一体押出成形体および建築用部材
【課題】被覆層と芯材との十分な接着性を有し、しかも生産性に優れた一体押出成形体および建築用部材を提供すること。
【解決手段】アルミ製芯材１０の外表面における周方向Ｐの一部または全部に、該芯材の長手方向ｍに沿って合成樹脂からなる被覆層１が形成されてなり、芯材１０の外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って、深さ０．０３〜１．０ｍｍの溝を有する一体押出成形体、および該一体押出成形体からなる建築用部材。
【解決手段】アルミ製芯材１０の外表面における周方向Ｐの一部または全部に、該芯材の長手方向ｍに沿って合成樹脂からなる被覆層１が形成されてなり、芯材１０の外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って、深さ０．０３〜１．０ｍｍの溝を有する一体押出成形体、および該一体押出成形体からなる建築用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ製芯材入り一体押出成形体および建築用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、芯材入り合成樹脂製品の製造方法として、表面に樹脂系接着剤を塗布した金属製芯材を用いて合成樹脂により積層成形及び／又は押出成形によって芯材入りの合成樹脂製品を得ることを特徴とした方法が知られている（特許文献１）。具体的には、あらかじめフェノール変成アクリル系接着剤、変性ウレタン系接着剤、シランカップリング剤から成る接着剤などをアルミニウム芯材に塗布しておき、当該芯材を押出成形機にかけて、芯材入り合成樹脂成形体を得るものである。しかしながら、そのような方法では、接着剤を芯材に予め塗布する必要があるので、製造が煩雑であり生産性に問題があった。
【０００３】
そこで生産性に優れた方法、特に建築用板材の製造方法として、所定の厚み寸法、幅寸法および長手寸法を有し、長手方向に一様断面を有するとともに、波板状に形成された金属製の芯材と、この芯材を包含する樹脂とを含んだ建築用板材を製造する方法であって、金属帯板材を長手方向に搬送しつつ、長手方向に一様断面の波板状をした芯材を連続形成する第１工程と、樹脂押出成形法により、上記芯材を包含する樹脂成形物を連続形成する第２工程と、上記第２工程で形成された樹脂成形物を所定長さごとに切断して単位板材を得る第３工程と、を含むことを特徴とする方法が開示されている（特許文献２）。具体的には、０．３〜１．０ｍｍ程度の肉厚の波板状芯材の表面に樹脂原料と共に複合押出成形（共押出成形）を行うものである。しかしながら、そのような方法では、確かに生産性は向上するが、金属製芯材にそのまま直接的に合成樹脂を被覆しているので金属製芯材と合成樹脂とが接着不良を起こした。
【特許文献１】特開昭６２−１３３１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接着性の向上のために、特許文献２の技術において、金属製芯材の表面にエンボス加工を施すことが考えられる。しかしながら、当該加工処理は、非常に煩雑である上に、平板状以外の異形状の芯材や中空状の芯材に対しては、対応することが極めて困難となる。
また、特に芯材がアルミニウムからなる場合、当該アルミ製芯材をアルマイト処理して表面を多孔質とし、当該芯材を用いることによって接着性を向上させることも考えられるが、やはり生産性に問題があり、しかも接着性は十分ではなかった。
【０００５】
本発明は、被覆層と芯材との十分な接着性を有し、しかも生産性に優れた一体押出成形体および建築用部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アルミ製芯材の外表面における周方向の一部または全部に、該芯材の長手方向に沿って合成樹脂からなる被覆層が形成されてなり、芯材の外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って、深さ０．０３〜１．０ｍｍの溝を有することを特徴とする一体押出成形体、および該一体押出成形体からなる建築用部材に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一体押出成形体が含有するアルミ製芯材の長手方向の溝は、長手方向に対して略垂直な方向の溝やエンボス加工によって付与される凹凸等と比較して、均一かつ効率のよい形成が可能である。そのため、生産性に優れると同時に被覆層と芯材との十分な接着性を有する。
芯材が有する長手方向の溝は、アルミ製芯材を押出成形するときに同時に形成できるため、そのように形成すると、一体押出成形体の生産性が顕著に優れる。
芯材が有する長手方向の溝がアルミ製芯材の押出成形と同時に形成されると、溝深さやピッチがより有効に均一になるため、接着性が顕著に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一体押出成形体は、アルミ製芯材の外表面に合成樹脂からなる被覆層が形成されてなるものである。詳しくは、例えば図１および図２に示すように、被覆層１は芯材１０の長手方向ｍにおいて連続的に形成される。芯材１０断面の周方向Ｐにおいては被覆層１は、例えば図１および図２に示すように該周方向Ｐの全部において継ぎ目なく連続的に形成されてもよいし、または該周方向Ｐの一部において形成されてもよい。図１および図２はいずれも本発明の一体押出成形体の一例を示す概略見取り図である。
【０００９】
本明細書中、一体押出成形とは、被覆層用樹脂を押出成形すると同時に当該層を、送り込まれた芯材に順次被覆して一体化することを意味し、そのよう方法で形成されたものを一体押出成形体という。
【００１０】
