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発明の名称 樹脂成形装置および樹脂成形方法
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10−323871
公開日 平成10年(1998)12月8日
出願番号 特願平9−305085
出願日 平成9年(1997)11月7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 / 小林 義昭 / 谷口 純 / 小川 健治 / 中野 義則 / 加藤 まさみ
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】メインシリンダーと、そのメインシリンダー内において樹脂材料の混練および金型への送り出しをするために回転するメインスクリューとを備えたメイン混練機、および成形品の色柄に寄与する色柄材料をメイン混練機へ投入するための投入機を備えた樹脂成形装置であって、投入機は、色柄材料を投入されて保持するサブホッパーと、その色柄材料のメインシリンダーへの送り出しをするための送り込み口とを備え、その送り込み口は、メインシリンダーにおける金型寄りに位置させたことを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項2】サブホッパーには、サブホッパー内部の色柄材料が所定量未満になったことを知らせるための残量検知装置を備えることを特徴とする請求項1記載の樹脂成形装置。
【請求項3】メインシリンダーと、そのメインシリンダー内において樹脂材料の混練および金型への送り出しをするために回転するメインスクリューとを備えたメイン混練機、および成形品の色柄に寄与する色柄材料をメイン混練機へ投入するための投入機を備えた樹脂成形装置であって、メインシリンダーには、少なくともひとつのベント孔を設け、投入機は、色柄材料を投入されて保持するサブホッパーと、その色柄材料のメインシリンダーへの送り出しをするための送り込み口とを備え、サブホッパーは、サブホッパー内部の色柄材料が所定量未満になったことを知らせるための残量検知装置を備え、前記送り込み口は、メインシリンダーにおける金型寄りに位置させるとともに、メインシリンダーのベント孔と連結したことを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項4】サブホッパーには、メインシリンダーに対して送り出す色柄材料の量を調節可能な定量送り出し装置を備えたことを特徴とする請求項1、請求項2、または請求項3記載の樹脂成形装置。
【請求項5】投入機の送り込み口とメインシリンダーとの間に、メイン混練機に対し色柄材料の混練を分担するサブ混練機を備え、そのサブ混練機には、サブシリンダーと、そのサブシリンダー内において色柄材料の十分な混練およびメインシリンダーへの送り出しをするために回転するサブスクリューとを備えるとともに、メイン混練機のメインスクリューは、メインシリンダー内において樹脂材料の不十分な混練をするために回転するように形成し、メイン混練機における不十分な混練後の樹脂材料と、サブ混練機における十分な混練後の色柄材料とを混合して金型への送り出しを行うことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4記載の樹脂成形装置。
【請求項6】投入機の送り込み口とメインシリンダーとの間に、メイン混練機に対して色柄材料の混練を分担するサブ混練機を備え、そのサブ混練機は、サブシリンダーと、そのサブシリンダー内において色柄材料の不十分な混練およびメインシリンダーへの送り出しをするために回転するサブスクリューとを備えるとともに、メイン混練機のメインスクリューは、メインシリンダー内において樹脂材料の十分な混練をするために回転するように形成し、メイン混練機における十分な混練後の樹脂材料と、サブ混練機における不十分な混練後の色柄材料とを混合して金型への送り出しを行うことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4記載の樹脂成形装置。
【請求項7】メインスクリューにおける色柄材料が送り込まれる箇所に対応する箇所は、メインスクリューの直径を他の箇所よりも細く形成したことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、または請求項6記載の樹脂成形装置。
【請求項8】樹脂材料または色柄材料のいずれか一方または双方に含ませる木粉は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉の外周面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて加工した固定粒としたことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、または請求項7記載の樹脂成形装置。
