JP4475190B2 - 多層構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維材と熱可塑性樹脂とを含む２以上の表層の間に発泡樹脂とを含む中間層が形成されてなる多層構造体を製造する方法に関する。本発明の多層構造体は、例えば自動車用の内装材や建材用のボード材として好ましく使用できる。

多層構造体として、パーティクルボードや、ＭＤＦと呼ばれるものが知られている。パーティクルボードは木材の小片同士を樹脂材で固着し、加熱加圧成形して得られた多層構造体である。ＭＤＦは木材由来の短繊維材同士を樹脂材で固着し、加熱加圧成形して得られた多層構造体である。これらの多層構造体は、安価であり加工性に優れる利点がある一方、高比重の木質材を主成分とするために、重量が大きく取り扱い性に劣る問題がある。

多層構造体を軽量化するために、２つの表層の間に軽量の中間層を形成する方法が開発されている。特許文献１には、低比重のパーティクル材がバインダとしての樹脂材で固着されてなる中間層を持つ多層構造体が紹介されている。特許文献１に紹介される多層構造体では、パーティクル材としてリグノセルロース材料を加工して得られるもの（例えば、ケナフの芯部を加工して得られるケナフパーティクル）が用いられている。リグノセルロース材料からなるパーティクル材は、圧縮強さに優れ、低比重である。このため、特許文献１に紹介されている多層構造体は、高比重の木質原料を主成分とする多層構造体に比べて軽量である。そして、パーティクル材同士が樹脂材からなるバインダで強固に固着されているために、パーティクル材同士の相互作用によって、中間層の曲げ強度が高くなる。

しかし、多層構造体の更なる軽量化を図るためには、中間層にパーティクル材と接着剤とを低密度で配する必要がある。換言すると、パーティクル材同士が所定の間隙を持って配置され、間隙が接着剤で満たされていない、多孔質の中間層を形成する必要がある。しかし、中間層を多孔質にすると、多層構造体の曲げ強度が低下する。このように、多層構造体を軽量化すると曲げ強度が低下する背反した事情があった。

多層構造体は、一般には、以下に記す方法で製造される。

先ず、表層材と中間層とを準備する。表層材は、一般に、繊維材と熱可塑性樹脂原料とを含むものであり、加熱加圧成形されず熱可塑性樹脂原料が繊維材の間に分散されている非常に密度が低いもの（所謂マット材）か、または、加熱加圧成形され繊維材が熱可塑性樹脂で固着されてなり密度が比較的高いもの（所謂プレボード）が用いられる。中間層としては、例えば熱可塑性樹脂原料とパーティクル材とを含む中間層原料が加熱成形されてなるものが用いられる。次いで、表層材の間に中間層を積層して積層材を形成する。そして、積層材を加圧して、積層材を所定形状に賦形する。上記の工程によって２以上の表層の間に中間層が積層されてなる多層構造体が得られる。

ところで、発泡樹脂材は軽量であり取り扱い性に優れることが知られている。したがって、発泡樹脂材を中間層に用いることで、多層構造体が軽量化できる。しかし、発泡樹脂材は低剛性であるために、上述した方法で多層構造体を製造する場合には、積層材を加圧賦形する際に発泡樹脂材が潰れる。よって、中間層が高密度化するとともに多層構造体の板厚が薄くなる。したがって、多層構造体を所定の厚さにするためには、多量の発泡樹脂原料を用いる必要があり、多層構造体が充分に軽量化されない問題があった。また、例えば表層としてマット材を用いる場合には、積層材を加圧賦形する際に発泡樹脂材が潰れるために、表層材を充分に加圧できず、表層材が充分に高密度にならない。よって、表層の曲げ強度が充分に高くならない。このため、発泡樹脂材からなる中間層をもつ多層構造体は曲げ強度に劣る問題があった。

中間層を発泡樹脂材と木質繊維とから構成する方法も提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に紹介されている多層構造体は、木質繊維と発泡フェノール樹脂とからなる中間層を持つ。発泡フェノール樹脂は木質繊維同士を固着するバインダとして用いられている。

