(57)【要約】【課題】  熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面に焼印風の微細な文字、模様を凹溝状に黒く鮮明に加飾する方法及び加飾された成形体を目的とする。【解決手段】  セルロース系充填を含む性樹脂組成物で成形体２を成形し、かつ該成形体２の表面にレーザーマーキング法でレーザー光を照射して、成形体２の表面に内在するセルロース系充填を炭化させると共に切削して凹溝状の加飾３を施した加飾成形体１の構成である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に、該組成物を炭化切削させて焼印風の文字、模様等からなる凹溝状の黒色加飾を施して構成したことを特徴とした加飾成形体。
【請求項２】
前記セルロース系充填材が木粉であることを特徴とした請求項１の加飾成形体。
【請求項３】
前記セルロース系充填材の熱可塑性樹脂に対する配合量が、３０〜８５重量％であることを特徴とする請求項１或は請求項２の加飾成形体。
【請求項４】
前記セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物が、スチレン系樹脂を１０重量％以上を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の加飾成形体。
【請求項５】
前記セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に炭化切削された凹溝状黒色加飾がレーザーマーキングにより形成されていることを特徴とした請求項１乃至請求項４の加飾成形体。
【請求項６】
セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に該組成物を炭化切削させて凹溝状の木目模様を施して構成したことを特徴とした加飾成形体。
【請求項７】
セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面にレーザーマーキングにより組成物を炭化切削させて焼印風の文字、模様等からなる凹溝状の黒色加飾を施すことを特徴とした成形体の加飾方法。
【請求項８】
前記成形体の組成物の表面を炭化させるレーザーマーキングのレーザーの波長が主に近赤外線領域であることを特徴とする請求項６の成形体の加飾方法。
【請求項９】
前記レーザーマーキングで使用するレーザーが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーであることを特徴とする請求項６或は請求項７の成形体の加飾方法。
【請求項１０】
セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体にレーザーマーキングにより組成物を炭化切削させて凹溝状の木目模様を施して加飾することを特徴とした成形体の加飾方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木粉等のセルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面に加飾を施す方法及び加飾が施された加飾成形体に係り、特にセルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる人工木材成形体の表面を切削炭化させて焼印風の文字、模様等からなる凹溝状の黒色加飾を施す加飾方法及び加飾成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面にレーザー光を照射してマーキングを施す加飾方法或はレーザーマーキングで加飾が施された加飾成形体に関しては、例えば後述の特許文献１乃至特許文献７が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０９２６５７号公報
【特許文献２】特開平０６−２９７８２８号公報
【特許文献３】特開平０７−１６５９７９号公報
【特許文献４】特開平０９−０７１７２６号公報
【特許文献５】特開２００３−２３８７１２号公報
【特許文献６】特開２００３−２４６３２６号公報
【特許文献７】特開２００３−２７３２５８号公報
【０００４】
前述の従来の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の加飾方法或は加飾成形体の技術は、熱可塑性樹脂組成物の中にカーボンブラック、レーザー光を吸収して変色又は脱色する添加物、無機顔料或は有機塗料等を混入したり、或は成形体の表面にレーザー光の照射により発熱して変性する特殊な樹脂製フィルムを積層したりした後で、該成形体の表面にレーザーマーキングを施してレーザー光が照射された部分を発泡させたり、炭化させたり或は酸化させることによってこの部分を変色させて扁平な印刷風の加飾を施す技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
