JP2010253709A - 樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面が木粉を含む合成樹脂組成物から形成されていても、木粉に含まれる成分が表面に染み出すことに起因する表面シミを発生させることがなく、かつ、意匠性に富んだ樹脂成形品及びその製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】原料成形品の木粉を含むポリエチレン等の熱可塑性樹脂組成物からなる表層に、後加工時に加工された部分における木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態になるようにレーザー照射して凹凸面を後加工で形成することで樹脂成形品Ａを得るようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、デッキ材や床化粧材等の建築表面材に使用される樹脂成形品及びその製造方法に関する。

ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロンおよびポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂に木粉を混合した樹脂組成物を成形した合成木材と称される樹脂成形品が、デッキ材や、床化粧材等の建築に使用されている。

上記樹脂成形品は、例えば、以下のような利点を備えている。
（１）熱可塑性樹脂と木粉との混合組成物からなるため、天然木材等の木材製品に近い風合いを備え、樹脂単体の成形品に比べ高級感をだすことができる。
（２）木材製品のように、乾燥による割れやササクレが発生しない。
（３）木材製品に比べ、耐水性に優れている。
（４）木粉として、建築現場で発生するおが粉や、木屑、廃材等の粉砕物等の焼却処理されるものを用いることができ、リサイクル性に優れ、環境にやさしい。

また、上記樹脂成形品においては、その意匠性を高める方法として、例えば、まず、熱可塑性樹脂と木粉との混合組成物を成形して原料成形品を得たのち、この原料成形品のスキン層をサンディング等によって研削し、研削によって表面に露出した木粉を着色するなどして表面に木目調の樹脂成形品を得る方法（特許文献１、2参照）、表面の押出方向連続する凹凸条を備えた原料成形品を押出成形によって得たのち、凹凸条の表面に対する押圧力を調整しつつ凸条の頂部を切削することで、各凸条頂部の切削された面における木粉の色と原料樹脂の色との混合した色調と、凹条谷部の切削の強さ加減を調整することで露呈する豊かな原料樹脂層の色調とが対照的に表わす方法（特許文献３参照）などが既に提案されている。

しかし、上記のような方法で意匠性を高めるようにした場合、いずれの場合も原料成形品を研削して、表面に木粉を露出させるようにしているため、樹脂成形品が、デッキ材や床化粧材などの屋外に使用される建築材である場合、以下のようなメカニズムによってシミが発生して、このデッキ材や床化粧材を敷設して形成された床面の美観を損なうおそれがある。

すなわち、デッキ材や床化粧材などの屋外に使用される建築材の場合、雨や雪にさらされて、表面に水滴が残ることがある。
しかし、上記樹脂成形品の場合、上記のように、建築材表面に木粉が多く露出しているために、この木粉に含まれる水溶性の成分が水滴側に溶け出す。
そして、水滴が蒸発することによって、この溶け出した成分が建築材表面にシミとなって残る。

なお、シミが薄い場合には、スポンジやブラシで水洗い、もしくは中性洗剤を薄めた液で汚れを落とすことはある程度可能であるが、大変手間がかかる。一方、シミが濃い場合には、スポンジやブラシで水洗い、もしくは中性洗剤を薄めた液で汚れを落とす作業を行っても完全にシミを落とすことが不可能である。

特開平９−２１６５００号公報 特開２００２−１８７１１６号公報 特開２００６−１９２７４１号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、表面が木粉を含む合成樹脂組成物から形成されていても、木粉に含まれる成分が表面に染み出すことに起因する表面シミを発生させることがなく、かつ、意匠性に富んだ樹脂成形品及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる樹脂成形品は、木粉を含む樹脂組成物からなる表層を備える原料成形品が、その表層表面を後加工により凹凸面に形成されて加飾されているとともに、前記後加工時に加工された部分における木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態にされていることを特徴としている。

