JP3683503B2 - 人工石材の製造方法及び接合方法 - Google Patents
人工石材の製造方法及び接合方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不飽和ポリエステル樹脂を使用した人工石材の製造方法、及び人工石材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、不飽和ポリエステル樹脂を結合材に使用した人工石材の注型製造では、主に下記に示す製造方法が使用されていた。これらの方法は、いずれも製造後の外観がきれいであり、しかも簡易な設備で効率よく生産できるという利点を有している。
（１）天然石の砕石を主原料とし、不飽和ポリエステル樹脂を結合材に使用して天然御影石風に成形する方法。
（２）不飽和ポリエステル樹脂と無機充填材を有するコンパウンドに顔料等で着色し、単色あるいは様々な模様を表出する方法。
（３）天然大理石柄やオニックス柄を複写した特殊なシートをバックアップ材の表面に不飽和ポリエステル樹脂で封止してその絵柄を透かせて表示する方法。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの注型方法では、人工石材の表面に保護膜を形成し表面強度を向上させるため、ポリエステル樹脂等の透明樹脂膜を生成するゲルコートを型枠の内表面に施すことが共通に行なわれている。しかし、人工石材の表面に保護膜を形成することは、成形後の成品を加工する際に種々の問題が発生する要因となっていた。例えば、切断等の平面加工は容易に行なえるが、切断後の切断面の磨き加工や、面取り等の加工に多大な時間を要していた。また、切断面の研磨を行なう際は、先ず発生したピンホールを埋めつぶし、次にゲルコートを再被覆しなければならず、この作業は人手のかかる熟練を要する作業であるため、コスト高の主要因となっていた。更に、ゲルコートの再被覆が微妙に変化すると表面の美観を損なうという問題も発生した。そこで、注型法では型枠の表面にゲルコートを施さないノンゲルコート工法も実用化されている。
【０００４】
しかし、注型方法では必然的にＦＲＰ、金属、ガラス等の材料を用いて成形用の型枠を作成しなければならず、規格商品のように形状が標準化された型枠で製造する場合は原価構成中に占める型枠費の割合は小さくコスト的に十分対応できるが、形状が特殊となると専用の型枠をその都度製作する必要が生じ、型枠に多大なコストを要して製造コストが高騰しコスト的に採算が合わなくなる。また、人工石材と人工石材の接合部分の処理には、シリコーン樹脂のコーキング、あるいは人工石材の原料を継ぎ目に流し込み硬化後研磨する方法等があるが、いずれも接合部分の境界ラインは目視で確認できるものであり、人工石材を用いて構成された構造物の美観を損ねていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、注型法のノンゲルコート工法で表面美観に優れ成形後の加工が容易な高強度の人工石材の製造方法、及び得られた人工石材間の接合境界が目立たない接合方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る人工石材の製造方法は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、微粉の無機質充填材１５０〜３００重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び少量の着色顔料を含む母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材を加え、混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有するベースコンパウンドを作る第１工程と、前記ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第２工程と、前記１次硬化体を前記型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第３工程とを有する。
【０００６】
不飽和ポリエステル樹脂に硬化剤、及び硬化促進剤を加えて十分に混合すると、不飽和ポリエステル樹脂に重合反応が生じ徐々に硬化して硬質状態となる。このため、種々の石材の色合いや質感を人工的に調整するための微粉の無機質充填材、着色顔料、及び石目調模様を形成する粒状の模様表出材を、不飽和ポリエステル樹脂、硬化剤、硬化促進剤と共に混合してベースコンパウンドを作製し、型枠に流し込んで硬化させることにより任意の形状、寸法の人工石材を製造することができる。更に、ポリエステル樹脂は透光性であるため、内部の構造を透かして見ることができ、奥行感のある人工石材を得ることができる。
硬化剤としては有機過酸化物系の硬化剤、例えば５５％濃度の過酸化メチルエチルケトンを使用することができる。また硬化を促進する硬化促進剤としては、例えば１％濃度のナフテン酸コバルトを使用することができる。加える硬化剤と硬化促進剤の量は、硬化剤と硬化促進剤の種類により変化するが、不飽和ポリエステル１００重量部に対して、硬化剤を０．４〜３．８重量部、好ましくは０．４〜３．０重量部の範囲とし、硬化促進剤を０．４〜１．３重量部、好ましくは０．４〜１．０重量部の範囲とすれば、夏場、冬場を通じて十分な可使時間を確保して不飽和ポリエステル樹脂を硬化させることができる。
【０００７】
微粉の無機質充填材は、不飽和ポリエステル樹脂の硬化時の収縮の緩和と、人工石材に質感を具備させるために使用するもので、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して１５０〜３００重量部の範囲で加えるのがよい。無機質充填材の量が１５０重量部未満では不飽和ポリエステル樹脂の硬化時の収縮緩和の効果が不十分で、３００重量部を超えて加えると人工石材の強度が低下してしまう。無機質充填材としては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク、寒水石等が使用できる。着色顔料は、人工石材の母材部分に種々の色を付与するために使用するもので、市販のポリエステル用着色顔料を使用することができる。使用量は少量で不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して着色顔料は０．０４〜１．３重量部の範囲で十分である。加える量が０．０４重量部未満では母材を着色する効果が少なく、１．３重量部を超えて加えると、母材の着色が過度となり得られる人工石材の美観、質感が低下する。母材に対して加える粒状の模様表出材は、石材としての模様を表面に表出させるもので、使用する模様表出材の種類、形状、色、使用料等を変化することで人工石材に天然の石材と同様の色合い、質感を付与することができる。
【０００８】
第１工程では、飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、着色顔料、硬化剤、及び硬化促進剤を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって母材を作り、母材に対して所定量の模様表出材を加え混合してベースコンパウンドを作製する。脱泡を行なうことで、模様表出材の周囲を充填している母材部分にピンホール状の穴が形成されるのを防止できる。第２工程では、型枠に注入したベースコンパウンドを、常温（例えば、１５〜３０℃）で、４〜１５時間放置して不飽和ポリエステルを重合させることにより１次硬化体を形成する。第３工程では、１次硬化体を、例えば温度８０〜８５℃の雰囲気中で、３〜４時間の加熱処理して１次硬化体の硬度を上昇させて最終硬化体とする。なお、加熱硬化することにより、深みのある色合いが出現し、石目調、マーブル調としての風格が備わる。加熱硬化する温度が８０℃未満であると表面硬度の上昇が低く、人工石材の表面に疵が付き易く好ましくない。また、８５℃を超えた温度で加熱硬化すると、１次硬化体に変形が生じてしまうので好ましくない。加熱硬化処理の温度を８０〜８５℃の範囲に設定すると、３〜４時間の処理で十分な硬度上昇を起こさせることができる。処理時間が３時間未満であると、十分な硬度上昇が得られず、４時間を超えて処理しても更なる硬度の上昇は起こらず生産性が低下する。このため、加熱硬化の条件を、８０〜８５℃の温度範囲で３〜４時間処理とするのがよい。
【０００９】
第１の発明に係る人工石材の製造方法において、前記模様表出材として、着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を使用する。
鱗片状酸化アルミナ系模様表出材の寸法は、例えば厚さが０．１〜０．５ｍｍ、鱗片の寸法が０．５〜３ｍｍのものが使用できる。着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を母材中に分散することで、石目調を有する人工石材を調整することができる。使用する鱗片状酸化アルミナ系模様表出材の色と、加える量は製造する石材の要求に応じてその都度調整する。
【００１０】
