WO2012137833A1 - 木質合成建材の製造方法 - Google Patents

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synthetic resin
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上手正行
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ハンディテクノ株式会社
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    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/28—Moulding or pressing characterised by using extrusion presses

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a woody synthetic building material that is molded from a material.
  • wood Conventionally, natural materials such as wood have been the mainstream as building materials, but recently, woody synthetic building materials for building formed by mixing wood powder and thermoplastic synthetic resin have become known. It has come to be used as exterior building materials and interior building materials. Such wood-based synthetic building materials are notable because they can effectively use waste materials (waste materials such as natural timber and synthetic building materials), as well as save petroleum resources as raw materials and reduce manufacturing costs. Collecting.
  • the wood powder used contains an adhesive component, that is, if synthetic wood waste or plywood wood powder is used instead of natural wood wood powder, it will be dried against the raw material pellets. It is difficult to remove the adhesive component only by carrying out the process. For this reason, in the case of producing a wooden synthetic building material using synthetic building material waste and plywood wood powder, in order to suitably avoid the above-mentioned appearance, quality problems, or handling problems Decrease the mixing ratio of the wood flour (for example, 15% by weight or less of the synthetic resin raw material to be mixed) or leave the wood flour at a high temperature (for example, a temperature of 100 ° C. or more) for a sufficient time. It has been considered that it is effective to perform raw material blending and pelletization after preliminarily evaporating moisture and adhesive components in the wood flour by heating over time.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can effectively use a waste material called plywood powder to save petroleum resources and keep raw material costs low.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a highly versatile woody synthetic building material, which can obtain a synthetic building material having a grain-like appearance similar to the texture of natural wood.
  • the method for producing a woody synthetic building material according to the present invention comprises, as a main raw material, wood powder of a plywood produced by adding an adhesive to a wood fiber or a piece of wood, and applying pressure, and a thermoplastic synthetic resin.
  • the material added with the auxiliary material is heated and melted at a temperature of 160 to 200 ° C., and then pelletized to form a raw material pellet.
  • the raw material pellets are put into an extrusion molding machine or an injection molding machine and heated and melted at a temperature of 150 to 200 ° C.
  • the residual moisture and adhesive components are used to express the wood grain flow pattern on the surface of the molded product.
  • internal the original stream patterns in complex structure of the molded product is characterized by the formation of (raw material different aspects entangled randomly).
  • thermoplastic synthetic resin 100 parts by weight of thermoplastic synthetic resin and 30 to 100 parts by weight of plywood powder are blended as main raw materials, and 5 to 10 parts by weight of filler and 2 to 3 parts by weight of pigment are added as auxiliary raw materials.
  • thermoplastic synthetic resin it is preferable to blend, and as the thermoplastic synthetic resin, it is preferable to use polyvinyl chloride powder, polystyrene powder, polyethylene powder, or polypropylene powder.
  • the method for producing a woody synthetic building material of the present invention it is possible not only to effectively use a waste material called wood powder of plywood, but also to obtain a synthetic building material exhibiting a grain-like appearance that approximates the texture of natural wood. Moreover, since the blending ratio of the synthetic resin raw material can be reduced, petroleum resources as the raw material for the synthetic resin can be saved, and the raw material cost can be kept low by using the waste material.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a surface 4 and a cross section of a molded product manufactured by the method for manufacturing a wooden synthetic building material according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a cross section of the molded product shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of a molded product manufactured by the method for manufacturing a wooden synthetic building material according to the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view showing an example of the shape of the surface of a molded product manufactured by the method for manufacturing a wooden synthetic building material according to the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory view of a method for producing the molded product shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the molded product shown in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the molded product shown in FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for producing the molded product shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view showing another configuration example of a molded product manufactured by the method for manufacturing a wooden synthetic building material according to the present invention.
  • the method for producing a woody synthetic building material according to the present invention is basically to heat and melt a material obtained by adding an auxiliary material to a main material, pelletize it to produce a raw material pellet, and put this raw material pellet into an extruder. , Heating and melting and extruding from a mold to perform molding.
  • thermoplastic synthetic resin polyvinyl chloride powder, polystyrene powder, polyethylene powder, polypropylene powder, acrylic resin, etc.
  • plywood wood fiber or wood piece adhesive
  • plywood produced by adding pressure for example, MDF (Medium Density Fiber board), HDF (High Density Fiber board), particle board, etc.) wood flour is used.
  • the main raw material is blended with 30 to 100 parts by weight of plywood based on 100 parts by weight of the thermoplastic synthetic resin. Further, it is preferable to blend 5 to 10 parts by weight of filler and 2 to 3 parts by weight of pigment as auxiliary materials.
  • Plywood wood powder which is the main raw material, contains moisture and adhesive components (phenol resin, urea resin, etc.).
  • moisture and adhesive components phenol resin, urea resin, etc.
  • raw material pellets under general temperature conditions When water is produced, moisture and adhesive components remain in the interior.
  • extrusion molding is performed under general molding conditions using raw material pellets in which moisture and adhesive components remain, as described above, abnormal foaming, distortion of the molded product, surface roughness, variation in strength
  • the raw material pellets are directly fed into an extrusion molding machine without actively removing the contained moisture and the contained adhesive component.
  • the molding conditions heat and melting temperature, extrusion pressure, and residence time
  • residual moisture and adhesive components Due to their changes
  • the material before being extruded from the die (die) in the cylinder and the material in the cavity from the cylinder to the die
  • the grain flow pattern can be displayed on the surface of the material, and a complex structure (a state in which different forms of raw materials are randomly entangled) can be formed inside the molded product.
  • a synthetic building material having a grain-like appearance similar to the texture of natural wood can be obtained.
