JPH0661815B2 - 押出成形による人工大理石の製造方法 - Google Patents
押出成形による人工大理石の製造方法Info
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- JPH0661815B2 JPH0661815B2 JP2274386A JP27438690A JPH0661815B2 JP H0661815 B2 JPH0661815 B2 JP H0661815B2 JP 2274386 A JP2274386 A JP 2274386A JP 27438690 A JP27438690 A JP 27438690A JP H0661815 B2 JPH0661815 B2 JP H0661815B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、建築材料、洗面化粧台や流し台の天板等に使
用される人工大理石の製造方法、とくにアクリル系樹脂
マトリックス中に粉末状無機質充填材として水酸化アル
ミニウム粉末を分散させて天然大理石調の外観を付与し
た人工大理石を、押出成形法によって製造する方法に関
する。
用される人工大理石の製造方法、とくにアクリル系樹脂
マトリックス中に粉末状無機質充填材として水酸化アル
ミニウム粉末を分散させて天然大理石調の外観を付与し
た人工大理石を、押出成形法によって製造する方法に関
する。
従来の技術 本発明者らは、先に出願した特願昭63−228048
号(特開昭2−74317号)により、人工大理石の製
法として、能率的に優れた押出成形法による製造方法を
提案した。この先行提案に係る製造方法は、粉末状無機
充填材として、水酸化マグネシウムを選択使用するもの
である。しかしながら、人工大理石のための無機充填材
としてはむしろ水酸化アルミニウムを用いる方が好まし
いことが知られている。即ち、水酸化アルミニウムは、
マトリックス樹脂としてのアクリル系樹脂と屈折率が近
似しているため、製品に透明性と隠蔽性とを兼ね備えた
深みのある外観を与え、かつ切削加工も容易なものとな
しうる点で、粉末充填材の主材として最も好適である。
号(特開昭2−74317号)により、人工大理石の製
法として、能率的に優れた押出成形法による製造方法を
提案した。この先行提案に係る製造方法は、粉末状無機
充填材として、水酸化マグネシウムを選択使用するもの
である。しかしながら、人工大理石のための無機充填材
としてはむしろ水酸化アルミニウムを用いる方が好まし
いことが知られている。即ち、水酸化アルミニウムは、
マトリックス樹脂としてのアクリル系樹脂と屈折率が近
似しているため、製品に透明性と隠蔽性とを兼ね備えた
深みのある外観を与え、かつ切削加工も容易なものとな
しうる点で、粉末充填材の主材として最も好適である。
発明が解決しようとする課題 ところが、無機充填材として最も好適とされる水酸化ア
ルミニウム粉末は、熱分解温度が低く、180℃をこえ
ると徐々に熱分解が進行して水とアルミナになるため、
アクリル樹脂の押出成形加工温度(200〜250℃)
では分解した水が発泡し所期する品質の良好な大理石調
の成形品を得ることができないことが当然に予見され、
このことから押出成形の有利性は認識されつゝも採用し
得ないものとされていたのが実情である。
ルミニウム粉末は、熱分解温度が低く、180℃をこえ
ると徐々に熱分解が進行して水とアルミナになるため、
アクリル樹脂の押出成形加工温度(200〜250℃)
では分解した水が発泡し所期する品質の良好な大理石調
の成形品を得ることができないことが当然に予見され、
このことから押出成形の有利性は認識されつゝも採用し
得ないものとされていたのが実情である。
この発明は、上記のような従来技術の背景の中で、粉末
状無機充填材に水酸化アルミニウム粉末を用いるものと
しながら、連続的な押出成形法により、外観及び品質特
性に優れた人工大理石の連続的な製造を可能とすること
を所期課題としてなされたものである。
状無機充填材に水酸化アルミニウム粉末を用いるものと
しながら、連続的な押出成形法により、外観及び品質特
性に優れた人工大理石の連続的な製造を可能とすること
を所期課題としてなされたものである。
課題を解決するための手段 この発明者らは、上記のような所期課題のもと、種々実
験と研究を重ねたところ、前述のように180℃をこえ
ると徐々に分解が始まり水とアルミナに変化する水酸化
アルミニウム粉末を無機充填材に使用する場合において
も、極めて高圧下に押出成形を遂行する固化押出法、即
ち成形材料を押出ダイによる押出直後に冷却ジャケット
付きフォーミングダイに導通して固化状態に押出を完了
する固化押出法を採用し、しかも押出ダイとフォーミン
グダイに特定の付滑処理を施した状態のもとで、その押
出条件とくに押出温度条件、フォーミングダイによる冷
却温度条件をそれぞれ特定範囲に設定することにより、
水酸化アルミニウム粉末の熱分解に基づく気泡やボイド
の発生を抑えて支障なく連続的な押出成形を行うことが
可能であり、成形品において外観上の透明感、深み、隠
蔽効果を兼ね備えて天然大理石に極めて近似したものが
得られることを見出すに至り、本発明を完成し得たもの
である。
験と研究を重ねたところ、前述のように180℃をこえ
ると徐々に分解が始まり水とアルミナに変化する水酸化
アルミニウム粉末を無機充填材に使用する場合において
も、極めて高圧下に押出成形を遂行する固化押出法、即
ち成形材料を押出ダイによる押出直後に冷却ジャケット
付きフォーミングダイに導通して固化状態に押出を完了
する固化押出法を採用し、しかも押出ダイとフォーミン
グダイに特定の付滑処理を施した状態のもとで、その押
出条件とくに押出温度条件、フォーミングダイによる冷
却温度条件をそれぞれ特定範囲に設定することにより、
水酸化アルミニウム粉末の熱分解に基づく気泡やボイド
