JP6934736B2 - 一体押出成形体及び建築用部材 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、金属製芯材入り一体押出成形体および建築用部材に関する。

従来より、金属製芯材入り一体押出成形体として、アルミニウムなどの金属からなる基材と基材に押出被覆される被覆層とを有し、該被覆層が少なくとも熱可塑性合成樹脂、特にポリエチレン、および木粉を含む複合押出被覆材が知られている（特許文献１）。そのような複合押出被覆材は被覆層に木粉が含有されるため、上質な木質感が得られる。

しかしながら上記した押出被覆材は、芯材と被覆層との間で十分な接着性が得られないことが問題となっていた。例えば、長期の保管または使用、寒熱の繰り返し、水との接触などの要因により接着性が低下していた。このような接着性の低下は、温度変化による芯材と被覆層の伸縮の違いにより芯材が見えるなどの不具合を引き起こしたり、異型断面形状の場合に被覆層の出隅、入隅部が製造時や使用時に浮いてきたり、表面樹脂に傷が付くと被覆層が剥がれ易くなる、といった問題を生じていた。

この問題に対し、アルミニウム製基材と、合成樹脂、特にアクリル系樹脂を含む被覆層との間に、α−オレフィンとエポキシ基含有不飽和モノマーを重合させてなる共重合体を含有する接着層を形成することによって、接着性を向上させる技術が報告されている（特許文献２）。

特開２００２−１２０３３３号公報 特開２０１２−６６４０３号公報

しかし、特許文献２の押出成形体においても、金属製芯材の一部にのみ被覆層が設けられている場合には、被覆層の端部が剥がれやすくなるという問題があった。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、金属製芯材の一部にのみ被覆層が設けられている場合であっても、被覆層の端部からの剥離を防止することができる一体押出成形体及び建築用部材を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の一体押出成形体及び建築用部材を提供する。

本発明の第１態様によれば、金属製の芯材の表面の一部に、木粉を含有する合成樹脂製の被覆層と、前記被覆層と前記芯材との間に形成される接着層を有する一体押出成形体であって、
前記金属製の芯材の表面の一部に位置する前記被覆層は、前記金属製の芯材の表面に位置する端部を有し、
前記芯材は、押出成形方向に交差する方向における断面において、前記被覆層の端部近傍に、奥部位に拡張部を有し且つ前記被覆層及び前記接着層が充填されることにより記被覆層の剥離を防止する剥離防止溝を備えることを特徴とする、一体押出成形体を提供する。

本発明の第２態様によれば、被覆層が０．７〜５ｍｍの厚みを有し、接着層が０．０５〜０．５ｍｍの厚みを有することを特徴とする、第１態様の一体押出成形体を提供する。

本発明の第３態様によれば、前記被覆層及び接着層は、前記金属製芯材の外部に露出する露出面に設けられていることを特徴とする、第１又は第２態様の一体押出成形体を提供する。

本発明の第４態様によれば、前記芯材は、押出成形方向に交差する方向における断面形状が、天面及び側面を有する形状であり、前記側面の端部近傍に前記内側に突出する溝形成片を有し、
前記剥離防止溝は、前記側面及び溝形成片内面に囲まれた領域に画定されることを特徴とする、第３態様の一体押出成形体を提供する。

上記の一体押出成型体は、建築用化粧材、建築用手摺り、防犯用面格子、デッキ材、バルコニールーバー等の建築用部材として用いることができる。

本発明によれば、金属製芯材との剥離が生じやすい被覆層の端部近傍に、剥離防止溝を備え当該剥離防止溝に被覆層及び接着層が充填されることにより当該充填部位が浮き上がることなく被覆層の剥離を防止する。その結果、被覆層の芯材に対する良好な接着性が発揮され、長期間の保管または使用、寒熱の繰り返しおよび水との接触によっても、十分な接着性が発揮される。また、剥離防止溝は、その最奧部分に拡張部を有するので、溝内の被覆層及び接着層が溝から脱落することが防止され、被覆層及び接着層の剥離を防止する。

本発明の一体押出成形体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 一体押出成形体の参考例を模式的に示す斜視図である。 本発明の一体押出成形体のさらなる他の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態の一体押出成形体を製造するための共押出式の一体押出成形機の構成を模式的に示す断面図である。 本実施形態にかかる一体押出成型体の剥離防止構造の例を模式的に示す部分拡大断面図である。 本実施形態にかかる一体押出成型体の剥離防止構造の他の例を模式的に示す部分拡大断面図である。 本実施形態にかかる一体押出成型体の剥離防止構造のさらなる他の例を模式的に示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る一体押出成形体について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる一体押出成形体１ａ，１ｂは、芯材２の外表面に被覆層３を有し、該被覆層３と芯材２との間にさらに接着層４を有するものである。詳しくは、例えば図１及び図２に示すように、被覆層３および接着層４は一体押出成形体１ａ，１ｂの押し出し方向Ｍにおいて連続的に形成され、接着層４は被覆層３と芯材２との間に形成される。被覆層３および接着層４は、芯材２の押し出し方向に直行する断面において、芯材２の一部の外表面にのみ形成される。

