(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する成形セルと、該成形セル上に異色の液状樹脂を少なくとも二層以上に層状に積層するための液状樹脂供給手段と、その歯を成形セルの底面に接触させて配置した櫛状の工具とを有するストライプ柄を有する人工大理石の連続的製造装置であって、該櫛状工具をセルの移動方向と直角方向へ往復移動させるカム装置が配設され、かつ前記液状樹脂供給手段の上流側の成形セル上に、成形セルの底面における液状樹脂の流れ模様に一定の流れの方向性を付与するための整流板および該整流板をセルの移動方向と直角方向へ往復移動させる第二のカム装置が配設されてなることを特徴とする人工大理石の連続的製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストライプ柄を有する人工大理石の連続的製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より液状樹脂を硬化させて、洗面台のカウンターやテーブルトップなどに用いられる人工大理石が製造されている。このような人工大理石の表面に模様が付されたものを製造する方法としては、液状樹脂を成形セルヘ注入する際に異色の合成樹脂素材を混入させる方法が、特公昭５９−１５６８号公報や特開平１−３１７７２３号公報で知られている。
【０００３】
しかし、これら従来法による場合には、模様の現出の再現性に欠け、良好な製品が得られる製品歩留りが低いという問題点があった。また、人工大理石として用いる場合には、表面を切削加工することが多く、その際に表面の模様が保持されることが必要とされるが、切削すると模様が消失したり大幅に変化してしまうことも多かった。更に、模様の現出のために異質の材料を使用した場合には、硬化速度に差が生じたり、材料間で物性差が発現しやすいことから、模様のないものに比較すると人工大理石としての機械的性能が低下することがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記の問題点を解決する方法として、異色の液状樹脂を成形セル内で層状に積層し、櫛状の工具をその成形セル中で移動させた後硬化させて人工大理石を製造する方法を特開平１０−１２８７７１号で提案した。この方法により、鮮明な外観のストライプ柄が簡略に形成でき、かつ柄のコントロールも容易であり、しかも厚み方向にも柄を連続的に形成することが可能となった。
【０００５】
また、特願平１０−８６０６４号では、櫛状の工具の歯と歯の間隔を変化させつつ成形セル中を移動させる改良方法について提案し、ストライプの間隔が一様ではない極めて自然に近い外観のストライプ柄を持つ人工大理石の製造を可能とした。
【０００６】
本発明の目的は、このようなストライプ柄を持つ人工大理石の製造を、工業的規模で連続的に実施するための製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、移動する成形セルと、該成形セル上に異色の液状樹脂を少なくとも二層以上に層状に積層するための液状樹脂供給手段と、その歯を成形セルの底面に接触させて配置した櫛状の工具とを有するストライプ柄を有する人工大理石の連続的製造装置であって、該櫛状工具をセルの移動方向と直角方向へ往復移動させるカム装置が配設され、かつ前記液状樹脂供給手段の上流側の成形セル上に、成形セルの底面における液状樹脂の流れ模様に一定の流れの方向性を付与するための整流板および該整流板をセルの移動方向と直角方向へ往復移動させる第二のカム装置が配設されてなることを特徴とする人工大理石の連続的製造装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本発明の人工大理石の連続的製造装置を示す模式図であり、この図に示されるように本発明の装置は、基本的には移動する成形セル１と、液状樹脂供給手段２と、櫛状の工具３と、カム装置４とを有して構成される。
【００１１】
移動する成形セル１としては、例えば移動するステンレス製ベルト５とその両側に設置されたゴムや樹脂等で作成された液状樹脂を堰き止めるための枠６からなるものが使用できる。
【００１２】
液状樹脂供給手段２は、成形セル１上に液状樹脂を供給するためのものであり、本発明では異色の液状樹脂を少なくとも二層以上に層状に積層する必要があるため、複数の樹脂放出口７を有している。各樹脂放出口から放出される液状樹脂はそれぞれ別途の配管で各液状樹脂タンクから導くこともできるが、一つの配管でベースとなる液状樹脂を成形セルの近傍まで導き、樹脂放出口に近いところで異色の液状樹脂の数に応じ複数の配管に分け、その各々に対して異なる着色剤を混合すると、液状樹脂の色調を簡便に変更することができる。この着色剤の混合手段として、例えば無攪拌型混合機を配設することができる。
【００１３】
