JP6601305B2 - 樹脂製品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、大気開放された成形型内に植物繊維配合樹脂のペレットを供給し、前記成形型を加熱して前記ペレットを溶融させ、前記植物繊維配合樹脂を固化させることで樹脂製品を製造する樹脂製品の製造方法に関する。

樹脂モールド製品を製造するモールド装置が特許文献１に記載されている。モールド装置は、金型の成形部内に金属板等をセットした状態で、前記金型の成形部内に溶融した樹脂を高圧で射出することで、複雑な形状の樹脂製品を製造できるようになる。しかし、モールド装置は設備コストが高額となる。このため、単純な形状の樹脂製品では、図９に示すように、低コストのオープン型１００が好適に使用される。即ち、オープン型１００は、容器状の金型を備えており、金型内に樹脂ペレット１０３を供給して、前記金型を加熱装置１０５により加熱できるように構成されている。これにより、樹脂ペレット１０３が熱で溶融し、溶融した樹脂が固化することで、オープン型１００の金型の平面形状と等しい形状の樹脂製品が成形される。

特開２０１２−１３１１４２号公報

近年、樹脂製品の強度を向上させたり、使用性能を向上させるため、樹脂に植物繊維を配合することが行なわれている。樹脂は加熱すると溶融するのに対し、植物繊維は加熱しても固体のままであるため、植物繊維配合樹脂のペレット１０３ｐは、図１０の右図に示すように、完全に溶融した状態でも流動性が低い。このため、オープン型１００（金型）の成形底面１００ｂに対し、溶融した植物繊維配合樹脂１０３ｍの接触角θ０が90°よりも大きくなることがある。即ち、溶融した植物繊維配合樹脂１０３ｍと成形底面１００ｂとの接触面積に対し、前記成形底面１００ｂより上方の前記植物繊維配合樹脂１０３ｍの平断面積が大きくなる場合がある。このため、オープン型１００で前記ペレット１０３ｐを溶融させる際に、図１１に示すように、隣り合う植物繊維配合樹脂１０３ｍ間に気泡が入り込んで、樹脂製品の表面に空洞Ｓが形成されることがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、大気開放された成形型を使用する樹脂製品の製造方法において、植物繊維配合樹脂を使用した樹脂製品の表面に空洞が形成されないようにして、樹脂製品の成形品質を向上させることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。請求項１の発明は、大気開放された成形型内に植物繊維配合樹脂のペレットを供給し、前記成形型を加熱して前記ペレットを溶融させ、前記植物繊維配合樹脂を固化させることで樹脂製品を製造する樹脂製品の製造方法であって、前記成形型内の成形底面上で単一の前記ペレットが、そのペレットを構成するポリエチレン樹脂の融点を超えて加熱されて完全に溶融した場合に、溶融して表面張力により半球状に変形した前記ペレットである前記植物繊維配合樹脂の前記成形底面に対する接触角が90°以下となるように、前記植物繊維配合樹脂における前記ポリエチレン樹脂と植物繊維との配合割合と、前記成形底面の材質とが設定されている。

本発明によると、成形型の成形底面に対する溶融した植物繊維配合樹脂の接触角が90°以下になる。したがって、単一のペレットが成形型の成形底面上で溶融した場合、溶融した植物繊維配合樹脂の形状は半球形、あるいはそれよりも扁平な形状になる。即ち、溶融した植物繊維配合樹脂と成形底面との接触面積に対し、前記成形底面より上方の前記植物繊維配合樹脂の平断面積が必ず小さくなる。このため、複数のペレットが溶融する際に、各々のペレット間の空気が溶融した植物繊維配合樹脂に巻き込まれ難くなる。このため、樹脂製品の表面に空洞等が形成されることがなく、樹脂製品の成形品質が向上する。

請求項２に係る発明によると、成形底面上に紙を敷いた状態でペレットを受け、成形型を加熱して前記ペレットを溶融させる。このため、紙の繊維間を通して隣り合うペレット間の空気を排出できるとともに、成形底面に対する溶融した植物繊維配合樹脂の接触角を小さく押えることができる。

請求項３に係る発明によると、植物繊維配合樹脂に使用される植物繊維は木粉である。ここで、前記ポリエチレンの融点は約110℃であり、木粉の劣化温度は200℃以上であるため、植物繊維配合樹脂が完全に溶融した状態であっても木粉の劣化を防止できる。