木質繊維を含む中間層は、発泡樹脂材のみからなる中間層よりも剛性が高くなる。よって、特許文献２に紹介されている多層構造体は、中間層が発泡樹脂材のみからなる多層構造体に比べると、加圧賦形時に中間層が潰れ難い。しかし、上述したように、木質繊維は高比重であるために、特許文献２に紹介されている多層構造体では、中間層が充分に軽量化されない。また、発泡樹脂材をバインダとして用いているために、木質繊維同士は強固に固着されない。このため、木質繊維同士の相互作用が充分に発揮されず、曲げ強度が充分に高くならない問題があった。

さらに、特許文献２に紹介されている多層構造体では、表層材のバインダとして熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を用いている。このため、特許文献２に紹介されている多層構造体では、製造ライン設計の自由度を高め難い問題があった。これは以下の理由による。

表層材のバインダとして熱硬化性樹脂を用いる場合には、多層構造体を一度に最終形状にまで成形する必要がある。そして、多層構造体を一度に最終形状にまで成形するためには、表層材を形成する工程とそれ以降の工程とを同一の製造ライン上に設計すればよい。しかしこの場合には、製造ラインを限られた空間内に設計しなければならず、製造ライン設計の自由度が低くなる。さらに、製造工程の設計は製造ラインによって左右されるために、製造工程設計の自由度も低くなる。

表層材を形成する工程とそれ以降の工程とを別々のライン上に設計すれば、製造ライン設計の自由度を高めることができる。しかし、上述したように、表層材のバインダとして熱硬化性樹脂を用いる場合には、多層構造体を一度に最終形状にまで成形する必要が生じる。したがって、表層材を形成する工程とそれ以降の工程とを別々のライン上に設計する場合には、木質繊維とフェノール樹脂とを混合した未成形材料（マット材）を表層材として用いる必要がある。しかし、マット材は嵩高く、二つのライン間を搬送する搬送効率に劣るために、多層構造体の製造コストが非常に高くなる。よって、製造コストを低減するためには、製造ライン設計の自由度を高め難い問題があった。
特開２０００−２４６７０９号公報 実開平４−１２６８０９号公報

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、軽量であり曲げ強度に優れ、かつ製造ライン設計の自由度が高い多層構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の多層構造体の製造方法は、長繊維からなる繊維材と熱可塑性樹脂原料とを含む２以上の表層材の間に、リグノセルロース材料からなるパーティクル材と熱可塑性樹脂原料と発泡樹脂原料とを含む中間層原料を積層して積層材を形成する積層工程と、積層材を熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上かつ発泡樹脂原料の発泡温度未満の温度に加熱して、中間層原料と表層材とが接合されてなる予備成形品を形成する予備成形工程と、予備成形品を発泡樹脂原料の発泡温度以上の温度に加熱する発泡工程と、発泡工程後の予備成形品を加圧して所定形状に賦形する賦形工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の多層構造体の製造方法は、以下に示す構成（１）〜（７）の何れかを備えることが好ましい。
（１）上記パーティクル材の圧縮強さは４ｋｇ／ｃｍ²以上である。
（２）上記パーティクル材の比重は０．２０以下である。
（３）上記パーティクル材はケナフの芯材からなる。
（４）上記繊維体はリグノセルロース繊維からなる。
（５）上記繊維体の繊維長さは１０ｍｍ以上である。
（６）上記繊維体はケナフ繊維、麻繊維、油ヤシ繊維、ココヤシ繊維、竹繊維から選ばれる少なくとも一種からなる。
（７）上記中間層原料は、上記パーティクル材の表面に上記熱可塑性樹脂原料と上記発泡樹脂原料とが付着されてなる。

上記課題を解決する本発明の多層構造体は、長繊維からなる繊維材と熱可塑性樹脂原料とを含む２以上の表層材の間に、リグノセルロース材料からなるパーティクル材と熱可塑性樹脂原料と発泡樹脂原料とを含む中間層原料を積層して積層材を形成する積層工程と、積層材を熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上かつ発泡樹脂原料の発泡温度未満の温度に加熱して、中間層原料と表層材とが接合されてなる予備成形品を形成する予備成形工程と、予備成形品を発泡樹脂原料の発泡温度以上の温度に加熱する発泡工程と、発泡工程後の予備成形品を加圧して所定形状に賦形する賦形工程と、を備える方法で製造されてなり、表層材に由来する２以上の表層の間に中間層原料に由来する中間層が形成されてなることを特徴とする。