本発明において使用される芯材は外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って溝を有すればよく、例えば、被覆層形成領域においてのみ当該溝を有してもよいし、または被覆層形成領域以外の領域においても当該溝を有してもよい。被覆層との接着性の観点から好ましくは、芯材は、例えば、図３および図４に示すように、溝２が芯材１０の外表面全面において、芯材１０の断面周方向および長手方向ｍの両方向において連続的に形成されたものである。本発明においては芯材が外表面に有する溝は芯材の長手方向ｍに沿ったものであるので、芯材の長手方向に対して略垂直な方向の溝やエンボス加工によって付与される凹凸等と比較して、芯材の成形と同時に溝付与が可能となり、より均一な溝形成を効率よく達成できる。その結果として一体押出成形体の生産性が向上すると同時に、被覆層と芯材との十分な接着性を確保できる。例えば、芯材が外表面に有する溝が、芯材の長手方向に対して略垂直な方向に沿ったもののみであると、特に芯材が棒形状を有する場合、そのような溝は後加工で付与することとなり、加工自体が困難となる。また溝が不均一に形成され易いので、接着性が低下する傾向がある。たとえ均一に形成できたとしても、そのような溝の形成には比較的長時間がかかるので、非効率である。また例えば、芯材の外表面が、後加工であるエンボス加工による凹凸のみを有する場合、そのような凹凸は均一な形成が著しく困難であるとともに、ピッチの短いものは作成が極めて困難である。
【００１１】
本発明は、芯材が、芯材長手方向の溝以外に、例えば、当該長手方向に対して略垂直な方向の溝やエンボス加工による凹凸を有することを妨げるものではないが、生産性の観点から長手方向の溝のみを有することが好ましい。長手方向の溝を有するだけで、芯材と被覆層との間で良好な接着性を確保できるためである。
【００１２】
溝２の深さ（Ｄｐ）は０．０３〜１．０ｍｍであり、好ましくは０．０５〜０．３５ｍｍである。深さが浅すぎると、加工自体が極めて困難な上に、被覆層に対する接着性が低下する。深さが深すぎると、被覆層が厚くなり被覆自体が困難になるとともに、成形体表面に芯材の凹凸が現れ、外観不良を引き起こすおそれが出てくる。
【００１３】
溝２のピッチ（Ｐ）（すなわち、隣接する溝間における最深部間隔）は０．０３〜１．５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜１．０ｍｍである。ピッチが大きすぎると、被覆層に対する接着性が低下する傾向にある。ピッチが小さすぎると、加工自体ができない。
【００１４】
溝の深さおよびピッチは、芯材の長手方向の長さ１ｍあたり任意の３箇所において、測定された値の平均値で示すものとする。測定方法は特に限定されるものではないが、マイクロゲージを用いた方法が簡易である。また、レーザー光を照射して深さを測定しても良い。なお、深さ及びピッチについて、切断断面をマイクロスコープにて確認する方法でも測定可能である。
【００１５】
溝の形状は本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、例えば、溝によって形成される凹凸の断面形状が、図３および図４に示すように、略三角形状の凸部および凹部が連続するような形態を有していても良いし、または略円弧形状の凸部および凹部が連続するような形態を有していても良い。
【００１６】
溝は、被覆層に対する接着性の観点から、均一に形成されることが好ましい。例えば、溝の深さおよびピッチは、芯材の押出成形時に溝を付与することにより、非常に均一なものとすることが可能である。例えばアルミの押出金型に、所望の溝形状を付与しておき、当該金型よりアルミを押出成形することにより、非常に均一な溝を有する芯材が得られる。これにより、被覆層と芯材との間の接着性を顕著に向上させることができる。
【００１７】
芯材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる中空または中実の形態を有するものであり、その全体形状は特に制限されず、例えば、平板形状、棒形状等であってよい。通常、芯材はアルミニウムまたはアルミニウム合金の押出成形により形成される。特に中空形状やコ字形状・Ｌ字形状等種々の異形状芯材において、通常の後加工では溝付与が困難な場合、当該押出成形が可能であることは非常に有用である。なお、本発明において「アルミ製」とは、「アルミニウム合金製」もその範疇に含むものである。
【００１８】
芯材が中空の形態を有する場合のアルミ部分の厚みは１．０ｍｍ以上、特に１．１〜５．０ｍｍであることが好ましい。
また芯材が中空または中実の形態を有する場合の全体寸法は特に制限されるものではなく、得られる一体押出成形体の用途に応じて適宜設定されればよい。
【００１９】
特に一体押出成形体を建築用部材として使用する場合において芯材は、図３および図４に示すような棒形状を有することが好ましい。この場合、芯材はやはり中空または中実のいずれの形態を有していても良いが、建築用部材の軽量化の観点からは、図３および図４に示すように中空であることが好ましい。
【００２０】
芯材が棒形状を有する場合において、その断面形状は特に制限されるものではなく、例えば、略円形、略楕円形、または略方形（例えば、略長方形、略正方形）等であってよい。建築用部材の取扱い性の観点からは、略円形、略楕円形または略長方形の断面形状、特に略楕円形または略長方形の断面形状を有する芯材が好ましい。特に、中空長方形の断面形状の芯材は、一体押出成形時において芯材自体が樹脂圧で撓みやすく、接着性が低下する傾向があるため、本発明の溝付与が非常に有効である。なお、芯材の断面形状とは芯材の長手方向に対して垂直な断面形状を意味するものとする。
【００２１】
芯材が中空形態を有する場合において、芯材は中空内部に、一体押出成形体の取り付けのためのビスホールを有してもよい。ビスホールは、芯材が押出成形により形成されるとき、同時に一体化形成可能である。
【００２２】
芯材を押出成形によって形成するに際して、同時に長手方向の溝を形成可能である。すなわち、アルミ製芯材の押出成形時において、所定の長手方向の溝に対応した凸部を内面に有する金型を押出口に使用することによって、所定の長手方向の溝を芯材外表面に形成可能である。また、別法として、溝を有しない既製のアルミ製芯材と、当該芯材断面と同形状の孔を有し、かつ当該孔の内面に所定の長手方向の溝に対応した凸部を有するリング状の溝形成部材とを用意し、芯材の一端において溝形成部材を嵌合し、その状態で相対的に溝形成部材を芯材の他端まで通過させることによって、所定の長手方向の溝を芯材外表面に形成可能である。芯材断面とは芯材の長手方向に対して垂直な方向の芯材断面を意味する。これらの方法はいずれも、長手方向の溝の均一な形成を比較的短時間で達成可能である。
【００２３】
