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【発明の名称】 木質粒繊維樹脂複合板及びその製造方法、並びに三層複合合板及びその製造方法
【発明者】 【氏名】藤田 浩行

【氏名】河村 滋

【氏名】河村 行展

【氏名】福井 賢治

【要約】 【課題】従来有効利用できなかった天然繊維廃材を利用して、帯電防止効果、木質材との結着性にも優れた木質粒繊維樹脂複合材及びその製造方法を提供すること。

【解決手段】天然繊維にプロセスオイル等を浸透させた後に熱可塑性バインダー樹脂と加熱混練し、一旦冷却した後、加熱せずに混練することにより、バインダー樹脂に添加した天然繊維が適当な長さに切断され、均一に分散しうる。また、バインダー樹脂に天然繊維を添加することにより、導電性物質を添加するのと同様の帯電防止効果が得られる。天然繊維とバインダー樹脂とを充分混練した後、木質粒を添加して混練及び延伸し、板状に形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
天然繊維にオイルを浸透させるオイル処理工程と、
オイル処理工程後の天然繊維を遠心処理又は圧搾処理によって脱油する脱油工程と、
脱油した天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂とを加熱混練する加熱混練工程と、
天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂との混練物を40℃以下まで冷却する第一冷却工程と、
前記混練物を加熱せずに混練する第一非加熱混練工程と、
前記混練物に木質粒を添加し、加熱混練する木質粒添加工程と、
前記混練物と木質粒との複合物を板状に形成する形成工程と、
を有する木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項2】
前記第一非加熱混練工程後、前記混練物を40℃以下まで冷却する第二冷却工程と、
前記第二冷却工程後、前記混練物を加熱せずに混練する第二非加熱混練工程と
をさらに有する請求項1に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項3】
前記天然繊維が耳糸、布団綿、落ち綿又は天然繊維の裁断くずである請求項1又は2に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項4】
前記混練物における天然繊維の割合が3重量%以上30重量%以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項5】
前記複合物における木質粒の割合が30重量%以上70重量%以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項6】
前記木質粒がコルク粒である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項7】
前記熱可塑性バインダー樹脂がスチレン系熱可塑性樹脂、シンジオタクチック-1,2ポリブタジエン又はこれらの混合物である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項8】
前記オイルがプロセスオイル、ゴム可塑剤又は植物油である請求項1乃至7のいずれか1項に記載の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法。
【請求項9】
請求項1乃至8のいずれか1項の製造方法によって製造された木質粒繊維樹脂複合板。
【請求項10】
請求項9に記載の木質粒繊維樹脂複合板と、
天然繊維3重量%以上30重量%以下を含み、前記木質粒繊維樹脂複合板と同じ熱可塑性バインダー樹脂から構成される天然繊維含有樹脂板とを有し、
二枚の前記木質粒繊維樹脂複合板に一枚の前記天然繊維含有樹脂板が挟持されている三層木質複合合板。
【請求項11】
天然繊維にオイルを浸透させるオイル処理工程と、
オイル処理工程後の天然繊維を遠心処理又は圧搾処理によって脱油する脱油工程と、
脱油した天然繊維と、請求項9に記載の木質粒繊維樹脂複合板と熱可塑性バインダー樹脂とを加熱混練する加熱混練工程と、
天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂との混練物を40℃以下まで冷却する冷却工程と、
前記混練物を加熱せずに混練する非加熱混練工程と、
前記非加熱混練工程後の前記混練物を板状に形成する形成工程と、
を有する製造方法によって天然繊維含有樹脂板を製造し、
前記天然繊維含有樹脂複合板を請求項9に記載の木質粒繊維樹脂複合板二枚によって挟持し、プレス接着により接着形成する三層複合合板の製造方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、天然繊維を導電性物質として含有する樹脂に、木質粒を添加して板状に形成した、帯電防止効果を有する木質粒繊維樹脂複合板及びその製造方向に関する。また、本発明は、該木質粒繊維樹脂複合板と天然繊維含有樹脂板とから構成される三層複合合板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ゴム等の高分子材料の帯電防止技術としては、1)高分子材料に金属粉、カーボンブラック等の導電性物質を混入する方法、2)高分子材料に界面活性剤の一種である帯電防止剤を塗布又は混入する方法、3)プラズマ処理等により表面を親水化する方法等がある。