天然木材の場合には、所定の温度迄加熱した金属印を木材の表面に押し付けることによって、金属印に対応する細かい文字、模様等からなる黒色の凹溝状加飾を鮮明に現出することが出来るが、熱可塑性樹脂組成物で成形した人工木材には、次のような理由で焼印風な黒色の凹溝状加飾を鮮明に現出することが出来ない問題があった。
【０００６】
即ち、人工木材は天然木材と異なり、加熱した金属印をその成形体の表面に押し付けた場合には、その表面が金属印の熱によって溶融するので、微細な込み入った文字、模様等の加飾を鮮明に現出することが出来なかった。
【０００７】
また、人工木材に加熱した金属印を押し付けた場合には、前述のように表面が溶融すると共に、金属印を人工木材の表面から引離す場合に、溶融して金属印の周りに付着した熱可塑性樹脂が糸引きを生じ、そのために金属印を押し付けた人工木材の表面に不必要で不均一な凹凸が発生する問題があった。
【０００８】
さらに、前述の従来一般的に用いられている、レーザーマーキングにより熱可塑性樹脂組成物の成形体の表面に加飾を施す技術を応用して、人工木材の表面に焼印風の黒色の凹溝状加飾を施そうとした場合には、次のような問題があった。
【０００９】
即ち、前述の特許文献１乃至特許文献７に例示されたレーザーマーキングを施して熱可塑性樹脂組成物の成形体の表面に加飾を施す技術は、予め熱可塑性樹脂組成物の中に混入したレーザー光を照射すると変色する発泡性物質、スチレン樹脂、顔料或は塗料を、夫々発泡、炭化或は酸化させて変色させる技術であるので、これ等の技術を人工木材を含めた熱可塑性樹脂組成物の成形体の加飾に応用しても、単にレーザー光を照射した部分を変色させた印刷風の扁平な加飾しか出来ず、本発明の目的とする焼印風の凹溝を持った黒色加飾を施すことが出来ない問題があった。
【００１０】
前述のように、従来の熱可塑性樹脂組成物の成形体の表面をレーザーマーキングによって加飾する方法は、単にレーザー光を照射すると変色する物質を予め熱可塑性樹脂組成物の中に混入したり、或はレーザー光の照射により発熱して変性する特殊な樹脂製フィルムを使用する方法であるので、印刷風の扁平な加飾は可能であるが、前述の天然木材の表面に加熱金属印を押したような、焼印風の凹溝を持った黒色加飾を施すことが出来なかった。
【００１１】
本発明者等は、熱可塑性樹脂組成物の成形体の表面に焼印風の黒色で凹溝模様を有する鮮明な加飾を施すことが出来る方法について長年に亘って研究した結果、後述の方法を実施することによって、熱可塑性樹脂組成物で成形した成形体の表面にも、焼印風の黒色で凹溝模様を有する鮮明な加飾を施すことが出来ることを発明した。
【００１２】
即ち、熱可塑性樹脂組成物で成形体を成形する際に、熱可塑性樹脂組成物の中に木粉等のセルロース系充填材を混合させた場合には、成形体の表面にセルロース系充填材が内在していること、及び成形体の表面にレーザーマーキングにより、レーザー光を照射した場合に、レーザー光によってセルロース系充填材が炭化されると共にその部分が切削されて、焼印風の黒色で凹溝状の鮮明かつ微細な文字、模様或は天然木材風の木目模様を成形体の表面に現出されることが出来ることを発明した。
【００１３】
従って、本発明に係る加飾成形体及び成形体の加飾方法は、前述の従来の大きな問題点に鑑み開発された全く新しい技術であって、特に熱可塑性樹脂の中に木粉等のセルロース系充填材を混入した組成物を成形することによって成形体を作り、その成形体の表面にレーザー光を照射することによって、レーザー光で成形体の表面に内在するセルロース系充填材を炭化させると共に切削することによって、成形体の表面に天然木材に焼印を施したと同様な黒色で凹溝状の鮮明な模様や文字或は天然木材風の木目模様を現出することが出来る全く新しい加飾成形体及び成形体の加飾方法の技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明に係る加飾成形体の第１の構成は、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に、該組成物を炭化切削させて焼印風の文字、模様等からなる凹溝状の黒色加飾を施して構成したことを特徴とした加飾成形体である。
【００１５】
本発明に係る加飾成形体の第２の構成は、前記セルロース系充填材が木粉であることを特徴とした第１構成の加飾成形体である。
【００１６】
本発明に係る加飾成形体の第３の構成は、前記セルロース系充填材の熱可塑性樹脂に対する配合量が、３０〜８５重量％であることを特徴とする第１構成或は第２構成の加飾成形体である。
【００１７】
本発明に係る加飾成形体の第４の構成は、前記セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物が、スチレン系樹脂を１０重量％以上を含むことを特徴とする第１構成乃至第３構成の加飾成形体である。
【００１８】