長手方向の溝が、アルミ製芯材を押出成形するときに同時形成されると、溝がより短時間で形成され得るため、一体押出成形体の生産性が顕著に優れる。しかも、溝がより均一に形成され、接着性が顕著に優れる。
【００２４】
長手方向の溝が形成された芯材は、後述の被覆層の形成前において、被覆層との接着性向上を目的としてアルマイト処理を施されてアルマイト層が形成されてもよいが、アルマイト処理は施されないことが好ましい。本発明においてはそのようなアルマイト処理を行わなくても接着性を有効に向上させ得るためである。
【００２５】
芯材の外表面に形成される被覆層１は合成樹脂からなり、いわゆる非発泡体または発泡倍率５倍以下、特に２倍以下の低発泡体の形態を有するものである。
【００２６】
そのような被覆層に使用される合成樹脂として、例えばポリ塩化ビニル樹脂（以後、ＰＶＣ樹脂という）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（以後、ＡＢＳ樹脂という）、アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合樹脂（以後、ＡＳＡ樹脂という）、ポリスチレン樹脂、ハイインパクトポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（以後、ＡＳ樹脂という）、シリコン系複合ゴム変性アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（以後、ＳＡＳ樹脂という）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂（以後、ＰＭＭＡ樹脂という）、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂（以後、ＭＳ樹脂という）などのアクリル系樹脂またはポリエステル系樹脂もしくはこれらの混合樹脂等が挙げられる。成形性、強靭性、経済性の面から特に好ましいのは、ＰＶＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂であり、これらの樹脂はそれ自体、より硬質のものである。なお、これらの合成樹脂には、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、シラスバルーン等の充填材や軽量化材、ガラス繊維やセルロース繊維等の補強材、難燃剤、その他熱安定剤、滑剤等の合成樹脂成形体に添加される各種添加剤を含むことができる。
【００２７】
被覆層は単層からなっていても、２層以上の合成樹脂層からなっていてもよいが、２層以上、特に２〜４層の合成樹脂層からなることが好ましい。被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、各層を構成する合成樹脂はそれぞれ独立して上記合成樹脂から選択されればよい。
【００２８】
好ましい被覆層は２層以上の合成樹脂層からなり、芯材と接触する合成樹脂層がポリエステル系樹脂層である。これによって、被覆層と芯材との接着性がより有効に向上するためである。被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、芯材と接する層（いわゆる内層）の厚みは、前記接着性の観点からは、少なくとも芯材の溝深さよりも厚くすることが必要であり、通常０．０５〜２ｍｍである。例えば、溝深さが０．１ｍｍである場合、少なくとも内層の厚みは０．１ｍｍ以上必要であり、好ましくは平均値として０．１５ｍｍ（溝深さより０．０５ｍｍ以上厚い）以上である。特に一体成形時には、樹脂圧により芯材と密着されるため接着力が発揮される。このとき、芯材と接触するポリエステル系樹脂層以外の合成樹脂層は、ＰＶＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂等からなっていることがより好ましい。ポリエステル系樹脂層による接着性向上効果がより有効に発揮されるためである。
【００２９】
被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、最表面層は表面を保護するための保護機能を有することが好ましい。そのような保護機能を有する最表面層は、上記合成樹脂のうち、通常ＰＭＭＡ樹脂、ＳＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂からなっていることが好ましい。そのような合成樹脂の中でも、最表面層をＰＭＭＡ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂から構成させると透明保護層とすることができる。
【００３０】
被覆層の好ましい構成を以下に示す。ただし、以下の構成に限定されるものではない。なお、最初に記載の層は芯材と接触する層であり、順に最表面層に近づく層を示し、最後に記載の層は最表面層である；
（１）ポリエステル系樹脂からなる接着層−ＰＭＭＡ樹脂からなる透明保護層；
（２）ポリエステル系樹脂からなる接着層−種剤を有する着色ＳＡＳ樹脂からなる表面加飾層；
（３）ポリエステル系樹脂からなる接着層−種剤を有する着色ＰＭＭＡ樹脂からなる加飾層−ＰＭＭＡ樹脂からなる表面層；
（４）ポリエステル系樹脂からなる接着層−着色ＡＢＳ樹脂からなる半透明保護層；
（５）ポリエステル系樹脂からなる接着層−種剤を有する着色半透明ＭＳ樹脂からなる表面加飾層；
（６）ポリエステル系樹脂からなる接着層−可飾性粉体を有する着色半透明ＰＭＭＡ樹脂からなる表面加飾層；
（７）ポリエステル系樹脂からなる接着層−可飾性粉体を有する着色ＰＭＭＡ樹脂からなる加飾層−ＰＭＭＡ樹脂からなる透明表面層；
【００３１】
被覆層の厚みは、硬度、摩耗性、生産安定性の観点から０．３ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは０．６ｍｍ以上である。被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、芯材と接する層（いわゆる内層）の厚みは、前記接着性の観点より、少なくとも芯材の溝深さよりも厚くすることが極めて好ましい。なお、２層以上の合計厚みは上記範囲内であればよい。特に、被覆層厚みが０．６ｍｍ以上であれば、表面加飾層を形成する場合、安定した加飾表現が可能となる。なお、厚みの上限は特に制限されるものではないが、一体成形時の樹脂圧力が過剰になること、生産性及びコストの面より３ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下である。
