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発明の名称 樹脂材料の色の混合補助具および樹脂材料の色の混合方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−249912
公開日 平成10年(1998)9月22日
出願番号 特願平9−54627
出願日 平成9年(1997)3月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 博道 (外4名)
発明者 上手 正行 / 松下 康士 / 渡辺 愛子 / 谷口 純 / 小川 健治 / 中野 義則 / 小林 義昭 / 加藤 まさみ
要約 目的
強度を著しく低下させることなく割合はっきりとした模様を出すことができる成形品を提供できる成形技術の確立を目的とする。

構成
押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助する混練方法であって、筒状保持部内における押出通路の中央から、金型手前の樹脂材料の筒状保持部の内壁側へ樹脂材料を押しやる分散工程と、その分散工程によって狭められた押出通路を一旦狭めた後に、押出通路を広げる拡開工程とを含ませる。例えば、押出方向を遮る板状部と、その板状部から押出方向に突出して押出通路の中央付近に位置し、押出方向の端部が先細りする形状に形成された中央分離部とを備え、前記板状部には、その板状部を貫通する貫通孔を複数設けた混練補助具を用いる。
特許請求の範囲
【請求項1】押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助するとともに、金型への押出圧力を調整するための混練補助具であって、押出方向を遮るように筒状保持部の内壁に固定される板状部と、その板状部から押出方向に突出して筒状保持部内における押出通路の中央付近に位置し、押出方向における反金型側の端部が先細りする形状に形成された中央分離部とを備え、前記板状部には、その板状部を貫通する貫通孔を複数設けたことを特徴とする樹脂材料の色の混合補助具。
【請求項2】押出成形機の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助するとともに、金型への押出圧力を調整するための補助板たる混練補助具であって、押出方向を遮るように筒状保持部の内壁に固定される板状部と、その板状部を貫通する貫通孔を複数設け、その複数の貫通孔が形作る輪郭は、成形品の断面形状に近似させたことを特徴とする樹脂材料の色の混合補助具。
【請求項3】押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助する混練方法であって、筒状保持部内における押出通路の中央から、金型手前の樹脂材料の筒状保持部の内壁側へ樹脂材料を押しやる分散工程と、その分散工程によって狭められた押出通路を一旦狭めた後に、押出通路を広げる拡開工程とを含んだことを特徴とする樹脂材料の色の混合方法。
【請求項4】押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助する混練方法であって、筒状保持部内における押出通路を狭めるとともに、成形品の断面形状に近似させるように位置させた複数の貫通孔から、狭めた押出通路を広げる狭拡工程を含んだことを特徴とする樹脂材料の色の混合方法。
【請求項5】樹脂材料は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉を磨砕処理して嵩比重を高めた粉粒とし、この粉粒の外周面に、該粉粒よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて固定粒とし、この固定粒を樹脂に混合したものとしたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載した樹脂材料の色の混合方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は樹脂成形装置および樹脂成形方法、更に詳しくは、木粉および顔料を含有したいわゆる木プラにおいて、はっきりした表面模様を呈するとともに強度を著しく低下させないように成形する技術に関するものである。
【0002】
【先行技術】樹脂に顔料を混入して色柄を呈する成形品を製造する技術は、古くから知られている。その中でも代表的なのは、樹脂に天然セルロース材の粉末(木粉)を混合していわゆる木プラといわれる成形品を作製する技術であり、さまざまなものが提供されてきた。その中からPCT JP94/00351号(国際公開番号;WO94/20280号)に記載された「セルロース系微粉粒、木質様成形品および木質様製品」の技術について簡単に説明する。