請求項４に係る発明によると、ポリエチレン樹脂に対する木粉の配合割合は、重量比率で5〜30パーセントに設定されている。このため、溶融した植物繊維配合樹脂の流動性を比較的大きくできる。

請求項５に係る発明によると、ポリエチレン樹脂には、溶融したときの流動性が550ｇ/10分以上の低密度ポリエチレンが使用されている。このため、溶融した植物繊維配合樹脂の流動性をさらに大きくできる。

請求項６に係る発明によると、成形底面上に敷かれる紙には、薬包紙が使用されている。このため、成形底面に対する溶融した植物繊維配合樹脂の接触角をさらに小さく押えることができる。

本発明によると、大気開放された成形型を使用する樹脂製品の製造方法において、植物繊維配合樹脂を使用した樹脂製品の表面に空洞が形成されることがなく、樹脂製品の成形品質が向上する。

本発明の実施形態１に係る樹脂製品の製造方法に使用されるオープン型を表わす模式縦断面図である。 前記樹脂製品の製造方法の一工程を表わす模式縦断面図である。 前記樹脂製品を表す模式斜視図である。 植物繊維配合樹脂の仕様、型表面材質、接触角の関係を記載した表である。 オープン型の成形底面上に紙を敷いた状態において、前記成形底面上で単一の樹脂ペレットが溶融した状態、及び溶融した植物繊維配合樹脂の接触角を表わす側面図である。 オープン型の成形底面上に紙を敷いた状態において、前記成形底面上で複数の樹脂ペレットが溶融した状態を表わす側面図である。 オープン型の成形底面上にアルミ箔を敷いた状態において、前記成形底面上で単一の樹脂ペレットが溶融した状態、及び溶融した植物繊維配合樹脂の接触角を表わす側面図である。 オープン型の成形底面上にアルミ箔を敷いた状態において、前記成形底面上で複数の樹脂ペレットが溶融した状態を表わす側面図である。 従来の樹脂製品の製造方法で使用されるオープン型を表わす模式縦断面図である。 オープン型の成形底面上で単一の樹脂ペレットが溶融した状態、及び溶融した植物繊維配合樹脂の接触角を表わす側面図である。 オープン型の成形底面上で複数の樹脂ペレットが溶融した状態を表わす側面図である。

［実施形態１］
以下、図１から図８に基づいて本発明の実施形態１に係る樹脂製品の製造方法について説明する。本実施形態に係る樹脂部品は調理場で使用されるまな板Ｍであり、大気開放された成形型１０、即ち、オープン型１０により成形された樹脂成形体Ｍ０を所定サイズに切断することにより形成される。ここで、図中に示す上下左右は、オープン型１０の上下左右に対応している。

＜オープン型１０について＞
オープン型１０は、図１、図２に示すように、植物繊維配合樹脂のペレット３（以下、樹脂ペレット３という）を溶融させて角形の平板状に成形する型であり、平面角形の上部解放容器状の金型１２を備えている。金型１２は、内側が溶融した植物繊維配合樹脂３ｍを成形する成形部１２０となっており、前記成形部１２０を構成する成形底面１２２が水平に保持されている。また、金型１２の下側には、前記金型１２を加熱する加熱装置１４が設置されている。加熱装置１４は、金型１２を約150℃に加熱できるように、温度制御が可能に構成されている。さらに、金型１２の成形底面１２２上には、紙１６等のシート状部材が敷かれるようになっている。即ち、オープン型１０、及び金型１２が本発明の成形型に相当する。

＜植物繊維配合樹脂について＞
植物繊維配合樹脂は、ポリエチレン樹脂に木粉を配合して混練機により混練したもので、所定サイズのペレット３（樹脂ペレット３）に成形されている。ここで、ポリエチレン樹脂としては、図４の表に示すように、流動性（ＭＦＲ）が55ｇ／分以上の低密度ポリエチレンが使用される。また、木粉としては、米ツガの木粉で80メッシュのものが使用される。そして、ポリエチレン樹脂に対する木粉の配合割合は、重量比率で約10パーセントに設定されている。

＜型表面材料について＞
型表面材料は、オープン型１０（金型１２）の成形底面１２２上に敷かれるシート状部材の材料であり、図４に示すように、厚み寸法が31μmの薬包紙、厚み寸法が0.02〜0.03mmのグラシン紙、厚み寸法が100μm以下のワックス紙、あるいはアルミ箔等が使用される。

