JP2004167799A

JP2004167799A - 内部に空洞を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004167799A
Application number: JP2002335262A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Toshikura; 一彰利倉; Hidetoki Noguchi; 秀時野口
Original assignee: NIKKO KASEI KK
Current assignee: NIKKO KASEI KK
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】軽量でかつ天然木様の断面と優れた二次加工性およびリサイクル性を有する、中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品およびその製造方法の提供。
【解決手段】木材４０〜８０重量％、熱可塑性樹脂６０〜２０重量％および発泡剤を含有する、押出成形された木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品において、その押出成形方向を横断する断面の中央に空洞を有し、かつ該空洞周縁部からその表面に向かって連続して増加する密度勾配を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量でかつ天然木様の断面と優れた二次加工性およびリサイクル性を有する、中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、木質材の吸水性や微生物などによる分解性を抑制するため、あるいは木質材の加工により発生した木屑を再利用するために、木質材の粉砕・切削物を樹脂と混練したものを成形した、いわゆる「合成木材」が知られている。このような合成木材は、家具、窓枠や外壁化粧材などの建築資材、フェンスやデッキ、更には貯蔵もしくは輸送用のコンテナなどに適用されている。近年では、木の風合いを高め、天然の強化充填材として弾性率を高め、そして木材加工で発生した木屑を再使用する（高いリサイクル性）などの目的から、木材含有量を３０〜５０重量％以上に高めた合成木材が知られている。
【０００３】
従来使用されている合成木材は、一般に以下の３種類に分類される。
（１）木材含有量が全体の５０重量％以上である木材・樹脂混合物を、発泡剤を用いずに高圧縮押出成形したもの。このような合成木材は、木の風合いを十分に発現できるが、その反面、重くて反り易く、硬いため、二次加工性が悪い。
（２）有機発泡剤を配合した木材・樹脂混合物を発泡成形したもの（例えば、特許文献１参照）。この種の合成木材は、前記（１）に分類されるものに比べて軽量化が可能でかつ２次加工性も改良されるが、逆に強度が弱く、また木材の含有量が多くて３０重量％程度であることから、外観が木の風合いに欠ける。
（３）木材含有量の高い（例えば、５０重量％以上）非発泡性混合物と発泡性混合物（木材含有量２０重量％以下）を同時押出成形したもの（例えば、特許文献２参照）。この成形品の断面は、非発泡性のシェル部と発泡成形されたコア部の二重構造を有するため、天然木の質感とは程遠いが、軽量化と良好な二次加工性、そして十分な強度を有する。しかし、この成形品は、二重構造ゆえに、木材と同様に切削した場合に、シェル部分が削り取られて木材含有量の低いコア部分が露出し、シェルの存在意義が無くなる。また、組成の異なる材料を二重押出しするため設備費用が嵩み、しかも押出技術に高度な調節あるいは管理が必要となる。さらに、このような構造の成形品は、シェル部とコア部で材質が異なるために、切断面外観の商品価値が低く、リサイクル性にも劣る。また、複雑な製造工程を必要とするだけでなく、シェル部とコア部の界面に発泡ガスが存在すると、成形品として十分な接着強度を得ることができない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３８４６７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２５１４１号公報
【０００５】
本発明者らは、上記欠点を有しない新規な合成木材として、木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品に関する特許出願を既に行っている（平成１３年５月２１日出願、特願２００１−１５１６１１号）。
