JP3799886B2

JP3799886B2 - 木質調成形体及びその製造方法

Info

Publication number: JP3799886B2
Application number: JP23273499A
Authority: JP
Inventors: 隆嗣稲生; 政喜伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2000135706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然な木目の外観を有し、触感及び質感等の表面特性に優れた木質調成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂と天然繊維の複合材料を成形した木質系成形体は、従来、例えばチップ等の木片を解繊機等により解繊して得られた木質繊維に合成樹脂を添加し、これを成形することにより製造されている。この木質系成形体は、風合い、触感を木材に近づけた合成木材として、木材の代用用途に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の木質系成形体は、木質繊維が成形体内にランダムに存在しており、表面意匠性が乏しく、すなわち天然木材に似た木目を表面に再現することが困難であり、従って自動車の内装品、電気製品のキャビネット及び家具等において芯材としてのみ用いられていた。そして表面に天然木材の木目を表そうとする場合には、塩化ビニルフィルム、メラミンフィルム、上質紙等のような木目模様を印刷した表皮材を表面に設けることが必要であった。しかしながら、このような表皮材では天然木材の風合い、触感を再現することは困難であった。さらに、この従来の木質系成形体は表面が多孔質であるため、この表面を塗装しても塗料の吸い込みが多く、光沢のある平滑な塗装を設けることが困難であり、さらに吸水性、吸油性が高いといった問題もあった。
【０００４】
本発明は、このような従来の木質系成形体の問題を解決し、自然な木目の外観を有し、かつ天然木材の有する微細な風合い、触感等の表面特性を有する木質調成形体及びその製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために１番目の発明によれば、木質調成形体の製造方法において、周囲に樹脂が配されるように木質繊維をその繊維方向をそろえて複数配列し、繊維方向に対して垂直方向に圧縮成形することにより、圧縮面を表面とした木質調成形体が得られる。
【０００８】
また、上記問題点を解決するために２番目の発明によれば、木質調成形体の製造方法において、木質繊維と熱可塑性樹脂繊維をその繊維方向をそろえて複数配列し、繊維方向に対して垂直方向に加熱圧縮成形することにより、圧縮面を表面とした木質調成形体が得られる。
【０００９】
また、３番目の発明では上記問題点を解決するために１番目の発明において、樹脂として熱可塑性樹脂が用いられる。
また、４番目の発明では上記問題点を解決するために１〜２番目の発明において、木質繊維として撚られているものが用いられる。
また、５番目の発明では上記問題点を解決するために１〜４番目の発明において、得られた木質調成形体を芯材に接合する工程をさらに含む。
【００１０】
また、上記問題点を解決するために６番目の発明によれば、木質繊維が一定方向に配向しており、この木質繊維の周囲に樹脂が配されている、上記１〜５番目の発明により得られる木質調成形体が提供される。
【００１３】
１番目の発明では、周囲に樹脂を配した木質繊維をその繊維方向をそろえて複数配列しておいて圧縮成形することにより、確実に木目を再現することができる。
２番目の発明では、木質繊維と熱可塑性樹脂繊維をその繊維方向をそろえて複数配列しておいて加熱圧縮成形することにより、溶融した熱可塑性樹脂によって木質繊維が接合し、確実に木目を再現することができる。
【００１４】
３番目の発明では、樹脂として熱可塑性樹脂を用いることにより、加熱圧縮成形により溶融した熱可塑性樹脂によって木質繊維が接合し、確実に木目を再現することができる。
４番目の発明では、木質繊維として撚られたものを用いることにより、柔軟性が付与され、繊維束を曲げることができ、木目の自由度を高くすることができる。