の発生を抑えて支障なく連続的な押出成形を行うことが
可能であり、成形品において外観上の透明感、深み、隠
蔽効果を兼ね備えて天然大理石に極めて近似したものが
得られることを見出すに至り、本発明を完成し得たもの
である。
即ち、この発明の基本とするところは、マトリックス樹
脂としてのアクリル系樹脂粉末と、粉末状無機充填材と
しての水酸化アルミニウム粉末であって、平均粒子径1
0μm以上、比表面積2m2/g以下で略球形をなす水
酸化アルミニウム粉末とを、上記アクリル系樹脂に対し
て相溶性を有する少量の液状可塑剤と共に均一に混合し
た混合物を成形用材料として用い、該成形用材料を押出
成形機の押出ダイから所定形状に押出した直後に冷却ジ
ャケット付きフォーミングダイに導通して固化状態に成
形する固化押出成形を行うものとし、かつ該固化押出成
形を行うに際し、押出機による押出温度を180〜22
0℃(好ましくは190〜210℃)、フォーミングダ
イによる成形体の冷却温度を150℃以下(好ましくは
120℃以下)に設定制御すると共に、前記押出ダイ及
びフォーミングダイの内面の成形用材料との接触面の全
体に、摩擦係数0.3以下、引張強度50kg・f/(1
0mm幅)以上の付滑材層を被覆形成せしめた状態のもと
に、前記固化押出成形操作を行うことを特徴とする押出
成形による人工大理石の製造方法である。
脂としてのアクリル系樹脂粉末と、粉末状無機充填材と
しての水酸化アルミニウム粉末であって、平均粒子径1
0μm以上、比表面積2m2/g以下で略球形をなす水
酸化アルミニウム粉末とを、上記アクリル系樹脂に対し
て相溶性を有する少量の液状可塑剤と共に均一に混合し
た混合物を成形用材料として用い、該成形用材料を押出
成形機の押出ダイから所定形状に押出した直後に冷却ジ
ャケット付きフォーミングダイに導通して固化状態に成
形する固化押出成形を行うものとし、かつ該固化押出成
形を行うに際し、押出機による押出温度を180〜22
0℃(好ましくは190〜210℃)、フォーミングダ
イによる成形体の冷却温度を150℃以下(好ましくは
120℃以下)に設定制御すると共に、前記押出ダイ及
びフォーミングダイの内面の成形用材料との接触面の全
体に、摩擦係数0.3以下、引張強度50kg・f/(1
0mm幅)以上の付滑材層を被覆形成せしめた状態のもと
に、前記固化押出成形操作を行うことを特徴とする押出
成形による人工大理石の製造方法である。
上記付滑材層は、フッ素系樹脂、なかでも特に4フッ化
エチレン樹脂を付滑材として、該樹脂単独または抗張性
繊維芯材と複合せしめたフィルムないしシートを用いる
のが好適である。
エチレン樹脂を付滑材として、該樹脂単独または抗張性
繊維芯材と複合せしめたフィルムないしシートを用いる
のが好適である。
次に、この発明に用いる成形材料の各成分、配合、押出
成形条件のそれぞれについて更に具体的に詳しく説明す
る。
成形条件のそれぞれについて更に具体的に詳しく説明す
る。
(マトリックス樹脂) マトリックス樹脂としては、透明性、耐候性、硬度、耐
熱性等の諸特性に優れている点でアクリル系樹脂が用い
られる。該樹脂として具体的には、単量体組成が種々異
なる熱可塑性アクリル系樹脂、および熱可塑性メタクリ
ル系樹脂を使用できるが、特にメチルメタクリレートの
単独重合体、もしくはメチルメタクリレートが単量体全
体の50重量%以上、好ましくは70重量%以上でこれ
に他のメタクリル酸エステル、その他メチルメタクリレ
ートと共重合可能なビニル系単量体の少なくとも1種を
共重合せしめてなる共重合体が好適であり、成形材料要
素としてはそれらのビーズもしくは粉砕した粉末が用い
られる。その粒子径は特に制限されるものではないが、
一般に5〜200μm、特に好ましくは20〜100μ
m程度のものが好適に使用される。
熱性等の諸特性に優れている点でアクリル系樹脂が用い
られる。該樹脂として具体的には、単量体組成が種々異
なる熱可塑性アクリル系樹脂、および熱可塑性メタクリ
ル系樹脂を使用できるが、特にメチルメタクリレートの
単独重合体、もしくはメチルメタクリレートが単量体全
体の50重量%以上、好ましくは70重量%以上でこれ
に他のメタクリル酸エステル、その他メチルメタクリレ
ートと共重合可能なビニル系単量体の少なくとも1種を
共重合せしめてなる共重合体が好適であり、成形材料要
素としてはそれらのビーズもしくは粉砕した粉末が用い
られる。その粒子径は特に制限されるものではないが、
一般に5〜200μm、特に好ましくは20〜100μ
m程度のものが好適に使用される。
上記アクリル系樹脂は、押出機内での溶融混練操作を支
障なく行うために、メルトフローレート(MFR、23
0℃、3.8kg)(試験法・単位;ASTM D 12
38)が0.5g/10min以上で、かつ重量平均分
子量wが、300,000未満であるものを用いるべ
きである。メルトフローレート(MFR)が0.5g/
10min未満あるいは平均分子量wが30万をこえ
るものを用いると、押出機内での充填材との混練時、溶
融粘度が高まり、流動性が低下し、それに伴って押出機
の能力以上の動力負荷が発生し、運転が不本意に停止し
たり、あるいは樹脂洩れやスクリューの破損等の問題が
生じ、円滑な押出成形が困難になる。もっとも重量平均
分子量wは、成形製品である人工大理石が耐熱性の要
求される用途に用いられるものである場合、下限値とし
てwが80,000以上のものを用いることが必要で
ある。即ちwが8万未満のアクリル系樹脂を用いる
と、耐熱性の低下により、成形製品の上に高温の鍋を載
せたり着火している煙草を誤って落したような場合に表
面が損われるおそれが生じる。メルトフローレート(M
FR)及び重量平均分子量(w)の最も好ましい範囲
は、MFR:1.0g/10min以上、w12〜1
7万の範囲である。
障なく行うために、メルトフローレート(MFR、23
