木質系成形体の製造方法および木質系成形体
【課題】木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産可能とすることを課題とする。
【解決手段】木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造する。少なくとも、溶融可能な樹脂と、粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合してペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形してもよい。木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して、粉末状の爆砕材料を得てもよい。
【解決手段】木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造する。少なくとも、溶融可能な樹脂と、粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合してペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形してもよい。木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して、粉末状の爆砕材料を得てもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動状態の樹脂と粉末状の木質系材料とを少なくとも含む素材を混合して成形する木質系成形体の製造方法および木質系成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長辺１〜１０ｍｍの針状形の木質系材料と熱可塑性樹脂とを混合してペレット状混合物を成形し、このペレット状混合物を押出し成形して木質系複合樹脂成形体を製造することが行われている（特許文献１参照）。一旦ペレット状混合物を形成するのは、最終的な木質系成形体を成形する後成形時に原料の供給をスムーズにさせるためである。木質系材料と熱可塑性樹脂とを混練すると、混練時の熱によって木質系材料から水分が放出され、水分の存在によって疎水性の熱可塑性樹脂と木質系材料との密着性が阻害され、十分な強度が得られない（特許文献１の段落０００５）。そこで、木質系材料を長辺１ｍｍ以上の針状形としている。
特許文献２記載の技術では、押出機構にて軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出し、押し出した素材を不定形のまま成形機用容器に導入し、導入した不定形の素材をペレット成形装置にてペレット形状に成形している。
ペレットを形成する際、例えば、混合撹拌翼を有するミキサーにて素材の粒子どうしを衝突させて発熱させることにより溶融混合させたり、押出機により素材を剪断混合させたりすることにより、良質のペレットを成形する。ここで、押出機には直径３〜５ｍｍ程度の押出口を多数有するダイを装着してあり、内部のスクリューを回転させながら軟化状態の素材をダイの押出口から略棒状に押し出し、カッターにより長さ３〜７ｍｍ程度に切断してペレット形状に成形している。
【０００３】
また、破砕装置で廃木材を爆砕して小片材にチップ化し、当該小片材のみを混練装置でバインダと混合し、ベルト圧縮機で平板状に成形し連続的に所定時間加圧して板状の再生木材をほぼ連続的に製造することも行われている（特許文献３参照）。
さらに、リグノセルロース含有材料を水蒸気処理して乾燥し、得られるリグノセルロース系材料を含む組成物を加熱して可塑化し、可塑化した組成物を押出成形法あるいは射出成形法により成形することも行われている（特許文献４参照）。
特許文献５記載の技術では、熱可塑性樹脂と木粉材とからなる主原料に自己融着性加工を施した木粉材を加えて加熱下で混合して加圧成形することにより、木質系成形体を製造している。
【特許文献１】特開２００３−２９１１１６号公報
【特許文献２】特開２００４−１７５０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１４１３２３号公報
【特許文献４】特開２００３−１６５８４４号公報
【特許文献５】特開２００３−２９１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
木粉材の配合割合が多いと、温度変化による変形が少なく、木質感が向上し、製品の質が向上する。一方、樹脂が少ないために木粉材同士を強く固着させることができないので、機械的性能が大きくないし、良好な耐水性が得られない。機械的性能の向上と耐水性の向上のためには樹脂添加量を増やさざるを得ず、樹脂添加量と製品の質とは相反するものである。しかしながら、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させることが望まれていた。
また、木粉材と樹脂とを混練すると、混練時に木粉材から水分が放出され、水分の存在によって木粉材と樹脂とが十分になじまず、当該ペレットを原料とした後成形を行おうとしたときに混練段階で原料が均質に混練されないことがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の木質系成形体の製造方法は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする。
以上の構成により、木質系成形体の形状に成形する際の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性をより良好にさせることが可能になる。また、従来では水分の存在によって樹脂と木質系材料との密着性が阻害されて十分な強度が得られないため添加するどころか除去するようにしていた水を素材に添加したにもかかわらず、木質系成形体の強度を上げ、耐水性をより良好にさせて、均質でより良質の木質系成形体を量産することが可能になる。このような効果が得られる理由は、以下のことが考えられる。
すなわち、木質系材料を爆砕すると、木質系材料中のヘミセルロースが水可溶性の樹脂のような物質に変性するとともに、木質系材料中のリグニンがリグニン分解物に変性する。このリグニン分解物が流動化剤として働き、素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性を向上させるためと推察される。また、ヘミセルロースが水可溶性樹脂のような物質に変性し、水添加により素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。
【０００７】
上記粉末状の爆砕材料は爆砕木粉等を用いることができ、当該爆砕木粉は、木粉を爆砕し乾燥したものでもよいし、木質系材料を爆砕し乾燥して粉砕したものでもよい。
混合する素材には、上述した各材料が少なくとも含まれればよく、第四の材料がさらに含まれる場合も請求項１記載の発明に含まれる。当該第四の材料には、マレイン酸等の所定の酸により変性された樹脂、各種機能性材料、等を用いることができる。
上記成形は、押出成形、射出成形、プレス成形、等を採用可能である。
上記流動状態の樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、等が考えられ、疎水性の樹脂でも、親水性の樹脂でもよい。溶融可能な樹脂を用いる場合、混合される素材を加熱すると、当該素材を軟化させることができる。
【０００８】
前記樹脂が溶融可能な樹脂であり、少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することにより木質系成形体を製造すると、溶融可能な樹脂と粉末状の木質系材料との混合時に粉末状の木質系材料と粉末状の爆砕材料とが反応しないようにさせ、後成形時にこれらを十分に反応させることができ、後成形時の素材の成形性をさらに良好にさせることが可能になる。また、爆砕していない粉末状の木質系材料を樹脂と混合する際には水分が少ないほどなじみが良くなるので、水を添加した爆砕材料を後添加することにより、木質系成形体の強度をさらに上げることが可能となる。さらに、樹脂を溶融させながら混合する際に機能の低下する機能性素材を爆砕材料の後添加時に添加しても、当該機能が低下しない。従って、このような機能性素材を添加して機能を発揮させることが可能となり、木質系成形体の品質を向上させることが可能となる。
【０００９】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合してペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形すると、素材の一部をペレット化することにより後成形時に原料の供給をスムーズにさせることができる。
【００１０】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合して不定形の状態で押し出し、押し出した不定形の素材を粉砕し、粉砕した素材をペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形すると、押し出された不定形の素材は、一旦粉砕されてペレット形状に成形されるので、より均質化された状態で素材をペレット化することができる。これにより、成形されるペレットをより均質にさせることができ、木質系成形体をより均質にさせることが可能になる。また、素材を粉砕することによりペレット形状に成形する際の加熱を少なくさせることができ、後成形時にペレットが崩れやすくなって分散性が向上し、より均質な木質系成形体を生産することが可能となる。さらに、不定形の素材を粉砕することによってペレットの成形が容易となり、単位時間当たりのペレット成形量を増やすことが可能となる。
【００１１】
なお、軟化した素材を混合して押し出すことを行わずに粉砕してペレット形状に成形すると、素材全体がなじまずにペレット化されるため、ペレット自体が均質ではなくなり、結果としてそれを使用して成形した木質系成形体の均質化の点で問題が残ってしまう。本発明では、軟化した素材を混合して押し出した後に粉砕してペレット形状に成形しているので、素材全体が良くなじんだ後にペレット化され、均質なペレットを成形することができ、結果としてそれを使用して成形した木質系成形体を均質にすることが可能となる。
また、粉末状の木質系材料が溶融可能な樹脂の等重量以上である場合、当該素材を混合して押し出すことを行わずに粉砕してペレット形状に成形すると、高充填量の木質系材料に樹脂がなじまずにペレット化されるため、木質系材料と樹脂とがばらばらに崩れて粉体状になりやすい。溶融した樹脂と木質系材料とを軟化した素材として混合して押し出した後に粉砕してペレット形状に成形すると、木質系材料に樹脂が良くなじんだ後にペレット化される。従って、後成形時に原料段階ではペレットが粉体状に崩れることなく混練段階で崩れて分散し、混練段階で容易に原料を均質に混練することができる。
さらに、不定形の素材を一旦粉砕するので、粉砕された素材に対して粉状の機能性素材を容易に混合してペレット化することがすることができ、当該機能性素材による機能が付与されたペレットを容易に得ることが可能となる。
【００１２】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して得られる粉末状の材料とされていると、木質系材料中にあるヘミセルロースから変性した成分や、同じく木質系材料中にあるリグニン分解物が、十分に残存する。
【００１３】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく含水率（全乾質量基準）５重量％以下に乾燥して得られる粉末状の材料とされ、当該粉末状の爆砕材料に水を１〜２０重量％添加すると、木質系成形体の成形性、強度、耐水性がさらに良好になる。
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく６０〜１０５℃で乾燥して前記粉末状の爆砕材料を得ると、木質系成形体の成形性、強度、耐水性がさらに良好になる。
前記粉末状の爆砕材料に水を噴霧して添加すると、木質系成形体の成形性、強度、耐水性がさらに良好になる。
【００１４】
また、本発明の木質系成形体の製造方法は、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料とに、水を添加し、混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする。すなわち、上述した作用と同様の作用となる。
【００１５】
さらに、本発明の木質系成形体は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより得られる。本木質系成形体によると、強度、耐水性がより良好になり、均質でより良質になる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、請求項１、請求項９にかかる発明によれば、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産することが可能になる。
請求項２にかかる発明では、後成形時の素材の成形性、強度をさらに向上させることが可能になる。
請求項３にかかる発明では、素材の一部をペレット化することにより後成形時に原料の供給を円滑にさせ、より良質の木質系成形体を製造することが可能となる。
【００１７】
請求項４にかかる発明では、流動性の小さい素材を用いてペレット化する際に、単位時間当たりのペレット成形量を向上させることができるとともに、ペレットをより均質にさせ、木質系成形体をより均質にさせたり、後成形時にペレットをより崩れやすくさせたりして木質系成形体をより容易に成形することが可能となる。
請求項５にかかる発明では、ヘミセルロースから変性した成分やリグニン分解物を十分に残存させることができるので、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
請求項６〜請求項８にかかる発明では、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
【００１８】
請求項８にかかる発明では、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
請求項１０にかかる発明によれば、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質にさせることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）木質系成形体の製造方法の概略：
（２）粉末状の乾燥爆砕材料の製造方法：
（３）水を添加した爆砕材料の調製方法：
（４）ペレットの形成方法：
（５）木質系成形体の製造方法：
（６）実施例：
（７）まとめ：
【００２０】
（１）木質系成形体の製造方法の概略：
図１に示すように、本実施形態の木質系成形体の製造方法は、木質系材料Ａ１を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２に水Ａ３を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂Ａ６と、粉末状の木質系材料Ａ５と、水を添加した爆砕材料Ａ４と、を混合して成形することにより木質系成形体Ａ１０を製造する。より好ましくは、樹脂Ａ６を溶融可能な樹脂とし、当該樹脂Ａ６と粉末状の木質系材料Ａ５とを樹脂Ａ６を溶融させながら混合して木質系材料Ａ５より大きいペレットＡ８を成形した後、水を添加した爆砕材料Ａ４を添加し混合して後成形することによりペレットＡ８より大きい木質系成形体Ａ１０を製造する。
【００２１】
（２）粉末状の乾燥爆砕材料の製造方法：
爆砕材料Ａ２を形成するための木質系材料Ａ１には、木粉，木毛，木片，木質繊維，木質パルプ，木質繊維束，等、さまざまなものを採用可能であるし、竹繊維，麻繊維，バカス，モミガラ，稲わら等セルロースを主成分とする材料を混合したものでもよい。木質系材料Ａ１に木粉を用いると、乾燥した爆砕材料Ａ２が確実に粉末状となる点で好適である。爆砕材料Ａ２の粒径を１ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下とすると、粉末状の木質系材料Ａ５どうしの間や木質系材料Ａ５と樹脂Ａ６との間に入り込みやすくなり、木質系成形体Ａ１０を非常に均質にさせることができる点で、好適である。なお、粒子形状は、球状、不定形状、繊維状、薄片状、等とすることができる。爆砕することにより木質系材料Ａ１が砕かれるので、粒径１ｍｍより大きい木材チップを木質系材料Ａ１として用いてそのまま粉末状の爆砕材料Ａ２とすることができる。むろん、例えば粒径１ｍｍ以下の粉末状の木質系材料Ａ１を爆砕し乾燥して粉末状の爆砕材料Ａ２としてもよいし、粒径１ｍｍより大きい木質系材料Ａ１を爆砕し乾燥した後に粉砕して粉末状の爆砕材料Ａ２としてもよい。
【００２２】
木質系材料Ａ１の爆砕は、木質系材料Ａ１を圧力反応釜（圧力容器）の中に入れて水蒸気存在下で飽和水蒸気圧１８０〜２６０℃、より好ましくは２００〜２３０℃まで加熱しながら加圧し、圧力反応釜のバルブを開いて急激に外気へ放出して減圧することにより行う。温度を前記下限以上にすると、木質系材料中のヘミセルロースを水可溶性の樹脂のような物質へ十分に変性させることができるとともに、木質系材料中のリグニンをリグニン分解物へ十分に変性させることができる点で好適である。一方、温度を前記上限以下にすると、分解縮合等の副反応を抑制することができる点で好適である。
加熱および加圧の処理時間は、１〜５０分程度とすればよく、加熱温度が高いほど短く、加熱温度が低いほど長くすればよい。また、木質系材料が大きいほど長く、木質系材料が小さいほど短くすればよい。加熱温度が１８０〜２３０℃の場合、１〜５分程度とすればよい。処理時間を前記下限以上にすると、木質系材料中のヘミセルロースを水可溶性の樹脂のような物質へ十分に変性させることができるとともに、木質系材料中のリグニンをリグニン分解物へ十分に変性させることができる点で好適である。一方、処理時間を前記上限以下にすると、分解縮合等の副反応を抑制することができる点で好適である。
なお、木質系材料Ａ１に対して爆砕前に水を添加しなくても木質系材料Ａ１自体の水分によって爆砕処理を行うことが可能であるが、爆砕前に水を添加すると木質系材料Ａ１の爆砕処理をより良好に行うことが可能となる。ここで、木質系材料Ａ１に対して添加する水の好ましい量は、木質系材料Ａ１の重量を基準とした相対量で１０〜５００重量％、より好ましくは１００〜２００重量％である。水の添加量を前記下限以上にすると木質系材料の空隙に水が十分に入り込んで木質系材料が十分に爆砕される点で好ましく、水の添加量を前記上限以下にすると乾燥処理を行う爆砕後の木質系材料が多くなりすぎず乾燥処理の時間が長くなりすぎない点で好ましいからである。
【００２３】
上記爆砕には、以下の３つの物理的作用があるとされている。
１．水熱条件下に晒されることにより、細胞壁自体が軟化することである。
２．軟化した細胞壁は凝縮水の気化に伴う急激な体積膨張によって物理的に破壊される。
３．圧力反応釜のノズルからの高速噴射により機械的に破壊される。
【００２４】
また、上記爆砕では、以下の化学的な変性も生じる。
すなわち、圧力反応釜の中では高温・高圧の水蒸気に木質系材料が晒され、このようないわゆる水熱条件下でヘミセルロース中のアセチル基が遊離し、ｐＨ３以下に低下する。その結果、ヘミセルロースは部分加水分解を受けて低分子化し、当該低分子化によって生成される疎水性のフルフラールおよびヒドロキシメチルフルフラールがフラン樹脂化し、接着剤の効果を発生する。これにより、木質系材料Ａ１に自己融着性を持たせる加工を施したことになる。また、リグニンは、アリルエーテル結合の開裂によって低分子化する。このリグニンはフェノール性水酸基を有しているので、疎水性の接着剤と親水性の木粉との架橋剤になり、さらに低分子化することでより架橋効果を発生しやすくなる。そして、リグニンの変質によりセルロースが露出する。
