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発明の名称 樹脂成形方法および中間ダイ
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10−323877
公開日 平成10年(1998)12月8日
出願番号 特願平9−134588
出願日 平成9年(1997)5月26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 / 水野 進
要約 目的
簡単な手段によって複雑な断面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。

構成
成形品の生地部分を形成する樹脂材料たる生地材料(50)の生地混練工程と、模様づけをするための樹脂材料たる模様材料(51)を混練する模様混練工程と、金型へ送り出す前に、生地混練工程後の生地材料(50)と模様混練工程後の模様材料(51)とを重ね合わせる重ね合わせ工程とを含み、その重ね合わせ工程は、成形品における押出方向に垂直な断面模様を一定とするために生地材料(50)と模様材料(51)とを層構造よりも複雑化させることを特徴とする樹脂成形方法である。
特許請求の範囲
【請求項1】成形品の生地部分を形成する樹脂材料たる生地材料の生地混練工程と、模様づけをするための樹脂材料たる模様材料を混練する模様混練工程と、金型へ送り出す前に、生地混練工程後の生地材料と模様混練工程後の模様材料とを重ね合わせる重ね合わせ工程とを含み、その重ね合わせ工程は、成形品における押出方向に垂直な断面模様を一定とするために生地材料と模様材料とを層構造よりも複雑化させることを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項2】重ね合わせ工程では、成形品の外表面部分には模様材料が多く表出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の樹脂成形方法。
【請求項3】生地混練工程と模様混練工程とでは、いずれか一方の混練の程度を不十分な混練としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の樹脂成形方法。
【請求項4】生地材料には、セルロース粉末を含ませたことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の樹脂成形方法。
【請求項5】模様材料には、セルロース粉末を含ませたことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の樹脂成形方法。
【請求項6】セルロース粉末は、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た固定粒としたことを特徴とする請求項4または請求項5記載の樹脂成形方法。
【請求項7】成形品の生地部分を形成する樹脂材料たる生地材料と、模様づけをするための樹脂材料たる模様材料とを、成形品における押出方向に垂直な断面模様が一定となるようにするためのダイであって、混練後の生地材料を取り込むための生地材料口と、混練後の模様材料を取り込むための模様材料口とを備えるとともに、生地材料口から取り込まれる生地材料と模様材料口から取り込まれる模様材料とを合流させて金型側へ送り出す送り出し口を備えたことを特徴とする中間ダイ。
【請求項8】模様材料口は、送り出し口側において模様材料の一部が金型における内壁側へ連通させるように形成したことを特徴とする請求項7記載の中間ダイ。
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方法およびその方法に用いる中間ダイ、更に詳しくは、樹脂の成形品において、長手方向に垂直な断面の模様がほぼ同一となるような成形する技術に関するものである。
【0002】
【先行技術】被覆構造を備えた成形品を効率的に製造する手段として、メイン押出機のシリンダーの出口付近にて、サブ押出機にて混練した被覆樹脂を合流させる手段は、「複層成形」として以前より行われてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した成形技術にあっては、複雑な層構造が所望される成形品には適していなかった。サブ押出機を三つ以上備える押出機は、押出機の設置スペースの設計や樹脂の温度管理、圧力比の調整などが複雑化するためである。一方、機能を要求される層構造ではなくて、単に色柄模様としての層構造が所望される潜在的なニーズはあったが、複雑な層構造が「複層成形」でなければならないという制限の下では、実現されなかった。
【0004】本願発明が解決すべき課題は、簡単な手段によって複雑な断面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。ここで、請求項1ないし請求項6記載の発明の目的は、簡単な手段によって複雑な断面模様をつくり出すことができる成形方法を提供することである。また、請求項7および請求項8記載の発明の目的は、複雑な断面模様を比較的簡単な構造によって達成できる中間ダイを提供することである。
【0005】
【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、成形品の生地部分を形成する樹脂材料たる生地材料(50)の生地混練工程と、模様づけをするための樹脂材料たる模様材料(51)を混練する模様混練工程と、金型へ送り出す前に、生地混練工程後の生地材料(50)と模様混練工程後の模様材料(51)とを重ね合わせる重ね合わせ工程とを含み、その重ね合わせ工程は、成形品における押出方向に垂直な断面模様を一定とするために生地材料(50)と模様材料(51)とを層構造よりも複雑化させることを特徴とする樹脂成形方法である。
【0006】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り、例えばポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS、ポリプロピレンなどである。「生地材料(50)」とは、樹脂のみ、あるいは樹脂を主成分とする材料であり、顔料を含む場合もある。「模様材料(51)」とは、成形品に模様づけをするための材料を樹脂に添加したものであり、通常は顔料を用いる。請求項3などで特定するように、木粉などのセルロース材もまた、模様づけに寄与する材料である。樹脂に添加される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、顔料を異ならせた複数種類のペレットを用意しておき、それらを混合することによって「樹脂材料」とすることもできる。