0℃、3.8kg)(試験法・単位;ASTM D 12
38)が0.5g/10min以上で、かつ重量平均分
子量wが、300,000未満であるものを用いるべ
きである。メルトフローレート(MFR)が0.5g/
10min未満あるいは平均分子量wが30万をこえ
るものを用いると、押出機内での充填材との混練時、溶
融粘度が高まり、流動性が低下し、それに伴って押出機
の能力以上の動力負荷が発生し、運転が不本意に停止し
たり、あるいは樹脂洩れやスクリューの破損等の問題が
生じ、円滑な押出成形が困難になる。もっとも重量平均
分子量wは、成形製品である人工大理石が耐熱性の要
求される用途に用いられるものである場合、下限値とし
てwが80,000以上のものを用いることが必要で
ある。即ちwが8万未満のアクリル系樹脂を用いる
と、耐熱性の低下により、成形製品の上に高温の鍋を載
せたり着火している煙草を誤って落したような場合に表
面が損われるおそれが生じる。メルトフローレート(M
FR)及び重量平均分子量(w)の最も好ましい範囲
は、MFR:1.0g/10min以上、w12〜1
7万の範囲である。
(粉末状無機充填材) 粉末状無機充填材としては、特に水酸化アルミニウム粉
末を主材として用いることを必要とする。しかも該水酸
化アルミニウム粉末は、平均粒子径が10μm以上であ
り、かつ比表面積が2m2/g以下であるものを用いる
のが好ましく、更には粒子形状が略球形であるものを用
いることが好ましい。
末を主材として用いることを必要とする。しかも該水酸
化アルミニウム粉末は、平均粒子径が10μm以上であ
り、かつ比表面積が2m2/g以下であるものを用いる
のが好ましく、更には粒子形状が略球形であるものを用
いることが好ましい。
平均粒子径が10μm以下であると、シートの隠蔽性が
高すぎて、人工大理石としての風合いに劣るものとな
る。
高すぎて、人工大理石としての風合いに劣るものとな
る。
又、比表面積が2m2/gをこえて大きくなりすぎる
と、水酸化アルミニウムとマトリックス樹脂の界面の微
細な気泡により、やはり隠蔽性が高くなりすぎる。さら
には、比表面積の増大により、汚染物性が吸着し易くな
り、人工大理石としての耐汚染性に問題が生じる。
と、水酸化アルミニウムとマトリックス樹脂の界面の微
細な気泡により、やはり隠蔽性が高くなりすぎる。さら
には、比表面積の増大により、汚染物性が吸着し易くな
り、人工大理石としての耐汚染性に問題が生じる。
上記の要件を満たす水酸化アルミニウム粉末を充填材に
用いることにより、外観の良好な人工大理石の押出によ
る連続的な成形を支障なく行いうるのは、水酸化アルミ
ニウムの硬度がモース硬度2.5と比較的低いこと、粒
径が大きくてしかも比表面積が小さいこと、マトリック
ス樹脂と屈折率が近似していること、アクリル系樹脂に
対する漏れ性に劣ること等が相互に関連し相俟って有効
に作用しているものと考えられる。
用いることにより、外観の良好な人工大理石の押出によ
る連続的な成形を支障なく行いうるのは、水酸化アルミ
ニウムの硬度がモース硬度2.5と比較的低いこと、粒
径が大きくてしかも比表面積が小さいこと、マトリック
ス樹脂と屈折率が近似していること、アクリル系樹脂に
対する漏れ性に劣ること等が相互に関連し相俟って有効
に作用しているものと考えられる。
(可塑剤) 可塑剤の添加は、本来の可塑剤としての働きでアクリル
系樹脂の溶融粘度を低下させ、成形性を向上させるため
の有用なものであり、アクリル樹脂に対して相溶性を示
す液状可塑剤であることを必要とする。即ち、アクリル
系樹脂と相溶性のない可塑剤では、たとえそれを添加し
た成形材料が押出成形可能であったとしても成形品にブ
リードが発生したり、微小クラックを生じ易いものとな
り、実用上耐久性に劣るものとなる。また、可塑剤が液
状であることは、混練時にアクリル系樹脂粉末を濡ら
し、これに水酸化アルミニウム粉末を付着せしめて、均
一な混合物を得られ易くするために必要とするものであ
る。
系樹脂の溶融粘度を低下させ、成形性を向上させるため
の有用なものであり、アクリル樹脂に対して相溶性を示
す液状可塑剤であることを必要とする。即ち、アクリル
系樹脂と相溶性のない可塑剤では、たとえそれを添加し
た成形材料が押出成形可能であったとしても成形品にブ
リードが発生したり、微小クラックを生じ易いものとな
り、実用上耐久性に劣るものとなる。また、可塑剤が液
状であることは、混練時にアクリル系樹脂粉末を濡ら
し、これに水酸化アルミニウム粉末を付着せしめて、均
一な混合物を得られ易くするために必要とするものであ
る。
使用する可塑剤の透明性は、着色された成形品を製造し
ようとする場合にはさして問題にならない。しかし、白
色無垢の人工大理石を得ようとする場合、透明性がAP
HAで100を超える可塑剤を使用するときは成形品に
黄ばみを生じたり、その他有害な着色の原因となるため
好ましくない。従ってこの場合、可塑剤としては、透明
性がAPHAで100以下、特に好ましくは50以下の
もの用いるべきである。
ようとする場合にはさして問題にならない。しかし、白
色無垢の人工大理石を得ようとする場合、透明性がAP
HAで100を超える可塑剤を使用するときは成形品に
黄ばみを生じたり、その他有害な着色の原因となるため
好ましくない。従ってこの場合、可塑剤としては、透明
性がAPHAで100以下、特に好ましくは50以下の
もの用いるべきである。
その他可塑剤の種類等は特に限定されない。
使用可能な可塑剤としては例えばフタル酸エステル系の
ものとしてDMP、DOP、DBP等を、脂肪酸(二塩
基性)エステル系のものとしてDIOA、DBS、DO
S等を、またトリメリット酸エステル系のものとしてT
OTM等を挙示することができる。
ものとしてDMP、DOP、DBP等を、脂肪酸(二塩
基性)エステル系のものとしてDIOA、DBS、DO
