JP4339476B2

JP4339476B2 - 木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JP4339476B2
Application number: JP2000006719A
Authority: JP
Inventors: 晃治松本; 正喜伊藤; 圭祐橋本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: JP2001191390A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木目調が付与された、木質感を呈する熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂に木粉のような植物系充填材を混入した複合樹脂組成物を押出成形することによって、木質感のある成形体を得ようとする試みが種々行われてきたが、成形体表面はやはり樹脂分の割合が高いためにプラスチック特有の艶が残り、充分な木質感のある成形体を簡便に得ることは、実際上困難であった。
【０００３】
そこで、例えば、熱可塑性樹脂とセルロース系充填材とによって形成した木質合成板の表面に、サンダーで研削処理を施して多数の傷条を形成し、次いでこの表面に着色剤を塗布し、最後に木目柄を印刷することにより、天然木に近い木目等の模様を形成する方法が提案されている（特開平９−２１６５００号公報参照）。
【０００４】
この方法によると、印刷インキが表面の木粉に含浸すると共に上記傷条深部に浸入して、インキがにじむことになるので木質感のある木目柄を得ることが出来るとされており、この様な効果は確かに好ましいものである。
しかし、この方法は、多数の傷条を形成する第１研削工程、着色剤塗布工程、凹部着色層を残して研削研磨を要する第２研削工程、及び、前記研磨面に木目柄を印刷する工程を必須とする煩瑣な工程からなり、実際に工業的に採用するには、複雑で大がかりな各種装置を必要とするもので、木質感のある成形体を高い生産性をもって得ることができる方法とは言い難いものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の、木質感のある複合樹脂成形体の製造方法における問題点に鑑みてなされたもので、植物系充填材等に由来する、ソフトな木質感を呈した木目調の熱可塑性複合樹脂成形体を、高い生産性をもって製造し得る方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、熱可塑性樹脂と植物系充填材と顔料とを含有してなる樹脂組成物Ａを、表面に溝が形成された溝付き成形体に押出成形した後、前記溝付き成形体の溝を含む表面を、前記樹脂組成物Ａに、該樹脂組成物Ａに含有されている顔料とは色が異なり、かつ、マトリックス樹脂が樹脂組成物Ａに含有されている熱可塑性樹脂とは異なるマスターバッチ顔料を更に含有させてなる樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形することを特徴とする木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法を提供する。
【０００７】
又、請求項２記載の発明は、熱可塑性樹脂と植物系充填材と顔料とを予め溶融混練しペレット化した樹脂組成物Ａと、このペレット化した樹脂組成物Ａに、該樹脂組成物Ａに含有されている顔料とは色が異なり、かつ、マトリックス樹脂が樹脂組成物Ａに含有されている熱可塑性樹脂とは異なるマスターバッチ顔料を含有させてなる樹脂組成物Ｂとを用いることを特徴とする請求項１記載の木目調の熱可塑性樹脂複合成形体の製造方法を提供する。
又、請求項３記載の発明は、溝付き成形体の溝を含む表面を、樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形する温度を、樹脂組成物Ａを溝付き成形体に押出成形する温度よりも１０〜５０℃低くする請求項１又は２記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法を提供する。
【０００８】
又、請求項４記載の発明は、成形体の溝の断面形状が、略逆三角形又は略半円状である請求項１〜３のいずれか１項記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法を提供する。
