JP5043535B2

JP5043535B2 - 建築材

Info

Publication number: JP5043535B2
Application number: JP2007169169A
Authority: JP
Inventors: 智正古屋
Original assignee: 有限会社泰成電機工業
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009007803A

Description

この発明は、床板、壁パネル又は家具材等に用いられる建築材に関する。

一般に、床板等の建築材としては、木材が多用されている。しかし、木材を多用すると資源の枯渇及び環境破壊を招くという問題がある。そこで、この出願の発明者は、建築材として複合材を用いること思い至った。

従来の複合材は、下記特許文献１に記載されているようにして製造されている。すなわち、廃棄されたプラスチック及び木材をそれぞれ所定の大きさに破砕する。そして、プラスチックの破砕片及び木片（介在片）を所望の割合で混合して押出機に投入する。押出機は、シリンダとその内部に回転可能に設けられたスクリューとを有しており、スクリューを回転させると、破砕片及び木片が前方へ送られつつ混合される。しかも、破砕片は、シリンダの内周面及びスクリューの外周面と破砕片との間に発生する摩擦熱や破砕片が砕かれるときに発生する熱により、流動性を有する状態になるまで加熱軟化される。この結果、プラスチックからなる母材中に木片がほぼ均質に分散される。このようにして混練された木片入りのプラスチックは、板状に成形された後、冷却固化される。これによって、複合材が製造される。

特開平１１−１５６８５３号公報

上記のようにして製造された複合材においては、木片がプラスチックの破砕片と同時に押出機に投入されており、長い距離にわたって破砕片と一緒に送られる。このため、ほとんど全ての木片が、それぞれの長手方向を送り方向に向けた状態で母材中に混在する。このような複合材では、木片の長手方向のおける熱膨張量が小さいのに対し、木片の長手方向と直交する方向における熱膨張量が大きくなる。つまり、複合材の熱膨張量が方向毎に異なる。このため、従来の複合材で建築材を構成した場合には、季節の温度差によって建築材が熱膨張、収縮したときに建築材に歪が発生するという問題があった。

この発明は、上記の問題を解決するために、芯材の表面部に所定の形状の模様が印刷されてなる建築材において、上記芯材が、プラスチックからなる母材中に長手方向を有する介在片を混在させてなる複合材によって構成されており、上記芯材の熱膨張量がいずれの方向においても一定になるように、上記介在片がその長手方向をランダムな方向に向けて上記母材中に混在されていることを特徴としている。
この場合、上記芯材の表面に壁紙や樹脂フィルム等の膜状体が固着され、この膜状体の表面に上記模様が印刷されていることが望ましい。

上記特徴構成を有するこの発明の建築材によれば、芯材を構成する複合材の各介在片がその長手方向を同一方向に向けることなくランダムな方向に向けている。つまり、各介在片の長手方向を向く割合がいずれの方向についても均一になっている。したがって、芯材は、いずれの方向に関してもほぼ均一に熱膨張する。よって、季節の温度変化によって建築材に歪が発生することを防止することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る複合材が用いられた建築材１を示す。この建築材１は、例えば床材、壁パネル又は家具材等として用いられるものであり、平板状をなす芯材２と、この芯材２の上両（表面）面及び下面（表面）に接着等の固着手段によってそれぞれ固着された化粧材３とによって構成されている。化粧材３は、芯材２の上面又は下面のいずれか一方にだけ固着されることもある。

芯材２は、図２に示すように、プラスチックからなる母材２ａと、この母材２ａ中に混在する多数の介在片２ｂとからなる複合材によって構成されている。母材２ａと介在片２ｂとは、重量比（体積比）で前者が２０〜８０％で、後者が８０〜２０％になるように混合される。特に、前者を４０〜６０％とし、後者を６０〜４０％にするのが望ましい。

母材２ａを構成するプラスチックとしては、従来の複合材の母材を構成するものと同様のプラスチックが用いられる。例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）等の各種のプラスチックが用いられる。プラスチックは、バージン材であってもよく、廃棄プラスチックを再利用したものであってもよい。