S等を、またトリメリット酸エステル系のものとしてT
OTM等を挙示することができる。
(配 合) 成形用材料の配合割合は、アクリル系樹脂粉末と水酸化
アルミニウム粉末との混合物の総量を基準としてこれを
100wt%とした場合、アクリル系樹脂粉末20〜50
wt%、水酸化アルミニウム粉末80〜50wt%の範囲と
すべきである。アクリル系樹脂粉末の配合割合が20wt
%未満であり、従って水酸化アルミニウムの配合量が8
0wt%をこえると、水酸化アルミニウム粉末中にマトリ
ックス樹脂が均一に分散されず、その結果押出成形機中
で溶融軟化が十分に進まず、押出成形が困難になる。一
方、アクリル系樹脂粉末配合量が50wt%をこえ、相対
的に水酸化アルミニウム粉末の配合割合が50wt%未満
になると、たとえ押出成形操作は容易化されたとして
も、成形品における隠蔽性が不十分で透明感が強すぎる
ものとなり、天然大理石に似た重量感を表出できなくな
ると共に、耐熱性も不十分なものとなる。最も好ましい
配合割合は、アクリル系樹脂粉末において25〜40wt
%の範囲である。
アルミニウム粉末との混合物の総量を基準としてこれを
100wt%とした場合、アクリル系樹脂粉末20〜50
wt%、水酸化アルミニウム粉末80〜50wt%の範囲と
すべきである。アクリル系樹脂粉末の配合割合が20wt
%未満であり、従って水酸化アルミニウムの配合量が8
0wt%をこえると、水酸化アルミニウム粉末中にマトリ
ックス樹脂が均一に分散されず、その結果押出成形機中
で溶融軟化が十分に進まず、押出成形が困難になる。一
方、アクリル系樹脂粉末配合量が50wt%をこえ、相対
的に水酸化アルミニウム粉末の配合割合が50wt%未満
になると、たとえ押出成形操作は容易化されたとして
も、成形品における隠蔽性が不十分で透明感が強すぎる
ものとなり、天然大理石に似た重量感を表出できなくな
ると共に、耐熱性も不十分なものとなる。最も好ましい
配合割合は、アクリル系樹脂粉末において25〜40wt
%の範囲である。
可塑剤の配合量は、上記アクリル系樹脂粉末と水酸化ア
ルミニウム粉末との粉末混合物の総量を基準として、そ
れを100重量部とした場合、0.5重量部未満では所
期の添加効果を十分に得ることができない。即ち、アク
リル系樹脂を十分に漏らすことができず、水酸化アルミ
ニウム粉末が二次凝集したり、粗い粒子が偏析し、均一
な混合物を得ることができない。かつ可塑化効率として
の役目も十分に発揮されず、押出成形時、押出流動性が
安定せず長時間の均整な連続押出成形が困難になると共
に、押出成形したとしても成形製品中において水酸化ア
ルミニウム粉末の分布が不均一なものとなり、その凝集
物が核となって外部からの衝撃に対し極めて強度的に劣
るものとなる欠点が派生する。
ルミニウム粉末との粉末混合物の総量を基準として、そ
れを100重量部とした場合、0.5重量部未満では所
期の添加効果を十分に得ることができない。即ち、アク
リル系樹脂を十分に漏らすことができず、水酸化アルミ
ニウム粉末が二次凝集したり、粗い粒子が偏析し、均一
な混合物を得ることができない。かつ可塑化効率として
の役目も十分に発揮されず、押出成形時、押出流動性が
安定せず長時間の均整な連続押出成形が困難になると共
に、押出成形したとしても成形製品中において水酸化ア
ルミニウム粉末の分布が不均一なものとなり、その凝集
物が核となって外部からの衝撃に対し極めて強度的に劣
るものとなる欠点が派生する。
一方、可塑剤の配合量が5重量部をこえると、たとえ均
一混合物が得られたとしても、成形品の耐熱性が著しく
低下する。従って、可塑剤の配合量は0.5〜5重量部
の範囲とすべきであり、特に1.0〜3重量部の範囲で
添加することが好ましい。
一混合物が得られたとしても、成形品の耐熱性が著しく
低下する。従って、可塑剤の配合量は0.5〜5重量部
の範囲とすべきであり、特に1.0〜3重量部の範囲で
添加することが好ましい。
この発明に用いる成形材料は、上記の必須配合成分のほ
か、着色人工大理石を得るために着色剤を添加するこ
と、また滑剤として少量のステアリン酸、パルミチン酸
等の高級脂肪酸、そのアルカリ土類金属塩(カルシウム
塩、マグネシウム塩等)、あるいはモンタン酸ワック
ス、高級脂肪酸のアミド類等を添加すること等は当然に
許容される。また、必要に応じて、水酸化アルミニウム
粉末を予め脂肪酸金属塩、シランカップリング剤、チタ
ネートカップリング剤等で表面処理を行っても良い。更
にまた、この発明の効果を損わない範囲で、水酸化アル
ミニウム粉末の一部を、他の種類の粉末無機質充填材に
置換して、材料コストの低減、成形品外観の調整を行う
ものとすることも許容される。
か、着色人工大理石を得るために着色剤を添加するこ
と、また滑剤として少量のステアリン酸、パルミチン酸
等の高級脂肪酸、そのアルカリ土類金属塩(カルシウム
塩、マグネシウム塩等)、あるいはモンタン酸ワック
ス、高級脂肪酸のアミド類等を添加すること等は当然に
許容される。また、必要に応じて、水酸化アルミニウム
粉末を予め脂肪酸金属塩、シランカップリング剤、チタ
ネートカップリング剤等で表面処理を行っても良い。更
にまた、この発明の効果を損わない範囲で、水酸化アル
ミニウム粉末の一部を、他の種類の粉末無機質充填材に
置換して、材料コストの低減、成形品外観の調整を行う
ものとすることも許容される。
(成形条件) 成形に際しては先ず前配合材料の予備混合を行う。この
混合操作は、例えば攪拌羽根のあるヘンシェルミキサ
ー、リボンブレンダー、V型タンブラー等を用い、アク
リル系樹脂粉末、水酸化アルミニウム粉末、及び液状可
塑剤をそれぞれ前記配合割合に投入し、「まゝ粉」状の
塊状物がなくなるまで均一に混合することによって行
う。こゝに混合機として、攪拌羽根を有しないドライブ
レンダー等を使用することは長時間混合操作を行っても
「まゝ粉」状塊状物がなくならないため、不適当であ