前記特願２００１−１５１６１１号記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、公知のセルカプロセスを利用して発泡成形された、主として中実の成形品である。この成形品は、高い木材含有量と、木材そのものよりも軽量であること、更には天然木様の断面や平滑な表面外観を特徴とする。さらにこの成形品は、二次加工性やリサイクル性にも優れている。前記特許出願には、欠陥として気泡が内部に存在することが記載されているが、この気泡は偶然生じるものであって、積極的に形成されたものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特願２００１−１５１６１１号記載の中実の発泡成形品を大型化しようとした場合、非常に大きな吐出量の押出機が必要であるばかりか、最終的に得られる成形品の重量が重くなり過ぎ、また原料コストも増加するため、大型成形品の製造が困難であると予想される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発泡成形時に成形用組成物の発泡を早期に完了させて最終製品の内部を空洞化することにより、前記特願２００１−１５１６１１号記載の発泡成形品の有する平滑な表面外観、十分な機械強度および優れた二次加工性などの好ましい特性を変化させること無く、前述の製造装置および重量に関する問題点を克服したものである。
従って、本発明は、木材４０〜８０重量％、熱可塑性樹脂６０〜２０重量％および発泡剤を含有する、押出成形された木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品において、その押出成形方向を横断する断面の中央に空洞を有し、かつ該空洞周縁部からその表面に向かって連続して増加する密度勾配を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品である。本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、いわゆる「中空」であるため、軽量でかつ大型化が容易であり、しかも従来公知の中実の発泡成形品とほぼ同等の強度と２次加工性を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明は、この木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法、およびこの成形品の表面に木目模様の塗装を施した物品も更に提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品
本発明の第１の態様は、その押出成形方向を横断する断面の中央に空洞を有し、かつ該空洞周縁部からその表面に向かって連続して増加する密度勾配を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品である。このような木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、基本的に木材、熱可塑性樹脂および発泡剤を含有する成形用組成物を用いて製造される。
【００１０】
本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品１０は、その内部に空洞を有するものであればよく、好ましくは、図１に示すように、押出成形方向を横断する断面中央に空洞５を有するものであってよい。特に好ましくは、空洞５は、押出成形方向に沿って木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品１０を貫通していてもよい。
【００１１】
本発明で使用される木材は、針葉樹または広葉樹からの木材の切削粉、および木質ボードをリサイクルするために切断、切削または粉砕したものがいずれも使用できる。ここで、木質ボードとは、合板、パーティクルボード、およびＭＤＦ（中密度圧縮合板）等のファイバーボードなどのエンジニアリングウッドが挙げられる。
本発明での木材の好適な使用形態は、切断粉もしくは切削粉、またはそれらの粉砕物である。木材粉の寸法や粒度分布については特に限定されない。これらの木材は、その表面を周知の物理的または化学的処理することによって、分散性または親和性が改善されたものであってもよい。
【００１２】
前記木材の含水率は特に制限されないが、製造中に木材から発生される水蒸気によって過剰な発泡が生じ、結果として得られる発泡成形品における発泡倍率が増大しない程度でなければならない。
【００１３】