介在片２ｂも、従来の複合材に混入される介在物と同様のものが用いられる。すなわち、母材２ａを構成する樹脂が流動性を有するまで加熱されたとしても固体状態を維持するもの、例えば木片、糸屑、紙屑が用いられる。勿論、それらもバージン材であってもよく、廃棄材を破砕したものであってもよい。介在片２ｂは、その幅及び厚さに対する長さ又はその外径に対する長さが２倍〜３倍以上のもの、つまり長手方向を有するが用いられる。通常、介在片２ｂの長さは、その幅及び厚さ又はその外径に対して２倍以上で５倍以下に設定される。この実施の形態では、介在片２ｂとして、広葉樹、針葉樹等の木片が用いられており、図３に示すように、厚さＴが１〜５ｍｍ、幅Ｗが１〜５ｍｍで、長さＬが５〜２０ｍｍであるものが用いられている。

各介在片２ｂは、母材２ａ中にほぼ均一な密度で混合されている。しかも、各介在片２ｂは、それぞれの長手方向が同一方向を向くことなく、ランダムな方向を向くように配置されている。つまり、各介在片２ｂの長手方向が、母材２ａの全方向に対して一方向に偏ることなく、どの方向にもほぼ均一になっている。

化粧材３は、壁紙や樹脂フィルム等の柔軟性を有する（腰が柔らかい）膜状体からなるものであり、その背面が芯材２に固着されている。化粧材３の表面には、建築材１の使用目的に応じて木目等の所定の模様が印刷されている。

上記構成の建築材１においては、芯材２が複合材によって構成されており、複合材の介在物２ｂがその長手方向をランダムな方向に向けているから、芯材２の熱膨張量が３６０°どの方向に対してもほぼ一定である。したがって、建築材１は外気温度の変化によって歪むことがない。

図４は、上記芯材２を製造するための製造装置１０の概略構成を示す。この製造装置１０は、第１押出機（押出機）２０、この第１押出機２０の後段に配置された第２押出機３０及びこの第２押出機３０の後段に配置された成形機４０を備えている。

第１押出機２０は、円筒状をなす第１シリンダ２１と、この第１シリンダ２１の内部に回転可能に設けられた第１スクリュー２２とを有している。第１シリンダ２１の基端部の上部には、第１ホッパ２３が設けられている。この第１ホッパ２３は、第１シリンダ２１の基端部内にプラスチックの固形片（図示せず）を投入するためのものである。プラスチックの固形片の大きさは、第１シリンダ２１の内径、第１スクリュー２２の山の径（外径）、谷の径及びピッチ、並びにプラスチックの種類等に応じて適宜定められるが、通常は、１０ｍｍ程度の仮想の立方体内に入り込むような大きさに定められる。

第１押出機２０は、回転駆動機構（図示せず）によって第１スクリュー２２を回転させることにより、プラスチックの固形片が第１シリンダ２１の基端部から先端部に向かって移送する。プラスチックの固形片は、第１シリンダ２１の先端部まで送られる間に、固形片どうしの摩擦熱、固形片と第１シリンダ２１の内周面及び第１スクリュー２２の外面との間の摩擦熱、並びに固形片が破断される際に発生する熱により、所望の流動性を有する状態になるまで加熱される。勿論、プラスチック全体が均一な流動性を有するように、第１スクリュー２２によって混練される。なお、第１シリンダ２１には、プラスチックを補助的に加熱するためのヒータを設けてもよい。

第２押出機３０は、円筒状をなす第２シリンダ３１と、この第２シリンダ３１内に回転可能に設けられた第２スクリュー３２とを有している。第２シリンダ３１の基端部は、連結筒１１を介して第１シリンダ２１の先端部に連通している。したがって、第２シリンダ３１の基端部には、第１押出機３０によって加熱混練された流動性を有するプラスチックが連結筒１１を介して送り込まれる。