本明細書中、一体押出成形とは、接着層用材料および被覆層用材料をそれぞれ押出成形すると同時に、それらの層を、送り込まれた芯材に順次被覆して一体化することを意味し、そのような方法で形成されたものを一体押出成形体という。

芯材２はアルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス、亜鉛メッキ鋼、銅等の金属からなるものであり、建築用部材として必要な軽量性及び加工容易性の観点から好ましくアルミニウムまたはアルミニウム合金が好適である。なお、一例として、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる中空または中実の芯材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の押出成形により形成可能である。特に中空形状やコ字形状・Ｌ字形状等種々の異形状の断面を有する芯材の製造には、押出成形が有用である。なお、本発明において「アルミ製」とは、「アルミニウム合金製」もその範疇に含むものである。芯材の断面とは芯材の押出方向に対して垂直な方向の芯材断面である。

アルミ製芯材が中空の形態を有する場合、平板形状を有する場合、および異形状断面を有する場合のアルミ部分の厚みは０．８〜５．０ｍｍ、特に１．１〜３．０ｍｍであることが、アルミの剛性及び押出加工性の観点から好ましい。また芯材が中空または中実の形態を有する場合の全体寸法は特に制限されるものではなく、得られる一体押出成形体の用途に応じて適宜設定されればよい。なお、建築用部材としての剛性及び表面加飾性が求められることからすれば、前記厚みに加えて、芯材幅方向として２０ｍｍ以上、好ましくは３０ｍｍ以上の長さを有することが好ましい。

芯材２は中空または中実の形態を有してよく、その全体形状は特に制限されず、例えば、図１に示すように、断面において天面７及び側面８を備えたコの字状のもの、図２に示すように対向する２つの天面７と側面８とを備えた断面形状が中空矩形のものなどが用いられる。

芯材が中空形状を有する場合において、その断面形状は特に制限されるものではなく、例えば、略円形、略楕円形等であってよい。

一体押出成形体を建築用部材として使用する場合において芯材２は、図１および図２に示すような各面が平坦に構成されているような形状だけではなく、例えば、図３に示すような建築部材としての用途を実現することができるような異形状を有することが多いが、一体押出成形体はこのような異形状であってもよい。なお、図３においては、被覆層３と接着層４とは、一体的に図示している。

被覆層３及び接着層４は、芯材２の外表面のうち一部分にのみ設けられている。後述するように被覆層３は木材のような外観を有し、一体押出成形体の表面装飾性の向上のため、使用時において外部に露出する部分にのみ設けることが好ましい。

本実施形態にかかる一体押出成形体の被覆層３及び接着層４が外表面の一部にのみ設けられているため、被覆層３の端部から剥離が生じやすい。このため、本実施形態の一体押出成形体は、後述するように剥離を防止するための構造を有している。

被覆層３は少なくともベース樹脂および木粉を含有する樹脂層である。ベース樹脂はポリオレフィン系樹脂が好適に使用できる。ポリオレフィン系樹脂は１種類または２種類以上のα−オレフィンをモノマーとして含有する単独重合体または共重合体である。α−オレフィンは、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ヘキセンのような炭素原子数２〜８、好ましくは２〜６のα−オレフィンが挙げられる。好ましいα−オレフィンは、エチレン、プロピレンである。ポリオレフィン系樹脂はモノマーとしてα−オレフィン以外の他のモノマーを含有してもよい。そのような他のモノマーとして、例えば、酢酸ビニル等のビニルエステル系モノマーが挙げられる。

ポリオレフィン系樹脂の具体例として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。好ましいポリオレフィン系樹脂はポリオレフィン、特にポリエチレン、ポリプロピレンである。

ポリオレフィン系樹脂は、従来から公知の方法、例えば、懸濁重合法、溶液重合法等によって製造できるし、または市販品として入手することもできる。特にポリオレフィン系樹脂としてのポリオレフィンは、廃棄されたポリオレフィン製品由来の再生品を利用することもできる。不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン系樹脂の市販品として、例えば、ユーメックス１０１０（三洋化成工業社製）等が使用できる。

本実施形態においては、ベース樹脂にポリオレフィン系樹脂以外の他の樹脂が含有されることを妨げるものではない。他の樹脂として、例えば、アクリルニトリルブタジエンスチレン樹脂が挙げられる。

