JP2014166723A - 混合樹脂材の製造方法および混合樹脂材 - Google Patents

Abstract

【課題】用いられている顔料の色数以上の色が表れた混合樹脂材を得る。
【解決手段】第１の樹脂材料からなるベース樹脂を用意する第１の工程と、第１の顔料を含んだ第１の樹脂材料からなり、ベース樹脂を着色する第１の着色樹脂を用意する第２の工程と、ベース樹脂および第１の着色樹脂と相溶性を有するとともに融点が異なり、且つ第１の顔料とは異なる色の第２の顔料を含んだ第２の樹脂材料からなり、ベース樹脂を着色する第２の着色樹脂を用意する第３の工程と、第１〜第３の工程で用意されたこれらの樹脂の内で最も高い融点に対して−２０〜＋２０℃の範囲の温度で加熱しながら撹拌しつつ、第２の着色樹脂が分散不良となった状態で取り出して混合樹脂材を得る第４の工程とで混合樹脂材を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、混合樹脂材の製造方法および混合樹脂材に関し、特にベース樹脂を着色して得られる混合樹脂材に適用できる有効な技術に関するものである。

板状部材や棒状部材などの基材の表面を樹脂材で被覆して当該基材を装飾するとともに、劣化や毀損などを防止することが行われている。

そして、基材を被覆する樹脂材としては単一色もあるが、基材が、例えば手すり、壁材、窓枠、家具などに用いられる場合には、樹脂材としては、複数色の顔料を用いた複合色の混合樹脂材、とりわけ木目調の混合樹脂材が好まれる傾向にある。

ここで、木目調の混合樹脂材を製造する技術としては、例えば特開２００２−１４４４８９号公報に記載されたものが知られている。

特開昭６１−１００４０８号公報 特開２００２−１４４４８９号公報

前述した特許文献１に記載の技術は、木目調模様を呈する表面を有する樹脂層を有し、該樹脂層は、第１の熱可塑性樹脂と、この第１の熱可塑性樹脂よりも融点の高い第２の熱可塑性樹脂とを非相溶状態で含む混合材料からなり、木目模様を、非相溶の第１と第２の熱可塑性樹脂との色斑で形成するようにしたものである。

この技術によれば、第１の熱可塑性樹脂と第２の熱可塑性樹脂とが非相溶であるために、それぞれの熱可塑性樹脂が相互に全く分散されずにコントラストがはっきりとした模様となる。これは、茶系の多様な濃淡で構成された実際の木目模様とは異なってしまう。

そして、木目模様に限らず、多様な色彩を表現することは、着色された樹脂材に色の観点から商品性を高めることになる。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、用いられている着色樹脂の色数以上の色が表れた混合樹脂材に関する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る混合樹脂材の製造方法は、第１の樹脂材料からなるベース樹脂を用意する第１の工程と、第１の顔料を含んだ前記第１の樹脂材料からなり、前記ベース樹脂を着色する第１の着色樹脂を用意する第２の工程と、前記ベース樹脂および前記第１の着色樹脂と相溶性を有するとともに融点が異なり、且つ前記第１の顔料とは異なる色の第２の顔料を含んだ第２の樹脂材料からなり、前記ベース樹脂を着色する第２の着色樹脂を用意する第３の工程と、前記第１、第２および第３の工程で用意された前記ベース樹脂、前記第１の着色樹脂および前記第２の着色樹脂を、これらの樹脂の内で最も高い融点に対して−２０〜＋２０℃の範囲の温度で加熱しながら撹拌しつつ、前記第２の着色樹脂が分散不良となった状態で取り出して混合樹脂材を得る第４の工程とを有する、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る混合樹脂材の製造方法は、上記請求項１に記載の発明において、前記第４の工程で得られた前記混合樹脂材を中空状に保持する第５の工程をさらに有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る混合樹脂材の製造方法は、上記請求項２に記載の発明において、前記ベース樹脂、前記第１の着色樹脂および前記第２の着色樹脂は何れも熱可塑性を有しており、前記第５の工程で中空状に保持された前記混合樹脂材を加熱し、その後延伸しながら冷却する工程をさらに有する、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明に係る混合樹脂材の製造方法は、上記請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、前記第１の樹脂材料はポリエチレン系樹脂であり、前記第２の樹脂材料はポリプロピレン系樹脂である、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明に係る混合樹脂材は、請求項１〜４の何れか一項に記載の混合樹脂材の製造方法で製造された、ことを特徴とする。