本発明で使用される熱可塑性樹脂は、前記木材と混ざりやすく接着性の良いものが望ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコールと酢酸ビニル樹脂との混合物、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、あるいはそれら２種以上の混合物であってよい。
このような熱可塑性樹脂の形状は、特に限定されないが、入手容易性の点でペレットまたは粉状のものが好適に使用される。好ましくは、熱可塑性樹脂は、メルトインデックスが０．１〜２００ｇ／１０分、特に０．５〜５０ｇ／１０分であってよい。メルトインデックスが前記下限を下回ると、加熱混合および成形に好ましい流動性が得られず、逆に上限を超えると、発泡に好ましい溶融張力が得られない。
【００１４】
本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、木材４０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％および熱可塑性樹脂６０〜２０重量％、好ましくは５０〜３０重量％および所望の量の発泡剤を混合して成る成形用組成物から製造される。成形用組成物において、木材含有割合が４０重量％を下回ると、木質感が低くなるとともに、断面中央の空洞部周縁でヒケが大きくなり、そのためにサイジング装置が大掛かりとなる。木材含有割合が８０重量％を超えると、断面中央部に空洞を形成してもなお発泡不足と成り得る。
前記木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、先行技術で使用されるよりも最大木材含有割合が増加したことで、従来使用されているものに比べて高い木の風合いが望まれる用途に適するようになった。
【００１５】
本発明では、発泡剤を用いて、前記木材および熱可塑性樹脂を発泡成形する。好適に使用される発泡剤としては、当該分野で通常使用される化学的発泡剤（すなわち、熱分解性発泡剤）および物理的発泡剤（すなわち、気化性発泡剤）がいずれも使用できる。熱分解性発泡剤としては、例えば、窒素ガスを放出するアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルおよびＮ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、炭酸ガスを放出する４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、炭酸水素ナトリウムなど、およびこれらの複合発泡剤が挙げられる。気化性発泡剤としては、ペンタン、ブタンなどが挙げられる。
【００１６】
本発明では、取り扱い容易性などの面から、熱分解性発泡剤を好ましく使用する。
【００１７】
必要に応じて、前記熱分解性発泡剤と共に、尿素のような発泡助剤を使用してもよい。
【００１８】
本発明では、前記発泡剤を、成形用組成物（必要に応じて、以降に列挙する各種添加物を含む）１００重量部につき０．２〜２．０％、好ましくは０．４〜１．４％の量で添加する。この添加量は、生成される発泡ガスに換算すると、前記成形用組成物（必要に応じて、以降に列挙する各種添加物を含む）１００ｇにつき５０〜５００ｍＬ、好ましくは１００〜３５０ｍＬが添加されることとなる。発泡剤の添加量は、０．２％を下回ると十分な発泡が起こらず、２．０％を超えると、発泡が過剰となり、得られる成形品の機械強度が低下するだけでなく、表面平滑性も悪化する。
【００１９】
前記成形用組成物には、必要に応じて各種添加剤を更に添加してもよい。好適に使用される添加剤の例としては、木酢ガス吸着剤（例えば、生石灰等）、酸化防止剤、光安定剤、帯電防止剤、滑剤（例えば、ステアリン酸カルシウム等）、染料および顔料（例えば、酸化チタン等）、可塑剤、離型剤、ガラス繊維、金属繊維、金属フレーク、難燃剤、紫外線吸収剤の他に、充填剤、補強剤、相溶化剤などが挙げられる。ここで、相溶化剤は、木材（親水性）と熱可塑性樹脂（疎水性）の親和性を高めて混合し易くする目的で添加されるものをいう。
【００２０】
前記添加物は、目的とする本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の特徴や特性を損なわない範囲内で前記成形用組成物に添加されてよい。
【００２１】
本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、例えば、図１または２に示すように、その押出成形方向（図１および２中の矢印方向）を横断する断面の中央に空洞を有している。本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品および空洞は、図１および２に示すような直方形であっても、あるいは球形や立方体などの別の形状であってもよい。最も好ましくは、空洞は、押出成形方向に沿って木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品を貫通していてもよい（図２）。
