(57)【要約】【課題】本発明は、射出成形により高い意匠性の自然な木目模様、自然なマーブル模様を発現する射出成形方法を得る。【解決手段】少なくとも異なる２色以上の熱可塑性樹脂の混合物を射出成形機に供給し、ゲートを通過させ、金型内で成形する工程において、金型内キャビティ部の、下記の式（１）または（２）により求めたせん断速度γが１００〜３５０ｓｅｃ−１となる条件で成形する。矩形流路の場合：γ＝２（ｎ＋２）Ｑ／ＷＨ２        （１）γ：せん断速度（ｓｅｃ−１）Ｑ：流量（ｍｍ３／ｓｅｃ）Ｗ：流路幅（ｍｍ）Ｈ：流路高さ（ｍｍ）ｎ：粘度とせん断速度の関係をグラフにプロットしグラフの傾き（１／ｎ−１）から求めた数値円管の場合：γ＝（ｎ＋３）Ｑ／πｒ３の場合        （２）ｒ：流路半径（ｍｍ）【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも異なる２色以上の熱可塑性樹脂の混合物を射出成形機に供給し、ゲートを通過させ、金型内で成形する工程において、金型内キャビティ部の、下記の式（１）または（２）により求めたせん断速度γが１００〜３５０ｓｅｃ−１となる条件で成形することを特徴とする木目模様またはマーブル模様を発現する射出成形方法。
矩形流路の場合：γ＝２（ｎ＋２）Ｑ／ＷＨ２        （１）
γ：せん断速度（ｓｅｃ−１）
Ｑ：流量（ｍｍ３／ｓｅｃ）
Ｗ：流路幅（ｍｍ）
Ｈ：流路高さ（ｍｍ）
ｎ：粘度とせん断速度の関係をグラフにプロットしグラフの傾き（１／ｎ−１）から求めた数値
円管の場合：γ＝（ｎ＋３）Ｑ／πｒ３の場合        （２）
ｒ：流路半径（ｍｍ）
【請求項２】
ゲートがフイルムゲートまたはファンゲートである請求項１記載の木目模様またはマーブル模様を発現する射出成形方法。
【請求項３】
ゲート寸法が厚さ０．８〜３．０ｍｍ、幅は０．５〜１．０倍成形品幅であり、金型内キャビティ肉厚が３．５〜１５ｍｍである請求項１または請求項２記載の木目模様またはマーブル模様を発現する射出成形方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の木目模様またはマーブル模様を発現する射出成形方法で成形された成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形により高い意匠性の自然な木目模様、自然なマーブル模様を発現する射出成形方法およびこの方法により得られた成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、木質模様、マーブル模様の成形品を形成する場合、樹脂及び顔料を適宜選択するとともに固定粒に混合して溶融させ、その溶融したものを押し出して色の異なる複数種類のペレットを原料として使用する。最終成形品を成形する際には、この色の異なる複数のペレットを混合して射出成形機で溶融し、金型内部に射出成形することにより、木質模様、マーブル模様の色柄を有する成形品を形成していた。しかし、上記した従来の技術を射出成形に用いる場合、色の異なる複数種類のペレットを混合して射出成形する場合、金型に入る前に複数種類のペレットが混ざりすぎると２色以上の色が混合した色となり、所望する色柄が出にくくなる。また、混ざり具合があまりに不完全であると色柄がはっきりしすぎて、自然な木目模様、マーブル模様にならない。
これらに関する先願の特許文献は以下のとおり、公開されている。
特許文献１、及び特許文献２は、熱可塑性樹脂にポリエチレン系樹脂を混合し射出成形する成形方法で、本願発明のせん断速度の条件が無いので自然な木目模様、自然なマーブル模様を発現させるのは難しい先願である。
特許文献３はキャビティ内に補強材を備える方法の先願である。
特許文献４は溶融樹脂に数ヘルツから数十ヘルツの粗密波を与える方法の先願である。
特許文献５は射出方向と直角な断面の周縁に沿って複数個並んだ突部が形成されている先願である。
特許文献６は溶融樹脂が枠内を通過する枠内通過ランナーを備えた方法の先願である。
特許文献７は溶融樹脂を複数のシリンダーから型内に射出する方法の先願である。
特許文献８は溶融樹脂が入る前に不完全混合の状態でキャビティ樹脂供給端に沿うように供給する方法の先願である。