【００３２】
本発明の一体押出成形体は、生産性、長尺物成形、製品特性の一定性という面から、被覆層の押出成形と同時に被覆層を芯材と一体化させる、いわゆる一体押出法によって製造される。特に、２層以上の合成樹脂層からなる被覆層を有する一体押出成形体を製造する場合には、図５に示すような共押出式の一体化押出成形機によって製造される。詳しくは、各合成樹脂層を形成する樹脂を溶融・混練するための各押出機（図５中、１１，１２）より押し出された樹脂を１個のダイス１３内で積層すると同時に、当該層を、送り込まれた長手方向の溝を有する芯材１４に順次被覆して一体化する。一体化された後は、通常、冷却され、所望寸法に切断される。図５では２台の押出機が使用されているが、これに制限されず、被覆層を構成する合成樹脂層の数に応じて適宜設置されればよい。
【００３３】
本発明の一体押出成形体は、アルミ製芯材の表面全面を合成樹脂にて被覆されている必要はない。例えば図４のような断面略長方形状のものであれば、上面及び下面を被覆し、側面は芯材むき出し状態であるような被覆状態であっても良い。また、建築用部材であれば外観として現れる部分のみが被覆されているような場合も本発明に含まれる。
【実施例】
【００３４】
［芯材］
押出成形によって製造した以下に示すアルミ合金製芯材Ａ〜Ｇを用いた。なお、芯材Ａ〜Ｆの押出成形時において押出口には表１に示す各芯材の溝に対応する凸部を有した金型を用いた。芯材Ｇの押出成形時において押出口には凸部を有さない金型を用いた。芯材Ｂ〜Ｇにはさらにアルマイト処理を施して用いた。いずれのアルミ製芯材も全長３ｍであった。
【００３５】
【表１】
【００３６】
［評価サンプルの作成方法］
（実施例１）
図５に示す共押出式の一体化押出成形機によって一体押出成形体を製造した。詳しくは、外層（最表面層）、内層（芯材と接触する層）の合成樹脂を、それぞれ外層用押出機１２、内層用押出機１１から同時に押出し、ダイス１３内でアルミ製芯材１０（芯材Ａ）に積層・被覆して、アルミ製芯材Ａの外表面における周方向の全部に２層型被覆層を有する一体押出成形体を製造した。なお、押出条件、押出樹脂、芯材条件は次の通りである。
外層用押出機：４０φ、一軸押出機（押出温度約１８０℃）
内層用押出機：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
内層樹脂：ポリエステル系樹脂であって、比重が１．２６、融点が１１５℃のものを用いる。冷却後の内層厚みは０．２ｍｍである。
外層樹脂：ＳＡＳ樹脂（ユーエムジーウッド；ユーエムジーエービーエス社製）。冷却後の外層厚みは０．５ｍｍである。
アルミ製芯材は、ダイス内に挿入直前に予備加熱（約１００℃）を行う。
【００３７】
（実施例２〜４および比較例１）
アルミ製芯材として表２に示す芯材を用いたこと以外、実施例１と同様の方法により、一体押出成形体を製造した。
（実施例５および比較例２）
アルミ製芯材として表２に示す芯材を用いたこと、および内層樹脂の厚みを０．４ｍｍとし、外層樹脂の厚みを１．０ｍｍとしたこと以外、実施例１と同様の方法により、一体押出成形体を製造した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
［評価方法］
・接着性
まず、サンプルに対してサーマルサイクル試験を実施した。
サーマルサイクル試験とは、サンプルを低温及び高温状況下に繰返し保持するものであり、具体的には、−１０℃で２時間保持及び８０℃で２時間保持を１サイクルとし、計２０サイクル行った。なお、当該サーマルサイクル試験終了後、表面を水で洗浄し、２４時間陰干しにて乾燥させた。
【００４０】
続いて、当該試験終了後のサンプルに対し、ＪＩＳＫ５４００：１９９０の８．５．２碁盤目テープ試験に準じて、接着性試験を行った。詳しくは、サンプル表面にマス目を作成した。マス目はカッターナイフにて作成し、カッターナイフによる切り目間隔は２ｍｍ、マス目の総数は１００個とした。テープの貼り方及びテープの剥がし方についてはＪＩＳ法に準じて行った。表中の評価結果において、分子は剥離しなかった碁盤目の数であり、分母は全碁盤目数である。
上記接着性試験は一体押出成形体の長手方向における中央部において行った。なお、剥離碁盤目が１つでもあると、当該一体押出成形体は全体として出荷できるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のアルミ製芯材入り一体押出成形体は、建築用化粧材、建築用手摺り、防犯用面格子、デッキ材、バルコニールーバー等の建築用部材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一体押出成形体の一例を表す概略見取り図である。
【図２】本発明の一体押出成形体の一例を表す概略見取り図である。
【図３】本発明の一体押出成形体を構成する芯材の一例を表す概略見取り図である。
【図４】本発明の一体押出成形体を構成する芯材の一例を表す概略見取り図である。
【図５】本発明の一体押出成形体を製造するための共押出式の一体押出成形機の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：被覆層、２：溝、１０：１４：芯材、１１：１２：押出機、１３：ダイス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ製芯材入り一体押出成形体および建築用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、芯材入り合成樹脂製品の製造方法として、表面に樹脂系接着剤を塗布した金属製芯材を用いて合成樹脂により積層成形及び／又は押出成形によって芯材入りの合成樹脂製品を得ることを特徴とした方法が知られている（特許文献１）。具体的には、あらかじめフェノール変成アクリル系接着剤、変性ウレタン系接着剤、シランカップリング剤から成る接着剤などをアルミニウム芯材に塗布しておき、当該芯材を押出成形機にかけて、芯材入り合成樹脂成形体を得るものである。しかしながら、そのような方法では、接着剤を芯材に予め塗布する必要があるので、製造が煩雑であり生産性に問題があった。