【００２５】
木質系材料を上記処理条件で加熱および加圧すると、加水分解や熱分解が進み、水素結合で架橋されたセルロースどうしの間に高圧によって水が入り、木質系材料中のヘミセルロースが例えばフルフラールを経てフラン樹脂に変性するといった水可溶性の樹脂のような物質に変性し、木質系材料中のリグニンが部分的に切断されて活性の高い重合前の樹脂のようなリグニン分解物に変性する。ここで、加圧された木質系材料が一挙に大気圧まで開放されると、木質系材料内の水分が急激に蒸気化する爆発が生じて木質系材料の組織が破壊され、木質系材料中のセルロースがフィブリル化し、木質系材料が細分化されて粉末状や繊維状等に砕かれる。そして、加水分解物や熱分解物が木質系材料の組織内のみならず、組織から材料表面にも浸出する。この時点では爆砕材料に多量の水分が存在するので、乾燥処理を行う。
【００２６】
従来、爆砕木粉を乾燥する際には、素早く乾燥させるため、乾燥処理前に爆砕木粉を絞るといった脱水処理を行っていた。しかし、本願発明者は、加水分解物や熱分解物が水分に溶出していることに着目し、存在する水分を除去することなく乾燥することにより、水可溶性樹脂や流動化剤の機能を発揮する有用な爆砕木粉が得られることを見い出した。
【００２７】
図２は、粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２の製造方法を吸水処理とともに示している。まず、木質系材料Ａ１を圧力反応釜Ｃ１に投入し（投入工程Ｓ１）、上述した処理条件にて木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧する爆砕処理を行う（爆砕工程Ｓ２）。圧力反応釜Ｃ１のバルブＣ２から噴出される爆砕材料Ａ１１には固形分Ａ１２とともに多量の水分Ａ１３が存在し、爆砕材料Ａ１１の含水率（全乾質量基準）は５０重量％以上となっている。ここで、存在する水分Ａ１３を除去することなく６０〜１０５℃、より好ましくは８０〜１００℃で加熱しながら、含水率５重量％以下、より好ましくは含水率３重量％、さらに好ましくは含水率１重量％、特に好ましくは絶乾状態（含水率０重量％）になるまで乾燥処理を行う（乾燥工程Ｓ３）。加熱温度を前記下限以上にすると、迅速に爆砕材料を乾燥させることができる点で好適である。加熱温度を前記上限以下にすると、加水分解物や熱分解物の変性を抑制することができる点で好適である。含水率を前記上限以下にすると、乾燥爆砕材料に所定比率の水を添加したときに適度な水分量として爆砕材料に水可溶性樹脂や流動化剤の機能を十分に発揮させることができ、特に絶乾処理を行うと、より適度な水分量として爆砕材料に水可溶性樹脂や流動化剤の機能をさらに十分に発揮させることができる点で好適である。なお、含水率は、ＪＩＳ Ｚ２１０１−１９９４（木材の試験方法）３．２に従って測定することができる。すなわち、乾燥前の質量をｍ１（ｇ）、全乾質量をｍ２（ｇ）とすると、含水率は｛（ｍ１−ｍ２）／ｍ２｝×１００（重量％）となる。以下も、同様である。
乾燥処理の際、例えば送風乾燥機を用い、送風機Ｃ４にて爆砕材料に送風しながら乾燥処理を行うと、迅速に爆砕材料を乾燥させることができる点で好適である。ここで、爆砕材料を時々撹拌したり、平たく薄く乾燥台に載せたりすると、爆砕材料を偏り無く乾燥させることができる点で好適である。
【００２８】
乾燥処理後、必要に応じて乾燥爆砕材料を所定の粉砕機構Ｃ５にて例えば１〜１００μｍに粉砕する（粉砕工程Ｓ４）。粉砕機構としては、後述する粉砕機を用いる等、公知の種々の粉砕機を使用可能である。なお、粒子形状は、球状、不定形状、繊維状、薄片状、等とすることができる。乾燥した爆砕材料は、組織が脆くなっているので容易に粉砕することができ、爆砕していない木質系材料を粉砕するのと比べて少ない動力、短い時間で粉末状にすることができる。
木質系材料Ａ１の粒径が１ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下であると、乾燥工程Ｓ３で乾燥爆砕木粉を得ることができ、粉砕工程Ｓ４を省略することができる点で好適である。
以上のようにして、粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２を製造することができる。爆砕材料Ａ２には木質系材料中にあるヘミセルロースから変性した成分やリグニン分解物が十分に残存しているので、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を良好にさせることが可能になる。
【００２９】
（３）水を添加した爆砕材料の調製方法：
粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２を形成すると、当該爆砕材料Ａ２に水Ａ３を１〜２０重量％（爆砕材料Ａ４が８０〜９９重量％）、より好ましくは３〜１５重量％、さらに好ましくは５〜１０重量％となるように添加する吸水処理を行い、水を添加した爆砕材料Ａ４を調製する（吸水工程Ｓ５）。水の配合比を前記下限以上にすると、後成形時の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性をより良好にさせるとともに、木質系成形体の強度を上げ、耐水性をより良好にさせる点で好適である。これは、ヘミセルロースに由来する水可溶性の樹脂のような物質を水可溶性樹脂として十分に機能させることにより、後成形時の素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。一方、水の配合比を前記上限以下にすると、後成形時に水の存在による素材の不均質が生じず、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質で良質の木質系成形体が得られる点で好適である。
【００３０】
水を添加する際には、例えば、所定の噴霧機Ｃ６から乾燥爆砕材料Ａ２に水を均一に噴霧する。すると、水を添加した爆砕材料を混合しなくても後成形に用いることができるので、好適である。むろん、所定の容器から水を乾燥爆砕材料Ａ２中に入れ、水を添加した爆砕材料を混合してもよい。吸水処理を行う温度は、室温レベルでよく、０〜４０℃、より好ましくは２〜３０℃、さらに好ましくは４〜２０℃とすればよい。温度を前記下限以上にすると、水が凍らない点で好適である。温度を前記上限以下にすると、添加した水の蒸発を抑制することができる点で好適である。吸水処理を行う湿度は、外気レベルでよいが、水分の蒸発や吸湿を防ぐ観点から、３０〜７０ｖ／ｖ％、より好ましくは３５〜６５ｖ／ｖ％、さらに好ましくは４０〜６０ｖ／ｖ％とすることができる。また、吸水処理を行う際には、無風状態としても送風状態としてもよいが、添加した水の蒸発や吸湿を防ぐ観点からは無風状態とすることが好ましい。
水分を添加した爆砕材料Ａ４は、温度５０℃以下、湿度１５〜６０ｖ／ｖ％、無風状態で４時間保管して使用してもよいが、添加した水の蒸発や吸湿を防ぐ観点からはなるべく速やかに（例えば１時間以内に）使用するのが好ましい。
【００３１】
（４）ペレットの形成方法：
ペレットＡ８を成形するための木質系材料Ａ５は、爆砕材料Ａ２を形成するための木質系材料Ａ１と同じ材料を用いることができる。また、種々の工場等で発生する廃材を粉砕して木質系材料Ａ５を得てもよい。木質系材料Ａ５の粒径は種々の径が採用可能であるが、後述するように不定形の素材を粒径１ｍｍ以下に粉砕するため、木質系材料Ａ５の粒径も１ｍｍ以下とすると好適である。
【００３２】
流動状態の樹脂Ａ６は、溶融状態の熱可塑性樹脂といった溶融状態の樹脂、流動状態の熱硬化性樹脂、等が考えられ、疎水性の樹脂でも、親水性の樹脂でもよい。ペレット製造装置Ｂ１に原料を供給する際には、流動状態とされた樹脂Ａ６を流入させてもよいし、固形状の樹脂Ａ６を流動状態にさせて流入させてもよいし、固形状の樹脂Ａ６をペレット製造装置Ｂ１に投入してもよい。
樹脂Ａ６に用いる熱可塑性樹脂としては、種々の樹脂を採用可能であり、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリスチレン，ポリメチルメタアクリレート，塩化ビニル，ポリアミド（ナイロン），ポリカーボネート，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート等を使用可能である。むろん、これらの樹脂を複数組み合わせて使用してもよい。また、ペレット製造装置Ｂ１に投入する際には、固形の原反として投入してもよいし、溶融された状態にして投入してもよい。
樹脂Ａ６に用いる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂，ユリア樹脂，メラミン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂等を使用可能である。
【００３３】
上述したいずれかの樹脂のみを上記樹脂Ａ６とすることができるが、上記熱可塑性樹脂のいずれかを選択して樹脂Ａ６の主成分とするとともに、熱可塑性樹脂に親水基を付与するマレイン酸（所定の酸）を用いて選択された樹脂を変性したものを樹脂Ａ６の副成分としてもよい。むろん、熱可塑性樹脂を変性させる酸はフマル酸等でもよく、主成分とは異なる樹脂を変性したものを樹脂Ａ６の副成分としてもよい。さらに、熱可塑性樹脂を酸により変性した樹脂も通常熱可塑性樹脂であるため、変性した樹脂のみを上記樹脂Ａ６として使用してもよい。
変性した樹脂を製造するには、例えば付加重合前の原料にマレイン酸を添加して付加重合を行えばよい。すると、付加重合後の高分子には、親水基の一つであるカルボキシル基が付加される。従って、熱可塑性樹脂に含まれる変性した樹脂は、木質系材料Ａ５とのなじみが良くなっている。
【００３４】
木質系材料Ａ５と樹脂Ａ６との配合割合については、一般に、木質系材料が多いと温度変化による変形は少なく、木質感が向上する。木質系材料がリッチな素材である場合、加熱により軟化されても素材は流動性が小さいが、後述する作用によりペレットを大量生産することが可能である。一方、熱可塑性樹脂が多いと、加熱軟化した素材の流動性は大きく、製造されたペレットは強度を意味する機械的性能が大きくなり、耐水性が向上する。本実施形態では、木質系材料Ａ５と、同材料Ａ５と等重量以下の樹脂Ａ６とを、同樹脂Ａ６を溶融させながら所定の押出機構にて混合して成形することなく不定形の状態で押し出した後、押し出した不定形の素材を所定の粉砕機構にて粉砕し、粉砕した素材を所定の成形機構にてペレット形状に成形する。ペレット用素材の好ましい配合割合は、木質系材料Ａ５が７０〜９９．９重量％、樹脂Ａ６（例えば付加重合前のＰＰ用原料にマレイン酸を添加して付加重合させて変性させたＰＰを添加したＰＰ）が０．１〜３０重量％である。木質系材料を７０重量％以上にするのは好適な靱性を得るためであり、熱可塑性樹脂を０．１質量％以上にするのは木質系材料同士を結合させて固まらせるためである。
【００３５】
上述した流動状態の樹脂Ａ６と粉末状の木質系材料Ａ５のみをペレット製造装置に供給してもペレットＡ８を成形することができるが、さらに異なる第四の素材Ａ７もペレット製造装置に供給してペレットを成形してもよい。第四の素材としては、木質系材料以外の充てん材、相溶化剤（例えば親水基を有する相溶化剤）、ステアリン酸アミド等の樹脂成形用の滑剤、合成樹脂の繊維や鉱物繊維等の繊維状素材、これらの組み合わせ等を用いることができる。ペレット用の素材中における第四の素材の配合比は、木質系材料Ａ５や樹脂Ａ６の物理的性質、化学的性質を十分に残す観点からは、木質系材料Ａ５と等重量以下かつ樹脂Ａ６と等重量以下とすればよい。例えば、樹脂Ａ６としてＰＥを用い、合成樹脂の繊維として径０．１μｍ〜１ｍｍでアスペクト比（径に対する長さの比）が１０のＰＰ繊維を用いる場合、ペレット用素材の好ましい配合割合は、ＰＥが０．１〜３０重量％、木質系材料Ａ５とＰＰ繊維の合計が７０〜９９．９重量％であって、木質系材料Ａ５が６９．９〜９９．８重量％の範囲内、ＰＰ繊維が０．１〜３０重量％の範囲内である。
【００３６】
樹脂Ａ３に溶融可能な樹脂を用いる場合、ペレット製造装置Ｂ１に原料Ａ５，Ａ６（，Ａ７）が投入されると、同装置Ｂ１にて、原料Ａ５，Ａ６（，Ａ７）からなる素材を加熱して軟化させ、軟化した素材を混合しながら不定形の状態で押し出し、その後不定形の素材を粉砕機に導入して粉砕し、粉砕した素材を成形機に導入してペレット形状に成形して固化させ、ペレットＡ８を成形する。
【００３７】
ペレット製造装置は、例えば、図３〜図７に示す各部１１〜１５，２０，４０を備える装置１０とすることができる。
材料供給装置１１は、中空の略円筒形状に形成され、原料を開口部１１ａ１から投入してホッパ装置１１ａに収容する。ホッパ装置１１ａ内では、撹拌翼駆動モータ１１ａ５の駆動がベルト１１ａ４を介して撹拌翼接続円板１１ａ３に伝達され、当該円板１１ａ３と撹拌翼１１ａ２が回転駆動する。これにより、ホッパ装置１１ａ内の素材は撹拌されつつ混合され、混合材料供給口１１ａ６から素材搬送装置１２に供給される。
素材搬送装置１２は、各部１２ａ〜ｆを備え、混合材料供給口１２ａにて混合材料供給口１１ａ６より素材の供給を受ける。略円筒形状の中空管１２ｂ内には、一部（図２、図３の右側）がペレット成形装置２０内に挿入されたスクリュー軸１２ｃが配設されている。このスクリュー軸１２ｃは、軸方向に沿って複数フライトの螺旋状ネジ山が形成され、スクリューとされている。素材は、中空管１２ｂとスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山にて形成される空間に収容される。当該空間に収容された素材は、スクリュー軸駆動モータ１２ｅの駆動によりギヤ部１２ｄを介して回転動作するスクリュー軸１２ｃによって形成される所定の押出速度に基づいて、混合されながら混合材料流入口１２ａから流動体流出口１２ｆに向かって押し出される。
【００３８】
素材搬送装置１２に併設されている素材加熱装置１３は、各部１３ａ，ｂを備え、混合材料流入口１２ａから供給された素材を加熱し、樹脂を溶融させて素材を軟化させる。従って、スクリューの回転動作によって押し出される素材は、軟化状態で流動体流出口１２ｆに押し出される。ヒータ部１３ａに設けられた発熱体により高温とされた空気をブロア部１３ｂにて中空管１２ｂに吹き付けることにより、中空管１２ｂ内の素材が加熱される。ここで、素材の温度が樹脂の融点よりも高く、木質系材料が炭化しないようにヒータ部の加熱を設定すると、木質系材料を炭化させずに両者を溶融混合することができる。なお、素材搬送装置１２が素材を搬送する能力は、軟化された素材の粘度等の性質に応じて決定すればよい。
軟化状態の素材は、流動体流出口１２ｆからペレット成形装置２０に押し込まれ、不定形の状態で押し出され、不定形のまま導入部に導入され、ペレット形状に成形されて、冷却槽４０にて冷却される。
【００３９】
選別搬送装置１４は、径１〜４ｍｍ、より好ましくは径２〜３ｍｍの略円形状の小穴が多数形成された選別搬送網、搬送網振動モータ、ペレット収容部を有している。冷却されて固化されたペレットは、順次選別搬送網に投入され、搬送網振動モータによって選別搬送網が振動することにより同選別搬送網の小穴にて大きさが選別される。そして、選別搬送網上に残存するペレットは、同選別搬送網上をペレット回収部に向かって移動していき、図示しないサイクロンによってペレット収容部に収容されることになる。また、選別搬送網から落下したペレットは、回収されて再利用される。
制御盤１５は、複数の操作ボタンと、本装置１０の運転条件の設定や運転状態をモニタリングする操作ディスプレイとが前面に配置されている。本装置１０の操作者は、この制御盤１５を使用して各種操作を行う。
【００４０】
図５はペレット成形装置２０の要部の斜視図であり、図６と図７は図４のＢ方向から見て示した垂直断面図である。なお、図６においてスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山については側面視して示している。以下、図６と図７を基準とした上下左右の関係により各部材の配置を説明する。
ペレット成形装置２０は、図示した各部２１〜２３，２５〜２７，３０等を備えている。軟化状態の素材の押出方向を軸とした円筒形状の金属製外筒部２１の左側には、素材流入口２１ａが設けられており、軟化状態の素材は素材搬送装置１２から素材流入口２１ａに流入する。本実施形態では、外筒部２１内にスクリュー１２ｇの先端部（左端部）が挿入されており、外筒部２１内に搬送された軟化状態の素材は同スクリュー１２ｇの回転動作により混合されながら右方向に押され、外筒部２１の素材出口側（図の右側）の端部に取り付けられた金属製部材の出口部２２から左側に押し出され、不定形の素材Ｍ１として金属製の粉砕機用ホッパ３２内に落下する。出口部２２には、成形用のダイではなく、製造されるペレットよりもはるかに径の大きい単一の開口２２ａが形成されており、軟化して混合された素材は同開口２２ａを貫通して成形されることなく不定形の状態で押し出される。
【００４１】
なお、従来のように上記出口部２２の代わりにペレットと略同じ径とされた貫通穴が多数形成されたダイを外筒部２１の右端部に取り付けると、樹脂の配合割合が小さい素材では樹脂を溶融させても素材の流動性が小さいため、ダイの部分で大きな抵抗が生じ、スクリュー１２ｇの回転速度も制限されて素材の押出流量は非常に少ない。上記出口部２２では大きな抵抗が生じないため、スクリュー１２ｇの回転速度が制限されず素材の押出流量を大きくすることができる。
なお、素材の流動性は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定されたＭＦＲ（メルトマスフローレイト。単にメルトフローレイトともいう）に準拠して単位時間当たりにメルトフローレイト測定装置から押し出される素材の質量を測定することにより求められる流量（単位：ｇ／１０ｍｉｎ）で表すことができる。この流量がＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して求められるＭＦＲであり、以下、この流量を単にＭＦＲとも呼ぶことにする。
通常、粉末状の木質系材料と熱可塑性樹脂の配合比が重量比で７０〜９９．９：０．１〜３０と木質系材料の多い素材は、当該素材を試料として、押出機構内で不定形の素材が押し出される出口の位置（図６のＰ１）における素材の温度を試験温度θ（℃）とし、荷重Ｍnomを２．１６ｋｇとして、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠したＭＦＲを測定すると、求められるＭＦＲが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以下となる。ＭＦＲが小さいほど試料の流動性が小さいため、木質系材料の多い素材は流動性が小さいことになる。例えば、ＭＦＲが５０ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレン（熱可塑性樹脂）を８０重量％、粒径１ｍｍ以下の微粒状の木粉を２０重量％配合した素材では、押出機構の出口の素材温度１８０℃を試験温度θとし、荷重Ｍnomを２．１６ｋｇとしてＭＦＲを測定すると、ＭＦＲは０．０ｇ／１０ｍｉｎとなるか、或いは測定することができなくなってしまう。
