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発明の名称 中密度繊維板成形体及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−119015
公開日 平成10年(1998)5月12日
出願番号 特願平8−297951
出願日 平成8年(1996)10月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 繁喜
発明者 前原 麻紀 / 石橋 亮
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 中密度繊維板のプレス成形体において、引き裂き部、角部及び/又は表面を樹脂で充填したことを特徴とする中密度繊維板プレス成形体。
【請求項2】 前記充填樹脂として熱硬化性樹脂を用いたことを特徴とする請求項1に記載の中密度繊維板プレス成形体。
【請求項3】 前記充填樹脂として不飽和ポリエステルを用いたことを特徴とする請求項1に記載の中密度繊維板プレス成形体。
【請求項4】 前記不飽和ポリエステルが、スチレンに溶解する樹脂を含有することを特徴とする請求項3に記載の中密度繊維板プレス成形体。
【請求項5】 前記スチレンに溶解する樹脂がアクリル樹脂であることを特徴とする請求項4に記載の中密度繊維板プレス成形体。
【請求項6】 中密度繊維板のプレス成形において、中密度繊維板をプレス加工する第1の工程と、それにつづく樹脂充填を行う第2の工程を同一の金型により行うことを特徴とする中密度繊維板成形体の製造方法。
【請求項7】 中密度繊維板のプレス成形において、中密度繊維板をプレス加工する金型内に中密度繊維板と充填用樹脂を配置し、単一の工程で中密度繊維板の成形と樹脂充填を同時に行うことを特徴とする中密度繊維板成形体の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、中密度繊維板(以下、MDFと略記する)の成形体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】JIS A 5905に示されるMDFは、丸太を製材したときに出る廃材などから木質繊維を取り出して接着剤で固め、熱圧成形して板にした製品である。MDFは、表面と裏面が高密度、中間部が低密度という3層構造をしており、木口から水分が吸収されやすく、厚さ方向に大きく膨潤する反面、繊維が面配向しているため、面方向にはほとんど伸びを示さないという特徴を持っている。そのため、凹凸のある成形体を熱圧成形されたMDFから通常のプレス成形法により成形した場合には、曲げ部および伸長部において材の破壊が発生し、製品を得ることができない。そのため、凹凸のある製品を得るには、MDF板製造時に所望の形状を有する金型により熱圧成形する必要がある。しかしながら、この方法においては、生産規模が大きいことが前提となり、多品種小ロット製品の生産には適さない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、プレス成形により凹凸のある成形体を得るためには、材料に10%程度以上の伸びがなければならない。MDFは木材繊維を接着材で固めた板状材料であり、木材繊維の性質が強く現われている。つまり、配向面内にはほとんど伸びはなく、汎用のユリア樹脂系接着剤を用いたMDFでは、25℃の水中へ3日間浸漬させた場合においても、長さ方向には0.3〜0.5%程度しか伸びを示さない。このように、MDFは、水含浸や加熱等、いかなる処理を施しても面方向にはせいぜい2%程度のわずかな伸びしか得られない。そのため、プレス成形を行うと、前処理の有無やプレス時の圧力に拘らず、必ず引き裂き部が生じる。既製のMDFの伸びでは、引き裂き部を生じさせることなくプレス成形することは困難である。さらに、プレス加工体の角部は丸みを持ち、切削加工の様なシャープな角を成形することができない。本発明は、前記の様にプレス成形の困難なMDFをプレス成形により凹凸のある形状に加工した成形体及びその製造方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明によれば、MDFのプレス成形体において、引き裂き部、角部及び/又は表面を樹脂で充填したことを特徴とするMDFプレス成形体が提供される。さらに本発明によれば、上記MDFプレス成形体の製造方法も提供され、その一態様は、MDFのプレス成形において、MDFをプレス加工する第1の工程と、それにつづく樹脂充填を行う第2の工程を同一の金型により行うことを特徴としており、他の態様は、MDFをプレス加工する金型内にMDFと充填用樹脂を配置し、単一の工程でMDFの成形と樹脂充填を同時に行うことを特徴としている。
