JP7131321B2 - 複合部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、木材と、木材の外側を被覆する被覆材と、被覆材を木材に固着させる樹脂製のバインダ部とを備えた複合部材及びその製造方法に関する。

この種の複合部材では、軽量性に優れる木材と、強度性に優れる繊維製の部材とが一体となっており、車両等の各種用途に用いられている。例えば特許文献１に開示の強化合板は、木材に相当する複数枚の合板と、繊維補強材とを積層状態で有している。この繊維補強材は、例えばガラス繊維製の糸をメッシュ状に配置させた部材であり、合板が繊維方向と直交する方向への引張りに弱い（異方性を有する）という弱点を補うために用いられる。そして強化合板の製造に際しては、熱硬化性樹脂製の接着剤を塗布した合板の間に繊維補強材を介装したのち、ホットプレスなどの手法で繊維補強材と合板とを接着する。こうして製造された強化合板では、異方性という合板の弱点を繊維補強材で補うことにより、引張り強度などの強度性の向上が図られている。

ところで上述の強化合板は、合板同士の間に繊維補強材を介装するため、最も外側に合板が配置された状態となっている。このため強化合板の使用に際しては、光や水などの外部刺激や荷重入力等にて外側の合板が劣化しないように配慮する必要があり、その使用用途が限定されがちであった。そこで特許文献２の複合ボードは、木材単板と、ケナフ繊維層と、熱硬化性樹脂製の接着層を有している。ケナフ繊維層は、ケナフ長繊維をシート状に織編してなるマット状の部材（被覆材に相当）であり、表面平滑性や表面硬度に優れている。そして複合ボードでは、ケナフ繊維層を、木材単板の表裏面に接着層を介して接着する。こうしてケナフ繊維層によって木材単板の表裏面の外部露出を阻止することにより、外部刺激等による木材単板の劣化を極力回避することができる。

特開平７－２１４５０６号公報 特開２００３－３９４１１号公報

ここで上述の強化合板や複合ボードなどの製品では、合板や木材単板（木材）と、繊維製の部材を、これらの間に設けられた接着層だけで固定している。このため接着層の接着強度が製品強度に大きく影響し、製品の優れた強度を維持する観点から更なる改良の余地があった。すなわち製品の優れた強度性を維持する観点から、接着剤が劣化して繊維製の部材が剥離することで、外部刺激等が直に木材に作用することは極力回避すべきである。もっとも強度性に優れる木材を使用することも考えられるが、そうすると使用可能な木材の種類が限定されるとともに、製品の製造コストが増加するおそれがある。本発明は上述の点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、木材と被覆材とをより性能良く固着することにある。

上記課題を解決するための手段として、第１発明の複合部材は、木材と、木材の外側を被覆する被覆材と、被覆材を木材に固着させる樹脂製のバインダ部とを備えている。この種の複合部材では、バインダ部によって、木材と被覆材とをより性能良く（例えばより強固に）固着することが望まれる。そこで本発明の被覆材は、繊維体を織編又は積層してなる布帛で構成されているとともに、木材の外側を表裏から挟み付けた状態で布帛内に充填されたバインダ部にて木材に固着されている。そしてバインダ部は、熱可塑性樹脂を溶融固化させることで形成されているとともに、被覆材から解けた状態の繊維体が含まれている。本発明では、被覆材を、その内部に充填されたバインダ部にて木材の表裏に固着しておくことで、木材の過度の外部露出を極力抑えている。そしてバインダ部として流動性に優れる熱可塑性樹脂を用いることにより、木材と被覆材とをより性能良く固着している。すなわちバインダ部の形成に際して、溶融状態の熱可塑性樹脂が流動して被覆材の繊維体を動かすことにより、被覆材から解けた状態の繊維体が、バインダ部に含まれた状態となって木材に係止される。このため本発明では、被覆材を、バインダ部の接着力と繊維体の係止力とによって、より強固に木材に固着しておくことができ、複合部材の強度性向上に資する構成となっている。

また第１発明の複合部材は、木材は、板状又は柱状の部材であって、木材の表側をなす表面部位と、表面部位の反対に位置して木材の裏側をなす裏面部位と、表面部位と裏面部位の間の側面部位とを有し、表面部位と裏面部位とは、その他の箇所に比して凹の凹み箇 所が意図的に残されることで非平滑な状態となっている。そして繊維体を含むバインダ部は、表面部位と側面部位と裏面部位とに跨った状態で木材に固着され、且つ、凹み箇所に 侵入した状態で固着されている。本発明では、繊維体を含むバインダ部を、表面部位と側面部位と裏面部位とに跨らせた状態で木材に固着させておくことにより、複合部材の強度性を一層向上させることができる。

第２発明の複合部材は、第１発明の複合部材において、繊維体を含むバインダ部は、木材を包み込んだ状態で木材に固着されている。本発明では、被覆材と、繊維体を含むバインダ部とで木材を包み込むことにより、複合部材の強度性を更に向上させることができる。

第３発明の複合部材は、第１発明又は第２発明の複合部材において、熱可塑性樹脂はポリオレフィン系樹脂である。本発明では、バインダ部として耐水性に優れるポリオレフィン系樹脂を用いることにより、水による木材の過度の劣化をバインダ部にて極力回避することができる。

第４発明の複合部材は、第１発明～第３発明のいずれかの複合部材において、バインダ部は、光を吸収又は反射する成分を含んでいる。本発明では、光を吸収又は反射する成分をバインダ部に含ませることにより、光による木材の過度の劣化をバインダ部にて極力回避することができる。

第５発明の複合部材は、第１発明～第４発明のいずれかの複合部材において、被覆材は、繊維体を積層してなる不織布である。本発明では、被覆材としての不織布が、熱可塑性樹脂の流動によって繊維体を動かしやすい構成となっているため、被覆材を、更に強固に木材に固着しておくことができる。

