JPH04106105A - 複合成形材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は２Ｍ物の粉末を含有させた複合成形材料の！！
！遣方法に間するものである。

【従来の技術】

天然に多く存在する木や竹、草あるいは稲の籾殻などは
毎年大量に産出され、その一部は各種用途に使用されて
いるが、大半は利用価値が低い等の理由から廃棄されて
いる。 例えば木材においては、その木部が建築材料等として利
用されているが、枝や樹皮、葉は殆ど廃棄されているの
が現状である。また木材を建築材料等に使用するにして
も、木材は燃え易く、吸湿に伴う寸法変化が大きく変形
し易い等の問題がある。 これらの問題の解決手段の一つとして、合成木材が提供
されている０合成木材は、樹脂バインダーと木材の粉末
とを混合して成形材料を調製し、これを成形することに
よって得られるものであり、廃棄の対象となる木材を粉
砕して有効利用することができると共に、樹脂がバイン
ダーとして含有されているために、燃え易さや、寸法変
化の問題を改良することができるのである。そしてこの
ような成形材料を調製するにあたって、従来は例えば、
ニーダ−に木材粉末を入れると共にこれに粉末状のフェ
ノール樹脂等の樹脂や硬化側、適当な溶剤を入れ、これ
を良く混練した後に払い出し、溶剤を揮散させた後に粉
砕することによっておこなわれており、あるいはニーダ
−の替わりにヘンシェルミキサーを用いて、高速回転で
混練や冷却、粉砕することによっておこなわれている。

【発明が解決しようとする課題】

しかし上記のように樹脂と木材の粉末とを混練して混合
するにあたって、樹脂と木材粉末とを均一に混合させる
ことは難しいものであり、樹脂と木材粉末とが不均一な
成形材料が調製される結果、成形物の表面に樹脂の多い
部分においてシミが生じる等の外観不良が発生したり、
樹脂の多い部分と少ない部分とで成形物に強度のばらつ
きが大きく発生し、樹脂の少ない部分の影響で全体とし
ての強度が不十分になったりするという問題があった。 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、植物
粉末と樹脂とを均一に混合することができ、外観や強度
に優れた成形物を得ることができる複合成形材料の製造
方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明に係る複合成形材料の製造方法は、樹脂原料を反
応させて成形材料を調製するにあたって、樹脂原料を木
、草、竹等の植物の粉末と混合させつつ反応さぜること
を特徴とするものである９本発明において樹脂の種類は
特に限定されないが、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
フラン樹脂、尿素樹脂が好ましい。 以下本発明の詳細な説明する。 本発明において植物の粉末としては、木材の粉末の他に
、竹や草、葉、根、稲の藁や籾殻などあらゆる植物を粉
砕したものを用いることができるものであり、これらは
一種あるいは二種以上を混合して用いることができる。 これらの中で、木材の粉末を用いることによって合成木
材を製造することができる。またこの植物粉末の粒径は
特に限定されるものではないが、平均粒径が数μｍ〜３
０００μｍが好ましい。 次に本発明を樹脂としてフェノール樹脂を用いる場合に
ついて説明する。フェノール樹脂の場合は樹脂原料とし
てフェノール類とホルムアルデヒド類とを用い、このフ
ェノール類とホルムアルデヒド類を触媒の存在下で植物
粉末と混合させつつ反応させることによって、フェノー
ル樹脂系の複合成形材料を調製することができる。本発
明においてフェノール類とはフェノール及びフェノール
の誘導体を意味するものであり、例えばフェノールの他
に■−クレゾール、レゾルシノール、３，５キシレノー
ルなどの３官能性のもの、ビスフェノールＡ、ジヒドロ
キシジフェニルメタンなどの４官能性のもの、Ｏ−クレ
ゾール、ｐ−クレゾール、　ｐ−ｔｅｒブチルフェノー
ル、ｐ−フェニルフェノール、ｐ−クミルフェノール、
ｐ−ノニルフェノール、２．４又は２．６−キシレノー
