(57)【要約】【課題】意匠性を高め、柄表現の自由度を高めることができる樹脂成形品の製造方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂を含む成形材料をプレス金型により加熱加圧して成形する樹脂成形品の製造方法であって、着色剤が皮膜により覆われて内部に封入された、樹脂成形品の柄模様を形成するためのカプセルを含有する成形材料を用意すること、および、成形材料をプレス金型により加熱加圧することにより、少なくとも一部のカプセルにおける皮膜を破包させ、内部の着色剤を成形材料中で流動させることを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含む成形材料をプレス金型により加熱加圧して成形する樹脂成形品の製造方法であって、
着色剤が皮膜により覆われて内部に封入された、前記樹脂成形品の柄模様を形成するためのカプセルを含有する前記成形材料を用意すること、および
前記成形材料を前記プレス金型により前記加熱加圧することにより、少なくとも一部の前記カプセルにおける前記皮膜を破包させ、内部の前記着色剤を前記成形材料中で流動させること
を含む、樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記皮膜の破包温度が互いに異なる複数種類の前記カプセルを含有する前記成形材料を用意する、請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浴槽等の樹脂成形品は、熱硬化性樹脂を含む成形材料をプレス金型内に配置し、加熱加圧して流動させ、硬化させることにより製造されている。成形材料には、例えば、ガラス繊維に不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂を含浸したシート状のシートモールディングコンパウンド（Sheet Molding Compounds：ＳＭＣ）が使用されている（例えば、特許文献１〜３を参照）。また塊状のバルクモールディングコンパウンド（Bulk Molding Compounds：ＢＭＣ）も使用されている。
【０００３】
これらの成形材料には、樹脂成形品に意匠性を付与するために、柄材を配合することが行われている。
【０００４】
浴槽等の樹脂成形品に柄材を用いて樹脂成形品に柄を出す方法としては、次の方法がある。第１の方法では、あらかじめ熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の粒柄をＳＭＣやＢＭＣ中に配合しておき、加熱加圧して成形することで均一な柄を出している。第２の方法では、異なる数種類の色調のＳＭＣまたはＢＭＣを、計画的またはランダムにプレス金型の成形面に配置して成形し、流動により複数色の流れ模様の柄を出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０２３５９５号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２９２７７号公報
【特許文献３】特開２０１５−１９９２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記第１の方法では、樹脂成形品には粒柄による粒の形状がそのまま全面に現れるため、石目調の模様しか現出できず、単調な表現となることが多い。上記第２の方法では、成形材料のプレス金型内での流動方向に沿って各色調が流れ模様を作るので、流れ柄はやはり単調な平行線に近い状態になり、表現の自由度や美観において改良の余地があった。
【０００７】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、意匠性を高め、柄表現の自由度を高めることができる樹脂成形品の製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の樹脂成形品の製造方法は、熱硬化性樹脂を含む成形材料をプレス金型により加熱加圧して成形する樹脂成形品の製造方法であって、
着色剤が皮膜により覆われて内部に封入された、樹脂成形品の柄模様を形成するためのカプセルを含有する成形材料を用意すること、および
成形材料をプレス金型により加熱加圧することにより、少なくとも一部のカプセルにおける皮膜を破包させ、内部の着色剤を成形材料中で流動させること
を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、意匠性を高め、柄表現の自由度を高めることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
本実施形態の樹脂成形品の製造方法は、熱硬化性樹脂を含む成形材料をプレス金型により加熱加圧して成形する樹脂成形品の製造方法である。本実施形態の樹脂成形品の製造方法は、（Ａ）着色剤が皮膜により覆われて内部に封入された、樹脂成形品の柄模様を形成するためのカプセルを含有する成形材料を用意すること、および（Ｂ）成形材料をプレス金型により加熱加圧することにより、少なくとも一部のカプセルにおける皮膜を破包させ、内部の着色剤を成形材料中で流動させることを含む。
【００１２】