又、請求項５記載の発明は、樹脂組成物Ａ中の植物系充填材の含有量が５０〜８０重量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法を提供する。
【０００９】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明における、上記複合樹脂組成物に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンオキサイド、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の市販の熱可塑性樹脂が挙げられる。特に、コスト等の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が好ましい。
【００１０】
本発明に使用される植物系充填材は、得られた成形品の外観が植物調となり、ソフトな感触を与えるもので植物からなる充填物であれば、その種類は特に制限されるものではない。例えば、材木、木板、合板、パルプ、竹材などの切削屑、研摩屑、切断鋸屑、粉砕物のような木粉；籾殻、胡桃殻のような穀物もしくは果実の殻またはその粉砕物等が挙げられる。
【００１１】
植物系充填材の含有量は、樹脂組成物Ａ中に、好ましくは５０〜８０重量％とされる。５０重量％より少ないと木質感が低下し、８０重量％より多いと樹脂組成物Ａにおける分散性が低下しはじめ、物性が低下することがあるからである。
植物系充填材の粒径は、通常、１〜１０００μｍのものが使用可能であるが、好ましくは１０〜３００μｍである。１μｍより小さいと均一に分散することが困難となり、１０００μｍより大きいと、粒が目立ち木質調が低下する。
【００１２】
本発明における顔料としては、有色顔料が使用され、例えば、酸化鉄、カーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料、または有機顔料がある。市販品であれば、特に制限無く使用可能であるが、取り扱いの簡便さや、分散状態をコントロールする上で、ペレット状のマスターバッチが使用しやすい。必要に応じて、樹脂組成物Ａ、樹脂組成物Ｂの両方に添加、含有させてもよい。
本発明においては、上記溝付き成形体の溝を含む表面を、樹脂組成物Ｂによって、押出被覆成形する際に、上記異色の顔料を樹脂組成物Ｂ中に不均一に分散させることにより、形成された被覆層が木目調を呈するようにすることが必要である。
【００１３】
異色の顔料を樹脂組成物Ｂ中に不均一に分散させて、被覆層が均一に同じ色を呈するのを防ぐには、例えば、マスターバッチ顔料を用いると便利であり、必要によっては樹脂組成物Ａに含有させても良い。本発明においてマスターバッチ顔料は、熱可塑性樹脂に異色の顔料が高濃度に配合されたもので、ペレット又は板状細片に成形されている。以下、これを単に「マスターバッチ」と称する場合がある。
【００１４】
具体的には、上記樹脂組成物Ｂに用いられる熱可塑性樹脂とマスターバッチに用いられる樹脂との、親和性、溶融粘度、溶融温度等を変えれば良い。
親和性を変えるには、溶融時に混ざりにくい樹脂種の組み合わせとする。
溶融粘度は、マスターバッチに用いられる樹脂の粘度を樹脂組成物Ｂに用いられる熱可塑性樹脂の溶融粘度よりも、高いか或いは低く設定する。
溶融温度は、マスターバッチに用いられる樹脂の温度を樹脂組成物Ｂに用いられる熱可塑性樹脂の溶融温度よりも、高いか或いは低く設定する。
【００１５】
また、上記樹脂組成物Ａ又はＢには、必要に応じて、ガラス繊維、炭素繊維等の補強材、成形性を向上させるための可塑剤（αβ不飽和カルボン酸系モノマー、低分子オレフィン等）、滑剤（ステアリン酸、ステアリン酸金属塩等）、耐候性等の耐久性を向上させる紫外線吸収剤、紫外線劣化防止剤、酸化劣化防止剤等の添加剤を配合することが可能である。
【００１６】
本発明においては、上記樹脂組成物Ａ及びＢを、例えば以下に示す方法で加熱混練、押出成形する。
１．熱可塑性樹脂と植物系充填材とを含有してなる樹脂組成物Ａを、押出機に直接投入し、加熱混練しつつ押出成形する。
２．押出機で加熱混練し、一旦ペレットを作製後、得られたペレットを用いて押出成形する。
３．スーパーミキサー等のバッチ設備で加熱混練し、ペレットを作製後、このペレットを用いて押出成形する。