＜溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの接触角について＞
接触角は、図５の右図等に示すように、樹脂ペレット３が完全に溶融したときのオープン型１０の成形底面１２２に対する植物繊維配合樹脂３ｍの接線の角度である。前記接触角は、固体表面の状態と、固体表面上に配置される液体の種類とにより同じ値を得ることができる。即ち、接触角は、オープン型１０の成形底面１２２上に敷かれるシート状部材の材質と、植物繊維配合樹脂３ｍを構成する樹脂の種類、及び樹脂と木粉の配合比率等とによって決定される。

先ず、オープン型１０の成形底面１２２上に薬包紙、グラシン紙、あるいはワックス紙等の紙１６を敷いた場合の溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの接触角θ１の求め方について説明する。先ず、前記紙１６が敷かれたオープン型１０の成形底面１２２上に、図５の左図に示すように、単一の樹脂ペレット３をセットし、加熱装置１４により約150℃に加熱した状態で約30分放置する。

これにより、樹脂ペレット３を構成するポリエチレン（融点約110℃）が完全に溶融し、図５の右図に示すように、植物繊維配合樹脂３ｍが溶融状態に保持される。そして、植物繊維配合樹脂３ｍが溶融状態となることで、植物繊維配合樹脂３ｍは表面張力により扁平半球状に変形する。即ち、樹脂ペレット３の形状が如何なる形状であっても、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの形状は表面張力により扁平半球状となる。この状態で、接触角計によりオープン型１０の成形底面１２２（紙１６の表面）に対する植物繊維配合樹脂３ｍの接線の角度を測定することで、接触角θ１を求めることができる。

オープン型１０の成形底面１２２上に薬包紙、グラシン紙、あるいはワックス紙等の紙１６を敷いた場合の植物繊維配合樹脂３ｍの接触角θ１は、共に約35°であった（図４参照）。また、前記紙１６の代わりにオープン型１０の成形底面１２２上にアルミ箔１８を敷いた場合には、図４、図７、及び図８に示すように、同じ樹脂ペレット３を使用した場合でも植物繊維配合樹脂３ｍの接触角θ２は約65°であった。

＜樹脂製品（まな板Ｍ）の製造方法について＞
先ず、前記低密度ポリエチレンと米ツガの木粉（80メッシュ）とを重量比率９対１で混練した後、所定サイズで成形した樹脂ペレット３を準備する。次に、図１に示すように、オープン型１０（金型１２）の成形底面１２２上に、例えば、薬包紙１６を敷いた状態で、所定量の樹脂ペレット３をオープン型１０（金型１２）内に供給する。この状態で、オープン型１０を加熱装置１４により約150℃に加熱する。これにより、図５の右図、及び図６に示すように、オープン型１０の成形底面１２２上の樹脂ペレット３が溶融する。なお、加熱温度を約150℃に制御しているため、木粉の劣化を防止できる。ここで、上記したように、オープン型１０の成形底面１２２上に薬包紙１６を敷いた場合の溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの接触角θ１は約35°である。

このため、樹脂ペレット３がオープン型１０の成形底面１２２上で溶融した場合、図５の右図、図６に示すように、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの形状は半球形よりも扁平な形状になる。即ち、植物繊維配合樹脂３ｍとオープン型１０の成形底面１２２との接触面積に対し、前記成形底面１２２より上方の植物繊維配合樹脂３ｍの平断面積が必ず小さくなる。このため、複数の樹脂ペレット３が溶融する際に、各々の樹脂ペレット３間の空気が溶融した植物繊維配合樹脂３ｍに巻き込まれ難くなる。また、仮に溶融した植物繊維配合樹脂３ｍが空気を巻き込んだ場合でも空気は薬包紙１６の繊維間を通過して外部に導かれる。

このようにして、図２に示すように、樹脂ペレット３が溶融し、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍが固化することで、オープン型１０の角形形状と等しい角形平板状の樹脂成形体Ｍ０を得ることができる。ここで、上記したように、各々の樹脂ペレット３間の空気が溶融した植物繊維配合樹脂３ｍに巻き込まれ難くなるため、樹脂成形体Ｍ０（樹脂製品）の表面に空洞等が形成されることがない。次に、角形平板状の樹脂成形体Ｍ０から薬包紙１６を剥離させ、樹脂成形体Ｍ０を、図３に示すように、まな板Ｍの形状に合わせて切断することで、まな板Ｍが完成する。ここで、オープン型１０の成形底面１２２上に薬包紙１６を敷く例を示したが、薬包紙１６に代わりにグラシン紙やワックス紙を使用しても良いし、アルミ箔を使用することも可能である。

