(57)【要約】【課題】 外観が美麗で様々な曲率にも対応でき、簡便にかつ低コストで樹脂成形品の曲がり部材および、その製造方法を提供する。【解決手段】 木粉が配合された長尺の樹脂成形体を予熱する工程と、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に前記工程で予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施す工程とからなる方法を用いると好適に曲がり樹脂成形品を得ることができる。このとき、樹脂成形体には中空部が形成されて、この中空部に金属芯材等の挿入物が嵌挿されているとよく、曲げの応力を均一に分散させることができ、また、均質に曲げることができる。また、さらに、曲げ加工した後に、アニールすることにより、曲げ加工後の曲げ戻りが小さくなるとともに、さらに曲率の大きい成形品を得ることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
木粉が配合された長尺の樹脂成形体を、長手方向に湾曲させたことを特徴とする樹脂成形品
【請求項２】
内部には長手方向に中空部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項３】
前記中空部には金属からなる芯材が嵌挿されたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂成形体の製造方法であって、木粉が配合された長尺の樹脂成形体を予熱する工程と、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に前記工程で予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施す工程とからなることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
前記請求項２または３に記載の樹脂成形品の製造方法であって、木粉が配合されるとともに長手方向に中空部を有する長尺の樹脂成形体の中空部に、金属からなる芯材を挿入する工程と、金属を挿入した樹脂成形体を予熱する工程と、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に前記工程で予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施す工程とからなることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
芯材は、曲げ加工後に抜き取る工程を有することを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項７】
曲げ加工を施した後に、樹脂成形体を固定してアニールをする工程を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項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、例えばベランダや庭、公園等のデッキ材や手摺、笠木、浴室手摺り、ベンチの座部や背もたれ、建物の床材等に用いられる木粉を含んだ樹脂成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂を用いて形成されている素材を使用した製品は、天然の木材に比べ、腐食が発生せず、磨耗性も優れ、耐久性も格段に良いことから、現在では、手すりや柵、公園の遊歩道、床材等、幅広く使われている。また、これらのような樹脂成形品に木質成分を配合したものがある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
これらの木質成分を配合した樹脂成形品は、天然木の代替えとして注目を浴びており、木質感のある風合いや模様が外観に現出されるとともに、木粉を配合せずに合成樹脂材料のみからなる木質様材に比べ、木質成分によって強度を向上することができ、且つ低熱膨張率化を図り、熱による変形を抑制することができる。
【０００４】
これまで上記のような樹脂成形品は、直線的な形状の成形品がほとんどであった。また、用途もデッキ材やベンチの座部、笠木など、直線的な形状のものが多かった。また、曲がり部材は、これまで用途が少なく、適用する部材によって曲率も様々であるため、対応が難しく、コストも必然的に高くなっていた。
【０００５】
曲がり部材の製造方法も、直線的な部材を曲げるのではなく、直線的な部材を集成し、それを加工するなど、非常に生産性が悪く、また端材も大量に出てしまう効率が悪いものであった。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら近年、そのようなデッキ材やベンチ、パーゴラなどの製品にも、デザイン性や利便性が重視されるようになり、合成木材の曲がり部材の要望も高くなった。それに伴い、外観を損なうことなく生産効率が高く、材料の無駄が少ない曲がり部材の製造方法が強く望まれるようになった。