【0003】
帯電しやすい合成樹脂等の床材では、安価で比較的効果が高い1)又は2)の方法が多く用いられている。ここで、1)の方法は、導電性物質同士が高分子材料内で接触している必要があるため、粉体の導電性物質であれば大量に混入させる必要がある。また、導電性物質を大量に混入すると、高分子材料が暗色になるという問題も生じる。
【0004】
2)の方法は、空気中の水分を吸着することで電荷の漏洩を早めることを原理としているが、高分子材料表面に塗布した場合には、表面を拭き取る、又は洗浄すると効果がなくなってしまう。また、高分子材料に混入する場合には、高分子材料との相溶性が悪いと均一に混ざらず、逆に相溶性が良いと表面に浸出しにくく、水分吸着力が発揮されない場合がある。
【0005】
そして、1)及び2)を組み合わせた方法として、熱可塑性樹脂を主体とする合成樹脂床材に、第四級アンモニウム塩系帯電防止剤とハロゲン化アルカリ金属塩を混練することが、特許文献1に開示されている。
【0006】
また、アクリルニトリルゴム等に導電性酸化亜鉛とカチオン系帯電防止剤を混練することが、特許文献2に開示されている。
【0007】
一方、木質材と樹脂とを使用した木質複合材は、木質材の外観及び触感を活かした床材、建材等として利用されている。例えば、木質単板の裏面側に設けた複数の溝部に樹脂が注入されて硬化されていることを特徴とする床材用単板が、特許文献3に開示されている。
【0008】
また、質材料同士を熱硬化性樹脂で接着することにより木質成形体の強度を向上させると共に、汚れ易さ等の欠点を改善した木質床材が、特許文献4に開示されている。
【0009】
木質材の中でも、コルクは非常に柔軟性に富んでおり、クッション性及び遮音性も有し、しかも、安価である。こうしたコルクを用いた木質複合体として、曲げ弾性率が2000 〜 10000 kgf/cm2のポリオレフィン系樹脂と、該樹脂100重量部あたり15〜150重量部の平均粒子径が200〜5000 μmであるコルク粉とを含有する樹脂層(A)に、発泡ポリオレフィン系樹脂層(B)、接着層(C)、繊維質層D)が順次積層されてなるコルク粉含有ポリオレフィン系樹脂積層体が、特許文献5に開示されている。
【特許文献1】特開平6−2419号公報
【特許文献2】特開平10−330543号公報
【特許文献3】特開2006−7473号公報
【特許文献4】特開2005−219241号公報
【特許文献5】特開2000−238211号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ここで、導電性物質を樹脂に添加する場合、導電性物質の代表例であるカーボンや金属粉は暗色系であり、明色系の導電性物質は非常に高価であるという欠点がある。また、金属塩等の導電性物質を大量に樹脂に添加すると、木質材と樹脂との結着性が悪くなったり、や樹脂の弾力が損なわれるなどの欠点も生じることとなる。
【0011】
一方、織物製造業においては、織物製造時に天然繊維廃材である耳糸が必然的に大量発生するため、資源の有効利用及び環境問題等の観点からは、耳糸の有効利用が望まれている。耳糸は織物の両端部(耳部)を形成するために必要なものであるが、織ると同時に、カッターで切り離され廃材となるものであり、長さ数百m以上の数本のポリエステル糸に数cmのよこ糸が絡んだ非常に細長い形態をしている。
【0012】
ここで、耳糸のような糸状の天然繊維廃材を樹脂に添加し、樹脂補強剤としてリサイクルする場合には、糸を短く切断し(解繊とよぶ)、かつ、樹脂内に均一に分散させることが重要となる。短い糸状で均一分散させた場合、樹脂との接触面積は開繊前と比較して飛躍的に増加し、樹脂に対する補強効果は非常に大きくなるが、長い糸状の場合にはボイドとなり、逆に樹脂の強度低下を招くこともある。
【0013】
従って、樹脂の補強剤として糸状の天然繊維廃材を有効活用するためには、糸の切断(解繊)及び均一分散が必須である。ところが、耳糸のような糸状の天然繊維廃材を細かく解繊しようとすると、リサイクルコストを上昇させてしまうという問題が生じる。
【0014】
また、布団製造業においても布団綿の切れ端が廃材として大量に排出されているが、このような糸状以外の天然繊維廃材についても、そのままの状態で樹脂補強剤としてリサイクルすることは不可能であり、繊維を細かく切断することが必須である。
【0015】
このように、天然繊維廃材をリサイクルして樹脂の補強剤として有効的に再利用するためには、繊維を細かく切断しなければならないが、それがリサイクルコスト上昇の原因となってしまうことから、実用化は非常に困難であった。
【0016】