ルなどの２官能性の〇−又はＰ−置換のフェノール類な
どを挙げることができ、さらに塩素または臭素で置換さ
れたハロゲン化フェノールなども使用することができる
。もちろんこれらから一種類選択して用いる他、複数種
のものを混合して用いることもできる。またホルムアル
デヒド類としては水溶液の形態であるホルマリンが最適
であるが、バラホルムアルデヒドのような形態のものを
用いることもでき、その他ホルムアルデヒドの一部ある
いは大部分をフルフラールやフルフリルアルコールに置
き換えて用いることも可能である。さらに反応触媒とし
ては、フェノール類のベンゼン核とベンゼン核との間に
−ＮＣＨ２−結合を生成するような塩基性物質、例えば
ヘキサメチレンテトラミン、アンモニア及びメチルアミ
ン、ジメチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノー
ルアミン等の第１級や第２級のアミン類などを用いるこ
とができる。さらにこれらと併用して、アルカリ金属や
アルカリ土類金属の水酸化物や第３級アミンなどのフェ
ノール樹脂の合成時に一般によく使用される塩基性触媒
を用いることもできる。 これらフェノール類とホルムアルデヒド類及び反応触媒
を反応釜など反応容器にとって、フェノール類とホルム
アルデヒド類とを反応させるのであるが、このとき反応
容器にさらに植物の粉末を配合し、この植物粉末の存在
下でフェノール類とホルムアルデヒド類との反応をおこ
なわせる。また、フェノール類とホルムアルデヒド類と
の配合比率は、フェノール類とホルムアルデヒド類のモ
ル比が０．５対１〜１対３．５の範囲であるように設定
するのが好ましい。 また上記のように植物粉末の存在下でフェノール類とホ
ルムアルデヒド類とを反応させるにあたって、この反応
は反応系を少なくとも攪拌するに足る量の水の存在下で
おこなわれる。このようにして水中で攪拌しつつ植物粉
末の存在下でフェノール類とホルムアルデヒド類とを反
応させると、反応の当初では反応系は粘稠なマヨネーズ
状で攪拌に件って流動する状態であるが、反応が進むに
つれて次第に植物粉末を含むフェノール類とホルムアル
デヒド類との縮合反応物が系中の水と分離し始め、そし
て反応生成されるフェノール樹脂と植物粉末とからなる
粒子が突然に反応容器の全体に分散される状態になる。 そしてこのように植物粉末とフェノール樹脂との混合粒
子が分散生成されたのち、さらに所望する程度にフェノ
ール樹脂の反応を進めて冷却したのちに攪拌を停止する
と、この粒子は沈澱して水と分離される。この粒子は微
小な球状粉粒体となっており、反応容器から取り出して
枦遇することによって容易に分離することができる。こ
れを乾燥することによって、フェノール樹脂と植物粉末
との複合成形材料である粉粒状物を得ることができる。 この粉粒状物の粒径は特に限定されるものではないが、
５μ欝〜４０００μ■程度の範囲に調整するのが一般的
に望ましい。 次に本発明を樹脂としてメラミン樹脂を用いる場合につ
いて説明ついて説明する。すなわちメラミン樹脂の場合
は、樹脂原料としてメラミン類とホルムアルデヒド類と
を用い、このメラミン類とホルムアルデヒド類を触媒の
存在下でＭ物粉末と混合させつつ反応させることによっ
て、上記フェノール樹脂の場合と同様にして、メラミン
樹脂と植物粉末との複合成形材料である粉粒状物を調製
することができる。メラミン類としてはメラミンやその
誘導体を用いることができ、ホルムアルデヒド類として
は既述したものを用いることができる。触媒としては酸
もしくはアルカリを用いることができる。 さらにフラン樹脂の場合は、樹脂原料としてフラン類を
用い、このフラン類を触媒の存在下で植物粉末と混合さ
せつつ反応させることによって、フラン樹脂と植物粉末
との複合成形材料を調製することができる。フラン類と
してはフルフリルアルコールなどを用いることができる
ものであり、触媒としては酸などを用いることができる
。このフラン樹脂の場合は一般的に上記のフェノール樹
脂やメラミン樹脂のように球形の粒状の調製できないの
で、凍結乾燥等して用いることになる。 上記のようにして樹脂原料を木、草、竹等の植物の粉末