成形セルの最下層に注入する液状樹脂８は、製品の有意面でベースの色調を呈するものであり、本装置では、この液状樹脂の樹脂供給口が移動する成形セルの上流側に配される。液状樹脂を樹脂放出口から移動する成形セル上に供給すると、液状樹脂は成形セル上で広がり、成形セルの移動に逆らって成形セルの上流方向へも流れ、成形セルの移動速度と液状樹脂の供給量との釣り合いによって成形セルの上流部分に放物線状の液溜りの先端部１０が形成される。一方、下流方向にはほぼ均一な厚みの液状樹脂層が形成される。このようにして最下層の液状樹脂を成形セル上に積層した後に、その上層に積層する液状樹脂を、下層との積層界面を乱さないようにして下層の場合と同様にして別の樹脂放出口から供給して、連続的に積層することができる。
【００１４】
積層を終えた液状樹脂は、成形セル内で均一な状態で積層されていることが、模様の発現をコントロールする上で好ましいが、部分的に積層厚にむらがあっても直接的にはストライプ柄の発現に影響を与えない。液状樹脂の積層の厚みは特に制限されないが、各層の厚みが２〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。特に下層の液状樹脂の厚みが余り厚過ぎると、上層の液状樹脂が成形セルの底面に到達するのが困難になるため好ましくない。また、下層の液状樹脂層の厚みが余り薄過ぎると、模様が乱れやすく制御が困難になるとともに、得られた製品はストライプ模様を維持するために切削の厚みが制限される等の使用上の問題も生じるので好ましくない。
【００１５】
本発明の製造装置に用いる液状樹脂は通常は混合物であり、例えばメタクリル酸エステル等の単量体とその重合体の混合物であるシラップ、充填剤、着色顔料および硬化触媒からなる組成物が例示される。充填剤としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の無機充填剤や木粉等の有機質充填剤が挙げられる。また、着色顔料としては、例えば白色の酸化チタン、硫化亜鉛；黄色の酸化鉄イエロー；黒色の酸化鉄ブラック；赤色の酸化鉄レッド；青色のウルトラマリンブルー、フタロシアニンブルー等が例示される。硬化触媒としては、ターシャリーブチルパーオキシマレイン酸、過酸化ベンゾイル、クメンヒドロパーオキサイド、ターシャリーブチルヒドロペルオキサイド、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。これらの各成分以外にも、従来より人工大理石の添加成分として知られている各種成分、例えば染料、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、流動化剤、増粘剤、重合禁止剤、酸化防止剤等が添加できる。
【００１６】
液状樹脂の粘度としては３００〜５０００ｃｐの範囲が好ましい。粘度が高過ぎても低過ぎてもストライプ模様を発現させ、これをコントロールすることが難しくなりやすい。また、液状樹脂の粘度を適切に選択することにより、充填剤や着色剤等の添加物の沈降を防ぐことができる。
【００１７】
液状樹脂として、特開平１０−３２３８４８号で提案されている着色剤が不均一に分散された液状樹脂を使用することもできる。この液状樹脂を使用すると、得られる人工大理石から風合いのプレーンさが消え著しく品位が向上した自然な外観のものが得られる。
【００１８】
本発明の製造装置では、液状樹脂供給手段２の下流側の成形セル上に、櫛状の工具３がその歯の先端を成形セルの底面（ステンレス製ベルト）に接触させて配設されている。成形セルに積層された液状樹脂がこの櫛状工具の配設部を通過すると、相対的には櫛状工具が積層された液状樹脂を梳くようにして液状樹脂中を移動することになる。すると、櫛状工具の歯の通過跡には成形セルの底面まで上層の異色の液状樹脂が侵入して、底面を製品の有意面とした場合に、櫛状工具の歯の通過跡にストライプ柄が形成されることになる。
【００１９】
成形セルの移動速度は、液状樹脂の粘度との関係で重要である。移動速度が余り遅いと上層の異色の液状樹脂が成形セルの底面まで到達できず、ストライプ柄が形成できない。成形セルの移動速度としては、一般的には１〜１０ｃｍ／秒程度が好ましい。
【００２０】
本発明で用いる櫛状工具としては、特に歯の部分に関しては液状樹脂に対して不活性であり、接着性を呈さない材料からなるものであることが適当であり、例えばアルミニウム等の金属や、ポリテトラフルオロエチレンでコートされた有機材料等が例示される。
【００２１】
