WO2013076783A1 - 合成木材の製造方法及び合成木材 - Google Patents

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synthetic wood
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前田 尚宏
起 角田
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前田工繊株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08Moulding or pressing
    • B27N3/28Moulding or pressing characterised by using extrusion presses

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing synthetic wood and synthetic wood, and more specifically, a method for producing synthetic wood in which the dispersibility between wood powder and resin body is extremely excellent and the yield is improved, and wood powder and resin body.
  • the present invention relates to a synthetic wood having extremely good dispersibility and excellent durability.
  • Wood is used in various fields such as building materials, but as time passes, so-called crusts may be generated that break the tip and surface of the wood finely, or it may rot due to water absorption or termite damage. In other words, wood cannot be said to be excellent in durability from these reasons.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the dispersibility between the wood powder and the resin body is extremely excellent, and the production method of synthetic wood that improves the yield, and the dispersibility between the wood powder and the resin body.
  • the object is to provide a synthetic wood which is extremely good and excellent in durability.
  • the present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems, and can solve the above problems by providing a first granulation process for heating and melting the mixture and a second granulation process for re-heating and melting the mixture. As a result, the present invention has been completed.
  • the present invention includes (1) a pulverizing step of wood to make wood powder, a mixing step of mixing the wood powder and a resin body made of a thermoplastic resin, and a mixture, heating and melting the mixture, A first granulation step in which a powder and a resin body are integrated, a second granulation step in which the mixture is reheated and melted to form a pellet-like pellet, and the pellet is reheated and melted. And a forming method of forming by extrusion molding.
  • This invention exists in the manufacturing method of the synthetic wood of the said (1) description further provided with the cooling process which cools a mixture to 60 degrees C or less between the (2) 1st granulation process and the 2nd granulation process.
  • This invention exists in the manufacturing method of the synthetic
  • the present invention is the above (1) to (4), wherein the first granulation step is a step in which the mixture of the wood flour and the resin body is obtained by heating and melting the mixture and stirring with a mixer. It exists in the manufacturing method of the synthetic wood as described in any one of (3).
  • the second granulation step is a step in which the mixture is put into a pelletizer, reheated and melted to form a pellet-like pellet, the pellet is cylindrical, and the diameter of the cross section
  • the aspect ratio of the height of the synthetic wood is in the method for producing a synthetic wood according to any one of the above (1) to (4).
  • the present invention relates to (6) the method for producing a synthetic wood according to any one of (1) to (5) above, wherein the heating and melting temperature in the first granulation step and the second granulation step is 160 to 230 ° C. Exist.
  • the present invention provides (7) any one of the above (1) to (6), wherein the particle size of the wood flour is 500 ⁇ m or less, the bulk specific gravity is 0.1 to 0.19, and the water content is 10% or less.
  • the present invention resides in (8) the method for producing synthetic wood as described in any one of (1) to (7) above, wherein the water content of the mixture is 3% or less.
  • the present invention provides (9) the method for producing a synthetic wood according to any one of (1) to (8) above, wherein the thermoplastic resin has an olefin resin and the MI value is less than 10 g / 10 min. Exist.
  • the present invention provides (10) any one of the above (1) to (9), wherein the wood is discarded waste wood, and the resin body is a waste resin body made of a thermoplastic resin obtained by recycling the discarded plastic.
  • the present invention is as described in any one of (1) to (10) above, wherein (11) the blending ratio of the wood flour is 30 to 80% by weight and the blending ratio of the resin body is 20 to 70% by weight. It exists in the manufacturing method of synthetic wood.
  • the present invention is (12) a synthetic wood obtained by the method for producing a synthetic wood according to any one of (1) to (11) above, comprising wood powder, a resin body comprising a thermoplastic resin,
  • the present invention resides in a synthetic wood composed of a lubricant made of synthetic wax, a compatibilizer made of maleic anhydride-modified polyolefin resin, and a reinforcing agent made of fatty acid salt.
  • the wood powder and the resin body are mixed on the surface by heating and melting the mixture of the wood powder and the resin body.
  • the mixture is further reheated and melted to form a pellet, so that moisture and air contained in the wood flour are solidified in a state where the resin body is replaced. This improves the compatibility between the wood powder and the resin body. As a result, in the molding process, the dispersibility of both is extremely excellent and the yield is improved.
  • the heating and melting temperature in the first granulation step and the second granulation step is preferably 160 to 230 ° C. Further, by temporarily forming a pellet-like pellet body, storage and transportation can be facilitated, and handling properties are improved.
  • the pellet body is preferably cylindrical, and the aspect ratio of the height to the cross-sectional diameter is preferably 0.5 to 3.
  • the compatibility between the wood powder and the resin body described above is further improved when a cooling step for cooling the mixture to 60 ° C. or lower is further provided.
  • a cooling step for cooling the mixture to 60 ° C. or lower is further provided.
  • designs, such as a woodgrain can be provided easily.
  • the thermoplastic resin when it has an olefin resin and the MI value is less than 10 g / 10 min, the dispersibility is further improved. Moreover, when the moisture content of the mixture is 3% or less, the durability of the synthetic wood is further improved.
  • the resin body is a waste resin body made of a thermoplastic resin obtained by recycling the discarded plastic, it is excellent in economy and environmentally friendly. Easy.
  • the synthetic wood of the present invention can be pulverized and reused as a raw material.