本発明は、従来有効利用できなかった天然繊維廃材を利用して、帯電防止効果、木質材との結着性にも優れた木質材樹脂複合材及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
織物製造時に必然的に発生する大量の耳糸は、今までは殆ど産業廃棄物として焼却処分されており、焼却のための費用が製造業者の経済的負担となっていた。また、布団製造業における布団綿の切れ端、紡績工場における落ち綿、縫製工場における天然繊維の裁断くず等も大量に発生しており、耳糸と同様の問題を抱えていた。さらに、布団綿については使用済み団の大量発生による綿の処分も大きな問題となっていた。
【0018】
本発明者等は、このような天然繊維廃材を、コストをかけずに有効利用する研究を鋭意行った結果、天然繊維にプロセスオイル等のオイルを浸透させた後にバインダー樹脂と加熱混練し、一旦冷却した後、加熱せずに混練することにより、バインダー樹脂に添加した天然繊維が適当な長さに切断され、均一に分散しうることを見出した。また、バインダー樹脂に天然繊維を添加することにより、導電性物質を添加するのと同様の帯電防止効果が得られることも見出した。そして、これらの知見に基づき、本発明を完成させるに至った。
【0019】
具体的に、本発明は、
天然繊維にオイルを浸透させるオイル処理工程と、
オイル処理工程後の天然繊維を遠心処理又は圧搾処理によって脱油する脱油工程と、
脱油した天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂とを加熱混練する加熱混練工程と、
天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂との混練物を40℃以下まで冷却する第一冷却工程と、
前記混練物を加熱せずに混練する第一非加熱混練工程と、
前記混練物に木質粒を添加し、加熱混練する木質粒添加工程と、
前記混練物と木質粒との複合物を板状に形成する形成工程と、
を有する木質粒繊維樹脂複合板の製造方法に関する(請求項1)。
【0020】
天然繊維にプロセスオイル等のオイルを浸透させた上で、天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂とを加熱混練し、その後加熱せずに混練することにより、予め天然繊維を細断しなくても、混練中に天然繊維を細断することが可能となる。
【0021】
また、天然繊維は合成繊維と比較して水分含量が高いため、樹脂に混練することにより、帯電防止効果を発揮することができる。しかも、導電性物質の粉末を樹脂に混練する場合と異なり、熱可塑性バインダー樹脂の弾力や色合い等にも影響せず、木質材と熱可塑性バインダー樹脂との結着性も損なわれない。なお、本願でいう天然繊維には、天然繊維を含む繊維廃材も含まれる。
【0022】
前記非加熱混練工程後、前記混練物を40℃以下まで冷却する第二冷却工程と、前記第二冷却工程後、前記混練物を加熱せずに混練する第二非加熱混練工程と、をさらに有してもよい(請求項2)。細断された天然繊維を熱可塑性バインダー樹脂中により均一に分散させるためである。
【0023】
前記天然繊維は、耳糸、布団綿、紡績工場における落ち綿又は縫製工場における天然繊維の裁断くずであることが好ましい(請求項3)。これらの廃材には天然繊維が多く含まれ、本発明の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法で再利用するのに適しているためである。なお、これらは予め適当な大きさに切断されていてもよい。
【0024】
前記混練物における天然繊維の割合は、3重量%以上30重量%以下であることが好ましい(請求項4)。3重量%未満では十分な帯電防止効果を得ることができず、一方、30重量%超だと繊維を均一に分散させることが困難だからである。
【0025】
前記複合物における木質粒の割合は、30重量%以上70重量%以下であることが好ましい(請求項5)。30重量%未満では木質粒の自然な風合いを得ることはできず、一方、70重量%超だと樹脂との結着性が損なわれるからである。
【0026】
前記木質粒は、クッション性及び遮音性の高いコルク粒であることが好ましい(請求項6)。
【0027】
なお、本願でいう木質粒には木質片及び木質粉も含まれ、木片、竹片、籾殻、おが屑等も含まれる。
【0028】
前記熱可塑性バインダー樹脂は、スチレン系熱可塑性樹脂、シンジオタクチック-1,2ポリブタジエン(Syndiotatic 1,2-Polybutadiene、以下、「Syn-1,2-BR」と称する)又はこれらの混合物であることが好ましい(請求項7)。木質粒との結着性が高く、柔軟性に優れているからである。なお、スチレン系熱可塑性樹脂とSyn-1,2-BRとを混合する場合には、スチレン系熱可塑性樹脂:Syn-1,2-BR=4:6〜6:4の重量比とすることが好ましい。
【0029】
前記オイルは、ゴムプロセスオイル、ゴム可塑剤又は植物油であることが好ましい(請求項8)。ゴムプロセスオイル(例えば、パラフィン系又はナフテン系)やゴム可塑剤(例えば、フタル酸エステル系、脂肪族二塩基酸エステル、正リン酸エステル系)は、熱可塑性樹脂を混練する際に使用するオイルであるため、天然繊維に浸透させておけば天然繊維と熱可塑性樹脂との「なじみ」がよく、また、加熱混練工程において、天然繊維同士の絡みを防止することができる。また、植物油(例えば、大豆油、ナタネ油)を使用した場合にも、同様の効果が得られる。
