(57)【要約】【課題】低密度粒体を樹脂層内にランダムに分散させることなく、樹脂層の裏面側に集中させ、表面を緻密にした樹脂成形品を製造する方法と、その製法によって製造された樹脂成形品を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂に充填材、硬化剤を配合した樹脂コンパウンド３を成形硬化させて成形品４を得るようにした樹脂成形品製造方法であって、嵩比重を０．００１〜０．４とする低密度粒体３ａを、上記樹脂コンパウンド３に対して、体積含有率が１０〜２３Ｖｔ％となるように配合し、粘度を１０〜２６０Ｐとした樹脂コンパウンド３を生成し、成形型１、２に注入して、下方より加熱し硬化することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂に充填材、硬化剤を配合した樹脂コンパウンドを成形硬化させて成形品を得るようにした樹脂成形品製造方法であって、
嵩比重を０．００１〜０．４とする低密度粒体を、上記樹脂コンパウンドに対して、体積含有率が１０〜２３Ｖｔ％となるように配合して、粘度を１０〜２６０Ｐとした樹脂コンパウンドを生成し、成形型に注入し、下方から加熱して硬化させることを特徴とする樹脂成形品製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記低密度粒体は、有機系中空バルーンで形成されていることを特徴とする樹脂成形品製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
上記低密度粒体は、無機系中空バルーンで形成されていることを特徴とする樹脂成形品製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの方法によって製造される樹脂成形品。
【請求項５】
請求項４において、
上記低密度粒体を偏在させた裏面の密度が、表面の密度よりも０．０２〜１．０小さくなっている樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水回り設備、建材などに用いられる樹脂成形品の製造方法およびその方法により製造された樹脂成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水回り設備、建材などに用いられる樹脂成形品は従来から、熱硬化性樹脂に充填材、硬化剤などを配合して調整した樹脂組成物を、注型用金型に注入し、加熱等により成形硬化させることによって製造されている。
この種の成形品の代表的なものは、人造大理石としてキッチンカウンターや洗面カウンターなどに利用されているが、近時では、製品重量が重くなることを防止するため、成形品の裏面付近に気泡を含ませるようにした軽量化技術も採用されている。
【０００３】
次の特許文献１には、中空体を人造大理石の裏面側に偏在させるようにした人造大理石製造技術が開示され、提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２８４５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、樹脂に混合させる中空体の比重が、樹脂組成物より低いことを利用して、中空体を成形型の上部（成形品の裏面側）に浮き上がらせたものであるため、裏面側に集中する中空体の集中度合は一定ではなく、表面側に分散してしまうこともあった。
【０００５】
また、中空体を裏面側にのみ含ませるために、樹脂層と中空体を混入した樹脂層とを別々に成形してそれらを積層する方法も採られていたが、複数工程を必要とするため製造に時間を要する上に積層境界が残るなどの問題もあった。
本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、表面は緻密な樹脂層にして、低密度な粒体を樹脂層の裏面側に集中偏在させた樹脂成形品の製造方法およびその方法により製造された樹脂成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の樹脂成形品製造方法は、熱硬化性樹脂に充填材、硬化剤を配合した樹脂コンパウンドを成形硬化させて成形品を得るようにした方法であって、樹脂コンパウンドに対して、嵩比重を０．００１〜０．４とする低密度粒体を、体積含有率が１０〜２３Ｖｔ％となるように配合し、樹脂コンパウンド粘度を１０〜２６０Ｐとして成形型に注入して、下方から加熱硬化させたことを特徴としている。
ここに使用する低密度粒体は、中実、中空、発泡体のいずれであってもよく、樹脂コンパウンド内に配合したときに、樹脂コンパウンドの粘度と比重差によって層分離を生じて、製造した成形品の実用的強度を損ねず、軽量化できるものであればよい。
【０００７】
請求項２では、請求項１において、低密度粒体が有機系中空バルーンで形成され、請求項３では、低密度粒体が無機系中空バルーンで形成されている。
請求項４、５に記載の成形品は、熱硬化性樹脂に充填材、硬化剤を配合した樹脂コンパウンドを成形型で加熱硬化させて得るようにしたものであって、請求項１〜３のいずれかの方法によって製造されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１〜４に記載の本発明によれば、嵩比重が０．００１〜０．４の低密度粒体を、樹脂コンパウンドに対して体積含有率を１０〜２３Ｖｔ％として粘度を１０〜２６０Ｐとして、下方から加熱硬化させて、低密度粒体を上方に集中させることができる。
そのため、成形品の表面側は緻密な樹脂層となり、裏面側のみが低密度になった、良質で軽量の樹脂成形品を製造することができる。
また、このような本発明の製造方法によれば、樹脂コンパウンドを加熱硬化させる工程で、低密度粒体と樹脂層とを分離形成させるので、樹脂層と低密度層とを分離して形成し、それらを積層する従来の製造方法に比べて効率的かつ短時間で製造することができる上に、樹脂層と低密度層との間に境界が残ることもない。