【0007】「層構造よりも複雑化」させるとは、例えば中間ダイなどを用いて生地材料(50)と模様材料(51)とを合流させ、斑模様や縞模様を作り出すことである。
(作用)請求項1記載の発明に係る樹脂成形方法によれば、重ね合わせ工程により、複雑な断面模様をつくり出すことができる。
(請求項2)請求項2記載の発明は、請求項1記載の樹脂成形方法を限定したものであり、重ね合わせ工程では、成形品の外表面部分には模様材料(51)が多く表出するようにしたことを特徴とする。
【0008】(作用)重ね合わせ工程にて、色柄に寄与する模様材料(51)が多く表出するようにしたので、断面よりも外表面部分の模様が重要視される場合が多い成形品に対応することができる。
(請求項3)請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の樹脂成形方法を限定したものであり、生地混練工程と模様混練工程とでは、いずれか一方の混練の程度を不十分な混練としたことを特徴とする。
【0009】(用語説明)「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錬のことであり、成形に支障がない程度の混錬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などの手段による。また、「いずれか一方」としたのは、両工程とも不十分な混練としてしまうと、成形品全体として混練不足となってしまい、成形不良や成形品の強度不足などが生じてしまうからである。
【0010】なお、はっきりとした色柄を出すためには混練が不十分であるほうがよいので、模様混練工程を「不十分な混練」とする場合が多い。
(作用)不十分な混練により、色柄に寄与する材料が完全に樹脂と混ざりあわないので、はっきりとした色柄の成形品を提供できる。
(請求項4)請求項4記載の発明は、請求項1、請求項2または請求項3記載の樹脂成形方法を限定したものであり、生地材料(50)には、セルロース粉末を含ませたことを特徴とする。
【0011】生地材料(50)を、いわゆる木プラの材料としたのである。
(作用)生地材料(50)にセルロース粉末が含まれているので、成形品に本物の木質感が現れる。
(請求項5)請求項5記載の発明は、請求項1、請求項2または請求項3記載の樹脂成形方法を限定したものであり、模様材料(51)には、セルロース粉末を含ませたことを特徴とする。
【0012】模様材料(51)を、いわゆる木プラの材料としたのである。
(作用)模様材料(51)にセルロース粉末が含まれているので、成形品に本物の木質感が現れる。
(請求項6)請求項6記載の発明は、請求項4または請求項5記載の樹脂成形方法を限定したものであり、セルロース粉末は、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た固定粒としたことを特徴とする。
【0013】(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。「粉砕粉の表面に、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、ヘンシルミキサー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。
【0014】「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。
【0015】固定粒を樹脂に混合した樹脂材料は、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には顔料を添加する場合が多く、その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。
【0016】(作用)生地材料(50)または色柄材料(51)に含有させるセルロース粉末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7)請求項7記載の発明は、成形品の生地部分を形成する樹脂材料たる生地材料(50)と、模様づけをするための樹脂材料たる模様材料(51)とを、成形品における押出方向に垂直な断面模様が一定となるようにするためのダイであって、混練後の生地材料(50)を取り込むための生地材料口(41)と、混練後の模様材料(51)を取り込むための模様材料口(42)とを備えるとともに、生地材料口(41)から取り込まれる生地材料(50)と模様材料口(42)から取り込まれる模様材料(51)とを合流させて金型側へ送り出す送り出し口(43)を備えたことを特徴とする中間ダイ(40)に係る。
【0017】(作用)中間ダイ(40)は、生地材料口(41)から混練後の生地材料(50)を取り込み、模様材料口(42)から混練後の模様材料(51)を取り込む。そして、生地材料(50)および模様材料(51)を合流させて、送り出し口(43)から金型側へ送り出す。すると、金型においては、送り出し口(43)から送り出されたままの断面をほぼ維持しながら成形品を形づくる。
(請求項8)請求項8記載の発明は、請求項7記載の中間ダイを限定したものであり、模様材料口(42)は、送り出し口(43)側において模様材料(51)の一部が金型における内壁側へ連通するように形成したことを特徴とする。
【0018】(作用)模様材料口(42)から送り出し口(43)へ送り出される模様材料(51)の一部が金型における内壁側へ連通するので、成形品における外表面部分を形成する樹脂材料が模様材料(51)となる。したがって、成形品の外表面は模様材料(51)による模様が表出する。
【0019】
【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ないし図5である。図1は、本発明の第一の実施の形態を示す断面図である。図2は、図1における主要部を示す斜視図である。図3は、第二の実施の形態における主要部を示す斜視図である。図4は、第三のの形態における主要部を示す斜視図である。図5は、第四の形態における主要部を示す斜視図である。
(第一の実施の形態)まず、この実施の形態の構成について説明する。
