专利名称：挤出发泡成形用成形材料及其制造方法、使用所述成形材料制造的木质发泡成形体以及 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及以热塑性树脂和木粉为主要成分的挤出发泡成形用成形材料及其制造方法、使用所述成形材料制造的木质发泡成形体以及所述木质发泡成形体的制造方法和制造装置。
背景技术：
把通过将热塑性树脂和木粉一起熔融混炼得到的成形坯料(成形生地)形成为所希望的形状而得到的成形体(木质成形体)，即具有木材的质感，又具有难以腐烂等作为树脂成形体的特性，因此例如作为设置在室外的木平台用的建筑材料等被广泛使用。在通过挤出成形制造这种木质成形体时使用的挤出成形装置的一个例子如图8 所示。该挤出成形装置641包括挤出机642，具有圆筒形的筒643和以能转动的方式设置在该筒643内部的螺杆645 ；驱动源(图中没有表示)，驱动所述挤出机642的螺杆645 转动；以及模具650，用于导入从设置在所述挤出机642的筒643上的出口 643a挤出的成形坯料62 并使成形坯料62 成形。为了使用所述结构的挤出成形装置641形成木质成形体(板材)，例如可以通过把按规定的配比混合的木粉、热塑性树脂、颜料、增韧剂等必要的材料作为混合原料，通过设置在挤出机的筒643上的料斗644，提供到筒643内，通过驱动源驱动挤出机的螺杆645转动，边对混合原料加热混炼边对该混合原料施加朝向螺杆645的前端方向的挤出力对该混合原料进行压力输送，在螺杆645的前端一侧，通过设在筒643上的出口 643a将熔融塑化后的成形坯料62 挤出到形成在模具650内的成形室650a内，来制造截面形状与成形室 650a的截面形状一致的木质成形体(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 日报专利公开公报特开平8-118452号本发明所要解决的技术问题其中，在通过挤出成形把以热塑性树脂和木粉为主要成分的混合原料形成规定的形状的情况下，如前所述，将通过挤出机642熔融混炼的成形坯料62 在模具650内形成所希望的形状并进行冷却固化从而形成目的产品，其关键在于在该工序中在提高生产率的同时，怎样得到质量稳定的产品。可是，在制造含有大量木粉的木质成形体时，难以控制成形坯料62 的流动，难以兼顾提高生产率和制造质量稳定的产品。特别是在为了使熔融塑化后的成形坯料62 发泡成为木质成形体(在本发明中称为“木质发泡成形体”)而在原料中添加了发泡剂的情况下，伴随着发泡剂的发泡，导致
4在挤出机642和模具650内的成形坯料62 的压力和流动产生剧烈的变化等，在成形坯料 625a中产生脉动等，更难控制成形坯料62 的流动，伴随成形坯料62 内的发泡气体分布不均而产生气泡分布不均及产生空穴，伴随成形坯料62 的脉动而在表面上产生褶皱等， 在最终得到的木质发泡成形品中容易产生缺陷，因而稳定地制造质量没有波动的产品变得更困难。作为一个例子，在把在由所述的木粉、热塑性树脂、颜料、增韧剂等构成的原料中单纯地添加发泡剂后得到的物质作为混合原料，通过用参照图8说明过的已知的挤出成形装置641进行挤出成形的情况下，如果在挤出机642的筒643内因熔融混炼时的加热使发泡剂产生发泡气体，并且使发泡气体膨胀产生气泡，则这样生成的气泡容易集中在成形坯料的中心部。如果在气泡如上所述的集中在成形坯料62 的中心部的状态下，在形成于模具 650内的成形室650a内使该成形坯料62 冷却并固化，则由于气泡进一步集中在木质发泡成形体的宽度方向的中央部(芯部)，所以会产生因尺寸是所谓的“空穴”以上的大的内部空隙G而造成的内部缺陷，因此木质发泡成形体的宽度方向的中央部沿长边方向向两个厚度方向膨胀，不能保持方形截面，不能成为产品，此外当然强度也会降低，要制造与没有发泡的相同的高质量的发泡成形品，在商业途径上是不可能的或者在实验阶段也是非常困难的(图9)。此外，在图9中，为了保持强度，在成形板的该图中的下边，沿长边方向形成有锯齿形槽条。为了解决所述的问题，例如可以考虑通过改变挤出成形装置641 —方的结构来进行应对，例如如图10所示，尝试了在模具650的入口部配置多孔板652，多孔板652形成由多个网眼构成的筛网，通过多孔板652的网眼把成形坯料62 挤出到模具650的成形室 650a内，从而对成形坯料62 施加阻力，由此提高筒643的内压，抑制在筒643内部的发泡气体膨胀，使成形坯料62 成为发泡气体在挤出机642的筒643内的分散状态变得更均勻，然后把这样的成形坯料62 导入模具650中。可是，即使通过这样构成的挤出成形装置641来形成木质发泡成形体，也与使用前面的图8所示的已知的挤出成形装置641的情况相同，也不能避免气泡容易集中于在成形室650a内成形的发泡成形品的中心部(芯部)的现象，不能避免产生图9所示的内部空隙G，难以得到高强度的木质发泡成形体。如上所述，为了通过挤出成形得到没有缺陷的高质量的木质发泡成形体，必须使挤出成形时的成形坯料62 的流动和发泡气体相对于成形坯料62 的扩散均勻进行，并且使通过发泡气体进行的成形坯料62 的膨胀在适当的时候进行，但仅仅通过改变挤出成形装置一方的结构难以圆满地进行所述的控制。
发明内容
因此，本发明是为了解决所述的以往的技术存在的问题而做出的，本发明的目的在于提供一种挤出发泡成形用成形材料，通过重新研究原料一方的组成，所述的挤出发泡成形用成形材料可以得到高质量的木质发泡成形体。此外，本发明的另外的目的是提供一种使用所述成形材料制造的、没有缺陷的高质量的木质发泡成形体。