【０００３】
そこで生産性に優れた方法、特に建築用板材の製造方法として、所定の厚み寸法、幅寸法および長手寸法を有し、長手方向に一様断面を有するとともに、波板状に形成された金属製の芯材と、この芯材を包含する樹脂とを含んだ建築用板材を製造する方法であって、金属帯板材を長手方向に搬送しつつ、長手方向に一様断面の波板状をした芯材を連続形成する第１工程と、樹脂押出成形法により、上記芯材を包含する樹脂成形物を連続形成する第２工程と、上記第２工程で形成された樹脂成形物を所定長さごとに切断して単位板材を得る第３工程と、を含むことを特徴とする方法が開示されている（特許文献２）。具体的には、０．３〜１．０ｍｍ程度の肉厚の波板状芯材の表面に樹脂原料と共に複合押出成形（共押出成形）を行うものである。しかしながら、そのような方法では、確かに生産性は向上するが、金属製芯材にそのまま直接的に合成樹脂を被覆しているので金属製芯材と合成樹脂とが接着不良を起こした。
【特許文献１】特開昭６２−１３３１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接着性の向上のために、特許文献２の技術において、金属製芯材の表面にエンボス加工を施すことが考えられる。しかしながら、当該加工処理は、非常に煩雑である上に、平板状以外の異形状の芯材や中空状の芯材に対しては、対応することが極めて困難となる。
また、特に芯材がアルミニウムからなる場合、当該アルミ製芯材をアルマイト処理して表面を多孔質とし、当該芯材を用いることによって接着性を向上させることも考えられるが、やはり生産性に問題があり、しかも接着性は十分ではなかった。
【０００５】
本発明は、被覆層と芯材との十分な接着性を有し、しかも生産性に優れた一体押出成形体および建築用部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アルミ製芯材の外表面における周方向の一部または全部に、該芯材の長手方向に沿って合成樹脂からなる被覆層が形成されてなり、芯材の外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って、深さ０．０３〜１．０ｍｍの溝を有することを特徴とする一体押出成形体、および該一体押出成形体からなる建築用部材に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一体押出成形体が含有するアルミ製芯材の長手方向の溝は、長手方向に対して略垂直な方向の溝やエンボス加工によって付与される凹凸等と比較して、均一かつ効率のよい形成が可能である。そのため、生産性に優れると同時に被覆層と芯材との十分な接着性を有する。
芯材が有する長手方向の溝は、アルミ製芯材を押出成形するときに同時に形成できるため、そのように形成すると、一体押出成形体の生産性が顕著に優れる。
芯材が有する長手方向の溝がアルミ製芯材の押出成形と同時に形成されると、溝深さやピッチがより有効に均一になるため、接着性が顕著に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一体押出成形体は、アルミ製芯材の外表面に合成樹脂からなる被覆層が形成されてなるものである。詳しくは、例えば図１および図２に示すように、被覆層１は芯材１０の長手方向ｍにおいて連続的に形成される。芯材１０断面の周方向Ｐにおいては被覆層１は、例えば図１および図２に示すように該周方向Ｐの全部において継ぎ目なく連続的に形成されてもよいし、または該周方向Ｐの一部において形成されてもよい。図１および図２はいずれも本発明の一体押出成形体の一例を示す概略見取り図である。
【０００９】
本明細書中、一体押出成形とは、被覆層用樹脂を押出成形すると同時に当該層を、送り込まれた芯材に順次被覆して一体化することを意味し、そのよう方法で形成されたものを一体押出成形体という。
【００１０】
本発明において使用される芯材は外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って溝を有すればよく、例えば、被覆層形成領域においてのみ当該溝を有してもよいし、または被覆層形成領域以外の領域においても当該溝を有してもよい。被覆層との接着性の観点から好ましくは、芯材は、例えば、図３および図４に示すように、溝２が芯材１０の外表面全面において、芯材１０の断面周方向および長手方向ｍの両方向において連続的に形成されたものである。本発明においては芯材が外表面に有する溝は芯材の長手方向ｍに沿ったものであるので、芯材の長手方向に対して略垂直な方向の溝やエンボス加工によって付与される凹凸等と比較して、芯材の成形と同時に溝付与が可能となり、より均一な溝形成を効率よく達成できる。その結果として一体押出成形体の生産性が向上すると同時に、被覆層と芯材との十分な接着性を確保できる。例えば、芯材が外表面に有する溝が、芯材の長手方向に対して略垂直な方向に沿ったもののみであると、特に芯材が棒形状を有する場合、そのような溝は後加工で付与することとなり、加工自体が困難となる。また溝が不均一に形成され易いので、接着性が低下する傾向がある。たとえ均一に形成できたとしても、そのような溝の形成には比較的長時間がかかるので、非効率である。また例えば、芯材の外表面が、後加工であるエンボス加工による凹凸のみを有する場合、そのような凹凸は均一な形成が著しく困難であるとともに、ピッチの短いものは作成が極めて困難である。
【００１１】
本発明は、芯材が、芯材長手方向の溝以外に、例えば、当該長手方向に対して略垂直な方向の溝やエンボス加工による凹凸を有することを妨げるものではないが、生産性の観点から長手方向の溝のみを有することが好ましい。長手方向の溝を有するだけで、芯材と被覆層との間で良好な接着性を確保できるためである。
【００１２】
溝２の深さ（Ｄｐ）は０．０３〜１．０ｍｍであり、好ましくは０．０５〜０．３５ｍｍである。深さが浅すぎると、加工自体が極めて困難な上に、被覆層に対する接着性が低下する。深さが深すぎると、被覆層が厚くなり被覆自体が困難になるとともに、成形体表面に芯材の凹凸が現れ、外観不良を引き起こすおそれが出てくる。
【００１３】