  • the molding conditions are as follows. First, the heating and melting temperature of the raw material is set to 150 to 200 ° C. More specifically, among the cylinders of the extruder, the hopper side portion is 120 to 150 ° C., the middle portion is 140 to 190 ° C., the die side portion is 170 to 190 ° C., and the die is Is set to 160-200 ° C. Thus, the raw material in the extruder is adjusted so as to be heated and melted within the range of 150 to 200 ° C. The extrusion pressure of the raw material is in the range of 10 to 20 MPa. Also, the residence time of the raw material in the cylinder is 3 to 10 minutes on average.
  • the raw material conveyed in the direction of the die in the cylinder becomes foamed inside and near the surface due to evaporation of residual moisture and residual adhesive components.
  • the specific gravity of the raw material in the cylinder varies depending on the part. More specifically, the portion having a relatively large amount of residual moisture or adhesive component has a low specific gravity (if the thermoplastic synthetic resin used as the main raw material is PVC, 1.1 to 1.25, olefin 0.95 to 1.15 in the case of a system, and the specific gravity increases in a portion with a relatively small residual amount (1.25 to 1.4 for a PVC system, 1.15 to 1.25 for an olefin system). .
  • the raw material in which a part with a small specific gravity and a part with a large specific gravity are mixed is conveyed in the direction of the die without controlling the flow rate (for example, without attaching a filter or mesh), and the specific gravity is made uniform.
  • a portion 2 having a small specific gravity and a portion 3 having a large specific gravity are randomly entangled (thickness of each portion: 1 to About 5 mm) is formed.
  • the part 2 having a small specific gravity has a relatively light color (a lot of foaming), whereas the part 3 having a high specific gravity has a relatively dark color (a little foaming), and the shade of the color tone is the surface of the molded product.
  • a flow pattern is formed.
  • the portion 2 having a small specific gravity has a rough surface because there are many foamed portions, A surface having a slight unevenness (uneven surface 2a) is formed.
  • the portion 3 having a large specific gravity is not rough because the foamed portion is small, and a smooth surface (smooth surface 3a) like a mirror surface is formed along the finished surface of the die.
  • the difference in texture between the uneven surface 2a and the smooth surface 3a and the difference in light reflection form a flow pattern on the surface of the molded product.
  • the shade of color tone, the difference in texture, and the difference in the light reflection state occur, and by combining them, molding is performed.
  • a flow pattern is formed on the surface of the object, and it is possible to manufacture a woody synthetic building material having a wood texture similar to the texture of natural wood.
  • the following problems may occur when the molding conditions are out of the above-described proper range.
  • the heating and melting temperature of the raw material is lower than 150 ° C.
  • the adhesive component contained in the raw material pellet does not sufficiently decompose and foam, and if it is higher than 200 ° C., it is included in the raw material pellet.
  • the decomposition of the wood flour that has started, and the performance cannot be maintained.
  • the extrusion pressure of the raw material is less than 10 MPa, there is a problem that the raw material cannot be extruded from the die.
  • the moisture and adhesive components remaining in the raw material pellets cause deterioration in the appearance and quality of the molded product.
  • the molding conditions are appropriately set. By setting the range, the aspect in which they (water and volatile substances in the adhesive component) are separated from the raw material at the time of molding (the process from the cylinder to the die) is controlled. It is possible to obtain a wood-grained synthetic building material that approximates the texture of
  • a raw material (a material obtained by adding an auxiliary raw material to a main raw material) is heated and melted under a temperature condition of 160 to 200 ° C., and then cooled and pelletized.
  • thermoplastic synthetic resin When raw material pellets are produced under such temperature conditions, when 100 to 100 parts by weight of thermoplastic synthetic resin is blended with 30 to 100 parts by weight of plywood, about 0.3 to 0.9% by weight of water, As for volatile substances (toluene, xylene, etc.) contained in the adhesive component, a residual amount of about 0.5 to 1% by weight is obtained.
  • the raw material pellets are put into an extrusion molding machine and the woody synthetic building material is manufactured by extrusion molding.
  • the raw material pellets can be put into an injection molding machine and manufactured by injection molding.
  • the die has a large number of ridges and dents formed on the surface, and after performing the grinding step described later, the ridges 5 and the dents as shown in FIG. 6, the top portion 7, the deepest portion 8, the gently inclined portion 9, and the steeply inclined portion 10 are formed, and the distance between the top portions 7 of the two adjacent protruding ridges 5, the width of the top portion 7 of the protruding ridge 5,
  • FIG. 4 is a partially enlarged view showing an example of the shape of the surface of the molded product after molding.
  • the broken line indicates the outline of the die 12.
  • the shape of the surface of the cooled molding does not necessarily match the contour of the die 12 as a result of “sinks”.
  • the tip portions of the ridges 5 are removed along a certain reference line L (see FIG. 5).
  • the process to perform (the grinding process of the ridge tip part) is carried out.
  • line 5 is carried out using grinding machines (or cutting devices), such as a sander, a grinder, an electric plane apparatus, or a wire brush roll, (reference line of FIG. 5). (A portion above L) is ground (or cut).
  • a synthetic wood building material can be manufactured.
  • a layer (inner layer 11b) in which the synthetic resin and the wood flour are evenly mixed is formed inside the molded product (portion other than the vicinity of the surface).
  • the tip portion of the ridge 5 (the portion above the reference line L shown in FIG. 6) is cut and removed, the inner layer 11b is exposed at the top portion 7 of the ridge 5, as shown in FIG.
  • the surface layer 11a remains in the other portions (the concave strip 6, the gently inclined portion 9, and the steeply inclined portion 10).