このカプセルは、加熱加圧による成形前は、成形材料が常温または成形時の温度以下の温度で保存されていれば破包せず、安定である。加熱加圧による成形時には、プレス金型により加熱されて、または、この加熱によって進行する樹脂の硬化反応の発熱により破包する。すると、カプセル内部の着色剤が放出して、流動性を持つ成形材料中に溶け出していく。例えば、ＳＭＣやＢＭＣの成形材料では、増粘剤によって増粘した非流動の状態から、プレス金型での加熱により流動状態に移行するので、着色剤が成形材料中に拡散していく。加熱加圧による成形時のカプセルの拡散状態は多様で、もとのカプセル形状である粒状もしくはそれに近い形状や、カプセルより着色剤が溶け出してにじんだ粒状、さらに着色剤が熱硬化性樹脂の流れに伴って流動した流れ模様等が形成される。このように、カプセルは成形時の加熱加圧によって多様な柄模様を形成し、豊かな柄表現が可能となる。
【００１３】
本実施形態における好ましい態様の一つでは、上記（Ａ）の工程において、皮膜の破包温度が互いに異なる複数種類のカプセルを含有する成形材料を用意する。このように皮膜の破包温度が互いに異なると、加熱加圧による成形時には、その破包温度に応じてカプセルの破包と内部の着色剤の拡散状態は互いに異なる。すなわち、もとのカプセル形状である粒状もしくはそれに近い形状や、カプセルより着色剤が溶け出してにじんだ粒状、さらに着色剤が流動した流れ模様等が形成される態様は、皮膜の破包温度に応じたものとなる。したがって、さらに複雑かつ多様な柄の現出が可能となる。
【００１４】
カプセルに使用される着色剤としては、プレス金型による加熱加圧時に、加熱によって流動、拡散可能なものであれば特に限定されないが、例えば、無機顔料、有機顔料、無機染料、有機染料等が挙げられる。着色剤の性状は、粉末状、ペースト状等が挙げられる。また、成形材料に含む熱硬化性樹脂と同様の熱硬化性樹脂と、着色剤とを混合したものをカプセル化することが好ましい。この場合、着色剤と熱硬化性樹脂が一緒に流動するため、にじんだ形状や流動した流れ模様等がより形成されやすくなる。
【００１５】
カプセルの皮膜は、プレス金型による加熱加圧時に、加熱によって破包する材料が使用される。このような材料としては、例えばアルギン酸カルシウムが挙げられる。例えば、着色剤とアルギン酸を混合した後、この混合物を塩化カルシウム水溶液中に粒状に分散させ、アルギン酸カルシウムで包まれたマイクロカプセルを作製することができる。
【００１６】
本実施形態に使用される成形材料としては、ＳＭＣ、ＢＭＣ等が挙げられる。ＳＭＣ、ＢＭＣは、熱硬化性樹脂、充填剤、重合性単量体、低収縮剤、硬化剤等を含む樹脂組成物と、ガラス繊維等の強化繊維をＳＭＣ化またはＢＭＣ化した繊維強化成形材料である。ＳＭＣは強化繊維を含む樹脂組成物がシート状に形成されたものであり、ＢＭＣは強化繊維と樹脂組成物とを混練した塊状の成形材料である。これを金型に配置し、高温高圧下で圧縮成形により成形硬化させる。
【００１７】
本実施形態に使用される成形材料において、熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
不飽和ポリエステル樹脂は、ポリカルボン酸と、有機ポリオールとの縮合反応によって得られる。不飽和ポリエステル樹脂には、ビニルモノマー等の不飽和単量体が溶解されていてもよい。ポリカルボン酸としては、不飽和ポリカルボン酸、飽和ポリカルボン酸等を挙げることができ、具体的には、例えば、脂肪族不飽和ポリカルボン酸、脂肪族飽和ポリカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸等が挙げられる。脂肪族不飽和ポリカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。脂肪族飽和ポリカルボン酸としては、例えば、セバシン酸、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸等が挙げられる。芳香族ポリカルボン酸としては、例えば、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。有機ポリオールとしては、例えば、ジオール、トリオール、テトラオール等を挙げることができ、具体的には、例えば、脂肪族ポリオール、芳香族ポリオール等が挙げられる。脂肪族ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、水素化ビスフェノールＡ等が挙げられる。芳香族ポリオールとしては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ等が挙げられる。これらのポリカルボン酸および有機ポリオールは、１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
ビニルエステル樹脂としては、ビスフェノール型ビニルエステル樹脂あるいはノボラック型ビニルエステル樹脂あるいはその両方を混合して用いることができる。ここで、ビスフェノール型ビニルエステル樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂と、アクリル酸、メタクリル酸等の酸との付加反応物であって、いずれも両末端のみに反応性不飽和基を有するものである。また、ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型、ビスフェノールＦ型等の各種のものを用いることができる。
【００２０】
アクリル樹脂としては、メチルメタアクリレートモノマー、多官能のアクリルモノマー、プレポリマー、およびポリマーのうち２種以上の混合物である熱硬化型のアクリルシロップ等を用いることができる。