【請求項9】樹脂材料の混練および金型への送り出しをするための混練工程と、その混練工程にて混練された樹脂材料に対し、成形品の色柄に寄与する色柄材料を投入するための投入工程と、樹脂材料と色柄材料とを不十分に混合する混合工程と、その混合工程の後に成形を行う成形工程とを含んだことを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項10】混練工程で混練する樹脂材料、投入工程で投入する色柄材料のいずれか一方または双方には、木粉を含ませたことを特徴とする請求項9記載の樹脂成形方法。
【請求項11】樹脂材料または色柄材料のいずれか一方または双方に含ませる木粉は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉の外周面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて加工した固定粒としたことを特徴とする請求項10記載の樹脂成形方法。
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、顔料を含有したプラスチックにおいて、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】樹脂に天然木材の粉末(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については、さまざまなものが提供されてきた。その中からPCTJP94/00351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】原料としての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、上記の技術によって成型された成形品は、その表面に天然の木の木目に極めて近い模様を呈するが、例えば、成形の金型の大きさと柄模様との関係を、図4を参照させながら説明する。ここで用いる図4は、樹脂成形機の概要を表す断面図である。樹脂成形機40は、シリンダー41と、シリンダー41内に樹脂材料を送り込むための材料ホッパー43と、シリンダー41内において樹脂材料の混練および金型への送り出しをするために回転するスクリュー42とを備えている。ここに示す例では、樹脂材料として、PCT JP94/00351号に示した「固定粒に樹脂及び顔料を混合」したものを採用する。
【0005】金型が大きければスクリュー42の回転数が少なくても押し出すことができるので、固定粒と樹脂と顔料との混合が不十分な状態で押し出され、はっきりとした柄模様が現れることとなる。一方、金型が小さくなるとスクリューの回転数が多くしなければ押し出すことができないので、固定粒と樹脂と顔料との混合が十分に行われるので、結果として、成形品の表面はおとなしい柄模様となる。
【0006】上記したような成形の金型の大きさと柄模様との関係は、PCT JP94/00351号に限られるものではなく、また、押出成形に限られるものでもない。表面に模様を有する樹脂成形品の成形技術、木プラの成形技術に一般的に現れる傾向であった。例えば、上記したPCT JP94/00351号の技術における固定粒の代わりに木粉を用い、その木粉と樹脂と顔料との混合が不十分な状態で成形されればはっきりとした柄模様が現れるが、混合が十分に行われると成形品の表面はおとなしい柄模様となる傾向があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した成形技術に限らず、成形材料中の顔料の含有率を上げて成形された成形品は、その表面にはっきりとした色柄模様を呈するが、成形直前の成形材料の混練が不十分となりやすく、その結果として成形品の強度が劣化するという問題点があった。
【0008】また、上記した成形技術にあっては、金型が大きい場合におとなしい柄模様としたい場合、および金型が小さくてもはっきりとした柄模様としたい場合に対応することができなかった。そこで、請求項1および請求項2記載の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はっきりとした色柄模様を出すことができる成形装置を提供することである。
【0009】また、請求項3記載の発明が解決すべき課題は、加えて、既存設備を最大限活用できる成形装置を提供することである。また、請求項4記載の発明が解決すべき課題は、加えて、成形品の色柄をコントロールしやすい成形装置を提供することである。また、請求項5および請求項6記載の発明が解決すべき課題は、金型の大小に関係なく所望する柄模様を出しやすい成形装置を提供することにある。