此外，本发明的另外的目的是提供适合使用所述挤出发泡成形用成形材料进行挤出发泡成形的挤出成形装置、挤出成形方法。解决技术问题的技术方案下面在解决技术问题的技术方案中附加上具体实施方式
中的附图标记进行叙述。 该附图标记是用于使权利要求的记载和具体实施方式
的记载的对应变得清楚，当然不是用于限制对本发明的权利要求的技术范围的解释。为了解决所述的问题，本发明的挤出发泡成形用成形材料，用于通过添加发泡剂并进行挤出发泡成形来制造木质发泡成形体，其特征在于，以木粉和聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂为主要成分，并含有1 5wt%的分子量为300 lOOOg/mol的烷烃(权利要求1)。在进行熔融混炼使各构成成分成为均勻分散的状态后，将得到的混炼物制造成规定粒径的颗粒，从而可以得到形成为颗粒状物( > 〃卜)的所述构成的成形材料(权利要求2、权利要求5)。此外，所述成形材料可以是所述木粉和所述热塑性树脂的配比是相对于木粉为50 55wt%，树脂为45 50wt% (权利要求3、权利要求6)。此外，除了所述木粉、热塑性树脂和烷烃以外，所述成形材料也可以含有填料和/ 或增韧剂和/或颜料(权利要求4、权利要求7)。此外，本发明涉及通过把所述的任一种的成形材料与发泡剂一起用挤出成形装置挤出成形为规定形状而得到的木质发泡成形体(权利要求8)以及该木质发泡成形体的制
造方法。所述的木质发泡成形体的制造方法的特征在于，把所述的任一种成形材料与发泡剂一起导入设在挤出成形装置11中的螺杆式挤出机12内，在所述发泡剂的分解温度以上的温度下进行熔融混炼，边将从所述挤出机12挤出的成形坯料2 维持在加压的状态下边将所述成形坯料2 导入成形模具30的成形室31内，在导入所述成形模具30的成形室31 时，使所述成形坯料25a的压力释放，从而使所述成形坯料2 发泡，并且在通过所述成形模具30的成形室31内的过程中，边把所述成形坯料2 成形为与所述成形室31的截面形状对应的形状边使所述成形坯料2 冷却固化(权利要求9)。作为所述木质发泡成形体的制造方法，其可以是在所述挤出成形装置11的所述挤出机12和所述成形模具30之间设置挤出模具20，该挤出模具20连通所述挤出机12的出口(筒13的出口 13a)和所述成形模具30的入口 30a之间，对从所述挤出机12的出口 13a导入所述挤出模具20内的成形坯料2 施加阻力，提高所述挤出机12内的成形坯料 25a的压力，并且使所述挤出模具20的流路面积从该挤出模具20的入口 20a —侧向出口 20b 一侧变小，从而边维持从所述挤出机12导入所述挤出模具20中的成形坯料2 的压力边将所述成形坯料2 导入所述成形模具30的成形室31内，使通过了所述挤出模具20的成形坯料2 在通过了所述挤出模具20的出口 20b时释放压力，在所述成形模具30的入口 30a部分使所述成形坯料2 发泡(权利要求10)。用于利用所述的方法制造木质发泡成形体的挤出成形装置的特征在于，其包括 螺杆式挤出机12，对一起导入的以热塑性树脂和木粉为主要成分的成形材料及发泡剂，在所述发泡剂的分解温度以上的温度下进行熔融混炼；挤出模具20，与所述挤出机12的出口 13a连通，导入由所述挤出机12挤出的成形坯料；以及成形模具30，与所述挤出模具20的出口 20b连通，通过了所述挤出模具20的成形坯料导入形成在该成形模具30内部的成形室31，并且该成形模具30边把在所述成形室31内移动的所述成形坯料2 成形为与所述成形室31的内部形状对应的形状边使所述成形坯料2 冷却固化，其中，在所述挤出机12 的出口 13a部分设置有网眼状的多孔板22，在该多孔板22上形成有多个孔，并且在所述挤出模具20内设置有阻力件沈，该阻力件沈使所述挤出模具20内的流路面积从所述挤出模具20的入口 20a —侧向出口 20b —侧减少(权利要求11)。此外，优选的是，所述挤出模具的出口内的流路面积比所述成形模具的入口的面积小(权利要求12)。此外，所述挤出成形装置11可以是所述挤出模具20的所述出口 20b与所述成形模具30的成形室31的入口 30a为相同的形状，所述阻力件沈的所述成形模具一侧的端部 (心轴部沈(3)的截面形状与所述挤出模具的出口形状是相似形、且所述阻力件沈的所述成形模具一侧端部(心轴部沈(3)的截面形状比所述挤出模具的出口形状稍小，并且所述阻力件26的所述成形模具一侧的端部配置在所述挤出模具20的出口 20b内的中心(权利要求 13)。此外，优选的是，所述挤出成形装置11的所述螺杆式挤出机是双螺杆挤出机(权利要求14)。优选的是，所述热塑性树脂的MFR (熔体流动速率)在0.5 10 (g/10分钟)的范围内(权利要求15、权利要求16)。此外，所述热塑性树脂可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS树脂及聚氯乙烯 (PVC)中的一种或它们的混合树脂(权利要求17、权利要求18)。本发明的效果按照如上说明过的构成，本发明可以得到以下的显著效果。作为在用挤出成形装置11进行挤出发泡成形时的成形材料，通过使用以木粉和热塑性树脂为主要成分，并含有1 5wt%的分子量为300 lOOOg/mol的烷烃的挤出发泡成形用成形材料，可以得到高质量的木质发泡成形体。S卩，通过添加所述的烷烃，在对挤出机12的筒13内的混合材料进行熔融混炼时， 一方面可以促进发泡气体混合溶解在热塑性树脂中，另一方面可以抑制发泡气体进入木粉，从而可以使发泡气体在成形坯料内分散成均勻的状态。此外，烷烃的添加可以减小金属表面和成形坯料的接触阻力，可以使发泡气体分散成均勻状态的所述成形坯料顺利地移动，可以在维持发泡气体分散成均勻状态的状态下，把成形坯料25a导入成形模具30中。而且，通过添加烷烃，在进行成形坯料25a的压力释放之前，可以抑制进入热塑性树脂中的发泡气体开始膨胀，可以防止在导入成形模具30内之前，成形坯料2 事先开始发泡。其结果，通过使用了所述成形材料的挤出发泡成形，内部的气泡的产生状态均勻， 可以得到高质量的木质发泡成形体，另一方面可以提高挤出成形时的生产率。在所述成形材料是通过进行熔融混炼使各构成成分成为均勻分散的状态后制造成规定粒径的颗粒而得到的颗粒状物的情况下，成形材料的使用变得容易，并且与个别使用包括粉末等的各构成成分的情况相比，可以减少作业环境的污染。
