JPH0524804B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチツクス製品の注型成形方法に
関する。近年充填材を含有したメチルメタクリレ
ート（以下メチルメタクリレートをMMAと略記
する。）を主成分とする重合性単量体あるいは不
飽和ポリエステル樹脂（以下不飽和ポリエステル
樹脂をUPと略記する。）の成形品は人造大理石製
品としての用途を拡大しつつある。人造大理石製
品にはカウンタートツプ、流し台、洗面化粧台な
どのように平板状の基板に袖を有する形状のもの
が多い。本発明はMMAを主成分とする重合性単
量体あるいはUPを鋳型内で重合硬化させて、平
板状の基板に袖を有する形状の注型成形品を製造
する方法に関する。 〔従来の技術〕 プラスチツクス製品の注型成形は、他の成形方
法に比べて大がかりな装置を必要とせず操作も簡
単であるために、広く行なわれている。注型成形
は製品形状からふたつに大別することができる。
ひとつはアクリルシートのキヤスト成形のよう
に、単純な平板を注型成形するものであり、他の
ひとつは複雑な形状のものの注型成形で、一般に
異形注型と呼ばれるものである。このような異形
注型の中でも特に、流し台や浴槽、袖を有する天
板などのように、平板状の基板からなりその周囲
の一部または全部に袖を有する注型成形品は、需
要が多く工業的に重要である。しかし、このよう
なものを平板と同じように注型成形すると、袖お
よびその近辺に不均一な表面を呈するいわゆる
“ひけ”の現象が発生する。ひけは、注型成形品
が重合硬化の途中で鋳型表面から離型して鋳型表
面の転写が不充分であるので、そうでない部分と
表面性が異なつて光沢などの外観が不均一な欠陥
となるものである。ひけを惹起する重合硬化途中
の離型は、重合収縮によつて生じるもので、重合
収縮率の大きいMMAを主成分とする重合性単量
体やUPの注型成形で発生し易く、重合収縮率が
特に大きいMMAを主成分とする重合性単量体の
場合に顕著で問題となつている。このようなひけ
を防止する方法はいろいろと提案されており、平
板などの単純な形状の場合は、例えば２枚のガラ
ス板の間に柔らかいガスケツトをはさみ込んだよ
うな鋳型を用い、重合収縮に応じてガラス板が注
型品との接着力で、柔らかいガスケツトを押しつ
ぶしながら互に接近して、重合収縮を吸収するこ
とで行なつている。しかし前記の平板状の基板に
袖を有するような複雑な形状の注型成形品の場合
は袖およびその近辺に発生するひけを防止するこ
とが難しく種々の工夫がなされている。その主な
ものとしては、鋳型のパーテイングラインにピ
ストンとシリンダーの関係のような嵌合機構を設
けた特殊な鋳型を用いて硬化収縮を補償する方法
（Modern Plastics International，1979年（11
月），20頁に記載）やひけを非使用面のみに集
中して使用面を活かす目的で、鋳型の使用面を構
成する部分のみを加熱して非使用面より早く硬化
させる方法（PLASTICS DESIGN＆
PROCESSING，第15巻，1975年（11月），19〜
21頁に記載）、非使用面を構成する鋳型の全面
に離型フイルムを貼つて常圧下または加圧下に硬
化させる方法（特開昭51−5383号明細書および特
開昭59−232813号明細書に記載）などをあげるこ
とができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしは嵌合機構を備えた特殊な鋳型を必要
とすること、および鋳型の１方向の移動のみでは
移動方向に平行な面のひけを防止できないこと、
は片面のみを加熱する特殊な装置が必要なこ
と、は加圧装置と加圧に耐える強固な鋳型を必
要とし、まま鋳型の片面全面にフイルムを貼る操
作は、複雑な形状の鋳型では繁雑で困難であるこ
と、などの欠点を有している。さらにこれらの方
法を用いてもひけを防止できない場合もあるので
ある。本発明はこのような特殊な鋳型や装置を必
要とせず、簡単で安価な注型用鋳型を用い繁雑な
