JPH08509438A - 引抜き合成木材複合材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機繊維材料を熱可塑性材料と結合させて擬木材複合材料を製造する装置及び方法。混合材は引抜き加工されて、遷移ダイス２５、ストランディングダイス４０、及び成型ダイス７８を備えるダイスシステム１４へ送られる。ダイスシステムを流通する材料の流速は、遷移ダイスにより混合材を最終製品の形状に近づくように予備成型し、ストランディングダイスによりストランドして個々のストランドを形成し、さらに、成型ダイスにより各ストランドがストランディングダイスから出た後で圧縮することにより、均一化される。ダイスシステムはまた、引抜き加工機１２と遷移ダイスとの間に設けられ、ダイスシステムに入る混合材の量を制御する機能を有する補助ダイス１６を備えてもよい。粉砕・混合され、低温引抜き加工システムにより擬木材複合材料に成型されたリサイクル可能材料からなる製品も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 引抜き合成木材複合材及びその製造方法 関連出願への相互参照 本出願は，１９９３年１１月１２日に出願されたアメリカ国出願番号０８／１ ５０，８６０の一部継続出願であり、その全文を本文中に参照のため組み込んで ある。 発明の属する分野 本発明は一般には木材調の製品に関する。本発明は特に、自然木材の代用に適 した木材・高分子の成形複合材料に関する。さらに、本発明は前記複合材料の製 造プロセスに関する。 従来技術の説明 木材は自然再生可能な資源であるが、木材に対する要求はつねに高く、建築用 の高品質木材の供給は減少しつつある。このため、木材の代用資源を見つけるこ とへの緊急性が高まっている。 代用資源の一つは、自然木材製品を用いる他産業の産業廃棄物の副産物である 木材粉、木材チップ、おがくず、及び新聞紙などの再生された廃棄木材を含む成 分の混合物から人工木材を製造することにより得られる。しかし、人工材木産業 における再生木材の利用は、製造プロセスの効率の低さあるいは最終製品の欠点 などの理由により、まだ有効ではない。 従来の技術は木材を熱可塑性樹脂と混合する技術により人工木材を製造しよう とする。かかる従来の技術によれば、ポリエチレンあるいはポリプロピレンなど の可塑性樹脂は、廃棄用紙、新聞紙、段ボール、あるいは圧縮ボール紙をカッタ により小さく切断することにより得られる、荒挽きの木質材料や繊維状のセルロ ースと混合さ れる。かかる混合物は加熱されミキサに導入された後、練り混ぜられる。練り混 ぜが進行すると、摩擦及び剪断のため混合材料の温度が上昇する。この結果、廃 棄用紙の水分は蒸発し、廃棄用紙は乾燥する。同時に、溶融状態の熱可塑性樹脂 が廃棄用紙に混入される。そして、混合物は別のミキサに移され、約２０°Ｃに 水冷されて合成物が得られる。 このプロセスの欠点は木材粉と樹脂とが固まって拡散する結果、成分の拡散が 不均一になることである。さらに、熱可塑性樹脂は加熱されて溶融した状態では 酸化により劣化する場合がある。セルロースも同様に劣化する場合がある。 他にも、従来技術に開示される人工木材製品の製造プロセスがある。例えば、 Ｈｏｌｍａｎのアメリカ国特許第４，０９１，１５３号は人工材木板の製造に関 している。板は熱可塑性樹脂と混合された木質の繊維材料から構成される。この プロセスにおいては、樹脂は熱的に活性化され、木材の木目を模するために弓状 の柱体の中に圧入される。 Ｏｓｔｅｒｎａｎｎらのアメリカ国特許第４，６８６，２５１号もまた、装飾 用パネルの製造方法を記述している。このプロセスでは、エポキシ樹脂は、あら かじめ樹脂と試薬の混合物の最大温度よりも高温に加熱された木材の破片、ある いは断片と結合される。装飾用物体がこのプロセスから製造されてもよい。 Ｕｅｄａらのアメリカ国特許第５，０５５，２４７号は木材成形物の製造プロ セスを記述している。このプロセスには、炭酸ナトリウムの存在下で木材粉など の木質材料に二塩基性酸無水物を加える工程が含まれる。そして、エステル化さ れた木質材料は練り混ぜられて加熱され、プレス成形される。 同様のプロセスはＡｏｋｉらのアメリカ国特許第４，７０８，３，６２３号に 開示されている。前記特許は有機充填材が配合された均一な樹脂複合材料の製造 プロセス及び装置を開示している。原料物 質は廃棄用紙などの有機充填材及び熱可塑性樹脂である。このプロセスは材料を より完全に結合させるために練り混ぜる多くの突起や溝を有する引抜き加工機を 用いている。 リグノセルロース材料から圧縮成形品を製造する方法がＰａｌａｒｄｙらのア メリカ国特許第５，００２，７１３号に開示されている。この特許は木片、ある いは含水量の大きい他のリグノセルロース材料から粒子板パネルを製造する方法 を開示している。この方法では木片や粒子を結合する反応を加速するために触媒 が用いられる。 Ｅａｒｌらのアメリカ国特許第５，１５１，２３８号、Ｔｈｅｕｖｅｎｙらの アメリカ国特許第５，０８７，４００号、及びＣｏｌｌｉｎｓらのアメリカ国特 許第３，９０８，９０２号はいずれも、セルロース基盤がポリマー処理された後 圧縮される、複合材料の製造プロセスを開示している。 Ｅａｒｌらのアメリカ国特許第５，０８８，９１０号及びＢｒｏｏｋｓらのア メリカ国特許第５，０８２，６０５号は、合成複合木材製品の製造方法を開示し ている。この方法では、廃棄木材やセルローズ繊維が廃棄プラスティック材料、 好ましくは高密度あるいは低密度のポリエチレンと、結合される。Ｂｒｏｏｋｓ らのアメリカ国特許第５，０９６，４０６号はＢｒｏｏｋｓらの特許第５，０８ ２，６０５号に開示されるプロセスに使用される引抜き加工機の組み立て部品に 関するものである。 従来技術のプロセスでは複合物は一般には高温で処理が行われるため、プロセ スの進行が遅れ、また、ポリマが劣化する。さらに、これらのプロセスは均一で 仕分けられた原材料を必要とするため、やはり作業が遅れる。 発明の要約 本発明は従来技術の有する問題点の多くを、セルロース材料の粉末から複合材 料を製造するプロセスを提供することにより解決する ものである。このプロセスは以下のステップを有している：セルロース材料を十 分な量の熱可塑性材料と混合して結合製品をつくる；結合製品を充分な環境の下 で成形し、結合製品を全部、均一混合物となるように融合させる；均一混合材を 遷移ダイスに通過させ、均一混合物の予備成形及び膨張を行う；均一混合物をス トランディングダイスに通過させ、隣接して配置される多数の均一混合材のスト ランドを形成する；多数のストランドを、ストランドを互いに圧縮させて結合さ せるのに充分な時間だけ、成形ダイスに通過させる。 本発明は、有機繊維材料と熱可塑性材料とを混合して複合成形引抜き材を形成 する低温引抜きシステムにも関連している。かかるシステムは、有機繊維材料と 熱可塑性材料とを受け入れて、これらを混合するホッパと；混合材を引き抜く引 抜き加工機、混合材を受入れて初期形状に成形して、形成された混合物を引き抜 く開口を備える第１の遷移ダイスと；第１の遷移ダイスに連結され形成された混 合材を受け入れて、各々が外表面を有する多数のストランドを形成するストラン ディング開口を備える第２のストランディングダイスと；第２のストランディン グダイスに連結され、各ストランドを受け入れて最終の形成形状の圧縮する開口 を備える第３の成形ダイスと；第３の成形ダイスに連結され、成形された引抜き 材を成形するための引抜き材形状成形開口を備える第４の成形ダイスとを備えて いる。 