本発明によれば、第１の顔料を含んだ第１の着色樹脂と第２の顔料を含んだ第２の着色樹脂とが相溶性を有するとともに融点が異なっているので、第２の着色樹脂が分散不良となった状態で取り出すことにより、第２の顔料の色そのままの部分に加え、第１の着色樹脂と第２の着色樹脂とが様々な割合で混ざり合った色の部分が得られる。

これにより、用いられている顔料の色数以上の色が表れた混合樹脂材を得ることが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る混合樹脂材の製造装置を示す説明図である。 図１の混合樹脂材の製造装置で製造されたチューブを示す図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態である混合樹脂材の製造装置１０を示す説明図である。

図１に示す混合樹脂材の製造装置１０は、ベース樹脂、第１の着色樹脂および第２の着色樹脂（詳細は後述する）が投入されるホッパ１１と、ホッパ１１に投入されたこれらの樹脂をヒータ（図示せず）で加熱しながらスクリュー（図示せず）で撹拌して押し出す加熱撹拌部１２と、加熱撹拌部１２から押し出された混合樹脂材にエア注入部１４からエアを注入して中空状に保持するクロスヘッド型の成形部１３と、成形部１３で中空状に保持された混合樹脂材を冷却する冷却部１５と、冷却部１５で冷却された混合樹脂材を巻き取るドラム型の巻取部１６とを有している。

ここで、成形部１３は、軸方向に円形の貫通孔１３ａが形成された中空形状を有しており、加熱撹拌部１２からの混合樹脂材が交軸方向から当該貫通孔１３ａの内周面に押し出されるようになっている。

成形部１３に形成された貫通孔１３ａの一方端には、混合樹脂材を中空状に保持して潰れないように（チューブの形状が維持されるように）するためのエアを貫通孔１３ａに注入するエア注入部１４が配置されている。そして、当該エア注入部１４からのエア注入により、内周面に押し出された混合樹脂材が潰れることなく、前述した段差に対応した所定の厚みのチューブ形状に成形され、貫通孔１３ａのエア注入部１４とは反対側に導出される。

また、冷却部１５は、例えば水槽で構成されている。そして、後述するようにポリエチレンとポリプロピレンとが混合された混合樹脂材が成形部１３で中空状に保持され、これを冷却部１５で冷却することによりチューブが得られる。

本実施の形態において、ベース樹脂と第１の着色樹脂は、第１の樹脂材料として例えばポリエチレンが選定されている。また、第２の着色樹脂は、第２の樹脂材料として例えばポリプロピレンが選定されている。そして、第１の着色樹脂には第１の顔料が、第２の着色樹脂には第１の顔料とは異なる色の第２の顔料がそれぞれ含まれており、ともにベース樹脂を着色する。

ここで、ベース樹脂や第１の着色樹脂を構成する第１の樹脂材料、第２の着色樹脂を構成する第２の樹脂材料としては様々な種類のものを適用することが可能であるが、熱可塑性を有する樹脂材料が好適である。一例としては、本実施の形態のように、比重が小さく、耐薬品性が良く、射出流動性も優れ、コスト的にも有利なポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂を適用することができる。また、オレフィン系樹脂以外にも、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリフェニレンオキシド、エチレン酢酸ビニル共重合体などの樹脂を用いることができる。