本発明の多層構造体の製造方法において、積層工程、予備成形工程、発泡工程、および賦形工程によって得られた多層構造体は、表層材に由来する表層と、中間層原料に由来する中間層とを持つ。表層は繊維材と熱可塑性樹脂材とを含む。中間層はパーティクル材と熱可塑性樹脂材と発泡樹脂材とを含む。

本発明の多層構造体の製造方法において、中間層原料はリグノセルロース材料からなるパーティクル材と、熱可塑性樹脂原料と、発泡樹脂原料とを含む。リグノセルロース材料は圧縮強さに優れる。このため、リグノセルロース材料からなるパーティクル材を含む中間層原料は剛性が高く、賦形工程において潰れ難い。すなわち、圧縮強さに優れるパーティクル材が中間層原料を内部から支えるために、賦形工程で予備成形品が加圧される際にも、中間層原料が潰れにくい。したがって、本発明の多層構造体の製造方法によると、賦形工程において中間層原料が高密度化しないために、充分に軽量な多層構造体を製造できる。そして、中間層原料が潰れにくいために、賦形工程において表層材を充分に圧縮でき表層を高密度化できる。よって、本発明の多層構造体の製造方法によると、曲げ強度に優れた多層構造体を製造できる。

また、中間層原料に含まれるパーティクル材および発泡樹脂原料は低比重である。このため、本発明の多層構造体の製造方法によると非常に軽量な多層構造体を製造できる。

本発明の多層構造体の製造方法では、中間層原料に熱可塑性樹脂原料が含まれている。熱可塑性樹脂原料は溶融し固化してパーティクル材同士を固着するバインダとして働く。このため、本発明の多層構造体の製造方法においては、パーティクル材同士が強固に固着される。したがって、中間層原料に由来する中間層ではパーティクル材同士の相互作用が充分に発揮される。このため、本発明の多層構造体の製造方法によると、曲げ強度に非常に優れた多層構造体を製造できる。

なお、本発明の多層構造体の製造方法では、繊維材を固着させるためのバインダ、および、パーティクル材同士を固着させるためのバインダとして、熱可塑性樹脂原料を用いている。このため、例えば予備成形品が冷却固化されている場合には、賦形工程で予備成形品を加熱した後に加圧すれば、予備成形品を所望する形状に賦形できる。よって、本発明の多層構造体の製造方法によると、予備成形工程、発泡工程、および賦形工程をそれぞれ別の場所で行うこともでき、製造ラインを自由に設計できる利点もある。また、予備成形工程において発泡樹脂原料を発泡させず、発泡工程において発泡樹脂原料を発泡させることで、予備成形品を取り扱い性に優れたものにできるため、上述した製造ラインをより自由に設計できる利点もある。

パーティクル材の圧縮強さが４ｋｇ／ｃｍ²以上である場合には、賦形工程において中間層原料が非常に潰れ難い。そして、賦形工程において表層材を充分に圧縮できる。すなわち、本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（１）を備える場合には、曲げ強度に非常に優れ、非常に軽量な多層構造体を製造できる。例えば、パーティクル材として後述するケナフの芯材を用いる場合には、パーティクル材（ケナフの芯材）の密度が０．１ｇ／ｃｍ³以上であれば圧縮強さが４ｋｇ／ｃｍ³以上となる。

なお、ここでいう圧縮強さとは、圧縮によってパーティクル材が破壊するまでの最大応力をいう。圧縮強さは、圧縮装置にロードセルを取り付けた圧縮試験機にて圧縮速度１ｍｍ／分で試験片を圧縮して測定する方法で測定できる。

パーティクル材の比重が０．２０以下であれば、中間層原料が非常に軽量になる。すなわち、本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（２）を備える場合には、非常に軽量な多層構造体を得ることができる。

本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（３）を備える場合には、軽量であり曲げ強度に優れる多層構造体を低コストで製造できる。ケナフの芯材はリグノセルロースを多く含む。ケナフの芯材は、圧縮強さに優れ、低比重であることが知られている。このため、ケナフの芯材はリグノセルロース材料として好ましく用いられる。また、紙等の原料となるケナフ繊維は、ケナフの靱皮部から形成されるが、ケナフの芯材は破棄されている部分である。このため、ケナフの芯材をパーティクル材の原料として用いることで、多層構造体の原料コストを低減できる。