【００２１】
ＳＭＣ化およびＢＭＣ化には、樹脂中の酸（カルボキシル基）および水酸基を利用して、これと反応する無機または有機の化合物、つまり増粘剤を加えて分子量を増大させる増粘操作が行われている。不飽和ポリエステル樹脂は、分子骨格にあるカルボキシル基を利用して、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物を適宜に添加配合して増粘操作を行うことができる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化亜鉛等が挙げられる。ビニルエステル樹脂とエポキシ樹脂は、ビスフェノール型の場合、分子骨格中の水酸基を利用して、イソシアネート基によるウレタン増粘法で増粘操作を行うことができる。また、熱硬化型アクリル樹脂および分子骨格中に水酸基を含まないビニルエステル樹脂あるいはエポキシ樹脂に対して、分子骨格中にカルボキシル基や水酸基をペンダントさせて樹脂の改質を行ったものを用いることができる。
【００２２】
本実施形態に使用される成形材料には、主剤の熱硬化性樹脂以外に、必要に応じて、重合性単量体、低収縮剤、無機充填剤、強化繊維、硬化剤を配合することができる。
【００２３】
重合性単量体としては、例えば、主剤の樹脂と架橋可能な不飽和単量体等を用いることができる。具体的には、例えば、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
低収縮剤は、主剤の熱硬化性樹脂の硬化収縮を低減させる目的で配合され、通常は熱可塑性樹脂が使用される。低収縮剤としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。低収縮剤は、任意の色調に着色を行った熱可塑性樹脂であってもよい。低収縮剤への着色方法としては無機顔料や有機染料の混合が利用できる。不飽和ポリエステル樹脂への添加量としては、不飽和ポリエステル樹脂、重合性単量体、低収縮剤の混合物を１００質量部とした場合に、５〜２０質量部が好ましい。
【００２５】
無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、アルミナ等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。無機充填剤は、微粒であると凝集や吸油などが生じやすいことから、充填性を高めるために、表面を脂肪酸やカップリング剤等で処理してもよい。無機充填剤の配合量は、樹脂成形品の耐衝撃強度や耐熱性、ガラス繊維等の強化繊維の流動時の分散性、樹脂含浸性等を考慮して、適宜の配合量とすることができ、例えば、熱硬化性樹脂１００質量部に対して１００〜３００質量部である。
【００２６】
強化繊維としては、ガラス繊維を使用することができる。その他、ガラス繊維の代替物として、炭素繊維、金属繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等も使用することができる。また、強化繊維の配合量は、例えば、樹脂成形品の１０〜４０質量％である。
【００２７】
硬化剤としては、硬化条件を調整するために、熱硬化性樹脂の種類や金型温度等に応じたものを使用することができる。熱硬化性樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を使用する場合、硬化剤としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、過酸化ベンゾイル、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−アミルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキシド、ｔ−ブチルハイドロパーオキシド等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２８】
本実施形態に使用される成形材料には、上記の成分以外にも、必要に応じて他の成分を配合することができる。このような他の成分としては、例えば、ステアリン酸亜鉛やカルナバワックス等の離型剤、トナーやカーボンブラック等の着色剤、キノン系やフェノール系等の重合防止剤重合禁止剤等が挙げられる。
【００２９】
成形材料の作製は、常法に従って熱硬化性樹脂を含む各成分を配合して行うことができる。例えばＳＭＣの場合、熱硬化性樹脂、充填剤、重合性単量体、低収縮剤、硬化剤等を含む樹脂組成物と、ガラス繊維等の強化繊維とを上下２枚の離型フィルムで挟み込み、シート状にして搬送する。そして含浸装置で押圧し含浸することによって、ＳＭＣシートが製造される。このＳＭＣシートは、つづら折れ状にコンテナに収納されるか、あるいはロールに円筒状に巻き取られて収納され、養生される。これにより、ＳＭＣシートは増粘し取り扱いやすいものとなる。
【００３０】