【０００９】
また、請求項２では、低密度粒体として有機系のものを使用しているので、成形品が柔らかくなり、加工性が良くなり、請求項３では、中空体として無機系のものを使用しているので、成形品の強度に優れる。
【００１０】
更に、請求項４、５に記載の樹脂成形品は、上記請求項に記載の方法で製造され、表面のみを緻密として、裏面に低密度層を分離形成した境界のない良質で軽量な成形品が得られ、人造大理石の製造に特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の樹脂成形品の原料である樹脂コンパウンドは、熱硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を主材として、充填材、重合開始剤等の硬化剤などの添加剤に低密度粒体を配合し混合して形成される。ここで、低密度粒体とは、中実体、気密性のある中空体、独立気泡体などを含んでいる。
【００１２】
ついで、本発明の実施例を説明する。
樹脂コンパウンドは、熱硬化性樹脂として、ビニルエステル樹脂（昭和高分子製、ＫＦ−４７Ｋ−１、１００ＰＨＲ一定）、充填材として、水酸化アルミニウム（住友化学製、ＣＷ３１３ＳＨ）、硬化剤として、重合開始剤（化薬アクゾ製、カヤメックＬＨ、２ＰＨＲ一定）、重合促進剤（ナフテン酸コバルト、０．３ＰＨＲ一定）が用いられる。
【００１３】
このような熱硬化性樹脂、充填剤、硬化剤は上記のものに限定されず、充填材としては炭酸カルシウムを用いてもよい。
また、低密度粒体は、嵩比重が０．０１〜０．４の範囲が望ましく、中実、中空、発泡体などが採用されるが、製造した成形品の強度を低下させずに、軽量化を図るには有機系または無機系の中空体のマイクロバルーンが好適に使用される。ここに、有機系中空バルーンとしては、例えば、松本油脂製、Ｆ−８０ＥＤ（アクリルニトリル殻壁）が使用され、無機系中空バルーンとしては、例えば三機化工建設製、シラスバルーンＢ０３（シリカ＋アルミナ殻壁））が使用される。
低密度粒体は、これらの製品に限定されるものではなく、有機系として塩化ビリニデン、フェノールなどを使用してもよい。
【００１４】
また、これら低密度粒体の平均粒径は、２０μｍ〜１００μｍが望ましく、約８０μｍ前後が最も望ましいが、これには限定されず、製造すべき成形品の使用目的などを考慮して特定される。
【００１５】
ついで、本発明の製造方法を平板注入成形型を用いて実施する場合について説明する。
【００１６】
図２の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の製造方法における製造工程の手順を模式的に示す図である。
樹脂成形型は、上型１と下型２とで構成され、成形厚み１５ｍｍの平板注入成形型が用いられる。
低密度粒体を配合した樹脂コンパウンドは、上型１を開いて、下型２に注入し、所定時間、水平に保持しつつ、下型２の下方より加熱して成形品を硬化させる。
ここに、加熱温度は、低密度粒体として中空バルーンが採用された場合、中空バルーンの内部ガスが膨張し、発泡しないようにする必要があり、約６０℃程度に設定される。
【００１７】
このような方法で、下型２の下方から樹脂コンパウンド３を加熱をすると、樹脂コンパウンド３は、徐々に硬化して行くが、その途中で樹脂コンパウンド３に配合されている低密度粒体は、樹脂コンパウンド３の粘度と比重差とによって上方に浮き上がり、低密度粒体は上方に集中して分布し、樹脂層は下方のみに分離して、樹脂コンパウンド３は硬化して、樹脂成形品４となる（図１参照）。
【００１８】
このような本発明では、樹脂コンパウンドの粘度、低密度粒体の嵩比重、樹脂コンパウンドに対する低密度粒体の体積含有率が重要であり、良好な樹脂成形品を得るために特定され、本発明として提案された数値条件は、本発明者らの鋭意検討の結果、到達したものである。
【００１９】
また、本発明者らの検討によると、樹脂層における低密度粒体の分布を決定するには、低密度粒体の種別（有機系／無機系）、充填材の添加量、硬化剤などがあるが、充填材は樹脂コンパウンドの粘度に影響を与え、配合量を多くすればするほど粘度は上がり、配合量が少なくなれば、粘度は低下する。
硬化剤を選択することによって、樹脂コンパウンドの加熱温度を自在に調整することもできるので、加熱温度は、常温を除外するものではない。
しかしながら、樹脂コンパウンドを加熱する際には、樹脂コンパウンドを下方から加熱することが重要であり、特に低密度粒体に中空バルーンを採用する場合には、有機系、無機系を問わずに、それらの中空内に閉じこまれたガスを膨張させて、中空バルーンを破裂させないことが望まれ、そのような温度に設定される。
【００２０】
本発明の製造方法は、以上のような工程手順で実施されるが、製造された樹脂成形品の評価は、成形品の樹脂層に含まれる低密度粒体の粒度分布によってなされる。
【００２１】
図１は、製造された樹脂成形品４の概略模式断面図を示しており、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順で、樹脂コンパウンドの粘度が順次高くなり、低密度粒体の分布も上面から下面に分散している。
すなわち、（ａ）では、樹脂コンパウンド３の樹脂層３ｂの上面側に低密度粒体３ａが集中して分布し、下面には低密度粒体３ａはなく、緻密な樹脂層が形成されているが、（ｂ）は低密度粒体３ａが樹脂層３ｂの中間部まで広がり、（ｃ）は樹脂層３ｂの上下、中間部に分散している。
したがって、樹脂成形品４としては、（ａ）は優良品、（ｂ）は良品として評価されるが、（ｃ）は不可判定となる。
【００２２】
最後に、本発明の製造方法で使用される原材料の条件を種々に変化させた実施例と、比較例とを示す。