本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（４）を備える場合には、表層材が曲げ強度に非常に優れ、かつ低比重になるため、曲げ強度により優れる軽量の多層構造体を製造できる。リグノセルロース繊維は曲げ強度により優れ、かつ、低比重であることによる。

本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（５）を備える場合には、表層が曲げ強度により優れた多層構造体を製造できる。長繊維からなる繊維材が互いに絡み合うことで曲げ強度に優れた表層を形成する。繊維材の繊維長さが１０ｍｍ以上であると、繊維材が充分に絡み合うために、特に強度に優れた表層が得られる。なお、成形性に優れた多層構造体を製造するためには、繊維材の繊維長さは２０〜４５ｍｍであることが望ましい。

本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（６）を備える場合には、曲げ強度にさらに優れた表層が得られる。ケナフ繊維、麻繊維、油ヤシ繊維、ココヤシ繊維、竹繊維は、曲げ強度に特に優れるためである。

本発明の多層構造体の製造方法が上記構成（７）を備える場合には、パーティクル材同士が熱可塑性樹脂材で確実に固着される。すなわち、中間層原料において、熱可塑性樹脂原料や発泡樹脂原料を介してパーティクル材同士が隣接することで、パーティクル材同士が熱可塑性樹脂材で強固に固着されるとともにパーティクル材同士の間隙に発泡樹脂材が充填されてなる中間層を容易に形成できる。よって、軽量かつ曲げ強度に優れる多層構造体を容易に製造できる。

本発明の多層構造体は、本発明の製造方法によって製造されるものであり、軽量かつ曲げ強度に優れる。なお、本発明の多層構造体は、上記構成（１）〜（７）の何れかを備えることが好ましい。

本発明の多層構造体の製造方法は、積層工程と、予備成形工程と、発泡工程と、賦形工程とを備える。積層工程では、表層材と中間層原料とを積層して積層材を形成する。積層工程における表層材は、繊維材と熱可塑性樹脂原料とが混交した状態、あるいは、繊維材が熱可塑性樹脂原料で結着された状態となる。積層工程における中間層原料は、パーティクル材と熱可塑性樹脂原料と発泡樹脂原料とが混交した状態となる。

予備成形工程では、積層材を熱可塑性樹脂原料の溶融温度よりも高く発泡樹脂原料の発泡温度よりも低い温度に加熱して、中間層原料と表層材とが接合されてなる予備成形品を形成する。すなわち予備成形工程においては、溶融した熱可塑性樹脂原料が中間層原料と表層材とを接合する接着剤として働く。ここで、熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上とは、表層材に含まれる熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上であっても良いし、中間層に含まれる熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上であっても良いが、両者の溶融温度以上であることが好ましい。表層材と中間層原料とを強固に接合する為である。予備成形工程においては、積層体を加熱するとともに加圧しても良い。この場合には、表層材と中間層原料とをより強固に接合できる。

発泡工程は、予備成形品を発泡樹脂原料の発泡温度にまで加熱する。すなわち、発泡工程においては、中間層原料の発泡樹脂原料が発泡する。また、熱可塑性樹脂原料の溶融温度は発泡樹脂原料の発泡温度よりも低いために、発泡工程においても熱可塑性樹脂原料が溶融する。したがって、発泡工程における中間層原料は、発泡樹脂原料が発泡し、発泡樹脂原料とパーティクル材とが熱可塑性樹脂原料で結着された状態となる。発泡工程においては、予備成形品を加熱するとともに加圧しても良い。この場合には、予備成形品の形状を所望する形状に容易に形成できる。

賦形工程は、発泡工程後の予備成形品を加圧して所定形状に賦形する。すなわち、賦形工程において多層構造体が形成される。賦形工程において、発泡工程後の予備成形品を加圧するとともに加熱しても良い。この場合には、発泡工程後の予備成形品に含まれる熱可塑性樹脂原料が溶融することで、発泡工程後の予備成形品をより容易に賦形できる。

本発明の多層構造体の製造方法において、表層材はマット材からなるものであっても良いし、プレボードからなるものであってもよい。繊維材は、ケナフ繊維、麻繊維、油ヤシ繊維、ココヤシ繊維、竹繊維等を使用できる。表層材に含まれる熱可塑性樹脂原料は、予備成形工程や発泡工程で溶融し固化して繊維材同士を結着する。表層材は、熱可塑性樹脂原料が繊維材を結着した状態で表層を構成する。