る。また、混合機への該配合材料の投入順序はあまり問
題にならない。
混合操作は、例えば攪拌羽根のあるヘンシェルミキサ
ー、リボンブレンダー、V型タンブラー等を用い、アク
リル系樹脂粉末、水酸化アルミニウム粉末、及び液状可
塑剤をそれぞれ前記配合割合に投入し、「まゝ粉」状の
塊状物がなくなるまで均一に混合することによって行
う。こゝに混合機として、攪拌羽根を有しないドライブ
レンダー等を使用することは長時間混合操作を行っても
「まゝ粉」状塊状物がなくならないため、不適当であ
る。また、混合機への該配合材料の投入順序はあまり問
題にならない。
次に、上記予備混合操作によって得られた混合物を成形
材料として用い、これを固化押出成形装置によって所定
断面形状に固化押出成形する。こゝに、用いる押出成形
装置は、一般に高分子材料を丸棒や板パイプあるいは異
形品に押出成形するのに用いられているもので、押出機
で高分子材料を溶融しながら押出し、続いて押出ダイに
溶融した高分子材料を必要に応じて分配し、その先端に
取付けたフォーミングダイを通しながら冷却することに
より目的の形状と寸法に固化成形するものである。この
ような装置による固化押出し方法は、一般の樹脂はもと
より、特に溶融粘度が高く、流動性の悪い材料や、フィ
ラー高充填の材料の成形に好適使用しうるものである。
即ち溶融状態の材料をフォーミングダイ内で固化させて
押出すため、ダイ内部は非常な高圧になり、この為、成
形品にボイドや、気泡が発生するのを抑制でき、良好な
品質が得られる特長を有するものである。
材料として用い、これを固化押出成形装置によって所定
断面形状に固化押出成形する。こゝに、用いる押出成形
装置は、一般に高分子材料を丸棒や板パイプあるいは異
形品に押出成形するのに用いられているもので、押出機
で高分子材料を溶融しながら押出し、続いて押出ダイに
溶融した高分子材料を必要に応じて分配し、その先端に
取付けたフォーミングダイを通しながら冷却することに
より目的の形状と寸法に固化成形するものである。この
ような装置による固化押出し方法は、一般の樹脂はもと
より、特に溶融粘度が高く、流動性の悪い材料や、フィ
ラー高充填の材料の成形に好適使用しうるものである。
即ち溶融状態の材料をフォーミングダイ内で固化させて
押出すため、ダイ内部は非常な高圧になり、この為、成
形品にボイドや、気泡が発生するのを抑制でき、良好な
品質が得られる特長を有するものである。
この発明に用いられる上記固化押出成形装置の代表的な
ものゝ一例を示せば第1図に示すとおりである。同図中
(1)は押出機本体、(2)はそのシリンダー、(3)
はそれに内装した押出スクリュー、(4A)(4B)
(4C)(4D)はシリンダー(2)の第1ないし第4
加熱装置、(5)は材料供給ホッパー、(6)は駆動装
置、(7)はシリンダー(2)の先端の絞り部、(8)
はそれに続いて設けられた押出ダイ、(9)は更にその
前方に連設された水冷ジャケット(9a)付きのフォー
ミングダイ、(10)はゴムロールとかキャタピラ等より
なる成形体の引取装置、(11)(12)は上記絞り部
(7)及び押出ダイ(8)の加熱装置、(13)はシリン
ダー先端絞り部での樹脂圧力の測定器である。
ものゝ一例を示せば第1図に示すとおりである。同図中
(1)は押出機本体、(2)はそのシリンダー、(3)
はそれに内装した押出スクリュー、(4A)(4B)
(4C)(4D)はシリンダー(2)の第1ないし第4
加熱装置、(5)は材料供給ホッパー、(6)は駆動装
置、(7)はシリンダー(2)の先端の絞り部、(8)
はそれに続いて設けられた押出ダイ、(9)は更にその
前方に連設された水冷ジャケット(9a)付きのフォー
ミングダイ、(10)はゴムロールとかキャタピラ等より
なる成形体の引取装置、(11)(12)は上記絞り部
(7)及び押出ダイ(8)の加熱装置、(13)はシリン
ダー先端絞り部での樹脂圧力の測定器である。
ところで、この発明の実施においては、上記押出ダイ
(8)及びフォーミングダイ(9)の内面の押出材料と
の接触面に、成形用材料の固着防止のために特定の付滑
処理が施されなければならない。この付滑処理は、人工
大理石の表面性状、風合を一定かつ良好に保持しながら
長時間の連続的な押出成形を可能とするために必須とす
るものであり、静ないし動摩擦係数が0.3以下で、し
かも引張強度が50kg・f/(10mm)以上の付滑材層
(14)を押出ダイ(8)及びフォーミングダイ(9)の
内面の全体に貼着等によって付与することによって行う
ものである。付滑材層(14)は、その摩擦係数が0.3
をこえるものでは、成形用材料の押出圧力が高まり、後
述の好ましい所定圧力が保持できないものとなって実際
上成形が困難になる。好ましい摩擦係数は0.15以下
である。
(8)及びフォーミングダイ(9)の内面の押出材料と
の接触面に、成形用材料の固着防止のために特定の付滑
処理が施されなければならない。この付滑処理は、人工
大理石の表面性状、風合を一定かつ良好に保持しながら
長時間の連続的な押出成形を可能とするために必須とす
るものであり、静ないし動摩擦係数が0.3以下で、し
かも引張強度が50kg・f/(10mm)以上の付滑材層
(14)を押出ダイ(8)及びフォーミングダイ(9)の
内面の全体に貼着等によって付与することによって行う
ものである。付滑材層(14)は、その摩擦係数が0.3
をこえるものでは、成形用材料の押出圧力が高まり、後
述の好ましい所定圧力が保持できないものとなって実際
上成形が困難になる。好ましい摩擦係数は0.15以下
である。
また、引張強度が50kg・f(10mm幅)未満では、押
出成形時に成形用材料が強く摺擦されることによって付
滑材層(14)が早期に破損し、潤滑効果がなくなり、推
進力が低下して連続的な成形が困難になる。好ましく
は、引張強度100kg・f/(10mm幅)以上のものと
