JP2015508722A - 合成木材製造用押出ダイ、これを備える製造装置及び製造方法とこれにより製造される合成木材 - Google Patents

Abstract

本発明は、内層１１を形成する押出物を通過可能なように矩形の押出孔１３３が貫設される一対の金型１３１と、前記金型１３１の接合面に所定の隙間ｔを維持可能なように向かい合うように形成されるが、上下非対称的に形成されて供給される他の押出物を注入する流路１３６を備えて、前記押出孔１３３を通過する前記内層１１の外周縁に異なる木目模様が形成された表面層１２を実現する表面層形成部１３５と、を備えることを特徴とする合成木材製造用押出ダイに関する。本発明によれば、内部に非対称流路を備えた押出ダイを介して合成木材を構成する内層の表面に様々な形状の木目模様が形成された表面層を形成することにより実際の木とほとんど同じ自然さを実現することができるというメリットがある。

Description

本発明は合成木材に係り、さらに詳しくは、合成木材の表面に様々なパターンの木目模様を形成することのできる合成木材製造用押出ダイ、これを備える製造装置及び製造方法とこれにより製造される合成木材に関する。

近年、天然木材とほとんど同じ表面テクスチャー及び模様を有する合成木材への取組みが盛んに行われており、前記合成木材には大量の木粉が含有されるため、天然木材とほとんど同じ外観や性質を持たせた材料を用いて射出または押出成形により製造する。

前記射出または押出成形に用いられるプラスチック原料としては、主としてポリエチレン（ＰＥ）と、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンなどが挙げられ、これは、ポリオレフィンの場合に毒性がないため環境にやさしい資材を目指す合成木材に好適であるためであり、射出または押出成形により製造される。射出成形品は成形時に彫刻や木目模様が入れられるため印刷や塗装などの２次加工をしなくても木のテクスチャーを示すことができる。

押出成形品の場合には木材の製材、平板、角材などに近いものになり、主な用途は建材である。

一般に、合成木材は天然木材に比べて吸収性が低く、腐敗しないというメリットがある。さらに、発泡倍率が比較的に低く、表面に高密度の表皮層があるため強度がかなり高く、しかも、釘打ちや、かんな掛けなどの加工も行うことが可能である。

このような合成木材は丈夫であり、優れた物理特性を有するとともに、環境にやさしく、しかも、再生可能であることから、木材に代え得る新素材であって、その市場が急成長しつつあり、様々な合成木材製品が開発されているのが現状である。

一方、従来の合成木材は機械的後加工により模様を形成する方法が主流をなしており、時には顔料を用いて模様を形成する方法が用いられている。

しかしながら、既存の合成木材押出物はほとんどの場合に単色及び単調な模様を有するため、実際の高級木に現れる波打ち、実線、斜線、点線などの木目模様を形成することができないという問題がある。

これにより、木目模様マスターバッチを押出器の途中に投入して僅かな模様を表現したが、実際の木のような自然さを実現することは困難であるという問題がある。

本発明は上述した問題点を解決するために案出されたものであり、押出成形により製造される合成木材の表面に様々な木目模様を形成することにより実際の木とほとんど同じ自然さを実現できるようにした合成木材製造用押出ダイ、これを備える製造装置及び製造方法とこれにより製造される合成木材を提供するところにその目的がある。

上述した目的を達成するための本発明の押出ダイは、内層を形成する押出物を通過可能なように矩形の押出孔が貫設される一対の金型と、前記金型の接合面に所定の隙間を維持可能なように向かい合うように形成されるが、上下非対称的に形成されて供給される他の押出物を注入する流路を備えて、前記押出孔を通過する前記内層の外周縁に異なる木目模様が形成された表面層を形成する表面層形成部と、を備えることを特徴とする。

この場合、前記流路は、前記押出孔の垂直中心部を基準として上部の一方の側に形成される第１注入部と、下部の他方の側に前記第１注入部と上下非対称的に形成される第２注入部と、を備えることを特徴とする。

また、前記第１及び第２注入部内の接合隙間をなす対向面には、前記押出物に含まれるが、溶融できずに滞る異色顔料屑の注入が行われるように複数の注入溝が前記押出孔の周縁に沿って隔設されることを特徴とする。