表層材に用いられる熱可塑性樹脂原料は特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどからなるものが好ましく用いられる。表層材に用いられる熱可塑性樹脂原料はこれらの材料１種のみを用いても良いし、２種以上を適宜組み合わせて用いても良い。熱可塑性樹脂原料は、溶媒中に溶解した液状を呈していても良いし、固化しており繊維状や粉末状を呈していても良い。表層材を構成する熱可塑性樹脂原料は、中間層原料を構成する熱可塑性樹脂原料と同じものであっても良いし、異なっていても良い。

中間層原料は、中間層を構成する材料であり、熱可塑性樹脂原料、発泡樹脂原料およびパーティクル材からなる。中間層原料のうち熱可塑性樹脂原料は、予備成形工程および発泡工程で溶融し固化してパーティクル材同士を結着する。中間層原料の熱可塑性樹脂原料は、表層材の熱可塑性樹脂原料と同様に、アクリル樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどからなるものを用いればよい。表層材に用いられる熱可塑性樹脂原料もまた、これらの材料１種のみを用いても良いし、２種以上を適宜組み合わせて用いても良い。

中間層原料のうち発泡樹脂原料は、発泡ポリウレタンの原料などの軟質原料を用いても良いし、発泡ガスが樹脂製のシェルに封入されてなる微粒子発泡材などの硬質原料を用いても良い。微粒子発泡材は、発泡倍率が高いためにパーティクル材に対する接触面積が大きく、パーティクル材同士を高強度で固着できる利点がある。また、微粒子発泡材は発泡ガスがシェル内に封入されてなるために、微粒子発泡材を原料としてなる発泡樹脂材は、比較的高温に加熱してもガスが脱離し難い。よって、賦形工程で加熱加圧しても発泡樹脂材が潰れ難い利点がある。

パーティクル材としては、リグノセルロース材料からなるものが用いることができる。例えば、ケナフの芯材からなるパーティクル材は、圧縮強さに優れ、低比重であるために好ましく用いられる。ケナフの芯材は、密度が０．１ｇ／ｃｍ³のときに圧縮強さが約４ｋｇ／ｃｍ²以上であり、比重が０．２０以下であるために、特に好ましく用いられる。充分な圧縮強さを発揮するためである。

本発明の多層構造体の製造方法において、表層材としてマット材を用いる場合には、賦形工程で表層材を高密度化することができる。パーティクル材は圧縮強さが大きいために、発泡樹脂材の内圧とパーティクル材とによって中間層は圧縮強さに優れたものとなる。よって、表層材を中間層（あるいは中間層原料）と賦形型との間で圧縮でき、高密度化できる。

以下、本発明の多層構造体およびその製造方法を図面を基に説明する。

（実施例）
実施例の多層構造体の製造方法を模式的に表す説明図を図１〜図５に示す。図１は、中間層原料を形成している様子を模式的に表す斜視図である。図２は、積層工程における表層材および中間層原料を模式的に表す断面図である。図３および図４は発泡成形工程における表層材および中間層原料を模式的に表す断面図である。図５は賦形工程後の表層および中間層を模式的に表す断面図である。

（積層工程）
実施例の多層構造体の製造方法において、繊維体は、繊維長７０ｍｍのケナフ繊維を用いた。ケナフ繊維は、ケナフの靱皮部から形成されてなるリグノセルロース材料である。表層材の熱可塑性樹脂原料は、ポリ乳酸樹脂を繊維長７０ｍｍの繊維状に形成したものを用いた。繊維体と溶融した熱可塑性樹脂原料とを７：３の重量比で混合して、マット状の表層材を得た。表層材は、上面（または下面）の単位面積あたりの重さ（所謂目付量）が０．３ｋｇ／ｍ²に形成されている。