第１の発明に係る人工石材の製造方法において、前記模様表出材として、水酸化アルミニウム１００重量部に対して不飽和ポリエステル樹脂２４〜２６重量部、硬化剤０．１〜１重量部、硬化促進剤０．１〜０．４重量部、及び少量のポリエステル用着色顔料を加えた混合物を硬化させ破砕して形成した合成粒を使用することが好ましい。
合成粒としては、０．５〜３ｍｍの寸法のものが使用できる。合成粒を使用することにより、石目調を有する人工石材を調整することができる。ここで、不飽和ポリエステル樹脂を２６重量部を超えて加えると、合成粒の比重が小さくなり、型枠内に注入されたベースコンパウンド中で合成粒が上表面に浮き上がってくる。また、不飽和ポリエステル樹脂を２４重量部未満となるように加えると、合成粒の比重が大きくなり、型枠内で合成粒が底に沈む。従って、水酸化アルミニウム１００重量部に対して不飽和ポリエステル樹脂を２４〜２６重量部と規定し、合成粒の比重を調整し、合成粒が母材中で偏って存在しないようにしている。
また、着色顔料の量は不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．０１〜０．４重量部加えるのがよい。合成粒に最適な色を付けるには、０．０１重量部未満の使用料では母材とのコントラストが付きにくく、０．４重量部を超えて加えると母材とのコントラストが過度となって好ましくない。
硬化剤としては有機過酸化物系の硬化剤、例えば５５％濃度の過酸化メチルエチルケトンを使用することができる。また硬化を促進する硬化促進剤としては、例えば１％濃度のナフテン酸コバルトを使用することができる。硬化剤と硬化促進剤の種類により加える硬化剤と硬化促進剤の量は変化するが、不飽和ポリエステル２４〜２６重量部に対して、硬化剤０．１〜１重量部、硬化促進剤０．１〜０．４重量部の範囲であれば、夏場、冬場を通じて十分な可使時間を確保して不飽和ポリエステル樹脂を硬化させることができる。
母材に加える合成粒の量は製造する石材の要求に応じてその都度調整する。水酸化アルミニウム、不飽和ポリエステル樹脂、及び着色顔料の混合物の硬化は、常温硬化（例えば、１５〜３０℃で、４〜１５時間）、加熱硬化（例えば、８０〜８５℃の雰囲気中で、３〜４時間）いずれの方法で行なってもよい。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係る人工石材の製造方法は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、微粉の無機質充填材１５０〜３００重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び少量の着色顔料を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有する母材を作る第１工程と、高粘性の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び所定量の着色顔料を加えて均一に撹拌混合しながら脱泡して、オニックス調模様を形成する流動性絵柄材を調整する第２工程と、前記母材１００重量部に対して前記流動性絵柄材を０．０２〜１重量部の割合で加えて該流動性絵柄材を前記母材中に縞模様状に分散させたベースコンパウンドを作る第３工程と、前記ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第４工程と、前記１次硬化体を前記型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第５工程とを有する。
【００１２】
流動性絵柄材に使用する高粘性の不飽和ポリエステル樹脂は、例えば粘性が１５００〜２０００ミリパスカル秒のものを使用することができる。また、着色顔料の色と使用量は、製造する石材の要求に応じてその都度調整する。事前に調整した母材１００重量部に対して、流動性絵柄材を０．０２〜１重量部加えて、例えば手動撹拌機で容器内の任意の数カ所をそれぞれ数秒間ずつ撹拌する。母材の粘性に比較して流動性絵柄材の粘性は、例えば３〜４倍大きいので、手動撹拌機で任意の数カ所をそれぞれ数秒間程度撹拌しただけでは、ベースコンパウンドは不均質な混合状態にしかならず、母材中に加えた流動性絵柄材が縞状に混じり合った状態になる。そのため、型枠にベースコンパウンドを注入する際の注ぎ口の寸法、注入速度を変えることにより、型枠内での流動性絵柄材の分散形態を制御することができる。例えば、注入速度が遅いと縞模様の間隔が広く、注入速度が速いと縞模様の間隔が狭くなる。型枠内で縞模様状に存在している流動性絵柄材は、ベースコンパウンドに比較して粘性が高いので、相互に混じり合うことはない。この状態で硬化処理を行なうことで、ベースコンパウンド中に縞模様の流動性絵柄材を硬化させ固定することができる。
【００１３】
第１、及び第２の発明に係る人工石材の製造方法において、前記第１工程で前記母材を作る際に、該母材１００重量部に対して消泡剤を０．５〜２重量部加えることが好ましい。
消泡剤を０．５〜２重量部加えることにより、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、着色顔料、硬化剤、硬化促進剤、及び模様表出材（又は流動性絵柄材）を加えて混合する際に巻き込まれる空気を短時間に効率的に除去することができる。ここで、消泡剤としては、市販のポリエステル用消泡剤が使用できる。
【００１４】
前記目的に沿う本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法は、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を撹拌混合しながら脱泡を行なって作製した母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材、又はオニックス調模様を形成する所定量の流動性絵柄材を混合して作製したベースコンパウンドを、型枠内に注入し常温硬化した後に該型枠より脱型し加熱硬化することにより得られる人工石材の接合方法であって、高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、前記人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び前記人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加えて混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって接着剤を製造する第１工程と、相互に接合する前記人工石材の間に設けられた隙間に前記接着剤を充填し、該隙間を所定間隔に保持して充填した前記接着剤を硬化させる第２工程と、前記人工石材の表面に付着し硬化した前記接着剤を研磨除去する第３工程とを有する。
【００１５】
接着剤に高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂を使用するので、絞り出し器等の接着剤の供給器具に充填して押し出すことにより、人工石材の間の隙間に必要な量の接着剤を充填することができる。また、揺変性を有するため押し出された接着剤は外力が加わらない限り流動しないので、接着剤が充填された隙間を所定間隔に保持して接着剤の硬化が開始するまでの期間、隙間部分に接着剤を確実に固定しておくことができる。なお、接着剤の組成を接合する人工石材の組成に近づけることにより、硬化した接合層は人工石材の母材に近い組織となり、接合境界が目立たなくなる。このため、接着剤を、高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加える構成とした。なお、無機質充填材を１２０重量部未満とすると人工石材の母材に近い組織が得られず、１５０重量部を超えて無機質充填材を使用すると人工石材との接着性が低下する。そのため、無機質充填材の使用料を１２０〜１５０重量部と規定した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す斜視断面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の第１〜第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用して製造した人工石材の断面図、図５は本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合前の配置を示す断面図、図６は同人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合時の状態を説明する断面図である。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法について詳細に説明する。粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、無機質充填材の一例である粒径が１００μｍ以下で白色度９６以上の水酸化アルミニウム１５０〜３００重量部、表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を含む母材１１に、消泡剤の一例である市販のポリエステル用消泡剤を１００重量部の母材１１に対して０．５〜２重量部の割合で添加し、模様表出材として鱗片寸法が０．５〜３ｍｍの着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２を目的とする石目調が表現できる分量加えて、混合機の一例である回転型ミキサーで、例えば１０分間撹拌混合しながら脱泡を行って、ベースコンパウンドを調整する（以上、第１工程）。
