(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質充填材を１０〜９５重量％含有する原料樹脂から押出成形で成形された少なくとも三方を壁で囲まれた中空部を有する押出長尺材本体の前記中空部の壁面に、押出方向と直交する方向の断面における前記中空部の全周の１ｃｍ当たり平均０．１〜６本の押出方向に延伸する冷却用凸条部が設けられていることを特徴とする押出長尺材。
【請求項２】
請求項１記載の押出長尺材において、
前記押出長尺材本体が、２ｍｍ以上の厚さを有することを特徴とする押出長尺材。
【請求項３】
請求項１又は２記載の押出長尺材において、
前記冷却用凸条部が、幅が１．０〜１０ｍｍ、高さが０．１〜１０ｍｍの寸法を有することを特徴とする押出長尺材。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の押出長尺材において、
前記原料樹脂が、有機質充填材を７０〜９５重量％含有することを特徴とする押出長尺材。
【請求項５】
請求項１に記載の押出長尺材において、
前記原料樹脂が、相溶化剤を含有することを特徴とする押出長尺材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出成形によって成形された押出長尺材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、天然木の質感を有する樹脂成形品を得るために、充填材として木粉を樹脂に配合することが行われている。本出願人は、木粉の有効利用及び天然木の質感の向上の観点から、木粉を全体の７０〜９５重量％と大量に配合した流動性の少ない原料樹脂を用い、板状、中空状その他の形状の木質系押出成形品を得ることに成功している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような木粉を高配合した原料を用い、特に図４（ａ）に示すような厚手の中空長尺材１０を押出成形する際に、図４（ｂ）に示すように、得られた中空長尺材１０の内部に膨れ１１が発生することが認められた。このような膨れ１１が発生すると、変形やハクリにより製品強度が低下することが認められる。この現象は、押出速度を低下させると、抑制することができる。
【０００４】
このため、中空長尺材を押出成形する際には、膨れの発生を抑制するため、押出速度が制限されてしまい、その結果、生産性が低下し、中空長尺材のコスト増加の要因となっている。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、押出成形する際に、膨れの発生を抑制しながら押出速度を向上させることができる押出長尺材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため、種々検討した結果、押出長尺材の中空部の壁面（内面）に冷却用凸条部を設けることにより、膨れの発生を抑制して製品強度を低下させずに押出速度を高めることができることを見い出した。
【０００７】
即ち、少なくとも三方を壁で囲まれた中空部を有する長尺材の押出成形においては、外面の冷却は容易であるが、内面側は押出材で囲まれているため、冷却が不十分となる。そのため、押出速度を上げていくと、内面側の冷却が不十分となり、外面側の表面温度と内部の温度差が大きくなる。その結果、外面と内面側の冷却速度の違いから膨れが発生するものと考えられる。
【０００８】
押出長尺材の中空部の壁面に冷却用凸条部を設けることにより、内面の表面積を増加させ、凸条部がいわば冷却用のフィンとして機能し、冷却効果を高めることによって膨れの発生を抑制することができる。また、内面から突出している凸条部が構造的に膨れの発生を押さえることによって膨れを抑制することができる。
【０００９】
押出長尺材の中空部の表面積を大きくし、冷却効果を高めるために、冷却用凸条部は押出方向と直交する方向の断面における中空部の全周の１ｃｍ当たり平均０．１〜６本、好ましくは０．５〜３本程度設けることが必要である。
【００１０】
また、前述した膨れの発生は、押出長尺材の厚さが２ｍｍ以上の厚さの場合に、内部の冷却が不十分となるため発生し易いことが認められる。
【００１１】
内面の表面積を大きくし、冷却効果を高めるために、冷却用凸条部は、幅が１．０〜１０ｍｍ、高さが０．１〜１０ｍｍの寸法を有することが好ましい。
【００１２】