【００１５】
５番目の発明では、１〜４番目の発明で得られた木質調成形体を表皮材として用い、これを芯材に接合することにより、確実に木目を再現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、木質繊維と樹脂を含む複合材料を圧縮成形により成形して得られたブロック状成形体の略図である。本発明において用いる木質繊維としては、木材、麻、ヤシ、竹等の天然素材を解繊することにより得られたものを用いることができる。この解繊方法は特に限定されず、従来の方法を用いることができる。例えば、ヒノキ、アカマツ、スギ、ラワン、ブナ等の木材を加圧して蒸煮し、そのままの圧力で機械的にほぐす方法や、蒸煮した後、常圧で機械的にほぐす方法等を用いることができる。
【００１７】
樹脂としては、圧縮成形により木質繊維と一体的に結合し、成形体を形成するものであればよく、熱可塑性樹脂、例えば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、ポリエステル、ナイロン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート等、並びに熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル等を用いることができるが、成形性、加工性等の観点から熱可塑性樹脂が好ましい。
【００１８】
この木質繊維と樹脂とを混合し、必要により他の添加剤を添加し、圧縮成形により、図１に示すようなブロック状の成形体１が得られる。樹脂の含有量は、木質繊維と樹脂の混合物全体の20〜50重量％であることが好ましい。20重量％より少ないと成形体に十分な結合が得られず、50重量％より多いとコストが高くなり、さらに木質調の外観が乏しくなるからである。圧縮成形の条件は、使用する木質繊維と樹脂に応じて、ブロック状の成形体が得られるように適宜決定する。
【００１９】
このように圧縮成形することにより、樹脂との混合物中にランダムに存在していた木質繊維は圧縮方向に対して直交方向に配向する。そこで、図２に示すように、このブロック状成形体を圧縮方向に切断すると、得られた成形体２は、切断面３から見た場合にこの木質繊維が木目のように配向し、木質調の外観が得られるのである。
【００２０】
また、上記のようにして木質繊維と樹脂を含む複合材料から圧縮成形により複合板４を形成し、これを図３に示すように板厚方向に積層して、図１に示すようなブロック状成形体を形成してもよい。こうして得られたブロック状成形体を、図４に示すように、積層方向に切断すると、得られた成形体２は、切断面３から見た場合にこの木質繊維が木目のように配向しており、さらに複合板の間の界面５が明確になり、木目がより明確になる。
【００２１】
また、木質繊維として長繊維を用い、この長繊維をその繊維方向をそろえて配列し、かつこの繊維の周囲に樹脂を配して圧縮成形することにより、ブロック状成形体を製造してもよい。木質繊維の長繊維の長さは、作製する成形体の木目方向の長さと同程度であることが好ましく、直径は100 μm 〜５mmであることが好ましい。樹脂としては、上記と同様、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂共に使用することができる。
【００２２】
具体的には、長繊維に樹脂を含浸させておき、この樹脂を含浸させた長繊維をその繊維方向をそろえて束ね、圧縮成形する。このように、予め繊維の方向をそろえてから成形するため、得られた成形体においては、繊維の配向性が一層向上することになり、木目がより明確になる。
【００２３】
樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、この熱可塑性樹脂を長繊維として用いることが好ましい。すなわち、図５に示すように、木質繊維の長繊維６と熱可塑性樹脂の長繊維７を束ねる。この際、熱可塑性樹脂の繊維７の比率は、上記と同様に20〜50重量％であることが好ましい。
【００２４】