第６発明の複合部材の製造方法は、木材と、木材の外側を被覆する被覆材と、被覆材を木材に固着させる樹脂製のバインダ部とを備えた複合部材の製造方法である。本発明の製造方法では、繊維体を織編又は積層してなる布帛製の被覆材内に熱可塑性樹脂を充填して一体化した成形材と、板状又は柱状の木材とを用意する。木材は、木材の表側をなす表面 部位と、表面部位の反対に位置して木材の裏側をなす裏面部位と、表面部位と裏面部位の 間の側面部位とを有し、表面部位と裏面部位とは、その他の箇所に比して凹の凹み箇所が 意図的に残されることで非平滑な状態となっている。そして配置工程と加圧工程を行うことで、木材と被覆材とをより性能良く一体化しつつ複合部材を製造することとしている。すなわち配置工程では、成形材を、熱可塑性樹脂が溶融した状態で、木材の外側を表裏から挟み付けるように配置して複合成形材を形成する。そして加圧工程では、被覆材を木材に押し付ける方向に複合成形材を加圧しながら、溶融状態とした熱可塑性樹脂を固化させていくことにより、熱可塑性樹脂を固化させてなるバインダ部を、被覆材から解けた状態の繊維体を含ませつつ木材の表面部位と側面部位と裏面部位とに固着させ、且つ、凹み箇 所に侵入させて固着させる。本発明では、配置工程と加圧工程を経て、被覆材を、その内部に充填されたバインダ部にて木材の表裏に固着しておくことで、木材の過度の外部露出を極力抑えている。そして加圧工程において、溶融状態の熱可塑性樹脂が流動して被覆材の繊維体を動かすことにより、被覆材から解けた状態の繊維体が、バインダ部に含まれた状態となって木材に係止される。このため本発明では、被覆材を、バインダ部の接着力と繊維体の係止力とによって、より強固に木材に固着することができ、複合部材の強度性向上に資する構成となる。

第７発明の複合部材の製造方法は、第６発明の複合部材の製造方法において、配置工程にて、熱可塑性樹脂の融点以上の温度域で成形材と木材を加熱することにより、熱可塑性樹脂を徐々に溶融させていく。そして加圧工程にて、熱可塑性樹脂の融点未満の温度域で複合成形材を加圧することにより、熱可塑性樹脂を徐々に固化させていく。本発明では、配置工程の際に、熱可塑性樹脂を徐々に溶融させていくことで、被覆材と木材の双方に熱可塑性樹脂を行き渡らせて馴染ませていくことが可能となり、さらに木材を加熱することで余分な水分を除去することができる。そして加圧工程によって複合成形材を加圧することにより、被覆材に馴染んだ熱可塑性樹脂の動きで繊維体をスムーズに動かすことができ、さらに繊維体を含むバインダ部を、木材内に侵入させた状態で形成することができる。

本発明に係る第１発明によれば、木材と被覆材とをより性能良く固着することができる。また第１発明によれば、木材と被覆材とを一層強度性良く固着することができる。また第２発明によれば、木材と被覆材とを更に強度性良く固着することができる。また第３発明によれば、木材と被覆材とをより性能良く固着して複合部材の耐水性を高めることができる。また第４発明によれば、木材と被覆材とをより性能良く固着して複合部材の耐光性を高めることができる。また第５発明によれば、木材と被覆材とを更に強固に固着することができる。また第６発明によれば、木材と被覆材とをより性能良く固着することができる。また第７発明によれば、木材と被覆材とを更に性能良く固着することができる。

車両の概略斜視図である。 複合部材の概略透視斜視図である。 複合部材の一部の概略断面図である。 木材の概略斜視図である。 配置工程の際の成形材と木材の概略断面図である。 加圧工程の際の複合成形材の概略断面図である。 加圧工程終了時の複合部材の概略断面図である。 変形例１にかかる配置工程の際の成形材と木材の概略断面図である。 変形例１にかかる複合部材の概略断面図である。 変形例３にかかる複合部材の概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図１～図１０を参照して説明する。図１には、便宜上、車両の前後方向と左右方向と上下方向を示す矢線を図示する。また図２～図９では、複合部材及びその構成が車両に取付けられた状態を基準として、複合部材等の前後方向と左右方向と上下方向を示す矢線を適宜図示する。

図１に示すトラックＴＲは、キャビンをなすボディ２Ｔと、ボディ２Ｔの後側の荷台３Ｔを有する車両であり、荷台３Ｔの床面側には複合部材２が設置されている。この複合部材２は、図１～図３を参照して、上方視において概ね矩形をなし且つ所定の厚み寸法Ｔ１を備えた板状部材であり、荷台３Ｔの床面をなす外装材として使用されている。そして複合部材２は、木材４と被覆材１０がバインダ部１４にて固着された部材であり、木材４と被覆材１０の特性を生かすことで各種性能の向上が図られている（各構成の詳細は後述）。この種の構成では、複合部材２が外部に露出することなどを考慮して、バインダ部１４によって、木材４と被覆材１０とをより性能良く固着することが望まれる。そこで本実施形態では、後述する構成によって、木材４と被覆材１０とをより性能良く固着することとした。以下、複合部材２の各構成とその製造方法について詳述する。

［木材］
図２～図４に示す木材４は、所定の厚みを持った概ね矩形の板状部材であり、複合部材２の芯部を構成している。この木材４は、図４を参照して、外部への露出が想定されている表側（図４の上面）の表面部位５と、表面部位５とは反対の裏側（図４の下面）の裏面部位６と、表面部位５と裏面部位６の間に配置する周面（四つの側面部位７ａ～７ｄ）とを有している。そして表面部位５と裏面部位６は、概ね同形同寸の平坦面であり、両面部位５，６の外形にて木材４の前後左右の外形寸法が規定されている。また木材４の周面は、前側の前側面部位７ａと、後側の後側面部位７ｂと、右側の右側面部位７ｃと、左側の左側面部位７ｄとで構成されている。そして図２を参照して、複合部材２の厚み寸法Ｔ１は、木材４の厚みとなる各側面部位７ａ～７ｄの上下寸法と、後述する被覆材１０及びバインダ部１４の厚みによって規定されている。