  • the surface layer 11a has a high distribution density of synthetic resin as described above (a low distribution density of wood flour), a smooth surface is easily formed along the finished surface of the die compared to the inner layer 11b. Since the small portion 2 has many foamed portions, in the portion of the surface layer 11a where the portion 2 having a small specific gravity is exposed, the skin 2 is eventually roughened, and an uneven surface 2a (see FIG. 2) having slight unevenness is formed. It will be. In the portion where the portion 2 having a small specific gravity is exposed, the light reflectance is low. On the other hand, in the portion of the surface layer 11a where the portion 3 having a large specific gravity is exposed, the surface is not rough because there are few foamed portions, and a smooth surface 3a (see FIG. 2) is formed along the finished surface of the die, The light reflectivity increases.
  • the concave strip 6 the gently inclined portion 9, and the steeply inclined portion 10 where the surface layer 11a remains, the portion where the portion 3 having a large specific gravity is exposed is glossy, and the appearance changes in color tone depending on the viewing angle. It becomes.
  • the vicinity of the deepest portion 8 of the concave stripe 6 is configured as a concave curved surface, when the portion 3 having a large specific gravity is exposed in the vicinity, light from multiple directions is reflected and various color tones are reflected. It becomes.
  • the inner layer 11b has a higher wood powder distribution density than the surface layer 11a, when the inner layer 11b is exposed outward, a large amount of wood powder mixed with the synthetic resin appears on the surface. It will be. And since the surface of these wood powders is not smooth, the reflectance of light is low. Therefore, the top part 7 of the ridge 5 where the inner layer 11b is exposed is a luster in which the color of wood powder and the color of synthetic resin are mixed. The color tone does not change so much even if the line-of-sight angle changes.
  • the surface has a different color tone, that is, a glossy color tone that changes variously depending on the line of sight angle (concave strip 6, gently sloping portion 9 and steeply sloping portion 10), and a glossy mixture of wood flour color.
  • the color tone (the top portion 7 of the ridge 5) appears in contrast, and the portion 2 with a low specific gravity is a relatively light color, whereas the portion 3 with a high specific gravity is a relatively dark color. Since a difference in texture and a difference in light reflection occur, the top 7 of the ridge 5 where the inner layer 11b is exposed also has the ridge 6 where the surface layer 11a remains, the gently inclined portion 9, and the steep Even in the inclined portion 10, a flow pattern is formed by the shade of the color tone, the difference in texture, and the difference in light reflection.
  • the surface of the wood composite building material is a flat surface with a natural wood texture that exhibits a grain-like appearance that approximates the texture of natural wood due to uneven color tone, uneven light reflection,
  • the natural wood board has a grain composed of a hard and dark colored part and a soft and pale colored part, so that the surface becomes smooth when sawing.
  • irregularities are generated on the surface along the grain part (boundary part of the annual ring).
  • the uneven shape on the surface is formed by thinning and denting the portion between the grain and the grain, and the point of the grain being relatively convex.
  • the slope on one side of the ridges of the grain is a relatively gentle angle, the slope on the opposite side is often a steep angle. This tendency appears more markedly in the grain material than in the mesh material.
  • a gentle inclined part 9 having a relatively gentle angle
  • a steeply inclined part 10 having a tighter angle than those
  • a two-type inclined part When arranged in combination one by one, it is possible to make a shape simulating the shape of the secular change that appears in the natural wood as described above. Therefore, it is possible to produce a woody synthetic building material having a texture closer to that of natural wood than a conventional woody synthetic building material.
  • the distance between the tops 7 of the two adjacent ridges 5, the width of the top 7 of the ridges 5, the depth of the deepest part 8 of the ridges 6, the inclination angle of the gently inclined part 9, the steeply inclined part When the inclination angle of 10 and the curvature of the curved surface constituting the concave stripe 6 are not constant, a plurality of variations are set for each factor, and they are arranged irregularly, the surface is varied. Even if only one type of resin raw material (one type of material that is a mixture of thermoplastic synthetic resin, wood flour, and auxiliary materials) is used, A plane with a natural wood texture can be constructed.
  • the top part 7 as shown in FIG. 7 by carrying out the grinding process of the ridge tip part, further using a grinding device having flexibility in the grinding part, such as a wire brush roll.
  • a grinding device having flexibility in the grinding part, such as a wire brush roll.
  • the step of grinding the shoulders 13 and 13 of the top 7 of the ridge 5 so as to be in the state shown in FIG. 8 grinding step of the ridge shoulder
  • the surface layer 11a is cut to some extent.
  • an appearance having intermediate characteristics between the surface layer 11a and the inner layer 11b is obtained.
  • the layer appearing by scraping the shoulder portions 13 and 13 shown in FIG. 8 with a wire brush roll or the like has a wood powder distribution density lower than that of the inner layer 11b and higher than that of the surface side of the surface layer 11a.
  • the degree of gloss is also intermediate between the surface side of the surface layer 11a and the inner layer 11b, and thus an appearance in which more various color tones are combined in a complex manner is exhibited, and the surface has a texture closer to that of natural wood.
  • the provided plane can be configured.
  • line shoulder part is not performed, but removal of the front-end
  • the both shoulder portions 7a and 7a may be simultaneously cut in one step.
  • the basic shape between the ridges 5 and the ridges 6 extending in the longitudinal direction on the surface is formed using a die that is formed as a curved surface instead of an inclined surface. It can also be done. In this case, a plurality of variations are set for the curvatures of the curved surfaces, and they are arranged irregularly. Further, the ridges 5 (all the ridges 5 formed on one surface are formed. It is preferable that 30% or more (more preferably 50% or more) of the left and right shapes are asymmetrical with respect to the center of the top portion 7.
  • the distance between the tops 7 of the two adjacent ridges 5, the width of the top 7 of the ridges 5, the depth of the deepest part 8 of the recesses 6, etc. are not constant, and there are a plurality of factors for each factor.
  • the surface will have an appearance that is a complex combination of various colors, and one kind of resin raw material (thermoplastic synthetic resin and wood flour) Even if only one kind of material mixed with the auxiliary material is used, a plane having a natural wood texture can be formed.