【０００８】
そこで本発明では、外観が美麗で様々な曲率にも対応でき、簡便にかつ低コストで樹脂成形品の曲がり部材および、その製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち木粉が配合された長尺の樹脂成形体を、長手方向に湾曲させたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、樹脂成形体には、木粉が配合されている。樹脂材料に、木粉などの木質成分を混合することにより、見た目に木質感のある風合いや模様を現出させることができるとともに、強度が向上し、熱収縮・膨張率も小さく抑えることができる。
【００１１】
このような樹脂成形体の直長尺成形品について、その長手方向に樹脂成形体を湾曲させる。従来曲がり部材を形成させるためには、押出成形を行う際に押出しと同時に曲げたり、直部材を複数個貼り合わせて切り抜いたりしていた。
【００１２】
押出しと同時に部材を湾曲させる方法は、樹脂が冷却して硬化する前に材料を曲がった状態で押し出すため、外観も美麗であり、押出し後に二次加工で曲げるよりも材料にかかる曲げの応力も少なく優れているものの、その曲率の制御は勘と経験に依るところが大きく、押出ながら曲げを精度良く同時に行うのは非常に困難である。また曲率を自在に変更することが難しく、多様な曲率に対応するのが困難である。
【００１３】
一方、直部材を複数個重ねて貼り合わせ、その重ね合わせた材料を所望の形に切り抜いて曲がり部材を形成する方法もあり、この方法によると、さまざまな曲率への対応が可能であるが、端材が多く出て材料のロスが多く、また貼り合わせているため、強度的に弱い部分が出てくるとともに、貼り合わせ跡が残る。
【００１４】
本発明では、直長尺成形品として成形した樹脂成形体を、二次加工として曲げ加工を行い湾曲させているため、材料のロスもなく、また、その曲率も、材料が可能な範囲内で自由に変えることができる。
【００１５】
直長尺の樹脂成形体を曲げる方法は、特に限定されるものではないが、一般的に、一度冷却されてしまうと、成形品は曲がりにくく、非常に大きな力が必要となる。また無理矢理曲げると成形品に歪みが残ったり、曲がりが戻ってしまったりしてしまう。従って、いったん熱をかけてから曲げ加工を行うとよい。またこのとき、曲げ加工は、材料を加熱した後に、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施すとよい。
【００１６】
いったん成形して冷却された樹脂成形体を再度曲げ加工する場合、その材料の弾性と塑性変形性が、曲げ易さや加工後の曲率の限界点を決定していることがわかった。材料を曲げるために力を加えていくと材料は徐々にひずんで、曲率が大きくなっていく。あるひずみ量のところまでは力を取り去ると材料は元の状態まで戻るが、ある一定のひずみ量を超えると、材料は元の状態まで戻らなくなり、力を取り除いても曲がったままとなる。このひずみ量に対して、力を取り去ると元に戻る領域を弾性領域といい、元に戻らない領域を塑性変形領域という。また、さらにひずみを加えると、材料は破断する。ひずみ量に対する弾性領域は、狭いほど曲げ加工がし易く、曲げた後の曲げ戻りが少ないため好ましい。また、逆にひずみ量に対する塑性変形領域は広い方がよく、塑性変形領域が広いと、曲げても破断しにくく曲率を大きくすることができる。
【００１７】
また、内部には長手方向に中空部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
樹脂成形体の内部には、中空部が形成されていてもよく、中空部が形成されていることで、樹脂成形体が軽量化されるとともに原材料を少なくすることができ、コストダウンにもつながる。また、成形体を曲げ加工する際の力も空隙の分、小さい力で曲げることができるため好ましい。
【００１９】
また、二次加工として樹脂成形体を曲げ加工する際に、この中空部に曲げ加工を補助する部材を挿入してもよい。例えば、金属製の芯材を挿入してもよいし、オイルや砂などの流動性のあるものを中空部に詰めて加工しても良い。このように、中空部に補助部材を挿入することによって、壁面と挿入された補助部材が接触し、曲げ加工を滑らかに行うことができるとともに、中空部の壁面の一部に応力が集中するのを防ぐことが出来る。詰め物がないと、曲げ加工を行った際、場所によって曲率が微妙に変わってしまったり、中空部壁のわずかな凹みや傷の部分に力が集中してしまい、そこを起点に割れが発生したりしてしまう。
【００２０】
