JP2001252966A - 熱可塑性複合材料からなる役物成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外観について、優れた木質感を有すると共に、
連続施工される他の成形体との間に違和感が生じない役
物成形体を得ることができる製造方法を提供することで
ある。 【解決手段】少なくとも熱可塑性樹脂と植物系充填材と
の混練物である熱可塑性複合材料が、押出機２から前記
熱可塑性樹脂の軟化温度にまで加熱された金型５に押し
出され、金型５内で所望の役物形状の通路６に押し出さ
れて賦形された後、この押し出し圧力を付与したままの
状態で、熱可塑性複合材料の金型５内への押し出しを一
時的に停止して、金型５を冷却して賦形された熱可塑性
複合材料を冷却固化させて役物成形体を得ることを特徴
とする熱可塑性複合材料からなる役物成形体の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも熱可塑
性樹脂と植物系充填材との混合物である熱可塑性複合材
料からなる役物成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリエチレン、ポリプロピレン等
の熱可塑性樹脂に木粉等の植物系充填材を混練した熱可
塑性複合材料を成形して、外観の木質感に優れた製品を
得る試みが、種々行なわれてきた。このような製品につ
いては、ニーズの多様化により、その木質感も高いレベ
ルのものが要請されるようになっている。

【０００３】この要請に応える、熱可塑性複合材料で構
成される木質感のある製品の従来の製造方法が、特開平
６−３９８９３号公報に開示されている。この従来の製
造方法は、研磨処理が施された白色無機顔料をセルロー
ス系の微粉粒の表面に食い込んだ状態で担持させたもの
を使用する方法である。この顔料を担持した微粉粒がポ
リプロピレン樹脂に混練されて、これを押出成形若しく
は射出成形により成形する工程によるものである。ま
た、役物と呼ばれるアールや角等をもつ部材の製造は、
上記した従来の製造方法に基づき、主として射出成形に
よって行なわれてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の製造方
法によれば、複数の部材で構成される木質感がある製品
群については、押出成形により、比較的に木質感に優れ
た外観を有する成形品として得ることができる。しか
し、射出成形においては、ジェティングフロー等の特有
の問題があることから、成形品としての役物が、同一形
態ものとして得られず、外観の木質感が全く異なったも
のとなってしまう欠点がある。このような欠点から、同
一の製品群として得られる他の成形品とは、その外観の
木質感について違和感があるものしか得られなかった。

【０００５】植物系充填材の混合された熱可塑性複合材
料を射出成形して棒状の成形体が得られた後、この棒状
の成形体を再加熱して所望の形状に曲げ加工等すること
は困難であった。成形体には植物性充填材が含まれてい
るため脆性が大きくなって、伸びが低く形状追随性が少
ないからである。

【０００６】そこで、本発明は、上記した欠点を解消
し、外観について、優れた木質感を有すると共に、連続
施工される他の成形体との間に違和感が生じない役物成
形体を得ることができる製造方法を提供することを目的
とした。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の熱可塑性複合材料からなる役物成形体の
製造方法は、少なくとも熱可塑性樹脂と植物系充填材と
の混練物である熱可塑性複合材料が、押出機から前記熱
可塑性樹脂の軟化温度にまで加熱された金型に押し出さ
れ、この金型内で所望の役物形状に加熱成形された後、
この押し出し圧力を付与したままの状態で、熱可塑性複
合材料の金型内への押し出しを一時的に停止して、前記
金型を冷却して前記成形された熱可塑性複合材料を冷却
固化させて役物成形体を得ることを特徴とする。

【０００８】上記した本発明に係る製造方法において、
熱可塑性複合材料は、熱可塑性樹脂と植物系充填材とが
個別に押出機に投入され、押出機の押し出し動作により
混練作用を受けて、熱可塑性樹脂中に植物系充填材が分
散されることによって得られる。この場合、熱可塑性複
合材料は、熱可塑性樹脂と植物系充填材との混練物を予
めペレット化し、これを押出機に供給することによって
もよい。

【０００９】熱可塑性複合材料は、押出機に連設されて
いる金型の通路に押し出される。押し出された熱可塑性
複合材料は、金型での加熱作用により軟化され賦形され
る。この賦形された熱可塑性複合材料は、金型が冷却さ
れるまでの間、押出機の押し出し圧力が付与されること
によって、金型の通路に押し出された状態のままで維持
される。金型の通路は、所望の役物形状で形成されてい
るから、押し出された熱可塑性複合材料は役物の形状の
状態で賦形される。その後、金型が冷却されることによ
り、軟化された熱可塑性複合材料は冷却固化され、役物
成形体として得られる。