流動性の小さい素材については、ペレット成形用のダイ（押出口が直径１〜８ｍｍ）を外筒部の端部に取り付けた押出成形機における素材の排出圧力Ｐｅ（上記出口の位置Ｐ１に相当する位置における素材の圧力）が大きくなりすぎ、押し出すことが困難となって、ペレットを大量生産することができない。なお、排出圧力Ｐｅは、押出成形機内において上記出口の位置Ｐ１に相当する位置に圧力計の検出部を挿入して測定することができる。特に、排出圧力Ｐｅが２５．０ＭＰａ以上となる流動性の低い素材では、ペレット成形用のダイを装着した押出成形機では機械の耐久性の観点からペレットの成形を行っていない。通常、粉末状の木質系材料と熱可塑性樹脂の配合比が重量比で７０〜９９．９：０．１〜３０である素材は樹脂が加熱軟化した状態で排出圧力Ｐｅが２５．０ＭＰａ以上となってしまうが、このような流動性の小さい素材であっても本ペレット製造装置は混練しながら素材を押し出すことができる。
【００４２】
本実施形態では、出口部の開口２２ａの断面積Ｓ１を外筒部２１の出口部２２側の端部における開口部分の断面積Ｓ０（外筒部の内側面で囲まれた部分の断面積）以上として、素材の排出圧力Ｐｅを確実に５．０ＭＰａ以下と小さくし、出口部から素材が円滑に押し出されるようにしている。図６ではＳ１＝Ｓ０の場合を示しているが、Ｓ１＞Ｓ０としてもよい。外筒部の出口部側の端部における断面積を比較対象とする限り、斜軸のスクリューを有する押出機でも同様のことが言える。むろん、Ｓ１＜Ｓ０の場合であっても、成形するペレットよりもはるかに大きい径の開口を出口部に形成しておけば、素材を円滑に押し出すことが可能である。素材の排出圧力の観点から、出口部の開口は、素材の排出圧力Ｐｅを５．０ＭＰａ以下、より好ましくは３．０ＭＰａ以下、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以下にさせる形状とすればよい。すると、単位時間あたり不定形の素材を大量に押し出すことができるので、ペレットを大量生産することができる。ここで、出口部の開口の断面積Ｓ１を大きくすれば排出圧力が小さくなり、Ｓ１を小さくすれば排出圧力が大きくなるので、同断面積Ｓ１を調節することによって排出圧力Ｐｅを調整することができる。
粉砕機用ホッパ３２は、出口部の開口２２ａから押し出された軟化状態の不定形の素材Ｍ１を一旦収容し、下部開口３２ｂから略上下方向を中心軸とする円筒形状の金属製粉砕室３３内へ供給することができる。ホッパの開口３２ａは出口部２２から離されて同出口部２２の下側に位置しているので、押し出した素材Ｍ１が後続の素材Ｍ１の押し出しを阻害することなく、ホッパ３２は出口部の開口２２ａから押し出された不定形の素材Ｍ１を収容することができる。そして、押出機構から押し出された素材を不定形のまま導入する不定形素材導入部３１が、ホッパ３２と粉砕室３３に形成されていることになる。
【００４３】
粉砕機（粉砕機構）３０は、各部３２〜３７等を備え、不定形素材導入部３１に導入された不定形の素材を複数の回転刃３５，３５の回転動により粒径１ｍｍ以下に粉砕する。回転テーブル３４は粉砕室３３内の下部において上下方向に回転軸を向けて回転可能とされ、回転刃３５，３５は回転テーブル３４の上面に取り付けられて粉砕室３３内の不定形の素材を回転動により粉砕可能とされ、電動モータ３６は上下方向に向けて配設された円柱状の回転駆動軸３６ａを介して回転テーブル３４を回転駆動し、粉体輸送機３７は成形機用容器２３の上部において下方に向けて開口した粉体吐出口３７ａまで粉砕後の素材Ｍ２を移送する。ホッパ３２の下側において同ホッパの下部開口３２ｂに連通する上部開口が形成された粉砕室３３の下側（回転テーブル３４の下面から下側）には、当該粉砕室３３と略同じ径の円筒形状の金属製粉体収容室３３ａが設けられており、当該収容室３３ａに粉砕後の素材が粉体輸送機３７へ吸い込まれる粉体吸引口３７ｂが形成されている。すなわち、粉砕室３３内の不定形の素材Ｍ１は、回転する回転刃３５，３５により粉砕され、粉砕室３３の内周面と回転テーブル３４の外周面との間３３ｂから落下して粉体吸引口３７ｂから粉体輸送機３７に吸い込まれ、粉体吐出口３７ａよりも上側まで斜め上方に移送されて、粉体吐出口３７ａから吐出される。
【００４４】
粉砕機３０にて粉砕された素材Ｍ２を導入する粉砕素材導入部２４が形成された成形機用容器２３は、各部２３ａ，ｂを備え、容器用外筒部２３ａの下側開口を塞ぐように取り付けられた底部円板２３ｂに、粉砕された素材の粒子よりも大きい範囲で直径１ｍｍ以上８ｍｍ以下、例えば直径３〜５ｍｍ程度の多数の貫通穴２３ｄが略上下方向に向けて形成されている。容器用外筒部２３ａの上側の開口２３ｃは粉砕機の粉体吐出口３７ａから離されて同吐出口３７ａの下側に位置しているので、成形機用容器２３は吐出口３７ａから下方に向けて吐出された粉砕後の素材Ｍ２を収容することができる。
成形機用容器２３内に設けられた押し込みローラ２５，２５は、略水平に設置された略円柱状の棒状部材２５ａの両端にて回転可能に取り付けられ、自ら回転しながら底部円板２３ｂ上を周回する。棒状部材２５ａは、両端からの中間部にて略上下方向に設けられた回転軸材２５ｂに固定され、同回転軸材２５ｂを中心軸として回転動可能に設けられている。ローラ駆動用電動モータ２５ｃに対して通電を行って動作させ、回転軸材２５ｂを回転させると、棒状部材２５ａの両端にあるローラ２５，２５が底部円板２３ｂ上を周回する。このとき、ローラ２５，２５は、底部円板２３ｂの上面とローラ２５，２５との間の摩擦力により自ら回転しながら略円形の貫通穴２３ｄの上側開口から粉砕後の素材を加圧して押し込む。すると、押し込まれた素材は、貫通穴２３ｄの下側開口から略棒状に押し出される。
【００４５】
成形機用容器２３の下側にて回転可能に取り付けられた金属製ダイフェースカッタ部２６は、各部２６ａ，ｂを備え、ダイフェースカッタ部２６を回転駆動するカッタ駆動用電動モータ２７により回転動作する。本実施形態では、モータ２７への取付部となるカッタテーブル２６ａに取り付けられて固定された各カッタ２６ｂが底部円板２３ｂの下面を摺動し、回転動作することによって貫通穴２３ｄの下側開口から下方へ押し出される略棒状の素材を粉砕後の素材の粒子よりも大きい範囲で長さ１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、例えば長さ３〜７ｍｍ程度に切断する。カッタ２６ｂは鋭利な刃先（丸みを帯びた刃先も可）を有しており、同刃先を略棒状に押し出される素材の断面方向に向けて移動させることにより同素材を切断してペレット形状に形成する。
なお、比較的融点の低い樹脂を素材に用いる場合、粉砕後の素材を成形機構にて加熱することなく底部円板２３ｂとローラ２５との間の摩擦力により十分に強固なペレットに成形される。一方、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート等の比較的融点の高い樹脂を素材に用いる場合には、成形機用容器２３（底部円板２３ｂなど）やローラ２５等にヒータを埋設して同ヒータに通電する等して温度を上昇させ、温度を上昇させた成形機用容器２３やローラ２５等によって素材を加熱すると、十分に強固なペレットに成形されるので好適である。
【００４６】
以上の構成により、素材搬送装置１２が軟化した素材をスクリュー１２ｇにより混合しながら外筒部２１内に押し込むと、溶融状態の樹脂が粉末状の木質系材料に滲み込みながら付着するので、木質系材料に樹脂が十分になじんだ（相溶化した）不定形の素材が形成される。ここで、出口部の開口の断面積Ｓ１が外筒部の出口部側端部における開口部分の断面積Ｓ０以上とされているので、ＭＦＲが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以下と低流動性の素材であっても、素材の排出圧力Ｐｅは５．０ＭＰａ以下、通常は１．０ＭＰａ以下となる。すると、軟化しているが流動性の低い素材は、成形されることなく不定形の状態で（図５の不定形の素材Ｍ１）容易に押し出される。なお、素材中の木質系材料の配合割合が多いと素材Ｍ１は粉っぽい感じで押し出され、素材中の熱可塑性樹脂の配合割合が多いと素材Ｍ１は太いうどん状となって押し出される。
粉砕機３０では、樹脂となじんだ木質系材料が粉砕され、均質にされて、粉体吸引口３７ｂから粉体輸送機３７に吸い込まれ、粉体吐出口３７ａから下方に向けて吐出される。粉砕素材導入部２４に導入される粉砕後の素材は、粉砕されているので、貫通穴２３ｄ内に入り込みやすく、単位時間当たりのペレット成形量が多い。また、貫通穴２３ｄに入った状態で、素材の粒子間に適度な空隙（後成形時の熱を加える混練工程で崩れる程度の空隙）が生じる。貫通穴２３ｄに押し込まれた粉砕後の素材は、貫通穴２３ｄの下側開口から直径１〜８ｍｍの略棒状に押し出され、カッタ２６ｂにより断面方向に切断されて１〜３０ｍｍの長さとされ、粉砕後の素材の粒子よりも大きいペレットＡ８に成形される。
【００４７】
このように、押出機構で押し出された不定形の素材は、一旦粉砕されて成形機構に供給されるので、非常に均質にされた状態で素材をペレットに成形することができ、非常に均質で良質な木質系成形体を得ることができる。また、木質系材料に樹脂が良くなじんだ（相溶化した）後にペレット化されるので、後成形時に原料段階ではペレット形状を維持させることができる一方、熱が加わる混練段階でペレットを崩れやすくさせて良好に分散させる。従って、粉砕機構を設けない場合と比べて木質系成形体を成形することが容易となる。さらに、不定形の素材が粉砕されることによってペレットを成形しやすくなるので、単位時間当たりのペレット生産量をさらに増やすことが可能となる。
なお、ペレット成形装置としては、不定形の素材を略平板状に圧延可能な圧延ロールと、同圧延ロールにて圧延された略平板状の素材を細断するシュレッダーとを備え、不定形素材導入部に導入された不定形の素材を略平板状に圧延して細断することによりペレット形状に成形する装置等でもよい。
【００４８】
（５）木質系成形体の製造方法：
上記ペレットＡ８を成形した後、後成形では水を添加した爆砕材料Ａ４を添加し混合して木質系成形体の形状に成形し、木質系成形体Ａ１０を製造する。図１に示す押出成形装置Ｂ２では、ペレットＡ８と水添加後の爆砕材料Ａ４とを後成形の原料としてホッパＢ３に投入し、加熱機付き押出機Ａ８にて加熱しながら混練して軟化させる。ペレットＡ８は、加熱されて混練されることにより、崩れて分散し、水添加後の爆砕材料Ａ４と一緒に均質に混合される。これにより、粉末状の木質系材料Ａ５と爆砕材料Ａ４とが反応し、木質系成形体の強度を向上させる。混練された素材は、所定形状のダイから押し出されて切断機Ａ９にて切断され、木質系成形体の形状に押出成形されて、木質系成形体Ａ１０が形成される。
【００４９】
ペレットＡ８と水添加後の爆砕材料Ａ４との配合割合については、ペレットＡ８が７０〜９９．９重量％（より好ましくは８０〜９９重量％、さらに好ましくは８５〜９８重量％）、爆砕材料Ａ４が０．１〜３０重量％（より好ましくは１〜２０重量％、さらに好ましくは２〜１５重量％）である。爆砕材料Ａ４の配合比を下限以上にすると、素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性をより良好にさせるとともに、木質系成形体の強度を上げ、耐水性をより良好にさせる点で好適である。これは、ヘミセルロースに由来する水可溶性の樹脂のような物質を水可溶性樹脂として十分に機能させることにより、素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。一方、爆砕材料Ａ４の配合比を前記上限以下にすると、ペレットが十分に存在することにより素材が十分に均質になり、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質で良質の木質系成形体が得られる点で好適である。
【００５０】
上述した水添加後の爆砕材料Ａ４とペレットＡ８のみを所定の成形装置に供給しても木質系成形体Ａ１０を製造することができるが、さらに異なる第五の素材Ａ９も成形装置に供給して木質系成形体を成形してもよい。第五の素材としては、木質系材料以外の充てん材、相溶化剤（例えば親水基を有する相溶化剤）、ステアリン酸アミド等の樹脂成形用の滑剤、合成樹脂の繊維や鉱物繊維等の繊維状素材、これらの組み合わせ等を用いることができる。木質系成形体用の素材中における第五の素材の配合比は、木質系材料Ａ５や樹脂Ａ６の物理的性質、化学的性質を十分に残す観点からは、木質系材料Ａ５と等重量以下かつ樹脂Ａ６と等重量以下とすればよい。例えば、樹脂Ａ６としてＰＥを用い、ペレット用素材の配合割合を樹脂Ａ６が３０重量％、粉末状の木質系材料Ａ１が７０重量％とし、合成樹脂の繊維として径０．１μｍ〜１ｍｍでアスペクト比（径に対する長さの比）が１０のＰＰ繊維を用いる場合、木質系成形体用素材の好ましい配合割合は、爆砕材料Ａ４が０．１〜３０重量％、ペレットＡ４とＰＰ繊維の合計が７０〜９９．９重量％であって、ペレットＡ４が６９．９〜９９．８重量％の範囲内、ＰＰ繊維が０．１〜３０重量％の範囲内である。
【００５１】
木質系成形体を製造する際には、汎用的な樹脂成形用の押出成形機や射出成形機やプレス成形機を用いて木質系成形体を成形することができる。本発明は、木質系材料Ａ５と当該木質系材料と等重量以下の樹脂Ａ６とを有する低流動性の素材を用いるので、特に後成形で素材を押し出す押出成形や素材を射出する射出成形を行う場合に適用すると好適である。
押出成形機としては、一軸スクリュー混練押出成形機や二軸スクリュー混練押出成形機など、種々の装置を用いることができる。例えば、図８に示すように、原料Ａ４，Ａ８（，Ａ９）からなる原料ｍ３を投入するためのホッパ６１、軟化状態の素材の押出方向を軸とした円筒形状の金属製外筒部６２、同外筒部６２の素材出口側（図の右側）の端部に取り付けられた金属製ダイ６３、外筒部６２内に挿入されたスクリュー６４、同スクリューを回転駆動するスクリュー軸駆動モータ６５、外筒部６２に併設されて当該外筒部内を所定温度に加熱する加熱機（第二の加熱機構）６６、ダイ６３の外側（右側）に設けられたカッタ６７、を備える加熱機付き一軸スクリュー混練押出成形機６０を用いることができる。同押出成形機６０は、ダイ６３の押出口６３ａから軟化状態の素材を押し出して木質系成形体の形状に成形する。木質系成形体の形状に成形された素材は、図示しない冷却槽（第二の冷却機構）にて冷却されて固化し、木質系成形体Ａ１０として冷却槽から回収される。成形後の素材を即座に固化させることにより、木質系成形体どうしが相互に接着してしまうことを防止することができる。
【００５２】
また、射出成形機としては、例えば、上記押出成形機６０の各部６１〜６６と同様の構成を備えるとともに、図９に示すように、基部７１、この基部７１上に上下動可能に支持された下金型７２、この下金型７２を上下動させる図示しないシリンダ、下金型７２の上面に対向して開閉可能に配置された上金型７３、基部７１上であって下金型７２の左側に設けられて上金型７３を回動可能に支持する支持部７４、上金型７３を回動させる図示しないモータ、下金型７２と上金型７３とで挟まれる空間に押出口６３ａから押し出された軟化状態の素材を注入するため図９において上金型７３の上面に設けられた注入口７５、を備える射出成形機７０を用いることができる。同射出成形機は、両金型７２，７３に挟まれた空間内に軟化状態の素材を射出して木質系成形体の形状に成形する。そして、図示しない冷却機構にて金型７２，７３を冷却すると、射出された素材が固化し、木質系成形体Ａ１０が形成される。
【００５３】
以上説明したように、従来では水の存在によって樹脂と木質系材料との密着性が阻害されて十分な強度が得られないため添加するのが非常識であるとされていた水を粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２に添加することによって、木質系成形体の形状に成形する際の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性を向上させることが可能になる。また、素材に水を添加したにもかかわらず、木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させて、均質でより良質の木質系成形体を大量生産することが可能になる。その結果、得られる木質系成形体は、良好な強度、良好な耐水性を示し、均質で非常に良質となる。
【００５４】
（４）各種変形例：
上記粉砕機構には、種々の公知の粉砕機を使用可能である。
上記成形機用容器を加熱する容器加熱手段を設けてもよい。
上記カッタを加熱するカッタ加熱手段を設けてもよい。
【００５５】
図１０に示すように、ペレットを形成せず、水を添加した爆砕材料Ａ４と、粉末状の木質系材料Ａ５と、流動状態あるいは流動可能な樹脂Ａ６と、必要に応じて第四、第五の素材Ａ８，Ａ９を同時にホッパＢ３に供給し、これらの原料Ａ４，Ａ５，Ａ６（Ａ８，Ａ９）を一緒に混合して押出成形等で成形することにより木質系成形体Ａ１０を製造してもよい。この製造方法によっても、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を量産することが可能になる。これは、リグニン分解物が水添加によって流動化剤として機能し、素材の成形圧力が低下して木質系成形体の成形性を向上させるとともに、ヘミセルロースから爆砕により変性した水可溶性樹脂のような物質が水添加により樹脂として働き、素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。
また、水を添加した爆砕材料Ａ４の代わりに、粉末状の爆砕材料Ａ２と水Ａ３とを原料Ａ５，Ａ６（Ａ８，Ａ９）とともに同時にホッパＢ３に供給し、これらの原料を一緒に混合して押出成形等で成形することにより木質系成形体Ａ１０を製造してもよい。すなわち、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料とに、水を添加し、混合して成形することにより木質系成形体を製造する。この製造方法によっても、同様の効果は得られる。
【００５６】
また、樹脂Ａ６と粉末状の木質系材料Ａ５と必要に応じて第四の素材Ａ７とを混合した後、水を添加した爆砕材料Ａ４と必要に応じて第五の素材Ａ９とを添加し混合して後成形してもよい。この製造方法によると、樹脂と粉末状の木質系材料との混合時に粉末状の木質系材料と粉末状の爆砕材料とが反応しないようにさせ、後成形時にこれらを十分に反応させることができ、後成形時の素材の成形性をさらに良好にさせることが可能になる。また、爆砕していない粉末状の木質系材料を樹脂と混合する際には水分が少ないほどなじみが良くなるので、水を添加した爆砕材料を後添加することにより、木質系成形体の強度をさらに上げることが可能となる。
特に、樹脂Ａ６が溶融可能な場合、樹脂Ａ６を加熱溶融させるときに素材中の水分が蒸発するので、ヘミセルロースから変性した物質により得られる水可溶性樹脂の機能が無くなりはしないものの低下したり、リグニン分解物により得られる流動化剤の機能が無くなりはしないものの低下したりすることがある。水を添加した爆砕材料Ａ４を後添加することによって、これらのような機能の低下を防ぐことができ、水可溶性樹脂の機能や流動化剤の機能を十分に発揮させて、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を非常に良好にさせる。
【００５７】
（６）実施例：
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
［調製例１］
本調製例は、乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２を調製した一例である。
木質系材料Ａ１として、粒径１ｍｍ以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を２ｋｇ用いた。当該木粉を圧力反応釜の中に入れ、さらに６ｋｇすなわち３００重量％（当該木粉の重量を基準とした相対量）の水を添加して、水蒸気存在下で飽和水蒸気圧２３０℃まで加熱しながら加圧した。この状態を、１０分間保持した後、圧力反応釜のバルブを開いて圧力反応釜の内容物を急激に外気へ放出して減圧し、木粉を爆砕した。このときに得られた爆砕物の含水率は、２００重量％であった。