内面に冷却用凸条部を設ける押出長尺材においては、原料樹脂に特に制限はないが、前述した木粉等の有機質充填材を１０〜９５重量％、特に７０〜９５重量％と高配合した木質系樹脂は、有機質充填材の熱伝導率が低いことから、冷却用凸条部の形成は特に有効である。有機質充填材を配合した木質系樹脂では、樹脂と有機質充填材のなじみを良くするために、相溶化剤を配合することが好ましい。
【００１３】
従って、請求項１記載の発明は、有機質充填材を１０〜９５重量％含有する原料樹脂から押出成形で成形された少なくとも三方を壁で囲まれた中空部を有する押出長尺材本体の前記中空部の壁面に、押出方向と直交する方向の断面における前記中空部の全周の１ｃｍ当たり平均０．１〜６本の押出方向に延伸する冷却用凸条部が設けられていることを特徴とする押出長尺材を提供する。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の押出長尺材において、前記押出長尺材本体が、２ｍｍ以上の厚さを有することを特徴とする押出長尺材を提供する。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の押出長尺材において、前記冷却用凸条部が、幅が１．０〜１０ｍｍ、高さが０．１〜１０ｍｍの寸法を有することを特徴とする押出長尺材を提供する。
【００１６】
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれかに記載の押出長尺材において、前記原料樹脂が、有機質充填材を７０〜９５重量％含有することを特徴とする押出長尺材を提供する。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の押出長尺材において、前記原料樹脂が、相溶化剤を含有することを特徴とする押出長尺材を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の押出長尺材の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
本発明の押出長尺材は、原料樹脂から押出成形で成形されたもので、断面形状としては、少なくとも三方を壁で囲まれた中空部を有する異形材や中空状で、内面側の冷却が困難な形状を有し、かつ、中空部の壁面に冷却用凸条部が設けられている。
【００２１】
図１は、本発明の押出長尺材の一実施形態を示すもので、押出方向と直交する方向の断面形状を示す。図１（ａ）に示す押出長尺材は、四角筒状の中空長尺材であり、この中空長尺材１ａは、厚手の断面が四角筒状の押出長尺材本体２ａの中心部に正方形状の中空部３ａを有し、この中空部３ａの四辺の壁面のそれぞれの面に押出方向に延伸する複数本の冷却用凸条部４ａが内方に突出して設けられている。
【００２２】
図１（ｂ）に示す押出長尺材は、断面コ字状の押出長尺材本体２ｂに三方が壁で囲まれた中空部３ｂを有し、この中空部３ｂの三方の壁面のそれぞれの面に押出方向に延伸する複数本の冷却用凸条部４ｂが内方に突出して設けられている。
【００２３】
冷却用凸条部４ａ、４ｂは、いわば冷却フィンとして機能し、内面の表面積を増加させ、冷却が不十分となる内面側の冷却を促進する機能がある。押出成形の際に押出長尺材１ａ、１ｂの内面の冷却が良好になるため、内部と内面との間の温度勾配が大きくなり、内部から内面への伝熱が大きくなって内部が良く冷却される。その結果、膨れの発生が抑制される。また、冷却用凸条部４ａ、４ｂは、補強リブとして機能し、膨れを構造的に押圧し、膨れの発生を抑制することができる。
【００２４】
その結果、図２に示すように、膨れ５が発生しても小さくなり、冷却用凸条部４ａ間の間隙に発生するようになる。このため、押出長尺材１ａ、１ｂの製品強度が向上し、押出速度も速くすることが可能となる。このような機能を発揮させるために、冷却用凸条部４ａ、４ｂは、押出長尺材１ａ、１ｂの中空部３ａ、３ｂの壁面に、押出方向と直交する方向の断面における中空部の全周の１ｃｍ当たり平均０．１〜６本、好ましくは０．５〜４本程度設ける必要がある。
【００２５】
また、冷却用凸条部４の幅Ｗは１．０〜１０ｍｍ、より好ましく１．５ｍｍ〜４ｍｍ程度、高さＨは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは０．５〜４ｍｍ程度、凸条部４のピッチは１．０〜１０ｍｍ程度、より好ましくは１．５〜４ｍｍ程度とすることが好ましい。冷却用凸条部４ａ、４ｂの断面形状は、矩形ないし正方形状、三角形状、台形、円弧状、アーチ状など制限はないが、中でも円弧状が好ましい。