さらに、前記注入溝は、前記金型の接合隙間に比べて大きな直径を有するように形成されることを特徴とする。

また、上述した目的を達成するための本発明の合成木材の製造装置は、ホッパーを介して投入される原料をヒーターの加熱により溶解する加熱シリンダーと、前記加熱シリンダーの内部において溶解された原料を押出する押出スクリューとを有する主押出器と、ホッパーを介して投入される原料をヒーターの加熱により溶解する加熱シリンダーと、前記加熱シリンダーの内部において溶解された原料を押出する押出スクリューとを有する補助押出器と、前記主押出器により押出成形された内層が通過可能なように矩形の押出孔が貫設される一対の金型と、前記金型の接合面に所定の隙間を維持可能なように向かい合うように形成されるが、上下非対称的に形成される一方、前記補助押出器を介して供給される押出物を注入する流路を備えて前記押出孔を通過する内層の外周縁に異なる木目模様が形成された表面層を形成する表面層形成部とを有する押出ダイと、を備えることを特徴とする。

さらに、上述した目的を達成するための本発明の合成木材の製造方法は、主押出器を構成するホッパーに投入された原料を加熱シリンダーの内部においてヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して内層を押出成形するステップと、補助押出器を構成するホッパーに投入された原料を加熱シリンダーの内部においてヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して押出するステップと、前記主押出器により押出成形される内層を押出ダイの押出孔に通させると共に、前記押出孔を通過する前記内層の外周縁に前記補助押出器を介して供給される押出物を上下非対称的に形成された流路を介して注入して異なる木目模様が形成された表面層を形成するステップと、を含むことを特徴とする。

この場合、前記補助押出器を介して供給される押出物は、溶融温度、溶融粘度及び色相が異なる２種以上の可塑化された熱可塑性高分子樹脂及び顔料屑を含むことを特徴とする。

また、前記補助押出器を介して供給される押出物に含まれるが、溶融できずに前記流路の一方の側に滞る異色顔料屑は前記流路内に複数隔設された注入溝を介して注入されながら前記表面層上に波打ち（クラウン）、直線、点線、斜線の模様を形成することを特徴とする。

さらに、上述した目的を達成するための本発明の合成木材は、前記合成木材の製造方法により製造されることを特徴とする。

以上の構成を有する本発明は、内部に非対称流路を備えた押出ダイを用いて合成木材を構成する内層の表面に様々な木目模様が形成された表面層を形成することにより、実際の木とほとんど同じ自然さを実現することができるというメリットがある。

本発明による合成木材製造装置の全体構成を示す構成図である。 本発明による合成木材製造用押出ダイの分解斜視図である。 本発明による合成木材製造用押出ダイの内部構造を示す側面図である。 図３の押出ダイが結合された状態のＩ−Ｉ線断面図及び内層の外周縁に表面層を形成する状態を示す図である。 本発明による木目模様が形成された合成木材を示す図面代用写真である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態の構成及び作用について詳細に説明する。

ここで、各図面の構成要素に対して参照符号を附するに当たって、同じ構成要素に限ってはたとえ他の図面上に表示されているとしてもできる限り同じ符号を附していることに留意すべきである。

図１は、本発明による合成木材製造装置の全体構成を示す構成図であり、図２は、本発明による合成木材製造用押出ダイの分解斜視図であり、図３は、本発明による合成木材製造用押出ダイの内部構造を示す側面図であり、図４は、図３の押出ダイが結合された状態のＩ−Ｉ線断面図及び内層の外周縁に表面層を形成する状態を示す図であり、図５は、本発明による木目模様が形成された合成木材を示す図面代用写真である。

図１を参照すると、内層１１と表面層１２の押出物よりなる合成木材１０を製造するための本発明の好適な実施形態による合成木材製造装置１００は、主押出器１１０と、補助押出器１２０及び押出ダイ１３０を備える。

主押出器１１０は、合成木材を構成する押出物のうち内層１１を形成する役割を果たす。ここで、好ましくは、このような主押出器１１０は、ホッパー１１１を介して投入される原料をヒーターの加熱により溶解する加熱シリンダー１１３と、加熱シリンダー１１３の内部において溶解された原料を押出する押出スクリュー（図示せず）と、を備える。

補助押出器１２０は、主押出器１１０により押出される内層１１の外周縁に所定の厚さの表面層１２を形成可能なように押出物を供給する役割を果たす。ここで、好ましくは、このような補助押出器１２０は、ホッパー１２１を介して投入される原料をヒーターの加熱により溶解する加熱シリンダー１２３と、加熱シリンダー１２３の内部において溶解された原料を押出する押出スクリュー（図示せず）と、を備える。この場合、補助押出器１２０を介して供給される押出物には、表面層１２に様々な色相とパターンの木目模様を形成可能なように溶融温度、溶融粘度及び色相が異なる少なくとも２種以上の可塑化された熱可塑性高分子樹脂及び顔料屑が含まれる。