【００１７】
押出成形する際、押出機は、市販の一軸、同方向二軸、異方向二軸等、一般的な押出機から、遊星ねじ押出機、ＫＣＫコンテニアンミキサー等の特殊な押出機まで使用可能である。
上記１の方法では、二軸混練押出機等の混練効果の大きい押出機の使用が好ましい。予め配合物がペレット化された、上記２又は３の方法では、一軸、二軸等の通常の押出機の使用が好ましい。
【００１８】
上述の異色顔料を樹脂組成物Ｂ中に不均一に分散させようとした場合、溝部の押出成形は、予めペレット化した熱可塑性複合材料と異色顔料マスターバッチとを口径の小さいシングル押出機を用いて押出成形する方法が簡便である。
請求項３記載の如く、溝付き成形体の溝を含む表面を、樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形する温度を、樹脂組成物Ａを溝付き成形体に押出成形する温度よりも１０〜５０℃低くすることによっても、簡便に不均一分散を達成できる。
但し１０℃よりも低くできないと、着色の状態が均一になってしまい、５０℃より低くすると押出成形が困難になる。
更に異色顔料を配合したマスターバッチは、上述のように素材自身が混じりにくければ、より効果的である。
【００１９】
溝の断面形状が略長方形の場合は、流速分布が溝内で比較的一定であるので、直線的な木目（柾目）を発現する。
請求項４記載の如く、溝の断面形状が略逆三角形又は半円状の場合は、流速分布が中央部と端部では大きくなり、異色顔料がフローマークとして残り、板目のような木目を発現する。必要とするデザインに合わせて、溝形状を選択することができる。
【００２０】
（作用）
本発明は、植物系充填材と顔料を含む樹脂組成物Ａを、溝付き成形体に押出成形した後、その溝を含む表面を、樹脂組成物Ａに、該樹脂組成物Ａに含有されている顔料とは色が異なり、かつ、マトリックス樹脂が樹脂組成物Ａに含有されている熱可塑性樹脂とは異なるマスターバッチ顔料を更に含有させてなる樹脂組成物Ｂによって押出被覆することで、異色の顔料が樹脂組成物Ｂ中に不均一に分散するように押出被覆成形されることになり、異色顔料がない部分は、最初に押し出した溝付き成形体と同色になり見かけ上均一になるので、溝を含む表面に異色の顔料が、あたかも現れたり、消えたり、揺らいだりする不均一でランダムな木目の出現を可能にした。
【００２１】
請求項２記載の発明は、予め原料をペレット化することにより、請求項１記載の方法の中で、比較的簡便な方法を可能とした。
又、請求項３記載の発明は、溝付き成形体表面を樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形する温度を、樹脂組成物Ａの押出成形温度よりも１０〜５０℃低くすることにより、やはり、請求項１記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法において、比較的簡便な方法を可能とした。
又、請求項４記載の発明は、溝の断面形状を、流速分布が生じやすい形状とすることによって、異色顔料を不均一に分散すると共に流れ模様を乱して、板目形状を発現する様にした。
又、植物系充填材の含有量を樹脂組成物Ａ中に５０〜８０重量％とすることにより、確実に木質感を付与し得る。
【発明の実施の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施に用いて好適な押出成形装置の一形態を示す模式的側面図である。二軸同方向押出機等の押出機１は、表面に溝が形成された溝付き成形体を成形するための押出機であり、その下流側に、溝付け賦形型２が設けられている。
【００２３】
溝付け賦形型２には、溝付き成形体の溝を含む表面を、樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形する際に用いる、クロスヘッドの溝埋め型３が接続されており、この溝埋め型３には、樹脂組成物Ｂを押出すための押出機４が設けられていると共に、成形途中の溝付き成形体を冷却するための冷却型５が備えられて、押出成形装置６が構成されており、押出機１に供給された樹脂組成物Ａ、及び、押出機４に供給された樹脂組成物Ｂにより、木目調の熱可塑性複合樹脂成形体７が製造される様になされている。
【００２４】