作業を行なわなくても、平板状の基板からなりそ
の周囲の一部または全部に袖を有する注型成形品
のひけを防止する方法を提供しようとするもので
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は上記方法について鋭意検討した結
果本発明をなすに至つた。すなわちMMAを主成
分とする重合性単量体またはUPを鋳型内で重合
硬化させて、平板状の基板からなりその周囲の一
部または全部に袖を有する注型成形品を製造する
にあたり、基板との境界から少なくとも20mmまで
の範囲における注型成形品の袖の厚さと、袖との
境界から少なくとも50mmまでの範囲における注型
成形品の基板の厚さを次の第１式好ましくは第２
式が成立するように調節することによつて、ひけ
のない注型成形品が得られることを見出したので
ある。 第１式 ｙ＝≦−0.7x＋23 0x≦30 第２式 ｙ≦−0.7x＋20 ０＜ｘ≦28 〔但し、ｘは袖との境界から少なくとも50mmまで
の範囲における注型成形品の基板の厚さ（単位は
mm）、ｙは基板との境界から少なくとも20mmまで
の範囲における注型成形品の袖の厚さ（単位は
mm）である。〕 本発明でいうMMAを主成分とする重合性単量
体とは、MMA単独あるいはその50重量％未満を
他の重合性単量体で置換したものとして定義され
る。他の重合性単量体の例としてはアクリル酸、
メタクリル酸、炭素数１〜18個の１価のアルコー
ルとアクリル酸とのエステル、炭素数２〜18個の
１価のアルコールとメタクリル酸とのエステル、
アクリロニトリルやメタクリロニトリルなどのオ
レフイン系ニトリル、スチレンやα−メチルスチ
レンなどの芳香族オレフイン、酢酸ビニルや安息
香酸ビニルなどのビニルエステル、アクリルアミ
ドやメタクリルアミドなどのビニルアミドのよう
な一管能性単量体およびエチレングリコールジ
（メタ）アクリレートやポリエチレングリコール
ジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチ
ルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−
ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリ
メチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ト
リメチロールプロパントリ（メタ）アクリレー
ト、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アク
リレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メ
タ）アクリレート、ジビニルベンゼンのような多
管能性単量体をあげることができるが、これらに
限定されるものではない。これらMMA以外の重
合性単量体は２種以上混合して用いられていても
差し支えない。なおMMAを主成分とする重合性
単量体は、その一部をそれに可溶なポリマーで置
換してあつてもかまわない。すなわちMMAを主
成分とする重合性単量体にポリマーが溶解したシ
ラツプであつても差し支えないのである。そのよ
うなシラツプはMMAを主成分とする重合性単量
体にポリマーを溶解したり、あるいはMMAを主
成分とする重合性単量体を部分重合して作ること
ができるが、シラツプはポリマー中のMMA単位
も含めてMMAの含有率が50％以上のものが好ま
しく、またポリマーの含有率は２〜50重量％のも
のが好ましい。 本発明でいうUPとは、一般に言われているよ
うに無水マレイン酸やマイレン酸、フマル酸など
の不飽和ジカルボン酸を含むカルボン酸成分がジ
オールやトリオールなどのアルコール成分と反応
した形の不飽和アルキツドをスチレンやMMAな
どの架橋モノマーに溶解したもので特に制限はな
く、普通の市販品を使うことができる。 本発明のMMAを主成分とする重合性単量体お
よびUPは、充填材を含むことも可能である。充