【００２６】
押出長尺材本体２ａ、２ｂの厚さＴが２ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上になると、断熱性に優れる樹脂の保温効果により内部の冷却が不十分となることが認められるため、膨れが発生し易くなり、冷却用凸条部４ａ、４ｂを設ける効果が発揮される。とりわけ、木質系樹脂は、配合している有機質充填材の熱伝導率が低いことから、特に冷却用凸状部４ａ、４ｂを設ける効果が発揮される。
【００２７】
図１に示した押出長尺材１ａ、１ｂは、中空部３ａ、３ｂの壁面に断面四辺形状の冷却用凸条部４ａ、４ｂが間隔をおいて設けられた例を示しているが、例えば図３（ａ）に示す押出長尺材１ｃは、四角筒状長尺材本体２ｃの中心部の四辺形状の中空部３ｃの四方の壁面のそれぞれに、断面三角形状の冷却用凸条部４ｃがほぼ連続して設けられ、内面をジグザグ形状にしている。また、図３（ｂ）に示す押出長尺材１ｄは、四角筒状長尺材本体２ｄの中心部の四辺形状の中空部３ｄの四方の壁面に、断面円弧状の冷却用凸条部４ｄをほぼ連続して設け、内面を波状に形成している。更に、図３（ｃ）に示すように、押出長尺材１ｅは、円筒状の長尺筒状本体２ｅの中心部に円形の中空部３ｅを有し、その四方の壁面に断面三角形状の冷却用凸条部４ｅがほぼ連続して設けられている。押出長尺材は、もちろん、四角筒状、円筒状のその他の形状であっても良く、更に、一部が切り欠かれた断面形状の筒状体であってもよい。
【００２８】
また、上記押出長尺材１ａ〜１ｅでは、中空部３ａ〜３ｅはそれぞれ１個であったが、２個以上の中空部を有していても良い。
【００２９】
本発明の押出長尺材に用いられる原料樹脂としては、特に制限されず、押出成形に用いられる熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂等を例示することができる。本発明においては、このような樹脂に無機質充填材、有機質充填材を配合することができる。無機質充填材としては、例えば炭酸カルシウム、タルク、マイカ、硫酸バリウム等を例示することができ、これらの１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。有機質充填材としては、木粉、果実殻粉、パルプ粉、紙粉等が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。原料樹脂中には、難燃剤、防かび剤、抗菌剤、帯電防止剤、酸化防止剤、染料、顔料などの通常の樹脂成形品に配合される添加剤を配合することができる。
【００３０】
本発明の押出長尺材においては、木粉等の有機質充填材を１０〜９５重量％、好ましくは７０〜９５重量％、最も好ましくは７５〜８５重量％配合した木質系原料樹脂を用いることが望ましい。このような木質系原料樹脂から得られた押出成形体は、天然木の質感を有する。熱可塑性樹脂の配合量は、９０〜５重量％、好ましくは５〜４０重量％、最も好ましくは１５〜２５重量％の範囲とすることが望ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂が一般的であり、単独で又はブレンドして用いることができる。また、有機質充填材と樹脂のなじみを改良し、強度を向上させるために、相溶化剤を配合することが好ましい。相溶化剤として、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィンを不飽和カルボン酸で変性した化学変性ポリオレフィンを例示することができる。相溶化剤の配合量は、０．１〜１０重量％、特に１〜５重量％の範囲が好ましい。
【００３１】
次に、押出長尺材の成形方法について説明する。前述した木質系原料樹脂の調製は、例えば熱可塑性樹脂、有機質充填材、相溶化剤等を上記配合量でヘンシェルミキサー等の高速ミキサーに投入し、混練し、１００℃以上、好ましくは１５０℃以上の温度に攪拌エネルギーで加熱し、ゲル化させる。得られた混練物を回転円盤式ミキサー、リボン式ミキサー等のミキサーで攪拌し、冷却して粒状の原料樹脂を得ることができる。
【００３２】