【0005】
【発明の実施の形態】前記したように、MDFをプレス成形すると、前処理の有無やプレス時の圧力に拘らず、引き裂き部が生じる。プレス成形に適したMDFは、汎用のユリア樹脂系MDFであり、なかでも板厚が薄く低密度のものが適する。しかし、その板厚以上のしぼり加工においては、伸びが小さいために引き裂かれる様に割れが発生する。浅い凹凸加工では圧縮により凹凸を成形できるため、剪断が働かず、伸びの小さなMDFであっても成形することができる。しかし、この様な浅い凹凸加工であっても加工端部は丸みを帯び、切削加工の様な鋭いエッジとはならない。これに対して、本発明によれば、MDFをプレス成形し、それによって生じた引き裂き部や角部に樹脂を充填することにより、シャープなエッジ部の凹凸を有する成形体が得られる。これらの工程は同一の金型を用いて行う事ができる。型取り用のプレス金型及び充填用プレス金型として異なる金型を用いて行うことも可能である。また、MDFをプレスする際に金型内に充填用樹脂を流し込むことにより、1回のプレスにより成形体を得ることも可能である。
【0006】以下、MDFのプレス工程と樹脂の充填工程の2工程を有する成形方法について説明する。第1工程として、まずMDFにプレス成形を施す。このときの圧力は特に限定されるものではなく、金型がMDFを打ち抜かない程度の圧力で十分である。次に、第2工程として、MDFの引き裂き部や丸い角部等への樹脂の充填を実施する。充填に用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれでもよく、成形したMDF成形体の用途等に応じて樹脂の性質を勘案して適宜選定できる。
【0007】熱可塑性樹脂を用いた場合、射出成形、トランスファー成形等の方法により溶融した熱可塑性樹脂を金型内に流しこみ、冷却して固化する。射出成形用の金型にMDFを装着し、型締めによりMDFに成形を行い、次いで樹脂の射出を行う事によりMDFの割れ部及び表面に熱可塑性樹脂を充填することができる。この時装着するMDFは事前に成形する必要はなく、型締め時に金型内で成形される。熱可塑性樹脂としては成形温度が低いものが適する。MDFは通常吸湿しているため、成形温度の高い樹脂を用いた場合には発泡等の不良が発生する。使用する樹脂としてはポリオレフィン系の樹脂が適し、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ABS樹脂等が適している。一方、表面の硬さ、接着性等を必要とする用途にはアクリル系樹脂、EVA等が適している。
【0008】熱硬化性樹脂を使用する場合は、熱圧成形において比較的低い型締め力でも大きな金型が使用できるため有利である。使用される熱硬化性樹脂は特に限定されるものではないが、不飽和ポリエステル(以下、UPと略記する)、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が適する。特に、UPは離型性に加え、入手の容易さ、またUP内に一般に重合性モノマーとしてスチレンが含有されていることからスチレンに溶解する樹脂を添加できること、さらには硬化剤(あるいはさらに硬化促進剤)の種類と量を変えることで樹脂の硬化時間を調整できる等の特徴を有する。一方、エポキシ樹脂は接着性が高く、MDFと強固に接着するが、金型との接着性も高いため、金型の表面に接着を防止するコーティングが必要である。ウレタン樹脂は、変成ポリウレタンを使用することにより粘度の高いものが入手可能で、市販のウレタン樹脂を容易に使用できる。しかし、一般に変成ポリウレタンは柔軟で、硬質な感触を得ることは難しい。
【0009】樹脂の充填量は引き裂き部や丸い角部等を充填するのに十分な量であればよく、特に制限されるものではない。また、樹脂の粘度は特に制限されることはなく、引き裂き部を十分に充填できる粘度であればよい。樹脂の粘度は剪断速度により変化するが、好ましくは図1に示すように剪断速度が120〜6000(1/s)の範囲にあるときに、粘度が図1の2本の線で挟まれた範囲内にある樹脂が適しており、剪断速度120(1/s)で、100〜20,000Pasの範囲が適する。樹脂の粘度はプレス面積やプレス機の性能等によって変えることが可能であるが、比較的高粘度の方が充填性が高く、成形体がきれいに仕上がる。