【0030】
そして、本発明は、請求項1乃至8のいずれか1項の製造方法によって製造された木質粒繊維樹脂複合板に関する(請求項9)。
【0031】
また、本発明は、
請求項9に記載の木質粒繊維樹脂複合板と、
天然繊維3重量%以上30重量%以下を含み、前記木質粒繊維樹脂複合板と同じ熱可塑性バインダー樹脂から構成される天然繊維含有樹脂板とを有し、
二枚の前記木質粒繊維樹脂複合板に一枚の前記天然繊維含有樹脂板が挟持されている三層複合合板に関する(請求項10)。
【0032】
本発明の製造方法によって製造された木質粒繊維樹脂複合板二枚の間に、天然繊維3重量%以上30重量%以下を含み、前記木質粒繊維樹脂複合板と同じ熱可塑性バインダー樹脂から構成される天然繊維含有樹脂板を挟持させて三層構造とすることにより、帯電防止効果と木質粒の外観及び触感を活かしたまま、大きな機械的強度を有する複合合板とすることが可能である。また、熱可塑性樹脂が同一であることから、各層の結合も強固となる。
【0033】
また、本発明は、
天然繊維にオイルを浸透させるオイル処理工程と、
オイル処理工程後の天然繊維を遠心処理又は圧搾処理によって脱油する脱油工程と、
脱油した天然繊維と、請求項9に記載の木質粒繊維樹脂複合板と熱可塑性バインダー樹脂とを加熱混練する加熱混練工程と、
天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂との混練物を40℃以下まで冷却する冷却工程と、
前記混練物を加熱せずに混練する非加熱混練工程と、
前記非加熱混練工程後の前記混練物を板状に形成する形成工程と、
を有する製造方法によって天然繊維含有樹脂板を製造し、
前記天然繊維含有樹脂複合板を請求項9に記載の木質粒繊維樹脂複合板二枚によって挟持し、プレス接着により接着形成する三層複合合板の製造方法に関する(請求項11)。
【0034】
前記天然繊維含有樹脂板は、木質粒を添加しないことを除いて、木質粒繊維樹脂複合板の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。
【発明の効果】
【0035】
本発明によれば、従来は殆ど焼却処理されていた天然繊維を含む廃棄物を、コストをかけずに有用性の高い複合材へと再利用することが可能である。なお、本発明の天然繊維として、廃材以外にいわゆるバージン材を使用しても同じ作用効果が得られることはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0036】
以下に、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、これらに限定されない。
【0037】
本発明の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法の概略フローチャートを、図1に示す。
【0038】
まず、ステップS1として、天然繊維にプロセスオイル等のオイルを浸透させる(オイル処理工程)。プロセスオイル等を浸透させることにより、加熱混練時の天然樹脂と熱可塑性バインダー樹脂のなじみがよくなり、天然繊維同士の絡みも防止される。特に、天然繊維を含む繊維廃材である耳糸廃材を使用する場合には、プロセスオイル等を浸透させることによる絡み防止の効果が大きい。ここで、天然繊維は、天然繊維を含む耳糸等の廃材であってもよく、布団綿等のバージン材であってもよい。
【0039】
プロセスオイルとしては、ゴムプロセスオイル、プラスチックプロセスオイル等を用いることができるが、上述したようにゴムプロセスオイルが好ましい。なお、ゴム可塑剤や植物油を使用することも可能である。
【0040】
次に、ステップS2として、オイル処理工程後の天然繊維を遠心処理又は圧搾処理によって脱油する(脱油工程)。天然繊維にプロセスオイルが多量に浸透した状態では、樹脂との結着性を大きく阻害する問題が生じるため、余分なプロセスオイル等を熱可塑性バインダー樹脂と混練する前に取り除く。
【0041】
次に、ステップS3として、脱油した天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂とを加熱混練する(加熱混練工程)。熱可塑性バインダー樹脂としては、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂等を使用することができるが、木質粒との結着性が高く、軟化点の低いスチレン系樹脂、Syn-1,2-BR又はこれらの混合物が好ましい。
【0042】
この加熱混練工程では、天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂とをなじませると共に、天然繊維を分散させる。加熱混練は加圧ニーダー等を用いて行うことができ、熱可塑性樹脂が十分に軟化する温度に加熱する。加熱には蒸気、電熱又は混練による摩擦熱等を利用することができる。例えば、スチレン系樹脂又はSyn-1,2-BRの場合には、100℃〜120℃に加熱することが好ましい。