押出成形機は、押出長尺材を押出成形できるものであれば使用可能であり、一軸スクリュ又は二軸スクリュの押出機を用いることができる。二軸スクリュとしては、噛み合い型の同方向回転型二軸スクリュ押出機、噛み合い型異方向回転型の二軸スクリュ押出機、噛み合い型のコニカル型異方向回転型の押出機を用いることができる。前述した有機質充填材を高配合した流動性の少ない木質系原料樹脂を押出成形で押出長尺材を成形する場合は、コニカル型異方向回転型押出機を用いることが好ましい。
【００３３】
押出長尺材の押出成形は、押出長尺材の内面に冷却用凸条部を形成できるダイを用いる以外は、通常の条件で押出成形することができる。
【００３４】
本発明の押出長尺材は、構造用材として、住宅用の建材、家具、インテリア、エクステリア等に用いることができる。特に、木質系原料樹脂を用いた押出長尺材は、天然木の質感を利用して各種の用途に用いることができる。また、外表面のスキン層を研削して除去し、塗装して用いることもできる。
【００３５】
次に、冷却用凸条部を設ける効果を確認した実験について説明する。原料樹脂として、粒径が５〜６００μｍの木粉８０重量％、ポリプロピレン２０重量％を含有する木質系樹脂原料をヘンシェルミキサーに投入し、混練し、攪拌して造粒物を得た。
【００３６】
この造粒物から、シンシナティエクストルージョン社製の異方向コニカル型二軸押出機であるＴＩＴＡＮ６８を用い、一辺が約６０ｍｍ、厚さが約８ｍｍの正方形状の押出長尺材を押出成形した。
【００３７】
内面に冷却用凸条部を設けない押出長尺材では、膨れの発生を抑制することができる押出速度は０．８ｍ／ｍｉｎであり、得られた押出長尺材の支点間距離が１１０ｃｍの三点曲げ強度は２４５ｋｇｆであった。
【００３８】
押出長尺材の内面の一辺（約４４ｍｍ）につき幅が２．５ｍｍ、高さが２．０ｍｍの矩形状の４本の冷却用凸条部をそれぞれの辺に設けて押出成形した。この場合は、膨れの発生を抑制することができる押出速度は１．０ｍ／ｍｉｎであり、得られた押出長尺材の支点間距離が１１０ｃｍの三点曲げ強度は２６２ｋｇｆであった。
【００３９】
押出長尺材の内面の一辺（約４４ｍｍ）につき幅が２．５ｍｍ、高さが２．０ｍｍの矩形状の７本の冷却用凸条部をそれぞれの辺に設けて押出成形した。この場合は、膨れの発生を抑制することができる押出速度は１．２ｍ／ｍｉｎであり、得られた押出長尺材の支点間距離が１１０ｃｍの三点曲げ強度は２７４ｋｇｆであった。
【００４０】
以上の実験結果より、冷却用凸条部を設けることにより、押出長尺材の曲げ強度を向上させ、ラインスピードを向上させることができること、冷却用凸条部の数を増加させることにより、曲げ強度のさらなる向上、ラインスピードのさらなる向上が達成できることが確認された。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の押出長尺材は、内面に冷却用凸条部が設けられているので、膨れの発生を抑制し、製品強度の向上、押出速度の向上による生産性の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の押出長尺材の一実施形態を示す断面図であり、（ａ）は四角筒状中空長尺材、（ｂ）は断面コ字状の長尺材を示す。
【図２】本発明の中空長尺材に発生した膨れを示す断面図である。
【図３】本発明の押出長尺材の他の例を示す断面図であり、（ａ）は断面三角状の冷却用凸条部を設けた四角筒状中空長尺材、（ｂ）は断面円弧状の冷却用凸条部を設けた四角筒状中空長尺材、（ｃ）は断面三角状の冷却用凸条部を設けた円筒状長尺材を示す。
【図４】従来の押出長尺材を示す断面図であり、（ａ）は膨れが発生していない理想的な状態、（ｂ）は膨れが発生した状態を示す。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ        押出長尺材
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ        押出長尺材本体
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ        中空部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ        冷却用凸条部
５                                  膨れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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