【0010】粘度の調整方法としては、例えば充填用樹脂としてUPを用いる場合、モノマー特にスチレンに溶解する樹脂を粘度調整剤として添加する方法が適当である。引き裂き部に樹脂を充填するには高い粘度を持つUPが適しており、粘弾性測定から求まる貯蔵弾性率の高い液体が適している。低粘度のUPはMDF内に吸収され、引き裂き部の充填が完全になされず、また金型の外へ流出する。逆に粘度が高すぎると、引き裂き部へ充填されるものと表面に残存するものが生じ、充填効果が半減する。UPを適当な粘度に調整するには、通常の市販のUPには重合性モノマーとしてスチレンが30〜50%程度含まれていることを考慮し、UPと相溶性のある樹脂、なかでもスチレンに溶解する樹脂の添加が好ましい。ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂等以外のほとんどの樹脂が溶解可能であり、さらに大部分の未加硫ゴムも溶解可能である。このような樹脂の中でも、アクリル樹脂はスチレンへの溶解性が高く、UPともよく相溶し、UPの増粘効果が高い。さらにアクリル樹脂は接着性が良く、成形体のうえにラミネート等の後加工を行う際の接着性を損なうことがないので好ましい。
【0011】第1の工程で生じた引き裂き部等への熱硬化性樹脂の充填方法は、特に限定されるものではない。第1の工程でMDFを成形した後、金型を開き、MDFを金型中に残したまま、熱硬化性樹脂を金型中に注入し、再度プレスすることにより、引き裂き部等への熱硬化性樹脂の充填を行う。第2の工程の金型温度とプレス時間を適当に選ぶことにより、金型中で熱硬化性樹脂を硬化させることができる。第1の工程のMDFのプレス成形に用いる金型の温度は、第2の工程で樹脂を充填、硬化させる際の最適温度を考慮した温度に設定される。この第1の工程によりMDFを予熱し、第2の工程の加工時間を短縮することが可能である。
【0012】一方、MDFのプレス成形において、MDFをプレス加工する金型内にMDFと充填用樹脂を配置し、単一の工程でMDFの成形と樹脂充填を同時に行う場合には、MDFと熱硬化性樹脂を同時に金型に装填し、型締めを行い、熱圧成形を行う。この時、金型の温度は熱硬化性樹脂の硬化温度に設定する。所定の時間、加熱加圧した後、金型を開き、成形物を取り出す。この場合、熱硬化性樹脂の流動とMDFの成形が同時に行われる。比較的MDFの変形が小さく、樹脂量の多い場合にはこの単一工程での成形が適する。
【0013】熱硬化性の充填樹脂に硬化剤及び促進剤を添加することにより、硬化速度を調整することができ、また、より迅速な樹脂の硬化が期待される。硬化剤及び促進剤の種類、添加量は特に限定されるものではないが、UPの場合、UPとの混合性や可使時間、硬化時間を考慮して決められる。硬化剤は硬化活性の異なる2種類以上の混合系の使用が好ましい。速硬性の硬化剤のみでは未反応のUPが残存することが懸念され、他方、反応が緩やかに進行する硬化剤のみでは硬化に時間を要する。そのため、これらの混合系が適している。硬化剤の添加割合はUPに対して1〜5重量%、好ましくは1〜2重量%、促進剤は硬化剤と同量またはそれ以下が好ましい。これ以上多量に添加しても、大きな硬化時間の短縮や大幅な物性向上効果は期待できない。動的粘弾性測定装置を用いて、硬化剤の種類を変えたときのUP(大日本インキ化学工業(株)製PB−201)の硬化時間について、例えば硬化剤として化薬アクゾ(株)製のパーカドックス16とカヤエステル0−50をUPに対してそれぞれ0.5重量%又は1重量%ずつ、促進剤として大日本インキ化学工業(株)製RP−153(6%ナフテン酸コバルト溶液)をUPに対して1重量%又は2重量%用いたときの測定の結果をまとめると、図2に示す結果が得られる。これら2種類の硬化剤と促進剤の配合比を変えたときのUPの硬化時間についてまとめたものを表1に示す。
【0014】
【表1】

【0015】第2の工程におけるプレス温度は、充填樹脂が十分に硬化する温度でよいが、効率や作業性等を考慮すると70〜100℃の範囲が望ましい。この温度範囲においては硬化に要する時間は3〜10分で十分である。この方法により引き裂き部へ樹脂が充填され、複雑な形状やシャープエッジを持つMDF成形体を得ることができる。ここで用いる金型は、工業用硬質クロムメッキ等により表面処理を行ったものが適する。その理由は、硬化剤として過酸化物を使用する場合、金型表面が酸化しやすいためである。金型表面に薄い酸化相が形成された場合、金型の表面光沢が損なわれるだけでなく、成形物の離型性が低下し、製品の取り出しが困難となる。