ここで図３及び図４に示す表面部位５と裏面部位６は、適度に平滑化されていてもよいが、後述するバインダ部１４との固着を促進する観点などから非平滑な状態であることが望ましい。例えば本実施形態では、各面部位５，６の外面を非平滑化する手法として、木材４の節に起因する凹み箇所ＤＰを残しておく手法を採用しており、この凹み箇所ＤＰは、例えば節を除去することで形成された貫通孔又は非貫通孔である。なお他の非平滑化の手法として、裁断後のザラつきやササくれや割れ等を残しておく手法、裁断時に偶然できた凹凸（凹みや切り傷等）を残しておく手法、裁断時又はその後に凸凹を意図的に設ける手法を例示できる。また各面部位５，６を平滑化する手法として、サンダー仕上げ（研磨仕上げ）、プレナー仕上げ（平滑仕上げ）、カンナ仕上げ（鏡面仕上げ）などの表面処理を例示できる。

そして図４に示す木材４として、スギやヒノキやマツなどの針葉樹、ケヤキやブナなどの広葉樹から採取された木材４を例示でき、製材品（無垢材）でもよく、成形部材（ＭＤＦ）や合板材や集成材や積層材などの木質品でもよい。また木材４は、後述する被覆材１０やバインダ部１４（熱可塑性樹脂）よりも軽量であることが望ましい。例えばバインダ部１４の比重が１以上の場合には、比重が１未満（好ましくは０．４～０．７）の木材４を用いることができ、なかでも針葉樹製の木質品は適度に軽量で且つ安価であるため木材４として好適に使用できる。また木材４の含水率は、所望の強度を備える限り特に限定しないが、概ね８％に設定することができ、この設定値以上に乾燥していることがより好ましい。ここで木材４の含水率を調整する方法として、室温約３０度且つ湿度約９０％の室内に木材４を予め決められた時間だけ載置する方法を例示でき、後述の複合部材２の製造方法（配置工程）にて水分含量を調節することも可能である。なお木材４の含水率を測定する方法として、上記の手法で乾燥させた木材４の重量と、乾燥前の木材４の重量との差から含水率を測定する方法を例示できる。

［被覆材］
図２及び図３に示す被覆材１０は、繊維体１２を織編又は積層してなる布帛（織物，編物，不織布）製の面材である（各図では、便宜上、各被覆材に共通の符号１０を付し、特定の繊維体にのみ符号１２を付している）。そして複合部材２では、木材４の外側表裏をなす表面部位５と裏面部位６に概ね矩形の被覆材１０をそれぞれ配置でき、本実施形態では、同一構成で不織布製の被覆材１０を配置している。この被覆材１０では、積層された繊維体１２同士がランダムに交絡して一体化されており、被覆材１０全体としてみた場合には繊維体１２が途切れなく連続的に配置しているため、連続繊維で形成されているとみなすことができる。なお不織布製の被覆材１０の製造方法は特に限定しないが、典型的には、乾式又は湿式等の手法で複数の繊維体１２を積層したのち、機械的又は融着や接着などの手法で繊維体１２同士を交絡する。なお繊維体１２の平均繊維長は不織布を形成可能である限り特に限定しないが、例えば後述するガラス繊維の場合には、典型的に１０ｍｍ以上であり、好ましくは２０ｍｍ以上である。また繊維体１２の繊維径（繊度）も特に限定しないが、例えば後述するガラス繊維の繊維径は、強度性を考慮して通常３～２５μｍに設定され、好ましくは１０～２３μｍに設定される。そして不織布製の被覆材１０では、後述する織地や編地よりも繊維体１２が個々に動きやすい状態となっており、後述する製造工程にて多くの繊維体１２を木材４に係止しておくことができる。

［繊維体］
上述の繊維体１２の素材は、適度な強度性を備えている限り特に限定されず、有機系の繊維体や無機系の繊維体を選択又は併用して用いることが可能である。無機系の繊維体の素材として、無アルカリガラスや低アルカリガラスや含アルカリガラスなどのガラス組成を備えたガラス繊維、ＰＡＮ系やピッチ系のカーボン繊維、セラミック繊維、金属繊維、ボロン繊維、活性炭繊維を例示できる。また有機系の繊維体の素材として、アラミドなどの芳香族ポリアミド繊維、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂繊維、ナイロンなどのポリアミド樹脂繊維、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂繊維、ポリベンズアゾール樹脂繊維、ビニロン繊維、ポリアリレート繊維、動物系又は植物系の天然繊維を例示できる。なかでもガラス繊維やカーボン繊維やアラミド繊維製の繊維体は、適度な強度性を有して耐衝撃性に優れているため、図２等に示す繊維体１２として好適に使用することが可能である。

［被覆材の別例］
ここで被覆材は、不織布のほか、織物や編物で形成でき、複数の被覆材を用いる場合には、それぞれ独立に、不織布と織物と編物のいずれかで各被覆材を形成することができる。例えば繊維体を織編してなる被覆材では、複数の繊維体が糸をなして連続している（連続繊維となっている）とともに、糸同士が交絡して織地又は編地を形成している。例えば織物製の被覆材では、経糸又は緯糸をなす繊維体製の糸が規則的に交絡して織地を形成している。この種の織地の組織として、基本組織（平織，斜文織，朱子織）やその変化組織を例示でき、なかでも斜文織や朱子織の織地は、相対的に糸同士が疎に配置されて被覆材１０が解れやすくなっている。また編物製の被覆材では、コース方向又はウエール方向の繊維体製の糸が規則的に交絡して編地を形成しており、織地に比して伸縮性に優れて編地が解れやすくなっている。この種の編地の組織として、緯編の基本組織（平編，ゴム編，パール編）やその変化組織、経編の基本組織（デンビー編，コード編，アトラス編，鎖編）やその変化組織を例示できる。また編地の形成手法として、横編、縦編、丸編を例示でき、例えば後述する丸編にて編地を筒状（木材を包むように筒状）に編地を形成することもできる。