木粉は、スギ、ヒノキ、ベイツガ等の木材、ならびにそのような木材の端材および廃材を粉砕したもの、おが屑等が好適に用いられ、その粒径は１０〜５００メッシュのものを用いることができるが、より好適なのは６０〜１００メッシュ程度である。木粉として端材および廃材を粉砕したものを用いると、環境負荷が低減されるので好ましい。

木粉の含有量はポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して５〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部である。

被覆層３は単層型であってもよいが、２層以上の多層型であってもよい。多層型被覆層は前記した範囲内の被覆層が２層以上で一体成形されればよい。

被覆層３の厚みは、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、接着性、外観性、生産性の観点から好ましくは０．７〜５ｍｍである。触ったときの木質感および被覆層の接着性のさらなる向上の観点から、被覆層の厚みは１〜３ｍｍ、特に１．５〜２．５ｍｍが好ましい。被覆層が多層型の場合、それらの合計厚みが上記範囲内であればよい。

接着層４はエポキシを含有するポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂を用いることが好ましい。このようなエポキシ基含有ポリオレフィン系樹脂は少なくともα−オレフィンとエポキシ基含有不飽和モノマーを重合させてなる共重合体である。エポキシ基含有ポリオレフィン系樹脂を用いることにより、接着層と被覆層との接着性および接着層と芯材との接着性が向上し、結果として被覆層の芯材に対する接着性が向上する。

接着層の厚みは、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、接着性、生産性の観点から好ましくは０．０５〜０．５ｍｍであり、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。

本発明の一体押出成形体は、生産性、長尺物成形、製品特性の一定性という面から、被覆層および接着層の押出成形と同時に被覆層および接着層を芯材と一体化させる、いわゆる一体押出法によって製造される。例えば、図４に示すような共押出式の一体化押出成形機において、各樹脂層を形成する材料を溶融・混練するための各押出機（図４中、５ａ，５ｂ）より押し出された樹脂を１個のダイス６内で積層すると同時に、それらの層を、送り込まれた芯材２に順次被覆して一体化する。一体化された後は、通常、冷却され、所望の長さ寸法に切断される。図４では被覆層及び接着層用にそれぞれ１台の押出機が使用されているが、これに制限されず、被覆層を多層化するときは、その数に応じて適宜設置することができる。

このようにして構成された、芯材は、押出方向に沿って同形状の断面を有するものであり、押出時において、ダイス６により画定される形状に被覆層３，接着層４が形成される。

また、上記のように、本実施形態にかかる一体押出成型体は、芯材の外表面の一部にのみ被覆層３及び接着層４が設けられる。このため、押出方向に垂直な方向の断面形状における被覆層３及び接着層４が芯材２から剥離することを防止するための構造を有している。

図５から図７は、本実施形態にかかる一体押出成型体の剥離防止構造の例を模式的に示す部分拡大断面図である。本実施形態にかかる一体押出成型体１は、剥離を防止するための構成として、図５から図７に示すように、芯材２に被覆層３及び接着層４が設けられる端部の近傍に、押出方向に伸びる剥離防止溝１０を設け、さらに、被覆層３及び接着層４を剥離防止溝１０内に充填するように構成されている。

剥離防止溝１０は、芯材の表面に設けられた溝であり、内部に被覆層３及び接着層４を充填することができるように構成されている。剥離防止溝１０の深さ寸法Ｄｐは、上記の被覆層３及び接着層４を押出成型によりダイスに加えられる圧力によって充填可能なサイズであればよく、例えば、１．０〜１０．０ｍｍであり、より好ましくは２．０〜５．０ｍｍである。また、同様に、幅寸法Ｗは好ましくは０．５〜１０．０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜７．０ｍｍである。なお、幅寸法Ｗは、溝内での被覆層３及び接着層４の折損を防止するために被覆層３及び接着層４の合計厚みよりも大きくすることが好ましい。

剥離防止溝１０は、芯材２を押出成形による形成と同時に形成することができる。例えば、アルミ製芯材の押出成形時において、所定の長手方向の剥離防止溝１０に対応した凸部を内面に有する金型を押出口に使用することによって、所定の長手方向の剥離防止溝１０を芯材外表面に形成可能である。

長手方向の剥離防止溝１０が、アルミ製芯材を押出成形するときに同時形成されると、溝がより短時間で形成され得るため、一体押出成形体１の生産性が顕著に優れる。しかも、溝がより均一に形成され、接着層との接着性が顕著に優れる。

剥離防止溝１０は最奧部分に、拡張部１１が設けられている。拡張部１１は、特に制限されるものではないが、剥離防止溝１０の開口部分１０ａよりも広がった形状でかつ、被覆層３及び接着層４が充填されやすいものであればよく、その形状は、例えば、図５に示すような円形、図６に示すような矩形、図７に示すようなくさび型、その他、鉤型などが例示できる。また、上記例では、拡張部は剥離防止溝１０の最奥部位に設けられているが、溝の中間位置に設けられていてもよい。