中空部に挿入した補助部材は、曲げ加工後、取り除いてもよいし、金属芯材等を用いた場合は、内部に嵌挿したまま使用してもよい。
【００２１】
また、前記中空部には金属からなる芯材が嵌挿されたことを特徴とするものである。
【００２２】
芯材として金属製のものを用いることにより、二次曲げ加工を前記のように良好に行うことが出来る。また金属製の芯材を、加工後もそのまま嵌挿したまま使用することによって、樹脂成形品の曲げ戻りを防ぐことが出来るため、曲率を大きくすることができる。また樹脂成形品の強度も大きくすることができる。
【００２３】
また、木粉が配合された長尺の樹脂成形体を予熱する工程と、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に前記工程で予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施す工程とからなることを特徴とするものである。
【００２４】
まず曲げ加工する長尺の成形体に樹脂軟化点温度付近となるように熱をかけることによって、樹脂成形体を曲げ易くするしておく。その後、この予熱をかけた樹脂成形体を曲げ加工する。曲げ加工は、横に適当な間隔をおいて並べられた下支えロールと、その下支えロール間の上方に平行に取り付けられた上支えロールとの間に長尺の樹脂成形体を通すことで行われる。一方の下支えロールと上支えロールとの間隙から樹脂成形体を挿入し、もう一方の下支えロールと上支えロールとの間から取り出すようになっており、このとき、上支えロールと下支えロールとのクリアランスを調整することによって、曲率を調整することができる。すなわち、クリアランスを小さくすれば、曲率の高いものが得られる。
【００２５】
また、木粉が配合されるとともに長手方向に中空部を有する長尺の樹脂成形体の中空部に、金属からなる芯材を挿入する工程と、金属を挿入した樹脂成形体を予熱する工程と、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に前記工程で予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施す工程とからなることを特徴とするものである。
【００２６】
また、芯材は、曲げ加工後に抜き取る工程を有することを特徴とするものである。
【００２７】
また、曲げ加工を施した後に、樹脂成形体を固定してアニールをする工程を有することを特徴とするものである。
【００２８】
曲げ加工を行った後に、アニールすることによって、成形品の曲げを戻りにくくすることができる。本発明では樹脂成形品を一旦成形した後に、さらに曲げ加工を行うので、曲げ加工を行った際に、若干の戻りが生じる。アニールすることによって、この戻りを少なくして、曲率の安定性を高めることができる。また、アニールしながらさらに曲げることもでき、より曲率の大きい成形品を得たいときは、ロールで曲げ加工した後、アニールしながらさらに曲げるとよい。
【００２９】
樹脂成形体に中空部が設けられ、金属の芯材が挿入されている場合、アニール工程は金属の芯材を挿入したまま行ってもよいし芯材を抜き取った後で行ってもよいが、成形体の形状を良好に整えるために、芯材を入れたままアニールするのが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、直長尺成形品として成形した樹脂成形体を、二次加工として曲げ加工を行い湾曲させているため、材料のロスもなく、また、その曲率も、材料が可能な範囲内で自由に変えることができ、様々な曲率に簡易に対応でき、コストも低い樹脂成形品を提供することができる。
【００３１】
また、この樹脂成形品を製造する方法として、木粉が配合された長尺の樹脂成形体を予熱する工程と、横に２本平行に並べた下支えロールとその上方に平行に取り付けた上押さえロールとの間に前記工程で予熱した樹脂成形体を通して曲げ加工を施す工程とからなる方法を用いると好適に曲がり樹脂成形品を得ることができる。このとき、樹脂成形体には中空部が形成されて、この中空部に金属芯材等の挿入物が嵌挿されているとよく、曲げの応力を均一に分散させることができ、また、均質に曲げることができる。
【００３２】
さらに、曲げ加工した後に、アニールすることにより、曲げ加工後の曲げ戻りが小さくなるとともに、さらに曲率の大きい成形品を得ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に係わる実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。図１は、本発明に用いる直長尺の樹脂成形体の一例を示したものである。樹脂成形体の成形方法は特に限定されるものではなく、押出成形や射出成形等により成形されるとよく、そのなかでも、長尺物の連続生産にてきした、押出成形が好適に用いられる。
【００３４】