図２は、本発明で用いる櫛状工具の模式図である。櫛状工具の歯の形態としては、歯の長さは、上層の液状樹脂に不必要な乱れを生じさせないように、積層された液状樹脂の厚さより十分長いものであることが適当である。また、歯の幅（成形セルの移動方向と直角方向の長さ）としては、１〜２０ｍｍが好ましい。歯の幅は、形成されるストライプの幅には一致しないがその幅に影響を与える。歯の厚み（成形セルの移動方向の長さ）は、歯の機械的強度が保たれる厚みであればよく、余りストライプ柄の形成には影響しない。歯の断面形状としては流線形は適当ではなく、歯の通過跡の液状樹脂に乱流が発生するような角形形状が適当である。また、歯の先端の形状は、成形セル底面に密着できるように平坦面を有することが好ましい。櫛状工具の歯の本数は１本でもよく、所望するストライプ柄に応じて適当な歯の本数および歯の間隔が選択できる。図１に示すように櫛状工具は複数用いることもできる。
【００２２】
また、櫛状工具としては、図３に示すような櫛状工具３の柄１１と歯１２とが直接接合されずに柔軟な連結部材１３を介して連結されたものも使用できる。このような櫛状工具を用いると歯が液状樹脂から受ける抵抗により液状樹脂中の各歯の位置は微妙に変化するため、歯と歯の間隔が微妙に変化する。特に櫛状工具をカム装置により往復移動させるとこれらの変化が増幅され、自然な趣の揺らぎがあり、かつストライプの間隔や太さに変化のある柄が得られる。
【００２３】
柔軟な連結部材としては、櫛状工具の柄の部分の動きに対して歯の部分の動きが完全一致しては追随しないもので、適度の耐久性のあるものが使用でき、例えば糸、紐、鎖、フィルムのような復元力の働かない連結手段や、バネのような復元力のある弾性連結手段が例示できる。
【００２４】
本発明の製造装置では、カム装置４が配設され、これが櫛状工具を成形セルの移動方向に対して直角方向に往復移動させる。一つの櫛状工具内での歯と歯の間隔あるいは櫛状工具間における歯と歯の相対的間隔はこの往復移動により変化する。このことは、歯と歯の間隔を変化させつつ成形セルに対して櫛状工具を相対的に蛇行して移動させることを意味する。これによって、歯の通過跡としての人工大理石有意面のストライプ柄に揺らぎや間隔の変化が生じ、より自然な趣の人工大理石が得られる。
【００２５】
本発明で用いるカム装置は、カムを含む駆動節と従動節とからなる一般的カム装置であり、カムとしては、板カム、円筒カム、円板カム、球面カム、斜板カム、エンドカム、確動カム等各種のものが使用できる。図４は本発明の製造装置に用いる種々の板カムの形状を例示した図である。駆動節に配設されるカムの形状を変更することで、従動節に連結された櫛状工具に種々の様式の往復移動、例えば一定の移動速度で往復移動させたり、移動速度が微妙に変化する往復移動をさせることができる。また、一つの駆動軸に対して複数の異なるカムを配設し、これによって異なる櫛状工具に移動速度や周期が異なる往復移動をさせると、櫛状工具間における歯と歯の間隔は相対的に変化する。櫛状工具の往復移動の移動距離としては５〜５０ｍｍ程度、往復移動の周期としては２〜２５秒程度とするのが通常好ましい。
【００２６】
最下層の液状樹脂として、着色剤が不均一に分散された液状樹脂を用いる場合には、着色剤の不均一分散に起因して樹脂の流れの跡が製品の有意面に現れやすい。自然な外観のものを得るにはこの樹脂の流れ模様に一定方向の流れの向きが付与されることが好ましいが、そのために液状樹脂供給手段の上流側の成形セル上に整流板１４を配設する。樹脂供給口から液溜りの先端部１０までの間に何もないと、樹脂放出口から供給された液状樹脂はこの液溜りの先端部まで逆流して初めて成形セル底面（有意面）に到達する。しかし、この液溜り先端部では定常的には液状樹脂の動きが殆どない状態にあるので、樹脂の流れ跡が不自然なものとして形成されることがある。整流板はこの有意面における液状樹脂の流れ模様に一定の方向性を積極的に付与するためのものであり、その形状としては、特に限定されるものではないが、例えば櫛状工具と同様なものが使用できる。ただし、歯の幅がやや広目の形状のものを使用することが好ましい。また、櫛状工具の場合とは異なり、歯の先端は液状樹脂中に浸漬されていれば成形セルの底面に接触していてもよいし多少浮いた状態でもよい。
【００２７】
この整流板は、別のカム装置を配設し、櫛状工具の場合と同様に整流板を成形セルの移動方向に対して直角方向に緩やかに往復移動させることができる。整流板を動かすことで液状樹脂の流れ模様に揺らぎを付与することができる。
【００２８】
櫛状工具の設置部を通過させた後の液状樹脂は、所望によりゲージロールで押さえて積層厚を調整した後、常法にしたがって液状樹脂を硬化させ、硬化後に成形セルから硬化物を取り出して人工大理石を得ることができる。
【００２９】
得られた人工大理石は、成形セル底面との接触面にストライプ柄が形成されている。このようにして形成されたストライプ柄は、櫛状工具を往復移動させつつ異色の液状樹脂を流動混合させることにより形成されたものなので、ストライプの間隔が一様ではない極めて自然に近い外観の揺らぎをもったラインのストライプ模様である。
【００３０】