［バインダ部］
図２及び図３に示すバインダ部１４は、被覆材１０を木材４に固着してこれらを結着する樹脂製の部位である。このバインダ部１４の内部には、被覆材１０とともに、被覆材１０から解けた状態の繊維体１２がランダムに分散した状態で含まれている。そしてバインダ部１４内でランダムに配置された繊維体１２の一部は、木材４側に係止された状態となっており、複合部材２の強度性向上に資する構成となっている。このような繊維体１２の係止状態は、後述するように溶融時の流動性に優れる熱可塑性樹脂を溶融固化してバインダ部１４を形成することで実現することができる。例えばバインダ部１４をなす熱可塑性樹脂は、ＩＳＯ１１３３に準拠して２３０℃及び２１．１８Ｎの条件で測定したメルトフローレイトの値が３０ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましく、より好ましくは同値が３５ｇ／１０ｍｉｎ以上、更に好ましくは同値が４０ｇ／１０ｍｉｎ以上である。こうして流動性に優れる熱可塑性樹脂を用いることにより、後述する製造方法にて、被覆材１０が解けるような熱可塑性樹脂の流動を起こさせることが可能となる。そして被覆材１０が解けて各繊維体１２同士の交絡が緩むことにより、各繊維体１２が、木材４側に向けて動きやすい状態となる。なおメルトフローレイトの値が極端に小さい樹脂の場合には、後述の製造工程の際に樹脂の流動が不十分となり、木材４側への繊維体１２の移動が生じにくくなる。

そして上述の熱可塑性樹脂として、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂（詳細後述）、アラミドなどの芳香族ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（エチレン－２，６－ナフタレート）、ナイロン（ポリアミド）等のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂（熱可塑性タイプ）、ポリフェニレンスルファイド樹脂、プロピレン－エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、テレフタル酸－エチレングリコール－シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂を例示できる。そして本実施形態では、これら熱可塑性樹脂を、所望の溶融時の流動性を有するように、単独又は２種以上を混合して使用することができる。

［ポリオレフィン系樹脂］
そしてポリオレフィン系樹脂は、耐水性に優れているため、熱可塑性樹脂として好適に使用することが可能である。ここでポリオレフィン系樹脂の種類は、所定の耐水性を得られるならば特に限定されず、モノマーの単独重合体や、２種類以上のモノマーの共重合体（ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体）を適宜選択して使用できる。例えばポリプロピレン（ポリプロピレン系樹脂）として、プロピレンを主要な構成成分としてなる重合体を使用でき、プロピレン単独重合体、他のα－オレフィンとの共重合体を適宜選択して用いることができる。なおモノマーとして、プロピレンのほか、エチレン、１－ブテン、イソブテン、４－メチル－１－ブテン、１－ペンテン、３－メチル－１－ペンテン、１－ヘキセン、１－ヘプテン、１－オクテンを例示できる。

［添加剤（光を吸収又は反射する成分）］
また図２及び図３に示すバインダ部１４は、複合部材２の品質や性能向上に寄与する成分を添加剤として含むことができる。この種の添加剤として、耐光剤、酸化防止剤、熱安定化剤、難燃剤、金属不活性剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、酸変性ポリプロピレンを例示できる。そしてバインダ部１４は、被覆材１０の耐候性を向上させるために耐光剤や酸化防止剤や熱安定化剤を含むことが望ましく、なかでも光（紫外線、可視光線、赤外線）を吸収又は反射する耐光剤を含むことが好ましい。この種の耐光剤として、色素（顔料や染料）、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、フィラー、光安定化剤を例示できる。そして色素として、カーボンブラックなどの炭素化合物、ベンジリデン化合物、アゾ化合物、インドール化合物、アゾメチン系化合物、キサンテン系化合物、フタロシアニン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、アントラキノン系化合物、油溶性フタレイン系染料、油溶性トリアリルメタン系染料誘導体を例示できる。また紫外線吸収剤として、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、トリアジン系の紫外線吸収剤を例示できる。また赤外線吸収剤として、六ホウ化ランタン、セシウム酸化タングステン、各種の色素を例示できる。またフィラーとして、酸化チタンや酸化ジルコニウム等の金属フィラー、マイカや炭酸カルシウムなどの無機フィラー、木粉などの有機フィラーを例示できる。そして光安定化剤として、ヒンダードアミン系の光安定化剤を例示できる。

［複合部材の製造方法］
図２に示す複合部材２の製造方法では、図５～図７を参照して、木材４と、被覆材１０及び熱可塑性樹脂１４Ｘを一体化した成形材２０（詳細後述）とを用意し、後述の配置工程と加圧工程を行う。例えば本実施形態では、図５に示す木材４として針葉樹の合板材を用意でき、この合板材は、比較的安価で且つ低比重（典型的に比重０．４～０．７）である。そして合板材製の木材４では、その表面部位５と裏面部位６に、複数又は単数の凹み箇所ＤＰが意図的に残されて非平滑な状態となっている。