存在する水分Ａ１３を除去することなく上記爆砕物を乾燥台上に平たく薄く厚さ１ｃｍとなるように載せ、送風乾燥機にて１００℃で加熱しながら、送風機Ｃ４にて爆砕材料に風速０．５ｍ／secで送風しながら、２４時間、絶乾処理を行った。その後、送風乾燥機内を３０℃に下げ、乾燥爆砕木粉（Ａ２）を得た。当該乾燥爆砕木粉の含水率を測定したところ、０重量％であった。なお、以下の調製例２では、調製した乾燥爆砕木粉を速やかに使用した。
【００５８】
［調製例２］
本調製例は、水を添加した爆砕材料Ａ４を調製した一例である。
温度２５℃、湿度３０ｖ／ｖ％、無風状態のもと、上記調製例１で得られた乾燥爆砕木粉１ｋｇに対して水を０．０５ｋｇ、すなわち、水Ａ３の配合比が５重量％となるように、噴霧機を用いて添加した。その後、軽くかき混ぜ、水を添加した爆砕木粉を調製した。なお、以下の実施例では、調製した水添加後の爆砕木粉を速やかに使用した。
【００５９】
［調製例３］
本調製例は、ペレットＡ８を調製した例である。
木質系材料Ａ５として、粒径１ｍｍ以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を用いた。熱可塑性樹脂（主成分）として、ＪＩＳ Ｋ７２１０の附属書Ａ表１の条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）におけるＭＦＲが３０（g/10min）の粒状ポリプロピレン（ＰＰと記載）を用いた。添加剤（副成分）として、マレイン酸を用いてポリプロピレンを変性したマレイン酸変性樹脂（三洋化成社製ユーメックス、ＣＡ６０）を用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０ｍｍのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、押出機構の出口部にダイを取り付けず、スクリューの回転速度を１０ｒｐｍとして使用した。従って、出口部の開口の断面積Ｓ１が外筒部の出口部側端部における開口部分の断面積Ｓ０に等しい条件で試験を行っている。
以下に記載した素材の配合量で木粉とＰＰとマレイン酸変性樹脂とを加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら不定形の状態で押し出してホッパに受け止めた。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。この１８０℃を試験温度θとし、荷重を２．１６ｋｇとして素材のＭＦＲをＭＦＲ測定装置にて測定するとともに、押出機構内の出口の位置Ｐ１における排出圧力Ｐｅを圧力計にて測定した。そして、ホッパに受け止めた不定形の素材を粉砕機にて粒径１ｍｍ以下に粉砕し、ペレット成形機にて径５ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット形状に成形し、ペレットを作製した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２ 試験区３
木粉 ７８重量部 ６８重量部 ８８重量部
ＰＰ １８重量部 １８重量部 ８重量部
マレイン酸変性樹脂 ２重量部 ２重量部 ２重量部
計 ９８重量部 ８８重量部 ９８重量部
素材の配合量（比較例用）： 試験区４ 試験区５
木粉 ８０重量部 ９０重量部
ＰＰ １８重量部 ８重量部
マレイン酸変性樹脂 ２重量部 ２重量部
計 １００重量部 １００重量部
【００６０】
［実施例１］
本実施例は、水を添加した爆砕材料Ａ４を後添加して木質系成形体を形成した例である。
水を添加した爆砕材料Ａ４には、調製例２で調製した水添加後の爆砕木粉を用いた。ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区１，２，３のペレットを用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０ｍｍのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、押出機構の出口部に１１０ｍｍ×９ｍｍ角の開口を有するダイを取り付け、スクリューの回転速度を７ｒｐｍとして使用した。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に空冷した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度をＪＩＳ Ｋ７１７１−１９９４（プラスチック−曲げ特性の試験方法）の曲げ強さに準拠して測定した。以下も、同様である。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２ 試験区３
ペレット ９８重量％ ８８重量％ ９８重量％
水添加後の爆砕木粉 ２重量％ １２重量％ ２重量％
計 １００重量％ １００重量％ １００重量％
【００６１】
［実施例２］
本実施例は、水を添加した爆砕材料Ａ４を木質系材料Ａ５および樹脂Ａ６と同時に押出成形機に供給して木質系成形体を形成した例である。
水を添加した爆砕材料Ａ４には、調製例２で調製した水添加後の爆砕木粉を用いた。木質系材料Ａ５、樹脂Ａ６（ＰＰとマレイン酸変性樹脂）は、調製例３と同じものを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量で木粉とＰＰとマレイン酸変性樹脂と水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に空冷した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２
木粉 ７８重量％ ６８重量％
ＰＰ １８重量％ １８重量％
マレイン酸変性樹脂 ２重量％ ２重量％
水添加後の爆砕木粉 ２重量％ １２重量％
計 １００重量％ １００重量％
【００６２】
［比較例１］
本比較例は、実施例１に対する比較例であり、水を添加していない乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２を用い、当該爆砕材料Ａ４を後添加して木質系成形体を形成した例である。
乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２には、調製例１で調製した乾燥爆砕木粉を用いた。ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区４，５のペレットを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２
ペレット ９８重量％ ８８重量％
乾燥爆砕木粉 ２重量％ １２重量％
計 １００重量％ １００重量％
【００６３】
［比較例２］
本比較例は、実施例２に対する比較例であり、水を添加していない乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２を用い、当該爆砕材料Ａ４を木質系材料Ａ５および樹脂Ａ６と同時に押出成形機に供給して木質系成形体を形成した例である。
乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２には、調製例１で調製した乾燥爆砕木粉を用いた。木質系材料Ａ５、樹脂Ａ６（ＰＰとマレイン酸変性樹脂）は、調製例３と同じものを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２
木粉 ７８重量％ ６８重量％
ＰＰ １８重量％ １８重量％
マレイン酸変性樹脂 ２重量％ ２重量％
乾燥爆砕木粉 ２重量％ １２重量％
計 １００重量％ １００重量％
【００６４】
［比較例３］
本比較例は、実施例１試験区２に対する比較例であり、脱水処理を行って乾燥した粉末状の爆砕材料を用い、当該爆砕材料を後添加して木質系成形体を形成した例である。
調製例１と同じ方法で木粉を爆砕し、得られた爆砕物を布で絞って脱水した。その後、脱水した爆砕物を乾燥台上に平たく薄く厚さ１ｃｍとなるように載せ、送風乾燥機にて１００℃で加熱しながら、送風機Ｃ４にて爆砕材料に風速０．５ｍ／secで送風しながら、２４時間、絶乾処理を行った。その後、送風乾燥機内を３０℃に下げ、乾燥爆砕木粉を得た。当該乾燥爆砕木粉の含水率を測定したところ、０重量％であった。なお、調製した乾燥爆砕木粉は速やかに使用した。
ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区２のペレットを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量：
ペレット ８８重量％
脱水処理した爆砕木粉 １２重量％
計 １００重量％
【００６５】
［比較例４］
本比較例は、爆砕木粉を用いずに木質系成形体を形成した例である。
ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区４，５のペレットを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
ペレットを加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形することを試み、素材を押し出すことができた場合に長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製し、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
【００６６】
以上の実施例１，２と比較例１〜４について、木質系成形体成形時の排出圧力（成形圧力）、曲げ強度を測定した結果、木質系成形体の様子を観察した結果を表１〜４に示す。
【表１】
【００６７】
爆砕木粉の後添加を行った実施例１と比較例１の試験区１（爆砕木粉２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は水を添加していない比較例が９ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が８ＭＰａと小さくなり、曲げ強度は水を添加していない比較例が６２ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が７２ＭＰａと大きくなった。実施例の木質系成形体は、比較例以上に均質であり、耐水性も比較例以上に良好であった。
また、実施例１と比較例１の試験区２（爆砕木粉１２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は水を添加していない比較例が７ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が５ＭＰａと小さくなり、曲げ強度は比較例が７８ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が８５ＭＰａと大きくなった。実施例の木質系成形体は、比較例以上に均質であり、耐水性も比較例以上に良好であった。
なお、爆砕木粉の配合量が多いほど、排出圧力が低下して木質系成形体の成形性が向上し、曲げ強度が向上することがわかった。
以上より、乾燥爆砕木粉に対して水を添加することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体が得られることが確認された。
【００６８】
【表２】
【００６９】
爆砕木粉を他の原料と同時に添加した実施例２と比較例２の試験区１（爆砕木粉２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は同じであるのに対し、曲げ強度は水を添加していない比較例が４１ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が４２ＭＰａと若干ながら大きくなった。比較例の木質系成形体は、やや不均質であり、耐水性も実施例より劣った。
また、実施例２と比較例２の試験区２（爆砕木粉１２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は同じであるのに対し、曲げ強度は比較例が５１ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が５３ＭＰａと大きくなった。比較例の木質系成形体は、やや不均質であり、耐水性も実施例より劣った。
なお、爆砕木粉の配合量が多いほど、排出圧力が低下して木質系成形体の成形性が向上し、曲げ強度が向上することがわかった。
以上より、乾燥爆砕木粉に対して水を添加することによって、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体が得られることが確認された。
【００７０】
【表３】
【００７１】
爆砕木粉の脱水処理を行ったか否かが異なる実施例１試験区２と比較例３とを比較すると、排出圧力は爆砕木粉を脱水した比較例が７ＭＰａであるのに対し爆砕木粉の脱水処理を行わなかった実施例が６ＭＰａと小さくなり、曲げ強度は爆砕木粉を脱水した比較例が５２ＭＰａであるのに対し爆砕木粉の脱水処理を行わなかった実施例が８５ＭＰａと大きくなった。
以上より、爆砕木粉を乾燥させる際に水分を除去することなく乾燥することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性が向上することが確認された。
【００７２】
【表４】
【００７３】
ペレットを成形した実施例１試験区１と比較例４試験区１とを比較すると、排出圧力は爆砕木粉を添加しなかった比較例が１５ＭＰａであるのに対し爆砕木粉を添加した実施例が９ＭＰａと小さくなった。また、曲げ強度は爆砕木粉を添加しなかった比較例が３５ＭＰａであるのに対し爆砕木粉を添加した実施例が７２ＭＰａと大きくなった。実施例の木質系成形体は、比較例以上に均質であり、耐水性も比較例以上に良好であった。
実施例１試験区３と比較例４試験区２とを比較すると、素材はＭＦＲが０．０ｇ／１０ｍｉｎと流動性が小さかったため、比較例では排出圧力が２５ＭＰａ以上となって押出機から素材を押し出すことができなかった。一方、実施例では、押出機から素材を押し出すことができた。
以上より、爆砕木粉を添加することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体が得られることが確認された。
【００７４】
（７）まとめ：
本発明の木質系成形体の製造方法では、木質系成形体成形時の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性を向上させるとともに、従来では水分の存在によって十分な強度が得られないため除去するようにしていた水を素材に添加したにもかかわらず、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産することが可能になる。このような効果は、爆砕材料を後添加することによって向上するし、粉末状の木質系材料と樹脂と必要に応じて第四の素材とからペレットを一旦成形して爆砕材料を後添加することによってさらに向上する。
また、木質系材料を水蒸気存在下で爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して粉末状の爆砕材料を得ると、ヘミセルロースから変性した成分やリグニン分解物が十分に残存することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】木質系成形体の製造方法を示す概略の流れ図。
【図２】水を添加した爆砕材料を調製する方法を示す概略の流れ図。
【図３】ペレット製造装置の外観側面図。
【図４】ペレット製造装置の外観上面図。
【図５】ペレット成形装置の要部を示す斜視図。
【図６】ペレット成形装置の要部を図３のＢ方向から見て示す垂直断面図。
【図７】ペレット成形装置の要部を図３のＢ方向から見て示す垂直断面図。
【図８】加熱機付き押出成形機の構造を一部断面視して示す要部側面図。
【図９】加熱機付き射出成形機の構造を示す要部断面図。
【図１０】変形例の木質系成形体の製造方法を示す概略の流れ図。
【符号の説明】
【００７６】
１０，Ｂ１…ペレット製造装置
２０…ペレット成形装置
２１…外筒部
２２…出口部
２２ａ…開口
２３…成形機用容器
２４…粉砕素材導入部
３０…粉砕機（粉砕機構）
４０…冷却槽
Ａ１…木質系材料
Ａ２…粉末状の爆砕材料
Ａ３…水
Ａ４…水を添加した爆砕素材
Ａ５…粉末状の木質系材料
Ａ６…樹脂
Ａ８…ペレット
Ａ１０…木質系成形体
Ｍ１…不定形の素材
Ｍ２…粉砕後の素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動状態の樹脂と粉末状の木質系材料とを少なくとも含む素材を混合して成形する木質系成形体の製造方法および木質系成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長辺１〜１０ｍｍの針状形の木質系材料と熱可塑性樹脂とを混合してペレット状混合物を成形し、このペレット状混合物を押出し成形して木質系複合樹脂成形体を製造することが行われている（特許文献１参照）。一旦ペレット状混合物を形成するのは、最終的な木質系成形体を成形する後成形時に原料の供給をスムーズにさせるためである。木質系材料と熱可塑性樹脂とを混練すると、混練時の熱によって木質系材料から水分が放出され、水分の存在によって疎水性の熱可塑性樹脂と木質系材料との密着性が阻害され、十分な強度が得られない（特許文献１の段落０００５）。そこで、木質系材料を長辺１ｍｍ以上の針状形としている。
特許文献２記載の技術では、押出機構にて軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出し、押し出した素材を不定形のまま成形機用容器に導入し、導入した不定形の素材をペレット成形装置にてペレット形状に成形している。
ペレットを形成する際、例えば、混合撹拌翼を有するミキサーにて素材の粒子どうしを衝突させて発熱させることにより溶融混合させたり、押出機により素材を剪断混合させたりすることにより、良質のペレットを成形する。ここで、押出機には直径３〜５ｍｍ程度の押出口を多数有するダイを装着してあり、内部のスクリューを回転させながら軟化状態の素材をダイの押出口から略棒状に押し出し、カッターにより長さ３〜７ｍｍ程度に切断してペレット形状に成形している。
【０００３】
また、破砕装置で廃木材を爆砕して小片材にチップ化し、当該小片材のみを混練装置でバインダと混合し、ベルト圧縮機で平板状に成形し連続的に所定時間加圧して板状の再生木材をほぼ連続的に製造することも行われている（特許文献３参照）。
さらに、リグノセルロース含有材料を水蒸気処理して乾燥し、得られるリグノセルロース系材料を含む組成物を加熱して可塑化し、可塑化した組成物を押出成形法あるいは射出成形法により成形することも行われている（特許文献４参照）。
特許文献５記載の技術では、熱可塑性樹脂と木粉材とからなる主原料に自己融着性加工を施した木粉材を加えて加熱下で混合して加圧成形することにより、木質系成形体を製造している。
【特許文献１】特開２００３−２９１１１６号公報
【特許文献２】特開２００４−１７５０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１４１３２３号公報
【特許文献４】特開２００３−１６５８４４号公報
【特許文献５】特開２００３−２９１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
木粉材の配合割合が多いと、温度変化による変形が少なく、木質感が向上し、製品の質が向上する。一方、樹脂が少ないために木粉材同士を強く固着させることができないので、機械的性能が大きくないし、良好な耐水性が得られない。機械的性能の向上と耐水性の向上のためには樹脂添加量を増やさざるを得ず、樹脂添加量と製品の質とは相反するものである。しかしながら、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させることが望まれていた。