熱硬化性樹脂を含む成形材料は、一対の上型および下型を有するプレス金型間に配置し、加熱加圧して成形する。具体的には、成形材料を下型の成形面に配置した後、上型および下型を、これらの成形面を対向させて上下方向に相対移動させ、上下の金型間を加熱加圧して成形材料を成形面の全面に流動させながら成形を行う。成形圧力、金型温度、金型締切速度等の成形条件は、成形材料の樹脂特性や、樹脂成形品の厚み等に応じて、樹脂成形品の不良率を低減すること等を考慮して適宜に調整される。熱硬化性樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用いる場合、成形圧力は、例えば３〜１０ＭＰａ、金型温度は、例えば１２５〜１５０℃の範囲内にすることができる。例えばＳＭＣの場合、コンテナやロールから引き出されたＳＭＣシートは、搬送装置で切断装置により搬送されて所定質量（長さ）に切断される。この切断したＳＭＣシートを下金型に積み重ねて所望の投影面積（チャージパターン）にセットし、上金型を降下して上下金型でプレス成形することにより、樹脂成形品である繊維強化プラスチックが製造される。
【００３１】
本実施形態では、成形材料に、着色剤が皮膜により覆われて内部に封入された、樹脂成形品の柄模様を形成するためのカプセルを含有している。このカプセルは、加熱加圧による成形前は、成形材料が常温または成形時の温度以下の温度で保存されていれば破包せず、安定である。加熱加圧による成形時には、プレス金型により加熱されて、または、この加熱によって進行する樹脂の硬化反応の発熱により破包する。すると、カプセル内部の着色剤が放出して、流動性を持つ成形材料中に溶け出していく。例えば、ＳＭＣやＢＭＣの成形材料では、増粘剤によって増粘した非流動の状態から、プレス金型での加熱により流動状態に移行するので、着色剤が成形材料中に拡散していく。加熱加圧による成形時のカプセルの拡散状態は多様で、もとのカプセル形状である粒状もしくはそれに近い形状や、カプセルより着色剤が溶け出してにじんだ粒状、さらに着色剤が熱硬化性樹脂の流れに伴って流動した流れ模様等が形成される。このように、カプセルは成形時の加熱加圧によって多様な柄模様を形成し、豊かな柄表現が可能となる。
【００３２】
本実施形態の方法は、意匠性を高め、柄表現の自由度を高めることができることから、例えば、浴槽、テーブル材、床材、壁面材や、洗面カウンター、キッチンカウンター等のカウンター材等の樹脂成形品の製造に好適である。
【実施例】
【００３３】
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３４】
成形材料の配合成分は次のものを使用した。なお、着色剤の白色顔料は、成形材料の均一なベース色となる。
（熱硬化性樹脂）
不飽和ポリエステル樹脂  昭和高分子（株）  Ｍ−５８０
（重合性単量体）
スチレン  三菱化学（株）  ＣＡＳ（１００−４２−５）準拠スチレンモノマー
（低収縮剤）
着色ポリエチレン  宇部丸善ポリエチレン（株）  ＵＭ５５７０
（無機充填剤）
炭酸カルシウム  白石工業（株）  ホワイトンＳＢ青
（着色剤）
白色顔料  交洋貿易（株）  ＴｉＯＮＡ ５９５
（柄模様を形成するためのカプセル）
黒色顔料（柄樹脂用）（東罐マテリアル・テクノロジー製  Pigment Black42-302A）を封入したアルギン酸カルシウムの薄膜で包まれたマイクロカプセル
茶色顔料（柄樹脂用）（東罐マテリアル・テクノロジー製  Pigment Brown42-118S）を封入したアルギン酸カルシウムの薄膜で包まれたマイクロカプセル
（増粘剤）
酸化マグネシウム  協和化学（株）  キョーマグ＃４０
（強化繊維）
ガラス繊維  日東紡  ＲＳ４８０ＰＢ−５４９
柄模様を形成するためのカプセルは、次の方法で作製した。黒色顔料または茶色顔料を、不飽和ポリエステル樹脂（昭和高分子（株）  Ｍ−５８０）と混合した後、アルギン酸を添加して混合した。この混合物を塩化カルシウム水溶液中に粒状に分散させ、アルギン酸カルシウムで包まれたマイクロカプセルを作製した。
【００３５】
上記の配合成分を用いて、次の手順で成形材料（ＳＭＣ）を作製した。
【００３６】
不飽和ポリエステル樹脂８０質量部、着色ポリエチレンとスチレンとの混合溶液１０質量部（質量比３５／６５）、スチレン１５質量部、炭酸カルシウム１５０質量部、硬化剤１質量部、離型剤５質量部、重合禁止剤０．０５質量部、白色顔料２質量部、柄模様を形成するためのカプセル０．００５質量部、酸化マグネシウム１質量部を混合して樹脂組成物を得た。
【００３７】
樹脂組成物は、ディップパンに収容し、ローラーで順次下流に搬送されるキャリアフィルムに塗布した。キャリアフィルムに塗布されたシート状の樹脂組成物の上に、ガラス繊維（２５質量％）を散布した。ガラス繊維を散布したシート状の樹脂組成物の上に、キャリアフィルムに塗布されたシート状の樹脂組成物を供給した。その後、これらを含浸ロールで挟圧して含浸した後、この含浸後のシートをコンテナに収納した。そして４０℃で２４時間の養生を行い、ＳＭＣを得た。
【００３８】
このＳＭＣを用いて、プレス成形を行った。ＳＭＣを複数枚重ねて平板プレス機の下金型にセットし、上金型を降下して、１４０℃で加熱加圧することにより、２００ｍｍ角、厚み３ｍｍの板を樹脂成形品として得た。
【００３９】
この樹脂成形品の意匠面の外観は、カプセルの拡散状態が多様で、もとのカプセル形状である粒状もしくはそれに近い形状や、カプセルより着色剤が溶け出してにじんだ粒状、さらに着色剤が流動した流れ模様等が形成されていた。
【００４０】
このように、カプセルは成形時の加熱加圧によって多様な柄模様を形成し、豊かな柄表現が可能となった。成形時のＳＭＣの硬化発熱は約２００℃に達し、この温度にて、一部のカプセルの皮膜が破包することで、にじんだ粒状や流れ模様を含んだ多様な柄模様が現出したと考えられる。