［成形材］
また図５に示す成形材２０は、熱可塑性樹脂１４Ｘを被覆材１０に充填して一体となるように成形された部材であり、木材４の表裏（５，６）にそれぞれ配置することができる（図５では、便宜上、各成形材に共通の符号２０を付している）。この種の成形材２０として、複合部材２に要求される性能を備えた成形材２０を使用でき、独自に成形した成形材２０を使用してもよく、市販されている成形材２０を使用してもよい。例えばクオドラント・プラスチック・コンポジット社製のガラスマット強化熱可塑性プラスチック（ＧＭＴ又はＧＭＴｅｘ（登録商標））、ボンドラミネーツ社製の強化熱可塑性プラスチック（ＣＦＲＴＰ又はＧＦＲＴＰ、商品名：ｔｅｐｅｘ（登録商標））を好適に使用できる。そしてこの種の成形材２０においては、被覆材１０をなす繊維体１２の間に熱可塑性樹脂１４Ｘが充填された状態（完全に含侵した状態）で固化しており、固化した熱可塑性樹脂１４Ｘが各繊維体１２に固着して一体化されている。なお成形材２０全体における被覆材１０（繊維体１２）の重量比は、複合部材２に求められる性能に応じて適宜設定可能であり、典型的に２０～８０重量％の範囲に設定され、強度性確保の観点から３０～７０重量％の範囲に設定されることが望ましい。そして成形材２０中の被覆材１０は、典型的に固化した熱可塑性樹脂１４Ｘに埋没しているが、複合部材２の性能が過度に低下しない場合には、被覆材１０の一部が外部に露出していてもよい。

［配置工程］
図５に示す配置工程では、成形材２０を、熱可塑性樹脂１４Ｘが溶融した状態で、木材４の外側を表裏から挟み付けるように配置して図６に示す複合成形材２２を形成する。この配置工程では、熱可塑性樹脂１４Ｘの融点以上の温度域で成形材２０と木材４を加熱することにより、熱可塑性樹脂１４Ｘを徐々に溶融させていくことができる。例えば図５を参照して、成形材２０を、木材４の表面部位５と裏面部位６とに配置したのち、これらを所定温度に加温されたオーブン３０内に載置し、成形材２０中の熱可塑性樹脂１４Ｘが全体的に溶融するまで加熱する。このオーブン３０内の温度は、ポリプロピレン（単独重合の場合の融点は１６０～１６５℃）を熱可塑性樹脂１４Ｘとして使用する場合には１９０℃～２６０℃の温度域に設定でき、典型的には概ね２３０℃に設定できる。このように成形材２０と木材４を加熱して、熱可塑性樹脂１４Ｘを徐々に溶融させることにより、十分に溶融した熱可塑性樹脂１４Ｘを、途中で固化させることなく被覆材１０と木材４の各面部位（５，６）に十分に行き渡らせて馴染ませておくことができる。そして熱可塑性樹脂１４Ｘが被覆材１０に馴染んだ状態で柔らかくなるに従って、被覆材１０の繊維体１２同士の交絡が緩んでこれらが解けやすくなっていく。また配置工程においては、木材４を加熱していくことにより、この木材４中の余分な水分や揮発性成分を十分に除去することができ、木材４の水分含量の調整を配置工程と同時に行うことができる。こうして配置工程において、木材４と成形材２０とから図６に示す複合成形材２２が形成され、この複合成形材２２では、十分に溶融した熱可塑性樹脂１４Ｘによって、木材４と成形材２０とが適度に結着されている。

［加圧工程］
つぎに図６に示す加圧工程では、被覆材１０を木材４に押し付ける方向（図６の上下方向）に複合成形材２２を加圧しながら、溶融状態とした熱可塑性樹脂１４Ｘを固化させていく。この加圧工程では、熱可塑性樹脂１４Ｘの融点未満の温度域で複合成形材２２を加圧することにより、熱可塑性樹脂１４Ｘを徐々に固化させていくことができる。例えば図６を参照して、押圧成形用の金型３２を用意し、金型３２のボード形状のキャビティ３２ａ内に複合成形材２２をセットしておく。なおキャビティ３２ａは、複合成形材２２よりも前後左右の寸法が大きくてもよく（リブ形成用のキャビティとなっていてもよく）、複合成形材２２と概ね同寸となっていてもよい（リブ非形成用のキャビティとなっていてもよい）。例えば本実施形態のようにリブ形成用のキャビティ３２ａでは、熱可塑性樹脂１４Ｘが木材４の各側面部位７ａ，７ｂ等に回り込むことが許容されている。そして金型３２内の温度は、ポリプロピレンを熱可塑性樹脂１４Ｘとして使用する場合には１００℃以下の温度域に設定でき、典型的には概ね５０℃に設定することができる。また金型３２の圧力は、木材４を厚み方向に過度に潰すことのないように低圧に設定することが望ましい。例えば金型３２の圧力を１ＭＰa以下に設定することで木材４の潰れを極力回避でき、典型的には０．００５ＭＰa～１ＭＰaの範囲に圧力を設定することができる。

そして図６に示すように複合成形材２２を加圧していくことにより、溶融状態の熱可塑性樹脂１４Ｘが木材４の外面に沿って徐々に広がっていく。このとき被覆材１０内に充填され且つ各繊維体１２に馴染んでいる溶融状態の熱可塑性樹脂１４Ｘの動きによって、被覆材１０から解けた状態の各繊維体１２が、被覆材１０から木材４に向かって移動していく。そして木材４の表面部位５と裏面部位６においては、対応する被覆材１０内の熱可塑性樹脂１４Ｘが繊維体１２を含みつつ固化することでバインダ部１４が形成される。このときバインダ部１４の一部は、表面部位５の凹み箇所ＤＰと裏面部位６の凹み箇所ＤＰに充填されて固着されることでアンカーとして作用する。そしてバインダ部１４に含まれている繊維体１２が、木材４の繊維質間の隙間や凹み箇所ＤＰに侵入して係止され、さらにアンカーとなるバインダ部１４部分も、内部に各繊維体１２が入り込むことで強化された状態となる。また図４に示す木材４の各側面部位７ａ～７ｄの一部又は全部にも、図６に示す繊維体１２が含まれた熱可塑性樹脂１４Ｘが、表面部位５と裏面部位６から回り込んで固化することによりバインダ部１４を形成することができる。そして本実施形態では、配置工程において熱可塑性樹脂１４Ｘを十分に溶融させてあるため、比較的低圧の条件においても、熱可塑性樹脂１４Ｘを木材４に接触させて十分に行き渡らせていくことが可能となっている。更に配置工程にて木材４を十分に乾燥しているため、加圧工程において木材４からガス（水蒸気等）が発生して成形不良を起こすといった事態を極力回避することができる。こうして製造された図７の複合部材２では、被覆材１０を、バインダ部１４の接着力と繊維体１２の係止力とによって木材４により強固に固着することができ、強度性向上に資する構成となっている。