  • the blending ratio of the wood flour is preferably 30 to 80% by weight, and the blending ratio of the resin body is preferably 20 to 70% by weight.
  • a mixture ratio can be suitably adjusted according to a use.
  • the synthetic wood of the present invention comprises wood flour, a resin body made of a thermoplastic resin, a lubricant made of synthetic wax, a compatibilizer made of maleic anhydride-modified polyolefin resin, and a reinforcing agent made of a fatty acid salt.
  • the dispersibility between the wood powder and the resin body is extremely excellent, and the durability is also excellent. That is, it can suppress the occurrence of leaflets and thorns, has less water absorption than wood, and is less susceptible to termite damage.
  • it has a wood texture and is excellent in appearance and touch.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for producing synthetic wood according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a pulverization process, a mixing process, and a first granulation process in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a second granulation step in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a pellet body obtained in the second granulation step in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a forming step in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • 6A and 6B are cross-sectional views showing a specific product (synthetic wood) manufactured by the synthetic wood manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for producing synthetic wood according to the present invention.
  • the synthetic resin manufacturing method according to the present embodiment mixes a pulverization step S ⁇ b> 1 for pulverizing wood into wood powder, and a resin body made of the wood powder and a thermoplastic resin.
  • a mixing step S2 a first granulation step S3 that heats and melts the mixture, and a mixture in which the wood powder and the resin body are integrated, and a cooling step S4 that cools the mixture to 60 ° C. or lower.
  • the pattern formation process S7 which provides is provided.
  • the dispersibility between the wood powder and the resin body is extremely excellent, and the yield is improved.
  • the crushing step S1 is a step in which the wood is roughly crushed and then finely crushed to obtain wood flour.
  • the wood is not particularly limited, and for example, cypress, cedar, pine, zelkova, urine, ipe, jala, cross, and the like can be used.
  • the wood may be waste wood discarded after being used.
  • wood that is discarded at a construction site or a furniture factory can be used.
  • the synthetic wood of the present invention can be reused as a raw material by pulverizing and sorting.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a pulverization process, a mixing process, and a first granulation process in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • the wood 1 is put into a crusher 10 and crushed to a size of, for example, a particle size of 5 to 10 mm.
  • the crushed wood is stocked in the first stock tank 11.
  • the timber stocked in the first stock tank 11 is put into the pulverizer 12 to obtain, for example, a wood powder having a particle size of 500 ⁇ m or less.
  • the particle size is preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 200 to 300 ⁇ m.
  • the particle size of the wood powder exceeds 500 ⁇ m, the dispersibility in the resin body described later becomes insufficient as compared with the case where the particle size is in the above range.
  • the particle size of the wood powder is less than 200 ⁇ m, compared to the case where the particle size is in the above range, it tends to be agglomerated and difficult to be dispersed.
  • the crushed wood powder is stocked in the second stock tank 13.
  • Wood flour having a bulk specific gravity of 0.1 to 0.19 is used from the viewpoint of versatility.
  • the bulk specific gravity refers to the specific gravity of the convenience method obtained by calculating the volume from the size of the properly formed wood flour and dividing the mass.
  • the bulk specific gravity can be appropriately adjusted when the wood is pulverized by the pulverizer 12.
  • the bulk specific gravity is less than 0.1, the bulk specific gravity tends to be agglomerated and difficult to be dispersed as compared with the case where the bulk specific gravity is within the above range.
  • the bulk specific gravity exceeds 0.19 the bulk specific gravity is within the above range. Compared with the case of being inside, air easily enters and durability is insufficient.
  • the moisture content of wood powder shall be 10% or less.
  • the compatibility with the resin body becomes insufficient and mixing is difficult compared to the case where the water content is in the above range.
  • the mixing step S2 is a step of mixing wood powder and a resin body made of a thermoplastic resin to obtain a mixture.
  • thermoplastic resin an olefin resin is used as a main component. That is, the content ratio of the olefin resin may be 50% or more, and preferably 100%. Examples of such olefin resins include polyethylene resins, polypropylene resins, and polymers thereof. Moreover, when resin other than an olefin resin is contained as a thermoplastic resin, as this resin, a polyester resin, a nylon resin, a polyvinyl resin, an acrylic resin, a polystyrene resin etc. are mentioned. Further, the thermoplastic resin may be a recycled plastic after being used. For example, waste plastic such as food containers, beverage containers, and trays may be selected, washed, pulverized, and pelletized thermoplastic resin may be used. The synthetic wood of the present invention can be reused as a raw material by pulverizing and sorting.
  • the MI value of the thermoplastic resin is less than 10 g / 10 min.
  • the MI value means a value obtained by melt flow index measurement specified by JIS-K7210. When the MI value exceeds 10 g / 10 min, extrusion molding tends to be poor as compared with the case where the MI value is within the above range.
  • the resin body is made of a solid thermoplastic resin.
  • the shape of a resin body is not specifically limited, It is preferable that it is flake shape (flaky shape). In this case, since the surface area becomes large, mixing is easy. Further, as described above, the resin body may be a waste resin body made of a thermoplastic resin obtained by regenerating waste plastic.
  • the resin body is charged into the third stock tank 14. Then, the wood powder and the resin body are mixed through the communication pipe 15. At this time, the sub tank 16 may be connected to the communication pipe 15 and various additives contained in the communication pipe 15 may be further added. Examples of such additives include colorants, plasticizers, lubricants, compatibilizers, reinforcing agents, fillers, flame retardants, foaming agents, ultraviolet absorbers, and the like.