【００２２】
前記空洞を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、例えば図３中、実線で表すように、空洞周縁部から成形品の表面に向かって連続して増加する密度勾配を有する。ここで、図３の実線は、図２の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品におけるＡ’−Ａ線上の、空洞周縁部から成形品の表面までの密度の変化を表している。
【００２３】
本発明において、空洞は一般の発泡成形品に通常生じる気泡やセルと呼ばれるものとは異なっており、積極的に空洞と認識し得る程度の大きさが必要である。成形品のサイズに依存して変化するため、空洞の大きさを特定することは難しいが、例えば、直径約１ｍｍ〜約３ｍｍの気泡の１０倍を超えるものである。空洞は、前記直径約１ｍｍ〜約３ｍｍの気泡やセルが２〜３個連続した形態のものではない。
【００２４】
木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法
本発明は、第２の態様として、内部に空洞を有しかつ特徴的な密度勾配を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法を提供する。本発明の方法は、（ｉ）成形用組成物を押出機で加熱混合する工程、および
（ｉｉ）混合された成形用組成物を、押出機に連結された金型へ搬送して発泡成形する工程
を含む。本発明では、図４に例示するような押出成形装置を用いて、成形用組成物１１０を、先ず押出機１０３内で加熱混合した後、この押出機１０３に連結された金型１２０へ搬送して、セルカプロセスにより発泡成形を行う。
【００２５】
工程（ｉ）
押出機に導入する前記成形用組成物は、木材、熱可塑性樹脂、発泡剤および任意の添加物を含有する。押出機での混合は、この成形用組成物の全組成をそれぞれ押出機に導入することにより行っても、あるいは発泡剤以外の組成を予備混合した後、得られる混合物と発泡剤をそれぞれ押出機に導入することにより行ってもよい。
例えば、後者の手順の場合は、最初に木材、熱可塑性樹脂および発泡剤以外の添加物を混練機などを用いて加熱混合し、ストランドを成形した後、使用する押出機の原料として適度な長さに切断してペレット状の木材・熱可塑性樹脂複合材を得る。次に、このペレットと発泡材を事前に混合したものを、押出機の原料供給口から供給して混合する。
【００２６】
加熱混合に使用される押出機は、従来使用されるもの、例えばヒーターで加熱可能なシリンダー内に混合・押出兼用のスクリューを備えた単軸もしくは二軸スクリュー押出機またはそれ以上の多軸スクリュー押出機であってよい。
【００２７】
押出機内での加熱混合温度は、使用される熱可塑性樹脂に応じて変化してよいが、一般には１００〜２５０℃の範囲に設定される。混合時の温度が前記１００℃未満では、熱可塑性樹脂が十分に溶融軟化せず、また前記２５０℃超えると木材が縮合反応などによって分解し始めて、劣化する。
【００２８】
工程（ｉｉ）
図４において、押出機１０３内のスクリュー１０１の作用により加熱混合された成形用組成物１１０は、押出機１０３内の下流先端部付近に設置されたマンドレル１０２と押出機１０３内壁との隙間を通過して金型１２０へ押し出されるように搬送され、金型１２０内で公知のセルカプロセスにより発泡成形される。
セルカプロセスによれば、十分に混合された成形用組成物は、金型内での活発な発泡に先行して、それから形成される成形品表面相当部位を冷却固化し、成形品表面に極薄いスキン層を形成した後、発泡を活性化される。これにより、得られる成形品には、発泡が完了した内部と、平滑な表面外観が同時に達成され得る。
【００２９】
本発明で好適に使用される金型１２０は、図４に示すように、加熱領域（Ｉ）と冷却領域（ＩＩ）を含んで成る。これら領域の間には、所望により、断熱材が挿入されていてよい。
【００３０】
金型１２０の加熱領域（Ｉ）は、その外部を好ましい加熱手段、例えば、ヒートジャケット１２１で覆うことによって、成形用組成物を加熱し、発泡を開始または活発化させる。加熱領域（Ｉ）内部には、その搬送方向を横切る断面中央部に、マンドレル１０２の延長部分（以降、中子１０２ａという）が存在する。そのため、加熱領域（Ｉ）内において、成形用組成物１１０は、中子１０２ａを包囲したまま加熱されて、好ましくは中子を出た直後に発泡が開始される。