本発明は、また、セルロース粉末から複合材料を製造する、以下のステップを 有するプロセスにも関連している：セルロース材料を水分含有率が１％から９％ の間になるように乾燥させる；結合化製品を形成するため、架橋材及び潤滑剤の 存在下で、セルロース材料を充分な量の熱可塑性材料と結合する。この場合、セ ルロース材料と熱可塑性材料の比はおよそ４：１から１：０の間である；充分な 条件下で結合されら製品を引抜き加工し、結合製品を均一な混合材になるように 融合させる。ここで、結合製品は約１００°Ｆから ４００°Ｆの間の温度で引抜き加工される。また、引抜き加工機の流速は毎時約 １００ポンドから２５００ポンドの間である；均一混合材を遷移ダイスに通過さ せ、均一混合材を予備成形して膨張させる；均一混合材をストランディングダイ スに通過させ、隣接して配置される多数の均一混合材のストランドを形成する。 この場合、隣接して配置される多数の均一混合材のストランドの各々はその内部 温度よりも高温の外表面を有する；ストランドを互いに圧縮させて結合させるの に充分な時間だけ、多数のストランドを成形ダイスに通過させる；各ストランド を、互いに圧縮させて結合させて形成引抜き材を形成するのに充分な時間だけ、 ストランドを、仕上ダイスに通過させる；成形引抜き材の表面に硬化された光沢 部位を形成するのに充分な冷却剤を、成形引抜き材にスプレーする；成形された 製品を冷却する。 有機繊維材料と熱可塑性材料の混合物から複合成形引抜き材を形成する低温引 抜き加工システムであって、以下の要素を備える：有機繊維材料と熱可塑性材料 とを受け入れてこれらを混合するホッパ；混合材を引き抜く引抜き加工機；引抜 き加工機に連結されて、引抜き加工機から流出する混合材の量を制御する開口を 備える補助ダイス；混合材を受入れて初期形状に成形し、形成された混合物を引 き抜く開口が設けられた第１の遷移ダイス。ここで、第１のダイスは、一般に円 形のオリフィスを有する第１の前面と、最終製品と同様の形状のオリフィスを有 する第２の背面とを備える；第１の遷移ダイスに連結され、形成された混合材を 受け入れて剪断し、それぞれが個々に外周面を有する多数のストランドを形成す るストランディング開口が設けられた第２のストランディングダイス。ここで、 第２のストランディングダイスは、第１の面と第２の面とを備え、第２のダイス の第１の面に設けられ成形混合材の剪断により放出されるガスを受け入れて排出 する多数の排気溝と、第１の面に設けられて排気溝に連通する入口と第２の面に 設けられる出口とを備え排 気溝からのガスを受け入れて排出する排気通気穴とを備える。ここで、排気通気 穴の出口は入口よりも大きな外周を有しており、排気効率を高めるベンチュリ効 果を奏する；第２のストランディングダイスに連結され、各ストランドを受け入 れて最終の形成形状に圧縮する開口を備える第３の成形ダイス。ここで、第３の ダイスは、第１の遷移ダイスの第２の背面と同一の形状を有する第１の前面と、 成形引抜き材の形状を形成する第２の後方形状形成面とを備える；第３の成形ダ イスに連結され、成形された引抜き材を成形するための引抜き材形状成形開口を 備える第４の成形ダイス；第４の成形ダイスから通過する成形引抜き材を受入れ るスプレーヘッドシステム。 本発明は、およそ２／３の有機遷移あるいはセルロース材料と、およそ１／３ の熱可塑性材料とを有する模造木材複合材料にも関する。かかる製品は木材に似 た外観を有しており、天然の木材の場合と同様の方法で、鋸切断、サンド研磨、 成形、変色、釘止め、あるいは表面仕上げを行うことができる。 本発明の主な特長は、出発材料が、セルロース繊維材料を重合材料と結合させ るために、典型的に用いられる温度よりも低い温度で、連続的に加工されること である。温度が低いため、プロセスは低価格となり、経済的により効率的になる と共にエネルギー的にもより効率的になる。引抜き工程で用いられる架橋剤は、 比較的高価な圧縮型成形の場合に比して、より経済的に効率的である 低温であること、ダイスシステムの構成、及び最終形状を形成するのに用いら れる個々のストランドによって、固体部品の引抜きに関する従来のフローの問題 は除去されている。このため、非常に鋭いエッジ及びコーナや非常に複雑な形状 は本ダイスシステムには不要である。 他の特長は以下の通りである。 （１）セルロース繊維あるいは熱可塑性成分として、実質的にいかなるタイプの リサイクルまたは新品の材料を用いることもできる。 （２）成形ダイスを出た後、製品は膨張しない。 （３）圧縮型の成形では一定の長さの製品しか得られないのに対して、引抜き加 工プロセスを用いることにより、任意の所要の長さの最終材料を製造することが できる。 （４）製品は充分に不活性であるため、木材よりもはるかに長持ちする。腐敗や 腐食に対して強いというだけではなく、シロアリの攻撃も受けにくい。 本発明は、サンド研磨、鋸切断などの加工性が改良された複合製品を製造する ものである。改良された加工性は、結合剤と繊維状ストランドとの反応によりも たらされる。 セルロース繊維とポリマの複合製品は、家の内外の、額縁、家具、ポーチデッ キ、窓飾り、窓部品、ドア部品、屋根、及び、構造的な必要条件が複合材の物理 的特性を越えない、他のいかなる用途にも用いることができる。 以下、本発明の、好ましい具体化について詳細に説明する。これら具体化の例 は添付の図面に示されている。 図面の簡単な説明 図１は本発明のプロセスを示すフローチャートである。 図２は本発明のダイスシステムの断面図であり、各ダイスプレートが示されて いる。 図３は図２のダイスシステムの断面図である。 図４は図２の補助ダイスプレートの断面図である。 図４Ａは図４の４Ａ−４Ａ直線側から見た補助ダイスプレートの正面図である 。 図４Ｂは図４の４Ｂ−４Ｂ直線側から見た補助ダイスプレートの背面図である 。 図５は図２の遷移ダイスプレートの断面図である。 図５Ａは図５の５Ａ−５Ａ直線側から見た図５の遷移ダイスプ レートの正面図である。 図５Ｂは図５の５Ｂ−５Ｂ直線側から見た図５の遷移ダイスプレートの背面図 である。 図６は図２のストランディングダイスプレートの断面図である。 図６Ａは図６の６Ａ−６Ａ直線側から見た図６のストランディングダイスプレ ートの正面図である。 図６Ｂは図６の６Ｂ−６Ｂ直線側から見た図６のストランディングダイスプレ ートの背面図である。 図６Ｃは図２のストランディングダイスプレートの第１の変形例の正面図であ る。 図７は図２のストランディングダイスプレートの第２の変形例の分解図である 。 図８は図７のストランディングダイスプレートの後方板の斜視図である。 図９は図８の９−９直線に沿って切断した場合の図８のストランディングダイ スプレートの断面の一部を示す図である。 図１０は図２の成形ダイスの断面図である。 図１１Ａは図１１の１１Ａ−１１Ａ直線側から見た図１１の設定ダイスプレー トの正面図である。 図１１Ｂは図１１の１１Ｂ−１１Ｂ直線側から見た図１１の設定ダイスプレー トの背面図である。 図１２は図１及び図２に示されるスプレーヘッドシステムの斜視図である。 発明の詳細な説明 本発明は木材とポリマーの複合材料と、そのプロセス及び製造機械とに関する 。本発明は特に低温引抜き加工機とダイスシステムに関する。 本発明の独自のダイスシステムによって、結合された出発材料を接合して、成 形された一様な製品にすることができる。成形材料は 補助ダイスに通されて再成形され、遷移ダイスで少し膨張される。次に、材料は ストランディングダイスで個々のストランドに分割される。ストランディングダ イスの剪断作用により、各ストランドの内部はずっと低い温度のままで、各スト ランドの外周面に局部的な高温部が形成される。