本発明において、原料成形品としては、木粉を含む樹脂組成物の単層品でも構わないし、木粉を含まない芯層の表面に表層を積層成形したものでも構わない。なお、芯層の材質は、特に限定されず、熱可塑性樹脂だけでなく、熱硬化性樹脂、金属、木質材及びこれらの複合材料でも構わない。
原料成形品の成形方法は、特に限定されないが、単層品の場合、押出成形法、射出成形法、プレス成形法が挙げられ、芯層を備えた積層品の場合、共押出成形法、2色射出成形法、表層及び芯層を予め成形したのち、接着剤によって張り合わす方法が挙げられる。

後加工の方法としては、レーザー光線を表層の凹部形成部分に照射する方法（以下、「レーザー法」と記す）と、型面に形成しようとする凹凸パターンの印刷パターンを備えた加熱された型を表層に押し当てる方法（以下、「型押し法」と記す）とが挙げられる。

上記レーザー法は、プログラムの変更によって微細な模様を自由に表出することができ、小ロットの生産でも低コストで対応することができる。
また、レーザー法において、照射されるレーザー光線としては、特に限定されないが、炭酸ガスレーザー、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー、Ｅｒ−ＹＡＧレーザー、ＦＡＹｂレーザー等が挙げられる。なお、レーザー光線の照射時間（製品移動速度やレーザー光移動速度）や出力、同一場所への照射回数（重ね印字回数）を変更することによって凹部の深みや幅を調整することができる。

レーザー光線の照射出力は、特に限定されないが、表層の樹脂組成物を構成する樹脂が溶融して模様がしっかりと付けられ且つ木粉の炭化を防ぐため２０〜６０Ｗが好ましい。
レーザー光線は、原料成形品を連続的に移動させるとともに、レーザー光線の照射位置のみを変化させて照射してもよいし、原料成形品を固定しておき、レーザー光線の照射位置のみを変化させて照射しても構わない。なお、製品移動速度は速すぎると模様がはっきりと印字されないことがあるので１５００ｍｍ/ｍｉｎ以下であることが望ましい。
レーザー光線の同一場所への照射回数は、特に限定されず任意であるが、回数が増えると、木粉が露出したり、炭化したりするおそれがあるので、１〜２回程度がよい。
すなわち、上記のような範囲条件内でレーザー光線の出力、照射時間や照射回数を適宜調整することによって、露出した木粉の占める面積が３０％より少ない樹脂成形品を安定して得られるようになる。

上記型押し法は、レーザー法に比べて微細なパターンを形成することが難しいが、複数の印刷パターンが異なる型をストックしておけば、型を交換することによって簡単に意匠を変更することが出来る。また、短時間で一度の広い面積に凹凸模様を付与でき生産性に優れ、大量生産の場合は、コストダウンを図ることができる。
また、上記型押し法において、型の形状は特に限定されず、バッチ式に原料成形品の表層に押し当てる板状のものや、連続的に搬送される原料成形品の表面を転動するロール状のものが挙げられる。

また、型押し法において、凹凸形成時の型温度は、樹脂の種類によっても異なり、樹脂の軟化温度以上であれば特に限定されないが、１３０〜２４０℃が好ましい。
すなわち、型温度が低すぎるとうまく凹凸面を形成することができず、高すぎると、樹脂や木粉が炭化して意匠性が損なわれるおそれがある。
以上のように型押出し法においても、木粉が３０％以上露出しないように、型温度や押し当て時間を適宜調整する。

表層の樹脂組成物を構成する樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロンおよびポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

そして、これらの熱可塑性樹脂の中でも、成形が容易である理由からポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン樹脂が好ましい。

木粉の樹種としては、特に限定されないが、特に限定されないが、強度面で優れている針葉樹が望ましく例えば、栂（ツガ）や杉が挙げられる。
木粉の粒径は、特に限定されないが、平均粒径で２００μｍ以下であることが望ましい。
すなわち、木粉の粒径が大きすぎると、上記レーザー法を用いた場合、レーザー光線が照射されることによる樹脂の溶融によってひび割れや表層の剥がれが発生することがある。