  • the portion 2 having a small specific gravity and the portion 3 having a large specific gravity are clearly divided and schematically represented. It does not exist, and a stepwise change mode (gradation) is exhibited with respect to the difference in specific gravity value and color density.

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Abstract

　合板の木粉という廃材を有効に利用することができ、天然木材の風合いに近似した木目調の外観を呈する合成建材を得ることができ、極めて汎用性の高い木質合成建材の製造方法を提供する。　木材繊維又は木片に接着剤を添加し、加圧することによって製造された合板の木粉、及び、熱可塑性合成樹脂を主原料とし、これらの主原料に副原料を添加した材料を、１６０～２００℃の温度条件下で加熱溶融したのち、ペレット化して原料ペレットを生成し、原料ペレットから、合板の木粉に由来する含有水分、及び、含有接着剤成分を積極的に除去することなく、当該原料ペレットを押出成形機、又は、射出成形機に投入し、１５０～２００℃の温度条件下で加熱溶融し、型から押し出し、又は、型内に射出する。

Description

木質合成建材の製造方法
　本発明は、窓枠、デッキ、テラス、フェンス、手摺り、柱、ルーバー、ベンチ、その他の用途等に使用される建築資材のうち、特に、合板類の木粉と熱可塑性合成樹脂との混合材を原料として成形される木質合成建材の製造方法に関する。
　従来、建築資材としては、木材などの天然の材料が主流であったが、最近では、木粉と熱可塑性合成樹脂とを混合して成形した建築用の木質合成建材が知られるようになり、エクステリア建材やインテリア建材として使用されるようになっている。このような木質合成建材は、廃材（天然木材や合成建材等の廃材）の有効利用を図ることができるほか、原料となる石油資源の節約、製造コストの縮減を図ることができるため、注目を集めている。
特開２００６－１９２７４１号公報 特開２００６－３０５９８１号公報 特開２００３－３６６０号公報 特開２００２－１８７１１６号公報 特開平９－２１６５００号公報
　木粉を混合した原料を混入して樹脂成形を行う場合、木粉に含まれている水分が問題となることが知られている。また、木粉として、合成建材の廃材の木粉や、合板（木材繊維又は木片に接着剤を添加し、加圧することによって製造された板材）の木粉を使用する場合には、水分のほかに、接着剤成分が含まれていることが問題となる。
　より具体的に説明すると、水分や接着剤成分が残留している原料を用いて、一般的な成形条件で押出成形や射出成形を行うと、異常発泡のため成形不能となったり、成形物において歪みが生じて、設計通りの成形物が得られなかったり、表面が荒れてしまうという外観上の問題や、強度にばらつきが生じたり、十分な強度が得られないといった品質上の問題がある。従って、これらの問題を回避するためには、成形前に、原料（粉状又はペレット状）から水分や接着剤成分を徹底的に取り除いておくことが好ましい、ということになる。
　そこで、木粉を使用した従来の木質合成建材の製造方法においては、木粉と合成樹脂とを混合して原料ペレットを生成した後、それらの原料ペレットに対して乾燥工程を実施することが行われている。この乾燥工程を実施することにより、原料ペレット中の水分を可及的に除去することができる。
　しかしながら、使用される木粉に接着剤成分が含まれている場合、つまり、天然木材の木粉ではなく、合成建材の廃材や合板の木粉を使用する場合には、原料ペレットに対して乾燥工程を実施するだけでは、接着剤成分を除去することは難しい。このため、合成建材の廃材や合板の木粉を使用して木質合成建材を製造する場合において、上述のような外観上、品質上の問題、或いは、取り扱い上の問題を好適に回避するためには、木粉の配合比を小さくするか（例えば、混合される合成樹脂原料の１５重量％以下とする）、或いは、木粉を高温（例えば、１００℃以上の温度）で、十分な時間をかけて加熱することにより、予め木粉中の水分及び接着剤成分を蒸発させてから、原料のブレンド、及び、ペレット化を行うことが有効であると考えられていた。
　但し、木粉の配合比を小さくすると、廃材の有効利用を図ろうとするうえで問題があるほか、成形物において木質感を表現することが難しくなり、石油資源の節約に寄与せず、原料コストも嵩んでしまうという問題がある。また、木粉中に存在する接着剤成分を蒸発させることを目的として高温（例えば、１５０℃以上の温度）で長時間加熱すると、木粉そのものが変化（炭化等）し、変色、分解し、基本状態が維持できなくなるという問題があるほか、工程の所要時間、及び、消費エネルギーが増大し、製造コストが嵩んでしまうという問題がある。
　本発明は、上記のような従来技術の問題を解決すべくなされたものであって、合板の木粉という廃材を有効に利用することができ、石油資源を節約し、原料コストを低く抑えることができるほか、天然木材の風合いに近似した木目調の外観を呈する合成建材を得ることができ、極めて汎用性の高い木質合成建材の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る木質合成建材の製造方法は、木材繊維又は木片に接着剤を添加し、加圧することによって製造された合板の木粉、及び、熱可塑性合成樹脂を主原料とし、これらの主原料に副原料を添加した材料を、１６０～２００℃の温度条件下で加熱溶融したのち、ペレット化して原料ペレットを生成し、原料ペレットから、合板の木粉に由来する含有水分、及び、含有接着剤成分を積極的に除去することなく、当該原料ペレットを押出成形機、又は、射出成形機に投入し、１５０～２００℃の温度条件下で加熱溶融することにより、シリンダ内の原料において部位による比重の変化をもたらし、これを型から押し出し、又は、型内に射出することにより、残留する水分及び接着剤成分を利用して成形物の表面に木目調の流れ模様を表出させ、また、成形物の内部に流れ模様の元となる複雑なストラクチャ（異なる態様の原料がランダムに絡み合った状態）を形成させることを特徴としている。