【0016】なお、このように成形されたMDF成形体の表面にラミネートフィルム等を貼着して化粧を施すことにより、充填樹脂を表面に露出させることなくMDF成形体を諸分野に利用することが可能である。この様な熱硬化性樹脂を用いたプレス成形品は、図3〜図8に示すように、MDF(1)の厚み以上のしぼり加工であっても、厚み以下のエンボス加工であってもよい。しぼり加工の場合には、図3〜図6のように引き裂き部(2)や角部(4)に樹脂(3)を充填硬化させることにより、強度を維持し、シャープエッジを持った成形体を得ることができる。また、図7及び図8に示すエンボス加工においても同様にシャープエッジを持った成形体が得られる。
【0017】
【実施例】次に、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
【0018】実施例1厚さ3.0mm×縦200mm×横130mmのホクシン(株)製Lタイプのユリア系MDFを用い、一度プレスして型取りをした。粘度調整にアクリル樹脂の粉末を配合し、剪断速度1000(1/s)のときの粘度を約18000cPsに調整したUP(大日本インキ化学工業(株)製PB−201)に、硬化剤として化薬アクゾ(株)製のパーカドックス16とカヤエステル0−50をUPに対して1重量%ずつ添加し、促進剤として大日本インキ化学工業(株)製RP−153(6%ナフテン酸コバルト溶液)をUPに対して1重量%添加して調製した充填用樹脂を、成形されたMDF上に配置し、70℃で7分間熱圧プレスしてUPを硬化させ、MDF成形体を得た。得られたプレス成形体は、引き裂き部に樹脂が充填硬化し、さらに角部は金型の形状を忠実に転写してシャープなエッジとなっていた。なお、アクリル樹脂の粉末を配合していない充填用樹脂を用いた場合、粘度が低いため、得られたプレス成形体は、MDFにUPが含浸され、引き裂き部の樹脂充填が不充分であったが、多量のUPを用い、ゆっくりと型締めをすることにより、引き裂き部へも充分に充填することができた。
【0019】実施例2粘度調整にアクリル樹脂の粉末を配合し、剪断速度1000(1/s)のときの粘度を約18000cPsに調整したUP(大日本インキ化学工業(株)製PB−201)に、硬化剤として化薬アクゾ(株)製のパーカドックス16とカヤエステル0−50をUPに対して1重量%ずつ添加し、促進剤として大日本インキ化学工業(株)製RP−153(6%ナフテン酸コバルト溶液)をUPに対して1重量%添加して調製した充填用樹脂を、厚さ3.0mm×縦200mm×横130mmのホクシン(株)製Lタイプのユリア系MDF上に配置し、100℃に加熱した金型中に装填して10分間熱圧プレスしてUPを硬化させ、MDF成形体を得た。得られたプレス成形体は、引き裂き部に樹脂が充填硬化し、さらに角部は金型の形状を忠実に転写してシャープなエッジとなっていた。
【0020】実施例3粘度調整に炭酸カルシウムの粉末を配合し、剪断速度1000(1/s)のときの粘度を約18000cPsに調整したUP(大日本インキ化学工業(株)製PB−201)に、硬化剤として化薬アクゾ(株)製のパーカドックス16とカヤエステル0−50をUPに対して1重量%ずつ添加し、促進剤として大日本インキ化学工業(株)製RP−153(6%ナフテン酸コバルト溶液)をUPに対して1重量%添加して調製した充填用樹脂を、厚さ3.0mm×縦200mm×横130mmのホクシン(株)製Lタイプのユリア系MDF上に配置し、100℃に加熱した金型中に装填して10分間熱圧プレスしてUPを硬化させ、MDF成形体を得た。UPがMDF中に含浸され、表面に炭酸カルシウムが残留するため、MDF表面に脆い樹脂、炭酸カルシウム複合層が残り、一部金型に残留するとともに、MDF表面も比較的に粗いものであった。しかし、割れ部には隙間なく樹脂が充填され、また角部はシャープなエッジとなり、金型の形状を忠実に転写したものであった。なお、この結果から、充填用樹脂の粘度調整用の充填剤としては、特に成形体の表面平滑性の点で、無機フィラーよりも有機フィラーの方が好ましいことがわかる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、MDFの成形において、既製のMDFをプレス成形し、生じた引き裂き部や角部に、充填用樹脂、特に粘度調整用樹脂を添加し粘度を調製した熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることにより引き裂き部を補強し、複雑な形状やシャープエッジを持つMDF成形体を得ることができる。従って、大掛かりな設備を要することなく、低価格で既製の板状のMDFに成形加工を施すことができると共に、引き裂き部が樹脂化により補強されているため、MDF成形体の強度を向上することができる。




 

 


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