と混合させつつ反応させることによって複合成形材料を
調製するようにしているために、植物粉末は樹脂原料が
重合して得られる樹脂と均一に分散されることになり、
また植物粉末にはモノマー等の樹脂原料が浸透して植物
粉末内にも樹脂が含浸された状態の複合成形材料を得る
ことができることになる６尚、上記のように複合成形材
料を調製するにあたって、無機質充膚剤を併用したり、
難燃剤等で樹脂を変性したりすることもできる。また植
物の粉末の中にはリグニンやフェノール類が多く含有さ
れており、これはホルムアルデヒド類等と反応して高分
子化したりするために、複合成形材料中に理論量よりも
多くの樹脂分が含まれることになり、強固な成形物を得
ることができることになる。 以上のようにして得られる複合成形材料は成形性が良好
であり、これを射出成形、圧縮成形、移送成形、押出し
成形など任意の方法で成形して用いることができる。こ
こで、本発明に係る複合成形材料は植物粉末が均一に分
散されているために、樹脂と植物粉末とが均一に分散し
た成形物を得ることができる。また植物粉末を混合する
にあたって従来のように樹脂に混練することによってお
こなうと、混線の際に植物粉末は圧縮される作用を受け
て成形材料は嵩比重が高くなり、低比重の成形物を成形
することは難しいが、本発明では混練の必要がないため
に複合成形材料の嵩比重は小さく、比重の低い成形物を
成形することが可能になる。さらに植物粉末の混合を従
来のように混練でおこなうと、樹脂は植物粉末の表面に
コーティングされているだけで、植物粉末自体は植物の
本来の特性を失っておらず、吸湿や腐食、白蟻等による
食害の防止の効果は十分とはいえないが、本発明では植
物粉末内に樹脂が含浸された状態にあるために、植物粉
末自体が吸湿したり、腐食したり、白蟻等による食害を
受けたりすることが低減されることになる。 そして例えば植物粉末として木材粉末を用いる場合には
、合成木材として角材形状や板材形状等に成形すること
によって、ドアや壁材、天井材、柱等の建築材料に使用
したり、化粧板を積層して家具類や電気製品等のキャビ
ネット、自動車等の内装材などに使用することができる
。この合成木材は天然の木材と同様に鋸によって容易に
切断することができ、釘打ちも容易であり、また樹脂が
バインダーとして含有されているために、吸湿が少なく
水による寸法変化や腐食が少ないと共に白蟻等による食
害も少ない。従って家屋の外回りの塀や杭、窓枠、木レ
ンガ、電車の枕木等にも良好に使用することができる。

【実施例】

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 天」１覧よ 反応容器に含有水分が１１　ｑｑで平均粒径が５３μｍ
の木粉を４５０重量部、フェノールを１２０重量部、３
７％ホルマリンを１３２重１部、水を３５００重量部、
及びヘキサメチレンテトラミンを１５重量部仕込み、こ
れを混合攪拌しつつ６０分を要して８５℃まで昇温させ
、そのまま１８０分間反応させた。このように反応させ
ることによって木粉とフェノール樹脂とからなる粉粒状
物が反応系に生成された。次に内温か４０℃になるまで
冷却し、ｒ別して風乾することによって、含有水分５％
、含有樹脂量１５％、嵩比重０．１４の粉粒状の複合成
形材料を得た。このものの成形流れは２．３ｃｍ２／ｇ
であった。ここて成形流れは、１６０℃にセットしたプ
レスに５ｇの成形材料を載せ、プレス面に１２１の成形
圧をかけて３分間保持した後の、広がった成形物の面積
を測定してこれを５で除した数値として表わす。また含
有水分の測定はカールフィッシャー法によりおこない、
嵩比重の測定はＪＩＳ　Ｋ　　６７２１に準じておこな
った。 火蓋■１ 反応容器に含有水分が１１％で平均粒径が５３μｍの木
粉を４５０重量部、フェノールを３７０重量部、３７％
ホルマリンを４００重量部、水を３８００重量部、及び
ヘキサメチレンテトラミンを４８重量部仕込み、これを
混合攪拌しつつ６０分を要して８５℃まで昇温させ、そ
のまま１２０分間反応させた。このように反応させるこ
とによって木粉とフェノール樹脂とからなる粉粒状物が
反応系に生成された。次に内温か４０℃になるまで冷却