尚、熱可塑性複合樹脂成形体７は、通常、図９に示す通り、溝８にのみ、樹脂組成物Ｂが充填被覆されて形成される場合が多いが、図１０に示す通り、溝８と共に他の表面が樹脂組成物Ｂによって被覆されていてもよい。
また、溝の断面形状は、図示した８の様な、略長方形に限らず、略逆三角形、半円状であってもよいことは上述の通りである。
【００２５】
（実施例１）
熱可塑性樹脂としてホモポリプロピレン（日本ポリケミカル社製、ノバテックＭＡ３）１００重量部、植物系充填材として木粉（セルロシンＮｏ４５、渡辺ケミカル社製、平均粒径１００μｍ）２００重量部、成形性を向上させるため滑材としてステアリン酸５重量部、及び、顔料として住化カラーＳＰＰＭ９Ａ１０５６（マトリックス樹脂がポリプロピレンのマスターバッチ、色彩：イエロー）５重量部をドライブレンドし、二軸混練押出機ＰＣＭ３０（池貝株製）でバレル温度はすべて１８０℃として混練押出成形し、ペレット化した。
【００２６】
図１に示した押出機（日立造船ＳＬ５０）１のホッパーに、得られたペレットのみを投入し、溝付け賦形型２から表面に溝が形成された溝付き成形体２１を押出すと共に、押出機４（溝埋め成形用押出機、池貝株製ＶＳ３０）に上記ペレット１００重量部に対して異色顔料（住化カラーＳＰＥＭ９Ｅ０５２、マトリックス樹脂ポリエチレン、色彩：ブラウン）１部の割合で投入し、クロスヘッドの溝埋め型３、冷却賦形型５を介して、木目調の熱可塑性複合樹脂成形体７を得た。
【００２７】
尚、押出機１及び４の成形温度を１９０℃に設定し、樹脂温度１９０℃にて、十分に加熱し混練した。溝付き成形体２１の形状寸法は図２に示す通りであり、これに対応する形状の溝付け賦形型２は溝埋め型３と共に、１８０℃に加熱し、冷却型は、冷却循環水を用いて、９０℃に設定した。得られた、熱可塑性複合樹脂成形体７の断面形状は、図９に示す通りであった。
【００２８】
以上の製造により得られたサンプルの表面状態は図４に示す通りであった。
尚、本実施例では、ポリプロピレンと木粉とを含有してなる樹脂組成物Ａに対し、マトリックス樹脂がポリエチレンである異色の顔料マスターバッチを含有させてなる樹脂組成物Ｂを用いることにより、溝における樹脂組成物Ｂ中に異色の顔料が不均一に分散するようにしたものである。
【００２９】
（実施例２）
溝埋め押出機４のバレル温度を１５０℃とし、クロスヘッドの溝埋め型３の樹脂温度を１６０℃とした以外は、実施例１と同様にして熱可塑性複合樹脂成形体７を得た。得られたサンプルの表面状態は図５に示す通りであった。
【００３０】
（実施例３）
溝付き成形体２２の形状寸法が図３に示す如くなる様な溝付き賦形型２を用いた以外は、実施例１と同様にして熱可塑性複合樹脂成形体７を得た。得られたサンプルの表面状態は図６に示す通りであった。
【００３１】
（実施例４）
実施例１において、植物系充填材として、木粉（セルロシンＮｏ４５、渡辺ケミカル社製、平均粒径１００μｍ）３０重量部としたこと以外は、同様にして熱可塑性複合樹脂成形体７を得た。得られたサンプルの表面状態は図７に示す通りであり、実施例１より、表面が稍プラスチック状であった。
【００３２】
（比較例１）
実施例１において、溝埋め押出機４に投入する異色顔料として、住化カラー製ブラウンＳＩＭＢ９Ａ（マトリックス樹脂：ポリプロピレン、色彩：ブラウン）を用いたこと以外は、同様にして熱可塑性複合樹脂成形体を得た。得られたサンプルの表面状態は図８に示す通り、溝における樹脂組成物中の顔料が均一に分散し、木目調を呈していなかった。
【００３３】
（比較例２）
実施例１において、溝埋め押出機４に投入する異色顔料として、住化カラー製ブラウンＳＩＭＢ９Ａ（マトリックス樹脂：ポリプロピレン、色彩：ブラウン）を用い、バレル温度１２０℃としたこと以外は、同様にして、木目調の熱可塑性複合樹脂成形体を製造しようとしたが、途中で、背圧の上昇によって押出し成形が困難となり、サンプルが得られなかった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法は、上述の通りの構成とされており、溝付き成形体の溝を含む表面を、樹脂組成物Ａに、該樹脂組成物Ａに含有されている顔料とは色が異なり、かつ、マトリックス樹脂が樹脂組成物Ａに含有されている熱可塑性樹脂とは異なるマスターバッチ顔料を更に含有させてなる樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形することで、異色の顔料が樹脂組成物Ｂ中に不均一に分散するように押出被覆成形されることになり、溝を含む表面に、不均一で揺らぎ等のあるランダムな木目を有する熱可塑性複合樹脂成形体を提供し得る。