　尚、主原料として、熱可塑性合成樹脂１００重量部と、合板の木粉３０～１００重量部とを配合し、副原料として、充填材５～１０重量部と、顔料２～３重量部とを配合することが好ましく、また、熱可塑性合成樹脂としては、ポリ塩化ビニルパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエチレンパウダー、又は、ポリプロピレンパウダーを使用することが好ましい。更に、熱可塑性合成樹脂として、ポリ塩化ビニルパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエチレンパウダー、及び、ポリプロピレンパウダーのうちから選ばれた一種類の材料に、或いは、二種類以上の材料を組み合わせたものに、アクリル樹脂を添加したものを使用することが好ましい。
　本発明の木質合成建材の製造方法によれば、合板の木粉という廃材を有効に利用することができるだけでなく、天然木材の風合いに近似した木目調の外観を呈する合成建材を得ることができる。また、合成樹脂原料の配合比を少なくすることができるため、合成樹脂の原料となる石油資源を節約でき、また、廃材を利用することにより、原料コストを低く抑えることができる。
図１は、本発明に係る木質合成建材の製造方法によって製造した成形物の表面４及び断面の一部を模式的に示す図である。 図２は、図１に示した成形物の断面の部分拡大図である。 図３は、本発明に係る木質合成建材の製造方法によって製造した成形物の他の構成例を示す図である。 図４は、本発明に係る木質合成建材の製造方法によって製造した成形物の表面の形状の一例を示す部分拡大図である。 図５は、図３に示した成形物の製造方法の説明図である。 図６は、図３に示した成形物の製造方法の説明図である。 図７は、図３に示した成形物の製造方法の説明図である。 図８は、図３に示した成形物の製造方法の説明図である。 図９は、本発明に係る木質合成建材の製造方法によって製造した成形物の他の構成例を示す図である。
　以下、本発明「木質合成建材の製造方法」の実施形態について説明する。本発明に係る木質合成建材の製造方法は、基本的には、主原料に副原料を添加した材料を加熱溶融し、ペレット化して原料ペレットを生成し、この原料ペレットを押出成形機に投入し、加熱溶融して型から押し出して成形を行う、というものである。
　本実施形態においては、主原料として、熱可塑性合成樹脂（ポリ塩化ビニルパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエチレンパウダー、又は、ポリプロピレンパウダー、及び、アクリル樹脂等）のほかに、合板（木材繊維又は木片に接着剤を添加し、加圧することによって製造された合板、例えば、ＭＤＦ（Medium Density Fiber board）、ＨＤＦ（High Density Fiber board）、パーティクルボード等）の木粉が使用される。主原料の配合は、熱可塑性合成樹脂１００重量部に対し、合板の木粉を３０～１００重量部とする。また、副原料として、充填材５～１０重量部と、顔料２～３重量部とを配合することが好ましい。
　主原料となる合板の木粉には、水分及び接着剤成分（フェノール樹脂、ユリア樹脂など）が含有されており、この合板の木粉を含む材料を用いて、一般的な温度条件で原料ペレットを生成すると、その内部には水分及び接着剤成分が残留することになる。そして、水分及び接着剤成分が残留している原料ペレットを用いて、一般的な成形条件で押出成形等を行うと、上述の通り、異常発泡、成形物の歪み、表面の荒れ、強度のばらつき等、様々な問題が生じるが、本実施形態においては、それらの含有水分、及び、含有接着剤成分を積極的に除去することなく、原料ペレットをそのまま押出成形機に投入して成形を行う。
　このとき、成形条件（加熱溶融温度、押出圧力、及び、滞留時間）を適正な範囲に設定することにより、上記のような問題を好適に回避することができるとともに、残留する水分及び接着剤成分を利用して（それらの変化により）、ダイ（金型）から押し出される前の原料（シリンダ内、及び、シリンダからダイまでの空洞部内の原料）において、部位による比重の変化をもたらし、成形物の表面に木目調の流れ模様を表出させ、また、成形物の内部に流れ模様の元となる複雑なストラクチャ（異なる態様の原料がランダムに絡み合った状態）を形成させることができ、その結果、天然木材の風合いに近似した木目調の外観を呈する合成建材を得ることができる。
　尚、成形条件は次の通りとする。まず、原料の加熱溶融温度は、１５０～２００℃に設定する。より詳細には、押出成形機のシリンダのうち、ホッパー側の部位については１２０～１５０℃、中間の部位については、１４０～１９０℃、ダイ側の部位においては１７０～１９０℃、また、ダイについては１６０～２００℃に設定する。これにより、押出成形機内の原料が、１５０～２００℃の範囲内で加熱溶融されるように調整する。原料の押出圧力は、１０～２０ＭＰａの範囲とする。また、シリンダ内における原料の滞留時間は、平均で３～１０分とする。