【００１８】
図１に示すように、調整して、適度の流動性を有するベースコンパウンドを、市販のワックス系離型剤を塗布した型枠２１内に流し込み、常温で４〜１５時間放置して硬化させ脱型して１次硬化体２２を得る（以上、第２工程）。ここで、型枠２１としては、例えば、底部が平面上の花崗岩、強化ガラス、ステンレス鋼板のいずれか１種からなる底板部２３と、側部がステンレス角鋼管２４で型組され分解可能なものを使用することができる。１次硬化体２２を型枠２１より脱型し熱処理装置の一例であるエアバスに装入して温度８０〜８５℃で３〜４時間保持して加熱硬化させて（第３工程）人工石材１０を製造する。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用した人工石材１０は、人工石材１０のマトリックスを形成する母材１１と、母材１１中に分散している着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２とを有している。鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２であるため、型枠２１に流し込まれた際の状況により、人工石材１０の表面１３に対して鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２は種々の方向を向く。例えば、鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の底面が人工石材１０の表面１３に沿うように配置すると鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の鱗片部分が表出し、鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の厚さ部分が人工石材１０の表面１３に沿うように配置すると鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の厚さ部分が表出する。このため、さまざまな石目調の組織を形成することができる。なお、母材１１は透光性を有しているので、内部に分散している鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２も表面１３から透かして見え、奥行感、重質感を表現することができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法について詳細に説明する。
先ず、模様表出材として合成粒１６の調整方法について説明する。水酸化アルミニウム１００重量部に対して、粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂２４〜２６重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルアチルケトン０．１〜１重量部、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．１〜０．４重量部、及び表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０１〜０．４重量部を加えて回転型ミキサーで、例えば１０分間混合して混合物を調整し、例えば厚さ５〜１０ｍｍの箔状に成形したものを常温で４〜１５時間放置して硬化させる。硬化後の板を破砕機で破砕して０．５〜３ｍｍの粒径にすることにより、合成粒１６を製造する。
【００２１】
粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、無機質充填材の一例である粒径が１００μｍ以下で白色度９６以上の水酸化アルミニウム１５０〜３００重量部、表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を含む母材１５に、消泡剤の一例である市販のポリエステル用消泡剤を１００重量部の母材１５に対して０．５〜２重量部の割合で添加し、製造した合成粒１６を目的とする石目調が表現できる分量加えて、回転型ミキサーで、例えば１０分間撹拌混合して、ベースコンパウンドを作製する（以上、第１工程）。図２に示すように、作製したベースコンパウンドを、市販のワックス系離型剤を塗布した型枠２１内に流し込み、常温で４〜１５時間放置して硬化させ脱型して１次硬化体２５を得る（以上、第２工程）。１次硬化体２５を型枠２１より脱型し熱処理装置の一例であるエアバスに装入して温度８０〜８５℃で３〜４時間保持して加熱硬化させて（第３工程）人工石材１４を製造する。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用した人工石材１４は、人工石材１４のマトリックスを形成する母材１５と、母材１５中に分散している合成粒１６とを有している。合成粒１６は破砕形状を有しているので、いずれの合成粒１６も鮮明に人工石材１４の各表面１７に表出させることができる。なお、母材１５は透光性を有しているので、内部に分散している合成粒１６も表面１７から透かして見え、奥行感、重質感を表現することができる。
【００２３】
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法について詳細に説明する。
粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、無機質充填材の一例である粒径が１００μｍ以下で白色度９６以上の水酸化アルミニウム１５０〜３００重量部、表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を含む母材１９に、消泡剤の一例である市販のポリエステル用消泡剤を１００重量部の母材１９に対して０．５〜２重量部の割合で加えて、回転型ミキサーで、例えば１０分間撹拌混合しながら脱泡して、母材１９を作製する（以上、第１工程）。また、粘性が１５００〜２０００ミリパスカル秒程度の高粘性の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）、及び表現したい色合いを調整するためのポリエステル用着色顔料を加えて回転型ミキサーで、例えば２０分間均一に撹拌混合しながら脱泡して流動性絵柄材２６を作製する（以上、第２工程）。
【００２４】
次に、１００重量部の母材１９に対して、作製した、例えば粘性が９０ｇ／ｃｍｓ程度の流動性絵柄材２６を０．０２〜１重量部の割合で加えて、例えば手動撹拌機で容器内の任意の数カ所をそれぞれ数秒間程度撹拌し母材１９中に加えた流動性絵柄材２６が縞状に混じり合った状態のベースコンパウンドを作製する（以上、第３工程）。図３に示すように、得られたベースコンパウンドを型枠２１内に注入する。このとき、型枠２１にベースコンパウンドを注入する際の注ぎ口の口径を任意に調整しながら、更に注入速度も変動させながら注入を行なう。これによって、流動性絵柄材２６により形成する縞模様の間隔や厚さを調整できる。型枠２１内で縞模様状に存在している流動性絵柄材２６は、母材１９に比較して粘性が高いので、相互に混じり合うことはなく、注入された時に形成される縞模様の状態がそのまま維持される。従って、この状態のまま常温で４〜１５時間放置して硬化させ脱型すると、注入したときに形成された縞模様が表出した１次硬化体２７が得られる（以上、第４工程）。１次硬化体２７を型枠２１より脱型し熱処理装置の一例であるエアバスに装入して温度８０〜８５℃で３〜４時間保持して加熱硬化させて（第５工程）人工石材１８を製造する。
【００２５】
図４（ｃ）に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用した人工石材１８は、人工石材１８のマトリックスを形成する母材１９と、母材１９中に混合された流動性絵柄材２６が型枠２１に流し込まれた際に形成した縞模様部分が硬化した縞状部２０とを有している。縞状部２０はマトリックス中に複雑に形成されており、しかもマトリックスが透光性を有しているため、非常に深みのある立体的で重質感のあるオニックス調の人工石材１８を製造することができる。
【００２６】
本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法について詳細に説明する。ここで、本実施の形態に係る人工石材の接合方法は、接合に使用する接着剤３２（図６参照）の調整と、接着剤３２で人工石材１０を接合する接合操作から構成されているので、接着剤３２の調整と、接合操作に分けてそれぞれ詳細に説明する。接着剤３２の調整は、下記のようにして行なった。例えば、粘性が１５００〜２０００センチポイズ程度の高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、及び硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を混合機の一例である回転式ミキサーで、例えば２０分撹拌混合しながら脱泡を行なって作製する（第１工程）。なお、脱泡を完全に行なうには、調整した接着剤を容器に入れて振動台の上に載せて振動をかけて、内部の気泡を表面に浮き上がらせて除去する操作を加えてもよい。