また、第１の着色樹脂や第２の着色樹脂にそれぞれ含まれる第１の顔料や第２の顔料としては、無機顔料、有機顔料を用いることができる。木目模様を作製しようとする本実施の形態の場合には、一方の顔料（例えば第１の着色樹脂に含まれる第１の顔料）には白色が、他方の顔料（例えば第２の着色樹脂に含まれる第２の顔料）には茶色（濃茶）が選定されている。

なお、本実施の形態の場合、ポリプロピレンである第２の着色樹脂に含まれた第２の樹脂材料には、２ｇ／１０ｍｉｎ以上のＭＦＲ（Ｍｅｌｔ Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅ（流動性指数）２１０℃・２．１６ｋｇ）を有するものが用いられている。ここで、第２の樹脂材料のＭＦＲ値を適宜選定することにより、第２の着色樹脂の流れ性に幅を持たせることができ、後述する木目模様の幅やベース樹脂との混ざり具合を調整することができる（第２の樹脂材料のＭＦＲ値が高ければ、木目模様の幅が広くなる）。但し、第２の樹脂材料のＭＦＲ値は、本実施の形態に示す数値に限定されるものではなく、所望する木目模様の幅等に応じて、自由に選定することができる。

ここで、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料との組み合せは、ポリエチレンとポリプロピレンのように、相溶性を有し、且つ融点が異なっていることが必要である。

すなわち、本実施の形態において、第１の樹脂材料であるポリエチレンのＳＰ値（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ（溶解パラメータ））は８．０、第２の樹脂材料であるポリプロピレンのＳＰ値は８．１で非常に近くなっており、相互に混ざりやすい性質、つまり相溶性を有している。ここで、相溶性を呈するには、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料とのＳＰ値の差が１．０以内であることが必要とされる。例えば、第２の樹脂材料として塩化ビニルを選定した場合、当該塩化ビニルのＳＰ値は９．４〜１０．８であり、第１の樹脂材料であるポリエチレンのＳＰ値（８．０）と開きが大きい（差が１．４〜２．８）ので混ざりにくく、非相溶性を呈することになり好ましくない。

また、第１の樹脂材料であるポリエチレンの融点が約１１０℃、第２の樹脂材料であるポリプロピレンの融点が約１６０℃となっている。なお、ベース樹脂を構成する第１の樹脂材料に対して、これを着色する第２の着色樹脂を構成する第２の樹脂材料の融点は、＋２０℃以上であることが望ましい。このような双方の樹脂材料の融点の差により意図的に溶けムラの発生した分散不良とすることで、木目模様が実現できるからである。

なお、加熱撹拌部１２におけるヒータの設定温度は、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料との融点に依存する。つまり、本実施の形態では、第１の樹脂材料であるポリエチレンの融点が約１１０℃、第２の樹脂材料であるポリプロピレンの融点が約１６０℃であることから、ヒータの設定温度は、これらの樹脂材料がその融点付近の温度（例えば約１７０℃）に加熱される温度になっている。

ここで、加熱撹拌部１２の構造によっては、ヒータの設定温度は必ずしも樹脂の加熱温度とはならない。すなわち、加熱撹拌部１２の内部に設けられたスクリュー等の構造により、樹脂材料が発熱することがあるからである。よって、クロスヘッド１３の先端部から出てきた樹脂材料の温度が第２の樹脂材料であるポリプロピレンの融点付近であれば溶けることになる。また、加熱温度が高くなりすぎると第１の樹脂材料であるポリエチレンと第２の樹脂材料であるポリプロピレンとが完全に溶け合ってしまうので注意すべきと考えられる。このような条件を満たすヒータの望ましい設定温度としては、最も高い融点であるポリプロピレンの融点（約１６０℃）に対して約−２０〜＋２０℃の範囲と思われる。

ここで、本実施の形態においては、ベース樹脂（ポリエチレン）１００重量部、第１の顔料を含んだ第１の着色樹脂（ポリエチレン）２重量部、第２の顔料を含んだ第２の着色樹脂（ポリプロピレン）１．５重量部をホッパ１１から投入した。