此外，由于除了发泡剂以外的各构成成分，事前被熔融混炼成均勻的分散状态，所以在挤出机12内熔融混炼时，可以更容易得到各成分没有不均的均勻的熔融混炼状态。此外，在所述木粉和所述热塑性树脂的配比是相对于木粉为50 55wt%、树脂为45 50wt%的情况下，可以可靠地获得添加所述烷烃的效果。此外，通过在所述成形材料中预先含有填料、增韧剂、颜料，特别是事前把这些原料通过熔融混炼后形成为颗粒状物，在用挤出机12进行熔融混炼等时，更容易使各成分的分散状态均勻。在使用了所述成形材料的木质发泡成形体的制造方法中，通过在所述挤出机12 的出口 13a部分对成形坯料2 施加阻力，提高在所述挤出机12内的成形坯料2 的压力， 并且使所述挤出模具20的流路面积从挤出模具20的入口 20a —侧向出口 20b —侧变小， 在将在挤出模具20内流动的成形坯料25a维持在加压的状态的情况下，可以最大限度发挥通过添加抑制在加压状态下的成形坯料2 发泡的烷烃而得到的防止事前发泡的效果。其结果，可以使挤出机12和挤出模具20内的发泡气体均勻分散，并且可以增加成形坯料25a的挤出量(重量)，从而可以提高生产率。此外，在挤出机12的出口 13a部分设置有多孔板22、且在挤出模具20内设置有阻力件26的木质发泡成形体的制造装置，可以可靠地使所述挤出机12的筒13内的成形坯料25a的压力升高、维持挤出模具20内的压力，由此可以最大限度地发挥提高发泡气体的分散性和防止事前发泡等因添加烷烃而具有的作用。特别是，使挤出模具的出口与所述成形模具的成形室的入口为相同的形状，并且使阻力件26的成形模具30 —侧的端部(心轴部的形状与所述挤出模具20的出口 20b的形状为相似形、且使阻力件沈的成形模具30 —侧的端部(心轴部^c)的形状比所述挤出模具20的出口 20b的形状稍小，并将阻力件沈的成形模具30 —侧的端部(心轴部 26c)配置在挤出模具20的出口 20b内的中心，按照这样的构成，在成形坯料2 通过两者之间形成的狭小间隔时，可以使成形坯料25b内的发泡气体的分散更均勻，可以获得与所述的烷烃的作用的协同效应，从而可以使得到的木质发泡成形体内的气泡分布更均勻。此外，作为所述的螺杆式挤出机12采用双螺杆挤出机的木质发泡成形体的挤出成形装置11，伴随对挤出机12内的成形坯料进行熔融混炼，可以使各成分的分散状态成为更均勻的状态，并能够获得因烷烃的添加而得到的进一步加速发泡气体混合溶解在热塑性树脂中的效果。
图1是在制造本发明的成形材料中使用的颗粒状物制造装置的说明图。图2是在本发明的成形材料的挤出发泡成形中使用的挤出成形装置的说明图。图3的㈧是挤出模具的纵向截面图，图3的(B)是横向截面图。图4的㈧是多孔板的主视图，图4的(B)是图4的(A)中的B-B线剖视图。图5的㈧是阻力件的俯视图，图5的⑶是阻力件的侧视图，图5的(C)是阻力件的主视图。图6的(A)是成形模具(第一成形模具)的纵向截面图，图6的(B)是成形模具的横向截面图。
图7是弯曲强度试验方法的说明图。图8是以往的挤出成形装置的说明图。图9是木质发泡成形体的空隙和翘曲的产生状态的说明图。图10是设置有多孔板的挤出成形装置的说明图。附图标记说明11挤出成形装置12 (螺杆)挤出机13 筒13a 出口(筒 13 的)13b 装入口(筒 13 的)131熔融区132发泡剂分解区133发泡气体混合区14定量供给装置1 成形材料送料器14b发泡剂送料器15螺杆(挤出机12的)151熔融混炼部152分解促进部153分散促进部16接合器16a安装孔17固定环20挤出模具20a入口(挤出模具20的)20b出口(挤出模具2O的)21流路(挤出模具20的)22多孔板22a 小孔25a成形坯料26阻力件26a鱼雷形部26b 桥部26c心轴部26d 肋26e 端面30成形模具30a入口(成形模具30的)30b出口(成形模具3O的)
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31成形室32冷却介质的流路40颗粒状物制造装置41定量供给装置42挤出机42a 筒43模具喷嘴44切割机4 切割机刀45离心分离机47干燥机50牵拉机(引取機)62 成形坯料641挤出成形装置642挤出机643 筒643a 出口(筒643 的)644 料斗645 螺杆650 模具650a 成形室652多孔板G(内部)空隙X压力测量位置
具体实施例方式