【００２７】
接合操作は下記のようにして行なった。先ず、前記実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用して製造した人工石材１０の接合面２８のコーナー部分に、例えば３２０番の紙ヤスリで軽く研削して糸面２９を形成する。次に、ラッカーシンナー等の有機溶剤で接合面２８及び接合面２８近傍の汚れを除去する。更に、人工石材１０の一方の面に例えば鋼片で作製したブロック状のクランプ固定用治具３０を、例えば瞬間接着剤で点付けする。クランプ固定用治具３０が接着された面を上面として人工石材１０を平坦な接合用台３１の上に、人工石材１０の各接合面２８の間隔が、例えば２〜３ｍｍとなるように配置する。
絞り出し器等の供給器具に充填した接着剤３２を、人工石材１０の各接合面２８の間に設けられた隙間に充填する。接着剤３２を充填した後、各クランプ固定用治具３０間にクランプ３３を取付けて、隙間が例えば０．５〜１ｍｍとなるまで締めつける。人工石材１０の接合面２８の間に設けられた隙間の間隔を小さくすることにより、人工石材２８の接合面２８と接着剤３２とのなじみを向上させることができる。隙間を小さくすることにより、余分な接着剤３２は上面側に流出してくる。この状態で、常温で４〜１５時間放置して硬化させる。なお、硬化は４０〜５０℃の加熱した雰囲気中で１〜４時間保持することにより行なうこともできる（第２工程）。硬化完了後、表面に流出して硬化した接着剤３２を研磨除去する（第３工程）。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、例えば、微粉の無機質充填材として水酸化アルミニウムを使用したが、炭酸カルシウム、タルク、寒水石を使用することも可能である。消泡剤として、市販のポリエステル用消泡剤を使用したが、市販のシリコーンを含有しない破泡性の界面活性剤を組み合わせて使用することも可能である。また、消泡剤を加えて脱泡する際、減圧下で撹拌混合を行なうと、より効果的に脱泡処理を行なうことができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項３記載の人工石材の製造方法においては、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を含む母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材を加え、混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有するベースコンパウンドを作る第１工程と、ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第２工程と、１次硬化体を型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第３工程とを有するので、注型法のノンゲルコート工法により高強度で表面美観に優れ、しかも後加工が容易な人工石材を製造することが可能である。
【００３０】
また、この人工石材の製造方法においては、模様表出材として、着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を使用するので、単色、マーブル、石目調等の種々の柄パターン有した人工石材を寸法制約なく製造することができる。
【００３１】
【００３２】
請求項２及びこれに従属する請求項３記載の人工石材の製造方法においては、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有する母材を作る第１工程と、高粘性不飽和ポリエステル樹脂、硬化剤、硬化促進剤、及び所定量の着色顔料を加えて均一に撹拌混合しながら脱泡してオニックス調模様を形成する流動性絵柄材を調整する第２工程と、母材１００重量部に対して流動性絵柄材を０．０２〜１重量部の割合で加えて流動性絵柄材を母材中に縞模様状に分散させたベースコンパウンドを作る第３工程と、ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第４工程と、１次硬化体を型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第５工程とを有するので、非常に深みのある立体的なオニックス調の人工石材を容易に製造することができる。
【００３３】
特に、請求項３記載の人工石材の製造方法においては、第１工程で母材を作る際に、母材１００重量部に対して消泡剤を０．５〜２重量部加えるので、脱泡が十分に行なわれて、内部まで均一な人工石材を製造することが可能となる。このため、切断面に現れるピンホールの埋めつぶし作業がなくなり、加工時間の短縮が可能となって、製造コストの低減が可能となる。
【００３４】
請求項４記載の人工石材の接合方法においては、高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂、人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加えて混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって接着剤を製造する第１工程と、相互に接合する人工石材の間に設けられた隙間に接着剤を充填し、隙間を所定間隔に保持して充填した接着剤を硬化させる第２工程と、人工石材の表面に付着し硬化した接着剤を研磨除去する第３工程とを有するので、接合箇所が識別しにくい接合を行なうことができ、複雑異形の人工石材を専用の型枠を使用せずに、既存の型枠を用いて製造した人工石材を接合することにより複雑異形の人工石材を容易に、安価で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す斜視断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の第１〜第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用して製造した人工石材の断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合前の配置を示す断面図である。
【図６】同人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合時の状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０：人工石材、１１：母材、１２：鱗片状酸化アルミナ系模様表出材、１３：表面、１４：人工石材、１５：母材、１６：合成粒、１７：表面、１８：人工石材、１９：母材、２０：縞状部、２１：型枠、２２：１次硬化体、２３：底板部、２４：ステンレス角鋼管、２５：１次硬化体、２６：流動性絵柄材、２７：１次硬化体、２８：接合面、２９：糸面、３０：クランプ固定用治具、３１：接合用台、３２：接着剤、３３：クランプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、不飽和ポリエステル樹脂を使用した人工石材の製造方法、及び人工石材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、不飽和ポリエステル樹脂を結合材に使用した人工石材の注型製造では、主に下記に示す製造方法が使用されていた。これらの方法は、いずれも製造後の外観がきれいであり、しかも簡易な設備で効率よく生産できるという利点を有している。
（１）天然石の砕石を主原料とし、不飽和ポリエステル樹脂を結合材に使用して天然御影石風に成形する方法。
（２）不飽和ポリエステル樹脂と無機充填材を有するコンパウンドに顔料等で着色し、単色あるいは様々な模様を表出する方法。
（３）天然大理石柄やオニックス柄を複写した特殊なシートをバックアップ材の表面に不飽和ポリエステル樹脂で封止してその絵柄を透かせて表示する方法。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの注型方法では、人工石材の表面に保護膜を形成し表面強度を向上させるため、ポリエステル樹脂等の透明樹脂膜を生成するゲルコートを型枠の内表面に施すことが共通に行なわれている。しかし、人工石材の表面に保護膜を形成することは、成形後の成品を加工する際に種々の問題が発生する要因となっていた。例えば、切断等の平面加工は容易に行なえるが、切断後の切断面の磨き加工や、面取り等の加工に多大な時間を要していた。また、切断面の研磨を行なう際は、先ず発生したピンホールを埋めつぶし、次にゲルコートを再被覆しなければならず、この作業は人手のかかる熟練を要する作業であるため、コスト高の主要因となっていた。更に、ゲルコートの再被覆が微妙に変化すると表面の美観を損なうという問題も発生した。そこで、注型法では型枠の表面にゲルコートを施さないノンゲルコート工法も実用化されている。