また、木粉材と樹脂とを混練すると、混練時に木粉材から水分が放出され、水分の存在によって木粉材と樹脂とが十分になじまず、当該ペレットを原料とした後成形を行おうとしたときに混練段階で原料が均質に混練されないことがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の木質系成形体の製造方法は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする。
以上の構成により、木質系成形体の形状に成形する際の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性をより良好にさせることが可能になる。また、従来では水分の存在によって樹脂と木質系材料との密着性が阻害されて十分な強度が得られないため添加するどころか除去するようにしていた水を素材に添加したにもかかわらず、木質系成形体の強度を上げ、耐水性をより良好にさせて、均質でより良質の木質系成形体を量産することが可能になる。このような効果が得られる理由は、以下のことが考えられる。
すなわち、木質系材料を爆砕すると、木質系材料中のヘミセルロースが水可溶性の樹脂のような物質に変性するとともに、木質系材料中のリグニンがリグニン分解物に変性する。このリグニン分解物が流動化剤として働き、素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性を向上させるためと推察される。また、ヘミセルロースが水可溶性樹脂のような物質に変性し、水添加により素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。
【０００７】
上記粉末状の爆砕材料は爆砕木粉等を用いることができ、当該爆砕木粉は、木粉を爆砕し乾燥したものでもよいし、木質系材料を爆砕し乾燥して粉砕したものでもよい。
混合する素材には、上述した各材料が少なくとも含まれればよく、第四の材料がさらに含まれる場合も請求項１記載の発明に含まれる。当該第四の材料には、マレイン酸等の所定の酸により変性された樹脂、各種機能性材料、等を用いることができる。
上記成形は、押出成形、射出成形、プレス成形、等を採用可能である。
上記流動状態の樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、等が考えられ、疎水性の樹脂でも、親水性の樹脂でもよい。溶融可能な樹脂を用いる場合、混合される素材を加熱すると、当該素材を軟化させることができる。
【０００８】
前記樹脂が溶融可能な樹脂であり、少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することにより木質系成形体を製造すると、溶融可能な樹脂と粉末状の木質系材料との混合時に粉末状の木質系材料と粉末状の爆砕材料とが反応しないようにさせ、後成形時にこれらを十分に反応させることができ、後成形時の素材の成形性をさらに良好にさせることが可能になる。また、爆砕していない粉末状の木質系材料を樹脂と混合する際には水分が少ないほどなじみが良くなるので、水を添加した爆砕材料を後添加することにより、木質系成形体の強度をさらに上げることが可能となる。さらに、樹脂を溶融させながら混合する際に機能の低下する機能性素材を爆砕材料の後添加時に添加しても、当該機能が低下しない。従って、このような機能性素材を添加して機能を発揮させることが可能となり、木質系成形体の品質を向上させることが可能となる。
【０００９】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合してペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形すると、素材の一部をペレット化することにより後成形時に原料の供給をスムーズにさせることができる。
【００１０】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合して不定形の状態で押し出し、押し出した不定形の素材を粉砕し、粉砕した素材をペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形すると、押し出された不定形の素材は、一旦粉砕されてペレット形状に成形されるので、より均質化された状態で素材をペレット化することができる。これにより、成形されるペレットをより均質にさせることができ、木質系成形体をより均質にさせることが可能になる。また、素材を粉砕することによりペレット形状に成形する際の加熱を少なくさせることができ、後成形時にペレットが崩れやすくなって分散性が向上し、より均質な木質系成形体を生産することが可能となる。さらに、不定形の素材を粉砕することによってペレットの成形が容易となり、単位時間当たりのペレット成形量を増やすことが可能となる。
【００１１】
なお、軟化した素材を混合して押し出すことを行わずに粉砕してペレット形状に成形すると、素材全体がなじまずにペレット化されるため、ペレット自体が均質ではなくなり、結果としてそれを使用して成形した木質系成形体の均質化の点で問題が残ってしまう。本発明では、軟化した素材を混合して押し出した後に粉砕してペレット形状に成形しているので、素材全体が良くなじんだ後にペレット化され、均質なペレットを成形することができ、結果としてそれを使用して成形した木質系成形体を均質にすることが可能となる。
また、粉末状の木質系材料が溶融可能な樹脂の等重量以上である場合、当該素材を混合して押し出すことを行わずに粉砕してペレット形状に成形すると、高充填量の木質系材料に樹脂がなじまずにペレット化されるため、木質系材料と樹脂とがばらばらに崩れて粉体状になりやすい。溶融した樹脂と木質系材料とを軟化した素材として混合して押し出した後に粉砕してペレット形状に成形すると、木質系材料に樹脂が良くなじんだ後にペレット化される。従って、後成形時に原料段階ではペレットが粉体状に崩れることなく混練段階で崩れて分散し、混練段階で容易に原料を均質に混練することができる。
さらに、不定形の素材を一旦粉砕するので、粉砕された素材に対して粉状の機能性素材を容易に混合してペレット化することがすることができ、当該機能性素材による機能が付与されたペレットを容易に得ることが可能となる。
【００１２】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して得られる粉末状の材料とされていると、木質系材料中にあるヘミセルロースから変性した成分や、同じく木質系材料中にあるリグニン分解物が、十分に残存する。
【００１３】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく含水率（全乾質量基準）５重量％以下に乾燥して得られる粉末状の材料とされ、当該粉末状の爆砕材料に水を１〜２０重量％添加すると、木質系成形体の成形性、強度、耐水性がさらに良好になる。
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく６０〜１０５℃で乾燥して前記粉末状の爆砕材料を得ると、木質系成形体の成形性、強度、耐水性がさらに良好になる。
前記粉末状の爆砕材料に水を噴霧して添加すると、木質系成形体の成形性、強度、耐水性がさらに良好になる。
【００１４】
また、本発明の木質系成形体の製造方法は、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料とに、水を添加し、混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする。すなわち、上述した作用と同様の作用となる。
【００１５】
さらに、本発明の木質系成形体は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより得られる。本木質系成形体によると、強度、耐水性がより良好になり、均質でより良質になる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、請求項１、請求項９にかかる発明によれば、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産することが可能になる。
請求項２にかかる発明では、後成形時の素材の成形性、強度をさらに向上させることが可能になる。
請求項３にかかる発明では、素材の一部をペレット化することにより後成形時に原料の供給を円滑にさせ、より良質の木質系成形体を製造することが可能となる。
【００１７】
請求項４にかかる発明では、流動性の小さい素材を用いてペレット化する際に、単位時間当たりのペレット成形量を向上させることができるとともに、ペレットをより均質にさせ、木質系成形体をより均質にさせたり、後成形時にペレットをより崩れやすくさせたりして木質系成形体をより容易に成形することが可能となる。
請求項５にかかる発明では、ヘミセルロースから変性した成分やリグニン分解物を十分に残存させることができるので、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
請求項６〜請求項８にかかる発明では、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
【００１８】
請求項８にかかる発明では、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
請求項１０にかかる発明によれば、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質にさせることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）木質系成形体の製造方法の概略：
（２）粉末状の乾燥爆砕材料の製造方法：
（３）水を添加した爆砕材料の調製方法：
（４）ペレットの形成方法：
（５）木質系成形体の製造方法：
（６）実施例：
（７）まとめ：
【００２０】
（１）木質系成形体の製造方法の概略：
図１に示すように、本実施形態の木質系成形体の製造方法は、木質系材料Ａ１を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２に水Ａ３を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂Ａ６と、粉末状の木質系材料Ａ５と、水を添加した爆砕材料Ａ４と、を混合して成形することにより木質系成形体Ａ１０を製造する。より好ましくは、樹脂Ａ６を溶融可能な樹脂とし、当該樹脂Ａ６と粉末状の木質系材料Ａ５とを樹脂Ａ６を溶融させながら混合して木質系材料Ａ５より大きいペレットＡ８を成形した後、水を添加した爆砕材料Ａ４を添加し混合して後成形することによりペレットＡ８より大きい木質系成形体Ａ１０を製造する。
【００２１】
（２）粉末状の乾燥爆砕材料の製造方法：
爆砕材料Ａ２を形成するための木質系材料Ａ１には、木粉，木毛，木片，木質繊維，木質パルプ，木質繊維束，等、さまざまなものを採用可能であるし、竹繊維，麻繊維，バカス，モミガラ，稲わら等セルロースを主成分とする材料を混合したものでもよい。木質系材料Ａ１に木粉を用いると、乾燥した爆砕材料Ａ２が確実に粉末状となる点で好適である。爆砕材料Ａ２の粒径を１ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下とすると、粉末状の木質系材料Ａ５どうしの間や木質系材料Ａ５と樹脂Ａ６との間に入り込みやすくなり、木質系成形体Ａ１０を非常に均質にさせることができる点で、好適である。なお、粒子形状は、球状、不定形状、繊維状、薄片状、等とすることができる。爆砕することにより木質系材料Ａ１が砕かれるので、粒径１ｍｍより大きい木材チップを木質系材料Ａ１として用いてそのまま粉末状の爆砕材料Ａ２とすることができる。むろん、例えば粒径１ｍｍ以下の粉末状の木質系材料Ａ１を爆砕し乾燥して粉末状の爆砕材料Ａ２としてもよいし、粒径１ｍｍより大きい木質系材料Ａ１を爆砕し乾燥した後に粉砕して粉末状の爆砕材料Ａ２としてもよい。
【００２２】
木質系材料Ａ１の爆砕は、木質系材料Ａ１を圧力反応釜（圧力容器）の中に入れて水蒸気存在下で飽和水蒸気圧１８０〜２６０℃、より好ましくは２００〜２３０℃まで加熱しながら加圧し、圧力反応釜のバルブを開いて急激に外気へ放出して減圧することにより行う。温度を前記下限以上にすると、木質系材料中のヘミセルロースを水可溶性の樹脂のような物質へ十分に変性させることができるとともに、木質系材料中のリグニンをリグニン分解物へ十分に変性させることができる点で好適である。一方、温度を前記上限以下にすると、分解縮合等の副反応を抑制することができる点で好適である。
加熱および加圧の処理時間は、１〜５０分程度とすればよく、加熱温度が高いほど短く、加熱温度が低いほど長くすればよい。また、木質系材料が大きいほど長く、木質系材料が小さいほど短くすればよい。加熱温度が１８０〜２３０℃の場合、１〜５分程度とすればよい。処理時間を前記下限以上にすると、木質系材料中のヘミセルロースを水可溶性の樹脂のような物質へ十分に変性させることができるとともに、木質系材料中のリグニンをリグニン分解物へ十分に変性させることができる点で好適である。一方、処理時間を前記上限以下にすると、分解縮合等の副反応を抑制することができる点で好適である。
なお、木質系材料Ａ１に対して爆砕前に水を添加しなくても木質系材料Ａ１自体の水分によって爆砕処理を行うことが可能であるが、爆砕前に水を添加すると木質系材料Ａ１の爆砕処理をより良好に行うことが可能となる。ここで、木質系材料Ａ１に対して添加する水の好ましい量は、木質系材料Ａ１の重量を基準とした相対量で１０〜５００重量％、より好ましくは１００〜２００重量％である。水の添加量を前記下限以上にすると木質系材料の空隙に水が十分に入り込んで木質系材料が十分に爆砕される点で好ましく、水の添加量を前記上限以下にすると乾燥処理を行う爆砕後の木質系材料が多くなりすぎず乾燥処理の時間が長くなりすぎない点で好ましいからである。
【００２３】
上記爆砕には、以下の３つの物理的作用があるとされている。
１．水熱条件下に晒されることにより、細胞壁自体が軟化することである。
２．軟化した細胞壁は凝縮水の気化に伴う急激な体積膨張によって物理的に破壊される。
３．圧力反応釜のノズルからの高速噴射により機械的に破壊される。
【００２４】
また、上記爆砕では、以下の化学的な変性も生じる。
すなわち、圧力反応釜の中では高温・高圧の水蒸気に木質系材料が晒され、このようないわゆる水熱条件下でヘミセルロース中のアセチル基が遊離し、ｐＨ３以下に低下する。その結果、ヘミセルロースは部分加水分解を受けて低分子化し、当該低分子化によって生成される疎水性のフルフラールおよびヒドロキシメチルフルフラールがフラン樹脂化し、接着剤の効果を発生する。これにより、木質系材料Ａ１に自己融着性を持たせる加工を施したことになる。また、リグニンは、アリルエーテル結合の開裂によって低分子化する。このリグニンはフェノール性水酸基を有しているので、疎水性の接着剤と親水性の木粉との架橋剤になり、さらに低分子化することでより架橋効果を発生しやすくなる。そして、リグニンの変質によりセルロースが露出する。
【００２５】
木質系材料を上記処理条件で加熱および加圧すると、加水分解や熱分解が進み、水素結合で架橋されたセルロースどうしの間に高圧によって水が入り、木質系材料中のヘミセルロースが例えばフルフラールを経てフラン樹脂に変性するといった水可溶性の樹脂のような物質に変性し、木質系材料中のリグニンが部分的に切断されて活性の高い重合前の樹脂のようなリグニン分解物に変性する。ここで、加圧された木質系材料が一挙に大気圧まで開放されると、木質系材料内の水分が急激に蒸気化する爆発が生じて木質系材料の組織が破壊され、木質系材料中のセルロースがフィブリル化し、木質系材料が細分化されて粉末状や繊維状等に砕かれる。そして、加水分解物や熱分解物が木質系材料の組織内のみならず、組織から材料表面にも浸出する。この時点では爆砕材料に多量の水分が存在するので、乾燥処理を行う。
【００２６】
従来、爆砕木粉を乾燥する際には、素早く乾燥させるため、乾燥処理前に爆砕木粉を絞るといった脱水処理を行っていた。しかし、本願発明者は、加水分解物や熱分解物が水分に溶出していることに着目し、存在する水分を除去することなく乾燥することにより、水可溶性樹脂や流動化剤の機能を発揮する有用な爆砕木粉が得られることを見い出した。
【００２７】
図２は、粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２の製造方法を吸水処理とともに示している。まず、木質系材料Ａ１を圧力反応釜Ｃ１に投入し（投入工程Ｓ１）、上述した処理条件にて木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧する爆砕処理を行う（爆砕工程Ｓ２）。圧力反応釜Ｃ１のバルブＣ２から噴出される爆砕材料Ａ１１には固形分Ａ１２とともに多量の水分Ａ１３が存在し、爆砕材料Ａ１１の含水率（全乾質量基準）は５０重量％以上となっている。ここで、存在する水分Ａ１３を除去することなく６０〜１０５℃、より好ましくは８０〜１００℃で加熱しながら、含水率５重量％以下、より好ましくは含水率３重量％、さらに好ましくは含水率１重量％、特に好ましくは絶乾状態（含水率０重量％）になるまで乾燥処理を行う（乾燥工程Ｓ３）。加熱温度を前記下限以上にすると、迅速に爆砕材料を乾燥させることができる点で好適である。加熱温度を前記上限以下にすると、加水分解物や熱分解物の変性を抑制することができる点で好適である。含水率を前記上限以下にすると、乾燥爆砕材料に所定比率の水を添加したときに適度な水分量として爆砕材料に水可溶性樹脂や流動化剤の機能を十分に発揮させることができ、特に絶乾処理を行うと、より適度な水分量として爆砕材料に水可溶性樹脂や流動化剤の機能をさらに十分に発揮させることができる点で好適である。なお、含水率は、ＪＩＳ Ｚ２１０１−１９９４（木材の試験方法）３．２に従って測定することができる。すなわち、乾燥前の質量をｍ１（ｇ）、全乾質量をｍ２（ｇ）とすると、含水率は｛（ｍ１−ｍ２）／ｍ２｝×１００（重量％）となる。以下も、同様である。
乾燥処理の際、例えば送風乾燥機を用い、送風機Ｃ４にて爆砕材料に送風しながら乾燥処理を行うと、迅速に爆砕材料を乾燥させることができる点で好適である。ここで、爆砕材料を時々撹拌したり、平たく薄く乾燥台に載せたりすると、爆砕材料を偏り無く乾燥させることができる点で好適である。
【００２８】
乾燥処理後、必要に応じて乾燥爆砕材料を所定の粉砕機構Ｃ５にて例えば１〜１００μｍに粉砕する（粉砕工程Ｓ４）。粉砕機構としては、後述する粉砕機を用いる等、公知の種々の粉砕機を使用可能である。なお、粒子形状は、球状、不定形状、繊維状、薄片状、等とすることができる。乾燥した爆砕材料は、組織が脆くなっているので容易に粉砕することができ、爆砕していない木質系材料を粉砕するのと比べて少ない動力、短い時間で粉末状にすることができる。
木質系材料Ａ１の粒径が１ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下であると、乾燥工程Ｓ３で乾燥爆砕木粉を得ることができ、粉砕工程Ｓ４を省略することができる点で好適である。
以上のようにして、粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２を製造することができる。爆砕材料Ａ２には木質系材料中にあるヘミセルロースから変性した成分やリグニン分解物が十分に残存しているので、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を良好にさせることが可能になる。
【００２９】
（３）水を添加した爆砕材料の調製方法：
粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２を形成すると、当該爆砕材料Ａ２に水Ａ３を１〜２０重量％（爆砕材料Ａ４が８０〜９９重量％）、より好ましくは３〜１５重量％、さらに好ましくは５〜１０重量％となるように添加する吸水処理を行い、水を添加した爆砕材料Ａ４を調製する（吸水工程Ｓ５）。水の配合比を前記下限以上にすると、後成形時の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性をより良好にさせるとともに、木質系成形体の強度を上げ、耐水性をより良好にさせる点で好適である。これは、ヘミセルロースに由来する水可溶性の樹脂のような物質を水可溶性樹脂として十分に機能させることにより、後成形時の素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。一方、水の配合比を前記上限以下にすると、後成形時に水の存在による素材の不均質が生じず、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質で良質の木質系成形体が得られる点で好適である。
【００３０】
水を添加する際には、例えば、所定の噴霧機Ｃ６から乾燥爆砕材料Ａ２に水を均一に噴霧する。すると、水を添加した爆砕材料を混合しなくても後成形に用いることができるので、好適である。むろん、所定の容器から水を乾燥爆砕材料Ａ２中に入れ、水を添加した爆砕材料を混合してもよい。吸水処理を行う温度は、室温レベルでよく、０〜４０℃、より好ましくは２〜３０℃、さらに好ましくは４〜２０℃とすればよい。温度を前記下限以上にすると、水が凍らない点で好適である。温度を前記上限以下にすると、添加した水の蒸発を抑制することができる点で好適である。吸水処理を行う湿度は、外気レベルでよいが、水分の蒸発や吸湿を防ぐ観点から、３０〜７０ｖ／ｖ％、より好ましくは３５〜６５ｖ／ｖ％、さらに好ましくは４０〜６０ｖ／ｖ％とすることができる。また、吸水処理を行う際には、無風状態としても送風状態としてもよいが、添加した水の蒸発や吸湿を防ぐ観点からは無風状態とすることが好ましい。
水分を添加した爆砕材料Ａ４は、温度５０℃以下、湿度１５〜６０ｖ／ｖ％、無風状態で４時間保管して使用してもよいが、添加した水の蒸発や吸湿を防ぐ観点からはなるべく速やかに（例えば１時間以内に）使用するのが好ましい。
【００３１】
（４）ペレットの形成方法：
ペレットＡ８を成形するための木質系材料Ａ５は、爆砕材料Ａ２を形成するための木質系材料Ａ１と同じ材料を用いることができる。また、種々の工場等で発生する廃材を粉砕して木質系材料Ａ５を得てもよい。木質系材料Ａ５の粒径は種々の径が採用可能であるが、後述するように不定形の素材を粒径１ｍｍ以下に粉砕するため、木質系材料Ａ５の粒径も１ｍｍ以下とすると好適である。
【００３２】
流動状態の樹脂Ａ６は、溶融状態の熱可塑性樹脂といった溶融状態の樹脂、流動状態の熱硬化性樹脂、等が考えられ、疎水性の樹脂でも、親水性の樹脂でもよい。ペレット製造装置Ｂ１に原料を供給する際には、流動状態とされた樹脂Ａ６を流入させてもよいし、固形状の樹脂Ａ６を流動状態にさせて流入させてもよいし、固形状の樹脂Ａ６をペレット製造装置Ｂ１に投入してもよい。
樹脂Ａ６に用いる熱可塑性樹脂としては、種々の樹脂を採用可能であり、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリスチレン，ポリメチルメタアクリレート，塩化ビニル，ポリアミド（ナイロン），ポリカーボネート，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート等を使用可能である。むろん、これらの樹脂を複数組み合わせて使用してもよい。また、ペレット製造装置Ｂ１に投入する際には、固形の原反として投入してもよいし、溶融された状態にして投入してもよい。
樹脂Ａ６に用いる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂，ユリア樹脂，メラミン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂等を使用可能である。
【００３３】
上述したいずれかの樹脂のみを上記樹脂Ａ６とすることができるが、上記熱可塑性樹脂のいずれかを選択して樹脂Ａ６の主成分とするとともに、熱可塑性樹脂に親水基を付与するマレイン酸（所定の酸）を用いて選択された樹脂を変性したものを樹脂Ａ６の副成分としてもよい。むろん、熱可塑性樹脂を変性させる酸はフマル酸等でもよく、主成分とは異なる樹脂を変性したものを樹脂Ａ６の副成分としてもよい。さらに、熱可塑性樹脂を酸により変性した樹脂も通常熱可塑性樹脂であるため、変性した樹脂のみを上記樹脂Ａ６として使用してもよい。
変性した樹脂を製造するには、例えば付加重合前の原料にマレイン酸を添加して付加重合を行えばよい。すると、付加重合後の高分子には、親水基の一つであるカルボキシル基が付加される。従って、熱可塑性樹脂に含まれる変性した樹脂は、木質系材料Ａ５とのなじみが良くなっている。
【００３４】
木質系材料Ａ５と樹脂Ａ６との配合割合については、一般に、木質系材料が多いと温度変化による変形は少なく、木質感が向上する。木質系材料がリッチな素材である場合、加熱により軟化されても素材は流動性が小さいが、後述する作用によりペレットを大量生産することが可能である。一方、熱可塑性樹脂が多いと、加熱軟化した素材の流動性は大きく、製造されたペレットは強度を意味する機械的性能が大きくなり、耐水性が向上する。本実施形態では、木質系材料Ａ５と、同材料Ａ５と等重量以下の樹脂Ａ６とを、同樹脂Ａ６を溶融させながら所定の押出機構にて混合して成形することなく不定形の状態で押し出した後、押し出した不定形の素材を所定の粉砕機構にて粉砕し、粉砕した素材を所定の成形機構にてペレット形状に成形する。ペレット用素材の好ましい配合割合は、木質系材料Ａ５が７０〜９９．９重量％、樹脂Ａ６（例えば付加重合前のＰＰ用原料にマレイン酸を添加して付加重合させて変性させたＰＰを添加したＰＰ）が０．１〜３０重量％である。木質系材料を７０重量％以上にするのは好適な靱性を得るためであり、熱可塑性樹脂を０．１質量％以上にするのは木質系材料同士を結合させて固まらせるためである。
【００３５】
上述した流動状態の樹脂Ａ６と粉末状の木質系材料Ａ５のみをペレット製造装置に供給してもペレットＡ８を成形することができるが、さらに異なる第四の素材Ａ７もペレット製造装置に供給してペレットを成形してもよい。第四の素材としては、木質系材料以外の充てん材、相溶化剤（例えば親水基を有する相溶化剤）、ステアリン酸アミド等の樹脂成形用の滑剤、合成樹脂の繊維や鉱物繊維等の繊維状素材、これらの組み合わせ等を用いることができる。ペレット用の素材中における第四の素材の配合比は、木質系材料Ａ５や樹脂Ａ６の物理的性質、化学的性質を十分に残す観点からは、木質系材料Ａ５と等重量以下かつ樹脂Ａ６と等重量以下とすればよい。例えば、樹脂Ａ６としてＰＥを用い、合成樹脂の繊維として径０．１μｍ〜１ｍｍでアスペクト比（径に対する長さの比）が１０のＰＰ繊維を用いる場合、ペレット用素材の好ましい配合割合は、ＰＥが０．１〜３０重量％、木質系材料Ａ５とＰＰ繊維の合計が７０〜９９．９重量％であって、木質系材料Ａ５が６９．９〜９９．８重量％の範囲内、ＰＰ繊維が０．１〜３０重量％の範囲内である。
【００３６】
樹脂Ａ３に溶融可能な樹脂を用いる場合、ペレット製造装置Ｂ１に原料Ａ５，Ａ６（，Ａ７）が投入されると、同装置Ｂ１にて、原料Ａ５，Ａ６（，Ａ７）からなる素材を加熱して軟化させ、軟化した素材を混合しながら不定形の状態で押し出し、その後不定形の素材を粉砕機に導入して粉砕し、粉砕した素材を成形機に導入してペレット形状に成形して固化させ、ペレットＡ８を成形する。
【００３７】
ペレット製造装置は、例えば、図３〜図７に示す各部１１〜１５，２０，４０を備える装置１０とすることができる。
材料供給装置１１は、中空の略円筒形状に形成され、原料を開口部１１ａ１から投入してホッパ装置１１ａに収容する。ホッパ装置１１ａ内では、撹拌翼駆動モータ１１ａ５の駆動がベルト１１ａ４を介して撹拌翼接続円板１１ａ３に伝達され、当該円板１１ａ３と撹拌翼１１ａ２が回転駆動する。これにより、ホッパ装置１１ａ内の素材は撹拌されつつ混合され、混合材料供給口１１ａ６から素材搬送装置１２に供給される。
素材搬送装置１２は、各部１２ａ〜ｆを備え、混合材料供給口１２ａにて混合材料供給口１１ａ６より素材の供給を受ける。略円筒形状の中空管１２ｂ内には、一部（図２、図３の右側）がペレット成形装置２０内に挿入されたスクリュー軸１２ｃが配設されている。このスクリュー軸１２ｃは、軸方向に沿って複数フライトの螺旋状ネジ山が形成され、スクリューとされている。素材は、中空管１２ｂとスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山にて形成される空間に収容される。当該空間に収容された素材は、スクリュー軸駆動モータ１２ｅの駆動によりギヤ部１２ｄを介して回転動作するスクリュー軸１２ｃによって形成される所定の押出速度に基づいて、混合されながら混合材料流入口１２ａから流動体流出口１２ｆに向かって押し出される。
【００３８】
素材搬送装置１２に併設されている素材加熱装置１３は、各部１３ａ，ｂを備え、混合材料流入口１２ａから供給された素材を加熱し、樹脂を溶融させて素材を軟化させる。従って、スクリューの回転動作によって押し出される素材は、軟化状態で流動体流出口１２ｆに押し出される。ヒータ部１３ａに設けられた発熱体により高温とされた空気をブロア部１３ｂにて中空管１２ｂに吹き付けることにより、中空管１２ｂ内の素材が加熱される。ここで、素材の温度が樹脂の融点よりも高く、木質系材料が炭化しないようにヒータ部の加熱を設定すると、木質系材料を炭化させずに両者を溶融混合することができる。なお、素材搬送装置１２が素材を搬送する能力は、軟化された素材の粘度等の性質に応じて決定すればよい。
軟化状態の素材は、流動体流出口１２ｆからペレット成形装置２０に押し込まれ、不定形の状態で押し出され、不定形のまま導入部に導入され、ペレット形状に成形されて、冷却槽４０にて冷却される。
【００３９】
選別搬送装置１４は、径１〜４ｍｍ、より好ましくは径２〜３ｍｍの略円形状の小穴が多数形成された選別搬送網、搬送網振動モータ、ペレット収容部を有している。冷却されて固化されたペレットは、順次選別搬送網に投入され、搬送網振動モータによって選別搬送網が振動することにより同選別搬送網の小穴にて大きさが選別される。そして、選別搬送網上に残存するペレットは、同選別搬送網上をペレット回収部に向かって移動していき、図示しないサイクロンによってペレット収容部に収容されることになる。また、選別搬送網から落下したペレットは、回収されて再利用される。
制御盤１５は、複数の操作ボタンと、本装置１０の運転条件の設定や運転状態をモニタリングする操作ディスプレイとが前面に配置されている。本装置１０の操作者は、この制御盤１５を使用して各種操作を行う。
【００４０】
図５はペレット成形装置２０の要部の斜視図であり、図６と図７は図４のＢ方向から見て示した垂直断面図である。なお、図６においてスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山については側面視して示している。以下、図６と図７を基準とした上下左右の関係により各部材の配置を説明する。
ペレット成形装置２０は、図示した各部２１〜２３，２５〜２７，３０等を備えている。軟化状態の素材の押出方向を軸とした円筒形状の金属製外筒部２１の左側には、素材流入口２１ａが設けられており、軟化状態の素材は素材搬送装置１２から素材流入口２１ａに流入する。本実施形態では、外筒部２１内にスクリュー１２ｇの先端部（左端部）が挿入されており、外筒部２１内に搬送された軟化状態の素材は同スクリュー１２ｇの回転動作により混合されながら右方向に押され、外筒部２１の素材出口側（図の右側）の端部に取り付けられた金属製部材の出口部２２から左側に押し出され、不定形の素材Ｍ１として金属製の粉砕機用ホッパ３２内に落下する。出口部２２には、成形用のダイではなく、製造されるペレットよりもはるかに径の大きい単一の開口２２ａが形成されており、軟化して混合された素材は同開口２２ａを貫通して成形されることなく不定形の状態で押し出される。
【００４１】
なお、従来のように上記出口部２２の代わりにペレットと略同じ径とされた貫通穴が多数形成されたダイを外筒部２１の右端部に取り付けると、樹脂の配合割合が小さい素材では樹脂を溶融させても素材の流動性が小さいため、ダイの部分で大きな抵抗が生じ、スクリュー１２ｇの回転速度も制限されて素材の押出流量は非常に少ない。上記出口部２２では大きな抵抗が生じないため、スクリュー１２ｇの回転速度が制限されず素材の押出流量を大きくすることができる。
なお、素材の流動性は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定されたＭＦＲ（メルトマスフローレイト。単にメルトフローレイトともいう）に準拠して単位時間当たりにメルトフローレイト測定装置から押し出される素材の質量を測定することにより求められる流量（単位：ｇ／１０ｍｉｎ）で表すことができる。この流量がＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して求められるＭＦＲであり、以下、この流量を単にＭＦＲとも呼ぶことにする。
通常、粉末状の木質系材料と熱可塑性樹脂の配合比が重量比で７０〜９９．９：０．１〜３０と木質系材料の多い素材は、当該素材を試料として、押出機構内で不定形の素材が押し出される出口の位置（図６のＰ１）における素材の温度を試験温度θ（℃）とし、荷重Ｍnomを２．１６ｋｇとして、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠したＭＦＲを測定すると、求められるＭＦＲが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以下となる。ＭＦＲが小さいほど試料の流動性が小さいため、木質系材料の多い素材は流動性が小さいことになる。例えば、ＭＦＲが５０ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレン（熱可塑性樹脂）を８０重量％、粒径１ｍｍ以下の微粒状の木粉を２０重量％配合した素材では、押出機構の出口の素材温度１８０℃を試験温度θとし、荷重Ｍnomを２．１６ｋｇとしてＭＦＲを測定すると、ＭＦＲは０．０ｇ／１０ｍｉｎとなるか、或いは測定することができなくなってしまう。
流動性の小さい素材については、ペレット成形用のダイ（押出口が直径１〜８ｍｍ）を外筒部の端部に取り付けた押出成形機における素材の排出圧力Ｐｅ（上記出口の位置Ｐ１に相当する位置における素材の圧力）が大きくなりすぎ、押し出すことが困難となって、ペレットを大量生産することができない。なお、排出圧力Ｐｅは、押出成形機内において上記出口の位置Ｐ１に相当する位置に圧力計の検出部を挿入して測定することができる。特に、排出圧力Ｐｅが２５．０ＭＰａ以上となる流動性の低い素材では、ペレット成形用のダイを装着した押出成形機では機械の耐久性の観点からペレットの成形を行っていない。通常、粉末状の木質系材料と熱可塑性樹脂の配合比が重量比で７０〜９９．９：０．１〜３０である素材は樹脂が加熱軟化した状態で排出圧力Ｐｅが２５．０ＭＰａ以上となってしまうが、このような流動性の小さい素材であっても本ペレット製造装置は混練しながら素材を押し出すことができる。
【００４２】
本実施形態では、出口部の開口２２ａの断面積Ｓ１を外筒部２１の出口部２２側の端部における開口部分の断面積Ｓ０（外筒部の内側面で囲まれた部分の断面積）以上として、素材の排出圧力Ｐｅを確実に５．０ＭＰａ以下と小さくし、出口部から素材が円滑に押し出されるようにしている。図６ではＳ１＝Ｓ０の場合を示しているが、Ｓ１＞Ｓ０としてもよい。外筒部の出口部側の端部における断面積を比較対象とする限り、斜軸のスクリューを有する押出機でも同様のことが言える。むろん、Ｓ１＜Ｓ０の場合であっても、成形するペレットよりもはるかに大きい径の開口を出口部に形成しておけば、素材を円滑に押し出すことが可能である。素材の排出圧力の観点から、出口部の開口は、素材の排出圧力Ｐｅを５．０ＭＰａ以下、より好ましくは３．０ＭＰａ以下、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以下にさせる形状とすればよい。すると、単位時間あたり不定形の素材を大量に押し出すことができるので、ペレットを大量生産することができる。ここで、出口部の開口の断面積Ｓ１を大きくすれば排出圧力が小さくなり、Ｓ１を小さくすれば排出圧力が大きくなるので、同断面積Ｓ１を調節することによって排出圧力Ｐｅを調整することができる。
粉砕機用ホッパ３２は、出口部の開口２２ａから押し出された軟化状態の不定形の素材Ｍ１を一旦収容し、下部開口３２ｂから略上下方向を中心軸とする円筒形状の金属製粉砕室３３内へ供給することができる。ホッパの開口３２ａは出口部２２から離されて同出口部２２の下側に位置しているので、押し出した素材Ｍ１が後続の素材Ｍ１の押し出しを阻害することなく、ホッパ３２は出口部の開口２２ａから押し出された不定形の素材Ｍ１を収容することができる。そして、押出機構から押し出された素材を不定形のまま導入する不定形素材導入部３１が、ホッパ３２と粉砕室３３に形成されていることになる。
【００４３】
粉砕機（粉砕機構）３０は、各部３２〜３７等を備え、不定形素材導入部３１に導入された不定形の素材を複数の回転刃３５，３５の回転動により粒径１ｍｍ以下に粉砕する。回転テーブル３４は粉砕室３３内の下部において上下方向に回転軸を向けて回転可能とされ、回転刃３５，３５は回転テーブル３４の上面に取り付けられて粉砕室３３内の不定形の素材を回転動により粉砕可能とされ、電動モータ３６は上下方向に向けて配設された円柱状の回転駆動軸３６ａを介して回転テーブル３４を回転駆動し、粉体輸送機３７は成形機用容器２３の上部において下方に向けて開口した粉体吐出口３７ａまで粉砕後の素材Ｍ２を移送する。ホッパ３２の下側において同ホッパの下部開口３２ｂに連通する上部開口が形成された粉砕室３３の下側（回転テーブル３４の下面から下側）には、当該粉砕室３３と略同じ径の円筒形状の金属製粉体収容室３３ａが設けられており、当該収容室３３ａに粉砕後の素材が粉体輸送機３７へ吸い込まれる粉体吸引口３７ｂが形成されている。すなわち、粉砕室３３内の不定形の素材Ｍ１は、回転する回転刃３５，３５により粉砕され、粉砕室３３の内周面と回転テーブル３４の外周面との間３３ｂから落下して粉体吸引口３７ｂから粉体輸送機３７に吸い込まれ、粉体吐出口３７ａよりも上側まで斜め上方に移送されて、粉体吐出口３７ａから吐出される。
【００４４】
粉砕機３０にて粉砕された素材Ｍ２を導入する粉砕素材導入部２４が形成された成形機用容器２３は、各部２３ａ，ｂを備え、容器用外筒部２３ａの下側開口を塞ぐように取り付けられた底部円板２３ｂに、粉砕された素材の粒子よりも大きい範囲で直径１ｍｍ以上８ｍｍ以下、例えば直径３〜５ｍｍ程度の多数の貫通穴２３ｄが略上下方向に向けて形成されている。容器用外筒部２３ａの上側の開口２３ｃは粉砕機の粉体吐出口３７ａから離されて同吐出口３７ａの下側に位置しているので、成形機用容器２３は吐出口３７ａから下方に向けて吐出された粉砕後の素材Ｍ２を収容することができる。
成形機用容器２３内に設けられた押し込みローラ２５，２５は、略水平に設置された略円柱状の棒状部材２５ａの両端にて回転可能に取り付けられ、自ら回転しながら底部円板２３ｂ上を周回する。棒状部材２５ａは、両端からの中間部にて略上下方向に設けられた回転軸材２５ｂに固定され、同回転軸材２５ｂを中心軸として回転動可能に設けられている。ローラ駆動用電動モータ２５ｃに対して通電を行って動作させ、回転軸材２５ｂを回転させると、棒状部材２５ａの両端にあるローラ２５，２５が底部円板２３ｂ上を周回する。このとき、ローラ２５，２５は、底部円板２３ｂの上面とローラ２５，２５との間の摩擦力により自ら回転しながら略円形の貫通穴２３ｄの上側開口から粉砕後の素材を加圧して押し込む。すると、押し込まれた素材は、貫通穴２３ｄの下側開口から略棒状に押し出される。