【0010】また、請求項7記載の発明が解決すべき課題は、加えて、樹脂材料の混合が円滑に行える成形装置を提供することである。また、請求項8記載の発明が解決すべき課題は、加えて、より天然木に近い模様、風合いを有する成形品を製造できる成形装置を提供することである。また、請求項9ないし請求項11記載の発明が解決すべ課題は、強度を著しく低下させることなくはっきりとした色柄模様を出すことができる成形方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(請求項1)請求項1記載の発明は、樹脂成形装置である。すなわち、メインシリンダー(11)と、そのメインシリンダー(11)内において樹脂材料の混練および金型への送り出しをするために回転するメインスクリュー(12)とを備えたメイン混練機(10)、および成形品の色柄に寄与する色柄材料をメイン混練機(10)へ投入するための投入機(20)を備えた樹脂成形装置であって、投入機(20)は、色柄材料を投入されて保持するサブホッパー(21)と、その色柄材料のメインシリンダー(11)への送り出しをするための送り込み口(22)とを備え、その送り込み口(22)は、メインシリンダー(11)における金型寄りに位置させたことを特徴とする。
【0012】(用語説明)ここで、「樹脂材料」とは、樹脂成形品をつくる際に使用する材料のことである。基材となる樹脂のみのものであっても樹脂材料であるが、樹脂に木粉(セルロース材)を含ませれば、いわゆる木プラ成形に用いられる樹脂材料となる。請求項8、および請求項11で限定するものも含む趣旨である。
【0013】木プラ成形に用いられる樹脂材料においては、粉末の樹脂に木粉を混合した粉末状態のものの他、木粉を樹脂に混合してペレット状としたものが用いられることが多い。更に、木目調の柄を出すため、「樹脂材料」を木粉および樹脂に加えて顔料の混合物とすることも多い。その場合、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もある。顔料を複数種類用いる場合、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。
【0014】「色柄材料」とは、「樹脂材料」の一種であって、顔料を樹脂に混合したものをいう。ペレット状としたものが用いられることが多い。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もある。木プラ成形に用いられる色柄材料の場合には、顔料とセルロース材との混合物を用いることもできる。なお、「メインシリンダー(11)」には、脱気のためのベント孔(13)を投入機(20)とは別途に備えることが多い。その場合には、後記する請求項3記載のメイン混練機とは異なるものとなる。
【0015】(作用)請求項1記載の発明に係る樹脂成形装置によれば、以下のような作用をなす。メイン混練機(10)のメインシリンダー(11)内において、メインスクリュー(12)が回転し、樹脂材料の混練を行う。一方、投入機(20)のサブホッパー(21)内に入れられた色柄材料を、メインシリンダー(11)の金型寄りに設けた送り込み口(22)からメインシリンダー(11)へ送り込み、混練された樹脂材料と混合させる。そして、金型へ送り出し、成形を行う。
【0016】すると、メイン混練機(10)において十分な混練が行われた樹脂材料が金型のそばで色柄材料を混合されて成形がなされるので、樹脂材料と色柄材料との混合が不十分な状態で金型へ押し出される。すると、樹脂材料は十分混練されているので強度を保つことができ、しかも成形品の表面にはっきりとした柄を現すことができる。また、同じような柄を現すためには、樹脂材料と色柄材料との混合比を変えることによりかなり正確にコントロールが行える。
(請求項2)請求項2記載の樹脂成形装置は、請求項1記載の樹脂成形装置を限定したものであり、サブホッパー(21)には、サブホッパー(21)内部の色柄材料が所定量未満になったことを知らせるための残量検知装置(23)を備えることを特徴とする。
【0017】(用語説明)ここで「残量検知装置」とは、送り込み口(22)からメインシリンダー(11)に投入するための色柄材料がなくなる前に知らせるための装置であって、例えば、サブホッパー(21)内部の色柄材料の重量を感知して残量を検出する重力センサーや、色柄材料の残容量を感知するレベルセンサー等がある。また残量検知装置には、色柄材料が所定量未満になると色柄材料をサブホッパー(21)内部に自動的に投入するための材料投入装置を電気的に接続してもよい。
【0018】請求項2記載の樹脂成形装置によれば、サブホッパー(21)内に色柄材料が残り少なくなったことを知ることができる。
(請求項3)請求項3記載の樹脂成形装置は、メインシリンダー(11)と、そのメインシリンダー(11)内において樹脂材料の混練および金型への送り出しをするために回転するメインスクリュー(12)とを備えたメイン混練機(10)、および成形品の色柄に寄与する色柄材料をメイン混練機(10)へ投入するための投入機(20)を備えた樹脂成形装置であって、メインシリンダー(11)には、少なくともひとつのベント孔(13)を設け、投入機(20)は、色柄材料を投入されて保持するサブホッパー(21)と、その色柄材料のメインシリンダー(11)への送り出しをするための送り込み口(22)とを備え、サブホッパー(21)は、サブホッパー(21)内部の色柄材料が所定量未満になったことを知らせるための残量検知装置(23)を備え、前記送り込み口(22)は、メインシリンダー(11)における金型寄りに位置させるとともに、メインシリンダー(11)のベント孔(13)と連結したことを特徴とする。