上記のいずれの先願の特許文献も本願発明とは構成の違う別の発明である。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５４−１５４４５５号公報
【特許文献２】
特開昭５４−１５４４５７号公報
【特許文献３】
特開平１１−３４８０７５号公報
【特許文献４】
特開平６−２８５９２９号公報
【特許文献５】
特開２０００−８４９８１号公報
【特許文献６】
特開２０００−８４９８５号公報
【特許文献７】
特開２０００−１５６５７号公報
【特許文献８】
特開２００１−４７４６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的課題を解決するものであり、意匠性の高い、自然な木目模様、自然なマーブル模様を発現する成形品を、容易に得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は少なくとも異なる２色以上の熱可塑性樹脂の混合物を射出成形機に供給し、ゲートを通過させ、金型内で成形する工程において、金型内キャビティ部の、下記の式（１）または（２）により求めたせん断速度γが１００〜３５０ｓｅｃ−１となる条件で成形することを特徴とする木目模様またはマーブル模様を発現する射出成形方法に関する。
矩形流路の場合：γ＝２（ｎ＋２）Ｑ／ＷＨ２        （１）
γ：せん断速度（ｓｅｃ−１）
Ｑ：流量（ｍｍ３／ｓｅｃ）
Ｗ：流路幅（ｍｍ）
Ｈ：流路高さ（ｍｍ）
ｎ：粘度とせん断速度の関係をグラフにプロットしグラフの傾き（１／ｎ−１）から求めた数値
円管の場合：γ＝（ｎ＋３）Ｑ／πｒ３の場合        （２）
ｒ：流路半径（ｍｍ）
ここで、ゲートがフイルムゲートまたはファンゲートであることが好ましい。また、ゲート寸法が厚さ０．８〜３．０ｍｍ、幅は０．５〜１．０倍成形品幅であり、キャビティ肉厚が３．５〜１５ｍｍであることが好ましい。
また、本発明は上記の方法により得られた成形品に関するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、公知の熱可塑性樹脂が使用できる。具体的には、ポリオレフィン系樹脂〔（低密度、中密度、高密度、直鎖状低密度）ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、ポリブテン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ＥＶＡ樹脂、ＥＶＯＨ樹脂など〕、ポリスチレン系樹脂（ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂など）、ポリアミド系樹脂（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６，１０、ナイロン１２など）、ポリアセタール系樹脂、ポリエステル系樹脂（（結晶性、非晶性）ポリエチレンテレフタレート、完全非晶性ポリエステル（イーストマン製ＰＥＴＧなど））、ポリブチレンテレフタレート、ポリ２，４−シクロへキシルジメチレンテレフタレート、全芳香族ポリエステルなど〕、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂（ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレートなど）、塩化ビニル系樹脂（塩化ビニル樹脂など）、塩化ビニリデン系樹脂（塩化ビニリデン樹脂など）、フッ素樹脂（ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂など）、液晶ポリエステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ジアリールフタレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂である。
なかでも、ポリスチレン系樹脂である、ＡＥＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂は、意匠性の高い自然な木目模様、自然なマーブル模様を発現する。
【０００７】