【０００４】
しかし、注型方法では必然的にＦＲＰ、金属、ガラス等の材料を用いて成形用の型枠を作成しなければならず、規格商品のように形状が標準化された型枠で製造する場合は原価構成中に占める型枠費の割合は小さくコスト的に十分対応できるが、形状が特殊となると専用の型枠をその都度製作する必要が生じ、型枠に多大なコストを要して製造コストが高騰しコスト的に採算が合わなくなる。また、人工石材と人工石材の接合部分の処理には、シリコーン樹脂のコーキング、あるいは人工石材の原料を継ぎ目に流し込み硬化後研磨する方法等があるが、いずれも接合部分の境界ラインは目視で確認できるものであり、人工石材を用いて構成された構造物の美観を損ねていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、注型法のノンゲルコート工法で表面美観に優れ成形後の加工が容易な高強度の人工石材の製造方法、及び得られた人工石材間の接合境界が目立たない接合方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る人工石材の製造方法は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、微粉の無機質充填材１５０〜３００重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び少量の着色顔料を含む母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材を加え、混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有するベースコンパウンドを作る第１工程と、前記ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第２工程と、前記１次硬化体を前記型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第３工程とを有する。
【０００６】
不飽和ポリエステル樹脂に硬化剤、及び硬化促進剤を加えて十分に混合すると、不飽和ポリエステル樹脂に重合反応が生じ徐々に硬化して硬質状態となる。このため、種々の石材の色合いや質感を人工的に調整するための微粉の無機質充填材、着色顔料、及び石目調模様を形成する粒状の模様表出材を、不飽和ポリエステル樹脂、硬化剤、硬化促進剤と共に混合してベースコンパウンドを作製し、型枠に流し込んで硬化させることにより任意の形状、寸法の人工石材を製造することができる。更に、ポリエステル樹脂は透光性であるため、内部の構造を透かして見ることができ、奥行感のある人工石材を得ることができる。
硬化剤としては有機過酸化物系の硬化剤、例えば５５％濃度の過酸化メチルエチルケトンを使用することができる。また硬化を促進する硬化促進剤としては、例えば１％濃度のナフテン酸コバルトを使用することができる。加える硬化剤と硬化促進剤の量は、硬化剤と硬化促進剤の種類により変化するが、不飽和ポリエステル１００重量部に対して、硬化剤を０．４〜３．８重量部、好ましくは０．４〜３．０重量部の範囲とし、硬化促進剤を０．４〜１．３重量部、好ましくは０．４〜１．０重量部の範囲とすれば、夏場、冬場を通じて十分な可使時間を確保して不飽和ポリエステル樹脂を硬化させることができる。
【０００７】
微粉の無機質充填材は、不飽和ポリエステル樹脂の硬化時の収縮の緩和と、人工石材に質感を具備させるために使用するもので、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して１５０〜３００重量部の範囲で加えるのがよい。無機質充填材の量が１５０重量部未満では不飽和ポリエステル樹脂の硬化時の収縮緩和の効果が不十分で、３００重量部を超えて加えると人工石材の強度が低下してしまう。無機質充填材としては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク、寒水石等が使用できる。着色顔料は、人工石材の母材部分に種々の色を付与するために使用するもので、市販のポリエステル用着色顔料を使用することができる。使用量は少量で不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して着色顔料は０．０４〜１．３重量部の範囲で十分である。加える量が０．０４重量部未満では母材を着色する効果が少なく、１．３重量部を超えて加えると、母材の着色が過度となり得られる人工石材の美観、質感が低下する。母材に対して加える粒状の模様表出材は、石材としての模様を表面に表出させるもので、使用する模様表出材の種類、形状、色、使用料等を変化することで人工石材に天然の石材と同様の色合い、質感を付与することができる。
【０００８】
第１工程では、飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、着色顔料、硬化剤、及び硬化促進剤を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって母材を作り、母材に対して所定量の模様表出材を加え混合してベースコンパウンドを作製する。脱泡を行なうことで、模様表出材の周囲を充填している母材部分にピンホール状の穴が形成されるのを防止できる。第２工程では、型枠に注入したベースコンパウンドを、常温（例えば、１５〜３０℃）で、４〜１５時間放置して不飽和ポリエステルを重合させることにより１次硬化体を形成する。第３工程では、１次硬化体を、例えば温度８０〜８５℃の雰囲気中で、３〜４時間の加熱処理して１次硬化体の硬度を上昇させて最終硬化体とする。なお、加熱硬化することにより、深みのある色合いが出現し、石目調、マーブル調としての風格が備わる。加熱硬化する温度が８０℃未満であると表面硬度の上昇が低く、人工石材の表面に疵が付き易く好ましくない。また、８５℃を超えた温度で加熱硬化すると、１次硬化体に変形が生じてしまうので好ましくない。加熱硬化処理の温度を８０〜８５℃の範囲に設定すると、３〜４時間の処理で十分な硬度上昇を起こさせることができる。処理時間が３時間未満であると、十分な硬度上昇が得られず、４時間を超えて処理しても更なる硬度の上昇は起こらず生産性が低下する。このため、加熱硬化の条件を、８０〜８５℃の温度範囲で３〜４時間処理とするのがよい。
【０００９】
第１の発明に係る人工石材の製造方法において、前記模様表出材として、着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を使用する。
鱗片状酸化アルミナ系模様表出材の寸法は、例えば厚さが０．１〜０．５ｍｍ、鱗片の寸法が０．５〜３ｍｍのものが使用できる。着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を母材中に分散することで、石目調を有する人工石材を調整することができる。使用する鱗片状酸化アルミナ系模様表出材の色と、加える量は製造する石材の要求に応じてその都度調整する。
【００１０】
第１の発明に係る人工石材の製造方法において、前記模様表出材として、水酸化アルミニウム１００重量部に対して不飽和ポリエステル樹脂２４〜２６重量部、硬化剤０．１〜１重量部、硬化促進剤０．１〜０．４重量部、及び少量のポリエステル用着色顔料を加えた混合物を硬化させ破砕して形成した合成粒を使用することが好ましい。
合成粒としては、０．５〜３ｍｍの寸法のものが使用できる。合成粒を使用することにより、石目調を有する人工石材を調整することができる。ここで、不飽和ポリエステル樹脂を２６重量部を超えて加えると、合成粒の比重が小さくなり、型枠内に注入されたベースコンパウンド中で合成粒が上表面に浮き上がってくる。また、不飽和ポリエステル樹脂を２４重量部未満となるように加えると、合成粒の比重が大きくなり、型枠内で合成粒が底に沈む。従って、水酸化アルミニウム１００重量部に対して不飽和ポリエステル樹脂を２４〜２６重量部と規定し、合成粒の比重を調整し、合成粒が母材中で偏って存在しないようにしている。
また、着色顔料の量は不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．０１〜０．４重量部加えるのがよい。合成粒に最適な色を付けるには、０．０１重量部未満の使用料では母材とのコントラストが付きにくく、０．４重量部を超えて加えると母材とのコントラストが過度となって好ましくない。
硬化剤としては有機過酸化物系の硬化剤、例えば５５％濃度の過酸化メチルエチルケトンを使用することができる。また硬化を促進する硬化促進剤としては、例えば１％濃度のナフテン酸コバルトを使用することができる。硬化剤と硬化促進剤の種類により加える硬化剤と硬化促進剤の量は変化するが、不飽和ポリエステル２４〜２６重量部に対して、硬化剤０．１〜１重量部、硬化促進剤０．１〜０．４重量部の範囲であれば、夏場、冬場を通じて十分な可使時間を確保して不飽和ポリエステル樹脂を硬化させることができる。