挤出发泡成形用成形材料本发明的挤出发泡成形用成形材料作为在通过挤出成形例如使板状木质成形体以发泡的状态(木质发泡成形体)成形时使用的材料，通过在进行挤出成形时添加发泡剂来进行使用，使以往被认为不可能实现或者难以实现的、通过挤出成形装置制造质地均勻的木质发泡成形体变得可能。所述的挤出发泡成形用成形材料(下面只称为“成形材料”)是在作为主要成分的木粉和热塑性树脂中配入为成形材料总量的1 5wt%的烷烃(CnH2n+2)，烷烃(CnH2M)的分子量为300 1000g/mol，优选的是350 800g/mol，更优选的是400 600g/mol。除了所述的木粉、热塑性树脂和烷烃以外，在所述的成形材料中还可以添加滑石粉等填料、着色用的颜料、增韧剂和其他辅助材料。热塑性树脂作为所述的成形材料的主要成分之一的热塑性树脂，可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS树脂、聚氯乙烯等各种热塑性树脂。
此外，所述的热塑性树脂可以单独使用其中的一种，也可以把多种混合使用，例如也可以把以多种热塑性树脂混合的状态下回收的废塑料等作为原料使用，本实施方式中使用所述的热塑性树脂中的聚丙烯(PP)。在此，作为聚丙烯(PP)的种类，可以列举均聚物、无规共聚物及嵌段共聚物等，在本发明中所述的任意一种聚丙烯都可以使用，此外，例如按照容器再利用法(所谓的“容利法(容U法)”)回收的聚丙烯容器和各种混合有聚丙烯的容器等都可以使用。本发明中使用的热塑性树脂优选的是使用MFR(熔体流动速率)为0. 5 10(g/10 分钟)范围的热塑性树脂，例如也可以通过把MFR不同的多种热塑性树脂混合来得到成为所述数值范围内的MFR的树脂。木粉作为成形材料另一个主要成分的木粉除了一般在市场上销售的各种木粉以外，也可以通过使用破碎机、切割机、磨粉机等把例如未使用过的木材、使用过的建筑废料、木材加工时产生的锯木屑等废料破碎等来获得木粉。使用的木材品种没有特别的限定，即使把多种木材混合，在结构上也没有问题，但考虑到最终得到的木质发泡成形体的完成的情况，优选的是使用色调在某种程度上相近的木材。使用的木粉只要粒径在ΙΟΟΟμπι以下的都可以使用，优选的是使用粒径为150 200 μ m的木粉。从提高与热塑性树脂的融合性和防止在加热混炼时产生水蒸汽等的观点出发，优选的是在与其他原料混合前对木粉进行过干燥，优选的是使用干燥到含水量在Iwt %以下的木粉。该木粉与所述的热塑性树脂的配比优选的是，木粉/热塑性树脂为50 55wt% /45 50wt%。烷烃在本发明中，在成形材料中添加的烷烃(CnH2n+2)可以使用分子量为300 IOOOg/ mol的各种烷烃(CnH2n+2)。因分子量小于300g/mol的烷烃的融点和沸点低因而难以使用，另一方面，从后述的试验结果可以确定当使用分子量大于lOOOg/mol的烷烃时，不能得到所希望的效果。换句话说，下限值为300g/mol以下时，由于近似流体，沸点也低(50°C以下)， 在下限值为300g/mol以上时，则变成石油蜡(固体)。如果变成流体，则向树脂(PP)中的分散性降低并在表面上析出，不能得到所希望的效果。此外，添加的烷烃的分子量的范围优选的是350 800g/mol，更优选的是400 600g/mol。该烷烃的添加量相对于得到的成形材料的整体为1 5wt%。如果小于Iwt %，则没有效果，如果大于5wt%，则会导致烷烃浮出到表面、发泡倍率降低。其他添加材料对于所述成形材料，除了所述的木粉、热塑性树脂和烷烃以外，也可以添加是成形材料的整体量的5 30wt%左右的滑石粉等填料、着色用颜料和增韧剂等。在此，作为所述填料的例子所举出的滑石粉，是为了提高最终得到的木质合成板的强度而添加的，可以添加相对于成形材料总重量的5 25wt%，相对于该添加量，如果滑石粉的添加量少，则不能提高强度，相反，如果添加量过多，则最终得到的木质合成板变脆反而导致强度降低。作为添加的滑石粉的粒径可以使用比较宽范围的粒径，优选的是使用平均粒径为 5 30 μ m左右的滑石粉。为了在最终得到的木质合成板上进行着色而添加颜料，颜料要与在最终产品上要得到的颜色相对应，可以按各种配比添加各种颜料。作为一个例子，在本实施方式中，为了形成棕色系的着色，使用了氧化银系的颜料，相对于成形材料的整体添加了 3wt %左右的该颜料。此外，作为添加材料也可以添加增韧剂，如前所述，在作为主要原料的热塑性树脂使用了聚丙烯的本实施方式中，添加马来酸改性聚丙烯作为所述增韧剂，可以提高木粉和树脂之间的结合性。如果所述增韧剂的添加量过少，则没有效果，另一方面，虽然所述增韧剂添加的越多，则效果越大，但是成本也会增加，作为一个例子，优选的是相对于得到的成形材料的整体添加0. 3 2. 0wt%左右的增韧剂。成形材料的制造优选的是，通过预先均勻地搅拌等将构成所述成形材料的木粉、热塑性树脂、烷烃和根据需要添加的滑石粉等填料、颜料、增韧剂形成为混合材料，更优选的是，预先对所述的构成材料边加热边进行熔融混炼，使得各成分成为均勻分散的状态，然后把通过熔融混炼得到的混炼材料制造成规定粒径的颗粒，从而使成形材料形成为颗粒状物。如上所述的成形材料的伴随熔融混炼的颗粒化，可以通过造粒机或亨舍尔混合机等已知的造粒装置进行，作为一个例子，本实施方式使用了图1所示的颗粒状物制造装置 40。图1所示的颗粒状物制造装置40包括定量供给装置41，通过失重补偿方式(口 7 4 >々工4卜方式)等定量提供成形材料的各构成成分；螺杆式挤出机42，在170 180°C左右的温度下，对由所述定量供给装置41定量提供的原料进行熔融混炼并将得到的混炼物挤出。在该挤出机42的筒4 的前端设置有形成有多个小孔的模具喷嘴43，通过该模具喷嘴43把以圆绳状挤出的熔融材料(绳股)挤出到热水中，并且通过切割机44的切割机刀4 按照规定的长度切断，在水中(水下)通过热切割法制造颗粒状物。作为所述的挤出机42可以使用已知的各种挤出机，但优选的是使用双螺杆挤出机。双螺杆挤出机具有以螺纹和螺纹槽交错的方式啮合转动的两根螺杆，在本实施方式中，使用的是螺杆向不同方向转动的双螺杆挤出机。双螺杆挤出机通过所述的螺杆啮合的构造，具有通过强制的挤出力和螺杆的啮合形成的独特的混炼效果，对原料分散非常有效，并且即使转速低也可以确保需要的挤出力， 因而可以抑制因摩擦导致材料温度升高，所以通过设在挤出机筒外周的加热器(图中没有表示)可以容易地控制材料的温度，从而可以很好地制造颗粒状物。把如上所述得到的成形材料的颗粒状物用离心分离机45脱水后，回收脱水后的颗粒状物，作为后述的木质发泡成形体的成形材料使用。木质发泡成形体的制造成形材料(颗粒状物)的干燥