次にストランドは成形ダイスで 圧縮・形成される。引抜き材料をストランディングダイスを通過する経路の前に 遷移ダイスを通過させ、さらに、ストランディングダイスを通過する経路の直後 に成形ダイスを通過させることにより、ダイスシステムを通した形成材料の流れ の平衡が保たれている。かかるダイスシステムの構成により、形成された複合材 料の外周での流れと成形された複合材料の中心部での流れとが等しくされ、本物 の木材製製品の木目と同様の均一な内部構造を有する製品が製造される。 各ストランドは互いに押圧し合うので、各ストランドの外周面の局部的な高温 部により、ストランドは隣接するストランドと接合される。セッティングダイス では最終形状は維持されるが各ストランド間及び各セルロースの分子鎖間での接 合は続行される。次に、成形製品は冷却タンク内で冷却され、プリングメカニズ ムによりローラ上を移送される。冷却された製品は所要の長さに切断される。 本発明のセルロース繊維とポリマーとの複合材料は、セルロース繊維の含有量 が、従来の技術において一般に見られる場合に比して高い点に特徴がある。従来 の技術が一般に約５０％の繊維と約５０％の熱可塑性材料とを含有する材料組成 を必要とするのに対して、本発明の材料はより多くのファイバを含有する。本発 明の連続低温引抜き加工プロセスと適切に混合された出発材料を用いることによ り、材料の組成を、繊維と熱可塑性材料との比を１対０にすることもできる。 基本的なプロセスではセルロース繊維と熱可塑製材料を含有する原材料の基本 型とを混合する必要がある。架橋材及びプロセス潤滑剤が基本混合材に含有され てもよい。セルロース材料 本発明の特長の一つは、おがくずから池の汚泥あるいは新聞紙まで、実質上い かなる種類の廃棄セルロース材料をも使用できることである。前述の如く、古新 聞、アルファアルファ、小麦パルプ、木片、木粒子、木粉、木フレーク、木材繊 維、挽いた木材、木製合板、木製薄板、ケナフ、紙、ボール紙、麦わら、及び他 のセルロース繊維材料など、いかなる繊維材料も、原材料として使用できる。 セルロース繊維材料は、木綿あるいはビスコース等の精製セルロース、及びケ ナフ、竹あるいはヤシの繊維、麦わらあるいは他のセルロース繊維材料などの精 製セルロースを有してもよい。 他の出発材料と結合される前に、セルロース材料は水分含有率がおよそ１％か ら９％の間になるように乾燥されなければならない。より好ましい水分含有率は ２％である。乾燥技術は公知である。適当な例はプレミア・ニューマテイック社 （ペンシルバニア州アレンタウン）が製造する乾燥剤である。熱可塑製材料 熱可塑性材料はプロセスの流動化剤として作用する。ほとんどのタイプの熱可 塑性材料を用いることができる。例えば、多層フィルム、あるいはポリエチレン 、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、低密度ポリエチレン（Ｌ ＤＰＥ）、エチルビニルアセテートなどの処女熱可塑性プラスティック、及び他 産業でのプラスティックの切屑や他の再生可能なポリマー材料などを用いること ができる。熱可塑性材料は出発材料の成分として好ましいが、必要というわけで はない。出発材料が、充分な量の架橋剤と、引抜き加工機内の混合物を可塑化す るための潤滑剤とを含有する限り、出発材料は必ずしも熱塑性材料を含む必要は ない。 従って、セルロース繊維と熱塑性材料の比率はおよそ４：１と１：０との間で ある。好ましくは、セルロース繊維と熱塑性材料と の比率はおよそ１：１である。架橋剤 架橋剤は、最終均一製品内のセルロース繊維のいくつかのストランド間の結合 を強化する役割を持つ。架橋剤はセルロース分子鎖のペンダント水酸基間を結合 する。架橋剤は比較的低温で強力な結合を形成する特性を持たなければならない 。架橋剤の例としては、イソシアン酸塩、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル あるいはエポキシ樹脂等のポリウレタン及びこれらの組み合わせ等がある。フェ ノール樹脂は、好ましくはヘキサンの含有率が低い、１段階もしくは２段階のい かなる樹脂でもよい。出発材料はセルロース繊維のストランドの結合を強化する ために架橋剤を有していてもよいが、熱可塑性材料及びセルロース材料が出発材 料に含まれる限り、本発明のプロセスが企図する最終製品を生成する上で架橋剤 は必要ではない。潤滑剤 プラスティック処理技術分野で公知の通常の商品である潤滑剤は、プロセスの 補助剤として働く。典型的な潤滑剤の例としては、内部潤滑剤であるステアリン 酸亜鉛と、外部潤滑剤であるパラフィン型ワックスとがある。他の材料 付加されうる他の材料として引抜き加工技術分野で公知の材料としては、加速 剤、抑制剤、強化剤、融和剤、及び気泡剤がある。 加速剤、抑制剤、増進剤及び融和剤は架橋剤が作用する速度を制御する。 加速剤は架橋剤の反応速度を高めるために付加される。加速剤の例としては、 ダブコＢＤＯ（エア・プロダクト社製、アレンタウン、 ペンシルバニア州）やＤＥＨ４０（ダウ・ケミカル社製）等のアミン触媒がある 。 抑制剤は架橋剤の反応速度を低下させるために付加される。抑制剤の公知の例 としては、クエン酸等の有機酸がある。 増進剤は成分間の反応性を高めるために用いられる。増進剤の例としてはコバ ルト誘導体がある。 融和剤はセルロース材料と熱可塑性材料との間により効果的な結合を形成する のに用いられる。融和剤の例としては、エチレンマレイン無水共重合体がある。 気泡剤は密度を低下させるために付加される。気泡剤の例としては、セロゲン ＴＳＨ（ユニロイヤル・ケミカル社製）がある。 出発混合剤のために多くの配合処方がある。以下の表には４つの例が含まれて いる。（材料の重量をポンドで示している。） 好ましい処方は以下の通りである。 木粉は水分が２％以下になるまで乾燥される。ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及び ポリウレタンはリボン状混合機の中で吸収されるまで約５分間混合される。他の 成分はこの混合物に付加され約３分間あるいは公知の条件で均一になるまで混合 される。 以下、図を参照して説明する。これらの図において、同一の参照番号は同一の あるいは同様の部位を示している。図１は本発明のプロセスのフローチャートを 示す。ホッパー 第１の段階では、セルロース繊維及び熱可塑性原材料はまず公知の方法の如く 細かく切断される。そして、ブレンダー８で架橋剤及びプロセス潤滑剤と物理的 に混合された後、送りホッパー１０に送られる。 セルロース材料は公知の粒子粉砕装置で粉砕される。これらの装置はグライン ダ、ボールミル、チョッパ、あるいは繊維を所定の、あるいは所定の範囲のサイ ズの粒子に粉砕することができる他の装置などでよい。４０番メッシュの木粉は 最適の形状のようであるが、これより粗くても、あるいは細かくても良好な結果 が得られている。 引抜き加工機に入る前の材料の混合は、いかなる単純な混合装置によっても可 能である。混合中に加熱することは不要であり、様々の成分を均一に分布させる ことだけが必要である。少量の場合にはドラムタンブラーを用いてもよいし、あ るいは、公知のリボン型ブレンダーのような、容量の大きいバッチタイプの混合 機を用いてもよい。 このプロセスで用いられる典型的な送りホッパは、混合物に応じ て、重力送り形式、欠乏送り形式、あるいは強制送り形式（クラマーとしても知 られる）等を用いることができる。引抜き加工機 原材料の混合材は、次に、加熱された引抜き加工機１２へ送られる。