母材に加える合成粒の量は製造する石材の要求に応じてその都度調整する。水酸化アルミニウム、不飽和ポリエステル樹脂、及び着色顔料の混合物の硬化は、常温硬化（例えば、１５〜３０℃で、４〜１５時間）、加熱硬化（例えば、８０〜８５℃の雰囲気中で、３〜４時間）いずれの方法で行なってもよい。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係る人工石材の製造方法は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、微粉の無機質充填材１５０〜３００重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び少量の着色顔料を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有する母材を作る第１工程と、高粘性の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び所定量の着色顔料を加えて均一に撹拌混合しながら脱泡して、オニックス調模様を形成する流動性絵柄材を調整する第２工程と、前記母材１００重量部に対して前記流動性絵柄材を０．０２〜１重量部の割合で加えて該流動性絵柄材を前記母材中に縞模様状に分散させたベースコンパウンドを作る第３工程と、前記ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第４工程と、前記１次硬化体を前記型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第５工程とを有する。
【００１２】
流動性絵柄材に使用する高粘性の不飽和ポリエステル樹脂は、例えば粘性が１５００〜２０００ミリパスカル秒のものを使用することができる。また、着色顔料の色と使用量は、製造する石材の要求に応じてその都度調整する。事前に調整した母材１００重量部に対して、流動性絵柄材を０．０２〜１重量部加えて、例えば手動撹拌機で容器内の任意の数カ所をそれぞれ数秒間ずつ撹拌する。母材の粘性に比較して流動性絵柄材の粘性は、例えば３〜４倍大きいので、手動撹拌機で任意の数カ所をそれぞれ数秒間程度撹拌しただけでは、ベースコンパウンドは不均質な混合状態にしかならず、母材中に加えた流動性絵柄材が縞状に混じり合った状態になる。そのため、型枠にベースコンパウンドを注入する際の注ぎ口の寸法、注入速度を変えることにより、型枠内での流動性絵柄材の分散形態を制御することができる。例えば、注入速度が遅いと縞模様の間隔が広く、注入速度が速いと縞模様の間隔が狭くなる。型枠内で縞模様状に存在している流動性絵柄材は、ベースコンパウンドに比較して粘性が高いので、相互に混じり合うことはない。この状態で硬化処理を行なうことで、ベースコンパウンド中に縞模様の流動性絵柄材を硬化させ固定することができる。
【００１３】
第１、及び第２の発明に係る人工石材の製造方法において、前記第１工程で前記母材を作る際に、該母材１００重量部に対して消泡剤を０．５〜２重量部加えることが好ましい。
消泡剤を０．５〜２重量部加えることにより、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、着色顔料、硬化剤、硬化促進剤、及び模様表出材（又は流動性絵柄材）を加えて混合する際に巻き込まれる空気を短時間に効率的に除去することができる。ここで、消泡剤としては、市販のポリエステル用消泡剤が使用できる。
【００１４】
前記目的に沿う本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法は、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を撹拌混合しながら脱泡を行なって作製した母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材、又はオニックス調模様を形成する所定量の流動性絵柄材を混合して作製したベースコンパウンドを、型枠内に注入し常温硬化した後に該型枠より脱型し加熱硬化することにより得られる人工石材の接合方法であって、高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、前記人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び前記人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加えて混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって接着剤を製造する第１工程と、相互に接合する前記人工石材の間に設けられた隙間に前記接着剤を充填し、該隙間を所定間隔に保持して充填した前記接着剤を硬化させる第２工程と、前記人工石材の表面に付着し硬化した前記接着剤を研磨除去する第３工程とを有する。
【００１５】
接着剤に高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂を使用するので、絞り出し器等の接着剤の供給器具に充填して押し出すことにより、人工石材の間の隙間に必要な量の接着剤を充填することができる。また、揺変性を有するため押し出された接着剤は外力が加わらない限り流動しないので、接着剤が充填された隙間を所定間隔に保持して接着剤の硬化が開始するまでの期間、隙間部分に接着剤を確実に固定しておくことができる。なお、接着剤の組成を接合する人工石材の組成に近づけることにより、硬化した接合層は人工石材の母材に近い組織となり、接合境界が目立たなくなる。このため、接着剤を、高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加える構成とした。なお、無機質充填材を１２０重量部未満とすると人工石材の母材に近い組織が得られず、１５０重量部を超えて無機質充填材を使用すると人工石材との接着性が低下する。そのため、無機質充填材の使用料を１２０〜１５０重量部と規定した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す斜視断面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の第１〜第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用して製造した人工石材の断面図、図５は本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合前の配置を示す断面図、図６は同人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合時の状態を説明する断面図である。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法について詳細に説明する。粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、無機質充填材の一例である粒径が１００μｍ以下で白色度９６以上の水酸化アルミニウム１５０〜３００重量部、表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を含む母材１１に、消泡剤の一例である市販のポリエステル用消泡剤を１００重量部の母材１１に対して０．５〜２重量部の割合で添加し、模様表出材として鱗片寸法が０．５〜３ｍｍの着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２を目的とする石目調が表現できる分量加えて、混合機の一例である回転型ミキサーで、例えば１０分間撹拌混合しながら脱泡を行って、ベースコンパウンドを調整する（以上、第１工程）。
【００１８】
図１に示すように、調整して、適度の流動性を有するベースコンパウンドを、市販のワックス系離型剤を塗布した型枠２１内に流し込み、常温で４〜１５時間放置して硬化させ脱型して１次硬化体２２を得る（以上、第２工程）。ここで、型枠２１としては、例えば、底部が平面上の花崗岩、強化ガラス、ステンレス鋼板のいずれか１種からなる底板部２３と、側部がステンレス角鋼管２４で型組され分解可能なものを使用することができる。１次硬化体２２を型枠２１より脱型し熱処理装置の一例であるエアバスに装入して温度８０〜８５℃で３〜４時間保持して加熱硬化させて（第３工程）人工石材１０を製造する。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用した人工石材１０は、人工石材１０のマトリックスを形成する母材１１と、母材１１中に分散している着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２とを有している。鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２であるため、型枠２１に流し込まれた際の状況により、人工石材１０の表面１３に対して鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２は種々の方向を向く。例えば、鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の底面が人工石材１０の表面１３に沿うように配置すると鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の鱗片部分が表出し、鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の厚さ部分が人工石材１０の表面１３に沿うように配置すると鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２の厚さ部分が表出する。このため、さまざまな石目調の組織を形成することができる。なお、母材１１は透光性を有しているので、内部に分散している鱗片状酸化アルミナ系模様表出材１２も表面１３から透かして見え、奥行感、重質感を表現することができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法について詳細に説明する。