  • the mixing ratio of the wood powder and the resin body is 30 to 80% by weight of the wood powder and 20 to 70% by weight of the resin body.
  • a synthetic wood having excellent dispersibility and durability can be obtained.
  • a mixture ratio can be suitably adjusted according to a use.
  • the first granulation step S3 is a step of heating and melting the mixture that has passed through the mixing step S2, and stirring the mixture with, for example, the mixer 17 to obtain a mixture in which the wood powder and the resin body are integrated.
  • Step S4 is a step of cooling the mixture.
  • the mixture of the wood powder and the resin body can be easily stirred.
  • the type of the mixer 17 is not particularly limited, and a propeller type, a turbine type, a paddle type, a screw type, a rotary drum type, or the like is appropriately used.
  • the heating temperature in the first granulation step S3 may be at least a temperature that softens the resin body, and is preferably 160 to 230 ° C., for example.
  • the heating temperature is less than 160 ° C, the resin body may not be sufficiently softened compared to the case where the heating temperature is within the above range.
  • the heating temperature exceeds 230 ° C, the heating temperature is within the above range. There is a tendency that the wood powder is carbonized as compared with the case in the above. Further, the heating time is 10 minutes or more.
  • the mixture in which the wood powder and the resin body are integrated is cooled to a temperature of 60 ° C. or less using a cooling machine.
  • the cooling step S4 may be air cooling.
  • the shape of the mixture is not particularly limited, but from the viewpoint of handleability, the above-described pellet shape is preferable.
  • the water content of the mixture is 3% or less.
  • the dispersibility in the second granulation step S5 is poor compared to the case where the moisture content is within the above range, and the durability of the synthetic wood may be insufficient.
  • the second granulation step S5 is a step in which the mixture that has undergone the cooling step is reheated and melted to form a pellet-like pellet.
  • moisture content and air which are contained in wood powder are solidified in the state substituted by the resin body.
  • the surface of the wood powder has fine uneven portions, and a softened resin body enters the uneven portions, and a so-called anchoring effect is exhibited.
  • the compatibility between the wood powder and the resin body is greatly improved by including the first granulation step S3 and the second granulation step S5. As a result, it has a good effect on the strength and durability of the synthetic wood.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a second granulation step in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • a pelletizer 18 is used in the second granulation step S5. That is, the mixture 2 is put into the pelletizer 18 and reheated and melted to obtain a pellet-like pellet.
  • a pellet-like pellet can be easily formed. Moreover, by using a pellet body, storage and transportation can be facilitated, and handleability is improved.
  • the heating temperature in the second granulation step S5 may be at least a temperature that softens the mixture 2, and is preferably 160 to 230 ° C., for example.
  • the heating temperature is less than 160 ° C, the mixture may not be sufficiently softened compared to the case where the heating temperature is within the above range.
  • the heating temperature exceeds 230 ° C, the heating temperature is within the above range.
  • the head pressure is preferably 5 to 15 MPa.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a pellet body obtained in the second granulation step in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • the shape of the pellet body 3 is preferably a columnar shape.
  • the major axis of the pellet body 3 is preferably 3 to 10 mm.
  • the aspect ratio (H2 / H1) of the height H2 to the diameter H1 of the cross section of the pellet body 3 is preferably 0.5-3. In this case, the pellet body 3 will melt
  • the molding step S6 is a step in which the pellet body 3 is reheated and melted and molded into a certain shape by extrusion molding. Since the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment includes the first granulation step S3 and the second granulation step S5, the dispersibility of the pellet body 3 in the molding step S6 is extremely excellent, and the yield is also improved.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a forming step in the synthetic wood manufacturing method according to the present embodiment.
  • the pellet body 3 is charged into the extruder 19, melted, and continuously extruded from the die of the extruder 19 as, for example, a hollow body, and further, by the mold 19b.
  • Synthetic wood having a desired shape is obtained by adjusting the outer shape and cutting with the cutting machine 19a.
  • extrusion is performed at a heating temperature of preferably 160 to 200 ° C. and a head pressure of preferably 10 to 20 MPa.
  • Pattern formation process S7 is a process of providing a pattern on the surface. Thereby, design, such as a woodgrain, can be easily given to the surface of synthetic wood.
  • a wood texture can be imparted by cutting the surface of the synthetic wood with a sanding machine. Moreover, not only an external appearance but a pattern excellent also in tactile sensation can be provided.
  • the synthetic wood of the present invention is obtained by the above-described method for producing synthetic wood. That is, the shape of the synthetic wood is not particularly limited, and a synthetic wood having a shape corresponding to the mold at the time of extrusion molding in the molding step S6 is obtained. According to the synthetic wood of the present invention, the dispersibility between the wood powder and the resin body is extremely excellent, and the durability is also excellent. That is, it can suppress the occurrence of leaflets and thorns, has less water absorption than wood, and is less susceptible to termite damage.
  • FIG. 6A and 6B are cross-sectional views showing a specific product (synthetic wood) manufactured by the synthetic wood manufacturing method according to the present invention.
  • the shape of the synthetic wood according to the present embodiment can be, for example, the curtain plate 5 shown in FIG. 6A or the deck material 7 shown in FIG.