【0019】(用語説明)ここで「ベント孔(13)」とは、樹脂材料中に含まれるあるいは樹脂材料中から発生する気体を除去するためにメインシリンダー(11)に設けられたエア抜き孔である。樹脂材料の種類や、成形品の性質などに応じ、ベント孔(13)からエア抜きを行う場合もあるので、複数のベント孔(13)を備えている場合には、ひとつを投入機(20)の送り込み口(22)とし、他をエア抜き孔として使用することができる。
【0020】樹脂成形装置にはベント孔(13)が設けられていることが多いので、ベント孔(13)が設けられている既存の樹脂成形装置を用いて本願の樹脂成形装置のメイン混練機(10)とすれば、既存設備を活用できる。
(請求項4)請求項4記載の樹脂成形装置は、請求項1、請求項2、または請求項3記載の樹脂成形装置を技術的に限定したものであり、サブホッパー(21)には、メインシリンダー(11)に対して送り出す色柄材料の量を調節可能な定量送り出し装置(24)を備えたことを特徴とする。
【0021】(用語説明)ここで「色柄材料の量」とは、色柄材料の重量を意味する場合と、容量を意味する場合とを含む趣旨である。また「定量送り出し装置」とは、単位時間当たりに一定量の色柄材料を投入可能な装置をいう。例えば、後記する実施の形態に記載するように、サブホッパー(21)の送り込み口(22)付近に円盤状の底板(25)を備える。その底板(25)には、色柄材料をメインシリンダー(11)に落とすための落下孔(27)を一つ備える。底板(25)の上方には、円盤状の回転板(26)を備える。その回転板(26)は、複数の落下孔(28,28,・・・)を備えるとともに、その上面がほぼ水平になるように保ちつつ回転可能に形成する。また、その回転板(26)と前記底板(25)とは、回転板(26)の回転運動を妨げることがない程度に接触させる。そして、回転板(26)を回転させて、回転板(26)の落下孔(28,28・・・)と底板(25)の落下孔(27)とが重なったときに、色柄材料がメインシリンダー(11)に投入されるように形成する。回転板(26)の単位時間当たりの回転数が一定である場合には、回転板(26)に備える落下孔(28,28,・・・)の数を変えることによって、投入する色柄材料の量を調節できる。また、回転板(26)の落下孔(28,28,・・・)の数が同じ場合には、回転数を変えることによって、投入する色柄材料の量を調節することができる。
【0022】請求項4記載の樹脂成形装置によれば、色柄材料の投入量を調節する。そのため、所望する柄を呈する樹脂成形品を提供することができる。
(請求項5)請求項5記載の樹脂成形装置は、請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4記載の樹脂成形装置を技術的に限定したものであり、投入機(20)の送り込み口(22)とメインシリンダー(11)との間に、メイン混練機(10)に対し色柄材料の混練を分担するサブ混練機(30)を備え、そのサブ混練機(30)には、サブシリンダー(31)と、そのサブシリンダー(31)内において色柄材料の十分な混練およびメインシリンダー(11)への送り出しをするために回転するサブスクリュー(32)とを備えるとともに、メイン混練機(10)のメインスクリュー(12)は、メインシリンダー(11)内において樹脂材料の不十分な混練をするために回転するように形成し、メイン混練機(10)における不十分な混練後の樹脂材料と、サブ混練機(30)における十分な混練後の色柄材料とを混合して金型への送り出しを行うことを特徴とする。
【0023】(用語説明)メイン混練機(10)とサブ混練機(30)との違いは、混練後の色柄材料を送り込まれるのがメイン混練機(10)、送り込むのがサブ混練機(30)という趣旨であり、単に装置の大きさ、規模で決まるものではない。「樹脂材料の不十分な混練」とは、はっきりとした柄模様が現れる程度の混練のことであり、成形に支障がない程度の混練は行われていることとする。スクリューの回転速度を遅めたり、回転時間を短くする等の手段による。
【0024】また、「樹脂材料の十分な混練」とは、おとなしい柄模様となる程度の混練のことであり、当然のことながら成形に支障がない程度の混練は行われていることとする。スクリューの回転速度を早めたり、回転時間を十分にとるなどの手段による。
(作用)請求項5記載の発明に係る樹脂成形装置によれば、以下のような作用をなす。
【0025】メイン混練機(10)のメインシリンダー(11)内において、メインスクリュー(12)が回転し、樹脂材料の不十分な混練を行う。一方、サブ混練機(30)のサブシリンダー(31)内においても、サブスクリュー(32)が回転し、色柄材料の混練を十分行う。そして、その十分混練した色柄材料を、メインシリンダー(11)の金型寄りに設けた送り込み口(22)からメインシリンダー(11)へ送り込み、不十分な混練の樹脂材料と混合させる。そして、金型へ送り出し、成形を行う。
【0026】すると、メイン混練機(10)において不十分な混練がされた樹脂材料と十分な混練がされた色柄材料とが金型のそばで混合されて成形がなされるので、おとなしい柄の中にはっきりとした柄を現すことができる。また、金型の大小に関わらず同じような柄を現すためには、不十分に混練された樹脂材料と十分に混練された色柄材料との混合比を変えることによりかなりコントロールできる。