填材を含有した注型成形品は、充填材を含まない
ものに比べ大理石調の美しい外観を有し、また非
使用面のひけなどの欠陥が透けて見えることがな
いなどの利点を有している。充填材の充填率につ
いては特に制限はないが、通常MMAを主成分と
する重合性単量体またはUPと充填材との混合物
の総量を基準にして10〜85重量％の範囲である。
充填率が10重量％未満であると充填効果が乏し
く、85重量％を越えるとスラリーの流動性が失わ
れて注型作業が困難になる。充填材の材質には特
に制限はないが、屈折率がそれを充填した重合硬
化樹脂の屈折率に近いものが、注型成形品が半透
明性を有して高級感を与えるので好ましい。充填
材の例としては一般に充填材として使用されてい
る水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭酸
カルシウム、珪酸カルシウム、アルミン酸カルシ
ウム、硫酸カルシウム、水酸化マグネシウム、シ
リカ、雲母、タルク、クレー、ヒドロキシアパタ
イト、木材などの粉末をあげることができるが、
これらに限定されるものではない。また充填材は
２種以上併用されていてもかまわない。充填材の
他に本発明のMMAを主成分とする重合性単量体
およびUPには必要に応じて、染顔料、補強材、
改質剤、安定剤、離型剤、重合開始剤、重合促進
剤、重合調節剤などを加えることも可能である。 本発明に使用される鋳型の材質に関しては特に
制限はない。材質の例としては一般に使用されて
いるガラス、金属、樹脂、石膏などをあげること
ができるが、これらに限定されるものではない。
鋳型の構造に関しても特に制限はなく、加圧機構
や嵌合機構などを備えた特殊なものは必要なく、
使用面を構成する鋳型面と非使用面を構成する鋳
型面とを柔らかいガスケツトを介して合わせ、ク
ランプで固定したような簡単な構成のもので充分
である。 本発明の注型成形品は、平板状の基板からなり
その周囲の一部または全部に袖を有するものであ
る。ここで言う袖とは基板の一部を非使用面側に
折り曲げたような構造の部分をいうのである。折
り曲げ角度については特に制限はないが通常30〜
120度であつて、90度近辺が最も普通である。折
り曲げ部の曲率半径については特に制限はない
が、製品の使い易さという点から使用面、非使用
面共に０〜30mmが適当である。またこの袖は必ず
しも平面である必要はなく曲面であつてもかまわ
ない。従つて平板状の基板の端部が一定または変
化する曲率で、非使用面側に曲がり込んでいるよ
うなもの、あるいは非使用面側に曲がり込んだ部
分が波状に屈曲しているものも、ここでいう袖に
含まれるのである。また基板から袖への折れ線は
直線である必要はなく、曲線であつてもかまわな
い。従つて周囲に折り下げを有する円テーブルの
折り下げのようなもの、あるいは洗面化粧台のシ
ンク部のようなものもこの範疇に含まれる。 ここでいう平板状の基板とは略々平板状の板状
部をいうのであり、補強などの目的でリブ、排水
などの目的で溝のようなものあるいはボスなどが
あつてもかまわないし、また袖のとりつけ部に水
溜めのためのリブを設けてあつてもかまわない。
このような水溜めのリブの大きさ、形状について
も特に制限はなく、使用目的に応じていろいろの
ものがあるが、高さは２〜15mm、幅は５〜15mmで
各面の交わりは曲率半径0.5〜10mmに丸められて
いるものが使用上便利である。また基板は全面に
わたつて平板状である必要はなく、例えば洗面化
粧台の上面の平坦部や浴槽の周囲の平坦部のよう
に中心を欠いたドーナツ状のものであつてもかま
わない。要するに袖のとりつけ部分が略々平板状
になつていればよいのである。本発明は注型成形
品全体が平板状の基板部と袖からなるものは勿
論、注型成形品の一部に平板状の基板と袖からな
る部分があれば、その部分についても適用される
のである。 本発明は以上で説明した注型成形品の袖との境
界から少なくとも50mmまでの範囲における基板の
厚さｘmmと、基板との境界かな少なくとも20mmま