するのが良い。
出成形時に成形用材料が強く摺擦されることによって付
滑材層(14)が早期に破損し、潤滑効果がなくなり、推
進力が低下して連続的な成形が困難になる。好ましく
は、引張強度100kg・f/(10mm幅)以上のものと
するのが良い。
付滑材層(14)の構成材料は、上記摩擦係数及び引張強
度を有するものであれば、その材質や構成が特に限定さ
れるものではないが、低摩擦係数の点でフッ素系樹脂を
付滑材として用いるのが好適である。なかでも特に4フ
ッ化エチレン樹脂(PTFE)を用いるのが好適であ
る。所要の引張強度の付与は、上記付滑材とする樹脂フ
ィルムないしはシートの厚みを増大する方法によって対
処しても良いが、付滑材とする樹脂フィルム自体に薄い
ものを用いながら所要の強度を付与するために、ガラス
繊維、ケブラ繊維あるいは金属繊維等の抗張性繊維より
なる芯層に上記樹脂フィルムをラミネートした複合材と
することによって対応するのが有利である。
度を有するものであれば、その材質や構成が特に限定さ
れるものではないが、低摩擦係数の点でフッ素系樹脂を
付滑材として用いるのが好適である。なかでも特に4フ
ッ化エチレン樹脂(PTFE)を用いるのが好適であ
る。所要の引張強度の付与は、上記付滑材とする樹脂フ
ィルムないしはシートの厚みを増大する方法によって対
処しても良いが、付滑材とする樹脂フィルム自体に薄い
ものを用いながら所要の強度を付与するために、ガラス
繊維、ケブラ繊維あるいは金属繊維等の抗張性繊維より
なる芯層に上記樹脂フィルムをラミネートした複合材と
することによって対応するのが有利である。
上記の固化押出成形装置において、成形材料はホッパー
(5)から投入され、シリンダー(2)内において加熱
作用を受けて溶融軟化しながらスクリュー(3)により
混練され、絞り部(7)を経て押出ダイ(8)から所定
形状に押出される。そして、押出ダイから押出された押
出物は、フォーミングダイ(9)を通る間にそれに装備
する水冷ジャケット(9a)で冷却され、所定断面形状
に賦形されて固化状態の成形体(A)、即ち人工大理石
に製造される。
(5)から投入され、シリンダー(2)内において加熱
作用を受けて溶融軟化しながらスクリュー(3)により
混練され、絞り部(7)を経て押出ダイ(8)から所定
形状に押出される。そして、押出ダイから押出された押
出物は、フォーミングダイ(9)を通る間にそれに装備
する水冷ジャケット(9a)で冷却され、所定断面形状
に賦形されて固化状態の成形体(A)、即ち人工大理石
に製造される。
ところで、前述のように、水酸化アルミニウムは、18
0℃を超えると、徐々に分解が始まり水とアルミナに変
化するが、この水分が通常の押出成形法では発泡となり
製品の外観を著しく阻害する原因となる。これに対し、
固化押出法を用い、高圧下で成形することにより、充填
材として水酸化アルミニウムを用いても、発泡のない良
好な品質の人工大理石を得ることが可能となるが、固化
押出法を用いれば、どんな温度でも成形出来る訳ではな
く、限定された条件下においてのみ実施が可能となる。
0℃を超えると、徐々に分解が始まり水とアルミナに変
化するが、この水分が通常の押出成形法では発泡となり
製品の外観を著しく阻害する原因となる。これに対し、
固化押出法を用い、高圧下で成形することにより、充填
材として水酸化アルミニウムを用いても、発泡のない良
好な品質の人工大理石を得ることが可能となるが、固化
押出法を用いれば、どんな温度でも成形出来る訳ではな
く、限定された条件下においてのみ実施が可能となる。
その第1の条件は、押出温度である。即ち、該押出温度
は、押出機本体(1)のシリンダー(2)部分、シリン
ダー先端絞り部(7)、および押出ダイ(8)部分のい
ずれの部分においても、180℃〜220℃の範囲内、
好ましくは190℃〜210℃の範囲に設定されなけれ
ばならない。この設定温度が180℃未満の場合は、ア
クリル系樹脂の溶融軟化が十分に進行しないため、押出
機の背圧が大きくなりすぎて押出成形が困難となる。一
方、設定温度が220℃を超える場合は、水酸化アルミ
ニウムの分解が促進される為、固化押出法においても発
泡を抑えることは出来ず、製品の価値を著しく低下させ
てしまう。
は、押出機本体(1)のシリンダー(2)部分、シリン
ダー先端絞り部(7)、および押出ダイ(8)部分のい
ずれの部分においても、180℃〜220℃の範囲内、
好ましくは190℃〜210℃の範囲に設定されなけれ
ばならない。この設定温度が180℃未満の場合は、ア
クリル系樹脂の溶融軟化が十分に進行しないため、押出
機の背圧が大きくなりすぎて押出成形が困難となる。一
方、設定温度が220℃を超える場合は、水酸化アルミ
ニウムの分解が促進される為、固化押出法においても発
泡を抑えることは出来ず、製品の価値を著しく低下させ
てしまう。
また、第2の条件は、冷却ジャケット付フォーミングダ
イ(9)による成形体(A)の冷却温度である。即ち、
フォーミングダイ(9)の出口における成形体(A)の
温度が150℃以下、好ましくは120℃以下になるよ
うに十分な冷却が行われなければならない。この冷却温
度が150℃を超えると、冷却ジャケット付フォーミン
グダイ(9)より押出される人工大理石成形体は軟化し
た状態であり、その表面に発泡や、フクレ等の外観不良
を発生すると共に、賦形も困難なものとなる。
イ(9)による成形体(A)の冷却温度である。即ち、
フォーミングダイ(9)の出口における成形体(A)の
温度が150℃以下、好ましくは120℃以下になるよ
うに十分な冷却が行われなければならない。この冷却温
度が150℃を超えると、冷却ジャケット付フォーミン
グダイ(9)より押出される人工大理石成形体は軟化し
た状態であり、その表面に発泡や、フクレ等の外観不良
を発生すると共に、賦形も困難なものとなる。
そしてまた、第3の条件は、前述のように押出ダイ