【0027】請求項5記載の発明に係る樹脂成形装置によれば、樹脂材料に木粉を含んだ木プラの成形のみならず、樹脂材料に木粉を含まない通常の樹脂の成形においても、金型の大小に関係なく所望する柄模様を出しやすい成形装置を提供できることとなる。
(請求項6)請求項6記載の樹脂成形装置は、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、または請求項5記載の樹脂成形装置を技術的に限定したものであり、投入機(20)の送り込み口(22)とメインシリンダー(11)との間に、メイン混練機(10)に対して色柄材料の混練を分担するサブ混練機(30)を備え、そのサブ混練機(30)は、サブシリンダー(31)と、そのサブシリンダー(31)内において色柄材料の不十分な混練およびメインシリンダー(11)への送り出しをするために回転するサブスクリュー(32)とを備えるとともに、メイン混練機(10)のメインスクリュー(12)は、メインシリンダー(11)内において樹脂材料の十分な混練をするために回転するように形成し、メイン混練機(10)における十分な混練後の樹脂材料と、サブ混練機(30)における不十分な混練後の色柄材料とを混合して金型への送り出しを行うことを特徴とする。
【0028】(作用)請求項6記載の発明に係る樹脂成形装置によれば、以下のような作用をなす。メイン混練機(10)のメインシリンダー(11)内において、メインスクリュー(12)が回転し、樹脂材料の十分な混練を行う。一方、サブ混練機(30)のサブシリンダー(31)内においても、サブスクリュー(32)が回転し、色柄材料の不十分な混練を行う。そして、その不十分な混練をした色柄材料を、メインシリンダー(11)の金型寄りに設けた送り込み口(22)からメインシリンダー(11)へ送り込み、十分混練した樹脂材料と混合させる。そして、金型へ送り出し、成形を行う。
【0029】すると、メイン混練機(10)において不十分な混練がされた色柄材料と十分な混練がされた樹脂材料とが金型のそばで混合されて成形がなされるので、おとなしい柄の中にはっきりとした柄を現すことができる。また、金型の大小に関わらず同じような柄を現すためには、不十分に混練された色柄材料と十分に混練された樹脂材料との混合比を変えることによりかなりコントロールできる。
【0030】請求項6記載の発明に係る樹脂成形装置によっても、金型の大小に関係なく所望する柄模様を出しやすい成形装置を提供できることとなる。
(請求項7)請求項7記載の樹脂成形装置は、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、または請求項6記載の樹脂成形装置を技術的に限定したものであり、メインスクリュー(12)における色柄材料を送り込まれる箇所は、メインスクリュー(12)の直径を他の箇所よりも細く形成したことを特徴とする。
【0031】ここで「メインスクリューにおける色柄材料が送り込まれる箇所」とは、請求項1および請求項2記載の樹脂成形装置においては、メインスクリュー(21)における投入機(20)の送り込み口(22)に対応する位置を、請求項3記載の樹脂成形装置においてはベント孔(13)を、請求項5および請求項6記載の樹脂成形装置においては、サブ混練機(30)からメインシリンダー(11)へ色柄材料が投入される箇所をいう。
【0032】請求項7記載の樹脂成形装置によれば、メインシリンダー(11)における色柄材料が送り込まれる箇所に対応する部分付近では、不十分な混練を行った樹脂材料と十分な混練とを行った樹脂材料とが合流することとなるが、メインスクリュー(12)の直径が他の箇所よりも細く形成されているので、そのように形成されていないスクリューに比べて、樹脂材料の合流およびその合流後の混合が円滑に行える。
(請求項8)請求項8記載の樹脂成形装置は、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、または請求項7記載の樹脂成形装置を技術的に限定したものであり、樹脂材料または色柄材料のいずれか一方または双方に含ませる木粉は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉の外周面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて加工した固定粒としたことを特徴とする。
【0033】(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加工した固定粒」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。
【0034】「表面粒」とは、金属、金属の化合物、例えば酸化チタン、フェライト、アルミニウム、ニッケル、銀、炭酸カルシウムや、非金属、例えばセラミックなどである。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。