  • the synthetic wood according to the present embodiment includes the above-described wood powder, the resin body made of the above-described thermoplastic resin, a lubricant, a compatibilizing agent, and a reinforcing agent.
  • lubricant examples include synthetic waxes such as Fischer-Tropsch wax, polyethylene wax, oil-based synthetic waxes (esters, ketones, amides), hydrogenated waxes, and among these, polyethylene wax is preferable.
  • Synthetic wood contains a lubricant, which facilitates extrusion and improves productivity.
  • the compatibilizer examples include an acid-modified polyolefin resin, a titanate coupling agent, an aluminate coupling agent, a silane coupling agent, and the like. Among these, an acid-modified polyolefin resin is preferable. An acid-modified polyolefin resin is more preferable. Synthetic wood contains a compatibilizing agent, thereby improving the dispersion and mixing properties of wood powder, resin body, lubricant, compatibilizing agent and reinforcing agent.
  • the reinforcing agent examples include fatty acid salts such as lead stearate, zinc stearate, aluminum stearate, calcium stearate, magnesium stearate, resins such as ABS, MBS, acrylic rubber, chlorinated polyethylene, EVA, and the like. Among these, a fatty acid salt is preferable, and calcium stearate is more preferable.
  • the synthetic wood has improved fluidity, and improved binding properties of the wood flour, the resin body, the lubricant, the compatibilizing agent, and the reinforcing agent.
  • the synthetic wood preferably has a moisture content of 1% or less.
  • the moisture content exceeds 1%, there is a disadvantage that bubbles are easily generated during extrusion molding as compared with the case where the moisture content is within the above range.
  • the moisture content of synthetic wood is high, it is preferable to dry with a hopper dryer.
  • the wood 1 is crushed by the crusher 10 and pulverized by the pulverizer 12, but a plurality of pulverizers may be provided and the wood 1 may be pulverized stepwise. Good.
  • the cooling step S4 and the pattern forming step S7 are performed, but these are not essential steps.
  • the mixer 17 is used in the first granulation step S3 and the pelletizer 18 is used in the second granulation step S5, but is not limited thereto.
  • the synthetic wood according to the present invention is used as a substitute for wood such as a water deck, exterior material, bench, fence, and louver. Moreover, it can also be used as a substitute for both wood products and plastic products by changing the blending ratio of wood powder and resin body.
  • a method for producing synthetic wood in which the dispersibility between the wood powder and the resin body is extremely excellent and the yield is improved, and the synthesis in which the dispersibility between the wood powder and the resin body is extremely excellent and the durability is also excellent. Can provide wood.

Abstract

【課題】木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、歩留まりが向上する合成木材の製造方法、及び、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、耐久性にも優れる合成木材を提供すること。 【解決手段】本発明は、木材1を粉砕し、木粉とする粉砕工程S1と、該木粉と熱可塑性樹脂からなる樹脂体とを混合し、混合物とする混合工程S2と、混合物を加熱溶融し、木粉と樹脂体とが一体化された混合体2とする第1造粒工程S3と、混合体2を再加熱溶融し、ペレット状のペレット体3とする第2造粒工程S5と、該ペレット体3を再加熱溶融し、押出成形により成形する成形工程S6と、を備える合成木材の製造方法である。