中間層原料のうち、パーティクル材としては、圧縮強さが４ｋｇ／ｃｍ²以上のケナフの芯材が直径３ｍｍ程度の大きさに破砕形成されてなるものを用いた。熱可塑性樹脂原料としては、エマルジョン状のアクリル樹脂を用いた。発泡樹脂原料としては、発泡ガスであるペタンガスをアクリロニトリル樹脂製のシェルに封入してなる微粒子発泡材を用いた。微粒子発泡材は平均粒径４０μｍである。パーティクル材と熱可塑性樹脂原料と発泡樹脂原料とを６：１：３の重量比で混合し、中間層原料を得た。詳しくは、図１に示すように、パーティクル材１をブレンダー機４に入れてかき混ぜつつ、発泡樹脂原料２と熱可塑性樹脂原料３とをスプレーガン５でパーティクル材１に吹き付けた。得られた中間層原料６は、パーティクル材１の表面に熱可塑性樹脂原料３と発泡樹脂原料２とが付着されてなる。

テフロンシートからなる第１の離型紙７の上層に第１の表層材８を載置し、第１の表層材８の上層に中間層原料６を積層し、中間層原料６の上層に第２の表層材９を積層し、第２の表層材９の上層に第２の離型紙１０を載置して、２つの表層材８、９の間に中間層原料６を積層してなる積層材１１を形成した（図２）。積層材として、中間層原料６の積層厚さをかえた（目付量をかえた）３種のもの（試料１〜３）を形成した。

試料１の積層材は中間層原料の目付量が０．３７ｋｇ／ｍ²であった。試料２の積層材は中間層原料の目付量が０．６２ｋｇ／ｍ²であった。試料３の積層材は中間層原料の目付量が０．６４ｋｇ／ｍ²であった。

（予備成形工程）
積層工程で得た積層材１１を、それぞれ平板状の予備成形型１２に載置して、温度１８０℃、５〜１０ｋｇ／ｃｍ²、約１分間加熱加圧して予備成形した（図３）。実施例で用いた発泡樹脂原料２は発泡温度が２００℃であり、予備成形では完全に発泡していない。また、熱可塑性樹脂原料３の溶融温度は１６０℃であり、熱可塑性樹脂原料３は予備成形で加熱溶融した。その後、積層材１１を予備成形型１２から脱型し、第１の離型紙７および第２の離型紙１０を取り除き、冷却固化させて予備成形品１５を形成した。

（発泡工程）
実施例の多層構造体の製造方法では、予備成形工程で得られた予備成形品１５を一旦保管しておき、他の場所に輸送した後に発泡工程を施した（図４）。予備成形品１５を、加熱装置１３に載置して、温度２００℃で１２０秒間加熱した。この加熱によって発泡樹脂原料２が発泡した。予備成形工程と発泡工程とによって、パーティクル材１と発泡樹脂材と熱可塑性樹脂材とを含む中間層６０が形成された。

（賦形工程）
発泡工程後の各予備成形品１５を賦形型１４に載置した。賦形型１４に載置した予備成形品１５を常温、プレス圧１０〜２０ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間加圧して、予備成形品１５を所定形状に賦形するとともに表層材８、９を圧縮した。圧縮後の表層材８、９は表層８０、９０となった。これにより、本発明の多層構造体を得た。なお、賦形型１４は常温であり、賦形型１４に載置された予備成形品１５は急冷された。賦形型１４で急冷することで、表層８０、９０の表面が滑らかに賦形された。

本実施例で得られた多層構造体は、繊維材と熱可塑性樹脂材とを含む２つの表層８０、９０の間にパーティクル材１と熱可塑性樹脂材と発泡樹脂材とを含む中間層６０が形成されてなる。

試料１の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量が０．９７ｋｇ／ｍ²である。２つの表層８０、９０は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．３６ｍｍであった。中間層の目付量は０．３７ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．５８ｍｍであった。

試料２の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量が１．２２ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．３５ｍｍであった。中間層の目付量は０．６２ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．６ｍｍであった。

試料３の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量が１．２４ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．３２ｍｍであった。中間層の目付量は０．６４ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．６６ｍｍであった。

（比較例１）
比較例１の多層構造体の製造方法は、中間層原料として実施例と同じ発泡樹脂原料のみを用いたこと以外は実施例１と同じである。比較例１の多層構造体の製造方法では、積層材として、中間層原料の積層厚さをかえた（目付量をかえた）３種のもの（試料４〜６）を形成した。

試料４の積層材は中間層原料の目付量が０．３８ｋｇ／ｍ²であった。試料５の積層材は中間層原料の目付量が０．５５ｋｇ／ｍ²であった。試料６の積層材は中間層原料の目付量が０．５８ｋｇ／ｍ²であった。