先ず、模様表出材として合成粒１６の調整方法について説明する。水酸化アルミニウム１００重量部に対して、粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂２４〜２６重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルアチルケトン０．１〜１重量部、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．１〜０．４重量部、及び表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０１〜０．４重量部を加えて回転型ミキサーで、例えば１０分間混合して混合物を調整し、例えば厚さ５〜１０ｍｍの箔状に成形したものを常温で４〜１５時間放置して硬化させる。硬化後の板を破砕機で破砕して０．５〜３ｍｍの粒径にすることにより、合成粒１６を製造する。
【００２１】
粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、無機質充填材の一例である粒径が１００μｍ以下で白色度９６以上の水酸化アルミニウム１５０〜３００重量部、表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を含む母材１５に、消泡剤の一例である市販のポリエステル用消泡剤を１００重量部の母材１５に対して０．５〜２重量部の割合で添加し、製造した合成粒１６を目的とする石目調が表現できる分量加えて、回転型ミキサーで、例えば１０分間撹拌混合して、ベースコンパウンドを作製する（以上、第１工程）。図２に示すように、作製したベースコンパウンドを、市販のワックス系離型剤を塗布した型枠２１内に流し込み、常温で４〜１５時間放置して硬化させ脱型して１次硬化体２５を得る（以上、第２工程）。１次硬化体２５を型枠２１より脱型し熱処理装置の一例であるエアバスに装入して温度８０〜８５℃で３〜４時間保持して加熱硬化させて（第３工程）人工石材１４を製造する。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用した人工石材１４は、人工石材１４のマトリックスを形成する母材１５と、母材１５中に分散している合成粒１６とを有している。合成粒１６は破砕形状を有しているので、いずれの合成粒１６も鮮明に人工石材１４の各表面１７に表出させることができる。なお、母材１５は透光性を有しているので、内部に分散している合成粒１６も表面１７から透かして見え、奥行感、重質感を表現することができる。
【００２３】
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法について詳細に説明する。
粘性が５００ミリパスカル秒程度の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、無機質充填材の一例である粒径が１００μｍ以下で白色度９６以上の水酸化アルミニウム１５０〜３００重量部、表現したい色合いを調整するための着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を含む母材１９に、消泡剤の一例である市販のポリエステル用消泡剤を１００重量部の母材１９に対して０．５〜２重量部の割合で加えて、回転型ミキサーで、例えば１０分間撹拌混合しながら脱泡して、母材１９を作製する（以上、第１工程）。また、粘性が１５００〜２０００ミリパスカル秒程度の高粘性の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）、及び表現したい色合いを調整するためのポリエステル用着色顔料を加えて回転型ミキサーで、例えば２０分間均一に撹拌混合しながら脱泡して流動性絵柄材２６を作製する（以上、第２工程）。
【００２４】
次に、１００重量部の母材１９に対して、作製した、例えば粘性が９０ｇ／ｃｍｓ程度の流動性絵柄材２６を０．０２〜１重量部の割合で加えて、例えば手動撹拌機で容器内の任意の数カ所をそれぞれ数秒間程度撹拌し母材１９中に加えた流動性絵柄材２６が縞状に混じり合った状態のベースコンパウンドを作製する（以上、第３工程）。図３に示すように、得られたベースコンパウンドを型枠２１内に注入する。このとき、型枠２１にベースコンパウンドを注入する際の注ぎ口の口径を任意に調整しながら、更に注入速度も変動させながら注入を行なう。これによって、流動性絵柄材２６により形成する縞模様の間隔や厚さを調整できる。型枠２１内で縞模様状に存在している流動性絵柄材２６は、母材１９に比較して粘性が高いので、相互に混じり合うことはなく、注入された時に形成される縞模様の状態がそのまま維持される。従って、この状態のまま常温で４〜１５時間放置して硬化させ脱型すると、注入したときに形成された縞模様が表出した１次硬化体２７が得られる（以上、第４工程）。１次硬化体２７を型枠２１より脱型し熱処理装置の一例であるエアバスに装入して温度８０〜８５℃で３〜４時間保持して加熱硬化させて（第５工程）人工石材１８を製造する。
【００２５】
図４（ｃ）に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用した人工石材１８は、人工石材１８のマトリックスを形成する母材１９と、母材１９中に混合された流動性絵柄材２６が型枠２１に流し込まれた際に形成した縞模様部分が硬化した縞状部２０とを有している。縞状部２０はマトリックス中に複雑に形成されており、しかもマトリックスが透光性を有しているため、非常に深みのある立体的で重質感のあるオニックス調の人工石材１８を製造することができる。
【００２６】
本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法について詳細に説明する。ここで、本実施の形態に係る人工石材の接合方法は、接合に使用する接着剤３２（図６参照）の調整と、接着剤３２で人工石材１０を接合する接合操作から構成されているので、接着剤３２の調整と、接合操作に分けてそれぞれ詳細に説明する。接着剤３２の調整は、下記のようにして行なった。例えば、粘性が１５００〜２０００センチポイズ程度の高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料０．０４〜１．３重量部、硬化剤の一例である５５％濃度の過酸化メチルエチルケトン０．４〜３．８重量部（好ましくは０．４〜３．０重量部）、及び硬化促進剤の一例である１％濃度のナフテン酸コバルト０．４〜１．３重量部（好ましくは０．４〜１．０重量部）を混合機の一例である回転式ミキサーで、例えば２０分撹拌混合しながら脱泡を行なって作製する（第１工程）。なお、脱泡を完全に行なうには、調整した接着剤を容器に入れて振動台の上に載せて振動をかけて、内部の気泡を表面に浮き上がらせて除去する操作を加えてもよい。
【００２７】
接合操作は下記のようにして行なった。先ず、前記実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用して製造した人工石材１０の接合面２８のコーナー部分に、例えば３２０番の紙ヤスリで軽く研削して糸面２９を形成する。次に、ラッカーシンナー等の有機溶剤で接合面２８及び接合面２８近傍の汚れを除去する。更に、人工石材１０の一方の面に例えば鋼片で作製したブロック状のクランプ固定用治具３０を、例えば瞬間接着剤で点付けする。クランプ固定用治具３０が接着された面を上面として人工石材１０を平坦な接合用台３１の上に、人工石材１０の各接合面２８の間隔が、例えば２〜３ｍｍとなるように配置する。