Description

合成木材の製造方法及び合成木材
 本発明は、合成木材の製造方法及び合成木材に関し、更に詳しくは、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、歩留まりが向上する合成木材の製造方法、及び、木粉と樹脂体との分散性が極めて良く、耐久性にも優れる合成木材に関する。
 木材は、建築資材等の様々な分野に用いられているが、時間が経過すると、木材の先端や表面が細かく裂けるいわゆるササクレが発生したり、吸水やシロアリによる食害等で腐る可能性がある。すなわち、木材は、これらのことから耐久性が優れるとはいえない。
 これらの木材の欠点を補うため、近年、木粉に合成樹脂を配合させた合成木材が研究されている。
 例えば、嵩比重0.2以上の木粉を50~90重量%、オレフィン系合成樹脂を10~50重量%含有し、押出機より押し出された樹脂をサイジング型により成形する木粉配合樹脂成形体の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第4087171号公報
 しかしながら、上記特許文献1記載の木粉配合樹脂成形体の製造方法においては、木粉と樹脂との分散性が不十分となり易く、歩留まりが低くなる欠点がある。
 また、得られる合成木材は、木粉と樹脂との分散性が不十分であり、耐久性においても必ずしも優れたものとはなっていない。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、歩留まりが向上する合成木材の製造方法、及び、木粉と樹脂体との分散性が極めて良く、耐久性にも優れる合成木材を提供することを目的とする。
 本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、混合物を加熱溶融する第1造粒工程及び混合体を再加熱溶融する第2造粒工程を備えることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 本発明は、(1)木材を粉砕し、木粉とする粉砕工程と、該木粉と熱可塑性樹脂からなる樹脂体とを混合し、混合物とする混合工程と、混合物を加熱溶融し、木粉と樹脂体とが一体化された混合体とする第1造粒工程と、混合体を再加熱溶融し、ペレット状のペレット体とする第2造粒工程と、該ペレット体を再加熱溶融し、押出成形により成形する成形工程と、を備える合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(2)第1造粒工程と第2造粒工程との間に混合体を60℃以下に冷却する冷却工程を更に備える上記(1)記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(3)成形工程後、表面に模様を付与する模様形成工程を更に備える上記(1)又は(2)に記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(4)第1造粒工程が、混合物を加熱溶融してミキサーで撹拌することにより、木粉と樹脂体とが一体化された混合体とする工程である上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(5)第2造粒工程が、混合体をペレタイザーに投入し、再加熱溶融して、ペレット状のペレット体とする工程であり、ペレット体が円柱状であり、断面の直径に対する高さのアスペクト比が0.5~3である上記(1)~(4)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(6)第1造粒工程及び第2造粒工程における加熱溶融温度が160~230℃である上記(1)~(5)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(7)木粉の粒径が500μm以下であり、嵩比重が0.1~0.19であり、含水率が10%以下である上記(1)~(6)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(8)混合体の含水率が3%以下である上記(1)~(7)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(9)熱可塑性樹脂が、オレフィン系樹脂を有し、MI値が10g/10min未満である上記(1)~(8)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(10)木材が廃棄された廃木材であり、樹脂体が、廃棄されたプラスチックを再生させた熱可塑性樹脂からなる廃樹脂体である上記(1)~(9)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(11)木粉の配合割合が30~80重量%であり、樹脂体の配合割合が20~70重量%である上記(1)~(10)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法に存する。
 本発明は、(12)上記(1)~(11)のいずれか1つに記載の合成木材の製造方法により得られる合成木材であって、木粉と、熱可塑性樹脂からなる樹脂体と、合成ワックスからなる滑剤と、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂からなる相溶化剤と、脂肪酸塩からなる強化剤と、からなる合成木材に存する。
 本発明の合成木材の製造方法の第1造粒工程においては、木粉と樹脂体との混合物を加熱溶融することにより、表面上、木粉と樹脂体とが混合される。そして、第2造粒工程においては、更に混合体を再加熱溶融してペレット状とすることにより、木粉に含まれる水分や空気が樹脂体に置換された状態で固化される。このことにより、木粉と樹脂体との相溶性が向上する。その結果、成形工程においては、両者の分散性が極めて優れ、歩留まりも向上する。なお、第1造粒工程及び第2造粒工程における加熱溶融温度は160~230℃であることが好ましい。
 また、一時的にペレット状のペレット体とすることにより、保存や輸送が容易にでき、取り扱い性も向上する。なお、ペレット体は、円柱状であり、断面の直径に対する高さのアスペクト比が0.5~3であることが好ましい。
 上記合成木材の製造方法においては、混合体を60℃以下に冷却する冷却工程を更に備える場合、上述した木粉と樹脂体との相溶性がより向上する。
 また、表面に模様を付与する模様形成工程を更に備える場合、木目調等のデザインを容易に付与することができる。
 上記合成木材の製造方法においては、第1造粒工程でミキサーを用いると、容易に撹拌することができ、第2造粒工程でペレタイザーを用いると、容易にペレット状のペレット体とすることができる。
 上記合成木材の製造方法においては、木粉の粒径が500μm以下であり、嵩比重が0.1~0.19であり、含水率が10%以下である場合、又、熱可塑性樹脂が、オレフィン系樹脂を有し、MI値が10g/10min未満である場合、分散性がより一層向上する。