での範囲における袖の厚さｙmmとの間に式ｙ＝≦
−0.7x＋23，０＜ｘ≦30好ましくは式ｙ＝≦−
0.7x＋20，０＜ｘ≦28が成立すれば、特殊な鋳型
や装置を用いなくても、ひけのない注型成形品を
得ることができるのである。ここでいう基板と袖
との境界は注型成形品の非使用面における基板と
袖との境界であつて、面の交わりが丸められて不
明瞭な場合は、各々の面の延長の仮想的な交線を
境界とするものとする。なお基板や袖が狭くてそ
れぞれに50mm、20mmの幅がとれない時は、その全
幅に厚さ規制をするものとする。この厚さ規制は
必ずしも注型成形品の袖との境界から少なくとも
50mmまでの範囲における基板と、基板との境界か
ら少なくとも20mmまでの範囲における袖の全域に
わたつて行なう必要はなく、ひけの発生状況によ
つては適宜適用範囲を狭めることも可能である。
従つて注型成形品の袖との境界から少なくとも50
mmまでの範囲における基板と、基板との境界から
少なくとも20mmまでの範囲における袖の一部に、
前述の式で示される厚さを満足しないリブやボス
あるいは溝などを設けることも可能である。なお
リブやボスあるいは溝などがある場合の基板や袖
の厚さは、それらを取り除いて考えるものとす
る。 注型成形品の袖とりつけ部近傍の厚さを調節す
る方法に特に制限はなく、任意の方法を採用する
ことが可能である。例えば、袖とりつけ部近傍の
厚さが予め適正に設定された鋳型を用いてもよい
が、このような鋳型は製作費が高価になるので、
厚さ未調整の安価な鋳型を用いて非使用面を構成
する鋳型表面で袖とりつけ部近傍に当て板を当て
ることが推奨される。適当な厚さの当て板を用い
ることによつて注型成形品の厚さを適正値に設定
するのである。当て板の材質に関しては特に制限
はなく、金属、木材、石膏板、ポリエチレンや
PMMAなどのプラスチツクスあるいは注型成形
品と同質のものなどを用いることができるがこれ
らに限定されるものではない。当て板の材質や使
い方によつては、当て板が注型成形品に接着して
一体化されることがあるが、そのような場合の厚
さは当て板を除いたと仮定して測定するものとす
る。なお当て板の幅を注型成形品の幅よりやや小
さめにして、注型成形品の側端部にリブを設ける
と、製品が厚く見えて高級感を与えることがあ
る。 本発明の重合硬化方法には特に制限はない。注
型成形に一般に採用されているラジカル重合開始
剤による方法、加熱による方法、紫外線または放
射線を照射する方法など任意の方法を採用するこ
とができる。また離型性確保のために非使用面を
構成する鋳型表面あるいは当て板に離型フイルム
を貼ることも可能である。 〔効果〕 注型成形品のひけは前にも述べたように重合収
縮によつて生じるものである。従つて注型成形品
の厚さが薄いと重合収縮量の絶体値が小さいので
ひけは発生し難くなる。しかし厚さが薄いと強度
や重量感その他の点で実用性に乏しいものになら
ざるを得ない。しかるに本発明の製造方法によれ
ば、特にひけの発生し易い袖のとりつけ部近傍の
肉厚を特定値以下に薄く調節するので、全体が肉
厚の製品に比べてはるかにひけが発生し難くなつ
ているのである。さらに部分的に厚さが薄くなる
ことによる実用性の低下は、側端部にリブを設け
ることあるいは当て板を接着一体化することによ
つて防ぐことが可能であつて、特殊な鋳型や装置
を用いたりあるいは繁雑な操作を行なうことな
く、実用性に富んだひけのない注型成形品を得る
ことができるのである。 〔実施例〕 以下実施例によつて本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例によつて何ら制限
されるものではない。 実施例 １〜６ 一辺約370mmの正方形の平板からなり、一辺に
垂直に立ち上げた高さ約50mmの水かえしを有し、
対辺に垂直に折り下げた高さ約70mmの袖を有する
カウンター天板を作るために、厚さ約３mm、の長
方形の不銹鋼板の両端を互に反対方向に90度折り