【0020】この実施の形態は、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(図示を省略)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錬機10を備え、そのメイン混練機10の先端に、中間ダイ40を介してサブシリンダー21およびサブスクリュー22を備えて樹脂材料の混練を分担するサブ混練機20を備え、中間ダイ40と金型との間には送り出しダイ30を備えている。メイン混練機10におけるメインスクリュー12の先端部分には、中間ダイ40とメインシリンダー11とで挟むようにしてブレーカープレート19を固定している。
【0021】(材料について)メイン混練機10においては生地材料50を、サブ混練機20においては模様材料51を、それぞれ混練する。生地材料50とは、成形品の生地となる樹脂であり、模様材料51とは、成形品に模様づけをするための樹脂である。樹脂としては、ポリ塩化ビニルを採用した。
【0022】また、生地材料50、模様材料51とも、成形品に木質感を持たせるため、加工したセルロース粉末を含有させている。この「加工したセルロース粉末」とは、「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固定粒とし、この固定粒に樹脂及び顔料を混合したもの」である。ここで「表面粒」とは、炭酸カルシウムを採用した。固定粒は、セルロース粉末と表面粒とをミキサーによる高速攪拌の長時間実行によって製造したものである。樹脂に混合する固定粒(加工したセルロース粉末)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。
【0023】生地材料50、模様材料51とも、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。 なお、樹脂に対して、上記の「固定粒」の他、色柄模様を醸し出す複数種類の顔料を含有させている。
【0024】(樹脂の混練について)メイン混練機10における生地材料50は、十分な混練をされてから中間ダイ40へ送り出されてくる。一方、サブ混練機20における模様材料51は、不十分な混練しか行われないで中間ダイ40へ送り出されてくる。「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錬のことであり、成形に支障がない程度の混錬は行われていることとする。サブスクリュー22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って達成されている。
【0025】(中間ダイ40について)中間ダイ40は、成形品における押出方向に垂直な断面模様を一定とするために生地材料と模様材料とを層構造よりも複雑化させる「重ね合わせ工程」を実現する部材である。具体的には、混練後の生地材料50を取り込むための生地材料口41と、混練後の模様材料51を取り込むための模様材料口42とを備えるとともに、生地材料口41から取り込まれる生地材料50と模様材料口42から取り込まれる模様材料51とを合流させて金型側へ送り出す送り出し口43を備えている。中間ダイ40が合流させた形状は、図2に示すように斜めの縞模様をなすものである。この断面模様は、押出成形品において、長手方向にて一定となる。
【0026】模様材料口42は、送り出し口43側において模様材料51の一部が金型における内壁側へ連通させるように形成しており、成形品の外表面の一部は、模様材料51によって形成されることとなる。模様材料51は、「不十分な混練」によるので、顔料による模様がはっきりと現れる。顔料の選択により、その模様が木目模様に極めて近くなる場合があり、そのような場合には、加工したセルロース粉末の含有と相まって、本物の木材に極めて近い質感および模様をなした成形品が提供できる。
【0027】なお、図1にて明らかなように、中間ダイ40は、メイン混練機10と送り出しダイ30との間に位置させて設置してある部材であり、交換が可能である。すなわち、成形品に対して所望する断面模様に合わせた中間ダイ40を設置すればよい。
(第二の実施の形態)図3に示す第二の実施の形態は、第一の実施の形態で採用していたものとは異なる中間ダイ40を採用し、成形品の断面を異ならせるものである。
【0028】前述のように、中間ダイ40は交換が可能であり、この実施の形態では、縦の波模様をなすように形成した中間ダイ40としている。模様材料口42は、送り出し口43側において模様材料51の一部が金型における内壁側へ連通させるように形成しており、成形品の外表面の一部は、模様材料51によって形成されることとなる。この中間ダイ40を用いて押出成形すれば、断面が縦の波模様をなす成形品を得ることができる。
(第三の実施の形態)図4に示す第三の実施の形態もまた、第一の実施の形態で採用していたものとは異なる中間ダイ40を採用し、成形品の断面を異ならせるものである。なお、この例は、模様材料口42は、送り出し口43側において模様材料51の一部が金型における内壁側へ連通させるように形成していない。したがって、模様材料51は、成形品の外表面へはあまり現れない。
【0029】この実施の形態では、同心円上に点在する規則的な模様をなすように形成した中間ダイ40としている。この中間ダイ40を用いて押出成形すれば、断面が同心円上に点在する規則的な模様をなす成形品を得ることができる。
(第四の実施の形態)図5に示す第四の実施の形態もまた、第一の実施の形態で採用していたものとは異なる中間ダイ40を採用し、成形品の断面を異ならせるものである。なお、この例でもまた、模様材料口42は、送り出し口43側において模様材料51の一部が金型における内壁側へ連通させるように形成していない。したがって、模様材料51は、成形品の外表面へはあまり現れない。
【0030】この実施の形態では、規則的な扇模様をなすように形成した中間ダイ40としている。この中間ダイ40を用いて押出成形すれば、断面が規則的な扇模様をなす成形品を得ることができる。
(バリエーション)生地材料50、模様材料51ともに加工したセルロース粉末を含ませたとして説明してきたが、セルロース粉末を含有させなくても本願発明を構成する。
【0031】例えば、模様材料51に、成形品の機能を高めるための物質、例えば導電性を持たせるための物質を含有させたり、比重を軽くするために発泡剤を含有させたりすることもできる。
【0032】
【発明の効果】請求項1ないし請求項6記載の発明によれば、簡単な手段によって複雑な断面模様をつくり出すことができる成形方法を提供することができた。また、請求項7および請求項8記載の発明によれば、複雑な断面模様を比較的簡単な構造によって達成できる中間ダイを提供することができた。




 

 


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