【００１０】役物成形体は、熱可塑性複合材料の混練状
態まま押出成形により賦形されたものであるから、外観
に優れた木質感を有するものとして得られ、射出成形に
よる場合のようなジェッティングフロー等による障害が
外観に生じることはない。

【００１１】熱可塑性複合材料の熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ
アセタール、ポリエチレンフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、ポリ
カーボネート、ポリウレタン、塩化ビニル樹脂、ポリフ
ェニレンオキシド、エチレン酢ビ共重合体等を使用する
ことができる。コスト等の点から、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリオレフィン系樹脂を使用することが
好ましい。

【００１２】植物系充填材としては、特に種類には限定
はなく、多様なものを使用できる。例えば、パルプ、材
木、合板、集成材、パークティクルボード、竹材等の切
削屑や、研磨屑、切断鋸屑あるいは粉砕物等の木粉、籾
殻、胡桃殻等の穀物ないしは果実の殻、又はその粉砕物
などを使用できる。材木の種類としは、ヒノキ、スギ、
ツガ、マツ、モミ、サワラ、スプルース、ファー、ラジ
タパイン等の針葉樹や、カツラ、クリ、ブナ、サクラ、
ケヤキ、シラカバ、アピトン、カメレレ、センゴンラウ
ト、アスペン、ラミン等の広葉樹を挙げることができ
る。

【００１３】植物系充填材には、上記した針葉樹や広葉
樹を原料としたパーティクル等の小片や、ウエハー等の
幅広の切削片や、ウエハー状木片であるストランド、棒
状片であるスティック等の繊維方向に長い木材片なども
含まれる。植物系充填材が上記した複数の種類のものが
混在していてもよい。フェノール樹脂、尿素樹脂、イソ
シアネート等の接着剤等の結合剤が使用されている合板
や集成材等の複合材であってもよい。リサイクルの観点
から、この複合材を植物系充填材として使用することが
好ましい。

【００１４】植物系充填材として、一度何らかの製品と
して使用された単一材料あるいは熱可塑性樹脂の複合材
料が回収され、この回収物が粉砕等の手段により再資源
化されたものや、寸法規格外である等の理由から使用さ
れなかったもの、その切り屑等のリサイクル材料を用い
ることができる。このようなリサイクル材料を使用する
ことは、資源の有効活用や廃棄物量の低減化にも有効で
ある。

【００１５】植物系充填材の形態としては、粒子状のも
のであることが好ましい。この粒子状の植物系充填材と
して、粒径が１〜１０００μｍの範囲の大きさものであ
れば使用可能であるが、好ましくは、５〜３００μｍの
粒径である。粒径が５μｍ未満であると、熱可塑性樹脂
中に均一に分散させ難くなることがあるのに加え、押出
機内での材料粘度が高くなって形成性が低下することが
あり、また植物系充填材を押出機内へ投入する際の取り
扱いが困難となることもある。粒径が３００μｍを超え
る場合には、植物系充填材の粒子が成形体の表面に荒い
状態で目立つようになり、これが成形体の表面形態に悪
影響を及ぼすことがある。

【００１６】熱可塑性複合材料は、前記した熱可塑性樹
脂と植物系充填材とを押出機に投入し、押出機内で熱可
塑性樹脂中に植物系充填材が混練状態で分散されること
によって、これらの混合物として得られる。熱可塑性樹
脂と植物系充填材とを予め混練しておいて、この混練物
をペレット化したものであってもよい。

【００１７】本発明の製造方法において、好ましく使用
できる熱可塑性複合材料としては、植物系充填材が、２
０〜９０重量％の配合量のものである。植物系充填材の
配合量が２０重量％未満であると、成形体の表面の木質
感が低下すると共に、植物系充填材を混練したことによ
る物理的強度の強化作用が成形体で十分に発揮されな
い。この配合量が９０重量％を超えると、熱可塑性樹脂
との混練が不十分となり、熱可塑性樹脂中に植物系充填
材を均一の分散することが難しくなる。このような欠点
が生じることなく、優れた木質感を表面に安定して形成
することができる等の点から、より好ましい植物系充填
材の配合量は５０〜８０重量％である。

【００１８】植物系充填材に対しては、必要に応じて、
シランカップリング剤やチタンカップリング剤等で表面
処理を施こしておくことができる。また、必要に応じて
熱可塑性複合材料に滑材を添加することもできる。

【００１９】滑材としては、流動パラフィン、天然パラ
フィン、マイクロワックス、ポリエチレンワックス等の
炭化水素系、ステアリン酸等の脂肪酸系、ステアリン酸
アミド、パルミチン酸アミド、メチレンビスステアロア
ミド、エチレンビスステアロアミド等の脂肪酸アミド
系、ブチルステアレート、硬化ヒマシ油、エチレングリ
コールモノステアレート等のエステル系、セチルアルコ
ール、ステアリルアルコール等のアルコール系、ステア
リン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛
等の金属石鹸系のものを使用することができる。