＜本実施形態に係る樹脂製品の成形方法の長所について＞
本実施形態に係る樹脂製品の成形方法によると、オープン型１０の成形底面１２２上に対する溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの接触角θ１，θ２が90°以下になる。したがって、単一の樹脂ペレット３がオープン型１０の成形底面１２２上で溶融した場合、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの形状は半球形よりも扁平な形状になる。即ち、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍとオープン型１０の成形底面１２２との接触面積に対し、前記成形底面１２２より上方の植物繊維配合樹脂３ｍの平断面積は必ず小さくなる。このため、複数の樹脂ペレット３が溶融する際に、各々の樹脂ペレット３間の空気が溶融した植物繊維配合樹脂３ｍに巻き込まれ難くなる。このため、樹脂成形体Ｍ０（樹脂製品）の表面に空洞等ができなくなり、まな板Ｍの成形品質が向上する。

また、オープン型１０の成形底面１２２上に紙１６を敷いた状態で樹脂ペレット３を受ける構成のため、紙１６の繊維間を通して隣り合う樹脂ペレット３間の空気を排出できるとともに、オープン型１０の成形底面１２２に対する溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの接触角を小さく押えることができる。また、植物繊維配合樹脂のベースとなる樹脂はポリエチレン（融点約110℃）であり、植物繊維は木粉である。このため、木粉の劣化温度（200℃）以下で植物繊維配合樹脂３ｍを完全に溶融させることができる。また、樹脂（ポリエチレン）に対する木粉の配合割合は、重量比率で10パーセントに設定されている。このため、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの流動性を大きく、接触角を小さく押えることができる。また、樹脂には、溶融したときの流動性が55ｇ/分以上のポリエチレンが使用されているため、溶融した植物繊維配合樹脂３ｍの流動性をさらに大きくできる。

＜変更例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態に係る植物繊維配合樹脂では、ポリエチレンに対する木粉の配合割合を重量比率で10パーセントに設定する例を示した。しかし、ポリエチレンに対する木粉の配合割合を重量比率で5〜30パーセントの間で設定することが可能である。また、オープン型１０の成形底面１２２上に敷く紙１６として薬包紙等を例示したが、耐熱紙テープ等を使用することも可能である。

３・・・・樹脂ペレット（植物繊維配合樹脂のペレット）
３ｍ・・・溶融した植物繊維配合樹脂
１０・・・オープン型（成形型）
１２・・・金型（成形型）
１２０・・成形部
１２２・・成形底面
１６・・・紙
１６・・・薬包紙
１８・・・アルミ箔
Ｍ０・・・樹脂成形体（樹脂製品）
Ｍ・・・・まな板（樹脂製品）

Claims (6)

1. 大気開放された成形型内に植物繊維配合樹脂のペレットを供給し、前記成形型を加熱して前記ペレットを溶融させ、前記植物繊維配合樹脂を固化させることで樹脂製品を製造する樹脂製品の製造方法であって、
   前記成形型内の成形底面上で単一の前記ペレットが、そのペレットを構成するポリエチレン樹脂の融点を超えて加熱されて完全に溶融した場合に、
   溶融して表面張力により半球状に変形した前記ペレットである前記植物繊維配合樹脂の前記成形底面に対する接触角が90°以下となるように、前記植物繊維配合樹脂における前記ポリエチレン樹脂と植物繊維との配合割合と、前記成形底面の材質とが設定されている樹脂製品の製造方法。
2. 請求項１に記載された樹脂製品の製造方法であって、
   前記成形底面上に紙を敷いた状態で前記ペレットを受け、前記成形型を加熱して前記ペレットを溶融させる樹脂製品の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された樹脂製品の製造方法であって、
   前記植物繊維配合樹脂に使用される前記植物繊維は木粉である樹脂製品の製造方法。
4. 請求項３に記載された樹脂製品の製造方法であって、
   前記ポリエチレン樹脂に対する木粉の配合割合は、重量比率で5〜30パーセントに設定されている樹脂製品の製造方法。
5. 請求項３又は請求項４のいずれかに記載された樹脂製品の製造方法であって、
   前記ポリエチレン樹脂には、溶融したときの流動性が550ｇ/10分以上の低密度ポリエチレンが使用されている樹脂製品の製造方法。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載された樹脂製品の製造方法であって、
   前記成形底面上に敷かれる紙には、薬包紙が使用されている樹脂製品の製造方法。

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