第２シリンダ３１の基端部の上部には、第２ホッパ３３が設けられている。この第２ホッパ３３は、第２シリンダ３１の基端部内に固体の介在片２ｂを投入するためのものであり、第２ホッパ３３内には、介在片３３がその長手方向をランダムな方向に向けた状態で収容されている。第２ホッパ３３から第２シリンダ３１の基端部内に投入された介在片２ｂは、第２スクリュー３２を回転駆動機構（図示せず）によって回転させることにより、第１押出機３０から第２シリンダ３１内に供給されたプラスチックと一緒に第２シリンダ３１の基端部から先端部に向かって送られるとともに、プラスチックと混練される。
なお、この実施の形態においては、ねじ山が第２スクリュー３２のほぼ全長にわたって形成されているが、中央部の所定の長さを有する範囲を除く第２スクリュー３２の両端部にのみねじ山を形成して、当該所定範囲の外周面に綾目のローレット状の凹凸部を形成してもよい。その場合、凹凸部の外径は、ねじ山の外径より若干小径に、例えば２〜３ｍｍ程度小径にする。また、凹凸部の長さは、第２スクリュー３２の全長の１／４〜１／３程度にし、凸部の高さは第２スクリューの外径の１／１０〜１／６程度にする。

ここで、第２押出機３０の全長のうちのプラスチックと介在片３とを混練する部分の長さ、つまり、ホッパ３３の略中央部から第２スクリュー３２の先端部までの長さＬ２は、プラスチックと介在片２ｂとを混練することにより、介在片２ｂをプラスチック内にほぼ均一に混在させることができる範囲において出来る限り短く設定されている。すなわち、仮に長さＬ２が、第１押出機２０の全長のうちの固形片を混練する部分の長さ、つまりホッパ２３の略中央部から第１スクリュー２２の先端部までの長さＬ１と同程度の長さであると、介在片２ｂがプラスチックと一緒に送られる距離が長くなるため、プラスチック及び介在片２ｂが第２シリンダ３１の先端部まで送られる間に、ほとんど全ての介在片２ｂの長手方向がプラスチックの移送方向を向いてしまう。そこで、長さＬ１を長さＬ２より短くすることは勿論のこと、介在片２ｂをプラスチック内にほぼ均一に混在させることができる範囲において出来る限り短くしている。このようにすると、介在片２ｂが第２ホッパ３３から第２シリンダ３１内に投入されたときの状態、つまり介在片２ｂの長手方向がランダムな方向を向いた状態が、プラスチック及び介在片２ｂが第２シリンダ３１の先端部に達するまで維持される。したがって、第２押出機３０から押し出されるプラスチック内には、密度及び方向性がほぼ均一になった状態の介在片２ｂが混在する。

長さＬ２についてさらに述べると、長さＬ２は、第２シリンダ３１の内径、並びに第２スクリュー３２の山の径、谷の径及びピッチ等により、実験に基づいて定められる。具体例を挙げると、第２シリンダ３１の内径を２００ｍｍとし、第２スクリュー３２の山の径を１９９．２ｍｍ、谷の径を１３０〜１７５ｍｍ、ピッチを１００ｍｍとし、さらに第２スクリュー３２の中央部に形成された凹凸部の外径を１９８ｍｍとし、その長さを５００〜６００ｍｍとし、凸部の高さを２０〜３５ｍｍとしたとき、長さＬ２は１５００〜２０００ｍｍとされる。なお、第１シリンダ２１の内径を２００ｍｍとし、第１スクリュー２２の山の径を１９９．２ｍｍ、谷の径を１３０〜１７５ｍｍ、ピッチを１００ｍｍとし、ＰＥの固形片の大きさを１０ｍｍの立方体内に入り込む程度の大きさとしたとき、長さＬ１は２６００ｍｍとされる。