【００３１】
ここで、成形用組成物１１０は、前記加熱領域（Ｉ）に達するまで、例えば、工程（ｉ）での加熱混合後に既に発泡が開始されていてもよいが、特に好ましくは、非発泡であるか、あるいは発泡を開始していたとしても、十分に活発化されていないことが望ましい。
【００３２】
加熱領域（Ｉ）の下流には冷却領域（ＩＩ）が配置される。冷却領域（ＩＩ）では、例えば、金型外側に配置された冷却手段、例えば、水冷ジャケットによって、成形用組成物が冷却される。特に、冷却領域（ＩＩ）内では、成形用組成物の金型内側と接している部分（すなわち、成形品表面相当部）が冷却されて発泡が停止するため、得られる成形品に平滑な表面が提供される。
【００３３】
金型１２０内の冷却領域（ＩＩ）での成形品表面相当部の固化が不十分であると、成形品の内部での活発な発泡によって成形品表面が波打ちが生じる。逆に冷却しすぎると、表面に厚い層ができ、切断面に２層構造が見られる。本発明では、冷却領域（ＩＩ）の温度は、例えば、断熱材を使用しない場合、通常１０〜１４０℃、好ましくは３０〜１４０℃、より好ましくは３０〜１１０℃に設定する。
【００３４】
本発明によれば、得られる成形品表面の優れた平滑性を保持しつつ、発泡終了時に成形品内部の中央に空洞を形成する必要がある。空洞を形成するには、中子１０２ａから出たところで発泡する力を減少するように制御することにより、中実の場合よりも短期に発泡を終了点近くまで持っていくことが必要であり、そうすれば中子に相似した形で、中子の大きさよりも小さな空洞となる。このような空洞を形成する手段としては、以下の３種類の単独および組合せが考えられるが、これらに限定されない。
（１）中実の場合よりも、低い発泡開始温度で成形用組成物を発泡させる。
（２）冷却領域（ＩＩ）の少なくとも上流側の一部まで中子を延長する。
（３）冷却領域（ＩＩ）内の実質的な冷却部分を、中実の場合よりも、加熱領域に近づける。
【００３５】
前記手段（１）において、発泡開始温度は、本質的には加熱領域（Ｉ）での成形用組成物の加熱温度を表すが、場合により前記工程（ｉ）の加熱混合時の温度も包含する。中実の場合よりも低い発泡開始温度に加熱すると、成形用組成物が中子から出た直後に発泡を開始する際、発泡はより短期に終了し、中子の相似形が成形品内に残されて、空洞になる。これらの温度を、１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜２１０℃に設定する。前記上限を上回ると、成形用組成物の発泡を短期で終了できなくなり、中子の存在域ですぐに終点に達成せず、中実になる。
【００３６】
前記手段（２）では、図５のように、中子を冷却領域（ＩＩ）まで延長する。図４（ａ）に示すような、通常使用されている押出成形装置では、冷却領域（ＩＩ）内に中子１０２ａが存在しないため、中子を出た直後の成形用組成物の発泡する力が強く、発生するガスの圧縮膨張作用によって中子に対応した空洞が徐々に小さくなり、発泡終了時には中実の発泡成形品が得られる。そのため、本発明では、図５に示すように、中子を冷却領域（ＩＩ）の少なくとも上流側の一部まで延長する。
この手段によれば、冷却領域（ＩＩ）の上流側では、成形用組成物の成形品表面相当部では冷却固化が開始されるため、成形用組成物は全体的に発泡する力が弱められ、中子を出た直後の発泡は、すぐに終了点に達し、得られる成形品内部中央には、制御された寸法の空洞が残される。
【００３７】
前記手段（３）は、図４（ｂ）を用いて説明できる。図４（ｂ）によれば、冷却領域（ＩＩ）での冷却は、例えば、＃１〜＃５の５個の配管１２５に冷却媒体、具体的には水を流すことにより行われる。通常は、５個の配管１２５全てに冷却媒体を流さず、例えば＃２〜＃５にのみ流して冷却している。本発明では、その領域を拡大して、＃１〜＃５の全ての配管１２５に冷却媒体を流して、実質的な冷却域をより加熱領域に近づけて、成形用組成物の固化を早めることにより、空洞を形成してもよい。
【００３８】
冷却領域（ＩＩ）で十分に冷却固化された成形品１０は、金型１２０の下流に接続された引取機１０６により搬出される。引取機１０６による成形品の引取速度は、押出機からの押出速度と同等またはそれ以上である。しかし、引取機１０６は、成形品を金型から引き延ばすように無理に引き出すのではなく、好ましくは単なるガイドとして機能し得る速度で操作される。
【００３９】
こうして得られる本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、その内部中央に空洞を有し、そしてこの空洞周縁から成形品表面に向かって連続して、好ましくは放射線状に連続して、増加する密度を有すると同時に、優れた天然木様の外観を有し、しかも使用目的に適した強度や優れた２次加工性を発現し得る。