　水分及び接着剤成分を含有する原料ペレットを押出成形機に投入し、上記のような成形条件で押出成形を行うと、シリンダ内において原料ペレットが加熱されて溶融状態となり、原料中に存在する水分及び接着剤成分が蒸発して気体（水蒸気及びその他のガス）となる。このとき、それらの水分及び接着剤成分は、体積が飛躍的に膨張（水蒸気については約１７００倍）することになり、シリンダ内の原料ホッパー側の領域において蒸発した気体（原料から分離した気体）は、原料ホッパーから排出される。
　そして、シリンダ内においてダイの方向へ搬送される原料は、残留水分及び残留接着剤成分の蒸発により、内部及び表面付近において泡立った状態となる。その結果、シリンダ内の原料には、部位による比重の変化がもたらされる。より具体的には、水分或いは接着剤成分の残留量が比較的多い部位は比重が小さくなり（主原料として使用される熱可塑性合成樹脂がＰＶＣ系である場合１．１～１．２５、オレフィン系である場合０．９５～１．１５）、残留量が比較的少ない部位は比重が大きくなる（ＰＶＣ系の場合１．２５～１．４、オレフィン系の場合１．１５～１．２５）。
　シリンダ内において、比重の小さい部位と比重の大きい部位が混在した状態の原料を、流速のコントロールを行わずに（例えば、フィルターやメッシュを取り付けずに）ダイの方向へ搬送し、比重を均一にするための混練を行うことなくダイに押し込み、押し出すと、図１に示すように、比重の小さい部位２と、比重の大きい部位３がランダムに絡み合った多重構造（各部位の厚さ：１～５ｍｍ程度）が形成される。そして、比重の小さい部位２は比較的淡い色となり（発泡が多い）、反対に、比重の大きい部位３は比較的濃い色となり（発泡が少ない）、それらの色調の濃淡が、成形物の表面４において流れ模様を形成することになる。
　尚、原料がダイを通過し、ダイ及び冷却サイザーの仕上面に接触して冷却される際、図２に示すように、比重の小さい部位２は、発泡部分が多いため表面が肌荒れ状態となり、僅かな凹凸を有する表面（凹凸表面２ａ）が形成されることになる。一方、比重の大きい部位３は、発泡部分が少ないため肌荒れ状態とはならず、ダイの仕上面に沿って鏡面のように平滑な表面（平滑表面３ａ）が形成される。そして、凹凸表面２ａと平滑表面３ａの質感の差、光の反射具合の差が、成形物の表面における流れ模様を形成することになる。
　このように本実施形態に係る方法によれば、原料中に生じる比重の差により、色調の濃淡、質感の差、光の反射具合の差が生じることになり、それらが組み合わせられることによって、成形物の表面に流れ模様が形成され、天然木材の風合いに近似した木質感を有する木質合成建材を製造することができる。
　尚、成形条件が、上述の適正範囲を外れると、次のような問題が生じる可能性がある。まず、原料の加熱溶融温度について、１５０℃よりも低いと、原料ペレットに含まれている接着剤成分が十分に分解、発泡しないという問題があり、２００℃よりも高いと、原料ペレットに含まれている木粉の分解が始まり、性能を維持できないという問題がある。また、原料の押出圧力が１０ＭＰａよりも小さいと、原料をダイから押し出すことができないという問題があり、２５ＭＰａよりも大きいと、ダイからの成形物の排出スピードが速くなり過ぎ、冷却コントロール（冷却サイザー、及び、水槽における冷却コントロール）が困難になったり、ダイの耐久性の面で問題がある。更に、原料の滞留時間が３分よりも短いと、原料ペレットの溶融、及び、原料ペレットが溶けることによって形成される各層（比重が比較的小さい部位と比較的大きい部位の層）の融合が不十分になるという問題があり、１０分よりも長いと、原料の異常発泡又は分解が生じるという問題がある。
　上述の通り、従来の木質合成建材の製造方法においては、原料ペレット中に残留している水分や接着剤成分は、成形物における外観や品質の低下の原因になるという理由から、成形前に原料ペレット中から排除されるべきであると考えられていたが、本実施形態においては、逆に、原料中に存在するそれらの水分及び接着剤成分を利用することにより、つまり、成形条件を適正な範囲に設定することによって、それら（水分、及び、接着剤成分中の揮発性物質）が成形時（シリンダからダイまでの工程）において原料中から分離される態様をコントロールし、それによって、天然木材の風合いに近似した木目調の合成建材を得ることができる。
　従って、従来の木質合成建材の製造方法における場合とは異なり、原料ペレットを生成する際には、主原料として使用される合板の木粉に含まれている水分及び接着剤成分が、生成後の原料ペレットの内部に所定量以上残留するようにコントロールする必要がある。そこで、本実施形態においては、原料（主原料に副原料を添加した材料）を、１６０～２００℃の温度条件下で加熱溶融したのち、冷却してペレット化する。このような温度条件で原料ペレットを生成すると、熱可塑性合成樹脂１００重量部に対し、合板の木粉を３０～１００重量部配合した場合、水分については０．３～０．９重量％程度、接着剤成分に含まれる揮発性物質（トルエン、キシレン等）については０．５～１重量％程度残留したものを得る。
　そして、上記のような範囲で水分及び接着剤成分を含有する原料ペレットを押出成形機に投入し、上述のような適正な成形条件にて押出成形を行うと、天然木材の風合いに近似した木目調の外観を呈する合成建材を得ることができる。
　尚、本実施形態においては、原料ペレットを押出成形機に投入し、押出成形によって木質合成建材を製造しているが、原料ペレットを射出成形機に投入し、射出成形によって製造することもできる。
　また、成形に際しては、表面に多数の凸条、及び、凹条が形成されるようなダイであって、後述する研削工程を実施した後において、図３に示すような、凸条５、凹条６、頂部７、最深部８、緩傾斜部９、及び、急傾斜部１０が形成され、かつ、隣接する二つの凸条５の頂部７間の間隔、凸条５の頂部７の幅、凹条６の最深部８の深さ、緩傾斜部９及び急傾斜部１０の角度、凹条６の湾曲面の曲率等が、横幅方向について不規則に配置されるように設計されたダイを用いることもできる。