曲げてクロムメツキを施した鋳型板２枚を用意し
た。周囲に配した柔らかいガスケツトを介して２
枚の鋳型板を互い向き合わせ、離反しないように
クランプで固定して鋳型を組み立てた。鋳型の厚
さは、注型成形品の肉厚が水かえし部と天板部で
は15mm、袖部では25mmとなるように設定した。鋳
型は、天板部を水平にした時に袖部が天板部の上
方に在るようにし、袖部を少し持ち上げて天板部
を水平に対して約10度傾けて設置した。なお袖部
最上辺のガスケツトは注入のために取りはずし、
非使用面を構成する上型の袖部と天板部に離型の
ためにビニロンフイルムを貼つた。さらに非使用
面を構成する上型の、袖部との境界から70mmまで
の天板部および天板部との境界から40mmまでの袖
部にラワン合板を当てて、その部分の注型成形品
の肉厚が第１表に示す値になるようにした。ただ
し実施例５、６では天板部の当て板を省略した。
なお両側端部15mmには合板を当てず、リブが形成
されるようにした。 MMAを部分重合して得たシラツプ（25℃にお
ける粘度は10ポイズ）38重量部にエチレングリコ
ールジメタクリレート２重量部、ステアリン酸
0.02重量部およびＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイ
ジン0.3重量部を溶解し、ついで水酸化アルミニ
ウム粉末（ハイジライトＨ−310、昭和軽金属(株)
製）60重量部を均一に混合してスラリーを得た。
ついで過酸化ベンゾイル0.1重量部を均一に溶解
し、脱泡して上記鋳型へ袖部最上辺より注入し
た。鋳型ごと50℃の熱風炉へ挿入してスラリーを
重合硬化させた。同じ操作を10回行ない、得られ
た使用面にひけのない注型成形品の個数を第１表
に示した。この結果から袖とりつけ部近傍の天板
部および袖部の厚さが、前述の第１式、好ましく
は第２式を満足すれば、高収率でひけのない注型
成形品が得られることがわかる。

【表】 比較例 １〜３ 袖部との境界から70mmまでの天板部および基板
部との境界から40mmまでの袖部の注型成形品の厚
さを第２表に示した値に設定すること以外は、実
施例１〜６と同じ操作によつて注型成形したカウ
ンター天板は10個全ての使用面にひけがみられ
た。

【表】 実施例 ７〜12 注型成形品の肉厚が水かえし部と天板部、袖部
ともに28mmになるように設定すること、袖とりつ
け部近傍の注型成形品の肉厚を第３表に示す厚さ
に設定すること、および当て板の材質を実施例１
〜６の注型成形品と同じ人造大理石にすること以
外は実施例１〜６と同じ操作によつて、カウンタ
ー天板を10個成形し、得られた使用面にひけのな
い注型成形品の個数を第３表に示した。この結果
から袖とりつけ部近傍の天板部および袖部の厚さ
が、前述の第１式好ましくは第２式を満足すれ
ば、高収率でひけのない注型成形品が得られるこ
とがわかる。

【表】 比較例 ４〜８ 袖部との境界から70mmまでの天板部および基板
部との境界から40mmまでの袖部の注型成形品の厚
さを第４表に示した値に設定すること以外は、実
施例７〜12と同じ操作によつて注型成形したカウ
ンター天板は、10個全ての使用面にひけがみられ
た。

【表】 実施例 13〜16 注型成形品の厚さ規制を行なう範囲を第５表に
示す値に変更すること以外は、実施例４と同じ操
作によつてカウンター天板を10個成形し、得られ
た使用面にひけのない注型成形品の個数を第５表
に示した。この結果から、基板との境界から少な
くとも20mmまでの範囲における袖の厚さと、袖と
の境界から少なくとも50mmまでの範囲における基
板の厚さを規制すれば、ひけが発生し難くなるこ
とがわかる。

【表】 比較例 ９〜11 注型成形品の厚さ規制を行なう範囲を第６表に
示す値に変更すること以外は、実施例13〜16と同
じ操作によつてカウンター天板を10個成形した
が、いずれも９〜10個の使用面にひけが発生して
いた。

【表】 実施例 17 約1000mm×1200mmの長方形の平板の中央に深さ
約700mmの槽、四周に高さ約80mmの折り下げを有