【００４５】
成形機用容器２３の下側にて回転可能に取り付けられた金属製ダイフェースカッタ部２６は、各部２６ａ，ｂを備え、ダイフェースカッタ部２６を回転駆動するカッタ駆動用電動モータ２７により回転動作する。本実施形態では、モータ２７への取付部となるカッタテーブル２６ａに取り付けられて固定された各カッタ２６ｂが底部円板２３ｂの下面を摺動し、回転動作することによって貫通穴２３ｄの下側開口から下方へ押し出される略棒状の素材を粉砕後の素材の粒子よりも大きい範囲で長さ１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、例えば長さ３〜７ｍｍ程度に切断する。カッタ２６ｂは鋭利な刃先（丸みを帯びた刃先も可）を有しており、同刃先を略棒状に押し出される素材の断面方向に向けて移動させることにより同素材を切断してペレット形状に形成する。
なお、比較的融点の低い樹脂を素材に用いる場合、粉砕後の素材を成形機構にて加熱することなく底部円板２３ｂとローラ２５との間の摩擦力により十分に強固なペレットに成形される。一方、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート等の比較的融点の高い樹脂を素材に用いる場合には、成形機用容器２３（底部円板２３ｂなど）やローラ２５等にヒータを埋設して同ヒータに通電する等して温度を上昇させ、温度を上昇させた成形機用容器２３やローラ２５等によって素材を加熱すると、十分に強固なペレットに成形されるので好適である。
【００４６】
以上の構成により、素材搬送装置１２が軟化した素材をスクリュー１２ｇにより混合しながら外筒部２１内に押し込むと、溶融状態の樹脂が粉末状の木質系材料に滲み込みながら付着するので、木質系材料に樹脂が十分になじんだ（相溶化した）不定形の素材が形成される。ここで、出口部の開口の断面積Ｓ１が外筒部の出口部側端部における開口部分の断面積Ｓ０以上とされているので、ＭＦＲが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以下と低流動性の素材であっても、素材の排出圧力Ｐｅは５．０ＭＰａ以下、通常は１．０ＭＰａ以下となる。すると、軟化しているが流動性の低い素材は、成形されることなく不定形の状態で（図５の不定形の素材Ｍ１）容易に押し出される。なお、素材中の木質系材料の配合割合が多いと素材Ｍ１は粉っぽい感じで押し出され、素材中の熱可塑性樹脂の配合割合が多いと素材Ｍ１は太いうどん状となって押し出される。
粉砕機３０では、樹脂となじんだ木質系材料が粉砕され、均質にされて、粉体吸引口３７ｂから粉体輸送機３７に吸い込まれ、粉体吐出口３７ａから下方に向けて吐出される。粉砕素材導入部２４に導入される粉砕後の素材は、粉砕されているので、貫通穴２３ｄ内に入り込みやすく、単位時間当たりのペレット成形量が多い。また、貫通穴２３ｄに入った状態で、素材の粒子間に適度な空隙（後成形時の熱を加える混練工程で崩れる程度の空隙）が生じる。貫通穴２３ｄに押し込まれた粉砕後の素材は、貫通穴２３ｄの下側開口から直径１〜８ｍｍの略棒状に押し出され、カッタ２６ｂにより断面方向に切断されて１〜３０ｍｍの長さとされ、粉砕後の素材の粒子よりも大きいペレットＡ８に成形される。
【００４７】
このように、押出機構で押し出された不定形の素材は、一旦粉砕されて成形機構に供給されるので、非常に均質にされた状態で素材をペレットに成形することができ、非常に均質で良質な木質系成形体を得ることができる。また、木質系材料に樹脂が良くなじんだ（相溶化した）後にペレット化されるので、後成形時に原料段階ではペレット形状を維持させることができる一方、熱が加わる混練段階でペレットを崩れやすくさせて良好に分散させる。従って、粉砕機構を設けない場合と比べて木質系成形体を成形することが容易となる。さらに、不定形の素材が粉砕されることによってペレットを成形しやすくなるので、単位時間当たりのペレット生産量をさらに増やすことが可能となる。
なお、ペレット成形装置としては、不定形の素材を略平板状に圧延可能な圧延ロールと、同圧延ロールにて圧延された略平板状の素材を細断するシュレッダーとを備え、不定形素材導入部に導入された不定形の素材を略平板状に圧延して細断することによりペレット形状に成形する装置等でもよい。
【００４８】
（５）木質系成形体の製造方法：
上記ペレットＡ８を成形した後、後成形では水を添加した爆砕材料Ａ４を添加し混合して木質系成形体の形状に成形し、木質系成形体Ａ１０を製造する。図１に示す押出成形装置Ｂ２では、ペレットＡ８と水添加後の爆砕材料Ａ４とを後成形の原料としてホッパＢ３に投入し、加熱機付き押出機Ａ８にて加熱しながら混練して軟化させる。ペレットＡ８は、加熱されて混練されることにより、崩れて分散し、水添加後の爆砕材料Ａ４と一緒に均質に混合される。これにより、粉末状の木質系材料Ａ５と爆砕材料Ａ４とが反応し、木質系成形体の強度を向上させる。混練された素材は、所定形状のダイから押し出されて切断機Ａ９にて切断され、木質系成形体の形状に押出成形されて、木質系成形体Ａ１０が形成される。
【００４９】
ペレットＡ８と水添加後の爆砕材料Ａ４との配合割合については、ペレットＡ８が７０〜９９．９重量％（より好ましくは８０〜９９重量％、さらに好ましくは８５〜９８重量％）、爆砕材料Ａ４が０．１〜３０重量％（より好ましくは１〜２０重量％、さらに好ましくは２〜１５重量％）である。爆砕材料Ａ４の配合比を下限以上にすると、素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性をより良好にさせるとともに、木質系成形体の強度を上げ、耐水性をより良好にさせる点で好適である。これは、ヘミセルロースに由来する水可溶性の樹脂のような物質を水可溶性樹脂として十分に機能させることにより、素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。一方、爆砕材料Ａ４の配合比を前記上限以下にすると、ペレットが十分に存在することにより素材が十分に均質になり、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質で良質の木質系成形体が得られる点で好適である。
【００５０】
上述した水添加後の爆砕材料Ａ４とペレットＡ８のみを所定の成形装置に供給しても木質系成形体Ａ１０を製造することができるが、さらに異なる第五の素材Ａ９も成形装置に供給して木質系成形体を成形してもよい。第五の素材としては、木質系材料以外の充てん材、相溶化剤（例えば親水基を有する相溶化剤）、ステアリン酸アミド等の樹脂成形用の滑剤、合成樹脂の繊維や鉱物繊維等の繊維状素材、これらの組み合わせ等を用いることができる。木質系成形体用の素材中における第五の素材の配合比は、木質系材料Ａ５や樹脂Ａ６の物理的性質、化学的性質を十分に残す観点からは、木質系材料Ａ５と等重量以下かつ樹脂Ａ６と等重量以下とすればよい。例えば、樹脂Ａ６としてＰＥを用い、ペレット用素材の配合割合を樹脂Ａ６が３０重量％、粉末状の木質系材料Ａ１が７０重量％とし、合成樹脂の繊維として径０．１μｍ〜１ｍｍでアスペクト比（径に対する長さの比）が１０のＰＰ繊維を用いる場合、木質系成形体用素材の好ましい配合割合は、爆砕材料Ａ４が０．１〜３０重量％、ペレットＡ４とＰＰ繊維の合計が７０〜９９．９重量％であって、ペレットＡ４が６９．９〜９９．８重量％の範囲内、ＰＰ繊維が０．１〜３０重量％の範囲内である。
【００５１】
木質系成形体を製造する際には、汎用的な樹脂成形用の押出成形機や射出成形機やプレス成形機を用いて木質系成形体を成形することができる。本発明は、木質系材料Ａ５と当該木質系材料と等重量以下の樹脂Ａ６とを有する低流動性の素材を用いるので、特に後成形で素材を押し出す押出成形や素材を射出する射出成形を行う場合に適用すると好適である。
押出成形機としては、一軸スクリュー混練押出成形機や二軸スクリュー混練押出成形機など、種々の装置を用いることができる。例えば、図８に示すように、原料Ａ４，Ａ８（，Ａ９）からなる原料ｍ３を投入するためのホッパ６１、軟化状態の素材の押出方向を軸とした円筒形状の金属製外筒部６２、同外筒部６２の素材出口側（図の右側）の端部に取り付けられた金属製ダイ６３、外筒部６２内に挿入されたスクリュー６４、同スクリューを回転駆動するスクリュー軸駆動モータ６５、外筒部６２に併設されて当該外筒部内を所定温度に加熱する加熱機（第二の加熱機構）６６、ダイ６３の外側（右側）に設けられたカッタ６７、を備える加熱機付き一軸スクリュー混練押出成形機６０を用いることができる。同押出成形機６０は、ダイ６３の押出口６３ａから軟化状態の素材を押し出して木質系成形体の形状に成形する。木質系成形体の形状に成形された素材は、図示しない冷却槽（第二の冷却機構）にて冷却されて固化し、木質系成形体Ａ１０として冷却槽から回収される。成形後の素材を即座に固化させることにより、木質系成形体どうしが相互に接着してしまうことを防止することができる。
【００５２】
また、射出成形機としては、例えば、上記押出成形機６０の各部６１〜６６と同様の構成を備えるとともに、図９に示すように、基部７１、この基部７１上に上下動可能に支持された下金型７２、この下金型７２を上下動させる図示しないシリンダ、下金型７２の上面に対向して開閉可能に配置された上金型７３、基部７１上であって下金型７２の左側に設けられて上金型７３を回動可能に支持する支持部７４、上金型７３を回動させる図示しないモータ、下金型７２と上金型７３とで挟まれる空間に押出口６３ａから押し出された軟化状態の素材を注入するため図９において上金型７３の上面に設けられた注入口７５、を備える射出成形機７０を用いることができる。同射出成形機は、両金型７２，７３に挟まれた空間内に軟化状態の素材を射出して木質系成形体の形状に成形する。そして、図示しない冷却機構にて金型７２，７３を冷却すると、射出された素材が固化し、木質系成形体Ａ１０が形成される。
【００５３】
以上説明したように、従来では水の存在によって樹脂と木質系材料との密着性が阻害されて十分な強度が得られないため添加するのが非常識であるとされていた水を粉末状の乾燥爆砕材料Ａ２に添加することによって、木質系成形体の形状に成形する際の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性を向上させることが可能になる。また、素材に水を添加したにもかかわらず、木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させて、均質でより良質の木質系成形体を大量生産することが可能になる。その結果、得られる木質系成形体は、良好な強度、良好な耐水性を示し、均質で非常に良質となる。
【００５４】
（４）各種変形例：
上記粉砕機構には、種々の公知の粉砕機を使用可能である。
上記成形機用容器を加熱する容器加熱手段を設けてもよい。
上記カッタを加熱するカッタ加熱手段を設けてもよい。
【００５５】
図１０に示すように、ペレットを形成せず、水を添加した爆砕材料Ａ４と、粉末状の木質系材料Ａ５と、流動状態あるいは流動可能な樹脂Ａ６と、必要に応じて第四、第五の素材Ａ８，Ａ９を同時にホッパＢ３に供給し、これらの原料Ａ４，Ａ５，Ａ６（Ａ８，Ａ９）を一緒に混合して押出成形等で成形することにより木質系成形体Ａ１０を製造してもよい。この製造方法によっても、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を量産することが可能になる。これは、リグニン分解物が水添加によって流動化剤として機能し、素材の成形圧力が低下して木質系成形体の成形性を向上させるとともに、ヘミセルロースから爆砕により変性した水可溶性樹脂のような物質が水添加により樹脂として働き、素材の結着力が向上して木質系成形体の強度を向上させ、耐水性を向上させるためと推察される。
また、水を添加した爆砕材料Ａ４の代わりに、粉末状の爆砕材料Ａ２と水Ａ３とを原料Ａ５，Ａ６（Ａ８，Ａ９）とともに同時にホッパＢ３に供給し、これらの原料を一緒に混合して押出成形等で成形することにより木質系成形体Ａ１０を製造してもよい。すなわち、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料とに、水を添加し、混合して成形することにより木質系成形体を製造する。この製造方法によっても、同様の効果は得られる。
【００５６】
また、樹脂Ａ６と粉末状の木質系材料Ａ５と必要に応じて第四の素材Ａ７とを混合した後、水を添加した爆砕材料Ａ４と必要に応じて第五の素材Ａ９とを添加し混合して後成形してもよい。この製造方法によると、樹脂と粉末状の木質系材料との混合時に粉末状の木質系材料と粉末状の爆砕材料とが反応しないようにさせ、後成形時にこれらを十分に反応させることができ、後成形時の素材の成形性をさらに良好にさせることが可能になる。また、爆砕していない粉末状の木質系材料を樹脂と混合する際には水分が少ないほどなじみが良くなるので、水を添加した爆砕材料を後添加することにより、木質系成形体の強度をさらに上げることが可能となる。
特に、樹脂Ａ６が溶融可能な場合、樹脂Ａ６を加熱溶融させるときに素材中の水分が蒸発するので、ヘミセルロースから変性した物質により得られる水可溶性樹脂の機能が無くなりはしないものの低下したり、リグニン分解物により得られる流動化剤の機能が無くなりはしないものの低下したりすることがある。水を添加した爆砕材料Ａ４を後添加することによって、これらのような機能の低下を防ぐことができ、水可溶性樹脂の機能や流動化剤の機能を十分に発揮させて、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を非常に良好にさせる。
【００５７】
（６）実施例：
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
［調製例１］
本調製例は、乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２を調製した一例である。
木質系材料Ａ１として、粒径１ｍｍ以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を２ｋｇ用いた。当該木粉を圧力反応釜の中に入れ、さらに６ｋｇすなわち３００重量％（当該木粉の重量を基準とした相対量）の水を添加して、水蒸気存在下で飽和水蒸気圧２３０℃まで加熱しながら加圧した。この状態を、１０分間保持した後、圧力反応釜のバルブを開いて圧力反応釜の内容物を急激に外気へ放出して減圧し、木粉を爆砕した。このときに得られた爆砕物の含水率は、２００重量％であった。
存在する水分Ａ１３を除去することなく上記爆砕物を乾燥台上に平たく薄く厚さ１ｃｍとなるように載せ、送風乾燥機にて１００℃で加熱しながら、送風機Ｃ４にて爆砕材料に風速０．５ｍ／secで送風しながら、２４時間、絶乾処理を行った。その後、送風乾燥機内を３０℃に下げ、乾燥爆砕木粉（Ａ２）を得た。当該乾燥爆砕木粉の含水率を測定したところ、０重量％であった。なお、以下の調製例２では、調製した乾燥爆砕木粉を速やかに使用した。
【００５８】
［調製例２］
本調製例は、水を添加した爆砕材料Ａ４を調製した一例である。
温度２５℃、湿度３０ｖ／ｖ％、無風状態のもと、上記調製例１で得られた乾燥爆砕木粉１ｋｇに対して水を０．０５ｋｇ、すなわち、水Ａ３の配合比が５重量％となるように、噴霧機を用いて添加した。その後、軽くかき混ぜ、水を添加した爆砕木粉を調製した。なお、以下の実施例では、調製した水添加後の爆砕木粉を速やかに使用した。
【００５９】
［調製例３］
本調製例は、ペレットＡ８を調製した例である。
木質系材料Ａ５として、粒径１ｍｍ以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を用いた。熱可塑性樹脂（主成分）として、ＪＩＳ Ｋ７２１０の附属書Ａ表１の条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）におけるＭＦＲが３０（g/10min）の粒状ポリプロピレン（ＰＰと記載）を用いた。添加剤（副成分）として、マレイン酸を用いてポリプロピレンを変性したマレイン酸変性樹脂（三洋化成社製ユーメックス、ＣＡ６０）を用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０ｍｍのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、押出機構の出口部にダイを取り付けず、スクリューの回転速度を１０ｒｐｍとして使用した。従って、出口部の開口の断面積Ｓ１が外筒部の出口部側端部における開口部分の断面積Ｓ０に等しい条件で試験を行っている。
以下に記載した素材の配合量で木粉とＰＰとマレイン酸変性樹脂とを加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら不定形の状態で押し出してホッパに受け止めた。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。この１８０℃を試験温度θとし、荷重を２．１６ｋｇとして素材のＭＦＲをＭＦＲ測定装置にて測定するとともに、押出機構内の出口の位置Ｐ１における排出圧力Ｐｅを圧力計にて測定した。そして、ホッパに受け止めた不定形の素材を粉砕機にて粒径１ｍｍ以下に粉砕し、ペレット成形機にて径５ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット形状に成形し、ペレットを作製した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２ 試験区３
木粉 ７８重量部 ６８重量部 ８８重量部
ＰＰ １８重量部 １８重量部 ８重量部
マレイン酸変性樹脂 ２重量部 ２重量部 ２重量部
計 ９８重量部 ８８重量部 ９８重量部
素材の配合量（比較例用）： 試験区４ 試験区５
木粉 ８０重量部 ９０重量部
ＰＰ １８重量部 ８重量部
マレイン酸変性樹脂 ２重量部 ２重量部
計 １００重量部 １００重量部
【００６０】
［実施例１］
本実施例は、水を添加した爆砕材料Ａ４を後添加して木質系成形体を形成した例である。
水を添加した爆砕材料Ａ４には、調製例２で調製した水添加後の爆砕木粉を用いた。ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区１，２，３のペレットを用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０ｍｍのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、押出機構の出口部に１１０ｍｍ×９ｍｍ角の開口を有するダイを取り付け、スクリューの回転速度を７ｒｐｍとして使用した。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に空冷した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度をＪＩＳ Ｋ７１７１−１９９４（プラスチック−曲げ特性の試験方法）の曲げ強さに準拠して測定した。以下も、同様である。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２ 試験区３
ペレット ９８重量％ ８８重量％ ９８重量％
水添加後の爆砕木粉 ２重量％ １２重量％ ２重量％
計 １００重量％ １００重量％ １００重量％
【００６１】
［実施例２］
本実施例は、水を添加した爆砕材料Ａ４を木質系材料Ａ５および樹脂Ａ６と同時に押出成形機に供給して木質系成形体を形成した例である。