【0003】セルロース材を粉砕して得た粉砕粉を磨砕処理して嵩比重を高めた粉粒とし、この粉粒の外周面に、該粉粒よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて固定粒とし、この固定粒に樹脂及び顔料を混合し、かつ溶融させ、その後または溶融と同時に押出成形または射出成形により所望形状に成形する。この技術によれば、天然の木の木目に極めて近い模様を表面に有し、しかも手触り感等の風合いも天然の木に近い木質様製品の製造方法及び木質様製品を提供することができる。
【0004】ところで、木プラの押出成形は、樹脂材料を溶融した後の混練工程が重要である。樹脂にセルロース材や顔料が含まれているため、十分に混練しないと成形品の強度が著しく低下したり、成形不良となったりするからである。その混練工程は、溶融した樹脂材料を金型手前の樹脂材料の筒状保持部内でスクリューにてかき混ぜるほか、図2に示すような混練補助具40を用いることがあった。
【0005】従来の技術を表す概念斜視図たる図2を用いて、更に詳しく説明する。成形品の形をつくるための金型の手前側、樹脂材料を混練するためのシリンダーの内部において、筒状の混練補助具40を用いて大まかな混練を行う。この混練補助具40は、シリンダーの内壁に外周面が接して固定される筒状部41と、その筒状部41内に形成される押出通路の中央に位置する中央分離部43と、その中央分離部43を支持するスパイダー部42とを備えている。
【0006】このような混練補助具40を、樹脂材料を混練するためのシリンダーの内部に固定することにより、押出通路が中央分離部43およびスパイダー部42によって分けられ、再び合流することで、樹脂材料の大まかな混練を行い、全体としての混練を促進する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の技術に限らず、成形材料中にセルロース材を含有させる木プラの成形においては、樹脂との混練が十分でない場合にははっきりとした木目を醸し出すが、その結果として成形品の強度が低下する場合がある。一方、セルロース材や顔料と樹脂とが十分に混練されているとはっきりとした木目が出ない場合がある。すなわち、はっきりとした木目と成形品の強度とは両立させにくいという問題点があった。
【0008】強度を上げるためには、成形材料の混練時間を長くするか、セルロース材や顔料の含有率を下げるか、という手段になるが、いずれの手段を選択しても色柄模様がはっきり出にくくなる。本願発明が解決すべき課題は、強度を著しく低下させることなく割合はっきりとした模様を出すことができる成形技術を提供することである。
【0009】ここで、請求項1ないし請求項2記載の発明の目的は、木プラ成形品の強度を著しく低下させることなく、割合はっきりとした模様を出すことができる樹脂材料の色の混合補助具を提供することにある。また、請求項3ないし請求項5記載の発明の目的は、木プラ成形品の強度を著しく低下させることなく割合はっきりとした模様を出すことができる樹脂材料の色の混合方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的を達成するためのものである。
(請求項1)請求項1記載の発明は、押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助するとともに、金型への押出圧力を調整するための混練補助具(20)であって、押出方向を遮るように筒状保持部の内壁に固定される板状部(21)と、その板状部(21)から押出方向に突出して筒状保持部内における押出通路の中央付近に位置し、押出方向における反金型側の端部が先細りする形状に形成された中央分離部(23)とを備え、前記板状部(21)には、その板状部(21)を貫通する貫通孔(22)を複数設けたことを特徴とする。
【0011】(用語説明)「押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部」とは、通常は樹脂材料の色の混合を行うためのシリンダーであり、そのシリンダー内で回転するスクリューを備えて混練および押出圧力の発生を行っている。従って、本願発明にいう「混練補助具」は、通常は金型とスクリューとの間に位置する。ただし、前記説明は、通常の構成に本願発明を拘束する趣旨ではない。
【0012】樹脂材料にはセルロース材を含んでおり、従って、樹脂材料は木プラを成形するための材料となる。この樹脂材料は、通常、予めペレット状に形成しておくことが多い。「中央分離部(23)」は、板状部(21)における手前側のみ、金型側のみに設けても、両方に設けてもよい。