絞り出し器等の供給器具に充填した接着剤３２を、人工石材１０の各接合面２８の間に設けられた隙間に充填する。接着剤３２を充填した後、各クランプ固定用治具３０間にクランプ３３を取付けて、隙間が例えば０．５〜１ｍｍとなるまで締めつける。人工石材１０の接合面２８の間に設けられた隙間の間隔を小さくすることにより、人工石材２８の接合面２８と接着剤３２とのなじみを向上させることができる。隙間を小さくすることにより、余分な接着剤３２は上面側に流出してくる。この状態で、常温で４〜１５時間放置して硬化させる。なお、硬化は４０〜５０℃の加熱した雰囲気中で１〜４時間保持することにより行なうこともできる（第２工程）。硬化完了後、表面に流出して硬化した接着剤３２を研磨除去する（第３工程）。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、例えば、微粉の無機質充填材として水酸化アルミニウムを使用したが、炭酸カルシウム、タルク、寒水石を使用することも可能である。消泡剤として、市販のポリエステル用消泡剤を使用したが、市販のシリコーンを含有しない破泡性の界面活性剤を組み合わせて使用することも可能である。また、消泡剤を加えて脱泡する際、減圧下で撹拌混合を行なうと、より効果的に脱泡処理を行なうことができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項３記載の人工石材の製造方法においては、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を含む母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材を加え、混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有するベースコンパウンドを作る第１工程と、ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第２工程と、１次硬化体を型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第３工程とを有するので、注型法のノンゲルコート工法により高強度で表面美観に優れ、しかも後加工が容易な人工石材を製造することが可能である。
【００３０】
また、この人工石材の製造方法においては、模様表出材として、着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を使用するので、単色、マーブル、石目調等の種々の柄パターン有した人工石材を寸法制約なく製造することができる。
【００３１】
【００３２】
請求項２及びこれに従属する請求項３記載の人工石材の製造方法においては、不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有する母材を作る第１工程と、高粘性不飽和ポリエステル樹脂、硬化剤、硬化促進剤、及び所定量の着色顔料を加えて均一に撹拌混合しながら脱泡してオニックス調模様を形成する流動性絵柄材を調整する第２工程と、母材１００重量部に対して流動性絵柄材を０．０２〜１重量部の割合で加えて流動性絵柄材を母材中に縞模様状に分散させたベースコンパウンドを作る第３工程と、ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第４工程と、１次硬化体を型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第５工程とを有するので、非常に深みのある立体的なオニックス調の人工石材を容易に製造することができる。
【００３３】
特に、請求項３記載の人工石材の製造方法においては、第１工程で母材を作る際に、母材１００重量部に対して消泡剤を０．５〜２重量部加えるので、脱泡が十分に行なわれて、内部まで均一な人工石材を製造することが可能となる。このため、切断面に現れるピンホールの埋めつぶし作業がなくなり、加工時間の短縮が可能となって、製造コストの低減が可能となる。
【００３４】
請求項４記載の人工石材の接合方法においては、高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂、人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加えて混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって接着剤を製造する第１工程と、相互に接合する人工石材の間に設けられた隙間に接着剤を充填し、隙間を所定間隔に保持して充填した接着剤を硬化させる第２工程と、人工石材の表面に付着し硬化した接着剤を研磨除去する第３工程とを有するので、接合箇所が識別しにくい接合を行なうことができ、複雑異形の人工石材を専用の型枠を使用せずに、既存の型枠を用いて製造した人工石材を接合することにより複雑異形の人工石材を容易に、安価で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法でベースコンパウンドを型枠に注入した状態を示す斜視断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の第１〜第３の実施の形態に係る人工石材の製造方法を適用して製造した人工石材の断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合前の配置を示す断面図である。
【図６】同人工石材の接合方法を適用した人工石材の接合時の状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０：人工石材、１１：母材、１２：鱗片状酸化アルミナ系模様表出材、１３：表面、１４：人工石材、１５：母材、１６：合成粒、１７：表面、１８：人工石材、１９：母材、２０：縞状部、２１：型枠、２２：１次硬化体、２３：底板部、２４：ステンレス角鋼管、２５：１次硬化体、２６：流動性絵柄材、２７：１次硬化体、２８：接合面、２９：糸面、３０：クランプ固定用治具、３１：接合用台、３２：接着剤、３３：クランプ
Claims (4)
- 不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、微粉の無機質充填材１５０〜３００重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び少量の着色顔料を含む母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材を加え、混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有するベースコンパウンドを作る第１工程と、
前記ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第２工程と、
前記１次硬化体を前記型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第３工程とを有し、
しかも、前記模様表出材として、着色した鱗片状酸化アルミナ系模様表出材を使用することを特徴とする人工石材の製造方法。 - 不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、微粉の無機質充填材１５０〜３００重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び少量の着色顔料を混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって適度の流動性を有する母材を作る第１工程と、
高粘性の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び所定量の着色顔料を加えて均一に撹拌混合しながら脱泡して、オニックス調模様を形成する流動性絵柄材を調整する第２工程と、
前記母材１００重量部に対して前記流動性絵柄材を０．０２〜１重量部の割合で加えて該流動性絵柄材を前記母材中に縞模様状に分散させたベースコンパウンドを作る第３工程と、
前記ベースコンパウンドを型枠内に注入し常温硬化させて１次硬化体を形成する第４工程と、
前記１次硬化体を前記型枠より脱型し熱処理装置に装入して加熱硬化させ人工石材とする第５工程とを有することを特徴とする人工石材の製造方法。 - 請求項１又は２記載の人工石材の製造方法において、前記第１工程で前記母材を作る際に、該母材１００重量部に対して消泡剤を０．５〜２重量部加えることを特徴とする人工石材の製造方法。
- 不飽和ポリエステル樹脂、微粉の無機質充填材、硬化剤、硬化促進剤、及び少量の着色顔料を撹拌混合しながら脱泡を行なって作製した母材に、石目調模様を形成する所定量の粒状の模様表出材、又はオニックス調模様を形成する所定量の流動性絵柄材を混合して作製したベースコンパウンドを、型枠内に注入し常温硬化した後に該型枠より脱型し加熱硬化することにより得られる人工石材の接合方法であって、
高粘性で揺変性を有する不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、前記人工石材に使用した微粉の無機質充填材と同一の無機質充填材１２０〜１５０重量部、硬化剤０．４〜３．８重量部、硬化促進剤０．４〜１．３重量部、及び前記人工石材に使用した着色顔料と同一の着色顔料を少量加えて混合機で撹拌混合しながら脱泡を行なって接着剤を製造する第１工程と、
相互に接合する前記人工石材の間に設けられた隙間に前記接着剤を充填し、該隙間を所定間隔に保持して充填した前記接着剤を硬化させる第２工程と、
前記人工石材の表面に付着し硬化した前記接着剤を研磨除去する第３工程とを有することを特徴とする人工石材の接合方法。
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