【００４０】
木目模様の塗装を施した物品
本発明は、第３の態様として、前記木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の表面に木目模様の塗装を施した物品も提供する。
本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品に木目模様の塗装を施す方法は、特に限定されないが、例えば、特願２０００−３９０２８２号に記載されているような方法、すなわち、前記成形品の表面を研削して木目状の溝を設けその溝内に染料または顔料を染み込ませることにより行なわれてよい。ここで、前記製品の表面研削は、詳しくは、最初の研削により形成される溝の間の隆状の頂上部を、後続の研削工程で研削および研磨するように、少なくとも２種の大きさの砥粒を用いて行なう。これにより、頂上部の毛羽立ちを除去し、溝内部にのみ毛羽立ちを残すことで、木目状の凹凸のみならず、その後の塗装によって色の濃淡が形成された、より天然木に近い質感を再現することが可能となる。
染料または顔料の染み込みは、塗料を成形体の表面に刷毛塗りまたはスプレー塗装によって行なわれる。塗料としては、周知のもの［例えば、オイルステイン、水性ステイン、溶剤ステインまたはアルコールステインなどのステイン系（素地着色型）あるいは、ウレタン、アクリル、ウレタンアクリレート、ラッカーまたはアミノアルキドを含むコート系（塗膜着色型）］がいずれも使用できるが、より好ましくはステイン系塗料を使用する。
塗装後、表面の艶を出すために、透明塗料を使用してよく、ウレタン、アクリル、ウレタンアクリレート、ラッカー、アミノアルキドまたはニスなどが挙げられる。
【００４１】
本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品およびそれに木目模様の塗装を施した物品は、例えば、木材そのものでは腐蝕が激しいために適用し難い用途（例えば、家具、窓枠、ドアパネル、フローリング、内装パネル等の建築用半製品、貯蔵用または輸送用コンテナ、パレット、フェンス、デッキ、外壁化粧剤など）に有用に適用され得る。
【００４２】
【実施例】
以下の実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例の内容に限定されるものではない。
実施例１
１．試験用試料の製造
下記表１の組成および配合量を用いて日光化成株式会社製一軸スクリュー押出機（シリンダー径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ比２４、１５ｋＷ）に供給して加熱混合した。混合された成形用組成物を、押出機に連結された９０ｍｍ幅×３９ｍｍ厚の金型において発泡成形して、空洞を有する（すなわち、「中空」の）本発明の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品および比較例としての中実の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品をそれぞれ製造した。
【表１】

【００４３】
ここで、使用した金型は、加熱ジャケットで覆われた加熱領域（Ｉ）と水冷ジャケットで覆われた冷却領域（ＩＩ）から構成され、加熱領域（Ｉ）と冷却領域（ＩＩ）は隣接しているが、両者の間に断熱材は使用しなかった。
【００４４】
加熱混合および発泡成形に関する各条件は以下のように設定した。
【表２】

^３）図４ｂに示す冷却領域（ＩＩ）において、水管１２５＃１〜５全てに水を流した。
^４）図４ｂに示す冷却領域（ＩＩ）において、水管１２５のうち、＃１は水を流さず、＃２〜５に水を流した。
^５）金型から成形品を引き延ばすように無理に引き出すのではなく、単なるガイドとして搬送する速度。
【００４５】
各成形品は、以降に説明する各評価試験に適当な長さにそれぞれ切断して試験用試料とした。これら試験用試料について、以下の評価を行なった。
（１）空隙率（外観観察）
試料を押出し方向を横断する方向に切断し、その断面を目視観察して、表面、および内部における巣穴の有無を調べた。ここで、巣穴は欠陥であって、中空の試料中の意図的に形成された空洞を除く。
（２）密度
９００ｍｍ長に切断した試料において、表面から厚さ（実寸３９．０ｍｍ）方向に０．１ｍｍずつ研削し、研削された部分毎の密度を、ＪＩＳＺ２１０１に従ってそれぞれ測定した。ここで、中空の試料については表面から空洞周縁部（表面からの厚さ８．８ｍｍ部位）までを、そして中実の試料については表面から反対の面までを測定範囲とした。