引抜き加 工機１２は低温での混合及び成形を行う。このことは、ほとんどのプラスティッ ク混合プロセスが極めて高温の塑性化温度で行われる必要がある点で、独自のも のである。本方法の混合温度は充分低く、好ましくは１８０°Ｆ程度である。引 抜き加工機１２を通過した材料は、混合物に応じて定まる約１８５°から２００ °の間の温度の均一な材料の固まりを形成する。 本発明においては、いかなる容量の引抜き加工機も用いることもできる。好ま しくは、シンシナティ・ミラクロン社（ＣＭ−５５−ＨＰ）が製造する、互いに 逆回転して噛み合う２スクリュー高圧型の引抜き加工機を用いるのがよい。 好ましくは、本プロセスは２スクリュー引抜き加工機により実現される。かか る引抜き加工機は、製品全体が低温の均一な混合物になるように混合するために 充分なプロセス温度にまで加熱される。温度 低温・高圧の引抜き加工機においては、材料は融合・加熱され、その後ダイス システムに押し込まれる。製品を可塑化温度まで加熱する典型的な加熱型引抜き 加工機の所期の、あるいは従来の目的とは異なり、本発明の引抜き加工機におい ては、製品の混合あるいは均質化を、可塑化温度よりも低温で行えばよい。 本発明で用いられる引抜き加工機の温度は成形速度、引抜き加工機の外部ヒー タ、剪断作用及びダイスシステムのヒータにより制御され、熱電対あるいは他の 監視回路で監視される。熱電対の目的は、各部での温度を監視することである。 大部分の温度は熱可塑性流動 剤が真に溶融する温度よりもかなり低く、例えば、１５０°Ｆから２００°Ｆ程 度である。流速 引抜き加工機の流速はおよそ毎時１００ポンドから２５００ポンドの間である 。より好ましい具体例においては、流速はおよそ時速６００ポンドであり、温度 はおよそ１８０°Ｆである。 引抜き加工機を出た製品は拘束されない球状の原料である。引抜き加工機のオ リフィスには２５ｍｍから７２ｍｍの間の様々なサイズのものが利用可能である 。ダイス 材料は融合・加熱された後、引抜かれてダイシステム１４に送り込まれる。ダ イスシステム１４は一連のプレートから構成されている。以下、図２及び図３を 参照して、これらのプレートについて説明する。独自のダイスシステム１４によ り、出発材料を結合して成形された均一製品を形成するとができる。各プレート は所要の目的を果たすために公知の材料から作られている。典型的な材料として は鋳鉄やステンレス鋼などがある。 ダイスシステム１４に送り込むことが可能な材料の体積は、図４、図４Ａ及び 図４Ｂに詳細に示す補助ダイス１６、さらには、図２及び図３を参照して説明さ れる遷移ダイス２５、ストランディングダイス５０及び成形ダイス７８により制 御される。前述の如く、かかるダイスの配置は材料の流れの平衡を保つ機能を果 たし、これにより、均一な最終製品を製造することができる。 図３は本発明のダイスシステム１４の断面図を示す。前述の如く、ダイスシス テム１４内にはダイス部品である補助ダイス１６、遷移ダイス２５、ストランデ ィングダイス５０、成形ダイス７８及び仕上ダイス９４が含まれている。各ダイ ス部品は互いに入れ子状に なっており、連続したダイスを形成している。引抜きプレート 補助ダイス１６はダイスシステム１４を引抜き加工機１２に接続する。図３及 び図４に示す如く、補助ダイス１６は図４Ａに示される前面１７、図４Ｂに示さ れる背面１８、及び導管１９を備えている。導管１９は前面１７から背面１８に 行くほど径が小さくなるように形成されている。 図４Ａは補助ダイス１６の正面図を示す。補助ダイス１６の前面１７は８の字 型オリフィス２３を備えている。オリフィス２３は導管１９の引抜き加工機１２ 側の端部に設けられており、２スクリュー引抜き加工機を受容することができる 。ボルト穴２０は補助ダイス１６を引抜き加工機１２に固定するため、補助ダイ ス１６の前面１７の縁部付近に設けられている。 図４Ｂは補助ダイス１６の背面図を示す。補助ダイス１６の背面１８は円形の オリフィス２４を備えている。オリフィス２４は導管１９の遷移ダイス２５側の 端部に設けられている。補助ダイス１６の背面１８は更に、遷移ダイス２５の一 部を構成する浅い溝２６と係合するように設計された延長部２１を備えている。 二組目のボルト穴２２は補助ダイス１６を遷移ダイス２５に固定するため、補助 ダイス１６の背面１８の延長部２１に設けられている。 円形オリフィス２４は、ダイスシステム１４に送り込むことができる引抜き材 料の量を制御する。典型的には、円形オリフィス２４は、そのサイズが５０ｍｍ から３００ｍｍのものが用いられる。遷移ダイス 引き抜かれた材料は、図５、図５Ａ、及び図５に示す遷移ダイス２５により再 成形され、僅かに膨張させられる。一般に、遷移ダイス２５は正方形の金属板で ある。遷移ダイス２５は前面２８、背面 ３０、及びボルト穴３２を備えており、その厚みは１インチから１インチ半であ る。ボルト穴３２は前面２８から遷移ダイス２５を貫通して背面３０に達してい る。ボルト穴３２は、様々なダイスをダイスシステムに組み付けるのに用いられ 、各ダイスの同じ位置に設けてもよい。前面２８はまた、補助ダイス１６に関し て前述した浅い溝２６を備えている。溝２６により補助ダイス１６を遷移ダイス ２５に嵌合することができる。 遷移ダイス２５はさらに導管３４を備えている。導管３４は、球状原料から分 離されて補助ダイス１６の円形オリフィス２４から出る結合材料を、最終製品の 形状に、より全体的に近づいた形状に変形させる。遷移ダイス２５のかかる機能 により、引抜き材料の外縁部における流速と、引抜き材料の中心部における流速 とが等しくされている。導管３４は遷移ダイス２５の前面２８に設けられ、円形 に形成されたの第１のオリフイス３６と、遷移ダイス２５の背面３０に設けられ 、横長形状に形成された第２のオリフィス３８とを備えている。第２のオリフィ ス３８の横長形状は最終製品の形状に近づいている。ストランディングダイス 次に、材料は、ストランディングダイス４０で個々のストランドに分離される 。ストランディングダイス４０は多数の開口４２を備えており、図６、図６Ａ、 及び図６Ｂに示されている。標準的なストランディングダイス４０は正方形の金 属板であり、その厚みはおよそ１インチ半である。ストランディングダイス４０ は前方の第１の面４４、後方の第２の面４６、及び組み立て用のボルト穴４８を 備えている。複式開口４２はストランディングダイス４０を貫通しており、最終 製品に適切な分量が配分されるように配設されている。 図６Ａ及び図６Ｂは、遷移ダイス２５内の第２のオリフィス３８の横長形状と 同様の形状を有する領域内に設けられた複式開口４２ を示す。開口４２はすべて実質的に円形であり、材料を介して互いに実質的に平 行に隣接している。開口４２は、表側の第１の面から裏側の第２の面まで一定の 形状を維持している。ストランディングダイスの好ましい具体例の一つは、直径 が約１／８インチの開口を備えている。理想的には、開口の大きさは最終構造の 大きさに応じて定められる。各ストランドの開口面積は、全域で一定であっても よいし、特定の部位で密度あるいは体積が所定の値となるように変化させてもよ い。 ストランディングダイス４０の第１の変形例を図６Ｃに示す。複式開口４２は 遷移ダイス２５の第２のオリフィス３８の形状により定められる領域内には設け られていない。その代わりに、複式開口４２は、ボルト穴４８により定められる 領域内に位置するいかなる領域に設けられてもよい。ストランディングダイス４ ０の前面４４が遷移ダイス２５の背面３０に固定されるた場合、引抜き材料は、 遷移ダイス２５の第２のオリフィス３８の形状により定められる領域内に設けら れた複式開口４２を通過することになる。