【００２０】滑材は、熱可塑性樹脂１００重量部に、
０．１〜１００重量部の範囲で添加することができる
が、好ましくは１．０〜５０重量部である。１．０未満
では、滑材の添加効果が発現され難く、５０重量部を超
えると、押出機での混練性や押出し等の物性の低下が熱
可塑性複合材料に生じるからである。

【００２１】熱可塑性複合材料には、上記した以外の成
分として、ガラス繊維、炭素繊維等の補強材、可塑剤、
発泡剤、難燃剤、抗酸化剤、造核剤、紫外線吸収剤、紫
外線劣化防止剤、酸化劣化防止剤、α，β不飽和カルボ
ン酸モノマー等の添加剤、酸変性オレフィン、酸変性低
分子オレフィン等の親和性向上剤などを、必要に応じて
添加することができる。

【００２２】

【本発明の実施の形態】本発明の熱可塑性複合材料から
なる役物成形体の製造方法は、図１に示すような押出成
形装置１を使用する。押出成形装置１は、押出機２と、
この押出機２に連設された金型５とからなる。金型５
は、加熱機能と冷却機能とを兼備するものである。金型
５の流路６は、成形対象としての役物の形状に形成され
いる。

【００２３】金型５における加熱機能は、入口配管７か
ら導入された加熱媒体が金型５内を経て出口配管８に至
る流通系により発揮される。金型５の冷却機能は、入口
配管９から導入された冷却媒体が金型５内を経て出口配
管１０に至る流通系により発揮される。出口配管１０に
は、必要に応じて、加圧部材を取り付けておいてもよ
い。

【００２４】押出機２の上部にはホッパー３、４設けら
れている。ホッパー３には熱可塑性樹脂が供給される。
供給された熱可塑性樹脂は、押出機２内での加熱機能に
より軟化され賦形される。植物系充填材はホッパー４か
ら押出機２内に供給される。供給された植物系充填材
は、押出機２内で押し出される過程で軟化状態の熱可塑
性樹脂と混練される。押出機２の構成については、特に
限定されるものではないが、熱可塑性樹脂と植物系充填
材との混練性を高めるため、二軸以上の押出機であるこ
とが好ましい。

【００２５】金型５の加熱機能の温度調節は、加熱媒体
としてのオイルをプレートヒーター、バンドヒーター、
近赤外線ヒーター又は遠赤外線ヒーターにより温度調整
する温調機によることができる。金型５の冷却機能の温
度調節手段としては、冷却媒体としての水やオイル等を
温度調整する温調機によることができる。

【００２６】金型５は、１つの金型からなるものに限定
されるものではなく、複数の金型によって構成されてい
てもよい。複数の金型による場合、金型ごとに異なる温
度設定で制御されるようにされてもよい。

【００２７】金型５の流路６は、図２に示すように、Ｌ
字状の曲率を有する曲状の役物１１を成形する型形状を
なしている。役物１１に対しては、その端部１１ａ、１
１ｂに長尺棒状の成形体１２を連続的に施工して、木質
感ある製品群として構成できる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００２９】（実施例１）この実施例の製造方法は、図
１に示した押出成形装置１を利用するものである。押出
機２としては、二軸同方向押出機（軸径：φ４４ｍｍ）
を使用した。押出機２のホッパー３にポリプロピレン
（ノバテックＰＰ：日本ポリケム（株）製；融点１６５
℃）を供給して後に、ホッパー４から木粉（４５メッシ
ュ）を供給した。金型５の温度が１８０℃となるよう
に、入口配管７と出口配管８とからなる加熱機構の流通
系についての調温機を設定した。

【００３０】熱可塑性樹脂ペレット（４４重量％）と木
粉（６６重量％）との熱可塑性複合材料は、押出機２の
押し出しに伴って、木粉が熱可塑性樹脂ペレットに分散
された混練された状態で得られた。この熱可塑性複合材
料が、金型５の流路６に押し出され、金型５の加熱作用
を受けて軟化され賦形されて後、直ちに金型５の冷却が
開始された。金型５の冷却は、入口配管９と出口配管１
０とからなる冷却系の調温機によって９０℃に温度調整
された。金型５の冷却により、流路６で冷却固化され役
物成形体１１が得られた。役物成形体１１は、図２に示
す内側曲率Ｒ＝２５のものである。

【００３１】（比較例１）実施例１における金型５に代
えて、直線状の流路を有する金型が押出機２と連設され
てなる押出成形装置とした。この押出成形装置を利用し
て、実施例１の場合と同じ条件で、この金型の流路に充
填された熱可塑性複合材料が押し出されて賦形されて
後、これを冷却固化させて成形体を得た。この成形体
は、外径φ４０ｍｍの長尺棒状のものである。