溝２のピッチ（Ｐ）（すなわち、隣接する溝間における最深部間隔）は０．０３〜１．５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜１．０ｍｍである。ピッチが大きすぎると、被覆層に対する接着性が低下する傾向にある。ピッチが小さすぎると、加工自体ができない。
【００１４】
溝の深さおよびピッチは、芯材の長手方向の長さ１ｍあたり任意の３箇所において、測定された値の平均値で示すものとする。測定方法は特に限定されるものではないが、マイクロゲージを用いた方法が簡易である。また、レーザー光を照射して深さを測定しても良い。なお、深さ及びピッチについて、切断断面をマイクロスコープにて確認する方法でも測定可能である。
【００１５】
溝の形状は本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、例えば、溝によって形成される凹凸の断面形状が、図３および図４に示すように、略三角形状の凸部および凹部が連続するような形態を有していても良いし、または略円弧形状の凸部および凹部が連続するような形態を有していても良い。
【００１６】
溝は、被覆層に対する接着性の観点から、均一に形成されることが好ましい。例えば、溝の深さおよびピッチは、芯材の押出成形時に溝を付与することにより、非常に均一なものとすることが可能である。例えばアルミの押出金型に、所望の溝形状を付与しておき、当該金型よりアルミを押出成形することにより、非常に均一な溝を有する芯材が得られる。これにより、被覆層と芯材との間の接着性を顕著に向上させることができる。
【００１７】
芯材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる中空または中実の形態を有するものであり、その全体形状は特に制限されず、例えば、平板形状、棒形状等であってよい。通常、芯材はアルミニウムまたはアルミニウム合金の押出成形により形成される。特に中空形状やコ字形状・Ｌ字形状等種々の異形状芯材において、通常の後加工では溝付与が困難な場合、当該押出成形が可能であることは非常に有用である。なお、本発明において「アルミ製」とは、「アルミニウム合金製」もその範疇に含むものである。
【００１８】
芯材が中空の形態を有する場合のアルミ部分の厚みは１．０ｍｍ以上、特に１．１〜５．０ｍｍであることが好ましい。
また芯材が中空または中実の形態を有する場合の全体寸法は特に制限されるものではなく、得られる一体押出成形体の用途に応じて適宜設定されればよい。
【００１９】
特に一体押出成形体を建築用部材として使用する場合において芯材は、図３および図４に示すような棒形状を有することが好ましい。この場合、芯材はやはり中空または中実のいずれの形態を有していても良いが、建築用部材の軽量化の観点からは、図３および図４に示すように中空であることが好ましい。
【００２０】
芯材が棒形状を有する場合において、その断面形状は特に制限されるものではなく、例えば、略円形、略楕円形、または略方形（例えば、略長方形、略正方形）等であってよい。建築用部材の取扱い性の観点からは、略円形、略楕円形または略長方形の断面形状、特に略楕円形または略長方形の断面形状を有する芯材が好ましい。特に、中空長方形の断面形状の芯材は、一体押出成形時において芯材自体が樹脂圧で撓みやすく、接着性が低下する傾向があるため、本発明の溝付与が非常に有効である。なお、芯材の断面形状とは芯材の長手方向に対して垂直な断面形状を意味するものとする。
【００２１】
芯材が中空形態を有する場合において、芯材は中空内部に、一体押出成形体の取り付けのためのビスホールを有してもよい。ビスホールは、芯材が押出成形により形成されるとき、同時に一体化形成可能である。
【００２２】
芯材を押出成形によって形成するに際して、同時に長手方向の溝を形成可能である。すなわち、アルミ製芯材の押出成形時において、所定の長手方向の溝に対応した凸部を内面に有する金型を押出口に使用することによって、所定の長手方向の溝を芯材外表面に形成可能である。また、別法として、溝を有しない既製のアルミ製芯材と、当該芯材断面と同形状の孔を有し、かつ当該孔の内面に所定の長手方向の溝に対応した凸部を有するリング状の溝形成部材とを用意し、芯材の一端において溝形成部材を嵌合し、その状態で相対的に溝形成部材を芯材の他端まで通過させることによって、所定の長手方向の溝を芯材外表面に形成可能である。芯材断面とは芯材の長手方向に対して垂直な方向の芯材断面を意味する。これらの方法はいずれも、長手方向の溝の均一な形成を比較的短時間で達成可能である。
【００２３】
長手方向の溝が、アルミ製芯材を押出成形するときに同時形成されると、溝がより短時間で形成され得るため、一体押出成形体の生産性が顕著に優れる。しかも、溝がより均一に形成され、接着性が顕著に優れる。
【００２４】
長手方向の溝が形成された芯材は、後述の被覆層の形成前において、被覆層との接着性向上を目的としてアルマイト処理を施されてアルマイト層が形成されてもよいが、アルマイト処理は施されないことが好ましい。本発明においてはそのようなアルマイト処理を行わなくても接着性を有効に向上させ得るためである。
【００２５】
芯材の外表面に形成される被覆層１は合成樹脂からなり、いわゆる非発泡体または発泡倍率５倍以下、特に２倍以下の低発泡体の形態を有するものである。
【００２６】
そのような被覆層に使用される合成樹脂として、例えばポリ塩化ビニル樹脂（以後、ＰＶＣ樹脂という）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（以後、ＡＢＳ樹脂という）、アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合樹脂（以後、ＡＳＡ樹脂という）、ポリスチレン樹脂、ハイインパクトポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（以後、ＡＳ樹脂という）、シリコン系複合ゴム変性アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（以後、ＳＡＳ樹脂という）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂（以後、ＰＭＭＡ樹脂という）、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂（以後、ＭＳ樹脂という）などのアクリル系樹脂またはポリエステル系樹脂もしくはこれらの混合樹脂等が挙げられる。成形性、強靭性、経済性の面から特に好ましいのは、ＰＶＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂であり、これらの樹脂はそれ自体、より硬質のものである。なお、これらの合成樹脂には、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、シラスバルーン等の充填材や軽量化材、ガラス繊維やセルロース繊維等の補強材、難燃剤、その他熱安定剤、滑剤等の合成樹脂成形体に添加される各種添加剤を含むことができる。
