JP4091891B2

JP4091891B2 - 木質成形体の製造方法

Info

Publication number: JP4091891B2
Application number: JP2003327155A
Authority: JP
Inventors: 正範鵜飼; 拓司岡崎; 克俊櫻井; 章太郎佐合
Original assignee: Nichiha Corp
Current assignee: Nichiha Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP2005088461A

Description

本発明は、軽量でかつ高強度な木質成形体を、安価に製造可能とする木質成形体の製造方法に関するものである。

従来、木粉等の木質材料と熱可塑性樹脂とを混合して木質成形体を成形するものとしては、エクストル−ダ−や加熱溶融型ニ−ダ−等で熱可塑性樹脂を溶融させて、その中に木粉等を投入し、練り込んだ混合物を押出成形したり、木質材料と熱可塑性樹脂チップもしくはペレットとの混合物をホットプレスして成形体を得ることが提案されている。
このような木質成形体は建築板や家具素材として使用される。

特開２００２−１６６４６２号公報特開２０００−２７１９０９号公報特開２００２−１２９０２１号公報

このような押出成形による木質成形体の製造方法においては、木粉と熱可塑性樹脂とのなじみを良くするために、相溶化剤が添加されることが多い。
ここで良く用いられる相溶化剤は、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸の無水物をポリオレフィンと共重合して、無水カルボン酸変性ポリオレフィンにしたものである。
しかしながら、この相溶化剤は非常に高価な薬剤であり、製品のコストアップの大きな原因となる。

本発明は、さらに軽量で高強度を有する安価な木質成形体の製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために本請求項１に記載の発明は、押出機に無水マレイン酸とポリオレフィン系樹脂と粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下の木粉とを同時に投入し、該押出機内で該樹脂を溶融しながら該樹脂のマレイン化反応を行うと同時に粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下の木粉と混合混練し、該押出機の金型ダイから該原料混練物を押出成形する木質成形体の製造方法である。
上記の構成によれば、押出機内でポリオレフィン系樹脂のマレイン化反応を行うと同時に、粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下の木粉と混合混練し、該原料混練物を押出成形するので、高価な相溶化剤のマレイン化ポリオレフィンを添加して強度アップや相溶化させるのではなく、安価な無水マレイン酸を用いて軽量で高強度を有する安価な木質成形体を製造することができる。

本発明の木質成形体の製造方法によれば、押出機に無水マレイン酸とポリオレフィン系樹脂と粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下の木粉とを同時に投入し、該押出機内で該樹脂を溶融しながら該樹脂のマレイン化反応を行うと同時に、粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下の木粉と混合混練し、該押出機の金型ダイから該原料混練物を押出成形するので、高価な相溶化剤のマレイン化ポリオレフィンを添加して強度アップや相溶化させるのではなく、安価な無水マレイン酸を用いて軽量で高強度を有する安価な木質成形体を製造することができる。

以下詳しく、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

［木粉］
本発明において使用される木粉Ｗとしては、例えば構造建築物を構築、改築あるいは解体する場合に発生する端切れや廃材等から得られるものであってもよい。
このような端切れや廃材は従来主として焼却処理されていたが、焼却処理によれば地球温暖化の原因となるＣＯ２ガスが発生する。
しかし上記のように端切れや廃材を木粉Ｗとして再利用すれば環境負荷を低減できる。
上記木粉Ｗとして、特に粒度が、ふるい目開き０．５ｍｍ以下のものを使用する。
また、木粉に水分があると加熱成形の際木粉から水蒸気が発生し、木粉と熱可塑性樹脂との間に水蒸気膜を作ってしまい、木粉と熱可塑性樹脂との密着がうまくいかないために、通常木粉処理化した後にドライヤ−にて木粉の含水率は５％未満に乾燥される。

［ポリオレフィン系樹脂］
本発明において使用されるポリオレフィン系樹脂Ｒとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレンタ−ポリマ−等の熱可塑性樹脂および上記熱可塑性樹脂の廃材がある。
特に好ましいのは、ポリプロピレンである。
上記の熱可塑性樹脂Ｒ廃材のソ−スとして特に有用なものは、大量に廃材が発生する農業用熱可塑性シ−ト、包装用熱可塑性袋、熱可塑性繊維製品等である。
本発明のポリオレフィン系樹脂は２種類以上の熱可塑性樹脂Ｒが混合したものであってもよい。

［無水マレイン酸］
本発明において使用される無水マレイン酸Ａは粉体にて添加される。
マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸の無水物はポリオレフィンと共重合して、無水カルボン酸変性ポリオレフィンになり、相溶化剤等に用いられている。
しかしながら、この相溶化剤は非常に高価なものである。
本発明では安価な無水マレイン酸に限定して使用し、相溶化剤としての無水マレイン酸ポリオレフィンを作成するのではなく、ポリオレフィンをマレイン化反応させながら同時に木粉と混合するものである。

［廃材の利用］
また、本発明の木質成形体の廃材は、切削、粉砕、あるいは解繊、粉砕して木粉Ｗとし、再び木質成形体の原料や木質セメント板の原料として再利用ができる。
このような木質成形体の再利用においてはリサイクル性は非常に高いものであり、間接的には熱可塑性樹脂Ｒのリサイクル性が大幅に向上する。
しかもこのような木質成形体は建築板、家具素材、コンクリ−ト型枠等に大量に使用されるからリサイクル熱可塑性樹脂Ｒも大量に消費できる。