ここで図６に示す加圧工程では、キャビティの形状及び圧力と加圧時間を調整することで、木材４に対する熱可塑性樹脂１４Ｘの被覆範囲（行き渡る範囲）を調節することが可能である。例えばリブ非形成用のボード状のキャビティを用いることで、熱可塑性樹脂１４Ｘを、表面部位５と裏面部位６にのみ行き渡らせて木材４に固着することができる（後述の変形例を示す図９を参照）。そして本実施形態では、図６に示すリブ形成用のキャビティ３２ａを用いることで、熱可塑性樹脂１４Ｘを、図７に示すように木材４を包み込むように、表面部位５と裏面部位６と各側面位７ａ、７ｂ等とに行き渡らせて木材４に固着することができる。このような場合には、繊維体１２を含むバインダ部１４が、木材４の表面部位５と各側面部位７ａ、７ｂ等と裏面部位６とに跨った状態で固化する。そして表面部位５と裏面部位６に配置された被覆材１０同士を、各側面部位７ａ，７ｂ等のバインダ部１４で連結することにより、当該バインダ部１４部分がリブＲＢとして作用し、複合部材２の強度性を一層向上させることができる。さらに繊維体１２を含むバインダ部１４と被覆材１０とで木材４を包み込むことにより、木材４の外部露出が好適に回避されて、複合部材２の強度性を更に向上させることができる。

［複合部材の使用例］
本実施形態では、図１に示すトラックＴＲの荷台３Ｔの床面側に、図１～図３及び図７に示す複合部材２を設置しておく。このとき複合部材２は、木材４の表面部位５を覆う被覆材１０部分を外部（各図の上側）に露出させた状態として荷台３Ｔに設置することができる。なお複合部材２は、荷台３Ｔの形状などに合わせて適宜裁断されることがあり、この場合には木材４の一部（例えば前側面部位７ａ）が外部に露出することがある。このような場合においても、非裁断状態のその他の側面部位７ｂ～７ｄは、繊維体１２を含むバインダ部１４（リブＲＢ）で被覆されているため、裁断による過度の強度性の低下を極力回避することが可能となっている。そして荷台３Ｔの外装材となる複合部材２は、木材４の軽量性と被覆材１０の強度性を兼ね備え、さらに木材４の外部露出が極力回避された状態となっている。また複合部材２は、繊維体１２を含むバインダ部１４にて被覆材１０が木材４により強固に固着されているため、強度性や耐久性に優れた構成となっている。このときバインダ部１４として耐水性に優れるポリオレフィン系樹脂を用いることにより、水による木材４の過度の劣化をバインダ部１４にて極力回避できる。また光を吸収又は反射する成分をバインダ部１４に含ませることにより、光による木材４の過度の劣化をバインダ部１４にて極力回避できる。こうして複合部材２は、被覆材１０と木材４とがバインダ部１４にて性能良く固着されているため、木材４の種類に極力左右されることなく強度性などの各種性能の向上を図ることができる。このため軽量性や価格に着目して木材４を選定して複合部材２に用いたとしても、この複合部材２を外装材として適切に活用することができ、木材４の選択の自由度を高めることが可能となっている。

以上説明した通り本実施形態では、被覆材１０を、その内部に充填されたバインダ部１４にて木材４の表裏に固着しておくことで、木材４の過度の外部露出を極力抑えている。そしてバインダ部１４として流動性に優れる熱可塑性樹脂を用いることにより、木材４と被覆材１０とをより性能良く固着している。すなわちバインダ部１４の形成に際して、所定のメルトフローレイトを備えた溶融状態の熱可塑性樹脂が流動して被覆材１０の繊維体１２を動かすことにより、被覆材１０から解けた状態の繊維体１２が、バインダ部１４に含まれた状態となって木材４に係止される。このため本実施形態では、被覆材１０を、バインダ部１４の接着力と繊維体１２の係止力とによって、より強固に木材４に固着しておくことができ、複合部材２の強度性向上に資する構成となっている。

また本実施形態では、繊維体１２を含むバインダ部１４を、表面部位５と側面部位７ａ～７ｄと裏面部位６とに跨らせた状態で木材４に固着させておくことにより、複合部材２の強度性を一層向上させることができる。また本実施形態では、被覆材１０と、繊維体１２を含むバインダ部１４とで木材４を包み込むことにより、複合部材２の強度性を更に向上させることができる。また本実施形態では、バインダ部１４として耐水性に優れるポリオレフィン系樹脂を用いることにより、水による木材４の過度の劣化をバインダ部１４にて極力回避することができる。また本実施形態では、光を吸収又は反射する成分をバインダ部１４に含ませることにより、光による木材４の過度の劣化をバインダ部１４にて極力回避することができる。また本実施形態では、被覆材１０としての不織布が、熱可塑性樹脂の流動によって繊維体１２を動かしやすい構成となっているため、被覆材１０を、更に強固に木材４に固着しておくことができる。このため本実施形態によれば、木材４と被覆材１０とをより性能良く固着することができる。