本発明に係る加飾成形体の第５の構成は、前記セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に炭化切削された凹溝状黒色加飾がレーザーマーキングにより形成されていることを特徴とした第１構成乃至第４構成の加飾成形体である。
【００１９】
本発明に係る加飾成形体の第６の構成は、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に該組成物を炭化切削させて凹溝状の木目模様を施して構成したことを特徴とした加飾成形体である。
【００２０】
本発明の成形体の加飾方法の第１の構成は、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面にレーザーマーキングにより組成物を炭化切削させて焼印風の文字、模様等からなる凹溝状の黒色加飾を施すことを特徴とした成形体の加飾方法である。
【００２１】
本発明の成形体の加飾方法の第２の構成は、前記成形体の組成物の表面を炭化させるレーザーマーキングのレーザーの波長が主に近赤外線領域であることを特徴とする第６構成の成形体の加飾方法である。
【００２２】
本発明の成形体の加飾方法の第３の構成は、前記レーザーマーキングで使用するレーザーが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーであることを特徴とする第６構成或は第７構成の成形体の加飾方法である。
【００２３】
本発明の成形体の加飾方法の第４の構成は、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体にレーザーマーキングにより組成物を炭化切削させて凹溝状の木目模様を施して加飾することを特徴とした成形体の加飾方法である。
【発明の効果】
【００２４】
前記本発明に係る加飾成形体の第１構成に於ては、成形体をセルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物で成形したので、成形体の表面にセルロース系充填材を内在させることが出来、これによって成形体の表面のセルロース系充填材をレーザー光の照射によって炭化切削させて焼印風の文字、模様等からなる凹溝状の黒色加飾することが出来る。
【００２５】
本発明に係る加飾成形体の第２の構成に於ては、前記第１の構成で用いられたセルロース系充填材が木粉等であるので、レーザー光の照射等によって成形体の表面に内在される木粉を容易に炭化させると共にレーザー光の照射によって切削させることが出来る。特に、セルロース系充填材が木粉である場合には、加飾を鮮明な黒色で表示することが出来る。
【００２６】
本発明に係る加飾成形体の第３の構成に於ては、熱可塑性樹脂に対するセルロース系充填材の配合量が３０〜８５重量％であるので、レーザー光を照射した際に、セルロース系充填材を極めてスムーズに炭化させると共に、この炭化させた部分を深く切削することが出来る。
【００２７】
本発明に係る加飾成形体の第４の構成に於ては、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物の中にスチレン系樹脂が１０重量％以上混合されているので、レーザー光等を照射してセルロース系充填材を炭化させた際に、スチレン系樹脂が同時に炭化することで、加飾をより黒く鮮明にすることが出来る。
【００２８】
本発明に係る加飾成形体の第５の構成に於ては、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物で成形された成形体の表面上に炭化切削された凹溝状の黒色加飾がレーザーマーキングによって形成されているので、微細な文字、模様等の黒色凹溝状の加飾が焼印風に自在かつ鮮明に表示されている。
【００２９】
本発明に係る加飾成形体の第６の構成に於ては、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面上に該組成物を炭化切削させて凹溝状の木目模様を施して構成したので、天然木材風の木目模様を成形体の表面に表示することが出来る。
【００３０】
本発明に係る成形体の加飾方法の第１の構成に於ては、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の表面にレーザーマーキングによりレーザー光を照射するので、成形体の表面に内在するセルロース系充填材をレーザー光によって簡単に炭化させると共に切削させて、焼印風の黒色凹溝状の文字、模様を成形体の表面上に鮮明に表示することが出来る。
【００３１】
本発明に係る成形体の加飾方法の第２の構成は、成形体の組成物の表面を炭化させるレーザーマーキングのレーザーの波長が主に近赤外線領域であるので、木粉等のセルロース系充填材がレーザー光を効率良く吸収し得る領域であり、従ってレーザーエネルギーを効果的に吸収して炭化させることが出来る。
【００３２】