剥離防止溝１０は、被覆層３及び接着層４の端部近傍に相当する芯材２の表面であればどこに設けられてもよい。すなわち、被覆層３及び接着層４の形成位置に応じて剥離防止溝１０の設置位置を決定すればよい。例えば、図５の例では、芯材２の側面８に設けられており、図６の例では、芯材２の側面８の下端小口面９に設けた例を示している。剥離防止溝１０を中空の芯材の側面８や天面７に設ける場合は、図５に示すように、芯材のアルミ部分の肉厚が全体的に大きくなることを防止するため、肉厚部８ａを設け、当該肉厚部８ａに剥離防止溝１０が形成されるようにしてもよい。

また、図７に示すように、剥離防止溝１０を形成するために、側面８の内側に溝形成片１２を設け、当該溝形成片１２と側面８とで囲まれた領域を剥離防止溝１０とすることもできる。溝形成片１２を設けることで、小口面９の肉厚に較べ大きい剥離防止溝１０を設けることができ、一体押出成型体１の軽量化を図ることができる。

図７の例では、溝形成片１２は、側面の下端部位近傍において、断面Ｌ字型に形成されており、芯材の押出成型時に同時に設けられる。

被覆層３及び接着層４は、押出成型器による押出工程において、剥離防止溝１０内に充填され、芯材２の表面の被覆層３及び接着層４と一体的に構成されている。また、被覆層３及び接着層４は、その端部からわずかに内側に剥離防止溝１０が形成されるように構成されることが好ましい。

本実施形態の金属製芯材入り一体押出成形体は、建築用化粧材、建築用手摺り、防犯用面格子、デッキ材、バルコニールーバー等の建築用部材、および家具、什器、照明器具等の部材として有用である。特に建築用部材は、野外での使用において、経年劣化、寒熱の繰り返し、水との接触などの機会が多く、被覆層３が剥離しやすい環境で使用される。本実施形態にかかる一体押出成形体は、剥離防止のための構成を有しているため、上記の被覆層の剥離の問題に対して効果的であり、建築用素材として有用である。

以上説明したように、本実施形態にかかる一体押出成形体によれば、金属製芯材との剥離が生じやすい被覆層の端部近傍に、剥離防止溝を備え当該剥離防止溝に被覆層及び接着層が充填されることにより当該充填部位が浮き上がることなく被覆層の剥離を防止する。その結果、被覆層の芯材に対する良好な接着性が発揮され、長期間の保管または使用、寒熱の繰り返しおよび水との接触によっても、十分な接着性が発揮される。また、剥離防止溝は、その最奧部分に拡張部を有するので、溝内の被覆層及び接着層が溝から脱落することが防止され、被覆層及び接着層の剥離を防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、金属製芯材の形状は図１から図３に示したものではなく、単なる板状体や筒状部材などにおいても用いることができる。

また、剥離防止溝１０の形状においては、特に制限はなく、また、設置位置は、被覆層３などの端部近傍であれば特に限定されるものではない。また、芯材の形状によっては、入隅の壁面に設けることも可能である。さらに、剥離防止溝１０を画定する溝形成片１２の形状や大きさも特に限定されるものではない。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 一体押出成形体
２ 芯材
３ 被覆層
４ 接着層
５ａ，５ｂ 押出機
６ ダイス
７ 天面
８ 側面
８ａ 肉厚部
９ 小口面
１０ 剥離防止溝
１１ 拡張部
１２ 溝形成片

Claims (5)

1. 金属製の芯材の表面の一部に、木粉を含有する合成樹脂製の被覆層と、前記被覆層と前記芯材との間に形成される接着層を有する一体押出成形体であって、
   前記金属製の芯材の表面の一部に位置する前記被覆層は、前記金属製の芯材の表面に位置する端部を有し、
   前記芯材は、押出成形方向に交差する方向における断面において、前記被覆層の端部近傍に、奥部位に拡張部を有し且つ前記被覆層及び前記接着層が充填されることにより前記被覆層の剥離を防止する剥離防止溝を備えることを特徴とする、一体押出成形体。
2. 前記被覆層が０．７〜５ｍｍの厚みを有し、前記接着層が０．０５〜０．５ｍｍの厚みを有することを特徴とする、請求項１に記載の一体押出成形体。
3. 前記被覆層及び前記接着層は、前記芯材の外部に露出する露出面に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の一体押出成形体。
4. 前記芯材は、押出成形方向に交差する方向における断面形状が、天面及び側面を有する形状であり、前記側面の端部近傍に前記側面の前記内側に突出する溝形成片を有し、
   前記剥離防止溝は、前記側面及び溝形成片内面に囲まれた領域に画定されることを特徴とする、請求項３に記載の一体押出成形体。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の一体押出成形体からなる建築用部材。

Images