本発明においては、少なくとも異なる２色以上の樹脂を用いるが、使用する樹脂は、同一の樹脂で異なる２色以上とした原料を使用しても、同一の種類の樹脂で異なった粘度のものを用い異なる２色以上とした原料を使用しても、異なった種類の樹脂で異なる２色以上とした原料を使用してもよい。粘度の違う樹脂で異なる２色以上の原料にしたときは、色柄が明確になる。また粘度に関係なく、その材料の耐熱性の異なる樹脂を使用しても成形温度によって粘度が変わるので同様な効果がある。
ここで、顔料としては、公知の有機顔料、無機顔料を用いることができる。例えば、有機顔料としては、アゾ顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、塩基性染料系レーキ、酸性染料系レーキ、媒染染料系レーキ、建染染料系レーキ、フタロシアニン顔料、フタロシアニン・グリーン、ファスト・スカイ・ブルーなどが挙げられる。
無機顔料としては、酸化チタン、バライト、沈降性硫酸バリウム、沈降性シリカ、ベンガラ、モリブデン赤、アンバー、酸化鉄茶、バリウム黄、ストロンチウム黄、チタン黄、ビリジアン、コバルト青、セルリアン青、マンガン紫、コバルト紫、マルス紫、カーボンブラックなどが挙げられる。
【０００８】
原料の樹脂は、パウダー状で、着色剤をマスターバッチとして使用しても、樹脂と着色剤を混練したペレット状で使用しても成形は可能であるが、ペレット状の原料を使用すると安定した意匠性の高い自然な木目模様、自然なマーブル模様を発現するので好ましい。
また、木目模様を表現するときは、例えば濃茶と薄茶の２色の樹脂を原料とすれば良く、例えば、薄茶の樹脂１００重量部に対し濃茶の樹脂は０．１〜１０重量部、好ましくは０．３〜７重量部であり、さらに好ましくは、０．５〜５重量部である。濃茶の樹脂が０．１重量部未満であったり、または１０重量部を超えると自然な木目模様が表現されない。また、マーブル模様は２色の色を任意に選択し、混合比は上記木目模様の発現と同量で、自然なマーブル模様が作製可能である。
【０００９】
本発明においては、このような２種類の樹脂を、まず、ペレットまたはパウダーの状態で混合して、２種の樹脂を均一に分散する。この混合には、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー（スーパーミキサー）、タンブルミキサー（タンブラミキサー、ドラムタンブラミキサー）、エアーブレンダーなどを用いて行えばよい。
【００１０】
次にこの混合物を、射出成形機に供給し、所定の温度で加熱し樹脂を溶融し、射出成形する。ここで、溶融した２種類の樹脂は完全に混ざっておらず、まだら模様となっている。これを、キャビティ内部のせん断速度が１００〜３５０ｓｅｃ−１となるようにして成形する。好ましくは１１０〜３００ｓｅｃ−１、さらに好ましくは１２０〜２５０ｓｅｃ−１である。１００ｓｅｃ−１未満では成形が不安定である。一方、３５０ｓｅｃ−１を超えると自然な木目模様、自然なマーブル模様が発現しない。
せん断速度は、前記式（１）、（２）から求められるものであり、樹脂の流量、流路幅、流路高さ、樹脂の粘度特性などから決定される。せん断速度を上記の範囲とするには、射出成形機の設定を調整し樹脂の流量を調整して行う。
本発明の方法は、このようにせん断速度を調節するだけで、木目またはマーブル模様を、容易に発現することができる。
金型内キャビティ部せん断速度は、キャビティ内で木目模様やマーブル模様を発現させる個所で計算する。
製品全体に木目模様やマーブル模様を発現させるときは、製品の全ての個所において、上記のせん断速度を満足させる必要がある。また、部分的に木目模様やマーブル模様を発現させるときは、発現させる個所のみ、せん断速度を満足させることにより可能である。
尚、せん断速度に関しては、ＣＡＥ（コンピューター支援によるエンジニアリング）で求めることも可能である。
【００１１】
射出成形機は一般的な機械でよく、ゲートに関しては一般的なスプルゲート、ピンポイントゲート、サイドゲート、タブゲート、オーバーラップゲート、サブマリンゲート、フイルムゲート、ファンゲートなどどのようなゲートでも成形は可能である。なかでも、フイルムゲートまたはファンゲートが、自然な木目模様、自然なマーブル模様の発現が安定した状態で成形可能であり、好ましい。