比較例１で得られた多層構造体は、繊維材と熱可塑性樹脂材とを含む２つの表層の間に発泡樹脂材からなる中間層が形成されてなる。

試料４の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量０．９８ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．４７ｍｍであった。中間層の目付量は０．３８ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．３６ｍｍであった。

試料５の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量１．１５ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．４３ｍｍであった。中間層の目付量は０．５５ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．４４ｍｍであった。

試料６の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量１．１８ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．３９ｍｍであった。中間層の目付量は０．５８ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．５２ｍｍであった。

（比較例２）
比較例２の多層構造体の製造方法は、中間層原料として実施例と同じパーティクル材と熱可塑性樹脂原料のみを用いたこと以外は実施例１と同じである。比較例２の多層構造体の製造方法において、中間層原料に含まれるパーティクル材と熱可塑性樹脂原料との割合は、重量比で８：２である。また、積層材として、中間層原料の積層厚さをかえた３種のもの（試料７〜９）を形成した。

試料７の積層材は中間層原料の目付量が０．４１ｋｇ／ｍ²であった。試料８の積層材は中間層原料の目付量が０．５３ｋｇ／ｍ²であった。試料９の積層材は中間層原料の目付量が０．８ｋｇ／ｍ²であった。

比較例２で得られた多層構造体は、繊維材と熱可塑性樹脂材とを含む２つの表層の間にパーティクル材と熱可塑性樹脂材とからなる中間層が形成されてなる。

試料７の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量１．０１ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．６１ｍｍであった。中間層の目付量は０．４１ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．０８ｍｍであった。

試料８の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量１．１３ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．５９ｍｍであった。中間層の目付量は０．５３ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．１２ｍｍであった。

試料９の多層構造体は、上面および下面の面積が０．０５ｍ²、厚さ２．３ｍｍ、目付量１．４ｋｇ／ｍ²である。２つの表層は同形状に形成された。各表層の目付量は０．３ｋｇ／ｍ²であった。各表層の厚さは０．５ｍｍであった。中間層の目付量は０．８ｋｇ／ｍ²であった。中間層の厚さは１．３ｍｍであった。

（曲げ強度測定試験）
実施例および比較例１〜２の方法で製造された多層構造体の曲げ強度を測定した。測定方法は以下の通りである。測定方法としては、３点曲げ試験を用いた。先ず、実施例および比較例１〜２で得られた多層構造体から、幅５０ｍｍ長さ１５０ｍｍの試験片を採取した。試験片を支点間距離１００ｍｍとして２点支持した状態で、支点間中心に荷重速度５０ｍ／分で荷重を加えた。ここで、支点および荷重作用点（支点間中心）の曲率半径は３．２ｍｍとした。

曲げ強度測定試験の結果を表すグラフを図６に示す。図６中縦軸は最大曲げ荷重（Ｎ）を表す。横軸は各多層構造体の目付量（ｋｇ／ｍ²）を表す。

曲げ強度測定試験の結果から、実施例の多層構造体は比較例１および２の多層構造体に比べて曲げ強度に優れることがわかる。これは、中間層がパーティクル材と熱可塑性樹脂材と発泡樹脂材とを含むことによると考えられる。

また、中間層が発泡樹脂材のみからなる比較例１の多層構造体が、中間層がパーティクル材と熱可塑性樹脂材のみからなる比較例２の多層構造体よりも曲げ強度に優れることから、中間層に発泡樹脂材をもつ多層構造体は曲げ強度に優れることがわかる。そして、実施例の多層構造体が比較例１の多層構造体よりも曲げ強度に優れることから、中間層原料にパーティクル材を含むことで、賦形工程において表層が充分に圧縮され、曲げ強度が高くなることが示唆される。

（密度測定試験）
実施例および比較例１〜２の方法で製造された多層構造体における表層の密度を測定した。測定方法は以下の通りである。四角形の試験片を製作し、その一表面の面積および試験片の重量を予め計測した。その後、マイクロスコープまたは実体顕微鏡で試験片の厚みを計測した。計測した試験片の一表面の面積、試験片の重量、および試験片の厚みを基に、多層構造体における表層の密度を算出した。