但し、これらの配合比率は一例であり、当該数値に限定されるものではない。例えば、第１の着色樹脂は５重量部、第２の着色樹脂は５重量部、それぞれ投入してもよい。また、第１の顔料および第２の顔料はそれぞれ１色である必要はなく、２色以上であってもよい。さらに、ベース樹脂は架橋されていてもよく、その場合には、ベース樹脂１００重量部に対して例えば５重量部程度の触媒（架橋促進剤）を投入することができる。

また、ベース樹脂には低密度ポリエチレンを適用することができ、植物系（木材の切削屑など）や金属系（炭酸カルシウムなど）などの充填剤をベース樹脂１００重量部に対して例えば３０〜１００重量部、ケイ酸アルミニウムやガラス繊維などの補強剤をベース樹脂１００重量部に対して例えば１０〜１００重量部、熱による酸化劣化や光（主に紫外線）による酸化劣化を防止して耐候性を向上させる安定剤をベース樹脂１００重量部に対して例えば５重量部程度投入することができる。

さらに、製造される混合樹脂材の使用態様（例えば、手すりなど人が頻繁に触れるものに使用する場合など）によっては、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの難燃材をベース樹脂１００重量部に対して例えば３０〜１５０重量部、銀系抗菌剤やジンクピリチオン抗菌剤などの抗菌剤をベース樹脂１００重量部に対して例えば５〜５０重量部程度投入することができる。

次に、本実施の形態における混合樹脂材の製造について説明する。

先ず、以上に説明したようなベース樹脂、第１の着色樹脂および第２の着色樹脂をそれぞれ用意する（第１の工程、第２の工程、第３の工程）。なお、これらの樹脂を用意する順序は第１の工程、第２の工程、第３の工程の順序である必要はない。

また、これらの工程の内の一部の工程、あるいは全部の工程は、同時に実行されるものであってもよい。

次に、これら第１〜第３の工程で用意されたベース樹脂、第１の着色樹脂および第２の着色樹脂をホッパ１１に投入する。そして、加熱撹拌部１２において、これらの樹脂の融点よりも高い温度で加熱（本実施の形態では１７０℃）しながら撹拌しつつ、第２の着色樹脂が分散不良となった状態で取り出して混合樹脂材を得る（第４の工程）。

なお、最初に第１の着色樹脂と第２の着色樹脂とを同時に（第１の着色樹脂と第２の着色樹脂とが混ぜ合わされてペレット状になっていれば、当該ペレット状の樹脂を）ホッパ１１に投入して加熱撹拌部１２で加熱しながら撹拌しておき、第２の着色樹脂が分散不良の状態になっているときにベース樹脂を投入して、これらの着色樹脂と加熱・撹拌するのがよい。このようにすれば、本発明者の検討によれば、より実物に近い木目模様が得られるからである。

但し、この順序に限定されるものではなく、ベース樹脂、第１の着色樹脂および第２の着色樹脂の投入順序は、自由に設定することができる。

このように第２の着色樹脂を分散不良にすることで、第２の着色樹脂の一部が第１の着色樹脂に溶けて両者が混合し、第１の顔料には白色が、第２の顔料には茶色（濃茶）が選定された本実施の形態では、白色と茶色とが様々な比率で混ざり合った多様な中間色（ここでは、様々なトーンの黄色っぽい茶色）になる。

そこに、第２の着色樹脂の溶け残りが木目の濃い部分になり、つまり融点の差が溶けムラとなり、全体として木目模様を呈した混合樹脂材が得られる。なお、第１の顔料と第２の顔料の濃度差が小さくなると、木目の濃淡が出にくくなるので注意が必要である。

チューブＴを得る本実施の形態の場合には、さらに、成形部１３において、第４の工程で得られた混合樹脂材にエアを注入して中空状に保持する（第５の工程）。そして、冷却部１５において、第５の工程で中空状に保持された混合樹脂材を水槽に漬して冷却する（第６の工程）。