また本実施形態の製造方法では、配置工程と加圧工程を経て、被覆材１０を、その内部に充填されたバインダ部１４にて木材４の表裏に固着しておくことで、木材４の過度の外部露出を極力抑えている。そして加圧工程において、所定のメルトフローレイトを備えた溶融状態の熱可塑性樹脂１４Ｘが流動して被覆材１０の繊維体１２を動かすことにより、被覆材１０から解けた状態の繊維体１２が、バインダ部１４に含まれた状態となって木材４に係止される。このため本発明では、被覆材１０を、バインダ部１４の接着力と繊維体１２の係止力とによって、より強固に木材４に固着することができ、複合部材２の強度性向上に資する構成となっている。そして本実施形態では、配置工程の際に、熱可塑性樹脂１４Ｘを徐々に溶融させていくことで、被覆材１０と木材４の双方に熱可塑性樹脂１４Ｘを行き渡らせて馴染ませていくことが可能となり、さらに木材４を加熱することで余分な水分を除去することができる。そして加圧工程によって複合成形材２２を加圧することにより、被覆材１０に馴染んだ熱可塑性樹脂１４Ｘの動きで繊維体１２をスムーズに動かすことができ、さらに繊維体１２を含むバインダ部１４を、木材４内に侵入させた状態で形成することができる。

［変形例１（製造方法の別例）］
ここで複合部材の製造方法は、上述の手順のほか、各種の手順を取り得る。例えば変形例１では、図８に示す下型ポンチ３４ａと上型ダイ３４ｂとを備えたプレス機３４を用いて、配置工程と加圧工程を行う。そして配置工程では、適温に加熱された下型ポンチ３４ａと上型ダイ３４ｂの間に成形材２０と木材４をセットする。このとき準備しておいたシム３５（スペーサー）を、同じく下型ポンチ３４ａと上型ダイ３４ｂの間にセットして、成形材２０と木材４の周囲に設置しておく。このシム３５は、図２及び図８を参照して、複合部材２と概ね同一の厚み寸法Ｔ２（Ｔ２＝Ｔ１）を備えた板状又は柱状の部材であり、配置工程において設定された圧力設定で形が変化しないように鋼材などの高剛性の素材にて形成されている。そして配置工程においては、成形材２０と木材４とを、下型ポンチ３４ａと上型ダイ３４ｂで挟み付けながら加熱する。このときシム３５によって成形材２０と木材４に過度の圧が極力かからない状態として、熱可塑性樹脂１４Ｘを徐々に溶融させていくことができる。そして加圧工程においては、プレス機３４からシム３５を除去し、実施形態と同様の条件で複合成形材を加圧する。こうして製造された図９の複合部材２では、木材４の表面部位５と裏面部位６とが、被覆材１０とバインダ部１４とによって被覆された状態となっているが、図４に示す各側面部位７ａ～７ｄは外部に露出した状態となっている。このような形態においても、図９に示すように表面部位５と裏面部位６とを被覆材１０とバインダ部１４とで被覆することにより、木材４の過度の外部露出を極力回避することが可能となる。

［変形例２（熱可塑性樹脂の溶融タイミングと圧力設定の別例）］
また配置工程に先立って、成形材だけを熱可塑性樹脂が溶融するまで加熱しておくこともできる。例えば変形例２では、図５を参照して、成形材２０だけを熱可塑性樹脂１４Ｘが溶融するまで加熱しておく。つぎにこの成形材２０を、配置工程において木材４の外側を表裏から挟み付けるように配置して図６に示す複合成形材２２を形成する。そして図６を参照して、加圧工程において、成形材２０を木材４に押し付ける方向に複合成形材２２を加圧しつつ、溶融状態の熱可塑性樹脂１４Ｘを固化させていく。このとき金型３２の圧力は、バインダ部１４で木材４を包み込む場合には高圧力（例えば１５ＭＰａ以上の圧力）に設定しておくことが望ましい。こうして本変形例においても、熱可塑性樹脂を固化させてなるバインダ部１４を、被覆材１０から解けた状態の繊維体１２を含ませつつ木材４に固着させることができる。そして本変形例では、予め成形材２０を加熱することにより、配置工程にかかる時間を短縮でき、さらに加熱による木材４の負担を極力減らすことが可能である。このような構成は、十分に乾燥された木材４を使用する際に好適な構成である。また高圧力によって木材４を厚み方向に適度に潰しておくことで、複合部材２の薄型化に資する構成となる。なお本変形例においても、リブ非形成用のボード状のキャビティを用いたり、圧力又は加圧時間を少なくしたりすることで、熱可塑性樹脂１４Ｘを、表面部位５と裏面部位６にのみ行き渡らせて木材４に固着することも可能である。

［変形例３（被覆材の別例）］
また複合部材の構成も、上述の構成のほか、各種の構成を取り得る。例えば図１０に示す変形例３の複合部材２Ａでは、筒状に編製された丸編製の被覆材１０Ａを用いている。この複合部材２Ａでは、筒状の被覆材１０Ａが、木材４の表面部位５と裏面部位６と側面部位７ａ，７ｂ等に途切れなく配置されて固着されるため、強度性の向上に更に資する構成となっている。

［試験例］
以下、本実施形態を試験例に基づいて説明するが、本発明は試験例に限定されない。本試験では、実施例の成形材として、クオドラント・プラスチック・コンポジット社製のガラスマット強化熱可塑性プラスチック（被覆材：不織布、ガラス繊維製の繊維体の含有率：４０重量％、熱可塑性樹脂：ポリプロピレン）を用いた。また比較例の成形材として、プライムポリマー社製のガラス繊維強化熱可塑性プラスチック（原料：日本ポリプロ株式会社製のペレット（商品名：ファンクスター（登録商標））、ガラス繊維製の繊維体の含有率：４０重量％、熱可塑性樹脂：ポリプロピレン)を用いた。比較例の成形材では、ガラス繊維が非連続状態で熱可塑性樹脂に分散されている点が実施例と異なっている。そして実施例と比較例の成形材の耐衝撃性（シャルピー衝撃値）を、「ＩＳＯ １７９－１」に準拠して測定した。

［結果及び考察］
比較例の成形材のシャルピー衝撃値は２１．３ｋＪ／ｍ²であった。これに対して実施例の成形材のシャルピー衝撃値は８２ｋＪ／ｍ²であり、比較例よりも耐衝撃性が格段に向上していた。この結果から実施例のように不織布製（連続繊維製）の被覆材を使用した成形材は優れた強度性を有していることがわかった。このため本実施形態のように被覆材と木材とをバインダ部で性能良く固着することで、複合部材の性能をより向上できることが容易に推察された。