（３）曲げ強度
３００ｍｍ長に切断した試料について、ＪＩＳＫ７２０３に準拠して測定した。
（４）圧縮強度
適宜切断された試料の中心部分から、９０ｍｍ幅×２０ｍｍ長×３９．０ｍｍ厚（実寸）の試料片を切りだし、これについて、圧縮強度をＪＩＳＫ７２０８に準拠して測定した。
（５）釘引抜き抵抗
９０ｍｍ幅×４０ｍｍ長×３９．０ｍｍ厚（実寸）に切断した試料について、ＪＩＳＺ２１０１に準拠して測定した。
（６）手鋸切断性
適当な長さの成形品と同じ厚さの木材を、木工用の手鋸を用いて手で切断し、その時の切断容易さ（硬さ感覚）を比較した。
結果をそれぞれ以下の表３にまとめる。
【００４６】
【表３】

^６）成形品の厚さ方向の寸法
^７）成形品表面から８．８ｍｍ厚さ（空洞周縁部）における密度
【００４７】
図３は、上記評価（２）で測定した、各試料について厚さ方向に対する密度の変化を表しており、実線が中空試料（実施例）の、そして破線が中実試料（比較例）の密度結果をそれぞれ示す。図３からは、中空試料が厚さ８．８ｍｍから中心に空洞を有していることと、中空および中実試料がいずれも空洞周縁部または中心から表面に向かってそれぞれ放射線状に増加する密度勾配を有していることが分かる。
【００４８】
実施例２
実施例１で製造した本発明の中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品を以下の工程に付すことにより、表面に木目模様の塗装を施した物品を製造した。
前記成形品の表面を、以下の３つの工程に付して、木目模様を形成した。
・第１工程：粒度＃２４（ＪＩＳＲ６００１またはＪＩＳＲ６０１０）の砥粒を固定した研削シートを適用したベルトサンダー（菊川鉄工所製）において、成形品表面を一定方向に、表面から０．４ｍｍの厚さ分サンディングした。サンディング後の成形品の表面粗さＲｍａｘ６０〜３００μｍ。
・第２工程：研削シートを、粒度＃２４０（ＪＩＳＲ６００１またはＪＩＳＲ６０１０）の砥粒を固定した研削シートに変えて、一定方向に、表面から０．２ｍｍの厚さ分サンディングした。これにより、最初のサンディング工程によって形成された隆状の超上部を、研削溝を完全に消さない程度に研削および研磨して、頂上部の表面粗さをＲｍａｘ１０〜４０μｍとした。２度のサンディング後、成形品では、最初のサンディングによって研削された溝の内側にのみ、毛羽立ちを有する研削面を残した。
・第３工程：ブラシの毛の太さがφ０．３ｍｍのステンレス製ブラシを用い、第１および第２工程と同方向に表面ブラッシングを行ない、前記研削溝間の隆状の頂上部をさらに研削および研磨し、頂上部の毛羽立ちを更に除去した。
なお、第１および第２工程におけるベルトサンダーの研削速度は８００ｍ／分であり、ワーク送り速度は５ｍ／分とした。
【００４９】
第３工程後の成形品表面にオイルステインを塗布した結果、深みの有る木目模様を表面に有する物品が得られた。
次いで、艶出し透明ウレタンを塗布したところ、最表面は天然木塗装に近い艶が出た。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、セルカプロセスによる発泡成形により得られ、軽量でかつ天然木と同等の優れた二次加工性（釘打ち性、切断性および研削性）を有する。
特に、本発明によれば、セルカプロセスの特徴とされる中子の厚さを最適化して成形品の平均発泡倍率を好適な範囲に制御することにより、４０重量％を超える高い木材含有量が達成できる。しかも、本発明によれば、加熱温度を高め、かつ冷却領域（ＩＩ）における水冷を強化する（例えば、水を流す水管を増やす）ことによって、中子に対応して、押出し方向を横断する成形品断面中央部に、所望の寸法の空洞を残すことが可能である。この成形品は、空洞の存在により、成形品内への配線の設計が可能であり、あるいは金具などを用いず、空洞に支持材をいれ込んで固定できる建築用建材としても利用可能である。
【００５１】
本発明の中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、その表面から内部へ向かって連続して低下する密度勾配を特徴とする。この密度勾配は、例えば、この成形品表面に木目模様の加工を行う際、木目状の凹凸を形成するための成形品の表面切削をより容易にし、そしてこれに後続する塗装において、凹部内への塗料の染み込みが促進され、その結果、木目状の凹凸のみならず、塗装によって色の濃淡が形成された、より天然木に近い質感を有する物品を得ることができる。
【００５２】