製造した樹脂成形品は、図３に示すように、成形品の厚み５ｍｍ、１０ｍｍの部分で水平方向に切り出し、表面層ａ、中間層ｂ、裏面層ｃの各層ごとに体積、重量を測定して密度を算出し、それらを比較し、評価した。
また、曲げ強度評価は、「ＪＩＳ  Ｋ７１７１  プラスティック−曲げ特性」の試験方法に準拠して実施した。
ここで、実施例１〜７および比較例１〜６では低密度粒体として、平均粒径８０μｍの有機系中空バルーン（Ｆ−８０ＥＤ（嵩比重：０．０２５））を使用し、実施例８〜１０および比較例７では無機系中空バルーン（シラスバルーンＢ０３（嵩比重：０．２８））を使用した。
【００２３】
（実施例１）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム４０部、有機系中空バルーン１５．２Ｖｔ％を配合して粘度１２Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型の下方から加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．２５、中間密度：１．２５、裏面密度：０．５５、曲げ強度：４．０ＭＰａであった。
（実施例２）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム５０部、中空バルーン１４．７Ｖｔ％を配合して粘度１６Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型の下方から加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．２９、中間密度：１．２８、裏面密度：０．５８、曲げ強度：４．３ＭＰａであった。
（実施例３）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム６０部、中空バルーン１４．３Ｖｔ％を配合して粘度２８Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型の下方から加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．３１、中間密度：１．２９、裏面密度：０．６８、曲げ強度：４．８ＭＰａであった。
（実施例４）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム１００部、中空バルーン１２．８Ｖｔ％を配合して粘度４２Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を下方から加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．４６、中間密度：１．３７、裏面密度：０．８５、曲げ強度：９．６ＭＰａであった。
（実施例５）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム１００部、中空バルーン２２．６Ｖｔ％を配合して粘度９６Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を下方から加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．４５、中間密度：１．３０、裏面密度：０．７４、曲げ強度：６．８ＭＰａであった。
（実施例６）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム１５０部、中空バルーン１１．３Ｖｔ％を配合して粘度１００Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を下方から加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．５８、中間密度：１．４３、裏面密度：１．２４、曲げ強度：１３．０ＭＰａであった。
（実施例７）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム１５０部、中空バルーン２０．２Ｖｔ％を配合して粘度２５３Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を下方から加熱し、硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．３３、中間密度：１．２６、裏面密度：１．１８、曲げ強度：９．４ＭＰａであった。
（実施例８）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム５０部、中空バルーン１４．７Ｖｔ％を配合して粘度１３Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を加熱し、硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．３１、中間密度：１．２８、裏面密度：０．８２、曲げ強度：７．０ＭＰａであった。
（実施例９）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム１００部、中空バルーン１２．８Ｖｔ％を配合して粘度３５Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を下方より加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．４７、中間密度：１．４０、裏面密度：１．１０、曲げ強度：１４．３ＭＰａであった。
（実施例１０）
前述した原材料を用いて、充填材として水酸化アルミニウム１５０部、中空バルーン１１．３Ｖｔ％を配合して粘度９４Ｐの樹脂コンパウンドを生成し、成形型を下方より加熱し硬化して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．５７、中間密度：１．４７、裏面密度：１．３２、曲げ強度：１９．６ＭＰａであった。