【0013】(作用)請求項1記載の発明に係る混練補助具によれば、以下のような作用をなす。金型に向かって押し出されてゆく樹脂材料は、混練補助具(20)の中央分離部(23)によって、押出通路における筒状保持部の内壁側へ押しやられて分散する。この時点で、混練されていた樹脂材料は、一旦分散させられることとなる。
【0014】分散させられた樹脂材料は、続いて板状部(21)に遮られ、その板状部(21)に開けられた複数の貫通孔(22)のいずれかに分散した後、貫通孔(22)から金型方向へ押し出される際に集合し、押し出された後はまた分散してゆく。以上のように、本願に係る混練補助具(20)は、樹脂材料に対し、分散、集合、分散を繰り返し強制するので、大まかな混練作業を行うこととなる。その結果、樹脂どおし(例えばペレットどおし)の大まかな混練が追加されるので、木プラ成形品の強度を著しく低下させることは防止できる。一方、きめ細かな混練ではないので、均一に混合しすぎたことによって模様が出なくなるような混練には至らず、木プラ成形品には割合はっきりとした模様を出すことができる。
(請求項2)請求項2記載の樹脂成形装置は、押出成形機の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助するとともに、金型への押出圧力を調整するための補助板たる混練補助具(30)であって、押出方向を遮るように筒状保持部の内壁に固定される板状部(31)と、その板状部(31)を貫通する貫通孔(32)を複数設け、その複数の貫通孔(32)が形作る輪郭は、成形品の断面形状に近似させたことを特徴とする。
【0015】ここにいう「筒状保持部」とは、通常は、金型の手前側に位置するシリンダー内に存するが、金型内部であってもよい趣旨である。
(作用)請求項2記載の発明に係る混練補助具によれば、以下のような作用をなす。金型に向かって押し出されてゆく樹脂材料は、混練補助具(30)の板状部(31)に遮られ、その板状部(31)に開けられた複数の貫通孔(32)のいずれかに分散した後、貫通孔(32)から金型方向へ押し出される際に集合し、押し出された後はまた分散してゆく。
【0016】以上のように、本願に係る混練補助具(30)は、樹脂材料に対し、分散、集合を強制し、しかも混錬補助具(30)の表面との接触によるせん断力を受けることにより、大まかな混練作業を行うこととなる。その結果、樹脂どおしの大まかな混練が追加されるので、木プラ成形品の強度を著しく低下させることは防止できる。一方、きめ細かな混練ではないので、均一に混合しすぎによる模様が出なくなるような混練には至らず、木プラ成形品には割合はっきりとした模様を出すことができる。また、押出材の位置による柄の変更が容易に行える。
(請求項3)請求項3記載の発明は、押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助する混練方法であって、筒状保持部内における押出通路の中央から、金型手前の樹脂材料の筒状保持部の内壁側へ樹脂材料を押しやる分散工程と、その分散工程によって狭められた押出通路を一旦狭めた後に、押出通路を広げる拡開工程とを含んだことを特徴とする。
(請求項4)請求項4記載の発明は、押出成形機の金型手前の樹脂材料の筒状保持部内にて、セルロース材を含んだ樹脂材料の色の混合を補助する混練方法であって、筒状保持部内における押出通路を狭めるとともに、成形品の断面形状に近似させるように位置させた複数の貫通孔から、狭めた押出通路を広げる狭拡工程を含んだことを特徴とする。
(請求項5)請求項5記載の発明は、請求項3または請求項4記載の発明を技術的に限定したものであり、樹脂材料は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉を磨砕処理して嵩比重を高めた粉粒とし、この粉粒の外周面に、該粉粒よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて固定粒とし、この固定粒を樹脂に混合したものとしたことを特徴とする。
【0017】(用語説明)固定粒を作製するのに使用するセルロース材とは、通常、天然木材であり、おがくずなどであるが、稲藁、バカスなどでもよい。「粉粒の表面に、該粉粒よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて固定粒」を形成する方法とは、例えばボールミルによるすり潰し、高速回転羽根式混合機による高速攪拌の長時間実行などの方法がある。セルロース材の繊維の毛羽立ちを取る処理を、表面粒の固定とは別に行ってもよい。
【0018】「表面粒」とは、金属、金属の化合物、例えば酸化チタン、アルミニウム、ニッケル、銀、炭酸カルシウムや、非金属、例えばカーボン、フェライト、ボロン、熱硬化性樹脂などである。樹脂に混合する固定粒の全体に対する割合は、通常30重量%を越えないようにしている。溶融して成形する際の流動性が悪くなり、成形に支障がある場合があるからである。