樹脂組成物中の木粉の配合割合は、特に限定されないが、１５〜７０重量％が好ましい。すなわち、木粉の配合割合が少なすぎると、木粉の配合による木質感が不十分となるおそれや、後加工後に樹脂が冷却されるときに、収縮を起こしひずみが生じるおそれがある。
一方、木粉の配合割合が多すぎると、木粉が表面に露出することを防止できなくなるおそれがあるとともに、表層樹脂組成物のみの成形品の場合、強度不足をまねくおそれや後加工時の熱によってひび割れが発生するおそれがある。

本発明にかかる樹脂成形品の凹凸面の凹凸パターンは、特に限定されず、基本的に任意のパターンを選択できるが、凹凸面が、使用状態の上面から側面まで達し、流れ込んだ水を途切れさせずに一時捕水出来る状態にする流路となる凹溝を有することが好ましい。
すなわち、上記のような凹溝を設けるようにすれば、凹凸面の上面に生じた水滴は、上記凹溝内に捕捉されている水と接触することで凹溝内を連続的に途切れることなく流れて成形品の側面まで排出されるようになり、表面上に水滴が溜まることがなくなる。したがって、シミが出来ることをさらに防ぐことができる。

なお、上記流路となる凹溝は、その幅、深さ、長さなどは、本発明の目的を阻害しない範囲であれば、特に限定されないが、底を側面へ向かうに伴って徐々に低くなるように傾斜させて、より側面側へ排出されやすい構造としてもよい。

本発明にかかる樹脂成形品は、木粉を含む樹脂組成物からなる表層を備える原料成形品が、その表層表面を後加工により凹凸面に形成されて加飾されているとともに、前記後加工時に加工された部分における木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態にされているので、意匠性に富むとともに、水滴が残った場合においても木粉の成分が水滴内に染み入ることがなくなるため、水滴が蒸発しても、木粉の成分が起因するシミが表面上に残ることが無くなる。
また、凹凸面が、使用状態の上面から側面まで達し、流れ込んだ水を途切れさせずに一時捕水出来る状態にする流路となる凹溝を有するものとすれば、凹凸面の上面に生じた水滴は、上記凹溝内に捕捉されている水と接触することで水滴の表面張力が崩され、凹溝内を連続的に途切れることなく流れて成形品の側面まで排出されるようになり、素早く表面上に水滴をなくすことができる。したがって、シミが出来ることをさらに防ぐことができる。

本発明にかかる樹脂成形品の製造方法は、原料成形品の木粉を含む樹脂組成物からなる表層に、加工部分の木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態となるようにレーザー照射して凹凸面を後加工で形成する、あるいは、原料成形品の木粉を含む樹脂組成物からなる表層に、加工部分の木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態となるように加熱された型を押圧して凹凸面を後加工で形成するようにしたので、樹脂成分がスキン層として残り、木粉が表面近辺に存在しにくくなる。したがって、本発明の樹脂成形品を生産性よく安定して得ることができる。

実施例で作製した樹脂成形品の平面図である。 実施例で作製した他の樹脂成形品の平面図である。

以下に、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳しく説明する。

（実施例１）
平均粒径１００μｍの木粉（杉）を低密度ポリエチレン樹脂に５０重量％の配合割合で混合した樹脂組成物を厚み１０ｍｍ、幅１４０ｍｍの板状に押出成形して原料成形品を得たのち、この原料成形品を１０００ｍｍ/分の速度で搬送しながらFAYbレーザーマーカー（SUNX社製FAYbレーザーLPVシリーズ）を用いて以下の条件で図１に示すような最大幅 １ｍｍ、最大深さ０.５ｍｍの溝状の凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としての木目調をしたデッキ材Ａを製造した。
（テスト条件）
（１）レーザーパワー：３０Ｗ
（２）スキャンスピード：１０００ｍｍ/ｓ（レーザー光の移動速度）
（３）印字パルス周期：４０μｓ（レーザーの発光周期）
（４）製品―レーザー光間距離：１６５ｍｍ

（実施例２）
FAYbレーザーマーカーに代えて、２００℃に加熱した加飾ローラを用いた以外は、実施例１と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