押出ダイ１３０は、補助押出器１２０から異色顔料屑入り押出物を供給されて主押出器１１０を介して押出移送される内層１１の外周縁に所定の厚さに表面層１２を形成するとともに、表面層１２の上に異なる様々な色相とパターンの木目模様を形成する役割を果たす。

図２及び図３を参照して押出ダイ１３０の構造について具体的に説明すると、前記押出ダイ１３０は、主押出器１１０により押出される内層１１が通過可能なように矩形の押出孔１３３が貫設される一対の金型１３１と、前記金型１３１の接合面１３１ａに所定の隙間ｔを維持可能なように向かい合うように形成されるが、上下非対称的に形成されて補助押出器１２０を介して注入される押出物を注入する流路１３６を有する表面層形成部１３５と、を備える。この場合、本発明の図面では、便宜のために、金型１３１の接合面１３１ａに介装されて気密を維持するパッキンまたはガスケットの構造を省略する。

ここで、好ましくは、前記流路１３６は、押出孔１３３の垂直中心部を基準として上部の一方の側に形成される第１注入部１３６ａと、押出孔１３３の下部の他方の側に第１注入部１３６ａと上下非対称的に形成される第２注入部１３６ｂと、を備える。もし、前記第１及び第２注入部１３６ａ、１３６ｂが同じ垂直線上に上下対称的に形成された場合には、内層１１の外周縁に均一なパターンの木目模様が形成される。

参考までに、前記第１注入部１３６ａは、押出孔１３３における上方に形成された流路１３６の全体を指し示し、前記第２注入部１３６ｂは、押出孔１３３における下方に形成された流路１３６の全体を指し示す。

この場合、前記第１及び第２注入部１３６ａ、１３６ｂ内の接合隙間ｔをなす対向面には、第１及び第２注入部１３６ａ、１３６ｂの内部に供給される押出物に含まれるが、溶融できずに滞る（特に、「Ａ」区間）異色顔料屑を一緒に注入可能なように複数の注入溝１３６ｃがそれぞれ形成される。ここで、好ましくは、これらの注入溝１３６ｃは押出孔１３３の周縁に沿って複数隔設されるが、金型１３１の接合隙間ｔに比べて大きな直径（約１．５〜２倍）を有するように形成される。

このような構造を有する流路１３６は上下非対称的に形成されることにより、第１及び第２注入部１３６ａ、１３６ｂを介して供給される押出物が流路１３６内において不規則的に流動される。そして、図４に示すように、隙間ｔを介して押出物の注入が行われながら、押出孔１３３を通過する内層１１（約２０ｍｍの厚さ）の外周縁に所定の厚さ（約１ｍｍ）の表面層１２を形成する。

このとき、金型１３１の隙間ｔに比べて大きな粒子により形成されて隙間ｔを通過できずに第１及び第２注入部１３６ａ、１３６ｂの一方の側に滞る未溶融の顔料屑は注入溝１３６ｃを介して押出孔１３３の内側に円滑に注入される。

図５を参照すると、注入溝１３６ｃを介して注入される未溶融の顔料屑が含まれている押出物は、表面層１２の上に波打ち（クラウン）、直線、点線、斜線の模様などの各種のパターンを不規則的に形成する。すなわち、自然な木目模様とほとんど同じ表面層１２が形成された合成木材が得られる。

以下、上記の構成を有する本発明による合成木材製造装置１００を用いた合成木材の製造過程について説明する。

先ず、主押出器１１０を構成するホッパー１１１に投入された原料を加熱シリンダー１１３の内部においてヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して内層１１を押出成形する。

これと同時に、補助押出器１２０を構成するホッパー１２１に投入された原料を加熱シリンダー１２３の内部においてヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して押出する。

前記主押出器１１０により押出される内層１１の押出物を押出ダイ１３０の押出孔１３３に通過させると共に、前記押出孔１３３を通過する内層１１の外周縁に補助押出器１２０により押出された押出物を上下非対称的に形成された流路１３６を介して注入することにより、異なる木目模様が形成された表面層１２を所定の厚さに形成する。

このとき、前記流路１３６を介して注入される押出物は未溶融の複数の色の異なる顔料屑を含み、前記顔料屑は前記流路１３６内に複数隔設された注入溝１３６ｃを介して注入されながら内層１１の外周縁に波打ち（クラウン）、直線、点線、斜線の模様が形成された表面層１２を形成する。

このような製造過程を経て本発明による木目模様が形成された合成木材は、冷却、切断などの後加工工程を経た後に製品化される。

以上、本発明を特定の好適な実施形態を挙げて図示及び説明したが、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の変更と修正が可能であるということはいうまでもない。