(8)及びフォーミングダイ(9)の内面の全体に所定
の物性を備えた付滑材層(14)の被覆形成による特定の
付滑処理を施した状態のもとに固化押出成形操作を行う
ことである。この付滑処理を有しない状況下では、表面
性状の安定した人工大理石の長時間の連続押出成形を行
うことができない。
(8)及びフォーミングダイ(9)の内面の全体に所定
の物性を備えた付滑材層(14)の被覆形成による特定の
付滑処理を施した状態のもとに固化押出成形操作を行う
ことである。この付滑処理を有しない状況下では、表面
性状の安定した人工大理石の長時間の連続押出成形を行
うことができない。
更にまたその他の条件として、シリンダー絞り部(7)
での押出樹脂圧力は、50kg/cm2〜500kg/cm2、好
ましくは70kg/cm2〜350kg/cm2の範囲内で運転さ
れなければならない。樹脂圧力が50kg/cm2未満では
巣入りや発泡が発生し易く製品の人工大理石としての品
質を低下させてしまう。又、500kg/cm2を超える
と、機械的に限界であり、押出機や押出ダイフォーミン
グダイを破損する虞れがある。
での押出樹脂圧力は、50kg/cm2〜500kg/cm2、好
ましくは70kg/cm2〜350kg/cm2の範囲内で運転さ
れなければならない。樹脂圧力が50kg/cm2未満では
巣入りや発泡が発生し易く製品の人工大理石としての品
質を低下させてしまう。又、500kg/cm2を超える
と、機械的に限界であり、押出機や押出ダイフォーミン
グダイを破損する虞れがある。
発明の効果 この発明によれば、マトリックス樹脂として透明性、耐
熱性等に優れたアクリル系樹脂粉末を選択することのほ
か、特に粉末無機充填材として水酸化アルミニウム粉末
を選択し、これらの粉末と液状可塑剤との混合物を成形
材料として用い、かつ、固化押出法の採用と、押出温度
条件及びフォーミングダイによる冷却温度条件の特定範
囲の設定と、更にまた押出ダイ及びフォーミングダイへ
の特定の付滑処理との組合せにより、従来、成形不可能
なものとされていた押出成形法により、支障なく高品位
の人工大理石の連続的な成形を行うことができる。
熱性等に優れたアクリル系樹脂粉末を選択することのほ
か、特に粉末無機充填材として水酸化アルミニウム粉末
を選択し、これらの粉末と液状可塑剤との混合物を成形
材料として用い、かつ、固化押出法の採用と、押出温度
条件及びフォーミングダイによる冷却温度条件の特定範
囲の設定と、更にまた押出ダイ及びフォーミングダイへ
の特定の付滑処理との組合せにより、従来、成形不可能
なものとされていた押出成形法により、支障なく高品位
の人工大理石の連続的な成形を行うことができる。
従って、任意の長尺の、かつ所要断面形状の人工大理石
を高能率に製造しうると共に、製造された人工大理石
は、透明性と隠蔽性とがうまく調和し、深み、重厚感に
優れて天然大理石に近似した外観を有し、かつ品質的に
も全体に均整な高品位のものを得ることが出来る。
を高能率に製造しうると共に、製造された人工大理石
は、透明性と隠蔽性とがうまく調和し、深み、重厚感に
優れて天然大理石に近似した外観を有し、かつ品質的に
も全体に均整な高品位のものを得ることが出来る。
実施例 マトリックス樹脂、粉末状無機充填材、及び可塑剤とし
て下記第1表のものを用意した。
て下記第1表のものを用意した。
一方、固化押出成形装置として、第1図に示したような
フルライト型の成形機(口径:50mm、L/D=32、
スクリュー圧縮比:2.5)を用い、その押出ダイ
(8)及びフォーミングダイ(9)の内面の全体に、第
2表に示すような各種の材料からなる付滑材層(14)を
被覆形成せしめるものとした。
フルライト型の成形機(口径:50mm、L/D=32、
スクリュー圧縮比:2.5)を用い、その押出ダイ
(8)及びフォーミングダイ(9)の内面の全体に、第
2表に示すような各種の材料からなる付滑材層(14)を
被覆形成せしめるものとした。
上記第1表の材料を下記第3表に示す配合割合でヘンシ
ェルミキサーに投入し、30分間常温で混合した。
ェルミキサーに投入し、30分間常温で混合した。
そしてその混合物を上記の固化押出成形機により、押出
条件を第3表に示すように各種に変更して固化押出成形
し、厚さ12mm、幅790mmの各種板状成形品を得た。
条件を第3表に示すように各種に変更して固化押出成形
し、厚さ12mm、幅790mmの各種板状成形品を得た。
そして、押出成形時における押出成形性を評価すると共
に、各成形品についてその製品外観を調べた。その評価
方法は下記のとおりとし、評価結果を第3表に併せて示
す。
に、各成形品についてその製品外観を調べた。その評価
方法は下記のとおりとし、評価結果を第3表に併せて示
す。
製品外観 ○…発泡による巣入りや、ボイドがなく平滑で美麗な表
面が得られたもの。
面が得られたもの。
×…発泡により、内部に巣入りや、ボイドが生じたり、
表面が凹凸になったもの。
表面が凹凸になったもの。
押出成形性 ○…押出機の負荷が定格値以内であり、安定して24時
間以上連続に押出できたもの。
間以上連続に押出できたもの。
×…押出機の負荷が過大となりスクリューが運転中停止
したり、変動が著しく大きく24時間以上の安定押出が
出来なかったもの。
したり、変動が著しく大きく24時間以上の安定押出が
出来なかったもの。
上掲第3表の評価に示すように、この発明の規定条件に
従う実施例1〜4の製造方法によるものにおいては、い
ずれも24時間以上の連続的な固化押出成形操作の継続
が可能であり、高能率に、しかも外観品質の良好な人工
大理石を得ることができるものであった。
従う実施例1〜4の製造方法によるものにおいては、い
ずれも24時間以上の連続的な固化押出成形操作の継続
が可能であり、高能率に、しかも外観品質の良好な人工
大理石を得ることができるものであった。
これに対し、押出温度条件が高すぎたり、あるいは低す