通过如上所述地得到的挤出发泡成形用成形材料与发泡剂一起经过挤出发泡成形，成为规定形状的木质发泡成形体。在进行这样的发泡成形之前，根据需要把制造出的成形材料的颗粒状物使用图2 所示的干燥机47等使其充分干燥。颗粒状物的干燥优选的是使颗粒状物干燥到含水率成为0. 2wt%以下。干燥方法没有特别的限定，作为一个例子，在本实施方式中，在120°C温度的热干燥机中干燥2小时以上，将颗粒状物干燥到所述的含水率。发泡剂作为发泡剂的种类包括挥发性发泡剂和分解性发泡剂，挥发性发泡剂是气体或液体，一般挥发性发泡剂(气体类)有co2、&、氟里昂、丙烷等，可以使用其中任意的发泡剂， 可以使用市场上销售的各种发泡剂。在本实施方式中使用分解性发泡剂。作为分解性发泡剂有无机化合物类、偶氮化合物类，磺酰胼化合物类、亚硝基化合物类、叠氮化合物类等，只要可以容易地分散或者溶解在作为成形材料的主要原料的热塑性树脂中，并且不会对得到的木质发泡成形品赋予不必要的着色等，可以使用任何发泡剂。此外，向载体树脂中高浓度地添加了发泡剂的、被称为“母料”的颗粒状的发泡剂在市场上也有销售，也可以使用这样的发泡剂。在本实施方式中，使用了将PE作为载体树脂、且添加了属于无机化合物类的碳酸氢钠作为发泡剂的母料。根据使用的发泡剂的气体生成量、制造的发泡成形体的发泡程度等，添加需要的量的发泡剂，作为一个例子，在本实施方式中，设成形材料和发泡剂的总计为100wt%，发泡剂(母料)优选的添加量为0. 3 3wt%。此后，如上所述地添加了发泡剂的成形材料被连续导入设在挤出成形装置11中的螺杆式挤出机12中，边加热边进行熔融混炼，把由该挤出机12挤出的成形坯料2 导入挤出模具20后，导入接着该挤出模具20之后的成形模具30，成形为规定形状并进行冷却固化，从而可以得到所希望形状的木质发泡成形体。挤出成形装置作为制造木质发泡成形体使用的挤出成形装置可以使用各种装置，例如可以使用参照图8说明过的已知的挤出成形装置、参照图10说明过的对其进行改进后的挤出成形装置。不过，为了最大限度地发挥因添加烷烃而得到的发泡气体分散性的提高以及在导入成形模具30内之前防止事前发泡的效果，优选的是使用挤出成形装置11，挤出成形装置 11的结构可以提高挤出机12内的成形坯料25a的压力，并且在维持从挤出机12导入成形模具30的成形坯料25a的压力的状态下将成形坯料25a导入成形模具30，在成形模具30 内急剧地释放成形坯料25a的压力。参照图2 图6，对适合使用本发明的成形材料进行挤出成形的挤出成形装置11 的结构例子进行说明。图2所示的挤出成形装置11包括定量供给装置14，每次定量地分别提供通过所述的工序得到的成形材料的颗粒状物和发泡剂的母料；螺杆式挤出机12，把通过所述定量供给装置14提供的成形材料的颗粒状物和发泡剂一起熔融混炼后挤出；挤出模具20，导入由所述挤出机12挤出的挤出坯料25a ；成形模具30，将通过了所述挤出模具20的成形坯料 25a成形为规定形状并使所述成形坯料冷却固化；以及牵拉机50，把通过了成形模具30并冷却固化后的挤出坯料(木质发泡成形体)拉出。定量供给装置所述的定量供给装置14设置有成形材料送料器14a，每次定量地向挤出机12提供如上所述地得到的本发明的成形材料的颗粒状物；以及发泡剂送料器14b，每次定量地把本实施方式的作为母料的发泡剂，与通过所述成形材料送料器Ha向挤出机12输送的成形材料汇合，通过把成形材料和发泡剂分别装入设置在所述的成形材料送料器14a、发泡剂送料器14b中的料斗内，利用设在所述料斗下部的电动机M使输送螺杆转动，可以把成形材料的颗粒状物和发泡剂按规定配比提供给挤出机12。挤出机如上所述地装入成形材料和发泡剂的挤出机12是螺杆式挤出机12，该螺杆式挤出机12具有螺杆15，螺杆15对成形材料的颗粒状物和发泡剂的混合材料加热混炼使混合材料熔融塑化，并把该熔融塑化后的成形坯料2 挤出。此外，在本实施方式中，作为挤出成形装置11，对使用了双轴型螺杆式挤出机12的例子进行了说明，但也可以使用单轴型、 多轴型、以及把它们组合的螺杆式挤出机等各种螺杆式挤出机。不过，如前所述，双轴螺杆挤出机具有因螺杆15啮合的结构形成的强制挤出力和独特的混炼效果，非常有利于原料的分散，并且即使转速低也能确保需要的挤出力，所以可以抑制因摩擦造成材料温度升高，因而具有容易通过设置在挤出机12的筒13外周的加热器(图中没有表示)等对材料温度进行控制等优点，所以作为挤出成形装置11的挤出机 12，优选的是使用双轴型螺杆挤出机。图2所示的双轴型螺杆挤出机12包括筒13 ；—对螺杆15，以能够转动的方式设置在所述筒13内；减速器，驱动所述螺杆15转动；以及驱动源M，由电动机等构成，在筒13 的前端一侧(挤出方向前方，图2中纸面的右侧)设置有后述的挤出模具20和成形模具 30。筒13为筒形，筒13的挤出方向前端敞开形成出口 13a，后端(挤出方向后方，图2 中纸面的左侧)封闭，在后端上部设置有贯通筒13内外的原料装入口 13b，通过该装入口 13b，通过所述的定量供给装置14装入成形材料和发泡剂的混合材料。