【００２７】
被覆層は単層からなっていても、２層以上の合成樹脂層からなっていてもよいが、２層以上、特に２〜４層の合成樹脂層からなることが好ましい。被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、各層を構成する合成樹脂はそれぞれ独立して上記合成樹脂から選択されればよい。
【００２８】
好ましい被覆層は２層以上の合成樹脂層からなり、芯材と接触する合成樹脂層がポリエステル系樹脂層である。これによって、被覆層と芯材との接着性がより有効に向上するためである。被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、芯材と接する層（いわゆる内層）の厚みは、前記接着性の観点からは、少なくとも芯材の溝深さよりも厚くすることが必要であり、通常０．０５〜２ｍｍである。例えば、溝深さが０．１ｍｍである場合、少なくとも内層の厚みは０．１ｍｍ以上必要であり、好ましくは平均値として０．１５ｍｍ（溝深さより０．０５ｍｍ以上厚い）以上である。特に一体成形時には、樹脂圧により芯材と密着されるため接着力が発揮される。このとき、芯材と接触するポリエステル系樹脂層以外の合成樹脂層は、ＰＶＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂等からなっていることがより好ましい。ポリエステル系樹脂層による接着性向上効果がより有効に発揮されるためである。
【００２９】
被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、最表面層は表面を保護するための保護機能を有することが好ましい。そのような保護機能を有する最表面層は、上記合成樹脂のうち、通常ＰＭＭＡ樹脂、ＳＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂からなっていることが好ましい。そのような合成樹脂の中でも、最表面層をＰＭＭＡ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂から構成させると透明保護層とすることができる。
【００３０】
被覆層の好ましい構成を以下に示す。ただし、以下の構成に限定されるものではない。なお、最初に記載の層は芯材と接触する層であり、順に最表面層に近づく層を示し、最後に記載の層は最表面層である；
（１）ポリエステル系樹脂からなる接着層−ＰＭＭＡ樹脂からなる透明保護層；
（２）ポリエステル系樹脂からなる接着層−種剤を有する着色ＳＡＳ樹脂からなる表面加飾層；
（３）ポリエステル系樹脂からなる接着層−種剤を有する着色ＰＭＭＡ樹脂からなる加飾層−ＰＭＭＡ樹脂からなる表面層；
（４）ポリエステル系樹脂からなる接着層−着色ＡＢＳ樹脂からなる半透明保護層；
（５）ポリエステル系樹脂からなる接着層−種剤を有する着色半透明ＭＳ樹脂からなる表面加飾層；
（６）ポリエステル系樹脂からなる接着層−可飾性粉体を有する着色半透明ＰＭＭＡ樹脂からなる表面加飾層；
（７）ポリエステル系樹脂からなる接着層−可飾性粉体を有する着色ＰＭＭＡ樹脂からなる加飾層−ＰＭＭＡ樹脂からなる透明表面層；
【００３１】
被覆層の厚みは、硬度、摩耗性、生産安定性の観点から０．３ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは０．６ｍｍ以上である。被覆層が２層以上の合成樹脂層からなる場合、芯材と接する層（いわゆる内層）の厚みは、前記接着性の観点より、少なくとも芯材の溝深さよりも厚くすることが極めて好ましい。なお、２層以上の合計厚みは上記範囲内であればよい。特に、被覆層厚みが０．６ｍｍ以上であれば、表面加飾層を形成する場合、安定した加飾表現が可能となる。なお、厚みの上限は特に制限されるものではないが、一体成形時の樹脂圧力が過剰になること、生産性及びコストの面より３ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下である。
【００３２】
本発明の一体押出成形体は、生産性、長尺物成形、製品特性の一定性という面から、被覆層の押出成形と同時に被覆層を芯材と一体化させる、いわゆる一体押出法によって製造される。特に、２層以上の合成樹脂層からなる被覆層を有する一体押出成形体を製造する場合には、図５に示すような共押出式の一体化押出成形機によって製造される。詳しくは、各合成樹脂層を形成する樹脂を溶融・混練するための各押出機（図５中、１１，１２）より押し出された樹脂を１個のダイス１３内で積層すると同時に、当該層を、送り込まれた長手方向の溝を有する芯材１４に順次被覆して一体化する。一体化された後は、通常、冷却され、所望寸法に切断される。図５では２台の押出機が使用されているが、これに制限されず、被覆層を構成する合成樹脂層の数に応じて適宜設置されればよい。
【００３３】
本発明の一体押出成形体は、アルミ製芯材の表面全面を合成樹脂にて被覆されている必要はない。例えば図４のような断面略長方形状のものであれば、上面及び下面を被覆し、側面は芯材むき出し状態であるような被覆状態であっても良い。また、建築用部材であれば外観として現れる部分のみが被覆されているような場合も本発明に含まれる。
【実施例】
【００３４】
［芯材］
押出成形によって製造した以下に示すアルミ合金製芯材Ａ〜Ｇを用いた。なお、芯材Ａ〜Ｆの押出成形時において押出口には表１に示す各芯材の溝に対応する凸部を有した金型を用いた。芯材Ｇの押出成形時において押出口には凸部を有さない金型を用いた。芯材Ｂ〜Ｇにはさらにアルマイト処理を施して用いた。いずれのアルミ製芯材も全長３ｍであった。