【0043】
このとき、混練物中における天然繊維の混合割合は、上述したように3重量%以上30重量%以下にすることが好ましい。なお、加熱混練工程は15〜20分間程度行うことが好ましい。
【0044】
次に、ステップS4として、天然繊維と熱可塑性バインダー樹脂との混練物を40℃以下まで冷却する(第一冷却工程)。加熱混練工程後の加圧ニーダー等を、室温で放置することによって自然冷却してもよいし、冷却水を用いて強制的に冷却してもよい。
【0045】
次に、ステップS5として、前記混練物を加熱せずに混練する(第一非加熱混練工程)。第一冷却工程によって熱可塑性バインダー樹脂は固化しているため、加熱せずにニーダー等によって混練物を混練すると高い剪断応力が発生し、熱可塑性バインダー樹脂中に分散している天然繊維を切断することが可能である。
【0046】
この第一非加熱混練工程の高い剪断応力によって、布団綿のような均質な天然繊維のみならず、耳糸の「絡み糸」に使用されている引っ張り強度の大きなポリエステル系繊維であっても、ニーダー等で混練するだけで切断することができる。そして、「絡み糸」と、それに結合している綿糸が熱可塑性バインダー樹脂中に分散されることになる。なお、後述する実施例で使用した耳糸の外観写真及び構造図を、図2及び図3にそれぞれ示す。
【0047】
第一非加熱混練工程は、15〜20分間程度行うことが好ましい。混練物の温度は、混練中に上昇してくるので、冷却水を用いて約60℃以下に強制冷却しながら非加熱混練工程を行うことが好ましい。
【0048】
次に、ステップS6として、第一非加熱混練工程後、前記混練物を40℃以下まで冷却する(第二冷却工程)。
【0049】
ステップS6を行った場合には、ステップS7として、前記混練物を加熱せずに再び混練する(第二非加熱混練工程)。このステップS7によって、混練物中に高い剪断応力が発生し、熱可塑性バインダー樹脂又はSyn-1,2-BR中に分散している天然繊維をさらに切断することが可能である。
【0050】
なお、ステップS6及びステップS7は、ステップS5において天然繊維の切断及び分散が十分に行われている場合には省略することが可能な任意の工程である。ステップS6及びステップS7を省略する場合には、ステップS5からステップS8へと進む。
【0051】
次に、ステップS8として、前記混練物に木質粒を添加し、加熱混練する(木質粒添加工程)。このステップS8では、木質粒を添加する前に、前記混練物を予め加熱混練し、熱可塑性バインダー樹脂を柔らかくしておく。そして、コルク粒等の木質粒を添加し、木質粒が熱可塑性バインダー樹脂中に均一に分散するまで加熱混練する。なお、加熱混練条件は、ステップS3と同様である。
【0052】
次に、ステップS9として、前記混練物と木質粒との複合物を板状に形成する(形成工程)。板状への形成は、ロール機で圧縮する等公知の方法を用いることができる。板(木質粒繊維樹脂複合板)の厚みは、適宜調整することが可能であるが、5mm以上15mm以下に調整するのが実用的である。ここで、本願でいう板状には、シート状も含まれる。
【0053】
なお、ステップS8以外の工程を行うことによって、本発明の三層複合合板の中間層として使用する天然繊維含有樹脂板を製造することが可能である。そして、本発明の三層複合合板は、木質粒繊維樹脂複合板二枚の間に、天然繊維含有樹脂板一枚を挟持させた状態で加熱プレスすること等によって製造することができる。
【0054】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。
【0055】
[実施例1]
本発明の実施例1として、天然繊維として耳糸、木質粒としてコルク粒を用いた木質粒繊維樹脂複合板を製造した。
【0056】
まず、ゴムプロセスオイル(パラフィン系プロセスオイル、コスモ石油(株)製、商品名ピュアフレックス)20kgをプラスチック容器に入れ、そこに織物工場から廃棄された耳糸廃材(ポリエステル製で直径約0.5mmの絡み糸に、直径約0.2mmの綿糸が結びつけられている)4kgを投入し、撹拌した後、室温で24時間浸漬した(オイル処理工程)。このとき、耳糸廃材を切断することはしなかった。なお、浸漬時間は、使用する天然繊維の種類や量によって調整するが、12〜48時間とすることが実用的である。
【0057】
次に、ゴムプロセスオイルを浸透させた耳糸廃材を、遠心分離機で遠心し(1000rpm)、余分なプロセスオイルを分離した(脱油工程)。
【0058】
加圧ニーダー(容量55L)にスチレン系熱可塑性バインダー樹脂(旭化成ケミカルズ(株)社製タフプレン、スチレンとブタジエンのブロック共重合体)10kgと、Syn-1,2-BR(JSR(株)社製RB820)10kgと、遠心分離機から取り出した耳糸廃材とを投入し、蒸気又は混練による摩擦熱により樹脂を100〜120℃となるまで加熱し、約15分間、圧力9kgf/cm2の条件で混練した(加熱混練工程)。
【0059】
その後、加圧ニーダーを停止し、耳糸廃材と樹脂との混練物を室温で24時間放置し、40℃以下にまで自然冷却した(第一冷却工程)。