本発明の製造装置により製造される人工大理石は、住宅におけるキッチン天板、洗面化粧台、バスタブ、テーブル、壁材、家具、インテリア小物などの用途に使用できる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例にしたがってより具体的に説明する。なお、実施例中における「％」および「部」は、それぞれ「重量％」及び「重量部」を意味する。
実施例１
２０％のポリメタクリル酸メチルと８０％のメタクリル酸メチルの混合物からなるメタクリル酸メチルシラップ（以下「シラップ」と略す）１０００部、水酸化アルミニウム粉末（ＢＳ−３３、商品名、日本軽金属（株）製）１６３０部、ジメタクリル酸エチレングリコール１２部、ターシャリーブチルパーオキシマレイン酸２０部、脱イオン水２部を混合し、ミキサーで攪拌し、混合スラリーを得た。この混合スラリーを真空容器内で脱泡した後、グリコールジメルカプトアセテート０．１部および水酸化カルシウムをシラップに２５％分散させたスラリー８部を加えて攪拌し、ベースミックスを調製した。このベースミックスの粘度は１０００ｃｐｓであった。
【００３２】
このベースミックスは、表１記載の着色剤組成物Ｎｏ．１（単位はベースミックス１００部に対しての部）と混合したものを下層の液状樹脂として、また着色剤組成物Ｎｏ．２と混合したものを上層の液状樹脂として、液状樹脂供給手段２からステンレス製ベルト５とその両側に設置されたゴム製枠６からなる成形セル上に放出した。ステンレス製ベルト５は４６ｍｍ／秒で移動していたが、下層の液状樹脂は、樹脂放出口より約０．８ｍ成形セルの上流部まで流れ、そこに液溜りの先端部１０を形成していた。定常状態に至った後の液状樹脂の積層厚は、上層および下層とも７ｍｍであった。
【００３３】
下層液状樹脂の液溜りの先端部と下層液状樹脂の樹脂放出口との中間部に整流板１４を配設した。整流板は、長さ１００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製の板を約１５０ｍｍの間隔で設置したもので、板の先端をステンレス製ベルトから２ｍｍ離すようにした。また、上層液状樹脂の樹脂放出口より０．８ｍ下流に櫛状工具を成形セルの移動方向に８０ｍｍ間隔で３本、歯の先端をステンレス製ベルトに接触するようにして配設した。櫛状工具には、長さ１２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み３ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製の歯で、その上端に鉛製の重りを取り付けたもの３０個を、１０〜４０ｍｍの不規則な間隔で長さ６０ｍｍの糸を介して柄に取り付けた図３のような形状のものを使用した。これら櫛状工具の柄の先端を、それぞれ異なる形状の板カムに接触するように配設し、それぞれ別個に緩やかに往復移動させた。この際の板カムの回転速度は８．５ｒｐｍで、櫛状工具の移動距離は３０ｍｍであった。このようにして櫛状工具の設置部を通過した後の積層ミックスは、その表面をゲージロール１５で押さえつけて厚みを均一にした後、移動させながら加温し、硬化させて人工大理石を得た。
【００３４】
得られた人工大理石の外観は、ストライプの間隔およびその太さが微妙に変化した天然の大理石のようなストライプ柄を有するものであった。また、その表面を０．５ｍｍ程度研磨しても基本的なストライプ柄には殆ど変化がなかった。
【００３５】
【表１】
0004052761.tif 000002
【００３６】
【発明の効果】
本発明の人工大理石の連続的製造装置によれば、人工大理石の厚み方向にも連続的に形成されたストライプ柄をもつ人工大理石が効率よく製造できる。また、ストライプ柄の柄模様についても、ストライプの間隔が一様でない極めて自然に近い外観を呈する製品が製造できる。また、カム形状あるいは駆動軸の回転数を変えるという僅かな条件変更で、所望の揺らぎのストライプ柄をもつ製品が製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の人工大理石の連続的製造装置を示す模式図である。
【図２】本発明の製造装置に用いる櫛状工具の例を示す図である。
【図３】本発明の製造装置に用いる櫛状工具の他の例を示す図である。
【図４】本発明の製造装置に用いるカムの形状を示す図である。
【符号の説明】
１    成形セル
２    液状樹脂供給手段
３    櫛状工具
４    カム装置
５    ステンレス製ベルト
６    枠
７    樹脂放出口
８    下層液状樹脂
９    上層液状樹脂
１０    液溜りの先端部
１１    柄
１２    歯
１３    連結部材
１４    整流板
１５    ゲージロール
【図１】
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【図２】
0004052761.tif 000004
【図３】
0004052761.tif 000005
【図４】
0004052761.tif 000006