引き抜き強度、針深度、充填性、成形性、曲げ弾性について測定した。また、表皮材を一体成形した試料１〜４及び比較試料１〜３について、表皮材接着性を測定した。これらの結果を表３，４に示す。
なお、引き抜き強度については、ケナフ繊維、ＰＰ繊維、ナイロン繊維、アセテート繊維をそれぞれの配合比で混合したもの５ｇに溶融樹脂（ＰＬＡ水分散体および／またはＰＬＡ繊維を溶融させたもの）５ｇを含浸させ、ラップ部分１ｃｍ²でテストピースを作成し、オートグラフにおいてクロスヘッドスピード５ｍｍ／ｍｉｎで測定した。
充填性については、各試料及び比較試料の予備成形体を、３８０×３８０ｍｍ、厚み２〜３ｍｍのテストピースに作成し、目視によって以下の通りに評価した。
◎：予備成形体全体に樹脂が充填されている
○：予備成形体全体の９５％以上に樹脂が充填されている（成形性には全く問題ない）
△：予備成形体全体の９０％以上に樹脂が充填されている（成形に悪影響を及ぼす可能性大）
成形性については、各試料および比較試料の予備成形体を、３８０×３８０ｍｍ、厚み２〜３ｍｍに作成して２００℃に加熱して軟化し、深さ５０ｍｍ×幅１６０ｍｍ×奥行き１６０ｍｍの凸部の型でプレスした成形品のスケ、サケを目視によって以下の通りに評価した。
◎：全くスケがない
○：光を当てるとスケが確認できる
×：孔が空いている
曲げ弾性については、各試料および比較試料のボードについて、ＪＩＳＫ７２０３硬質プラスチックの曲げ試験に準拠して測定した。
表皮材接着性については、表皮材を付与した各試料及び比較試料のボードについて、基材と表皮材を引き剥がし方向１８０°で手で剥離し、剥離面の状態を目視によって以下の通りに評価した。
◎：ＰＰ発泡層の凝集破壊（接着部分の強度が高い）
×：基材と表皮材との界面剥離（接着部分の強度が低い）
【００４５】
これらの結果によれば、ケナフ繊維以外の繊維、すなわち樹脂繊維材料を含む試料１〜７及び比較試料１では、ケナフ繊維の熱間引き抜き強度は４０Ｎ/ｃｍ以上であるが、樹脂繊維材料を含まない比較試料２〜４では、１５Ｎ/ｃｍと小さかった。このことから、補助繊維材料をケナフ繊維材料に混合することによって、ケナフ繊維材料の結合を強固にできることが明らかとなった。また、特に樹脂繊維材料の割合がケナフ繊維７０重量部に対して５重量部である試料３，４では、引き抜き強度４０Ｎ/ｃｍであるのに対し、樹脂繊維材料の割合が１０重量部である試料１，２，５，６では、６０Ｎ/ｃｍであることから、樹脂繊維材料の割合が大きいほど、引き抜き強度が大きくなることが明らかとなった。さらに、目付が０．４ｋｇ/ｍ²の試料７は、樹脂繊維材料の割合が５重量部であっても引き抜き強度が６０Ｎ/ｃｍと良好であった。試料７では、バインダ液剤がより良好にケナフ繊維材料間に分散されているため、ケナフ繊維材料どうしの固着力が向上していることが予想される。
【００４６】
また、１１０℃における曲げ弾性は、樹脂繊維材料を混合した材料にポリ乳酸分散体を付与した試料１〜７において４５Ｎ/50ｍｍ/ｃｍ以上であったのに対し、繊維材料のみの比較試料１，２及びポリ乳酸分散体のみの比較試料３，４では、３６Ｎ/50ｍｍ/ｃｍ以下であった。このことから、ケナフ繊維材料に補助繊維材料を混合し、かつ液状のバインダを付与することにより、曲げ弾性の大きい成形体を得ることができることが明らかとなった。
特に、この効果は、目付が０．４ｋｇ/ｍ²の試料５〜７において大きく、曲げ弾性は、５５Ｎ/50ｍｍ/ｃｍ以上であった。このことから、ケナフ繊維材料に補助繊維材料を混合し、さらに、液状のバインダを付与することにより、より軽量で曲げ弾性及び引き抜き強度の高い成形体が得られることがわかった。
【００４７】
充填性および成形性は、いずれも樹脂繊維材料とポリ乳酸水分散体とを含む試料１〜７において良好であり、樹脂繊維材料を添加することにより、ポリ乳酸水分散体が良好にケナフ繊維材料間に行き渡ることが明らかとなった。特に、試料３と７とでは、いずれも樹脂繊維材料が５ｗｔ％であるが、樹脂繊維材料としてＰＬＡ繊維を含む試料７では、樹脂繊維材料を１０ｗｔ％含む他の試料１，２，４〜６と同等の充填性、成形性が得られた。このことから、樹脂繊維材料としてＰＬＡ繊維を用いることにより、充填性および／または成形性を向上できることが期待される。
なお、樹脂繊維材料のみ、あるいはポリ乳酸水分散体のみを含む比較試料１〜４、特に樹脂繊維材料を含まない比較試料２〜４では、充填性および成形性のそれぞれにおいて良い結果が得られなかった。
【００４８】
また、表皮材接着性については、ＰＰ繊維を含む試料１〜３及び比較試料１では良好であったのに対し、ＰＰ繊維を含まない試料４では、全く接着しなかった。このことから、表皮材の材料との相溶性が大きい樹脂繊維材料を添加することにより、加圧成形と同時に表皮材を良好に一体化できることが明らかとなった。
【００４９】
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、バインダ樹脂を細片状の木質材料間に良好に分散して成形体を製造する方法、及びバインダ樹脂が細片状の木質材料間に良好に分散されている成形体を提供することにより、木質材料が良好に結合されており、強度、剛性などがより高い成形体が得られる。

Claims

加熱により軟化又は溶融するバインダ樹脂を溶解、乳化、懸濁可能な液剤に混合してバインダ液剤を調製する工程と、
熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料、ゴム材料、エラストマー材料のいずれかの材料を含有することで、前記バインダ液剤の接触時に前記バインダ液剤の流動性を保持する細片状の補助材料と、細片状の木質材料とを混合して基礎材料を作成する工程と、
前記基礎材料に前記バインダ液剤を付与して成形材料を作成する工程と、
前記バインダ液剤の前記バインダ樹脂を加熱により軟化又は溶融させて前記成形材料を加圧し成形体を成形する工程と
を備える、成形体の製造方法。
前記補助材料は、繊維状または針状である、請求項１に記載の成形体の製造方法。
前記補助材料の軟化温度は前記バインダ樹脂の軟化又は溶融温度より高い、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
前記補助材料は、前記バインダ樹脂と同材料である、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
前記バインダ液剤は、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルを前記バインダ樹脂とする水系分散体であり、前記補助材料はポリ乳酸系脂肪族ポリエステルである、請求項４に記載の成形体の製造方法。
前記成形材料を作成する工程において、前記成形材料にシート部材と該シート部材に溶融接合可能な接合用材料を付与し、
前記成形体を成形する工程で、前記成形材料と前記シート部材と前記接合用材料を加圧成形するとともに、前記接合用材料により前記シート部材を前記成形材料に積層一体化する、請求項１から５のいずれかに記載の成形体の製造方法。