排気ストランディングダイス 図７〜図９に示す第２の変形例において、排気ストランディングダイス５０は 、揮発性の架橋剤を用いた場合に生ずる不要のプロセスガスを除去する機能を備 えている。排気機能を備えた具体例において、ストランディングダイスは揮発性 の架橋剤を用いた場合に生ずる不要なプロセスガスを除去するように構成されて いる。かかる機能は、加工中にガスを発生する製品のいくつかにとって特に重要 である。 図７に示す如く、排気ストランディングダイスの具体例５０は、約１インチ半 の厚みを有する２枚の金属板５２、５４を備えている。第１の板５２は前方の第 １の面５６、後方の第２の面５８、及び他のダイスに組み付けるために用いられ るボルト穴６０を備えている。 第１の板５２はまた、最終製品に適切な分量が配分されるように配置された複式 ストランディング開口を備えている。第１の板５２の後方の第２の面５８と第２ の板５４の前方の第１の面とは、ストランディング開口６２が１直線上に並ぶよ うに係合し合う。溝６６は第１の板５２と第２の板５４との間のストランディン グ開口６２の周囲を囲んで開口６２をシールしている。 第２の板５４は、前方の第１の面６４及び後方の第２の面６８とを有している 。面６４、６８には、第２の板５２に設けられたストランディング開口６２に軸 方向に揃えて設けられたストランディング開口６２が設けられている。第２の板 ５４の第１の面６４にはまた、各ストランディング開口６２を格子状に連結する 溝７０が設けられている。通気穴７４の入口７２は第１の面６４の溝７０の中に 配設され、好ましい具体例においては、各ストランディング開口６２の中間部に 配設されている。通気穴７４はその円周がストランディング開口６２よりも小さ く設けられている。通気穴７４の出口７６は第２の面６８に設けられている。 いずれの具体例においても、ストランディングダイスの剪断作用により、各ス トランドの外周面には局部的な高温部が形成される一方、各ストランドの内部は 低温に維持される。排気機能を有する具体例においては、ストランディングダイ ス５０は、揮発性架橋剤を用いた場合に生ずる不要なプロセスガスを除去するよ う構成されている。不要なガスは、入口７２からガスを通気穴７４を通して出口 ７６から外部へ導く溝７０を通して排出される。 図８に示す如く、好ましい具体例においては、出口７６の円周は入口７２の円 周よりも大きく設けられており、通気穴７４は、その円周が出口に向けて増加し ている。かかる通気穴７４の形状により、不要なガスをストランドから吸引して 排出するための負圧を発生させる、低圧力の出口７６を有するベンチュリ型シス テムが形成されている。成形ダイス 均一材料のストランドが、複式開口を有するストランディングダイスを通過し た後、これらのストランドは成形ダイス７８の中で互いに圧縮されて最終形状を 成形する。そして、加熱・圧縮されたセルロース分子鎖は互いに結合される。か かる結合を架橋剤により促進してもよい。各ストランドの外表面から熱が放出さ れて融合原料の温度を上昇させるが、温度の上昇はストランドが結合された後の みである。ストランドが外表部の高温により結合した後、高温部の熱は成形製品 の外表面全面から放出される。 ストランドは図１０、１０Ａ、及び１０Ｂに示す成形ダイス７８により圧縮・ 成形される。各ストランドの加熱された外表面はストランドを互いに焼きなます 作用をする。さらに、各ストランドは互いに圧縮し合うため、各ストランドの外 表面に局部的に生ずる高温部により、熱硬化性材料とセルロース分子鎖のペンダ ント水酸基とが結合する。出発材料に架橋剤が含まれている場合には、架橋剤は 、各ストランドの外表面での発熱反応を生じさせ、これにより、熱硬化性材料と セルロース分子鎖の水ペンダント酸基との結合を促進させる。 成形ダイス７８はおよそ１インチ半の厚みを有する正方形の金属板８０である 。金属板８０は前面８２、背面８４、及びシステム内の他のダイスと組み立てる ためのボルト穴８６を備えている。成形ダイス７８は更に、遷移ダイス２５の第 ２のオリフィス３８と同様の横長形状を有する第１のオリフィス９０と、所要の 最終製品の形状と同一の形状としてもよい第２のオリフィス９２とを有している 。 第１のオリフィス９０は、成形ダイス７８の前面８２の一部を構成し、一方、 第２のオリフィス９２は成形ダイス７８の背面８４の一部を構成している。成形 ダイス７８の前面８２はストランディングダイス５０の背面５８に固定される。 導管８８は、ストランディングダイス５０から引き抜かれた複合材料を圧縮・変 形して、最終 製品の形状に成形する。 かかるプロセスの主な特長の一つは、成形製品が成形ダイスから出た後、事実 上、成形製品に膨張が生じないことである。これは、引抜き加工機及びダイスシ ステム内での温度が低いためである。 本発明においては、王冠状成形品、椅子の手すり、裾板、ドアの成形品などの 家庭用装飾成形品や、額縁、家具飾り、あるいは本出願で言及した他の製品など 、任意の形状の成形ダイス７８を用いることができる。仕上ダイス 仕上ダイス９４においては、最終形状は維持される。出発材料に架橋剤が含ま れる場合には、架橋剤は仕上ダイス９４の中で反応を続けることにより、各スト ランドを互いに結合させる。図１１、１１Ａ，１１Ｂに示す仕上ダイス９４は、 約１インチ半の厚みを有する第１の板９６及び第２の板９８を組み合わせたもの である。これらの板９６、９８は中空の金属スリーブ１００により互いに接続さ れている。金属スリーブ１００の中に設けられた中空の空洞１０２は、最終製品 の形状に形成されている。 図１１Ａは第１及び第２の板９６、９８の前面１０４を示し、図１１Ｂは第１ 及び第２の板９６、９８の背面１０６を示す。ボルト穴１０８により、第１の板 ９６の前面１０４を、成形ダイス７８の背面８４にボルトで固定することができ る。スプレーヘッドシステム 本発明のシステムの好ましい具体例は、ダイスシステム１４と冷却タンク１１ ０との間に配設されるスプレーヘッドシステム９５を備えている。図１、図２、 及び図１２には、好ましいスプレーヘッドシステム９５が示されている。スプレ ーヘッドは、水、不凍液あるいは他の適当な液体などの冷却液が、引抜き材すな わち高温の成 形部品がダイスシステム１４から出る際に引抜き材にスプレーされるように設計 されていれば、任意の構成でよい。 好ましい具体例においては、スプレーヘッドシステムは、少なくとも１つ、好 ましくは３つの、環状に成形された中空管からなるスプレーリング９７を備えて いる。スプレーリング９７の材質は、冷却液の流通に適した公知の任意の材料で よい。ふさわしい材料としては、プラスティック、ゴム、及び、ステンレス鋼や 真鍮管といった金属などがある。 スプレーリング９７は液体導入管９９に接続されており、加圧された液体は液 体導入管９９からリング９７に送られる。図１２に示す如く、液体導入管９９は 、接続部品１０１により多数のスプレーリング９７に接続された中央分配管とす ることができる。各スプレーングは少なくとも１つ、好ましくは多数の排出口１ ０３を備えている。排出口１０３により、加圧された液体１０５はスプレーリン グ９７の形状により定まる中央部分に向けて放出される。 成形された引抜き材はダイスシステム１４の仕上ダイス９４から出る。成形さ れた引抜き材が空気に充分接触する前に、引抜き材はスプレーヘッドシステム９ ５に入る。スプレーヘッドシステム９５は、液体１０５をスプレーして引抜き材 を濡らす。