【００３５】
請求項２記載の発明は、予め原料をペレット化することにより、請求項１記載の方法の中で、比較的簡便な方法を可能とした。
又、請求項３記載の発明は、溝付き成形体表面を樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形する温度を、樹脂組成物Ａの押出成形温度よりも１０〜５０℃低くすることにより、やはり、請求項１記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法において、比較的簡便な方法を可能とした。
又、請求項４記載の発明は、溝の断面形状を、流速分布が生じやすい形状とすることによって、異色顔料を不均一に分散すると共に流れ模様を乱して、ランダムで直線でない木目からなる板目模様を発現可能とした。
又、請求項５記載の発明は、植物系充填材の含有量を樹脂組成物Ａ中に５０〜８０重量％とすることにより、確実に木質感を付与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の本発明の実施に用いて好適な押出成形装置の一形態を示す模式的側面図。
【図２】実施例１、２及び４で得られた溝付き成形体の寸法形状を示す側面図。
【図３】実施例３で得られた溝付き成形体の寸法形状を示す側面図。
【図４】実施例１で得られた木目調の熱可塑性複合樹脂成形体サンプルの模式的平面図。
【図５】実施例２で得られた木目調の熱可塑性複合樹脂成形体サンプルの模式的平面図。
【図６】実施例３で得られた木目調の熱可塑性複合樹脂成形体サンプルの模式的平面図。
【図７】実施例４で得られた木目調の熱可塑性複合樹脂成形体サンプルの模式的平面図。
【図８】比較例１で得られた押出成形体サンプルの模式的平面図。
【図９】本発明により得られる木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の一形態を示す模式的断面図。
【図１０】本発明により得られる木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の他の形態を示す模式的断面図。
【符号の説明】
１押出機
２溝付け賦形型
３溝埋め型
３冷却賦形型
４押出機
５冷却型
６押出成形装置
７木目調の熱可塑性複合樹脂成形体
８溝
２１溝付き成形体
２２溝付き成形体

Claims

熱可塑性樹脂と植物系充填材と顔料とを含有してなる樹脂組成物Ａを、表面に溝が形成された溝付き成形体に押出成形した後、前記溝付き成形体の溝を含む表面を、前記樹脂組成物Ａに、該樹脂組成物Ａに含有されている顔料とは色が異なり、かつ、マトリックス樹脂が樹脂組成物Ａに含有されている熱可塑性樹脂とは異なるマスターバッチ顔料を更に含有させてなる樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形することを特徴とする木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法。
熱可塑性樹脂と植物系充填材と顔料とを予め溶融混練しペレット化した樹脂組成物Ａと、このペレット化した樹脂組成物Ａに、該樹脂組成物Ａに含有されている顔料とは色が異なり、かつ、マトリックス樹脂が樹脂組成物Ａに含有されている熱可塑性樹脂とは異なるマスターバッチ顔料を含有させてなる樹脂組成物Ｂとを用いることを特徴とする請求項１記載の木目調の熱可塑性樹脂複合成形体の製造方法。
溝付き成形体の溝を含む表面を、樹脂組成物Ｂによって押出被覆成形する温度を、樹脂組成物Ａを溝付き成形体に押出成形する温度よりも１０〜５０℃低くすることを特徴とする請求項１又は２記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法。
成形体の溝の断面形状が、略逆三角形又は略半円状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法。
樹脂組成物Ａ中の植物系充填材の含有量が５０〜８０重量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の木目調の熱可塑性複合樹脂成形体の製造方法。