　尚、成形後に原料樹脂等が冷却されて常温状態になると、成形物において「ヒケ」と呼ばれる変形（原料樹脂の冷却に伴う収縮に起因する変形）が生じることが知られている。図４は、成形後における成形物の表面の形状の一例を示す部分拡大図である。この図において、破線は、ダイ１２の輪郭線を示している。図示されているように、冷却された成形物の表面の形状は、「ヒケ」が生じる結果、必ずしもダイ１２の輪郭とは一致しない。
　そこで、成形物の冷却後、表面に形成される多数の凸条５、及び、凹条６のうち、各凸条５の先端部分を、一定の基準線Ｌ（図５参照）に沿って除去する工程（凸条先端部分の研削工程）を実施する。尚、凸条５の先端部分の除去は、サンダー、グラインダー、電動カンナ装置、或いは、ワイヤブラシロール等の研削装置（又は切削装置）を用いて、凸条５の先端部分（図５の基準線Ｌよりも上の部分）を研削（又は切削）することによって行う。この工程を実施することにより、表面において「ヒケ」による収縮変形が生じた場合でも、また、収縮変形の態様や度合いが部位によって区々であっても、全体として歪みのない平らな表面を有する木質合成建材を製造することができる。
　尚、木粉が混合された合成樹脂をダイから押し出して成形を行うと、表面付近には、木粉の分布密度が比較的低く、合成樹脂の分布密度が高い層（表層１１ａ）（図６参照）が形成される。一方、成形物の内部（表面付近以外の部分）においては、合成樹脂と木粉とが均等に混ざり合った層（内層１１ｂ）が形成される。
　凸条５の先端部分（図６に示す基準線Ｌよりも上の部分）を切削して除去すると、図７に示すように、凸条５の頂部７において内層１１ｂが露出することになり、それ以外の部分（凹条６、緩傾斜部９、及び、急傾斜部１０）には、表層１１ａが残存することになる。
　この表層１１ａは、上述の通り合成樹脂の分布密度が高い（木粉の分布密度が低い）ため、内層１１ｂと比べると、ダイの仕上面に沿って平滑な表面が形成されやすいが、比重の小さい部位２は発泡部分が多いため、表層１１ａのうち、比重の小さい部位２が露出する部分においては、結局、肌荒れ状態となり、僅かな凹凸を有する凹凸表面２ａ（図２参照）が形成されることになる。この比重の小さい部位２が露出する部分においては、光の反射率が低くなる。一方、表層１１ａのうち、比重の大きい部位３が露出する部分においては、発泡部分が少ないため肌荒れ状態とはならず、ダイの仕上面に沿って平滑表面３ａ（図２参照）が形成され、光の反射率が高くなる。
　従って、表層１１ａが残存する凹条６、緩傾斜部９、及び、急傾斜部１０のうち、比重の大きい部位３が露出する部分は、光沢があり、視線角度によって色調が変化するような外観となる。特に、凹条６の最深部８付近は、凹状の湾曲面として構成されているため、この付近において比重の大きい部位３が露出している場合、多方向からの光が映り込み、多彩な色調となる。
　一方、内層１１ｂは、表層１１ａと比べて木粉の分布密度が高いため、内層１１ｂが外方へ向かって露出した場合、合成樹脂と混ざり合った状態の多量の木粉がその表面に出現することになる。そして、これらの木粉の表面は平滑ではないため、光の反射率が低く、従って、内層１１ｂが露出する凸条５の頂部７は、木粉の色と合成樹脂の色とが混ざった光沢のない色調となり、視線角度が変わっても色調があまり変化しないような外観となる。
　従って、表面において、異なる色調、即ち、光沢があり、視線角度によって多彩に変化する色調（凹条６、緩傾斜部９、及び、急傾斜部１０）と、木粉の色が混ざった光沢のない色調（凸条５の頂部７）が、対照的に表れることになるほか、比重の小さい部位２は比較的淡い色となり、反対に、比重の大きい部位３は比較的濃い色となり、更に、質感の差、光の反射具合の差が生じることになるため、内層１１ｂが露出する凸条５の頂部７においても、また、表層１１ａが残存する凹条６、緩傾斜部９、及び、急傾斜部１０においても、それらの色調の濃淡、及び、質感の差、光の反射具合の差により、流れ模様が形成される。その結果、木質合成建材の表面を、不均一な色調、不均一な光の反射、及び、流れ模様により、天然木材の風合いに近似した木目調の外観を呈する、自然な木質感のある平面とすることができる。
　また、この木質合成建材において、二つの凸条５の間、或いは、二つの凹条６の間に、比較的角度が緩やかな緩傾斜部９と、それらよりも角度がきつい急傾斜部１０と、二種類の傾斜部を一つずつ組み合わせて配置し、凸条５及び凹条６が、頂部７の中心或いは最深部８を基準として左右が非対称的な形状となるように構成した場合には、従来の木質合成建材と比較して、より不均一な色調、形状による不均一な光の反射による外観の、より天然木材に近い風合いを有する表面を形成することができる。
　この点についてより具体的に説明すると、天然木の板材は、硬くて濃い色の部分と、軟らかくて淡い色の部分からなる木目を有しており、製材時において表面が平滑面となるように加工された場合であっても、風雨或いは日光に晒された状態で長い時間が経過すると、木目部分（年輪の境界部分）に沿って表面に凹凸が生じてくる。この表面の凹凸形状は、木目と木目の間の部分が痩せて凹状にへこみ、木目部分が相対的に凸状に尖ることによって形成される。そして、木目の凸条の一方側の傾斜は比較的緩やかな角度になるのに対し、反対側の傾斜は急な角度となることが多い。この傾向は、柾目材よりも板目材において顕著に表れる。
　二つの凸条５の間、或いは、二つの凹条６の間に、比較的角度が緩やかな緩傾斜部９と、それらよりも角度がきつい急傾斜部１０と、二種類の傾斜部を一つずつ組み合わせて配置した場合、上記のような天然木材において表れる経年変化の形状を模した形状とすることができ、また、緩傾斜部９と急傾斜部１０とでは、一つの視線角度に対する光の入射角度が異なり、異なる色調の外観を呈することになるため、従来の木質合成建材と比較して、より天然木材に近い風合いを有する木質合成建材を製造することができる。