【0035】樹脂材料たる「固定粒を樹脂に混合したもの」は、請求項1の説明で記したように、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。
【0036】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。
(請求項9)請求項9記載の発明は方法発明であって、樹脂材料の混練および金型への送り出しをするための混練工程と、その混練工程にて混練された樹脂材料に対し、成形品の色柄に寄与する色柄材料を投入するための投入工程と、樹脂材料と色柄材料とを不十分に混合する混合工程と、その混合工程の後に成形を行う成形工程とを含んだことを特徴とする。
【0037】「樹脂材料の混練」は、成形品の強度低下を招くことがない程度の十分な混練が行われているものとする。同じような柄を現すためには、樹脂材料と色柄材料との混合比を変えることによりかなりコントロールできる。すなわち、請求項9記載の発明は、樹脂材料に木粉を含んだ木プラの成形のみならず、樹脂材料に木粉を含まない通常の樹脂の成形においても、強度低下を招くことなく、はっきりした柄模様を出しやすい成形方法である。
(請求項10)請求項10記載の発明は、請求項9記載の樹脂成形方法を木プラの成形方法の場合に限定したものであり、混練工程で混練する樹脂材料、投入工程で投入する色柄材料のいずれか一方または双方には、木粉を含ませたことを特徴とする。
【0038】請求項10記載の発明によれば、樹脂材料、色柄材料の双方に木粉を含ませれば木プラの成形となるのは明らかであるが、いずれか一方にのみ木粉を含ませたとしても、両材料の混合工程を経るので木プラの成形となるのである。
(請求項11)請求項11記載の発明は、請求項10記載の樹脂成形方法を限定したものであり、樹脂材料または色柄材料のいずれか一方または双方に含ませる木粉は、セルロース材を粉砕して得た粉砕粉の外周面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて加工した固定粒としたことを特徴とする。
【0039】請求項11記載の発明によれば、より天然木に近い模様、風合いを有する成形品を製造できる成形方法を提供することができることとなる。
【0040】
【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、図2、および図3である。ここで図1は、本発明の第一の実施の形態を示すための断面図である。また図2は、本発明の第一の実施の形態を示すための部分拡大図である。また図3は、本発明の第二の実施の形態を示すための断面図である。
(第一の実施の形態)図1および図2に基づいて、本発明の第一の実施の形態を説明する。
【0041】図1に示す樹脂成形装置は、成形品を構成する樹脂材料の混練をするためのメイン混練機10と、成形品の色柄に寄与する色柄材料をメイン混練機10へ投入するための投入機20とを備える。
(メイン混練機)メイン混練機10は、メインシリンダー11と、そのメインシリンダー11内において木粉を含んだ樹脂材料の十分な混練および図示を省略した金型への送り出しをするために回転するメインスクリュー12とを備える。
【0042】ここで、「木粉を含んだ樹脂材料」とは、いわゆる木プラ成形に用いられる材料、すなわち天然木材の粉末と樹脂と顔料との混合物であり、この実施の形態では、「セルロース材を粉砕して得た粉砕粉の外周面に、該粉粒よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて加工した固定粒とし、この固定粒に樹脂及び顔料を混合したもの」を採用した。粉末状としてもよいが、この実施の形態ではペレット状に予め成形したものとした。ペレット状のものは、粉末状のものに比べて成形前の溶融の際に熱エネルギーを多く必要とするが、吸湿しにくいというメリットがあるので、長期の保管や、輸送に適している。
【0043】また、「樹脂材料の十分な混練」とは、おとなしい柄模様となる程度の混練のことであり、当然のことながら成形に支障がない程度の混練は行なわれていることとする。メインスクリュー12の回転速度を速めたり、回転時間を長くするなどの手段による。この実施の形態では、よりきれいな木目調の柄を出すため、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。この樹脂材料は、メイン混練機10における金型とは反対側に設けた材料ホッパー14からメインシリンダー11内に送り込む。
【0044】メインスクリュー12における投入機20の送り込み口22に対応する箇所は、メインスクリュー12の直径を他の箇所よりも細く形成している。送り込み口22付近では、十分な混練を行った樹脂材料と混練が行われていない色柄材料とが合流することとなるが、メインスクリュー12の直径が他の箇所よりも細く形成されているので、そのように形成されていないスクリューに比べて、樹脂材料の合流およびその合流後の混合が円滑に行える。ただし、投入機20からの樹脂材料の合流をゆっくり行うなどすれば、メインスクリュー12の直径を他の箇所よりも細く形成しなくてもよい。