在筒13的外周部设置有带式加热器等加热部件(图中没有表示)，该加热部件设置成沿筒13全长卷绕在筒13上或者以外环的方式包围筒13，通过该加热部件对供给到筒 13内部的混合材料进行加热。筒13的全长分成多个区(例如熔融区131、发泡剂的分解区132、发泡气体的混合区13 ，可以通过加热部件分别独立地对各区131 133进行温度控制。螺杆15分别由圆棒形的转动轴和在该转动轴的周围以螺旋形的方式一体设置的螺纹构成，该螺纹构成螺杆15的螺纹部分。设在各螺杆15后端的转动轴(图2中纸面左侧)从筒13的后端向后方伸出，伸出的部分连接在作为驱动源的电动机M上，通过驱动源， 形成在各螺杆15上的倾斜的螺纹和螺纹槽以对称的状态啮合转动，螺杆15是形成为朝向前端一侧逐渐变细形状的双轴锥形螺杆。螺杆15的位于筒13内的部分包括熔融混炼部151，配置在熔融区131，对加热后
14的原料进行熔融混炼；分解促进部152，配置在发泡剂的分解区132，促进发泡剂的分解；以及分散促进部153，配置在发泡气体的混合区133，促进发泡气体分散，螺杆的齿形为在各部分与所述功能对应的形状。通过驱动源M的动作驱动螺杆15转动，从而对通过定量供给装置14供给到筒13 内的混合材料边进行加热混炼，边将所述混合材料沿螺杆15的螺纹之间的槽向螺杆15的前端方向压力输送，成为熔融塑化状态的成形坯料25a，通过对成形坯料2 施加的挤出力，将成形坯料2 从螺杆15的前端一侧挤出到筒13外。在此，由于在成形材料中添加的木粉是多孔材料，所以与树脂材料相比，木粉具有容易吸入因发泡剂的分解产生的发泡气体的性质。另一方面，如果发泡气体进入木粉，则进入熔融树脂一方的发泡气体就不够，在树脂部分难以形成气泡，最终得到的木质发泡成形体的发泡程度降低。可是，在使用以所述的添加量添加了所述的分子量的烷烃的本发明成形材料的情况下，在发泡气体的混合区133中，该烷烃可以加速因发泡剂的分解产生的发泡气体混合溶解在热塑性树脂中的作用，另一方面，该烷烃具有抑制发泡气体进入木粉的作用。挤出模具挤出模具20边将从挤出机12的筒13挤出的成形坯料25a维持在加压的状态，边将成形坯料2 导入后述的成形模具30，挤出模具20通过接合器16，用螺栓等可以装拆地安装在挤出机12的筒13的前端一侧。该挤出模具20具有入口 20a，具有与所述挤出机12的筒13的出口 13a的形状一致的形状；以及出口 20b，具有与后述的成形模具30的入口 30a的形状一致的形状，如图 3的(A)、图3的⑶所示，在纵向截面(参照图3的(A))中，挤出模具20的流路21的上下方向的宽度为从入口 20a —侧朝向出口 20b —侧减少的形状，并且在横向截面(参照图3 的(B))中，流路21的宽度从入口 20a —侧朝向出口 20b —侧逐渐变宽后，在靠近出口 20b 处稍稍变窄，然后宽度变成与后述的成形模具30的入口 30a的宽度相同，由此可以使挤出机12的筒13的出口 13a和成形模具30的入口 30a之间连通。在安装在所述挤出模具20的入口 20a—侧的所述的接合器16上嵌合安装有多孔板22，并且在挤出模具20的流路21内配置有阻力件26，该阻力件沈对在该流路21内流动的成形坯料2 施加阻力，并且对成形坯料25a的流动进行整流。其中，如图4的(A)、图4的⑶所示，多孔板22为圆盘形，在多孔板22上以网眼状的方式形成有多个小孔22a。为了把所述多孔板22安装在接合器16上，在接合器16上，从挤出模具20 —侧的接合器16的端面朝向挤出机12 —侧形成有安装孔16a，该安装孔16a的直径大体与多孔板 22的外周的直径相同，通过把所述的多孔板22从挤出模具20—侧插入该安装孔16a内，并且再把固定环17从挤出模具20 —侧插入该安装孔16a内，从而将多孔板22安装在接合器 16内的规定位置上。因此，在图示的例子中，该多孔板22的小孔2 和所述固定环17的内周形成接合器16内的成形坯料25a的流路的一部分。这样，通过把多孔板22安装在挤出机12的出口 13a和挤出模具20的入口 20a之间，从挤出机12挤出的成形坯料25a通过形成在多孔板22上的小孔2 后，被导入挤出模具20内，通过挤出机12要挤出的挤出坯料25a由于在通过形成在所述多孔板22上的小孔 22a时承受阻力，所以可以对挤出机12的筒13内的成形坯料25a施加压力。此外，形成在挤出模具20的流路21内的所述阻力件26通过对挤出模具20内的成形坯料25a的流动施加阻力，可以将挤出模具20内的成形坯料25a维持在加压的状态下， 通过维持这样的加压状态经过挤出模具20，在导入后述的成形模具30内时，成形坯料25a 的压力急剧地释放，成形坯料25a容易在挤出模具20的出口 20b部分(成形模具30的入口 30a部分)发泡。为了可以这样的释放压力，如图3的(A)、图3的⑶和图5的㈧ 图5的(C) 所示，阻力件26包括桥部26b，该桥部26b具有形成为长方体形的主体，该长方体形的主体是从宽度和厚度从挤出模具20的入口 20a—侧向出口 20b —侧逐渐增加的刀片形的鱼雷形部26a的端部延长而形成的，并且在该桥部26b上设置有用于固定在挤出模具20内的规定位置上的肋26d ；以及心轴部26c，厚度和宽度从所述桥部26b朝向挤出模具20的出口 20b稍稍变窄后，以一定的宽度和厚度延伸到挤出模具20的出口 20b。