本樹脂成形体は、合成樹脂に加えて木粉が配合されており、このように木粉を配合することにより木質感を現出させることができるとともに成形品の強度を向上することができ、木粉によって外観や強度を向上させることができる。
【００３５】
用いる合成樹脂材料は、押出成形や射出成形等の成形加工が可能であれば、特に限定されるものではないが、環境ホルモンや、燃焼したときのダイオキシンの発生などがないポリオレフィン系樹脂が好適である。ポリオレフィン系樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレン酢酸ビニル共重合体などがある。また、ポレオレフィン系以外を用いることもでき、例えばポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ユリヤ樹脂等の熱硬化性樹脂等を用いることもできるが、環境への影響を考えるとポリオレフィン系樹脂が良い。
【００３６】
また、用いる木粉としては、植物繊維の粉砕物であればその種類は特に限定されるものではないが、スギ、ベイツガ等の針葉樹種のものが一般に使用され、その粒径は３０〜１２０メッシュ程度のものが好適に用いられる。また、木粉の配合割合は、合成樹脂材料１００重量部に対して、２０〜１５０重量部程度が好適である。２０重量部より少ないと十分な木質感が得られず、逆に１５０重量部を超えると外観がなめらかにならない。
【００３７】
また、曲げ加工を考慮した場合、木粉の配合量が多いと弾性率が上がり塑性変形率が低下するため、曲げ易くなるものの元に戻りやすくなり、曲げが定着しづらいため加工に適さなくなる。したがって、木粉の配合量は、合成樹脂材料に対して２０部〜５０部程度が好ましい。
【００３８】
また、木質感を現出させる着色顔料を配合しておくとよく、予め着色顔料によって着色された合成樹脂原料を用いればよい。
【００３９】
また、必要に応じて適宜添加剤などを配合してもよく、例えば炭酸カルシウム、石粉等の充填剤や発泡剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を配合してもよい。また、不燃性を付与するために水酸化アルミニウム等の無機粒子を配合しても良い。ほかにも、熱可塑性エラストマーを加えて、表面の滑り性を抑制するようにしてもよい。その他、天然放射性希土類鉱物や常温赤外線放射鉱物等を配合しておけば、マイナスイオンを発生させることもできる。
【００４０】
また、樹脂成形体は２層以上の複層になっていてもよく、例えば、内層部と表層部との２層構造にして、層毎に木粉配合量や添加剤の量をによって、機能や耐久性を向上させることができる。すなわち、内層部を厚肉にして木粉配合量を多くすることにより強度の向上や低熱膨張率化等の性能を高めることができるとともに表層部を薄肉にして木質感のある風合いや模様を外観に鮮明に現出させることができる。しかも内層部は廃棄合成樹脂材料を使用してもよく、このために耐候性に問題が生じても、内層部を覆う表層部に添加剤を配合したり木粉の配合量を少なくすることにより耐候性を向上させることができる。また、添加剤を配合する場合は表層部だけでよいので添加剤の量が少量となり、経済的に耐候性を向上させることができる。
【００４１】
図２には、内部に中空部が設けられた直長尺の樹脂成形体の中空部に、アルミ製の芯材を嵌挿したものである。内部に金属製の芯材としてアルミ製のものを嵌挿することによって、重量の増加を極力抑え、曲げ加工性もあまり損なうことがない。芯材を嵌挿することによって、曲げ加工時に加工を円滑に行うことができるとともに、中空部の壁面の一部に応力が集中するのを防ぐことが出来る。また、芯材として金属製のものを用いることにより、二次曲げ加工を前記のように良好に行うことが出来る。
【００４２】
また金属製の芯材を、加工後もそのまま嵌挿したまま使用してもよいし、抜き取ってもよい。芯材を嵌挿したまま用いれば、樹脂成形体の曲げ戻りを防ぐことが出来るため、曲率を大きくすることができ、樹脂成形体の強度も大きくすることができる。また、芯材を抜き取って使用すれば、軽量化を図ることができ、この抜き取った芯材は、再度曲げ加工に使用することができるため経済的である。
【００４３】
図３には、樹脂成形体の曲げ加工の工程の一例を示したチャート図である。第一の工程では、中空部に芯材を嵌挿する工程であり、中空部のない樹脂成形体を用いる場合や、中空部に芯材を嵌挿しない場合は、省略することができる。芯材は、例えば鉄やアルミ等の金属製のものが好適に用いられるが、その他にも、細かい砂状のものや粘度の高いオイルなどを用いることもできる。軽量性や強度を考慮するとアルミ製の芯材が特に好適である。
【００４４】