［第三成分］
上記木粉Ｗと、ポリオレフィン系樹脂Ｒと、無水マレイン酸Ａ以外に、本発明の木質成形体には例えば、撥水剤、防水剤、酸化防止剤、酸化抑制剤等の老化防止剤、着色剤、低粘度化剤、接着改良剤等が添加されてもよい。

［木質成形体の製造方法］
本発明の木質成形体を製造するには、まず、押出機に無水マレイン酸Ａとポリオレフィン系樹脂Ｒと木粉Ｗとをホッパ−から同時に投入し、該押出機内で該樹脂Ｒを加熱溶融しながら無水マレイン酸Ａと混合混練することで、無水マレイン酸Ａはポリオレフィン系樹脂Ｒと重合し、該樹脂Ｒのマレイン化反応が行われ、同時に、木粉Ｗと混合混練される。
そして、該押出機の金型ダイから、該原料混練物を押出成形し、木質成形体とする。
その後、木質成形体をプレス成形等の加工を行ってもよい。
また、金型ダイを変えることで、平板だけでなく、飾縁や額縁、笠木形状のような異形押出成形もできる。
混合比は通常、木粉Ｗ：ポリオレフィン系樹脂Ｒの質量比率で３０：７０〜８０：２０程度になるようにする。
無水マレイン酸Ａは、質量比でポリオレフィン系樹脂Ｒ１００に対して、０．１〜３程度がよい。

さらに、詳しくこの製造方法について図面を用いて説明する。
ポリオレフィン系樹脂Ｒと無水マレイン酸Ａと木粉Ｗとは、図１に示す押出機(1) 内にホッパー(2) から同時に投入され、そして押出機(1) 内で加熱によりポリオレフィン系樹脂Ｒは溶融し、無水マレイン酸Ａと混合混練することで、溶融状態のポリオレフィン系樹脂Ｒと無水マレイン酸Ａは重合し、該樹脂のマレイン化反応が行われる。
同時に、木粉Ｗとマレイン化したポリオレフィン系樹脂とを混合混練する。
そして、該押出機(1) の金型ダイ(3) から、該原料混練物Ｍｘを押出し、木質成形体Ｍを成形する。

押出機(1) は１軸押出機、２軸押出機等が使用できる。
また、該木質成形体Ｍについては、その後、熱間ロールプレスや熱圧プレスでさらに加工を行ってもよい。

（実施例１）
図１に示す装置で、ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物Ｒと、無水マレイン酸Ａと木粉Ｗ（粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下）をホッパ−(2) から投入して、押出機(1)内で加熱溶融しながら樹脂をマレイン化し、金型ダイ(3) から原料混練物Ｍｘを押出圧力１０ＭＰａで押し出し成形した。
ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物Ｒと無水マレイン酸Ａとの比率は重量比で、ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物Ｒ：無水マレイン酸Ａ＝１００：０．１
になるように投入した。
ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物Ｒと木粉Ｗとの比率は重量比で４：６になるように調整した。
そしてコンベア(4) 上に該原料混練物Ｍｘを載置し、その後所定の寸法にて切断し木質成形体Ｍを得た。

（実施例２）
ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物Ｒと無水マレイン酸Ａとの比率を重量比で、ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物：無水マレイン酸＝１００：１になるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして木質成形体を製造した。

（実施例３）
ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物Ｒと無水マレイン酸Ａとの比率を重量比で、ポリプロピレン樹脂廃材粉砕物：無水マレイン酸＝１００：３になるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして木質成形体を製造した。

（比較例１）

比較例として、無水マレイン酸を添加しないこと以外はすべて実施例１と同様にして木質成形体を製造した。

実施例１は、比重０．９２、曲げ強度３８ＭＰａ、２４時間吸水率２．１％、２４時間厚み膨潤率１．７％であり、実施例２は比重０．９５、曲げ強度４４ＭＰａ、２４時間吸水率１．４％、２４時間厚み膨潤率１．２％であり、実施例３は、比重０．９１、曲げ強度５３ＭＰａ、２４時間吸水率０．９％、２４時間厚み膨潤率は０．７％であり、比較例１は、比重０．９６、曲げ強度２１ＭＰａ、２４時間吸水率３．８％、２４時間厚み膨潤率２．２％であって、無水マレイン酸を添加しない比較例１は極端に曲げ強度、２４時間吸水率、２４時間厚み膨潤率が低く、また、無水マレイン酸を添加するにつれて、物性は向上した。
しかし、無水マレイン酸をポリオレフィン系樹脂に３％以上添加しても、さらなる顕著な効果は現れず、逆に押出機(1) 内でガス化したマレイン酸により著しい発泡とマレイン酸特有の刺激臭により、成形性と作業環境が著しく劣化した。

この製造方法によって得られた木質成形体は壁板や床板下地板等に使用でき、また、押出成形なので、造作材としても使用できる。

無水マレイン酸とポリオレフィン系樹脂と木粉との混合混練工程説明図

符号の説明

１押出機
２ホッパ−
３金型ダイ
４コンベア
Ｒポリオレフィン系樹脂
Ｗ木粉
Ａ無水マレイン酸
Ｍｘ原料混練物
Ｍ木質成形体

Claims

押出機に、無水マレイン酸と、ポリオレフィン系樹脂と、粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下であり、かつ含水率が５％未満である木粉とを同時に投入し、該押出機内で該樹脂を溶融しながら該樹脂のマレイン化反応を行うと同時に、粒度がふるい目開き０．５ｍｍ以下であり、かつ含水率が５％未満である木粉と混合混練し、該押出機の金型ダイから該原料混練物を押出成形する木質成形体の製造方法。