形成挤出模具20的出口 20b —侧的心轴部26c的端面26e(参照图5的(C))的轮廓的矩形与挤出模具20的出口 20b的内周描绘的矩形是相似形、且形成挤出模具20的出口 20b —侧的心轴部26c的端面26e的轮廓的矩形比挤出模具20的出口 20b的内周描绘的矩形稍小，通过把所述的心轴部26c配置在挤出模具20的出口 20b内的中央，通过在挤出模具20的出口 20b的内壁和心轴部26c外周之间形成的比较狭小的间隙δ (参照图 3的(A)、图3的⑶)的成形坯料25a，导入成形模具30中。如上所述，通过把具有鱼雷形部26a、桥部26b和心轴部26c的阻力件26配置在挤出模具20内，通过挤出模具20的成形坯料25a因阻力件26而成为沿挤出模具20的流路21的内壁的成形坯料流，因在通过挤出模具20的出口 20b的内周和心轴部26c的外周之间的间隙时会聚成比较细的成形坯料流，所以有助于成形坯料25a内的发泡气体的均勻分散。此外，因该心轴部26c的存在，形成为与后述的成形模具30的入口 30a相同形状的挤出模具20的出口 20b内的流路面积，与成形模具30的入口 30a的面积相比足够小，所以通过挤出模具20的出口 20b导入成形模具30中的成形坯料25a的压力急剧释放，以该压力的释放为契机，成形坯料25a内的发泡气体开始急剧膨胀。此外，在通过所述挤出模具20内时，添加在成形材料中的烷烃减轻了成形坯料 25a与挤出模具20的流路内侧的面之间的阻力，具有使成形坯料25a均质化并使成形坯料 25a顺利移动的效果，并且具有使成形坯料25a维持均质化后的状态的效果。此外，如前所述，挤出模具具有维持发泡气体在加压的状态下溶入成形坯料25a 内的状态的作用，并且具有在因导入后述的成形模具30中而造成压力释放之前，阻止发泡气体开始膨胀的作用。成形模具如上所述，通过了挤出模具20的成形坯料25a导入成形模具30内，形成为由形成在成形模具30内的成形室31的形状所决定的规定形状，并且冷却固化，成为木质发泡成形体。如图2所示，在本实施方式中，所述成形模具30由多个模具的集合体形成，第一成形模具301的入口 30a与挤出模具20的出口 20b连通(参照图6的(A)、图6的⑶)，在该第一成形模具301出口一侧隔开规定间隔配置有第二成形模具302，在第二成形模具302 的出口一侧隔开规定间隔配置有第三成形模具303，在图示的实施方式中连续配置到第七成形模具307 (参照图2)。在各个成形模具301 307上形成有截面形状与所述的挤出模具20的出口 20b 形状对应的成形室31，并且在本实施方式中，在第一成形模具301 第三成形模具303的壁内设置有冷却介质的流路32，通过在该冷却介质的流路32内导入冷却水等冷却介质，使得按照从第一成形模具301到第三成形模具303，逐渐使挤出坯料25a的温度降低而固化，从而得到所希望的发泡成形体。此外，在本实施方式中，在第四成形模具304 第七成形模具307的壁内没有设置冷却介质的流路。如果把从挤出模具20导入的成形坯料25a导入如上所述地形成的成形模具20的第一成形模具301内，则按照所述的挤出模具20的结构，挤出到第一成形模具301内的成形坯料25a急剧地释放压力，由在挤出机12内熔融混炼时分解的发泡剂产生的发泡气体， 在该位置急剧膨胀，从而使成形坯料25a发泡。由如上所述地发泡的成形坯料25a充满第一成形模具301内的成形室31，成形为与成形室31的形状对应的形状，并且冷却、固化。在第一成形模具301中成形、冷却而变成木质发泡成形体的成形坯料，通过牵拉机50牵拉，通过第一成形模具301后，在顺序通过第二成形模具302、第三成形模具 303、……、第七成形模具307时冷却，从而完成木质发泡成形体的制造。此外，添加到成形材料中的烷烃提高了成形坯料及木质发泡成形体相对于成形模具30的成形室31内壁的光滑性，具有保持制造出的木质发泡成形体表面光滑性的作用。其结果，可以很好地防止在发泡成形体的表面上因伴随发泡产生的成形坯料25a 的脉动等不稳定流动而随之导致形成褶皱等。实施例把使用本发明的成形材料(实施例1 实施例7)制造出的木质合成发泡体的制造实施例和由此得到的木质发泡成形体，与使用比较例的成形材料(比较例1 比较例10) 的制造实施例和由此得到的成形体的比较试验结果表示在下面。试验目的确认是否添加烷烃、添加的烷烃的分子量和添加量的变化对木质发泡成形体的成形性和得到的木质发泡成形体的物性等造成的影响，求出添加的烷烃最合适的分子量和添加量范围。制造条件成形材料的成分在各实施例和比较例中使用的成形材料的成分示于表1。表1实施例和比较例的成形材料的成分表
权利要求
1.一种挤出发泡成形用成形材料，用于通过添加发泡剂并进行挤出发泡成形来制造木质发泡成形体，其特征在于，以木粉和热塑性树脂为主要成分，并含有1 5wt %的分子量为300 lOOOg/mol的烷烃。
2.根据权利要求1所述的挤出发泡成形用成形材料，其特征在于，在进行熔融混炼使各构成成分成为均勻分散的状态后，将得到的混炼物制造成规定粒径的颗粒，从而得到形成为颗粒状物的所述挤出发泡成形用成形材料。
3.根据权利要求1或2所述的挤出发泡成形用成形材料，其特征在于，所述木粉和所述热塑性树脂的配比是相对于所述木粉为50 55wt%，所述树脂为45 50wt%。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的挤出发泡成形用成形材料，其特征在于，所述挤出发泡成形用成形材料还含有填料和/或增韧剂和/或颜料。
5.一种挤出发泡成形用成形材料的制造方法，所述挤出发泡成形用成形材料用于通过添加发泡剂并进行挤出发泡成形来制造木质发泡成形体，其特征在于，混合木粉、热塑性树脂和分子量为300 lOOOg/mol的烷烃，使所述烷烃是所述成形材料整体的1 5wt%，把混合后得到的混合物熔融混炼成各构成成分成为均勻分散的状态后，将得到的混炼物制造成规定粒径的颗粒，从而形成颗粒状物。