【0060】
次に、樹脂を加熱しない状態で、約15分間加圧ニーダーを用いて耳糸廃材と樹脂とを混練した(第一非加熱混練工程)。固まったバインダー樹脂を混練することにより、樹脂内に高い剪断力が発生し、耳糸廃材の絡み糸や綿糸が切断される。このとき、混練によって加圧ニーダー内の混練物の温度が徐々に上昇するため、加圧ニーダーに冷却水を通水することによって、バインダー樹脂の温度を60℃以下に維持した。
【0061】
その後、加圧ニーダーを停止し、耳糸廃材と樹脂との混練物を再び室温で24時間放置し、40℃以下にまで自然冷却した(第二冷却工程)。
【0062】
次に、樹脂を加熱しない状態で、約15分間、加圧ニーダーを用いて内容物を混練した(第二非加熱混練工程)。このとき、冷却水も通水し、内容物を60℃以下に維持した。その後、蒸気もしくは混練による摩擦熱により樹脂を100〜120℃となるまで加熱し、約15分間、圧力9kgf/cm2の条件で混練した。そして、耳糸廃材と樹脂との混練物24kgを12kgずつ分量した。
【0063】
次に、分量した上記耳糸廃材と樹脂の混合物12kg、及び粒径8〜12mmのコルク粒10kgを加圧ニーダー内に投入し、蒸気により120℃まで加熱し、約15分間、圧力9kgf/cm2の条件で混練し、コルク粒を均一に分散させた(木質粒添加工程)。
【0064】
次に、加圧ニーダーの内容物を取り出し、ロールを用いて厚さ11mmの板状に形成した(形成工程)。そして、室温まで自然冷却したものを実施例1の木質粒繊維樹脂複合板とした。
【0065】
[実施例2]
コルク粒を添加しないこと以外、すべて実施例1と同じ原料及び製造方法によって天然繊維含有樹脂板を製造した(厚さ2mm)。この天然繊維含有樹脂板1枚を、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板2枚の間に挟持し、ホットプレス機を用いて130℃、40kg/cm2という条件で3分間融解接着した。こうして形成された三層構造の合板を、実施例2の三層木質複合合板とした。
【0066】
なお、本発明の三層木質複合合板では、天然繊維含有樹脂板と木質粒繊維樹脂複合板の厚さは、1:1〜1:3であることが好ましい。
【0067】
[実施例3]
加熱混練工程においては耳糸廃材を2倍量投入し、木質添加工程においてはコルク粒の代わりにおが屑(杉及び檜のおが屑の混合物)を添加すること以外、すべて実施例1と同じ原料及び製造方法によって木質粒繊維樹脂複合板を製造した(厚さ2mm)。これを実施例3の木質粒繊維樹脂複合板とした。
【0068】
[実施例4]
加熱混練工程においては耳糸廃材を2倍量投入し、木質添加工程においてはコルク粒の代わりに籾殻(国産うるち米の籾殻)を添加すること以外、すべて実施例1と同じ原料及び製造方法によって木質粒繊維樹脂複合板を製造した(厚さ2mm)。これを実施例4の木質粒繊維樹脂複合板とした。
【0069】
[実施例5]
耳糸廃材の代わりに布団綿(敷き布団の中綿)を添加すること以外、すべて実施例1と同じ原料及び製造方法によって木質粒繊維樹脂複合板を製造した(厚さ2mm)。これを実施例5の木質粒繊維樹脂複合板とした。
【0070】
[比較例1]
本発明の比較例1として、耳糸廃材を添加しないこと以外、すべて実施例1と同じ原料及び製造方法によって木質粒繊維樹脂複合板を製造した。
【0071】
[比較例2]
本発明の比較例2として、耳糸廃材にオイル処理を行わず、そのまま熱可塑性バインダー樹脂に添加して加熱混練のみ行い、それ以外はすべて実施例1と同様にして木質粒繊維樹脂複合板を製造した。すなわち、オイル処理工程及び脱油工程を省略し、耳糸廃材と、スチレン系熱可塑性樹脂及びSyn-1,2-BRの混合物とを100℃〜120℃で15分間、加熱混練した後、さらにコルク粒を添加し、板状に形成した。
【0072】
<1.木質粒繊維樹脂複合板>
(木質粒繊維樹脂複合板の構造)
実施例1の木質粒繊維樹脂複合板表面の外観写真を図4、断面の拡大写真(倍率100倍)を図5にそれぞれ示す。図4に示すように、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板は、表面にコルク粒が現れており、コルクの有する触感及び風合いが損なわれていない。また、樹脂に耳糸廃材に由来する繊維を混入させているが、図5に示すように、繊維は主に木質粒繊維樹脂複合板内部に存在し、表面では繊維が目立つこともない。
【0073】
実施例3及び実施例4の木質粒繊維樹脂複合板表面の外観写真を、図6及び図7にそれぞれ示す。実施例3及び実施例4の木質粒繊維樹脂複合板も、表面におが屑及び籾殻が現れており、これら木質粒の有する触感及び風合いが損なわれていない。また、樹脂に耳糸廃材に由来する繊維を実施例1の2倍量混入させているが、繊維は主に木質粒繊維樹脂複合板内部に存在し、表面では繊維が目立つことはない。
【0074】
(木質粒繊維樹脂複合板の帯電防止特性)