（実施例３）
図２に示すパターンの溝幅１ｍｍ、溝深さ０．５ｍｍの後加工部分としての凹溝２が側面まで続き、凹溝２に囲まれた島部３の面積が１４４ｍｍ²である樹脂成形品としてのデッキ材Ｂを実施例２と同様の条件で製造した。

（実施例４）
木粉を３０重量％混合した以外は、実施例１と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

（実施例５）
レーザー照射条件が６０Ｗで加工した以外は、実施例1と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

(実施例６)
成型品移動速度が５００ｍｍ/分である以外、実施例１と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

(実施例７)
木粉添加量を７０重量％の割合にした以外は、実施例１と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

(実施例８)
レーザー照射条件が１００Ｗで加工した以外は、実施例1と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

(実施例９)
レーザー照射条件が１００Ｗで加工した以外は、実施例３と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

（比較例１）
実施例１と同様にして得た原料成形品の表面をサンディングペーパー（アルミナ 番手♯８０）によって研磨して、木粉を剥き出しにすることによって木調を出したデッキ材を製造した。

(比較例２)
レーザー照射条件が１５０Ｗで加工した以外は、実施例1と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

(比較例３)
３００℃に加熱した加飾ローラを用いた以外は、実施例２と同様にして図１に示す凹部１を後加工部分として備えた樹脂成形品としてのデッキ材Ａを製造した。

上記のようにして得られた実施例１〜９及び比較例１〜３で得られたデッキ材について、
以下の測定方法を用いて、後加工により加工された部分の木粉の露出割合を調べ、その結果を表１に示した。
（表面の木粉露出割合の測定方法）
得られたデッキ材の任意の５箇所を木粉が確認できる倍率まで実体顕微鏡にて拡大して写真撮影し、写真に透明フィルムを重ねて木粉露出部分をマジックインキで塗りつぶした。
その後、画像処理装置（キーエンス社製画像センサＣＶ−3000）を用いて、透明フィルムの後加工によって加工された部分である凹溝１あるいは凹溝２の底部分においてマジックインキに染まった部分の面積の割合を求め、その平均値を木粉の露出割合とした。

また、上記実施例１〜９及び比較例１〜３で得られたデッキ材について、６０日間屋外に暴露し、目視でシミの有無を調べたところ、実施例１〜７で得られたデッキ材については雨染みによるシミが発生しなかった。実施例８〜９については加熱温度が高いことから木粉が炭化したが、木粉の露出量は少ないため雨染みによるシミは目立たず、実施例９は実施例８よりも良好であった。比較例１〜３では明らかな雨染みによるシミが確認された。比較例１では表層のスキン層が削られるために表層近辺に樹脂組成物中の木粉の配合割合に相当する木粉がほぼ全体でむき出しになっており、比較例２および３では木粉の炭化が確認された。

Ａ，Ｂ デッキ材(樹脂成形品)
１ 凹部
２ 凹溝
３ 島部

Claims (6)

1. 木粉を含む樹脂組成物からなる表層を備える原料成形品が、その表層表面を後加工により凹凸面に形成されて加飾されているとともに、前記後加工時に加工された部分における木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態にされていることを特徴とする樹脂成形品。
2. 凹凸面が、使用状態の上面から側面まで達し、流れ込んだ水を途切れさせずに一時捕水出来る状態にする流路となる凹溝を有する請求項１に記載の樹脂成形品。
3. 樹脂組成物中の木粉の配合割合が１５％〜７０重量％である請求項１または請求項２に記載の樹脂成形品。
4. 建築表面材に用いられる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の樹脂成形品。
5. 原料成形品の木粉を含む樹脂組成物からなる表層に、加工部分の木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態となるようにレーザー照射して凹凸面を後加工で形成す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樹脂成形品の製造方法。
6. 原料成形品の木粉を含む樹脂組成物からなる表層に、加工部分の木粉の露出面積が３０％以下の樹脂リッチな状態となるように加熱された型を押圧して凹凸面を後加工で形成す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樹脂成形品の製造方法。