【００３２】得た長尺棒状の成形体を内部温度が１８０
℃のオーブン内で再加熱し、この長尺棒状の成形体が内
側曲率Ｒ＝２５の役物となるように曲げ加工を試みた。
この曲げ加工に際し、長尺棒状の成形体における曲げ部
分に亀裂が生じた。このため、この成形体に対する曲げ
加工は実質的に行なうことができなかった。

【００３３】（比較例２）実施例１における熱可塑性複
合材料により、射出成形によって実施例１における役物
成形体と同じ形状及び大きさの役物成形体を得た。

【００３４】実施例１における熱可塑性複合材料を、実
施例１と同じ条件下で押出成形して、図２に示す長尺棒
状の成形体１２を得た。成形体１２、１２を、実施例１
で得られた役物成形体１１の端部１１ａ、１１ｂに連続
的にそれぞれ施工した。また、比較例２で得られた役物
成形体の両端部についても同様に成形体１２を連続的に
それぞ施工した。これらの複数部材で構成される連続施
工体について、役物成形体１１と長尺棒状の成形体１２
との間で生じる木質感の違いを官能評価した。

【００３５】官能評価の結果、実施例１の役物成形体に
よれば、遠目、近目ともに連続施工体全体として同様の
木質感を有するものであり、同一製品群として違和感は
なかった。これに対し、比較例２の役物成形体によれ
ば、表面にジェッティングフローが生じ、長尺棒状の成
形体１２とは全く異なった木質感で、同一製品群として
違和感のあるものであった。

【００３６】

【発明の効果】上述したように本発明は構成されるか
ら、次のような効果が発揮される。本発明の熱可塑性複
合材料からなる役物成形体の製造方法によれば、熱可塑
性複合材料は、その熱可塑性樹脂中における植物系充填
材の分散状態が成形時に維持されるから、優れた木質感
を外観として有する役物成形体が得られる。この役物成
形体は、成形時に所望の役物形状のものとして得られる
から、上記した優れた表面形態はそのまま確保できる
し、再加熱による二次加工の必要もない。

【００３７】本発明の製造方法により得られた役物成形
体は、役物以外の長尺棒状成形物等と同様の外観を有す
るものとして得られるから、複数の部材からなる製品群
として、役物成形体と長尺棒状成形体とが連続的に施工
された場合、この連続施工体は、役物成形体とそれ以外
の成形物との間で外観上の違和感が生じることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱可塑性複合材料からなる役物成形体
の製造方法に利用する押出成形装置の概略図である。

【図２】同上の熱可塑性複合材料からなる役物成形体の
製造方法により得られる役物成形体の連続的施工の態様
を説明する部分斜視図である。

【符号の説明】

１ 押出成形装置 ２ 押出機 ５ 金型 ６ 通路 ７ 入口配管 ８ 出口配管 ９ 入口配管 １０ 出口配管 １１ 役物成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 101:12 101:12 311:14 311:14 Ｆターム(参考） 4F071 AA02 AA12 AA12X AA15 AA15X AA20 AA22 AA22X AA24 AA26 AA28 AA28X AA33 AA34 AA34X AA40 AA45 AA46 AA50 AA51 AA53 AA54 AA62 AA73 AA77 AH03 BB06 BC03 4F207 AA03 AB11 AH48 KA01 KA17 KK52 4J002 AA01X AJ00W BB03X BB06X BB12X BC03X BD04X BD12X BG05X BN15X CB00X CF06X CF07X CG00X CH07X CK02X CL00X CN01X FB09W FB16W FD010 FD170 GL00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも熱可塑性樹脂と植物系充填材と
   の混練物である熱可塑性複合材料が、押出機から前記熱
   可塑性樹脂の軟化温度にまで加熱された金型に押し出さ
   れ、この金型内で所望の役物形状に加熱成形された後、
   この押し出し圧力を付与したままの状態で、熱可塑性複
   合材料の金型内への押し出しを一時的に停止して、前記
   金型を冷却して前記成形された熱可塑性複合材料を冷却
   固化させて役物成形体を得ることを特徴とする熱可塑性
   複合材料からなる役物成形体の製造方法。
2. 【請求項２】熱可塑性複合材料における植物系充填材の
   混合割合が、２０重量％以上９０重量％以下である請求
   項１に記載の熱可塑性複合材料からなる役物成形体の製
   造方法。
3. 【請求項３】熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であ
   り、このポリオレフィン系樹脂及び植物系充填材のう
   ち、少なくともいずれかの一部が、リサイクル材である
   請求項１又は２に記載の熱可塑性複合材料からなる役物
   成形体の製造方法。