実施例1、実施例3〜実施例5及び比較例1の木質粒繊維樹脂複合板について、JIS L1094(1997)「織物及び編物の帯電性試験方法」の「 5.1 半減期測定法」を実施し、帯電防止特性を比較した。なお、JISでの測定環境は温度20℃、相対湿度40%であるが、ここでは温度20±1℃、相対湿度55±1%で実施した。また、測定試料である実施例1及び比較例1の木質粒繊維樹脂複合板は、温度20±1℃、相対湿度55±1%の環境下で50時間以上静置後、帯電圧半減期を測定した。
【0075】
実施例1及び比較例1の帯電圧半減期の測定結果を、図8に示す。まず、帯電圧については、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板は約1200Vであり、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板は約1700Vであった。すなわち、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板は、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板よりも帯電しにくいことが確認された。
【0076】
次に、帯電圧半減期(測定5回の平均値)については、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板が60.7秒であったのに対し、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板はわずか1.2秒であった。すなわち、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板は、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板と比較して約1/50の短時間で帯電圧が半減したことから、極めて導電性に優れていることが確認された。
【0077】
実施例3〜実施例5の帯電圧半減期の測定結果を、図9〜図11にそれぞれ示す。実施例3〜実施例5の木質粒繊維樹脂複合板の帯電圧は、それぞれ870V、1100V及び900Vであり、同じ熱可塑性バインダー樹脂から構成される比較例1と比較して、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板と同様に帯電しにくいことが確認された。
【0078】
また、実施例3〜実施例5の木質粒繊維樹脂複合板の帯電圧半減期(測定5回の平均値)は、それぞれ0.44秒、0.53秒及び0.57秒であり、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板(60.7秒)と比較して、約1/100の短時間で帯電圧が半減したことから、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板と同様、極めて導電性に優れていることが確認された。
【0079】
耳糸、布団綿に含まれる綿繊維(天然繊維)は、高い水分率(綿の公定水分率は8.5重量%)を有しており、熱可塑性バインダー樹脂と混練した天然繊維中の水分の働きによって、電荷の漏洩が早まると考察される。また、おが屑や籾殻に含まれる天然繊維も高い水分率を有すると考えられることから、綿繊維と同様に電化を漏洩させる効果を発揮すると考察される。
【0080】
ここで、比較例2の木質粒繊維樹脂複合板についても、同様に帯電圧半減期を測定したところ3.5秒であった。比較例1の木質粒繊維樹脂複合板と比較すると約1/20であるが、同じ原料を用いて製造した実施例1の木質粒繊維樹脂複合板よりも2倍以上帯電圧半減期が長かった。
【0081】
実施例1及び比較例2の木質粒繊維樹脂複合板の断面拡大写真(倍率300倍)を、図12及び図13にそれぞれ示す。図12に示す実施例1の木質粒繊維樹脂複合板では、耳糸が充分に切断(解繊)及び分散されている。一方、図13に示す実施例1の木質粒繊維樹脂複合板では、耳糸の切断(解繊)が不充分であり、繊維が均一には分散していない。
【0082】
高分子材料にカーボン繊維やカーボンブラック等の高導電性物質を混入し、帯電防止効果を発揮させる方法が公知であるが、各材料同士の接触がなければ電荷を漏洩させることはできない。本発明の木質粒繊維樹脂複合板では、天然繊維が導電性物質として機能するが、天然繊維が細かく切断され、樹脂中で均一に分散することにより、天然繊維同士の接触が充分であることが必要と考えられる。
【0083】
(木質粒繊維樹脂複合板の強度)
次に、実施例1及び比較例1の木質粒繊維樹脂複合板について、JIS K6400-5に規定する引張試験を行った。その結果を、図14に示す。実施例1の木質粒繊維樹脂複合板は、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板と比較して破断強度が約1.4倍向上した。
【0084】
一方、破断時のひずみは、いずれも12〜13%であり、差が認められなかった。繊維の添加により樹脂を補強した場合、一般的には破断強度は大きくなるが、破断ひずみは小さくなる。しかし、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板は、高い強度と大きな破断ひずみを持つ材料であった。