本実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他各種の実施形態を取り得る。例えば本実施形態では、複合部材２の構成（形状，寸法，設置位置，使用用途など）を例示したが、複合部材の構成を限定する趣旨ではない。例えば複合部材は、荷台の床面（外装材）のほか、車両の各種の外装材や内装材に使用でき、家屋などの構造体にも使用することが可能である。また複合部材は、板状や柱状などの各種形状を取ることができ、複合部材の形状は、その使用用途に応じて設定される。また複合部材の表面部位と裏面部位とは、平坦面であってもよく、湾曲面や屈曲面であってもよい。

また本実施形態では、木材４と被覆材１０等とバインダ部１４の構成を例示したが、これらの構成を限定する趣旨ではない。木材は、複合部材の用途に応じて各種の形状や寸法を取り得る。また被覆材とバインダ部とは、木材の表面部位と裏面部位とともに、側面部位の少なくとも一つを覆うこともできる。また木材に貫通孔を設け、この貫通孔にバインダ部を充填しておくことも可能である。なおバインダ部は、耐光剤を含んでいてもよく、耐光剤を含む保護層で被覆されていてもよい。

また本実施形態では、複合部材の製造方法を例示したが、同製造方法を限定する趣旨ではない。例えば配置工程において、木材の外側の表裏に、成形材を複数又は単数配置することができ、このとき表裏毎に異なる構成（例えば厚みや形状の異なる）成形材を配置することもできる。また実施形態と変形例の製造方法の構成は適宜組み合わせて用いることができる。そして各工程に用いられる装置の構成も適宜変更可能である。

ＴＲ トラック
２Ｔ ボディ
３Ｔ 荷台
２ 複合部材
４ 木材
５ 表面部位
６ 裏面部位
７ａ 前側面部位
７ｂ 後側面部位
７ｃ 右側面部位
７ｄ 左側面部位
ＤＰ 凹み箇所
ＲＢ リブ
１０ 被覆材
１２ 繊維体
１４ バインダ部
１４Ｘ 熱可塑性樹脂
２０ 成形材
２２ 複合成形材
３０ オーブン
３２ 金型
３２ａ キャビティ
３４ プレス機
３４ａ 下型ポンチ
３４ｂ 上型ダイ
３５ シム
２Ａ 変形例３の複合部材
１０Ａ 変形例３の被覆材

Claims (7)

1. 木材と、前記木材の外側を被覆する被覆材と、前記被覆材を前記木材に固着させる樹脂製のバインダ部とを備えた複合部材において、
   前記被覆材は、繊維体を織編又は積層してなる布帛で構成されているとともに、前記木材の外側を表裏から挟み付けた状態で前記被覆材内に充填された前記バインダ部にて前記木材に固着されており、
   前記バインダ部は、熱可塑性樹脂を溶融固化させることで形成されているとともに、前記被覆材から解けた状態の前記繊維体が含まれており、
   前記木材は、板状又は柱状の部材であって、前記木材の表側をなす表面部位と、前記表 面部位の反対に位置して前記木材の裏側をなす裏面部位と、前記表面部位と前記裏面部位 の間の側面部位とを有し、前記表面部位と前記裏面部位とは、その他の箇所に比して凹の 凹み箇所が意図的に残されることで非平滑な状態となっており、
   前記繊維体を含む前記バインダ部は、前記表面部位と前記側面部位と前記裏面部位とに 跨った状態で前記木材に固着され、且つ、前記凹み箇所に侵入した状態で固着されている複合部材。
2. 前記繊維体を含む前記バインダ部は、前記木材を包み込んだ状態で前記木材に固着され ている請求項１に記載の複合部材。
3. 前記熱可塑性樹脂はポリオレフィン系樹脂である請求項１又は２に記載の複合部材。
4. 前記バインダ部は、光を吸収又は反射する成分を含んでいる請求項１～３のいずれか一項に記載の複合部材。
5. 前記被覆材は、前記繊維体を積層してなる不織布である請求項１～４のいずれか一項に記載の複合部材。
6. 木材と、前記木材の外側を被覆する被覆材と、前記被覆材を前記木材に固着させる樹脂 製のバインダ部とを備えた複合部材の製造方法において、
   繊維体を織編又は積層してなる布帛製の前記被覆材内に熱可塑性樹脂を充填して一体化 した成形材と、板状又は柱状の前記木材とを用意し、
   前記木材は、前記木材の表側をなす表面部位と、前記表面部位の反対に位置して前記木 材の裏側をなす裏面部位と、前記表面部位と前記裏面部位の間の側面部位とを有し、前記 表面部位と前記裏面部位とは、その他の箇所に比して凹の凹み箇所が意図的に残されるこ とで非平滑な状態となっており、
   前記成形材を、前記熱可塑性樹脂が溶融した状態で、前記木材の外側を表裏から挟み付 けるように配置して複合成形材を形成する配置工程と、
   前記被覆材を前記木材に押し付ける方向に前記複合成形材を加圧しながら、溶融状態と した前記熱可塑性樹脂を固化させていくことにより、前記熱可塑性樹脂を固化してなる前 記バインダ部を、前記被覆材から解けた状態の前記繊維体を含ませつつ前記木材の前記表 面部位と前記側面部位と前記裏面部位とに固着させ、且つ、前記凹み箇所に侵入させて固 着させる加圧工程とを有する複合部材の製造方法。
7. 前記配置工程にて、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度域で前記成形材と前記木材を加 熱することにより、前記熱可塑性樹脂を徐々に溶融させていき、
   前記加圧工程にて、前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度域で前記複合成形材を加圧する ことにより、前記熱可塑性樹脂を徐々に固化させていく請求項６に記載の複合部材の製造方法。

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