【００３５】
【表１】
【００３６】
［評価サンプルの作成方法］
（実施例１）
図５に示す共押出式の一体化押出成形機によって一体押出成形体を製造した。詳しくは、外層（最表面層）、内層（芯材と接触する層）の合成樹脂を、それぞれ外層用押出機１２、内層用押出機１１から同時に押出し、ダイス１３内でアルミ製芯材１０（芯材Ａ）に積層・被覆して、アルミ製芯材Ａの外表面における周方向の全部に２層型被覆層を有する一体押出成形体を製造した。なお、押出条件、押出樹脂、芯材条件は次の通りである。
外層用押出機：４０φ、一軸押出機（押出温度約１８０℃）
内層用押出機：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
内層樹脂：ポリエステル系樹脂であって、比重が１．２６、融点が１１５℃のものを用いる。冷却後の内層厚みは０．２ｍｍである。
外層樹脂：ＳＡＳ樹脂（ユーエムジーウッド；ユーエムジーエービーエス社製）。冷却後の外層厚みは０．５ｍｍである。
アルミ製芯材は、ダイス内に挿入直前に予備加熱（約１００℃）を行う。
【００３７】
（実施例２〜４および比較例１）
アルミ製芯材として表２に示す芯材を用いたこと以外、実施例１と同様の方法により、一体押出成形体を製造した。
（実施例５および比較例２）
アルミ製芯材として表２に示す芯材を用いたこと、および内層樹脂の厚みを０．４ｍｍとし、外層樹脂の厚みを１．０ｍｍとしたこと以外、実施例１と同様の方法により、一体押出成形体を製造した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
［評価方法］
・接着性
まず、サンプルに対してサーマルサイクル試験を実施した。
サーマルサイクル試験とは、サンプルを低温及び高温状況下に繰返し保持するものであり、具体的には、−１０℃で２時間保持及び８０℃で２時間保持を１サイクルとし、計２０サイクル行った。なお、当該サーマルサイクル試験終了後、表面を水で洗浄し、２４時間陰干しにて乾燥させた。
【００４０】
続いて、当該試験終了後のサンプルに対し、ＪＩＳＫ５４００：１９９０の８．５．２碁盤目テープ試験に準じて、接着性試験を行った。詳しくは、サンプル表面にマス目を作成した。マス目はカッターナイフにて作成し、カッターナイフによる切り目間隔は２ｍｍ、マス目の総数は１００個とした。テープの貼り方及びテープの剥がし方についてはＪＩＳ法に準じて行った。表中の評価結果において、分子は剥離しなかった碁盤目の数であり、分母は全碁盤目数である。
上記接着性試験は一体押出成形体の長手方向における中央部において行った。なお、剥離碁盤目が１つでもあると、当該一体押出成形体は全体として出荷できるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のアルミ製芯材入り一体押出成形体は、建築用化粧材、建築用手摺り、防犯用面格子、デッキ材、バルコニールーバー等の建築用部材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一体押出成形体の一例を表す概略見取り図である。
【図２】本発明の一体押出成形体の一例を表す概略見取り図である。
【図３】本発明の一体押出成形体を構成する芯材の一例を表す概略見取り図である。
【図４】本発明の一体押出成形体を構成する芯材の一例を表す概略見取り図である。
【図５】本発明の一体押出成形体を製造するための共押出式の一体押出成形機の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：被覆層、２：溝、１０：１４：芯材、１１：１２：押出機、１３：ダイス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ製芯材の外表面における周方向の一部または全部に、該芯材の長手方向に沿って合成樹脂からなる被覆層が形成されてなり、芯材の外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って、深さ０．０３〜１．０ｍｍの溝を有することを特徴とする一体押出成形体。
【請求項２】
芯材が押出成形によって形成され、該芯材の押出成形時に溝が形成された請求項１に記載の一体押出成形体。
【請求項３】
被覆層が２層以上の合成樹脂層からなり、芯材と接触する合成樹脂層がポリエステル系樹脂層である請求項１または２に記載の一体押出成形体。
【請求項４】
被覆層の厚みが０．３ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の一体押出成形体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の一体押出成形体からなる建築用部材。
【請求項１】
アルミ製芯材の外表面における周方向の一部または全部に、該芯材の長手方向に沿って合成樹脂からなる被覆層が形成されてなり、芯材の外表面が少なくとも被覆層形成領域において長手方向に沿って、深さ０．０３〜１．０ｍｍの溝を有することを特徴とする一体押出成形体。
【請求項２】
芯材が押出成形によって形成され、該芯材の押出成形時に溝が形成された請求項１に記載の一体押出成形体。
【請求項３】
被覆層が２層以上の合成樹脂層からなり、芯材と接触する合成樹脂層がポリエステル系樹脂層である請求項１または２に記載の一体押出成形体。
【請求項４】
被覆層の厚みが０．３ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の一体押出成形体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の一体押出成形体からなる建築用部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１７５９４９（Ｐ２００７−１７５９４９Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７５３２１（Ｐ２００５−３７５３２１）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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