　また、隣接する二つの凸条５の頂部７間の間隔寸法、凸条５の頂部７の幅寸法、凹条６の最深部８の深さ寸法、緩傾斜部９の傾斜角度、急傾斜部１０の傾斜角度、及び、凹条６を構成する湾曲面の曲率を一定ではなく、各ファクターについてそれぞれ複数のバリエーションを設定し、それらが不規則に配置される構成とした場合、表面において、様々な色調が複雑に組み合わされた外観を呈することになり、一種類の樹脂原料（熱可塑性合成樹脂と木粉と副原料とを混合した一種類の材料）のみを使用した場合であっても、天然木材の風合いを備えた平面を構成することができる。
　また、凸条先端部分の研削工程を実施することによって図７に示すような頂部７を形成した後、更に、ワイヤブラシロール等のように、研削部分に可撓性を有する研削装置を用いて、凸条５の頂部７の両肩部１３，１３を、図８に示すような状態となるように削る工程（凸条肩部の研削工程）を実施した場合には、ある程度表層１１ａが削られる結果、表層１１ａと内層１１ｂの中間的な特徴を呈する外観となる。より具体的には、図８に示す両肩部１３，１３をワイヤブラシロール等で削ることによって出現する層は、木粉の分布密度が、内層１１ｂよりも低く、表層１１ａの表面側よりも高くなる。従って、光沢の度合いも、表層１１ａの表面側と内層１１ｂとの中間となり、このため、より多彩な色調が複雑に組み合わされた外観を呈することになり、表面において、より天然木材に近い風合いを備えた平面を構成することができる。
　尚、凸条先端部分の研削工程を実施した後に凸条肩部の研削工程を行うのではなく、ワイヤブラシロール等の研削装置を用いて、凸条５の先端部分の除去と、凸条５の両肩部７ａ，７ａの切削を、一つの工程で同時に実施してもよい。
　また、図９に示すように、表面において長手方向に延在する凸条５と凹条６の間の基本形状が、傾斜面ではなく、湾曲面として形成されるようなダイを用いて成形を行うこともできる。この場合、それらの湾曲面の曲率についても複数のバリエーションを設定し、それらが不規則に配置されるような構成とし、更に、凸条５（一つの表面に形成されているすべての凸条５の３０％以上（より好ましくは５０％以上））が、頂部７の中心を基準として左右の形状が非対称的な形状となるように構成することが好ましい。
　このように構成した場合も、光沢があり、視線角度によって多彩に変化する色調と、木粉の色が混ざった光沢のない色調が、対照的に表れるような特徴を有し、木質感のある表面を形成することができる。また、凸条５の頂部７から凹条６の最深部８までの湾曲面として、異なる曲率の湾曲面が不規則に配置され、凸条５及び凹条６が、頂部７の中心或いは最深部８を基準として左右非対称的な形状となるように構成した場合、従来の木質合成建材と比較して、より天然木材に近い風合いを有する表面が形成される。
　また、隣接する二つの凸条５の頂部７間の間隔寸法、凸条５の頂部７の幅寸法、凹条６の最深部８の深さ寸法等が一定ではなく、各ファクターについてそれぞれ複数のバリエーションが設定され、それらが不規則に配置される構成とした場合、表面において、様々な色調が複雑に組み合わされた外観を呈することになり、一種類の樹脂原料（熱可塑性合成樹脂と木粉と副原料とを混合した一種類の材料）のみを使用した場合であっても、天然木材の風合いを備えた平面を構成することができる。
　尚、図１～図９においては、便宜上、比重の小さい部位２と比重の大きい部位３とを明確に区分けして模式的に表現しているが、実際には両者間に明確な境界線は存在しておらず、比重の値及び色の濃淡の差については、無段階的な変化態様（グラデーション）を呈する。
２：比重の小さい部位、
２ａ：凹凸表面、
３：比重の大きい部位、
３ａ：平滑表面
４：表面、
５：凸条、
６：凹条、
７：頂部、
８：最深部、
９：緩傾斜部、
１０：急傾斜部、
１１ａ：表層、
１１ｂ：内層、
１２：ダイ、
１３：肩部

Claims (4)

  1. 　木材繊維又は木片に接着剤を添加し、加圧することによって製造された合板の木粉、及び、熱可塑性合成樹脂を主原料とする木質合成建材の製造方法であって、
    　主原料に副原料を添加した材料を、１６０～２００℃の温度条件下で加熱溶融したのち、ペレット化して原料ペレットを生成し、
    　原料ペレットから、合板の木粉に由来する含有水分、及び、含有接着剤成分を積極的に除去することなく、当該原料ペレットを押出成形機、又は、射出成形機に投入し、１５０～２００℃の温度条件下で加熱溶融して、型から押し出し、又は、型内に射出することにより、比重の変化と流れの変化を作り出し、成型物の表面及び内部に模様を形成させることを特徴とする、木質合成建材の製造方法。
  2. 　主原料として、熱可塑性合成樹脂１００重量部と、合板の木粉３０～１００重量部とを配合し、副原料として、充填材５～１０重量部と、顔料２～３重量部とを配合したことを特徴とする、請求項１に記載の木質合成建材の製造方法。
  3. 　主原料となる熱可塑性合成樹脂として、ポリ塩化ビニルパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエチレンパウダー、又は、ポリプロピレンパウダーを使用したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の木質合成建材の製造方法。
  4. 　主原料となる熱可塑性合成樹脂として、ポリ塩化ビニルパウダー、ポリスチレンパウダー、ポリエチレンパウダー、及び、ポリプロピレンパウダーのうちから選ばれた一種類の材料に、或いは、二種類以上の材料を組み合わせたものに、アクリル樹脂を添加したものを使用したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の木質合成建材の製造方法。
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