さらにゲートの寸法が、厚さが０．８〜３．０ｍｍ、幅が０．５〜１．０倍成形品幅であり、キャビティ肉厚が３．５〜１５ｍｍであることが好ましい。さらに好ましくは、ゲートの寸法の、厚さが１〜３ｍｍ、幅が成形品幅に対し０．８〜１．０倍であり、キャビティ肉厚が４〜１５ｍｍである。なお、この寸法は、ゲート内部の寸法である。このようなゲート、金型により、自然な木目模様、自然なマーブル模様の発現が安定した状態で成形可能である。
【００１２】
本発明の射出成形法に用いられる樹脂は、上記顔料の他に、必要に応じて充填剤、熱・光安定剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤などの公知の添加剤などを添加することができる。
充填剤としては、公知のものであればどのようなものでもよく、例えば、木粉、籾殻粉、精製パルプ、ワラ、紙、綿、レーヨン、スフ、セルロースおよびヤシがら粉、さらには、これらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤および脂肪酸（金属塩）の群から選ばれた少なくとも１種の表面処理剤で加工を施したもの、あるいは、これらに少量の白色無機顔料を含有させた有機物系充填剤などが挙げられる。上記有機物系充填剤は、成形品に木質感を与えることができる。
無機充填材としては、例えば、天然鉱石由来の炭酸カルシウム、タルク、マイカ、珪酸カルシウム、シリカなどのほか、硫酸バリウム、金属粉などの特殊な充填材を使用することが可能である。
【００１３】
このように得られた本発明の木目模様またはマーブル模様の成形品は、建材、扉、浴室、雑貨、自動車の内装材に用いることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例を挙げ、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００１５】
実施例および比較例に用いた成形機、材料、計算式は、以下のとおりである。
射出成形機：東芝機械ＩＳ−８０ＥＰＮ
2004358813.tif 000002
【００１６】
実施例１〜４、比較例１〜５
以下に示す方法で射出成形を行い、得られた成形品を評価した。ゲートから５０ｍｍの位置でのキャビティ部せん断速度を求め、評価結果とともに表１、２に示した。なお、式（１）におけるｎ値は、ベース材料のｎ値３であった。
テスト１
上記の熱可塑性樹脂の２色の原料をタンブラーで１分間混合し、射出成形機のホッパーから投入する。成形温度１８０℃で、ゲート幅４７ｍｍ、厚み１ｍｍのフィルムゲートを用い、キャビティ肉厚４．４〜１３ｍｍ、長さ２００ｍｍ、幅４９ｍｍのサイドモールのエンドキャップの金型を使用して、流量を変えて、成形した。
【００１７】
テスト２
ゲートとして９ｍｍ２のサブマリンゲートを用い、キャビティ肉厚３ｍｍ、幅２２ｍｍ、長さ３２０ｍｍの取っ手用金型を使用した以外はテスト１と同様にして、成形した。
【００１８】
テスト３
ゲートとして幅３８ｍｍ、厚み２ｍｍのファンゲートを用い、キャビティ肉厚５．０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ２００ｍｍのモールドフロー検証用金型を使用した以外はテスト１と同様にして、流量を変えて、成形した。
【００１９】
テスト４
ゲートとして幅３８ｍｍ、厚み２ｍｍのファンゲート、キャビティ肉厚２．０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ２００ｍｍのモールドフロー検証用金型を使用した以外はテスト１と同様にして、成形した。
【００２０】
成形品の評価；
○：自然の木目模様を発現した。
△：木目模様を発現した。
×：良好な木目模様が発現しない。
以上の結果は表１に実施例、表２に比較例として示す。
【００２１】
【表１】
2004358813.tif 000003
【００２２】
【表２】
2004358813.tif 000004
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、高い意匠性の自然な木目模様、自然なマーブル模様を、射出成形により、せん断速度を所定の値とするだけで容易に発現することができる。