 また、混合体の含水率が3%以下である場合、合成木材の耐久性がより向上する。
 上記合成木材の製造方法においては、木材が廃棄された廃木材であり、樹脂体が、廃棄されたプラスチックを再生させた熱可塑性樹脂からなる廃樹脂体である場合、経済性に優れ、環境にもやさしい。なお、本発明の合成木材を粉砕して、原料として再利用することもできる。
 上記合成木材の製造方法においては、木粉の配合割合が30~80重量%であり、樹脂体の配合割合が20~70重量%であることが好ましい。なお、配合割合は、用途に応じて適宜調整することが可能である。
 本発明の合成木材は、木粉と、熱可塑性樹脂からなる樹脂体と、合成ワックスからなる滑剤と、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂からなる相溶化剤と、脂肪酸塩からなる強化剤と、からなる場合、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、耐久性にも優れる。すなわち、ササクレや棘の発生を抑制でき、吸水性も木材と比較して少なく、シロアリによる食害も生じにくい。
 また、木質感があり、外観、触感にも優れるものとなる。
図1は、本発明に係る合成木材の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 図2は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における粉砕工程、混合工程及び第1造粒工程を示す概略図である。 図3は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における第2造粒工程を示す概略図である。 図4は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における第2造粒工程で得られるペレット体を示す斜視図である。 図5は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における成形工程を示す概略図である。 図6の(a)及び(b)は、本発明に係る合成木材の製造方法により製造された具体的製品(合成木材)を示す断面図である。
 以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
[合成木材の製造方法]
 図1は、本発明に係る合成木材の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
 図1に示すように、本実施形態に係る合成樹脂の製造方法は、木材を粉砕し、木粉とする粉砕工程S1と、該木粉と熱可塑性樹脂からなる樹脂体とを混合し、混合物とする混合工程S2と、混合物を加熱溶融し、木粉と樹脂体とが一体化された混合体とする第1造粒工程S3と、該混合体を60℃以下に冷却する冷却工程S4と、冷却工程を経た混合体を再加熱溶融し、ペレット状のペレット体とする第2造粒工程S5と、該ペレット体を再加熱溶融し、押出成形により成形する成形工程S6と、表面に模様を付与する模様形成工程S7とを備える。
 本実施形態に係る合成木材の製造方法によれば、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、歩留まりが向上する。
 以下、各工程について更に詳細に説明する。
(粉砕工程)
 粉砕工程S1は、木材を粗く破砕した後、細かく粉砕し、木粉とする工程である。
 木材としては、特に限定されず、例えば、ヒノキ、スギ、マツ、ケヤキ、ウリン、イペ、ジャラ、バツ等を用いることができる。
 また、木材は、利用された後、廃棄された廃木材であってもよい。例えば、建築現場や家具工場等で廃棄される木材が挙げられる。なお、本発明の合成木材を粉砕して、選別することにより、原料として再利用することもできる。
 図2は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における粉砕工程、混合工程及び第1造粒工程を示す概略図である。
 図2に示すように、粉砕工程S1においては、まず、木材1を破砕機10に投入し、例えば粒径5~10mmのサイズに破砕する。そして、破砕された木材は、第1ストックタンク11にストックされる。
 次いで、第1ストックタンク11にストックされた木材を、粉砕機12に投入し、例えば、粒径500μm以下の木粉とする。かかる粒径は、300μm以下であることが好ましく、200~300μmであることがより好ましい。
 ここで、木粉の粒径が500μmを超えると、粒径が上記範囲内にある場合と比較して、後述する樹脂体への分散性が不十分となる。なお、木粉の粒径が200μm未満であると、粒径が上記範囲内にある場合と比較して、塊になりやすく、分散され難い。
 そして、粉砕された木粉は、第2ストックタンク13にストックされる。
 木粉は、汎用性の観点から、嵩比重が0.1~0.19のものを用いる。なお、嵩比重とは、きちんと成形された木粉の寸法から体積を計算し、その質量を除して求めた便法の比重をいう。また、嵩比重は、粉砕機12で木材を粉砕する際に適宜調整することができる。
 嵩比重が0.1未満であると、嵩比重が上記範囲内にある場合と比較して、塊になりやすく、分散され難くなり、嵩比重が0.19を超えると、嵩比重が上記範囲内にある場合と比較して、空気が入りやすく、耐久性が不十分となる。
 木粉の含水率は10%以下とする。含水率が10%を超えると、含水率が上記範囲内にある場合と比較して、樹脂体との相溶性が不十分となり、混合され難くなる。
(混合工程)
 混合工程S2は、木粉と熱可塑性樹脂からなる樹脂体とを混合し、混合物とする工程である。
 熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂が主成分として用いられる。すなわち、オレフィン系樹脂の含有割合は50%以上であればよく、100%であることが好ましい。
 かかるオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂又はこれらの重合体等が挙げられる。
 また、熱可塑性樹脂として、オレフィン系樹脂以外の樹脂が含まれる場合、かかる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、ポリビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。
 さらに、熱可塑性樹脂は、利用された後、廃棄されたプラスチックを再生させたものであってもよい。例えば、食品容器、飲料容器、トレー等の廃プラスチックを選別、洗浄、粉砕し、ペレット化された熱可塑性樹脂を用いてもよい。なお、本発明の合成木材を粉砕して、選別することにより、原料として再利用することもできる。
 熱可塑性樹脂のMI値は、10g/10min未満とする。なお、MI値とは、JIS-K7210で規定されるメルトフローインデックス測定により得られた値を意味する。
 MI値が10g/10minを超えると、MI値が上記範囲内にある場合と比較して、押出成形が不良となりやすい。