スプレー圧を、典型的な庭用ホースと同様に高めてもよいし、霧状に 噴霧してもよいし、あるいは、引抜き材のタイプや所要の仕上げに応じて中間の 圧力にしてもよい。引抜き材がダイスシステム１４から冷却される前、及び引抜 き材が大気中に出る前に、スプレーが引抜き材にかかると、スプレーは高温成形 引抜き材に硬化された光沢面を形成し、成形引抜き材にブリスターや変形が生ず ることを防止する。かかる現象の原因の一つに限定するものではないが、大気と 接触する前における、成形引抜き材の表面でのスプレーの作用は、引抜き材のウ レタン成分と反応して製品の表面に硬化された光沢面を形成することであると考 えられている。冷却タンク 成形製品が成形ダイス７８から出ると、成形製品は穴開きの冷却タンク１１０ に送られる。冷却タンク１１０は、材料を、特に製品の内部が中空の場合には負 圧の下で行われる冷却プロセスを経ながら運搬する、公知のコンベアシステムで ある。代表的なコンベア型の冷却タンクはシンシナティ・ミラクロン社により製 造されている。好ましい具体例においては、冷却タンクは真空水槽を備えてもよ い。成形製品の長さは冷却タンクの長さにより定まる。従って、成型製品は、シ ステムから連続的に引き抜かれる点において、製品の長さが制限されないという 特長も有する。 成形製品は穴開きの冷却タンクで冷却され、公知のプリング機構１１２により ローラ上を運搬される。つぎに、冷却された製品は従来の方法をもちいて所要の 長さに切断される。そして、製品はビニル材料、プラスティック・ラミネート、 塗料、あるいは、他の公知の適当な被覆により被覆されてもよい。公知のインラ イン・クロスヘッド引抜きダイスをプラーの下流に設置して、外面仕上げとして 、公知の化合物のキャップストックを適用してもよい。 前述の内容は、本発明の原理の単なる例示である。さらに、本技術分野での熟 練者であれば多くの変形及び変更を直ちに考えつくので、本発明を、上述した構 成や動作のみに限定することは望ましくない。従って、適当な修正を施したもの や均等なものは、すべて本発明の範囲に含まれる。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年４月２５日 【補正内容】 補正された請求の範囲 １．ａ． 前記セルロース材料を充分な量の熱可塑性材料と結合して結合製品を 形成し； ｂ． 前記結合製品を、前記結合製品を融合させて均一混合材を形成するのに充 分な条件の下で引抜き加工し； ｃ． 前記均一混合材を、次第に拡大する導管を備える遷移ダイスに通過させる ことにより前記均一混合材を予備成形して膨張させ； ｄ． 前記均一混合材をストランディングダイスに通過させて、隣接した位置す る多数の均一混合材のストランドを形成し； ｅ． 前記多数のストランドを、前記ストランドを一緒に圧縮して前記ストラン ドを互いに結合させるのに充分な時間だけ成形ダイスに通過させる 各段階からなる、セルロース材料の粒子から複合材料を製造する方法。 ２． 更に、前記均一混合材を、前記遷移ダイスに入れることのできる前記均一 混合材の体積を制御する補助ダイスに通過させる段階を有する請求項１記載の製 造方法。 ３． 前記セルロース材料は、新聞紙、アルファアルファ、小麦パルプ、木粉、 木フレーク、木材繊維、挽き木材、木材合板、木材ラミネート、紙、ボール紙、 麦わら、及び他のセルロース繊維材料からなる群から選択される請求項１記載の 製造方法。 ４． 前記セルロース材料は粉砕あるいは繊維化されている請求項１記載の製造 方法。 ３２． 前記セルロース材料は、新聞紙、アルファアルファ、小麦パルプ、木粉 、木フレーク、木材繊維、挽き木材、木材合板、木材ラミネート、紙、ボール紙 、麦わら、及び他のセルロース繊維材料からなる群から選択される請求項３１記 載の製造方法。 ３３． 前記結合製品が粉砕もしくは繊維化される請求項３１記載の製造方法。 ３４． 前記熱可塑性材料は多層フィルム、ポリビニル塩化物、ポリオレフィン 、エチルビニルアセテート、及び廃棄プラスティック切屑からなる群から選択さ れる請求項３１記載の製造方法。 ３５． 前記結合製品は約１５０°Ｆと２００°Ｆの間の温度で引抜き加工され る請求項３１記載の製造方法。 ３６．ａ． 前記有機繊維材料と前記熱可塑性材料とを受け入れて前記有機繊維 材料と前記熱可塑性材料との混合材を形成するホッパと； ｂ． 前記混合材が引き抜き加工される引抜き加工機であって、前記引抜き加工 機は引抜き出口を備え； ｃ． 前記引抜き出口の形状に適合する第１の導管端を有する導管を備え、前記 導管は前記第１の導管端から第２の導管端に向けて拡大し、前記混合材は膨張さ れて予備成型される、第１の遷移ダイスと； ｄ． 前記第２の導管端に連結され、前記成型混合材を受け入れて、それぞれが 外表面を有する多数のストランドに剪断する多数のストランディング開口を備え る第２のストランディングダイスと； ｅ． 前記第２のストランディングダイスに連結され、前記各ストランドを受け 入れて最終成型形状に圧縮する開口を備える第３の成 形ダイスと； ｆ． 前記第３の成形ダイスに連結され、前記成形引抜き材を成形するための形 状成形開口を備える第４の形成ダイスと を有する、有機繊維材料と熱可塑性材料との混合材から複合成形引抜き材を形成 する低温引抜き加工装置。 ３７． 更に、前記引抜き加工機と前記第１の遷移ダイスとの間に補助ダイスを 備え、前記補助ダイスは前記第１の遷移ダイスに入る混合材の量を制御する開口 を備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ３８． 前記第１の遷移ダイスは、ほぼ円形のオリフィスを有する第１の前面と 、最終製品の形状と同様の形状を有するオリフィスを有する第２の背面とを備え る請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ３９． 前記第３の成型ダイスは、前記第１の遷移ダイスの前記第２の背面と等 しい形状の第１の前面と、前記成型引抜き材の形状を形成する第２の後方形状形 成面とを備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ４０． 前記第２のストランディングダイスは、 ａ． 前記第２のダイスの前記第１の面に設けられ、前記成型混合材を剪断する 際に生ずるガスを受け入れて排出するための多数の排気溝と； ｂ． 前記第１の面に設けられて前記排気溝に連通する入口と、前記第２の面に 設けられた出口とを有し、前記排気溝からのガスを受け入れて排出する排気通気 穴と を備える第１の面と第２の面とを備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ４１． 前記排気通気穴の出口は前記入口よりも大きな円周を有し、排気効率を 向上させるベンチュリ効果を奏する請求項４０記載の低温引抜き加工装置。 ４２．前記排気溝は、前記ストランディング開口に格子状に連通する請求項４０ 記載の低温引抜き加工装置。 ４３． 前記排気通気穴は、実質的に前記ストランディング開口間の中央点に設 けられた請求項４０記載の低温引抜き加工装置。 ４４． 更に、第４の成型ダイスを通過した成型引抜き材を受け入れるスプレー ヘッドシステムを備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ４５．ａ． 前記有機繊維材料と前記熱可塑性材料とを受け入れて前記有機繊維 材料と前記熱可塑性材料との混合材を形成するホッパと； ｂ． 前記混合材を引き抜く引抜き加工機と； ｃ． 前記引抜き加工機に連結され、前記引抜き加工機から流出する混合材の量 を制御する開口を備える補助ダイスと； ｄ． 