【0045】(投入機)投入機20には、サブホッパー21と、色柄材料と、前記サブホッパー21内部の色柄材料が所定量未満になったことを知らせるための残量検知装置23とを備える。投入機20のサブホッパー21を介して投入口から投入される色柄材料は、メインシリンダー11内に送り込んでメイン混練機10において十分な混練をなされた樹脂材料と混合するため、メインシリンダー11の金型寄りに送り込み口22を備えている。また投入機20には、送り込み口22から送り出す色柄材料の量を調節可能な定量送り出し装置24を備える。
【0046】ここで「残量検知装置」とは、送り込み口22からメインシリンダー11に投入するための色柄材料がなくなる前に知らせるための装置である。図1の実施の形態においては、サブホッパー21内部の色柄材料の重量をスプリングを介して重力センサーによって感知し,その感知した重量によって色柄材料の残量を検出する。しかし、重力センサーの他に、色柄材料の残容量を感知する装置としてレベルセンサー等を用いてもよい。
【0047】また「定量送り出し装置」とは、単位時間当たりに一定量の色柄材料を投入可能な装置をいう。本実施の形態においては、図2に示すように、サブホッパー21の送り込み口22付近に円盤状の底板25を備える。その底板25には、色柄材料をメインシリンダー11に落とすための落下孔27を一つ備える。底板25の上方には、円盤状の回転板26を備える。その回転板26は、複数の落下孔28,28・・・を備えるとともに、その上面がほぼ水平になるように保ちつつ回転可能に形成する。また、その回転板26と前記底板25とは、回転板26の回転運動を妨げることがない程度に接触させる。そして、回転板26を回転させて、回転板26の落下孔28,28・・・と底板25の落下孔27とが重なったときに、色柄材料29がメインシリンダー11に投入されるように形成する。回転板26の単位時間当たりの回転数が一定である場合には、回転板26に備える落下孔28,28・・・の数を変えることによって、投入する色柄材料の量を調節できる。また、回転板26の落下孔28,28・・・の数が同じ場合には、回転数を変えることによって、投入する色柄材料の量を調節することができる。
【0048】投入機20の送り込み口は、メインシリンダー11のベント孔13と連結する。この実施の形態で用いたメイン混練機10は、複数のベント孔13が設けられている既存の樹脂成形装置であり、そのベント孔13のひとつを送り込み口22に連結したのである。樹脂材料の種類や、成形品の性質などに応じ、ベント孔13からエア抜きを行う場合もあるが、他をエア抜き孔として使用することができる。
【0049】この実施の形態では、ベント孔13が設けられている既存の樹脂成形装置を用いて本願の樹脂成形装置のメイン混練機10としたので、既存設備を有効利用できるというメリットがある。なお、ベント孔13が設けられていない樹脂成形装置を流用することもできるが、その場合には、メインシリンダー11の金型寄りに送り込み口を設けなければならない。
【0050】(作用)次に、上記した実施の形態の作用および効果について説明する。メイン混練機10のメインシリンダー11内において、メインスクリュー12が回転し、木粉を含んだ樹脂材料の十分な混練を行う。一方、投入機20のサブホッパー21内には色柄材料が、メインシリンダー11の金型寄りに設けた送り込み口からメインシリンダー11へ送り込まれ、十分混練された樹脂材料と混合させる。そして、金型へ送り出され、成形される。
【0051】すると、メイン混練機10において十分に混練された樹脂材料と色柄材料が金型のそばで混合されるが、樹脂材料と色柄材料とは十分に混ざり合わないうちに成形されるので、はっきりとした柄を現すことができる。一方、樹脂材料は十分に混練されているので、成形品の強度低下を招くことはない。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。
【0052】さらに、サブホッパー21内に色柄材料が残り少なくなったことを知ることができる。また、メインシリンダー11に投入する色柄材料の量を調節することができる。そのため、所望する柄を呈する樹脂成形品を提供することができる。
(第二の実施の形態)次に図3に基づいて本発明の第二の実施の形態について説明する。
【0053】図3に示す樹脂成形装置は、木粉を含んだ樹脂材料の不十分な混練を行うメイン混練機10と、その成形品の色柄に寄与する色柄材料をメイン混練機10へ投入するための投入機20とを備える。また、その投入機20の送り込み口22とメインシリンダー11との間には、メイン混練機10に対し、色柄材料の十分な混練を分担するサブ混練機30を備える。
【0054】(メイン混練機)メイン混練機10は、メインシリンダー11と、そのメインシリンダー11内において木粉を含んだ樹脂材料の不十分な混練および金型への送り出しをするために回転するメインスクリュー12とを備える。ここで「樹脂材料の不十分な混練」とは、はっきりとした柄模様が現れる程度の混練のことであり、成形に支障がない程度の混練は行われていることとする。メインスクリュー12の回転速度を遅めたり、回転時間を短くするなどの手段による。