次に第二の工程として、樹脂成形体を予熱する。予熱温度は樹脂が変性したり樹脂成形体自身が変形してしまわない程度であれば特に限定されないが、その範囲内で高い方が曲げ加工は行いやすい。例えば樹脂にポリオフィン系のポリエチレンを用いた場合は、予熱温度は、６０〜１００℃程度が良い。また、その予熱方法は樹脂成形体が所定の温度に加温されれば特に限定されるものではなく、加熱炉などで加温してもよいし、ヒーターを直接接触させても良いし、熱風を当てるようにしてもよい。その時間は、加温方法や材料の厚みや形状にもよるが、成形体全体が所定の温度になるように十分に行う必要がある。例えば、加熱炉などに入れる場合は、３０分〜３時間程度必要である。
【００４５】
図３の第三の工程では、予熱した樹脂成形体を３本曲げロールで、曲げ加工を行う。図４は、本発明に使用する曲げ加工機の概略を示した図である。２本ある下支えロール４２の一方と上押さえロール４１との間から長尺の樹脂成形体１をＡの方向に通し、ロールを回転しながら樹脂成形体を送り、もう一方の下支えロール４２と上押さえロールとの間からＢの方向へ取り出す。このＡからＢへ樹脂成形体を通すときに、上押さえロール４１により樹脂成形体を上から押さえ込むようにクリアランスを調整しておく。このクリアランスを調整することによって、曲率の調整を行うことができる。
【００４６】
第四の工程では、曲げ加工を行った樹脂成形体を、さらにアニール処理する。アニール処理は、加工後に部材にゆるやかに熱を加えて曲げ加工を定着化させる工程である。このアニール工程は必要に応じて行えばよく、省略することもできる。曲げた状態で固定してアニール処理をすることによって、曲げを安定的に定着させることができ、加工後の曲げの戻りを抑えることができる。また、アニールしながらさらに力を加えて曲げることも可能であり、高い曲率の部材を得ることもできる。アニールの温度は、用いる樹脂にもよるが、予熱時とほぼ同じ程度の温度が適当である。すなわち、例えばポリエチレン系の樹脂を用いていれば、６０〜１００℃程度が適当であり、その時間も３０分〜２時間程度が適当である。
【００４７】
第五の工程は、中空部に芯材を入れた場合で、なおかつ、芯材を抜き取る場合のみ行われる工程である。曲げ加工が終わった後、芯材を抜き取ることで、軽量化することができるとともに、抜き取った芯材は、再利用して他の樹脂成形体の曲げ加工の補助材として用いることができる。特に芯材に金属製のものを用いた場合は、抜き取らず、芯材が入ったままで使用することもできる。
【００４８】
以下に具体的な実施例を示す。
【００４９】
ポリエチレンを用いた２層押出成形品とし、その内層部はＨＤＰＥ１００部に対し木粉１００部とを配合し、表層部はＨＤＰＥ１００部に対し木粉３０部と炭酸カルシウム１６部および顔料を５部配合し、表層部が１〜３ｍｍとなるように２層押出を行った。そのときの断面形状は図５の形状であり、内部に２つの中空部が形成されている。
【００５０】
（実施例１）
上記中空部を有する樹脂成形体を８０℃の加熱炉で２時間予熱し、図４に示される曲げ加工により徐々に曲げ加工を行いＲ＝１０００ｍｍまで曲げた。その後、そのまま放置すると、曲げ戻りによりＲ＝１３００ｍｍの樹脂成形品が得られた。
【００５１】
（実施例２）
上記中空部を有する樹脂成形体を８０℃の加熱炉で２時間予熱し、実施例１と同様に曲げ加工を行いＲ＝１０００ｍｍまで曲げた。その後、８０℃で１時間アニールしながら、さらにＲ＝８８０ｍｍまで曲げた。その後若干の曲げ戻りによりＲ＝１０５０ｍｍの樹脂成形品が得られた。
【００５２】
（実施例３）
上記中空部を有する樹脂成形体の２つの中空部に中空部よりわずかに小さいアルミ製の芯材を嵌挿した。これを８０℃の加熱炉で２時間予熱し、曲げ加工を行いＲ＝７８０ｍｍまで曲げた。その後そのＲのまま固定し、８０℃で１時間アニールするとＲ＝８８０ｍｍの樹脂成形品が得られた。
【００５３】
実施例１〜３に示されるように、アニールの有無や中空部への芯材の嵌挿の有無によって、必要に応じた樹脂成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に用いる樹脂成形体の一例を示した概略図である。
【図２】本発明に用いる樹脂成形体の一例を示した概略図である。
【図３】本発明の曲げ加工工程の流れの一例を示したチャート図である。
【図４】本発明に用いる曲げ加工機の模式図である。
【図５】実施の一形態の断面を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    樹脂成形体
１１  表層部
１２  内層部
２    中空部
３    芯材
４１  上押さえロール
４２  下支えロール
【図１】
2005205775.tif 000002
【図２】
2005205775.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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