このような第５の工程で、ポリエチレン（第１の樹脂材料）とポリプロピレン（第２の樹脂材料）とが混合された混合樹脂材が中空状に保持され、第６の工程で、これを冷却することにより、混合樹脂材としてのチューブＴが得られる。得られたチューブＴは、最後に巻取部１６で巻き取られる。

なお、混合樹脂材でチューブＴを得る本実施の形態では第５の工程が実行されるが、最終的に得る混合樹脂材の形状や性質に応じて、この工程を省略したり、これ以外の工程を導入することができる。

例えば、成形部１３で中空状にされた熱可塑性を有するポリエチレンとポリプロピレンとの混合樹脂材を加熱し、延伸しながら冷却すれば、延伸により中空状の混合樹脂材にストレスが加えられ、これが冷却されることにより、伸ばされた形状で結晶化が起こりストレスから解放されても伸ばされた形状を維持し続け、再加熱すると結晶が消失し、再冷却で再び結晶化するとストレスの加わる前の形状に戻るという熱収縮チューブが得られる。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、第１の顔料を含んだ第１の着色樹脂と第２の顔料を含んだ第２の着色樹脂とが相溶性を有するとともに融点が異なっているので、第２の着色樹脂が分散不良となった状態で取り出すことにより、第２の着色樹脂の色そのままの部分に加え、第１の着色樹脂と第２の着色樹脂とが様々な割合で混ざり合った色の部分が得られる。

これにより、用いられている着色樹脂の色数以上の色が表れた混合樹脂材を得ることが可能になる。

とりわけ、第１の顔料に白色を、第２の顔料に茶色（濃茶）を選定して木目模様の施された混合樹脂材を得るようにした本実施の形態では、図２に示すように、茶系の多様な濃淡で構成された実際の木目に近い木目模様の混合樹脂材が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

以上の説明では、本発明を、木目模様の施された混合樹脂材を得る場合について述べたが、本発明は、木目模様に限定されるものではなく、第１の顔料と第２の顔料との色を自由に選定することにより、様々な色の模様の施された混合樹脂材を得る技術に適用することができる。

１０ 混合樹脂材の製造装置
１１ ホッパ
１２ 加熱撹拌部
１３ 成形部
１３ａ 貫通孔
１４ エア注入部
１５ 冷却部
１６ 巻取部
Ｔ チューブ（混合樹脂材）

Claims (5)

1. 第１の樹脂材料からなるベース樹脂を用意する第１の工程と、
   第１の顔料を含んだ前記第１の樹脂材料からなり、前記ベース樹脂を着色する第１の着色樹脂を用意する第２の工程と、
   前記ベース樹脂および前記第１の着色樹脂と相溶性を有するとともに融点が異なり、且つ前記第１の顔料とは異なる色の第２の顔料を含んだ第２の樹脂材料からなり、前記ベース樹脂を着色する第２の着色樹脂を用意する第３の工程と、
   前記第１、第２および第３の工程で用意された前記ベース樹脂、前記第１の着色樹脂および前記第２の着色樹脂を、これらの樹脂の内で最も高い融点に対して−２０〜＋２０℃の範囲の温度で加熱しながら撹拌しつつ、前記第２の着色樹脂が分散不良となった状態で取り出して混合樹脂材を得る第４の工程とを有する、
   ことを特徴とする混合樹脂材の製造方法。
2. 前記第４の工程で得られた前記混合樹脂材を中空状に保持する第５の工程をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の混合樹脂材の製造方法。
3. 前記ベース樹脂、前記第１の着色樹脂および前記第２の着色樹脂は何れも熱可塑性を有しており、
   前記第５の工程で中空状に保持された前記混合樹脂材を加熱し、その後延伸しながら冷却する工程をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項２記載の混合樹脂材の製造方法。
4. 前記第１の樹脂材料はポリエチレン系樹脂であり、前記第２の樹脂材料はポリプロピレン系樹脂である、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の混合樹脂材の製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の混合樹脂材の製造方法で製造された、
   ことを特徴とする混合樹脂材。