【００２４】
（比較例１）
前述した原材料を用いて、充填材４０部、中空バルーン２６．０Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度１５Ｐで成形すると、中空バルーンの内部のガスが膨張し、中空バルーンが破砕し、樹脂層の上方（樹脂成形品の裏面側）が発泡して不良品となった。
（比較例２）
前述した原材料を用いて、充填材６０部、中空バルーン２５．０Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度７６Ｐで成形すると、中空バルーンの内部のガスが膨張し、中空バルーンが破砕し、樹脂層の上方が発泡して不良品となった。
（比較例３）
前述した原材料を用いて、充填材１００部、中空バルーン２６．２Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度２８３Ｐで成形すると、中空バルーンの内部のガスが膨張し、中空バルーンが破砕し、上方が発泡して不良品となった。
（比較例４）
前述した原材料を用いて、充填材１５０部、中空バルーン２２．２Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度３８５Ｐで、実施例と同じ方法で成形して樹脂成形品を得た。得られた樹脂成形品は、表面密度：１．２５、中間密度：１．２３、裏面密度：１．２３となり、中空バルーンは樹脂層の上、下にほぼ均一に分散していた。
（比較例５）
前述した原材料を用いて、充填材２５０部、中空バルーン９．１Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度４２０Ｐで実施例と同じ方法で成形して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．６０、中間密度：１．５８、裏面密度：１．５９  となり、中空バルーンは樹脂層の上、下にほぼ均一に分散していた。
（比較例６）
前述した原材料を用いて、充填材２５０部、中空バルーン１６．７Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度７１０Ｐで実施例と同じ方法で成形して樹脂成形品を得た。得られた樹脂成形品は、表面密度：１．４５、中間密度：１．４３、裏面密度：１．４５  となり、中空バルーンは樹脂層の上、下にほぼ均一に分散していた。
（比較例７）
前述した原材料を用いて、充填材２５０部、中空バルーン９．１Ｖｔ％、樹脂コンパウンド粘度３７５Ｐで実施例と同じ方法で成形して樹脂成形品を得た。
得られた樹脂成形品は、表面密度：１．６０、中間密度：１．６１、裏面密度：１．６０  となり、中空バルーンは樹脂層の上、下にほぼ均一に分散していた。
【００２５】
図４と図５には、実施例１〜１０、比較例１〜７についての樹脂コンパウンド、低密度粒体の配合比と、評価結果の一覧表を示している。表中には、裏面層への偏り度を表わす指標として、表面密度と裏面密度の密度差（裏面密度−表面密度）（表中の符号Ａ）を示している。
【００２６】
以上の実施例１〜１０の実験によれば、樹脂コンパウンドに配合させる低密度粒体の嵩比重が０．００１〜０．４で、体積含有率を１０〜２３Ｖｔ％として、樹脂コンパウンドの粘度を１０〜２６０Ｐにすれば、表面の樹脂層が緻密で、かつ裏面に低密度粒体が集中した樹脂成形品が得られ、表面と裏面との密度差Ａは、裏面が表面より０．０２〜１．０小さくなっていることが推定された。
また、中空バルーンが無機系のものは有機系のものに比べ、成形品は強度が高いものであったが、加工性が劣る。
したがって、加工性の高いものが必要であれば有機系の中空バルーンを、強度が求められる場合は無機系の中空バルーンを、低密度粒体として使用すればよいことが分る。
また、充填材は粘度にも影響を与えており、その配合量を調整することによって、低密度粒体の樹脂層における分布を調整する因子となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明方法で製造された樹脂成形品の概略模式断面図を示した図であり、（ａ）、（ｂ）は良判定と評価したもの、（ｃ）は不可判定の評価とされたものを示す。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の製造方法における概略製造工程の説明図である。
【図３】樹脂成形品を評価するための密度測定部位を示した図である。
【図４】本発明方法で製造した樹脂成形品の実施例における測定結果を示した一覧表である。
【図５】本発明方法で製造した樹脂成形品の比較例における測定結果を示した一覧表である。
【符号の説明】
【００２８】
１      樹脂成形型の上型
２      樹脂成形型の下型
３      樹脂コンパウンド
３ａ    低密度粒体
３ｂ    樹脂層
４      樹脂成形品
【図１】
2005335121.tif 000003
【図２】
2005335121.tif 000004
【図３】
2005335121.tif 000005
【図４】
2005335121.tif 000006
【図５】
2005335121.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月27日(2004.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005335121.tif 000008
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005335121.tif 000009
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2005335121.tif 000010