次いで、この木質繊維と熱可塑性樹脂繊維の束を、その繊維方向をそろえて成形型に入れ、加熱圧縮する。この際の加熱温度は用いる熱可塑性樹脂によってきまり、すなわち樹脂が溶融するに十分な温度に加熱する。この加熱圧縮により、繊維束中において熱可塑性樹脂繊維は溶融し、木質繊維の間の隙間を埋める。この後、冷却することにより溶融した熱可塑性樹脂は固化し、成形体が得られる。この成形において、木質繊維の繊維方向を一方向にそろえて成形しているため、得られた成形体において木質繊維はその繊維方向が一定方向に配向されており、表面に天然木材に類似した外観を呈している。
【００２５】
さらに、以上のようにして得られた木質調成形体を表皮材として用い、芯材に接合してもよい。図１に示すような、ブロック状成形体から切断する際に、その厚さを薄く、具体的には0.5 〜１mm程度の厚さにスライスすることが好ましい。こうして得られた薄い表皮材は芯材に接合する際に、芯材の表面形状、例えば曲面に適合させることができる。具体的には、図６に示すように、表皮材８を芯材９の上にのせ、例えば接着材により接合する。木質調成形体の製造において、樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合、表皮材８の上からホットプレスによって樹脂を溶融させ、表皮材８を芯材９に溶着させることができる。また、芯材として熱可塑性樹脂より製造されたものを用いた場合も同様にホットプレスによって表皮材を溶着させることができる。このようにホットプレスで溶着させると、表皮材中の熱可塑性樹脂が成形体の表面全体を覆うことになるため、表面平滑性、吸収性、塗装性等の表面特性が向上する。
【００２６】
以上のようにして得られた本発明の木質調成形体は、木質繊維が一定方向に配向しており、木質繊維の微細な凹凸が天然木材の微細な凹凸を再現し、天然木材に匹敵する触感及び質感を有し、木質感に優れている。
【００２７】
【実施例】
実施例１
直径0.1 〜２mm、繊維長１〜40mmの木質繊維70重量％とポリプロピレン樹脂30重量％を混合し、圧縮成形により大きさ90mm×50mm、板厚70mmのブロック状成形体を成形した。この成形体を圧縮方向に厚さ１mmにスライスし、90mm×70mm×１mmの木質調成形体を得た。また比較材として、木質繊維をメラミン・ユリア樹脂で結合させたミディアムデンシティファイバーボード（ＭＤＦ）を用いた。
【００２８】
こうして得られた本発明の木質調成形体の外観は、木目が表面に現れており、また触感も天然木に近いものであった。これに対して、ＭＤＦは、触感は天然木に近いが、木質繊維がランダムに配向しているため木目が現れておらず、意匠性に乏しいものであった。
【００２９】
次に、上記の木質調成形体を表皮材として用い、同様にして製造した大きさ90mm×70mm、厚さ３mmの芯材上にのせ、加熱圧縮により芯材に溶着させた。こうして得た木質調成形体は塗料の染み込みが少なく平滑性において優れていたが、一方、ＭＤＦは塗料の吸い込みが多く、多量の塗料を塗布しなければ平滑性は発現しなかった。また、40℃、90％ＲＨに５時間放置後の吸水量は、本発明の木質調成形体では25g/m²であったが、ＭＤＦでは126g/m² であった。さらに、ＭＤＦでは吸水によるそりがみられた。
【００３０】
実施例２
直径0.1 〜２mm、繊維長１〜40mmの木質繊維70重量％とポリプロピレン樹脂30重量％を混合し、加熱圧縮成形により大きさ90mm×50mm、板厚３mmの平板を20枚成形した。この平板を再加熱し、表面を溶融させて積層し、ブロック状の成形体を得た。この成形体を圧縮方向に厚さ１mmにスライスし、90mm×70mm×１mmの木質調成形体を得た。この木質調成形体では木質繊維が一方向に配列しており、天然木材の微細な凹凸を再現していた。
【００３１】
実施例３
直径10〜30μm 、繊維長20〜30mmの麻繊維を撚ることにより作製した直径200 〜400 μm の撚糸である木質繊維を液状エポキシ樹脂の槽の中に浸した後、150mm ×200mm 、板厚３mmの鋼板の長手方向に巻き付けて一方向に配列させた。この巻付けは、繊維の厚さが５mmに達するまで行った。この樹脂が含浸した麻繊維が巻き付けられている鋼板を、繊維部の厚さが３mmに達するまで圧縮し、120 ℃で２時間、樹脂を硬化させた。硬化した材料を鋼板から剥がして取り出した。こうして得られた木質調成形体では麻繊維が一方向に配列しており、天然木材の微細な凹凸を再現していた。
【００３２】
実施例４