本発明の中空木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品は、研削粉などの廃棄木材が再利用できることから、リサイクル性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の一態様を表す鳥瞰図である。
【図２】本発明の中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の別態様を表す鳥瞰図である。
【図３】中空および中実の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品断面の厚さ方向に対する密度変化を表すグラフである。
【図４】本発明の方法において、発泡成形する際に使用される押出機およびそれに連結された金型の模式的な断面図である。
【図５】本発明の方法において、発泡成形する際に使用される押出機およびそれに連結された金型の模式的な断面図であって、中子が冷却領域まで延長されたものを表す。
【符号の説明】
５…空洞、１０…本発明の中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品、１０１…スクリュー、１０２…マンドレル、１０２ａ…中子、１０３…押出機、１０６…引取機、１１０…成形用組成物、１２０…金型、１２１…ヒートジャケット、１２２…冷却ジャケット、１２５…水管

Claims

木材４０〜８０重量％、熱可塑性樹脂６０〜２０重量％および発泡剤を含有する、押出成形された木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品において、その押出成形方向を横断する断面の中央に空洞を有し、かつ該空洞周縁部からその表面に向かって連続して増加する密度勾配を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品。
空洞が押出成形方向に沿って該木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品を貫通している請求項１記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品。
発泡剤が、木材、熱可塑性樹脂および発泡剤の合計１００重量部に対して０．２〜２．０重量％の量で配合される請求項１記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品。
木材が、木材または木質ボードの切断粉もしくは切削粉またはそれらの粉砕物である請求項１記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品。
木材４０〜８０重量％、熱可塑性樹脂６０〜２０重量％および発泡剤を含有する成形用組成物を押出機で加熱混合した後、押出機に連結された金型へ搬送して発泡成形する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法において、該木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品が、その押出成形方向を横断する断面の中央に空洞を有し、かつ該空洞周縁部からその表面に向かって連続して増加する密度勾配を有することを特徴とする、木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法。
空洞が押出成形方向に沿って該木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品を貫通している請求項５記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法。
発泡剤が、成形用組成物１００重量部に対して０．２〜２．０重量％の量で配合される請求項５記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の製造方法。
請求項５〜７のいずれかに記載の方法で得られる、その内部に空洞を有し、かつ該空洞周縁部からその表面に向かって連続して増加する密度勾配を有する木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品。
請求項１または８記載の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の表面に木目模様の塗装を施した物品。
木目模様の塗装が、中空の木材・熱可塑性樹脂複合発泡成形品の表面を研削して木目状の溝を設け、その溝内に染料を染み込ませたものである請求項９記載の物品。