 樹脂体は、固体の熱可塑性樹脂からなる。樹脂体の形状は特に限定されないが、フレーク状(薄片状)であることが好ましい。この場合、表面積が大きくなるので、混合させやすい。
 また、樹脂体は、上述したように、廃プラスチックを再生させた熱可塑性樹脂からなる廃樹脂体であってもよい。
 図2に示すように、混合工程S2においては、まず、樹脂体を第3ストックタンク14に投入する。そして、連通管15を介して、木粉と樹脂体とを混合させる。
 このとき、サブタンク16を連通管15に連結し、連通管15に収容された各種添加剤を更に添加してもよい。かかる添加剤としては、着色剤、可塑剤、滑剤、相溶化剤、強化剤、充填剤、難燃剤、発泡剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
 混合工程S2において、木粉と樹脂体との配合割合は、木粉を30~80重量%とし、樹脂体を20~70重量%とする。これにより、分散性が優れ、耐久性にも優れる合成木材が得られる。なお、配合割合は、用途に応じて適宜調整することが可能である。
(第1造粒工程及び冷却工程)
 第1造粒工程S3は、混合工程S2を経た混合物を加熱溶融して、例えば、ミキサー17で撹拌することにより、木粉と樹脂体とが一体化された混合体とする工程であり、冷却工程S4は、その混合体を冷却する工程である。
 第1造粒工程S3により、物理的に木粉と樹脂体とが混合され、いわば樹脂体がバインダーの役割を果たして混合体が形成されるが、攪拌された後の分断された形は粒状やペレット状となる。
 第1造粒工程S3においては、ミキサーが用いられるので、木粉と樹脂体の混合物を容易に撹拌することができる。
 かかるミキサー17のタイプは、特に限定されず、プロペラ型、タービン型、パドル型、スクリュー型、ロータリードラム型等が適宜用いられる。
 第1造粒工程S3における加熱温度は、少なくとも樹脂体を軟化させる温度であればよく、例えば、160~230℃であることが好ましい。加熱温度が160℃未満であると、加熱温度が上記範囲内にある場合と比較して、樹脂体が十分に軟化しない場合があり、加熱温度が230℃を超えると、加熱温度が上記範囲内にある場合と比較して、木粉が炭化する傾向がある。
 また、加熱時間は、10分以上が採用される。
 冷却工程S4においては、木粉と樹脂体とが一体化された混合体を冷却機を使用して会危60℃以下に冷却する。これにより、成分である木粉と樹脂体とが良く馴染むようになるので、後述する第2造粒工程S5において、両者の相溶性がより向上する。なお、冷却工程S4は、空冷であってもよい。
 混合体の形状は、特に限定されないが、取り扱い性の観点から、先述したペレット状とすることが好ましい。
 混合体は、含水率が3%以下とする。含水率が3%を超えると、含水率が上記範囲内にある場合と比較して、第2造粒工程S5における分散性が悪く、合成木材の耐久性が不十分となる場合がある。
(第2造粒工程)
 第2造粒工程S5は、冷却工程を経た混合体を再加熱溶融し、ペレット状のペレット体とする工程である。
 第2造粒工程により、木粉に含まれる水分や空気が樹脂体に置換された状態で固化される。
木粉の表面は微細な凹凸部を有しているが、この凹凸部に軟化した樹脂体が入り込み、いわゆる投錨効果が発揮される。
 本実施形態に係る合成木材の製造方法においては、第1造粒工程S3と第2造粒工程S5とを備えることにより、木粉と樹脂体との相溶性が大きく向上する。その結果、合成木材としての強度や耐久性にも良い影響を与える。
 図3は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における第2造粒工程を示す概略図である。
 図3に示すように、第2造粒工程S5においては、例えば、ペレタイザー18が用いられる。すなわち、混合体2をペレタイザー18に投入し、再加熱溶融して、ペレット状のペレット体とする。
 第2造粒工程S5においては、ペレタイザー18を用いることにより、容易にペレット状のペレット体とすることが可能となる。
 また、ペレット体とすることにより、保存や輸送が容易にでき、取り扱い性も向上する。
 第2造粒工程S5における加熱温度は、少なくとも混合体2を軟化させる温度であればよく、例えば、160~230℃であることが好ましい。加熱温度が160℃未満であると、加熱温度が上記範囲内にある場合と比較して、混合体が十分に軟化しない場合があり、加熱温度が230℃を超えると、加熱温度が上記範囲内にある場合と比較して、木粉が炭化する傾向がある。なお、ヘッド圧力は、好ましくは5~15MPaが採用される。
 図4は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における第2造粒工程で得られるペレット体を示す斜視図である。
 図4に示すように、ペレット体3の形状は、円柱状であることが好ましい。
 ペレット体3の長径は、3~10mmであることが好ましい。これらの場合、後述する成形工程S6において、所望の形状に成形しやすくなると共に、取り扱い性が優れる。
 また、ペレット体3の断面の直径H1に対する高さH2のアスペクト比(H2/H1)は0.5~3であることが好ましい。この場合、後述する成形工程において、ペレット体3が均等に溶けることになる。これにより、分散性が向上する。
(成形工程)
 成形工程S6は、ペレット体3を再加熱溶融し、押出成形により一定の形状に成形する工程である。
 本実施形態に係る合成木材の製造方法においては、第1造粒工程S3と第2造粒工程S5とを備えるので、成形工程S6におけるペレット体3の分散性が極めて優れ、歩留まりも向上する。
 図5は、本実施形態に係る合成木材の製造方法における成形工程を示す概略図である。
 図5に示すように、成形工程S6においては、ペレット体3を押出機19に投入し、溶融させて、押出機19の口金から、例えば、中空体として連続して押し出し、更に型枠19bにより外形を整え、切断機19aで切断することにより、所望の形状の合成木材が得られる。
 ここで、成形工程S6においては、加熱温度は、好ましくは160~200℃、ヘッド圧力は、好ましくは10~20MPaで、押出成形が施される。
(模様形成工程)
 模様形成工程S7は、表面に模様を付与する工程である。これにより、合成木材の表面に、木目調等のデザインを容易に付与することができる。
 模様形成工程S7においては、例えば、サンディング機で合成木材の表面を削ることにより、木質感を付与することができる。また、外観のみならず、触感にも優れた模様を付与することができる。
[合成木材]
 本発明の合成木材は、上述した合成木材の製造方法により得られる。すなわち、合成木材の形状は特に限定されず、成形工程S6における押出成形時の型枠に対応した形状の合成木材が得られる。
 本発明の合成木材によれば、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、耐久性にも優れる。すなわち、ササクレや棘の発生を抑制でき、吸水性も木材と比較して少なく、シロアリによる食害も生じにくい。
 図6の(a)及び(b)は、本発明に係る合成木材の製造方法により製造された具体的製品(合成木材)を示す断面図である。
 本実施形態に係る合成木材の形状は、例えば、図6の(a)に示す幕板5や図6の(b)に示すデッキ材7とすることができる。