前記混合材を受入れて初期形状に成形して前記成型混合材を引き抜く開口 を備える第１の遷移ダイスであって、前記遷移ダイスは、ほぼ円形のオリフィス を有する第１の前面と、最終製品の形状と同様の形状を有するオリフィスを有す る第２の背面とを備える； ｅ． 前記第１の遷移ダイスに連結され、前記成型混合材を受け入れて、それぞ れが外表面を有する多数のストランドに剪断する多数のストランディング開口を 備える第２のストランディングダイスであって、前記第２のストランディングダ イスは、 ｉ． 前記第２のダイスの前記第１の面に設けられ、前記成型混 合材を剪断する際に生ずるガスを受け入れて排出するための多数の排気溝と； ｉｉ．前記第１の面に設けられて前記排気溝に連通する入口と、前記第２の面 に設けられた出口とを有し、前記排気溝からのガスを受け入れて排出する排気通 気穴であって、前記排気通気穴の出口は前記入口よりも大きな円周を有し、排気 効率を向上させるベンチュリ効果を奏する、 を備えた第１の面と第２の面とを備え； ｆ． 前記第２のストランディングダイスに連結され、前記各ストランドを受け 入れて最終成型形状に圧縮する開口を備える第３の成形ダイスであって、前記第 ３の成型ダイスは前記第１の遷移ダイスの第２の背面と等しい形状を有する第１ の前面と、前記成型引抜き材の形状を成型する第２の後方形状形成面とを備え； ｇ． 前記第３の成形ダイスに連結され、前記成形引抜き材を成形するための形 状開口を備える第４の形成ダイスと； ｈ． 第４の成型ダイスを通過した成型引抜き材を受け入れるスプレーヘッドシ ステムと を有する、有機繊維材料と熱可塑性材料との混合材から複合成形引抜き材を形成 する低温引抜き加工装置。 ４６． 請求項１記載の製造方法により製造される擬木材複合材料。 ４７． およそ３分の２のセルロース材料と、およそ３分の１の熱可塑性材料と を有する請求項４６記載の材料。 ４８． 前記セルロース材料は、新聞紙、アルファアルファ、小麦粉、木粉、木 パルプ、木片、おがくず、木粒子、紙、木綿などの精製セルロース、及び竹など の植物繊維からなる群から選択される請求項４７記載の材料。 ４９． 前記熱可塑性材料は、多層フィルム、食品用ラップ、ポリオレフィン、 エチルビニルアセテート、及びプラスティック切り屑からなる群から選択される 請求項４７記載の材料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ． 前記セルロース材料を充分な量の熱可塑性材料と結合して結合製品を 形成し； ｂ． 前記結合製品を、前記結合製品を融合させて均一混合材を形成するのに充 分な条件の下で引抜き加工し； ｃ． 前記均一混合材を遷移ダイスに通過させて前記均一混合材を予備成形して 膨張させ； ｄ． 前記均一混合材をストランディングダイスに通過させて、隣接して位置す る多数の均一混合材のストランドを形成し； ｅ． 前記多数のストランドを、前記ストランドを一緒に圧縮して前記ストラン ドを互いに結合させるのに充分な時間だけ成形ダイスに通過させる 各段階からなる、セルロース材料の粒子から複合材料を製造する方法。 ２． 更に、前記均一混合材を、前記遷移ダイスに入れることのできる前記均一 混合材の体積を制御する補助ダイスに通過させる段階を有する請求項１記載の製 造方法。 ３． 前記セルロース材料は、新聞紙、アルファアルファ、小麦パルプ、木粉、 木フレーク、木材繊維、挽き木材、木材合板、木材ラミネート、紙、ボール紙、 麦わら、及び他のセルロース繊維材料からなる群から選択される請求項１記載の 製造方法。 ４． 前記セルロース材料は粉砕あるいは繊維化されている請求項１記載の製造 方法。 ５． 更に、段階ａの前に水分含有率が約１％と９％の間になるま で前記セルロース材料を乾燥させる段階を有する請求項１記載の製造方法。 ６． 更に、段階ａの前に水分含有率が２％になるまで前記セルロース材料を乾 燥させる段階を有する請求項１記載の製造方法。 ７． 前記熱可塑性材料は、多層フィルム、ポリビニル塩化物、ポリオレフィン 、エチルビニルアセテート、及び廃棄プラスティック切り屑からなる群から選択 される請求項１記載の製造方法。 ８． セルロース材料と熱可塑性材料の比率がおよそ４：１から１：０との間で ある請求項１記載の製造方法。 ９． 前記結合材料は約１００°Ｆの温度で引抜き加工される請求項１記載の製 造方法。 １０． 前記結合材料は約１００°Ｆから４００°Ｆの間の温度で引抜き加工さ れる請求項１記載の製造方法。 １１． 前記結合材料は約１５０°Ｆから２００°Ｆの間の温度で引抜き加工さ れる請求項１記載の製造方法。 １２． 前記結合材料は約１８０°Ｆの温度で引抜き加工される請求項１記載の 製造方法。 １３． 前記引抜き加工機の流速は毎時およそ１００ポンドから２５００ポンド の間である請求項１２記載の製造方法。 １４． 前記引抜き加工機の流速は毎時およそ６００ポンドである 請求項１２記載の製造方法。 １５． 更に、架橋剤の存在下でセルロース材料を熱可塑性材料と結合させる段 階を有する請求項１記載の製造方法。 １６． 前記架橋剤はポリウレタン、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、及 びエポキシ樹脂からなる群から選択される請求項１５記載の製造方法。 １７． 更に、潤滑剤の存在下で前記セルロース材料を前記熱可塑性材料と結合 させる段階を有する請求項１記載の製造方法。 １８． 前記潤滑剤はステアリン酸亜鉛及びパラフィンタイプのワックスからな る群から選択される請求項１７記載の製造方法。 １９． 更に、加速剤、抑制剤、増進剤、融和剤、及び気泡剤の内の一つもしく は２つ以上の存在下で前記セルロース材料を前記熱可塑性材料と結合させる段階 を有する請求項１記載の製造方法。 ２０． 多数の隣接して配置された前記ストランドの各々は内部温度よりも高温 の表面を有する請求項１記載の製造方法。 ２１． 前記ストランディングダイスは、前記ダイス内で成型される前記各スト ランドの外表面の温度を上昇させる手段を有する複式開口ダイスである請求項１ 記載の製造方法。 ２２． 前記ストランディングダイスは、前記ストランドに適切な分量を配分す るように配設された複式開口を備え、前記開口はその全てが実質的に円形である 請求項２１記載の製造方法。 ２３． 前記複式開口の各々はおよそ８分の１インチの直径を有する請求項２２ 記載の製造方法。 ２４． 前記ストランディングダイスは、揮発性架橋剤を用いた際に生ずる不要 のプロセスガスの除去を促進する手段を有する排気ストランディングダイスであ る請求項１記載の製造方法。 ２５． 前記均一混合材を前記成型ダイスに通過させた後、前記ストランドを前 記各ストランドを互いに接合して成型引抜き材を形成するために充分な時間だけ 仕上ダイスを通過させる段階を有する請求項１記載の製造方法。 ２６． 前記成型引抜き材の表面に硬化された光沢部を形成するために充分な時 間だけ前記成型引抜き材に冷却液をスプレーする段階を有する請求項１記載の製 造方法。 ２７． 前記冷却液は水である請求項２６記載の製造方法。 ２８． 前記引抜き材を空気にさらす前に前期引抜き材をスプレーする段階を有 する請求項２６記載の製造方法。 ２９． 更に成型製品を冷却する段階を有する請求項１記載の製造方法。 ３０． 負圧の下で成型製品を冷却する段階を有する請求項２９記載の製造方法 。 ３１．ａ． 前期セルロース材料を水分含有率がおよそ１％から９％の間になる まで乾燥させ； ｂ． 