【0019】樹脂材料たる「固定粒を樹脂に混合したもの」は、粉末状としてもよいし、ペレット状に予め成形したものであってもよい。木目調の柄を出すため、顔料は一種類でもよい場合もあるが、複数種類を用いることが多い。顔料を複数種類用いるため、「固定粒に樹脂及び顔料を混合したもの」における顔料を異ならせた複数種類のペレットを用意しておき、それらを混合する「樹脂材料」とすることができる。
【0020】樹脂材料における木粉を固定粒としたので、天然の木の木目に極めて近い模様を表面に有し、しかも手触り感等の風合いも天然の木に近い木質様製品を製造できる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態及び図面に基づいて、更に詳しく説明する。ここで使用する図面は図1であり、この図1は本発明の実施の形態を表す概念斜視図である。この実施の形態は、請求項1に記載した発明を具現化した混練補助具30と、請求項2に記載した発明を具現化した補助板20とを用いて成形品10を押出成形するものである。
【0022】混練補助具30は、押出方向を遮るように筒状保持部の内壁に固定される円盤状の板状部21と、その板状部21から押出方向に突出して筒状保持部内における押出通路の中央付近に位置し、押出方向の端部が先細りする紡錘形状に形成された2つの中央分離部23,23とを備えている。そして、前記板状部21には、その板状部21を貫通する貫通孔22を等間隔に多数設けている。
【0023】補助板20は、押出方向を遮るように筒状保持部の内壁に固定される円盤状の板状部31からなる。その板状部31には、貫通孔32を多数設けている。この多数の貫通孔32が形作る輪郭は、成形品の断面形状に近似させている。具体的には、図1に示す成形品10がL字形をなす場合には、その貫通孔32は、投影させた場合に成形品10に近いものとなるように配置させている。
【0024】「樹脂材料」は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉を磨砕処理して嵩比重を高めた粉粒とし、この粉粒の外周面に、該粉粒よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて固定粒とし、この固定粒を樹脂に混合したものとした。更に、固定粒に加え、所望する成形品の色合いに合わせ、顔料を樹脂に添加している。混練補助具20によれば、以下のような作用をなす。
【0025】金型に向かって押し出されてゆく樹脂材料は、混練補助具20の中央分離部23によって、押出通路における筒状保持部の内壁側へ押しやられて分散する。この時点で、混練されていた樹脂材料は、一旦分散させられることとなる。分散させられた樹脂材料は、続いて板状部21に遮られ、その板状部21に開けられた多数の貫通孔22のいずれかに分散した後、貫通孔22から金型方向へ押し出され、再び中央分離部23によって遮られながら中央分離部23を通過し、分散してゆく。
【0026】この混練補助具20は、樹脂材料に対し、分散、集合、分散を繰り返し強制するので、大まかな混練作業を行うこととなる。続いて金型に向かって押し出されてゆく樹脂材料は、補助板30の板状部31に遮られ、その板状部31に開けられた複数の貫通孔32のいずれかに分散した後、貫通孔32から金型方向へ押し出される際に集合し、押し出された後はまた分散してゆく。
【0027】以上のように、補助板30は、樹脂材料に対し、集合、分散を強制するので、大まかな混練作業を行うこととなる。その結果、セルロース材と樹脂との大まかな混練が追加されるので、木プラ成形品の強度を著しく低下させることは防止できる。一方、きめ細かな混練ではないので、模様が出なくなるような混練には至らず、木プラ成形品には割合はっきりとした模様を出すことができる。
【0028】また、樹脂材料における木粉を固定粒としたので、一般の木プラと比べて、天然の木の木目により近い模様を表面に有し、しかも手触り感等の風合いも天然の木に近い木質様製品を製造できる。
【0029】
【発明の効果】請求項1ないし請求項2記載の発明によれば、木プラ成形品の強度を著しく低下させることなく、割合はっきりとした模様を出すことができる樹脂材料の色の混合補助具を提供することができた。また、請求項3ないし請求項5記載の発明によれば、木プラ成形品の強度を著しく低下させることなく割合はっきりとした模様を出すことができる樹脂材料の色の混合方法を提供することができた。




 

 


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