6.根据权利要求5所述的挤出发泡成形用成形材料的制造方法，其特征在于，使所述木粉和所述热塑性树脂的配比为相对于所述木粉为50 55wt%，所述树脂为45 50wt%。
7.根据权利要求5或6所述的挤出发泡成形用成形材料的制造方法，其特征在于，把填料和/或增韧剂和/或颜料与所述木粉、所述热塑性树脂和所述烷烃一起熔融混炼。
8.一种木质发泡成形体，其特征在于，是通过把权利要求1 4中任一项所述的成形材料与发泡剂一起用挤出成形装置挤出成形为规定形状而得到的。
9.一种木质发泡成形体的制造方法，其特征在于，把权利要求1 4中任一项所述的成形材料与发泡剂一起导入设在挤出成形装置中的螺杆式挤出机内，在所述发泡剂的分解温度以上的温度下进行熔融混炼，边将从所述挤出机挤出的成形坯料维持在加压的状态下边将所述成形坯料导入成形模具的成形室内，在导入所述成形模具的成形室时，使所述成形坯料的压力释放，从而使所述成形坯料发泡，并且在通过所述成形模具的成形室内的过程中，边把所述成形坯料成形为与所述成形室的截面形状对应的形状边使所述成形坯料冷却固化。
10.根据权利要求9所述的木质发泡成形体的制造方法，其特征在于，在所述挤出成形装置的所述挤出机和所述成形模具之间设置挤出模具，该挤出模具连通所述挤出机的出口和所述成形模具的入口之间，对从所述挤出机的出口导入所述挤出模具内的所述成形坯料施加阻力，提高所述挤出机内的所述成形坯料的压力，并且使所述挤出模具的流路面积从该挤出模具的入口一侧向出口一侧变小，从而边维持从所述挤出机导入所述挤出模具中的所述成形坯料的压力边将所述成形坯料导入所述成形模具的成形室内，使通过了所述挤出模具的所述成形坯料在通过了所述挤出模具的出口时释放压力，在所述成形模具的入口部分使所述成形坯料发泡。
11.一种木质发泡成形体的挤出成形装置，其特征在于包括螺杆式挤出机，对一起导入的以热塑性树脂和木粉为主要成分的成形材料及发泡剂， 在所述发泡剂的分解温度以上的温度下进行熔融混炼；挤出模具，与所述挤出机的出口连通，导入由所述挤出机挤出的成形坯料；以及成形模具，与所述挤出模具的出口连通，通过了所述挤出模具的所述成形坯料导入形成在该成形模具内部的成形室，并且该成形模具边把在所述成形室内移动的所述成形坯料成形为与所述成形室的内部形状对应的形状边使所述成形坯料冷却固化，其中， 在所述挤出机的出口部分设置有网眼状的多孔板，在该多孔板上形成有多个孔， 并且在所述挤出模具内设置有阻力件，该阻力件使所述挤出模具内的流路面积从所述挤出模具的入口一侧向出口一侧减少。
12.根据权利要求11所述的木质发泡成形体的挤出成形装置，其特征在于，所述挤出模具的出口内的流路面积比所述成形模具的入口的面积小。
13.根据权利要求11所述的木质发泡成形体的挤出成形装置，其特征在于， 所述挤出模具的所述出口与所述成形模具的所述成形室的入口为相同的形状， 所述阻力件的所述成形模具一侧的端部的截面形状与所述挤出模具的出口的形状为相似形、且所述阻力件的所述成形模具一侧的端部的截面形状比所述挤出模具的出口的形状稍小，并且所述阻力件的所述成形模具一侧的端部配置在所述挤出模具的出口内的中心。
14.根据权利要求11或13所述的木质发泡成形体的挤出成形装置，其特征在于，所述螺杆式挤出机是双螺杆挤出机。
15.根据权利要求1或2所述的挤出发泡成形用成形材料，其特征在于，所述热塑性树脂的MFR在0. 5 10 (g/10分钟)的范围内，其中，MFR表示熔体流动速率，所述括号中的 g/10分钟是MFR的单位。
16.根据权利要求11所述的木质发泡成形体的挤出成形装置，其特征在于，所述热塑性树脂的MFR在0. 5 10 (g/10分钟)的范围内，其中，MFR表示熔体流动速率，所述括号中的g/10分钟是MFR的单位。
17.根据权利要求1或2所述的挤出发泡成形用成形材料，其特征在于，所述热塑性树脂是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS树脂及聚氯乙烯(PVC)中的一种或它们的混合物。
18.根据权利要求11所述的木质发泡成形体的挤出成形装置，其特征在于，所述热塑性树脂是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS树脂及聚氯乙烯(PVC)中的一种或它们的混合物。
全文摘要
本发明通过得到能够得到高质量的木质发泡成形体的挤出发泡成形用成形材料，能够高效地生产无缺陷的高质量的木质发泡成形体。通过将以木粉和热塑性树脂为主要成分、且含有1～5wt％的分子量为300～1000g/mol的烷烃的构成材料熔融混炼成各构成成分成为均匀分散的状态后，将得到的混炼物制造成规定粒径的颗粒，从而得到形成为颗粒状物的成形材料。然后把该成形材料与发泡剂一起用挤出成形装置挤出成形为规定形状，从而得到木质发泡成形体。优选的是，在挤出成形时，边将从挤出机(12)挤出的成形坯料(25a)维持在加压的状态下边将成形坯料(25a)导入成形模具(30)的成形室(31)内，在将成形坯料(25a)向所述成形模具(30)的成形室(31)内导入时，释放所述成形坯料(25a)的压力，使成形坯料(25a)发泡。
文档编号B29C47/12GK102470597SQ20108002890
公开日2012年5月23日 申请日期2010年5月13日 优先权日2009年7月2日
发明者东浩二, 中村雄一郎, 守田和正, 菊池武恭 申请人:Wpc株式会社