前期セルロース材料を、架橋材と潤滑材の存在下で、充分な量の熱可塑性 材料と結合させて結合製品を形成し、ここで、セルロース材料と熱可塑性材料と の比率はおよそ４：０から１：０の間であり； ｃ． 前期結合製品を充分な条件の下で引抜き加工して、融合させて均一混合材 にし、ここで、結合製品は約１００°Ｆから４００°Ｆの間の温度でで引抜き加 工され、さらに、引抜き加工機の流量は毎時約１００ポンドから２５００ポンド の間であり； ｄ． 前期均一混合材を遷移ダイスに通過させて、前期均一混合材を予備成型し て膨張させ； ｅ． 前記均一混合物を前記ストランディングダイスに通過させて多数の隣接し て位置する前記均一混合材のストランドを形成し、ここで、隣接して位置する前 記多数のストランドの各々は内部温度よりも高温の表面温度を有し； ｆ． 前記複数のストランドを、前記各ストランドを圧縮して互いに結合させる ために充分な時間だけ成型ダイスに通過させ； ｇ． 前記複数のストランドを、前記各ストランドを接合して成型引抜き材にす るために充分な時間だけ仕上ダイスに通過させ； ｈ． 前記成型引抜き材に、前記成型引抜き材の表面に硬化された光沢部を形成 するために充分な時間だけ冷却液をスプレーし； ｉ． 前記成型製品を冷却する 段階を有する、セルロース材料の粒子から複合材料を製造する方法。 ３２． 前記セルロース材料は、新聞紙、アルファアルファ、小麦パルプ、木粉 、木フレーク、木材繊維、挽き木材、木材合板、木材ラミネート、紙、ボール紙 、麦わら、及び他のセルロース繊維材料からなる群から選択される請求項３１記 載の製造方法。 ３３． 前記結合製品が粉砕もしくは繊維化される請求項３１記載の製造方法。 ３４． 前記熱可塑性材料は多層フィルム、ポリビニル塩化物、ポリオレフィン 、エチルビニルアセテート、及び廃棄プラスティック切屑からなる群から選択さ れる請求項３１記載の製造方法。 ３５． 前記結合製品は約１５０°Ｆと２００°Ｆの間の温度で引抜き加工され る請求項３１記載の製造方法。 ３６．ａ． 前記有機繊維材料と前記熱可塑性材料とを受け入れて前記有機繊維 材料と前記熱可塑性材料との混合材を形成するホッパと； ｂ． 前記混合材を引き抜く引抜き加工機と； ｃ． 前記混合材を受入れて初期形状に成形し、前記成型混合材を引き抜く開口 を備える第１の遷移ダイスと； ｄ． 前記第１の遷移ダイスに連結され、前記成型混合材を受け入れるとともに 、前記成型混合材を受け入れて、各々が外表面を有する多数のストランドに剪断 する多数のストランディング開口を備える第２のストランディングダイスと； ｅ． 前記第２のストランディングダイスに連結され、前記各ストランドを受け 入れて最終成型形状に圧縮する開口を備える第３の成形ダイスと； ｆ． 前記第３の成形ダイスに連結され、前記成形引抜き材を成形するための形 状成形開口を備える第４の形成ダイスとよりなる、 有機繊維材料と熱可塑性材料との混合材から複合成形引抜き材を形成する低温 引抜き加工装置。 ３７． 更に、前記引抜き加工機と前記第１の遷移ダイスとの間に 補助ダイスを備え、前記補助ダイスは前記第１の遷移ダイスに入る混合材の量を 制御する開口を備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ３８． 前記第１の遷移ダイスは、ほぼ円形のオリフィスを有する第１の前面と 、最終製品の形状と同様の形状を有するオリフィスを有する第２の背面とを備え る請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ３９． 前記第３の成型ダイスは、前記第１の遷移ダイスの前記第２の背面と等 しい形状の第１の前面と、前記成型引抜き材の形状を形成する第２の後方形状形 成面とを備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ４０． 前記第２のストランディングダイスは、 ａ． 前記第２のダイスの前記第１の面に設けられ、前記成型混合材を剪断する 際に生ずるガスを受け入れて排出するための多数の排気溝と； ｂ． 前記第１の面に設けられて前記排気溝に連通する入口と、前記第２の面に 設けられた出口とを有し、前記排気溝からのガスを受け入れて排出する排気通気 穴と を備える第１の面と第２の面とを備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ４１． 前記排気通気穴の出口は前記入口よりも大きな円周を有し、排気効率を 向上させるベンチュリ効果を奏する請求項４０記載の低温引抜き加工装置。 ４２．前記排気溝は、前記ストランディング開口に格子状に連通する請求項４０ 記載の低温引抜き加工装置。 ４３． 前記排気通気穴は、実質的に前記ストランディング開口間の中央点に設 けられた請求項４０記載の低温引抜き加工装置。 ４４． 更に、第４の成型ダイスを通過した成型引抜き材を受け入れるスプレー ヘッドシステムを備える請求項３６記載の低温引抜き加工装置。 ４５．ａ． 前記有機繊維材料と前記熱可塑性材料とを受け入れて前記有機繊維 材料と前記熱可塑性材料との混合材を形成するホッパと； ｂ． 前記混合材を引き抜く引抜き加工機と； ｃ． 前記引抜き加工機に連結され、前記引抜き加工機から流出する混合材の量 を制御する開口を備える補助ダイスと； ｄ． 前記混合材を受入れて初期形状に成形して前記成型混合材を引き抜く開口 を備える第１の遷移ダイスであって、前記遷移ダイスは、ほぼ円形のオリフィス を有する第１の前面と、最終製品の形状と同様の形状を有するオリフィスを有す る第２の背面とを備える； ｅ． 前記第１の遷移ダイスに連結され、前記成型混合材を受け入れて、それぞ れが外表面を有する多数のストランドに剪断する多数のストランディング開口を 備える第２のストランディングダイスであって、前記第２のストランディングダ イスは、 ｉ． 前記第２のダイスの前記第１の面に設けられ、前記成型混合材を剪断す る際に生ずるガスを受け入れて排出するための多数の排気溝と； ｉｉ．前記第１の面に設けられて前記排気溝に連通する入口と、前記第２の面 に設けられた出口とを有し、前記排気溝からのガスを受け入れて排出する排気通 気穴であって、前記排気通気穴の出口は前記入口よりも大きな円周を有し、排気 効率を向上させるベンチュリ効果を奏する、 を備えた第１の面と第２の面とを備え； ｆ． 前記第２のストランディングダイスに連結され、前記各ストランドを受け 入れて最終成型形状に圧縮する開口を備える第３の成形ダイスであって、前記第 ３の成型ダイスは前記第１の遷移ダイスの第２の背面と等しい形状を有する第１ の前面と、前記成型引抜き材の形状を成型する第２の後方形状形成面とを備え； ｇ． 前記第３の成形ダイスに連結され、前記成形引抜き材を成形するための形 状開口を備える第４の形成ダイスと； ｈ． 第４の成型ダイスを通過した成型引抜き材を受け入れるスプレーヘッドシ ステムと を有する、有機繊維材料と熱可塑性材料との混合材から複合成形引抜き材を形成 する低温引抜き加工装置。 ４６． 請求項１記載の製造方法により製造される擬木材複合材料。 ４７． およそ３分の２のセルロース材料と、およそ３分の１の熱可塑性材料と を有する請求項４６記載の材料。 ４８． 前記セルロース材料は、新聞紙、アルファアルファ、小麦粉、木粉、木 パルプ、木片、おがくず、木粒子、紙、木綿などの精製セルロース、及び竹など の植物繊維からなる群から選択される請求項４７記載の材料。 ４９． 前記熱可塑性材料は、多層フィルム、食品用ラップ、ポリオレフィン、 エチルビニルアセテート、及びプラスティック切り屑からなる群から選択される 請求項４７記載の材料。