直径0.1 〜２mm、繊維長５〜40mmの木材繊維70重量％と、直径10〜100 μm 、繊維長５〜50mmのポリプロピレン樹脂繊維30重量％を収束させ、直径５mmの繊維束を形成した。この繊維束を240mm の長さに切断し、240mm ×90mm×３mmの大きさの平板に相当する重量を秤量した。そして170 ℃に加熱しておいた240mm ×90mm×３mmの平板型に投入し、170 ℃において50kgf/cm²(4.9MPa) の圧力で圧縮した。１分後、型ごと取り出し、冷却を十分に行った後、型から成形体を取り出した。そして木工用カンナで表面仕上げを行った。
【００３３】
得られた成形体を、天然木材（ひのき）及び木目をプリントした塩化ビニルフィルムと比較した。目視で比較すると、本発明の成形体には、図７に示すように、一方向に配列した微細な凹凸が認められ、木材の風合いが得られている。一方、塩化ビニルフィルム製品は、模様は印刷のため木材と類似しているが、凹凸が荒く、木材成分を含んでいないため、天然木材の風合いが感じられない。
【００３４】
図８は、樹脂中に木材繊維をランダムに分散させた従来の木質系成形体の表面写真である。この写真より明らかなように、従来の木質系成形体の表面には木目が現れておらず、図７に示す本発明の成形体とは明らかに区別される。
【００３５】
本発明の成形品、天然木材（ひのき）及び塩化ビニルフィルムについて接触式表面粗さ計（東京精密社製）により表面粗さを測定した。操作速度0.3mm/sec 、水平方向200 倍、垂直方向1000倍で測定した結果のチャートを図８に示す。図８中、８ａは天然木材について、８ｂは塩化ビニルフィルムについて、８ｃは実施例２で得られた成形品について、８ｄは実施例３で得られた成形品について、そして８ｅは実施例４で得られた成形品についてのチャートである。このチャートより、本発明の成形体は天然木材に匹敵する表面粗さを有することがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、一方向に配列された天然繊維により、天然木材に近い微細な凹凸の木目が得られ、印刷木目よりも木質感に優れた成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】木質繊維と樹脂から圧縮成形により形成したブロック状成形体の略図である。
【図２】図１のブロック状成形体から木質調成形体を切断する際の略図である。
【図３】木質繊維と樹脂から圧縮成形により形成した複合板を積層する際の略図である。
【図４】図３の積層体から木質調成形体を切断する際の略図である。
【図５】木質繊維と熱可塑性樹脂繊維の束を示す略図である。
【図６】表皮材を芯材に溶着する際の略図である。
【図７】本発明の成形体の表面状態を示す、図面にかわる写真である。
【図８】木質繊維をランダムに樹脂中に分散させた、従来の木質系成形体の表面状態を示す、図面にかわる写真である。
【図９】本発明の成形品、天然木材（ひのき）及び塩化ビニルフィルムについて接触式表面粗さ計により測定した結果を示すチャートである。
【符号の説明】
１…ブロック状成形体
２…木質調成形体
３…切断面
４…複合板
５…界面
６…木質繊維
７…熱可塑性樹脂繊維
８…表皮材
９…芯材

Claims

周囲に樹脂が配されるように木質繊維をその繊維方向をそろえて複数配列し、繊維方向に対して垂直方向に圧縮成形して、圧縮面を表面とした木質調成形体を得ることを特徴とする木質調成形体の製造方法。
木質繊維と熱可塑性樹脂繊維をその繊維方向をそろえて複数配列し、繊維方向に対して垂直方向に加熱圧縮成形して、圧縮面を表面とした木質調成形体を得ることを特徴とする木質調成形体の製造方法。
前記樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項１に記載の木質調成形体の製造方法。
前記木質繊維が撚られているものである、請求項１又は２記載の木質調成形体の製造方法。
得られた木質調成形体を芯材に接合する工程をさらに含む、請求項１〜４いずれか１項に記載の木質調成形体の製造方法。
木質繊維が一定方向に配向しており、この木質繊維の周囲に樹脂が配されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法により得られる木質調成形体。