本発明に係る成形体の加飾方法の第３の構成は、レーザーマーキングで使用するレーザーがＮｄ：ＹＡＧレーザーであるので、動作物質がネオジウム・イオンであり、かつレーザー波長が１．０６μｍである。従って、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを使用した場合には、成形体を構成する樹脂自身によってそのレーザーエネルギーが吸収されることが殆どないために、成形体表面での樹脂の燃焼や気化が起こることがなく、従って鮮明なマーキングを行うことが出来る。
【００３３】
本発明に係る成形体の加飾方法の第４の構成は、セルロース系充填材を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体にレーザーマーキングにより組成物を炭化切削させて凹溝状の木目模様を施して加飾するので、成形体の表面に簡単かつ鮮明な加飾を施すことが出来、これによって熱可塑性樹脂成形体に天然木材のような風合いを出すことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図により本発明に係る加飾成形体及び成形体の加飾方法について一実施例を具体的に説明すると、図１は本発明に係る第１実施例の加飾成形体の斜視説明図、図２は図１の加飾成形体の要部の断面拡大図、図３は第２実施例の加飾成形体の要部の断面拡大図、図４は第３実施例の加飾成形体の説明図である。
【００３５】
図１及び図２に於て、１は本発明に係る加飾成形体であって、熱可塑性樹脂組成物を用いて成形した成形体２の表面上に、黒色凹溝状の文字からなる加飾３が施されている。
【００３６】
前記成形体２の表面上に施された黒色凹溝状の文字からなる加飾３は、成形体２の表面に内在されるセルロース系充填材を炭化させると共にこの部分を凹溝状に切削することによって形成されている。従って、該加飾３は天然木材の表面に加熱金属印を押した様に黒色で凹溝状に鮮明に表示されている。
【００３７】
既に詳述したように、本発明者等は、長年の研究によって、木粉等のセルロース系充填材が混入された熱可塑性樹脂組成物で成形体２を成形した場合には、該成形体２の表面にセルロース系充填材が内在すること、さらに、成形体２の表面に内在するセルロース系充填材に、レーザーマーキングによってレーザー光を照射すると、このセルロース系充填材が黒く炭化し、かつこの炭化された部分が凹溝状に切削されて、これによって成形体２の表面に黒色凹溝状の文字からなる加飾３を施すことが出来ることを発明した。
【００３８】
上記実施例に於ては、成形体２の表面に文字で加飾したが、文字の代りに、人物、マーク、風景等の絵模様を黒色凹溝状に表示して加飾３を施すことも可能である。
【００３９】
前記文字、模様等の黒色凹溝状加飾３は、図１及び図２に示す第１実施例のように、全体の加飾部分が凹溝状になるように形成するのが一般的であるが、例えばレーザー光の照射プログラムを変えることによって、図３に示す第２実施例のように、文字、模様等の加飾３の輪郭部分がこれ等の内側より深くなるように凹凸状に加飾することも可能である。
【００４０】
また、熱可塑性樹脂の中に木粉等のセルロース系充填材を混入した場合には、天然木材の風合いを持った重厚な色彩を持った成形体２を構成することが出来る。かつこの成形体２は、セルロース系充填材の間に熱可塑性樹脂が介在された稠密な組織を有するので比重が１．０以上に重く、さらに難燃性（自己消化性）を有している。
【００４１】
本発明者等が長年に亘って実験した結果、熱可塑性樹脂に対するセルロース系充填材の比重（重量％）を変化させた場合には、後述の〔表１〕に示すような結果が得られた。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
〔表１〕で明らかなように、実施例１乃至５に示す如く、熱可塑性樹脂に対するセルロース系充填材の比率（重量％）を３０％以上にして成形体２を成形した場合には、セルロース系充填材の熱可塑性樹脂に対する配合が適当であり、成形体２にレーザー光を照射した際に、その部分の炭化及び切削が極めて良好で、かつ焼印風の黒色凹溝状の加飾も良好であった。
【００４４】
しかし、〔表１〕の比較例１、２、３に示す如く、熱可塑性樹脂に対するルロース系充填材の比率（重量％）を２５％以下にして成形体２を成形した場合には、成形体２にレーザー光を照射しても、その部分の炭化及び切削が不良であり、かつ焼印風の凹溝を持った黒色加飾も不良であった。
【００４５】
また、熱可塑性樹脂に対するセルロース系充填材の比率（重量％）を９０％以上にした場合には、成形体２の成形が不可能であることが判明した。
【００４６】
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物からなる成形体は、発泡成形後に所定の寸法に切断され、その後で上下左右の面を必要に応じてプレーナーで鉋がけし、続いてサンダーでヤスリがけをして意匠面を形成して成形体２が製造される。
【００４７】