上記成形機４０は、圧延機５０、前プレス機６０及び後プレス機７０を有している。圧延機５０は、所定の間隔をもって互いに平行に、かつ水平に配置された一対の圧延ロール５１，５２を有している。圧延ロール５１，５２の上部間には、第２押出機３０から押し出された流動性を有するプラスチックと固体の介在片２ｂとが混練された物（以下、混練物４と称する。）がフレキシブル管１２を介して供給される。図４に示すように、フレキシブル管１２の先端部は、圧延ロール５１，５２の軸線方向へ所定範囲にわたって往復動する。これにより、圧延ロール５１，５２の上端部間の所定範囲に混練物４がほぼ均一な状態で溜まる。混練物４は、一対の圧延ロール５１，５２間を下方に向かって通過することによって所定の厚さの板状に成形される。圧延機５０によって圧延された板状の混合物４は、ガイド５３によって圧延ロール５１から剥がされるとともに、ガイド５３及びガイドロール５４によって後段の前プレス機６０に供給される。

前プレス機６０は、上プレス機６０Ａと下プレス機６０Ｂとを有している。上プレス機６０Ａは、水平に配置された押圧部６１と、この押圧部６１の下面に接した状態で回転する無端帯６２とを有している。無端帯６２は、ローラ６３によって矢印方向に回転させられる。下プレス機６０Ｂは、上プレス機６０Ａと上下対称に構成されている。上下のプレス機６０Ａ，６０Ｂの無端帯６２，６２の間隔は、一対の圧延ロール５１，５２の間隔より狭くなっている。したがって、板状に成形された混練物４は、無端帯６２，６２間を通過する間に所定の量だけ薄くなるようにさらに圧延される。

上プレス機６０Ａと下プレス機６０Ｂとは、混練物４の移送方向に沿って所定距離だけ移動した後、混練物４から上下方向へそれぞれ離間する。そして、混練物４の移送方向と逆方向へ移動した後、上下方向へ接近移動させられて元の位置に戻る。これを繰り返すようになっている。混練物４の移送方向への上下のプレス機６０Ａ，６０Ｂの移動速度及び無端帯６２の回転速度は、混練物４の移送速度及び圧延量に応じて適宜に定められる。上下のプレス機６０Ａ，６０Ｂは、位置固定してもよい。

後プレス機７０は、前プレス機６０と同様に構成されており、押圧部７１、無端帯７２及びローラ７３からなる上プレス機７０Ａと、この上プレス機７０Ａと上下対称に構成された下プレス機７０Ｂとを有している。後プレス機７０は、前プレス機６０と同期して混練物４の移送方向に沿う移動を繰り返す。後プレス機７０によって所定の厚さに圧延された混練物４は、所定の長さに切断された後、水冷等によって冷却固化される。これによって、板状をなす芯材２が製造される。

なお、この発明は上記の実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、芯材２に化粧材３を固着し、この化粧材３の表面に模様を印刷しているが、化粧材３を用いなくてもよい。その場合には、芯材２の表面に模様が直接印刷される。

この発明に係る建築材の一実施の形態を示す断面図ある。同実施の形態に用いられている芯材の内部構造を模式的に示す拡大断面図である。同芯材の構成要素の一つである介在片を拡大して示す斜視図である。同芯材を製造するための製造装置の概略構成を示す図である。同製造装置のフレキシブル管と一対の圧延ロールとの関係を示す斜視図である。

符号の説明

１建築材
２芯材
２ａ母材
２ｂ介在片
３化粧材

Claims

芯材の表面部に所定の形状の模様が印刷されてなる建築材において、
上記芯材が、プラスチックからなる母材中に長手方向を有する介在片を混在させてなる複合材によって構成されており、上記芯材の熱膨張量がいずれの方向においても一定になるように、上記介在片がその長手方向をランダムな方向に向けて上記母材中に混在されていることを特徴とする建築材。
上記芯材の表面に壁紙や樹脂フィルム等の膜状体が固着され、この膜状体の表面に上記模様が印刷されていることを特徴とする請求項１に記載の建築材。