水を添加した爆砕材料Ａ４には、調製例２で調製した水添加後の爆砕木粉を用いた。木質系材料Ａ５、樹脂Ａ６（ＰＰとマレイン酸変性樹脂）は、調製例３と同じものを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量で木粉とＰＰとマレイン酸変性樹脂と水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に空冷した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２
木粉 ７８重量％ ６８重量％
ＰＰ １８重量％ １８重量％
マレイン酸変性樹脂 ２重量％ ２重量％
水添加後の爆砕木粉 ２重量％ １２重量％
計 １００重量％ １００重量％
【００６２】
［比較例１］
本比較例は、実施例１に対する比較例であり、水を添加していない乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２を用い、当該爆砕材料Ａ４を後添加して木質系成形体を形成した例である。
乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２には、調製例１で調製した乾燥爆砕木粉を用いた。ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区４，５のペレットを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２
ペレット ９８重量％ ８８重量％
乾燥爆砕木粉 ２重量％ １２重量％
計 １００重量％ １００重量％
【００６３】
［比較例２］
本比較例は、実施例２に対する比較例であり、水を添加していない乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２を用い、当該爆砕材料Ａ４を木質系材料Ａ５および樹脂Ａ６と同時に押出成形機に供給して木質系成形体を形成した例である。
乾燥した粉末状の爆砕材料Ａ２には、調製例１で調製した乾燥爆砕木粉を用いた。木質系材料Ａ５、樹脂Ａ６（ＰＰとマレイン酸変性樹脂）は、調製例３と同じものを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量： 試験区１ 試験区２
木粉 ７８重量％ ６８重量％
ＰＰ １８重量％ １８重量％
マレイン酸変性樹脂 ２重量％ ２重量％
乾燥爆砕木粉 ２重量％ １２重量％
計 １００重量％ １００重量％
【００６４】
［比較例３］
本比較例は、実施例１試験区２に対する比較例であり、脱水処理を行って乾燥した粉末状の爆砕材料を用い、当該爆砕材料を後添加して木質系成形体を形成した例である。
調製例１と同じ方法で木粉を爆砕し、得られた爆砕物を布で絞って脱水した。その後、脱水した爆砕物を乾燥台上に平たく薄く厚さ１ｃｍとなるように載せ、送風乾燥機にて１００℃で加熱しながら、送風機Ｃ４にて爆砕材料に風速０．５ｍ／secで送風しながら、２４時間、絶乾処理を行った。その後、送風乾燥機内を３０℃に下げ、乾燥爆砕木粉を得た。当該乾燥爆砕木粉の含水率を測定したところ、０重量％であった。なお、調製した乾燥爆砕木粉は速やかに使用した。
ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区２のペレットを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
以下に記載した素材の配合量でペレットと水添加後の爆砕木粉を加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形し、長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製して、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
素材の配合量：
ペレット ８８重量％
脱水処理した爆砕木粉 １２重量％
計 １００重量％
【００６５】
［比較例４］
本比較例は、爆砕木粉を用いずに木質系成形体を形成した例である。
ペレットＡ８には、調製例３で調製した試験区４，５のペレットを用いた。また、加熱機付き混練押出機は実施例１と同じものを用い、スクリューの回転速度も実施例１と同じにした。
ペレットを加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混合しながら１１０ｍｍ×９ｍｍ角に押出成形することを試み、素材を押し出すことができた場合に長さ１０００ｍｍの木質系成形体を作製し、２０℃に冷却した。押出機構内の出口の位置における素材の温度は、１８０℃であった。押出機構内の出口の位置における排出圧力（成形圧力）を圧力計にて測定するとともに、冷却後の木質系成形体の曲げ強度を測定した。
【００６６】
以上の実施例１，２と比較例１〜４について、木質系成形体成形時の排出圧力（成形圧力）、曲げ強度を測定した結果、木質系成形体の様子を観察した結果を表１〜４に示す。
【表１】
【００６７】
爆砕木粉の後添加を行った実施例１と比較例１の試験区１（爆砕木粉２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は水を添加していない比較例が９ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が８ＭＰａと小さくなり、曲げ強度は水を添加していない比較例が６２ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が７２ＭＰａと大きくなった。実施例の木質系成形体は、比較例以上に均質であり、耐水性も比較例以上に良好であった。
また、実施例１と比較例１の試験区２（爆砕木粉１２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は水を添加していない比較例が７ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が５ＭＰａと小さくなり、曲げ強度は比較例が７８ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が８５ＭＰａと大きくなった。実施例の木質系成形体は、比較例以上に均質であり、耐水性も比較例以上に良好であった。
なお、爆砕木粉の配合量が多いほど、排出圧力が低下して木質系成形体の成形性が向上し、曲げ強度が向上することがわかった。
以上より、乾燥爆砕木粉に対して水を添加することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体が得られることが確認された。
【００６８】
【表２】
【００６９】
爆砕木粉を他の原料と同時に添加した実施例２と比較例２の試験区１（爆砕木粉２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は同じであるのに対し、曲げ強度は水を添加していない比較例が４１ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が４２ＭＰａと若干ながら大きくなった。比較例の木質系成形体は、やや不均質であり、耐水性も実施例より劣った。
また、実施例２と比較例２の試験区２（爆砕木粉１２重量％）どうしを比較すると、排出圧力は同じであるのに対し、曲げ強度は比較例が５１ＭＰａであるのに対し水を添加した実施例が５３ＭＰａと大きくなった。比較例の木質系成形体は、やや不均質であり、耐水性も実施例より劣った。
なお、爆砕木粉の配合量が多いほど、排出圧力が低下して木質系成形体の成形性が向上し、曲げ強度が向上することがわかった。
以上より、乾燥爆砕木粉に対して水を添加することによって、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体が得られることが確認された。
【００７０】
【表３】
【００７１】
爆砕木粉の脱水処理を行ったか否かが異なる実施例１試験区２と比較例３とを比較すると、排出圧力は爆砕木粉を脱水した比較例が７ＭＰａであるのに対し爆砕木粉の脱水処理を行わなかった実施例が６ＭＰａと小さくなり、曲げ強度は爆砕木粉を脱水した比較例が５２ＭＰａであるのに対し爆砕木粉の脱水処理を行わなかった実施例が８５ＭＰａと大きくなった。
以上より、爆砕木粉を乾燥させる際に水分を除去することなく乾燥することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性が向上することが確認された。
【００７２】
【表４】
【００７３】
ペレットを成形した実施例１試験区１と比較例４試験区１とを比較すると、排出圧力は爆砕木粉を添加しなかった比較例が１５ＭＰａであるのに対し爆砕木粉を添加した実施例が９ＭＰａと小さくなった。また、曲げ強度は爆砕木粉を添加しなかった比較例が３５ＭＰａであるのに対し爆砕木粉を添加した実施例が７２ＭＰａと大きくなった。実施例の木質系成形体は、比較例以上に均質であり、耐水性も比較例以上に良好であった。
実施例１試験区３と比較例４試験区２とを比較すると、素材はＭＦＲが０．０ｇ／１０ｍｉｎと流動性が小さかったため、比較例では排出圧力が２５ＭＰａ以上となって押出機から素材を押し出すことができなかった。一方、実施例では、押出機から素材を押し出すことができた。
以上より、爆砕木粉を添加することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体が得られることが確認された。
【００７４】
（７）まとめ：
本発明の木質系成形体の製造方法では、木質系成形体成形時の素材の成形圧力が低下し、木質系成形体の成形性を向上させるとともに、従来では水分の存在によって十分な強度が得られないため除去するようにしていた水を素材に添加したにもかかわらず、木質系成形体の強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を大量生産することが可能になる。このような効果は、爆砕材料を後添加することによって向上するし、粉末状の木質系材料と樹脂と必要に応じて第四の素材とからペレットを一旦成形して爆砕材料を後添加することによってさらに向上する。
また、木質系材料を水蒸気存在下で爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して粉末状の爆砕材料を得ると、ヘミセルロースから変性した成分やリグニン分解物が十分に残存することによって、木質系成形体の成形性、強度、耐水性をさらに向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】木質系成形体の製造方法を示す概略の流れ図。
【図２】水を添加した爆砕材料を調製する方法を示す概略の流れ図。
【図３】ペレット製造装置の外観側面図。
【図４】ペレット製造装置の外観上面図。
【図５】ペレット成形装置の要部を示す斜視図。
【図６】ペレット成形装置の要部を図３のＢ方向から見て示す垂直断面図。
【図７】ペレット成形装置の要部を図３のＢ方向から見て示す垂直断面図。
【図８】加熱機付き押出成形機の構造を一部断面視して示す要部側面図。
【図９】加熱機付き射出成形機の構造を示す要部断面図。
【図１０】変形例の木質系成形体の製造方法を示す概略の流れ図。
【符号の説明】
【００７６】
１０，Ｂ１…ペレット製造装置
２０…ペレット成形装置
２１…外筒部
２２…出口部
２２ａ…開口
２３…成形機用容器
２４…粉砕素材導入部
３０…粉砕機（粉砕機構）
４０…冷却槽
Ａ１…木質系材料
Ａ２…粉末状の爆砕材料
Ａ３…水
Ａ４…水を添加した爆砕素材
Ａ５…粉末状の木質系材料
Ａ６…樹脂
Ａ８…ペレット
Ａ１０…木質系成形体
Ｍ１…不定形の素材
Ｍ２…粉砕後の素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする木質系成形体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂が溶融可能な樹脂であり、少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする請求項１に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項３】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合してペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することを特徴とする請求項２に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項４】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合して不定形の状態で押し出し、押し出した不定形の素材を粉砕し、粉砕した素材をペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することを特徴とする請求項２に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項５】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して得られる粉末状の材料とされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項６】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく含水率（全乾質量基準）５重量％以下に乾燥して得られる粉末状の材料とされ、当該粉末状の爆砕材料に水を１〜２０重量％添加し、少なくとも、当該水を添加した爆砕材料と、前記流動状態の樹脂と、前記粉末状の木質系材料と、を混合して成形することを特徴とする請求項５に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項７】
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく６０〜１０５℃で乾燥して前記粉末状の爆砕材料を得るとともに、当該粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、当該水を添加した爆砕材料と、前記流動状態の樹脂と、前記粉末状の木質系材料と、を混合して成形することを特徴とする請求項５に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項８】
前記粉末状の爆砕材料に水を噴霧して添加し、少なくとも、当該水を添加した爆砕材料と、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項９】
少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料とに、水を添加し、混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする木質系成形体の製造方法。
【請求項１０】
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより得られる木質系成形体。
【請求項１】
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする木質系成形体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂が溶融可能な樹脂であり、少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする請求項１に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項３】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合してペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することを特徴とする請求項２に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項４】
少なくとも、前記溶融可能な樹脂と、前記粉末状の木質系材料とを、前記樹脂を溶融させながら混合して不定形の状態で押し出し、押し出した不定形の素材を粉砕し、粉砕した素材をペレット形状に成形した後、前記水を添加した爆砕材料を添加し混合して後成形することを特徴とする請求項２に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項５】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく乾燥して得られる粉末状の材料とされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項６】
前記粉末状の爆砕材料は、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく含水率（全乾質量基準）５重量％以下に乾燥して得られる粉末状の材料とされ、当該粉末状の爆砕材料に水を１〜２０重量％添加し、少なくとも、当該水を添加した爆砕材料と、前記流動状態の樹脂と、前記粉末状の木質系材料と、を混合して成形することを特徴とする請求項５に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項７】
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し、存在する水分を除去することなく６０〜１０５℃で乾燥して前記粉末状の爆砕材料を得るとともに、当該粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、当該水を添加した爆砕材料と、前記流動状態の樹脂と、前記粉末状の木質系材料と、を混合して成形することを特徴とする請求項５に記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項８】
前記粉末状の爆砕材料に水を噴霧して添加し、少なくとも、当該水を添加した爆砕材料と、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、を混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の木質系成形体の製造方法。
【請求項９】
少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料とに、水を添加し、混合して成形することにより木質系成形体を製造することを特徴とする木質系成形体の製造方法。
【請求項１０】
木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより得られる木質系成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２７２６９６（Ｐ２００６−２７２６９６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９３７５３（Ｐ２００５−９３７５３）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（３９２００８５２９）ヤマハリビングテック株式会社 (349)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（３９２００８５２９）ヤマハリビングテック株式会社 (349)
【Ｆターム（参考）】
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