 本実施形態に係る合成木材は、上述した木粉と、上述した熱可塑性樹脂からなる樹脂体と、滑剤と、相溶化剤と、強化剤と、からなる。
 滑剤としては、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、油脂系合成ワックス(エステル、ケトン類、アミド)、水素化ワックス等の合成ワックスが挙げられ、これらの中でも、ポリエチレンワックスであることが好ましい。
 合成木材は、滑剤を含むことにより、押出成形がしやすくなり、生産性も向上する。
 相溶化剤としては、酸変性ポリオレフィン樹脂、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤等が挙げられ、これらの中でも、酸変性ポリオレフィン樹脂であることが好ましく、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂であることがより好ましい。
 合成木材は、相溶化剤を含むことにより、木粉、樹脂体、滑剤、相溶化剤及び強化剤の分散混合性及び結合性が向上する。
 強化剤としては、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸塩、ABS、MBS、アクリルゴム、塩素化ポリエチレン、EVA等の樹脂等が挙げられ、これらの中でも、脂肪酸塩であることが好ましく、ステアリン酸カルシウムであることがより好ましい。
 合成木材は、強化剤を含むことにより、流動性が向上し、木粉、樹脂体、滑剤、相溶化剤及び強化剤の結合性も向上する。
 合成木材は、含水率が1%以下とすることが好ましい。含水率が1%を超えると、含水率が上記範囲内にある場合と比較して、押出成形時に気泡が発生しやすいという欠点がある。なお、合成木材の含水率が高い場合は、ホッパードライヤー等で乾燥させることが好ましい。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
 例えば、本実施形態に係る合成木材の製造方法において、木材1を破砕機10で破砕し、粉砕機12で粉砕しているが、粉砕機を複数設け、木材1を段階的に粉砕してもよい。
 本実施形態に係る合成木材の製造方法においては、冷却工程S4及び模様形成工程S7を行っているが、これらは必須の工程ではない。
 本実施形態に係る合成木材の製造方法において、第1造粒工程S3ではミキサー17を用い、第2造粒工程S5ではペレタイザー18を用いているが、これらに限定されない。
 本発明に係る合成木材は、ウォーターデッキ、エクステリア材、ベンチ、フェンス、ルーバー等の木材の代替品として用いられる。
 また、木粉と樹脂体との配合割合を変更することにより、木製品、プラスチック製品の両方の代替品として用いることもできる。
 本発明によれば、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、歩留まりが向上する合成木材の製造方法、及び、木粉と樹脂体との分散性が極めて優れ、耐久性にも優れる合成木材を提供できる。
 1・・・木材
 2・・・混合体
 3・・・ペレット体
 5・・・幕板
 7・・・デッキ材
 10・・・破砕機
 11・・・第1ストックタンク
 12・・・粉砕機
 13・・・第2ストックタンク
 14・・・第3ストックタンク
 15・・・連通管
 16・・・サブタンク
 17・・・ミキサー
 18・・・ペレタイザー
 19・・・押出機
 19a・・・切断機
 19b・・・型枠
 H1・・・直径
 H2・・・高さ
 S1・・・粉砕工程
 S2・・・混合工程
 S3・・・第1造粒工程
 S4・・・冷却工程
 S5・・・第2造粒工程
 S6・・・成形工程
 S7・・・模様形成工程

Claims (12)

  1.  木材を粉砕し、木粉とする粉砕工程と、
     該木粉と熱可塑性樹脂からなる樹脂体とを混合し、混合物とする混合工程と、
     前記混合物を加熱溶融し、前記木粉と前記樹脂体とが一体化された混合体とする第1造粒工程と、
     前記混合体を再加熱溶融し、ペレット状のペレット体とする第2造粒工程と、
     該ペレット体を再加熱溶融し、押出成形により成形する成形工程と、
    を備える合成木材の製造方法。
  2.  前記第1造粒工程と前記第2造粒工程との間に混合体を60℃以下に冷却する冷却工程を更に備える請求項1記載の合成木材の製造方法。
  3.  前記成形工程後、表面に模様を付与する模様形成工程を更に備える請求項1又は2に記載の合成木材の製造方法。
  4.  前記第1造粒工程が、前記混合物を加熱溶融してミキサーで撹拌することにより、前記木粉と前記樹脂体とが一体化された混合体とする工程である請求項1~3のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  5.  前記第2造粒工程が、前記混合体をペレタイザーに投入し、再加熱溶融して、ペレット状のペレット体とする工程であり、
     前記ペレット体が円柱状であり、断面の直径に対する高さのアスペクト比が0.5~3である請求項1~4のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  6.  前記第1造粒工程及び前記第2造粒工程における加熱溶融温度が160~230℃である請求項1~5のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  7.  前記木粉の粒径が500μm以下であり、嵩比重が0.1~0.19であり、含水率が10%以下である請求項1~6のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  8.  前記混合体の含水率が3%以下である請求項1~7のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  9.  前記熱可塑性樹脂が、オレフィン系樹脂を有し、
     MI値が10g/10min未満である請求項1~8のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  10.  前記木材が廃棄された廃木材であり、
     前記樹脂体が、廃棄されたプラスチックを再生させた熱可塑性樹脂からなる廃樹脂体である請求項1~9のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  11.  前記木粉の配合割合が30~80重量%であり、
     前記樹脂体の配合割合が20~70重量%である請求項1~10のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載の合成木材の製造方法により得られる合成木材であって、
     前記木粉と、熱可塑性樹脂からなる前記樹脂体と、合成ワックスからなる滑剤と、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂からなる相溶化剤と、脂肪酸塩からなる強化剤と、からなる合成木材。
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