【0085】
熱可塑性バインダー樹脂に較べて、綿等の天然繊維は二桁以上高い強度と弾性率を有している。このような天然繊維を柔軟な熱可塑性バインダー樹脂内に均一に分散させ、外力を負荷した場合、天然繊維は樹脂を拘束する働きをして荷重を分担し、木質粒樹脂複合体の強度及び弾性率を向上させる役目を果たすものと考えられる。
【0086】
実施例5の木質粒繊維樹脂複合板について、JIS K6400-5に規定する引張試験を行った結果を、図15に示す。実施例5の木質粒繊維樹脂複合板の破断強度(5回の平均値)は3.5MPaであり、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板の破断強度(5回の平均値)2.4MPaと比較して、約1.5倍であった。
【0087】
一方、破断時のひずみは、実施例5の木質粒繊維樹脂複合板が10.1%、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板が12.3%であり、実施例5の木質粒繊維樹脂複合板が約18%小さな数値を示した。
【0088】
<2.三層複合合板>
(三層複合合板の構造)
実施例2の三層複合合板表面の外観写真を、図16に示す。実施例2の三層複合合板は、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板2枚の間に、天然繊維含有樹脂板1枚を挟持させた構造であるため、表面は図4と同じである。
【0089】
木質粒繊維樹脂複合板と天然繊維含有樹脂板は、同じスチレン系熱可塑性樹脂から構成されているため、ホットプレスによって樹脂が一体化し、強固に結合されていた。
【0090】
(三層複合合板の帯電防止特性)
実施例2の三層複合合板について、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板と同様に、帯電圧半減期を測定した。その結果、帯電圧半減期(測定5回の平均値)は1.1秒であり、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板と殆ど同じであり、優れた帯電防止効果を有することが確認された。
【0091】
(三層複合合板の強度)
次に、実施例2の三層複合合板について、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板と同様に、JIS K6400-5に規定する引張試験を行った。その結果、実施例2の木質粒繊維樹脂複合板の破断強度は4.9MPa、比較例1の木質粒繊維樹脂複合板と比較して約2倍、実施例1の木質粒繊維樹脂複合板と比較して約1.4倍の破断強度であった。
【0092】
このことから、実施例2の三層複合合板は、床材等の建築資材として使用した場合にも、充分な強度を発揮することができると推察される。
【産業上の利用可能性】
【0093】
本発明の木質粒繊維樹脂複合板及び三層木質複合合板は、靴の中敷き、床材、自動車用マット等に応用可能であり、帯電防止効果が求められる様々な技術分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0094】
【図1】本発明の木質粒繊維樹脂複合板の製造方法の概略フローチャートである。
【図2】実施例で使用した耳糸の外観写真である。
【図3】実施例で使用した耳糸の構造図である。
【図4】実施例1の木質粒繊維樹脂複合板表面の外観写真である。
【図5】実施例1の木質粒繊維樹脂複合板の断面の拡大写真である。
【図6】実施例3の木質粒繊維樹脂複合板表面の外観写真である。
【図7】実施例4の木質粒繊維樹脂複合板表面の外観写真である。
【図8】実施例1及び比較例1の木質粒繊維樹脂複合板の帯電圧半減期を測定した結果を表すグラフである。
【図9】実施例3の木質粒繊維樹脂複合板の帯電圧半減期を測定した結果を表すグラフである。
【図10】実施例4の木質粒繊維樹脂複合板の帯電圧半減期を測定した結果を表すグラフである。
【図11】実施例5の木質粒繊維樹脂複合板の帯電圧半減期を測定した結果を表すグラフである。
【図12】実施例1の木質粒繊維樹脂複合板の断面拡大写真である。
【図13】比較例2の木質粒繊維樹脂複合板の断面拡大写真である。
【図14】実施例1及び比較例1の木質粒繊維樹脂複合板の引張試験の結果を表すグラフである。
【図15】実施例5及び比較例1の木質粒繊維樹脂複合板の引張試験の結果を表すグラフである。
【図16】実施例2の三層複合合板表面の外観写真である。
【出願人】 【識別番号】592216384
【氏名又は名称】兵庫県
【識別番号】507050469
【氏名又は名称】河村化学工業株式会社
【出願日】 平成19年2月15日(2007.2.15)
【代理人】 【識別番号】110000556
【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所


【公開番号】 特開2008−194998(P2008−194998A)
【公開日】 平成20年8月28日(2008.8.28)
【出願番号】 特願2007−34656(P2007−34656)