密度測定試験の結果を表すグラフを図７に示す。図７中縦軸は密度（ｇ／ｃｍ³）を表す。横軸は各多層構造体の目付量（ｋｇ／ｍ²）を表す。

密度測定試験の結果から、実施例の多層構造体の表層は、比較例１および２の多層構造体の表層に比べて密度が高いことがわかる。積層材における表層材は、実施例と各比較例とで同じ密度であるため、中間層原料にパーティクル材を含むことで、賦形工程において表層が充分に圧縮されたことが裏付けられる。さらに、中間層原料が発泡樹脂原料２のみからなる比較例１の多層構造体の表層は、中間層原料がパーティクル材と熱可塑性樹脂原料３のみからなる比較例２の多層構造体の表層よりも密度が高い。このことから、表層が発泡樹脂原料２の発泡圧によっても圧縮されたことがわかる。

実施例の多層構造体の製造方法では、２層の表層と１層の中間層とをもつ３層構造の多層構造体を製造しているが、積層工程における積層数を増やせば、３層以上の表層と２層以上の中間層とを持つ５層以上の多層構造体を製造することもできる。また、表層材および中間層原料には、上述したもの以外に各種の添加剤を配合しても良い。

実施例１の積層工程において中間層原料を形成している様子を模式的に表す斜視図である。 実施例１の積層工程における表層材および中間層原料を模式的に表す断面図である。 実施例１の予備成形工程における表層材および中間層原料を模式的に表す断面図である。 実施例１の発泡工程における表層材および中間層原料を模式的に表す断面図である。 実施例１の賦形工程後の表層および中間層を模式的に表す断面図である。 曲げ強度測定試験の結果を表すグラフである。 密度測定試験の結果を表すグラフである。

符号の説明

１：パーティクル材 ２：発泡樹脂原料 ３：熱可塑性樹脂原料 ６：中間層原料 ８、９：表層材 １１：積層材 １５：予備成形品 ６０：中間層 ８０、９０：表層

Claims (9)

1. 長繊維からなる繊維材と熱可塑性樹脂原料とを含む２以上の表層材の間に、リグノセルロース材料からなるパーティクル材と熱可塑性樹脂原料と発泡樹脂原料とを含む中間層原料を積層して積層材を形成する積層工程と、
   該積層材を該熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上かつ該発泡樹脂原料の発泡温度未満の温度に加熱して、該中間層原料と該表層材とが接合されてなる予備成形品を形成する予備成形工程と、
   該予備成形品を該発泡樹脂原料の発泡温度以上の温度に加熱する発泡工程と、
   該発泡工程後の該予備成形品を加圧して所定形状に賦形する賦形工程と、を備えることを特徴とする多層構造体の製造方法。
2. 前記パーティクル材の圧縮強さは４ｋｇ／ｃｍ²以上である請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
3. 前記パーティクル材の比重は０．２０以下である請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
4. 前記パーティクル材はケナフの芯材からなる請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
5. 前記繊維材はリグノセルロース繊維からなる請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
6. 前記繊維材の繊維長さは１０ｍｍ以上である請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
7. 前記繊維材はケナフ繊維、麻繊維、油ヤシ繊維、ココヤシ繊維、竹繊維から選ばれる少なくとも一種からなる請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
8. 前記中間層原料は、前記パーティクル材の表面に前記熱可塑性樹脂原料と前記発泡樹脂原料とが付着されてなる請求項１に記載の多層構造体の製造方法。
9. 長繊維からなる繊維材と熱可塑性樹脂原料とを含む２以上の表層材の間に、リグノセルロース材料からなるパーティクル材と熱可塑性樹脂原料と発泡樹脂原料とを含む中間層原料を積層して積層材を形成する積層工程と、
   該積層材を該熱可塑性樹脂原料の溶融温度以上かつ該発泡樹脂原料の発泡温度未満の温度に加熱して、該中間層原料と該表層材とが接合されてなる予備成形品を形成する予備成形工程と、
   該予備成形品を該発泡樹脂原料の発泡温度以上の温度に加熱する発泡工程と、
   該発泡工程後の該予備成形品を加圧して所定形状に賦形する賦形工程と、を備える方法で製造されてなり、
   該表層材に由来する２以上の表層の間に該中間層原料に由来する中間層が形成されてなることを特徴とする多層構造体。

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