次に本発明に係る第３実施例の加飾成形体及びその加飾成形体の製造方法を図４に於て説明する。図４の加飾成形体４は、成形体２の表面にレーザーマーキング加工によって凹溝状の木目模様５を現出し、天然木材のような風合いを出すことに成功した実施例である。
【００４８】
この実施例の場合には、木粉等のセルロース系充填材を配合した熱可塑性樹脂組成物を発泡成形し、かつ発泡成形した人工木材状の成形体２を所定の寸法に切断した後で、その表面にプレーナーで鉋がけを施す。続いて成形体２の表面上にレーザーマーキングを施して凹溝状の木目模様５を形成する。その後で、該凹溝状の木目模様５が消えない程度の削り代でサンダーでその表面をヤスリがけして、凹溝を持った天然木材風の風合いを現出した加飾成形体４を完成せしめることが出来る。
【００４９】
本発明の第３実施例を実施した場合には、図４に示すように、木粉等を混入して成形した人工木材状の成形体２の表面に天然木目状の木目模様５を現出し、天然木材風の成形体４を製造することが出来る。木目模様５は、図４に示す板目模様の他に、柾目模様を現出することも、当然可能である。また、第３実施例の技術は、前述の図１乃至図３に示す本発明の第１実施例及び第２実施例と併用することも当然可能である。
【００５０】
前述のように本発明の実施に当って、レーザーマーキングのレーザーの波長を主に近赤外線の領域にした理由は、近赤外線領域の波長の光に対し、熱可塑性樹脂中のポリマー成分は一般的には十分な吸収帯を持たないが、木粉等のセルロース系充填材は十分な吸収帯を有する点に理由がある。
【００５１】
本発明でこの関係は非常に重要である。仮にポリマー成分が吸収帯を有する赤外領域波長のレーザー、例えば炭酸ガスレーザー等を使用すると木粉等のセルロース系充填材の炭化と比較してポリマーの熱分解も顕著に生じてしまい、ひどい場合は火柱があがる等して、満足行く焼印風の加飾ができなくなる問題がある。
【００５２】
従って、本発明の実施に当っては、熱可塑性樹脂中のポリマー成分が十分な吸収帯を有さない波長のレーザーであることが好適であり、その意味でレーザー光の波長は近赤外線領域が好適である。
【００５３】
特に本発明の実施に当って使用されるＹＡＧレーザーの基本波長である１０６４ｎｍは、近赤外線領域の波長であり、熱可塑性樹脂のポリマー成分は吸収せず、天然木材や木粉が効率よく吸収する波長であることを本発明者は突き止め、このＹＡＧレーザーを使用したものである。また、一般的にＹＡＧレーザーは、他の近赤外線波長領域のレーザーと比較して出力が大きく、天然木材や木粉を炭化させるという点で非常に好適である。
【００５４】
本発明に於いてセルロース系充填材が木粉であり、近赤外線領域のレーザー光を照射した場合には、木粉はレーザー光を吸収する役割と自身が炭化する役割の２つの役割を行うので効果的である。このように、木粉が近赤外線を吸収するのは、その構成成分であるセルロースやヘミセルロースが吸収するのではなく、リグニンや他の天然物由来の微量不純物がもっぱら吸収しているものと推定される。
【００５５】
本発明に使用される木粉の具体的な例としては、製材所や家具工場等で排出される木材の鋸屑や鉋屑、研磨粉等が挙げられる。また更には、籾殻、茶殻、麻袋の破砕物、鉛筆削り屑等でもよい。
【００５６】
一方、リグニンや他の天然由来の微量不純物成分を有さないセルロース系充填材、例えば紙粉や不織布の粉砕粉は、木粉ほど効率よく近赤外線領域のレーザー光を効率よく吸収できない。しかしこの様なセルロース系充填材であっても、近赤外線を効率よく吸収する添加剤、例えば酸化鉄、酸化チタン等の遷移金属酸化物やカーボンブラック等を該セルロース系充填材と併用することで解決することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る加飾成形体及び成形体の加飾方法は、屋外で用いられる床材、例えばデッキ材、舞台材料、ラティス、すのこ用部品、遊歩道材料、船舶のデッキ材料の他に、建物の壁面に用いられる人工木材、或は看板等の加飾成形体及び成形体の加飾方法に好ましく用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る加飾成形体の斜視説明図である。
【図２】図１の加飾成形体の要部の断面拡大図である。
【図３】第２実施例の加飾成形体の要部の断面拡大図である。
【図４】第３実施例の加飾成形体の説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      ・・・加飾成形体
２      ・・・成形体
３      ・・・加飾
４      ・・・加飾成形体
５      ・・・木目模様
【図１】
2006257344.tif 000004
【図２】
2006257344.tif 000005
【図３】
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【図４】
2006257344.tif 000007