する形状で、厚さは約13mmの浴槽を注型成形し
た。浴槽の上部を形成する天板部（幅は約100mm）
と槽および折り下げの使用面を構成する下型と、
天板部と槽および折り下げの裏面を構成する上型
を、折り下げの端部に配した柔らかいガスケツト
を介して互に向き向わせ、離反しないようにクラ
ンプで固定した。鋳型は厚さ５mmの銅板で作製し
て使用面にはクロムメツキを施し、上型の槽の中
心部に注入口を設けた。なお上型の槽の底面部以
外には離型のためにビニロンフイルムを貼り、さ
らに天板部との境界から150mmまでの槽および折
り下げにポリエチレンシートを貼つて、この部分
の成形品の厚さが10mmになるように調節した。 ポリメチルメタクリレート（パラビーズHR、
協和ガス化学工業(株)製）7.6重量部およびステア
リン酸0.02重量部をMMA30.4重量部に溶解し、
トリメチロールプロパントリメタクリレート２重
量部および水酸化アルミニウム粉末（ハイジライ
トＨ−310、昭和軽金属(株)製）15重量部、シリカ
粉末（クリスタライトAA、(株)龍森製）45重量部
を混合してスラリーを得た。さらに２，2′−アゾ
ビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニ
トリル）0.02重量部を溶解して上述の鋳型へ注入
口より注入した。この時ガスケツトの一部より空
気を逃がし、鋳型内にスラリーを完全に充填させ
た。これを50℃の熱風炉中で重合硬化させ、つい
で120℃でポストキユアーを行なつた。得られた
浴槽の使用面にはひけは認められなかつた。 比較例 12 ポリエチレンシートによる厚さ調節を行なわな
いこと以外は、実施例１７と同じ操作によつて注
型成形した浴槽の使用面にはひけが発生してい
た。 実施例 18 無水マレイン酸６モル、無水フタル酸４モル、
ジエチレングリコール３モルおよびエチレングリ
コール7.03モルの割合からなる混合物より、常法
に従つて合成した不飽アルキツド40重量部をスチ
レン60重量部に溶解してUPを得た。得られた
UP40重量部にナフテン酸コバルト（Co6％）0.2
重量部、メチルエチルケトンパーオキサイド（55
％）0.2重量部および水酸化アルミニウム粉末
（ハイジライトＨ−310、昭和軽金属(株)製）60重量
部を混合し、実施例４と同じ鋳型へ注入して25℃
の雰囲気で重合硬化させた。得られたカウンター
天板の使用面にはひけは見られなかつた。 比較例 13 比較例２と同じ鋳型を用いること以外は実施例
18と同じ操作によつて注型成形したカウンター天
板の使用面にはひけが発生していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メチルメタクリレートを主成分とする重合性
   単量体または不飽和ポリエステル樹脂を鋳型内で
   重合硬化させて、平板状の基板からなりその周囲
   の一部または全部に袖を有する注型成形品を製造
   するにあたり、基板との境界から少なくとも20mm
   までの範囲における注型成形品の袖の厚さと、袖
   との境界から少なくとも50mmまでの範囲における
   注型成形品の基板の厚さとの間に次の式が成立す
   るように各々の厚さを調節することを特徴とする
   注型成形品の製造方法。 ｙ＝≦−0.7x＋23，０＜ｘ≦30 〔但し、ｘは袖との境界から少なくとも50mmまで
   の範囲における注型成形品の基板の厚さ（単位は
   mm）、ｙは基板との境界から少なくとも20mmまで
   の範囲における注型成形品の袖の厚さ（単位は
   mm）である。〕 ２ メチルメタクリレートを主成分とする重合性
   単量体または不飽和ポリエステル樹脂が充填材を
   含有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 基板および袖の厚さ調節を、非使用面を構成
   する鋳型表面に、あて板をあてることで行なう特
   許請求の範囲第１項記載の方法。