ぎる比較例5、6によるときは、押出機の負荷過大や変
動で製板ができなかったり、あるいは製板できても発泡
やボイドを生じて良好な品質の成形品を得ることができ
なかった。またフォーミングダイの水冷ジャケットによ
る成形体の冷却が不十分でダイ出口における成形体の温
度が高すぎる比較例7の場合、及び冷却ジャケットを有
しない(使用しない)フォーミングダイを用いて成形し
た比較例8の場合は、いずれも発泡によるボイドやふく
れの発生を抑えることができず、やはり品質的に優れた
成形品を得ることができなかった。
ぎる比較例5、6によるときは、押出機の負荷過大や変
動で製板ができなかったり、あるいは製板できても発泡
やボイドを生じて良好な品質の成形品を得ることができ
なかった。またフォーミングダイの水冷ジャケットによ
る成形体の冷却が不十分でダイ出口における成形体の温
度が高すぎる比較例7の場合、及び冷却ジャケットを有
しない(使用しない)フォーミングダイを用いて成形し
た比較例8の場合は、いずれも発泡によるボイドやふく
れの発生を抑えることができず、やはり品質的に優れた
成形品を得ることができなかった。
更にまた、押出ダイ及びフォーミングダイに付滑材層を
付与しなかった比較例9によるときは、初期の時点から
全く押出成形を行うことができず、また付滑材層の物性
がこの発明の規定値から逸脱する比較例10、11によ
る場合は、いずれも運転開始後24時間未満で付滑材層
の樹脂フィルムが破損し、以降成形が困難になるもので
あった。
付与しなかった比較例9によるときは、初期の時点から
全く押出成形を行うことができず、また付滑材層の物性
がこの発明の規定値から逸脱する比較例10、11によ
る場合は、いずれも運転開始後24時間未満で付滑材層
の樹脂フィルムが破損し、以降成形が困難になるもので
あった。
第1図はこの発明の押出成形操作に用いる固化押出成形
装置の一例を示す概略縦断面図である。 (1)……押出機本体、(2)……シリンダー、 (8)……押出ダイ、(9)……フォーミングダイ、 (9a)……水冷ジャケット、(14)……付滑材層。
装置の一例を示す概略縦断面図である。 (1)……押出機本体、(2)……シリンダー、 (8)……押出ダイ、(9)……フォーミングダイ、 (9a)……水冷ジャケット、(14)……付滑材層。
Claims (2)
- 【請求項1】マトリックス樹脂としてのアクリル系樹脂
粉末と、粉末状無機充填材としての水酸化アルミニウム
粉末であって、平均粒子径10μm以上、比表面積2m
2/g以下で略球形をなす水酸化アルミニウム粉末と
を、上記アクリル系樹脂に対して相溶性を有する少量の
液状可塑剤と共に均一に混合した混合物を成形用材料と
して用い、該成形用材料を押出成形機の押出ダイから所
定形状に押出した直後に冷却ジャケット付きフォーミン
グダイに導通して固化状態に成形する固化押出成形を行
うものとし、かつ該固化押出成形を行うに際し、押出機
による押出温度を180〜220℃、フォーミングダイ
による成形体の冷却温度を150℃以下に設定制御する
と共に、前記押出ダイ及びフォーミングダイの内面の成
形用材料との接触面の全体に、摩擦係数0.3以下、引
張強度50kg・f(10mm幅)以上の付滑材層を被覆形
成せしめた状態のもとに、前記固化押出成形操作を行う
ことを特徴とする押出成形による人工大理石の製造方
法。 - 【請求項2】付滑材層が、4フッ化エチレン樹脂を付滑
材とするフィルムないしシートからなる請求項(1)記
載の押出成形による人工大理石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2274386A JPH0661815B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 押出成形による人工大理石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2274386A JPH0661815B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 押出成形による人工大理石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147820A JPH04147820A (ja) | 1992-05-21 |
| JPH0661815B2 true JPH0661815B2 (ja) | 1994-08-17 |
Family
ID=17540946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2274386A Expired - Fee Related JPH0661815B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 押出成形による人工大理石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661815B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5431927A (en) * | 1992-06-16 | 1995-07-11 | Colgate-Palmolive Company | Pet food product having oral care properties |
-
1990
- 1990-10-11 JP JP2274386A patent/JPH0661815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04147820A (ja) | 1992-05-21 |
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