【0055】この実施の形態では、より複雑な木目調の柄を出すため、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。この樹脂材料は、メイン混練機10における金型とは反対側に設けた材料ホッパー14からメインシリンダー11内に送り込む。メインスクリュー12の送り込み口付近は、第一の実施の形態と同様、その直径が他の箇所よりも細く形成されている。そのため、送り込み口付近では、不十分な混練を行った樹脂材料と十分な混練とを行った色柄材料とが合流することとなるが、そのように形成されていないスクリューに比べて、樹脂材料の合流およびその合流後の混合が円滑に行える。ただし、サブ混練機30からの色柄材料の合流をゆっくり行うなどすれば、メインスクリュー12の直径を他の箇所よりも細く形成しなくてもよい。
【0056】(サブ混練機)サブ混練機30は、サブシリンダー31と、そのサブシリンダー31内において色柄材料の十分な混練およびメインシリンダー11への送り出しをするために回転するサブスクリュー32とを備える。すなわち、サブ混練機30においては、十分な混練を行うのである。
【0057】サブ混練機30において十分に混練した色柄材料は、メインシリンダー11内に送り込んでメイン混練機10において不十分な混練をなされた樹脂材料と混合するため、メインシリンダー11の金型寄りに送り込み口を備えている。
(投入機)投入機20は、サブ混練機30に色柄材料を投入する。具体的には、投入機20の送り込み口22をサブ混練機30を連結する。投入機20のその他の構成は第一の実施の形態を同一であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【0058】(作用)次に、上記した実施の形態の作用および効果について説明する。メイン混練機10のメインシリンダー11内において、メインスクリュー12が回転し、木粉を含んだ樹脂材料の不十分な混練を行う。一方、サブ混練機30のサブシリンダー31内においても、メインスクリュー12が回転し、色柄材料の混練を十分行う。そして、その十分混練した色柄材料を、メインシリンダー11の金型寄りに設けた送り込み口からメインシリンダー11へ送り込み、不十分な混練の樹脂材料と混合させる。そして、金型へ送り出し、成形を行う。すると、メイン混練機10において不十分な混練がされた樹脂材料と、サブ混練機30において十分な混練とが行われた色柄材料が金型のそばで混合されて成形がなされるので、おとなしい柄の中にはっきりとした柄を現すことができる。また、金型の大小に関わらず同じような柄を現すためには、不十分に混練された樹脂材料と十分に混練された色柄材料との混合比を変えることによりかなりコントロールをすることができる。さらに、顔料を異ならせた複数種類のペレットを用意することによって、複雑な木目調の柄を出すことができる。
【0059】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。
(バリエーション)次に、前記してきた実施の形態のバリエーションについて説明する。
【0060】まず、前記実施の形態では、メインシリンダー11内で不十分な混練を、サブホッパー内で十分な混練を行うこととしていたが、メインシリンダー11内で十分な混練を、サブシリンダー31内で不十分な混練を行うこととしてもよい。また、「木粉を含んだ樹脂材料」として、「セルロース材を粉砕して得た粉砕粉の外周面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて加工した固定粒とし、この固定粒に樹脂及び顔料を混合したもの」を採用した。本実施の形態においては、「表面粒」として炭酸カルシウムを採用した。また、樹脂に混合する固定粒の全体に対する割合は、10重量%とした。しかし、通常の木粉と樹脂との混合物を用いた場合にも、金型の大小に関わらず同じような柄を現すのが容易になる。また、強度を著しく低下させることなくはっきりとした色柄模様を出すことができる成形品を提供できる。
【0061】
【発明の効果】請求項1および請求項2記載の発明により、強度を著しく低下させることなくはっきりとした色柄模様を出すことができる成形装置を提供することができた。また、請求項3記載の発明により、既存設備を最大限活用できる成形装置を提供することができた。
【0062】また、請求項4記載の発明により、成形品の色柄をコントロールしやすい成形装置を提供することができた。また、請求項5および請求項6記載の発明により、金型の大小に関係なく所望する柄模様を出しやすい成形装置を提供することができた。また、請求項7記載の発明により、樹脂材料の混合が円滑に行える成形装置を提供することができた。
【0063】また、請求項8記載の発明により、より天然木に近い模様、風合いを有する成形品を製造できる成形装置を提供することができた。また、請求項9ないし請求項11記載の発明により、強度を著しく低下させることなくはっきりとした色柄模様を出すことができる成形方法を提供することができた。




 

 


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