し、炉別して風乾することによって、含有水分３．２％
、含有樹脂量４５％、嵩比重０．２２の粉粒状の複合成
形材料を得た。このものの成形流れは１１．．５ｃ■２
／ｇであった。 ル較■１ 反応容器にフェノールを１００重量部、３７９゜ホルマ
リンを６０重量部、及びシュウ酸を１重量部仕込み、還
流しつつ反応させて乳化後さらに１時間反応させ、次い
で常圧で脱水した後に内温を１８０℃にすると共に１０
０トールで減圧脱水し、内湯が１９０°Ｃになった時点
で払い出し、これをビンミルで粉砕することによって、
軟化点が１００℃のフェノール樹脂粉末を得た。次に、
ヘンシェルミキサーに含有水分が１１％で平均粒径が５
３μｍの木粉を１１２５重量部、上記フェノール樹脂粉
末を１５８重１部、ヘキサメチレンテトラミンを２０重
量部加え、混線をおこないながらメタノールを１５０重
量部を加えてさらに混練をおこない、内温が７０℃にな
った時点で払い出して冷却し、これを粉砕することによ
って含有水分８．５％、含有樹脂量１５％、嵩比重０５
２１の粉粒状の複合成形材料を得た。このものの成形流
れは２．ｌｃ１／ｇであった。 ル毅■ス ヘンシェルミキサーに含有水分が１１％で平均粒径が５
３μｍの木粉を１１２５重量部、比較例１で得た上記フ
ェノール樹脂粉末を７３０重量部へキサメチレンテトラ
ミンを８８重量部加え、混線をおこないながらメタノー
ルを１５０重量部を加えてさらに混練をおこない、内温
か７０℃になった時点で払い出して冷却し、これを粉砕
することによって含有水分５５％、含有樹脂量４５２ｏ
、嵩比重０，３６の粉粒状の複合成形材料を得た。この
ものの成形流れは１０　、５ｃｓ’、／ｇであった。 上記実施例１．２及び比較例１，２で得た複合成形材ｆ
１８２ｇを縦×楕＝１３０＞、１５０ｍｍのキャビティ
を有する成形金型に入れ、予め１６０℃にセットしたプ
レスで成形厚が３ｍｍになるように１０分間加熱加圧成
形をおこなった。このようにして得た成形板について表
面の外観を肉眼で観察し、さらに表面硬度をＪＩＳ　　
Ｋ　　６９］１に準じてロックウェル硬さで測定すると
共に、Ｊ７Ｓ　Ａ　　５９０８に準じて吸水厚さ膨張率
を測定することによって寸法安定性を評価した。結果を
次表に示す。またこの成形板から幅１０ｍｍ、長さ１：
３０ｍｍのテストピースを７切り出し、曲げ強さと曲げ
弾性率をそれぞれ測定した６結果を次表に示す。次表に
おいて曲げ強さや曲げ弾性率は７本のテストピースの平
均値と示した。また７本の曲げ強さや曲げ弾性率の最大
値と最小値との差をそれぞれ曲げ強さのばらつき及び曲
げ弾性率のばらつきとして次表に示す。 表の結果から次のことが確認される。 ■実施例】と比較例１との比較、実施例２と比較例２と
の比較かられかるように、各実施例の複合成形材料は嵩
比重を小さく製造できることが確認される。 ■各実施例のものは複合成形材料中に木粉が均一に分散
されており、従って成形物の表面のシミが無く、寸法安
定性が高いことが確認される。 ■また実施例のものは複合成形材料中に木粉が均一に分
散されており、従って曲げ強さのばらつきや曲げ弾性率
のばらつきが小さく、このために曲げ強さや曲げ弾性率
も優れていることが［認される。 【発明の効果］ 上述のように本発明は、樹脂原料を反応させて成形材料
を調製するにあたって、樹脂原料を木、草、竹等の植物
の粉末と混合させつつ反応させるようにしたので、植物
粉末は樹脂原料が重合して得られる樹脂と均一に分散さ
れ、植物粉末と樹脂とが均一に混合された複合成形材料
を製造することができるものであり、樹脂と植物粉末と
が均一に分散した成形物を成形することができるもので
あって、外観や強度等に優れた成形物を得ることができ
るものである。加えて植物粉末を混合するにあたって混
練をおこなうような必要がないので、嵩比重の小さい複
合成形材料を調製することができ、軽量の成形物を得る
ことが可能になるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂原料を反応させて成形材料を調製するにあた
   って、樹脂原料を木、草、竹等の植物の粉末と混合させ
   つつ反応させることを特徴とする複合成形材料の製造方
   法。