１０：合成木材
１１：内層
１２：表面層
１００：合成木材製造装置
１１０：主押出器
１２０：補助押出器
１３０：押出ダイ
１３１：金型
１３１ａ：接合面
１３３：押出孔
１３５：表面層形成部
１３６：流路
１３６ａ：第１注入部
１３６ｂ：第２注入部
１３６ｃ：注入溝

Claims (9)

1. 内層（１１）を形成する押出物を通過可能なように矩形の押出孔（１３３）が貫設される一対の金型（１３１）と、
   前記金型（１３１）の接合面に所定の隙間（ｔ）を維持可能なように向かい合うように形成されるが、上下非対称的に形成されて供給される他の押出物を注入する流路（１３６）を備えて、前記押出孔（１３３）を通過する前記内層（１１）の外周縁に異なる木目模様が形成された表面層（１２）を形成する表面層形成部（１３５）と、
   を備えることを特徴とする合成木材製造用押出ダイ。
2. 前記流路（１３６）は、
   前記押出孔（１３３）の垂直中心部を基準として上部の一方の側に形成される第１注入部（１３６ａ）と、
   下部の他方の側に前記第１注入部（１３６ａ）と上下非対称的に形成される第２注入部（１３６ｂ）と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の合成木材製造用押出ダイ。
3. 前記第１及び第２注入部（１３６ａ）（１３６ｂ）内の接合隙間（ｔ）をなす対向面には、
   前記押出物に含まれるが、溶融できずに滞る異色顔料屑の注入が行われるように複数の注入溝（１３６ｃ）が前記押出孔（１３３）の周縁に沿って隔設されることを特徴とする請求項２に記載の合成木材製造用押出ダイ。
4. 前記注入溝（１３６ｃ）は、
   前記金型（１３１）の接合隙間（ｔ）に比べて大きな直径を有するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の合成木材製造用押出ダイ。
5. ホッパー（１１１）を介して投入される原料をヒーターの加熱により溶解する加熱シリンダー（１１３）と、前記加熱シリンダー（１１３）の内部において溶解された原料を押出する押出スクリューとを有する主押出器（１１０）と、
   ホッパー（１２１）を介して投入される原料をヒーターの加熱により溶解する加熱シリンダー（１２３）と、前記加熱シリンダー（１２３）の内部において溶解された原料を押出する押出スクリューとを有する補助押出器（１２０）と、
   前記主押出器（１１０）により押出成形された内層が通過可能なように矩形の押出孔（１３３）が貫設される一対の金型（１３１）と、前記金型（１３１）の接合面（１３１ａ）に所定の隙間（ｔ）を維持可能なように向かい合うように形成されるが、上下非対称的に形成される一方、前記補助押出器（１２０）を介して供給される押出物を注入する流路（１３６）を備えて前記押出孔（１３３）を通過する内層（１１）の外周縁に異なる木目模様が形成された表面層（１２）を形成する表面層形成部（１３５）とを有する押出ダイ（１３０）と、
   を備えることを特徴とする合成木材の製造装置。
6. 主押出器（１１０）を構成するホッパー（１１１）に投入された原料を加熱シリンダー（１１３）の内部においてヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して内層（１１）を押出成形するステップと、
   補助押出器（１２０）を構成するホッパー（１２１）に投入された原料を加熱シリンダー（１２３）の内部においてヒーターの加熱により溶解し、前記溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して押出するステップと、
   前記主押出器（１１０）により押出成形される内層（１１）を押出ダイ（１３０）の押出孔（１３３）に通させると共に、前記押出孔（１３３）を通過する前記内層（１１）の外周縁に前記補助押出器（１２０）を介して供給される押出物を上下非対称的に形成された流路（１３６）を介して注入して異なる木目模様が形成された表面層（１２）を形成するステップと、
   を含むことを特徴とする合成木材の製造方法。
7. 前記補助押出器（１２０）を介して供給される押出物は、溶融温度、溶融粘度及び色相が異なる２種以上の可塑化された熱可塑性高分子樹脂及び顔料屑を含むことを特徴とする請求項６に記載の合成木材の製造方法。
8. 前記補助押出器（１２０）を介して供給される押出物に含まれるが、溶融できずに前記流路（１３６）の一方の側に滞る異色顔料屑は前記流路（１３６）内に複数隔設された注入溝（１３６ｃ）を介して注入されながら前記表面層（１２）上に波打ち（クラウン）、直線、点線、斜線の模様を形成することを特徴とする請求項７に記載の合成木材の製造方法。
9. 請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の製造方法により製造されることを特徴とする合成木材。

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