JP2002322807A

JP2002322807A - プラスチック複合パネル

Info

Publication number: JP2002322807A
Application number: JP2001132089A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Harada; 泰宏原田; Shiro Miyata; 志郎宮田; Koichi Kitao; 幸市北尾; Hidekazu Tsuruta; 秀和鶴田; Akihiko Furuta; 彰彦古田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート型枠パネル等に必要な剛性と軽
さを満足し、かつ耐衝撃性、釘打ち性に優れたプラスチ
ック複合パネルを提供すること。【解決手段】中心層と、該中心層両側の外層とを有す
るプラスチック複合パネルにおいて、前記中心層及び／
又は外層がゴム成分を含有し、該ゴム成分が平均粒子径
を０．１μm〜１００μmとする分散状態であることを特
徴とするプラスチック複合パネルを用いる。また、前記
プラスチック複合パネルの主成分がポリオレフィン樹脂
であり、前記ゴム成分がＥＰＲであるものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建材分野で用いら
れる内外装材、土木工事の鉄筋コンクリート施工現場や
工場内で使用されるコンクリート型枠用パネル等に使用
されるプラスチック複合パネルに関し、特に軽量で曲げ
剛性に優れたプラスチック複合パネルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】建材用パネルには、安価で加工性に優れ
た南洋材合板が広く使用されてきた。しかし、近年乱伐
により森林資源の枯渇による二酸化炭素消費能力の低
下、および使用後の焼却処理による二酸化炭素排出が問
題視され、世界的に地球温暖化防止が大きな課題となる
中で、合板製パネルの代替材の開発、普及が強く望まれ
ている。

【０００３】このような要望に対して、従来より、多く
の代替材が提案されている。例えば鋼鉄、アルミニウム
製の金属型枠などは剛性、耐衝撃性などに優れ、これら
の特性が要求される特殊分野などで一部利用されている
ものの、重いことから、木材合板の汎用的な代替材とな
るには至っていない。軽さの点で有望なのは、プラスチ
ックを主な原料としたものである。特開平８−１００５
２３号公報には、発泡スチロール板を他の熱可塑性樹脂
で挟み込んだサンドイッチ構造として一体化させたコン
クリート型枠が開示されている。また、特開平８−２０
７１９０号公報には、硬質ウレタン発泡体をガラス繊維
入りポリプロピレン樹脂シートで挟み込んだ、サンドイ
ッチ構造として一体化させたプラスチック複合パネルが
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のプラス
チック系代替材料は一部内装材に使用されてはいるもの
の、コンクリート型枠用パネル等に求められる要求性能
を満足するものではなく、普及には至っていない。

【０００５】例えば、特開平８−１００５２３号公報に
は中心層の発泡スチロール板の密度を１〜１０kg/m³と
したコンクリート型枠が開示されているが、これを実際
にコンクリート型枠用パネルとして使用する際には釘を
打つ必要があり、桟木を打ちつけた際に釘が緩む、ある
いは板が簡単に割れてしまうという問題がある。また、
特開平８−２０７１９０号公報に開示されている外層が
ガラス繊維入り樹脂からなるプラスチック複合パネルを
用いると、釘打ち時の割れの問題や、鋸切断時の鋸刃の
消耗が早いなどの使用上の問題が有り、さらに使用後の
リサイクルが難しいという問題もある。

【０００６】また、上記のように中心層を軽量化のため
に気泡を有する発泡状態とし、その両面に高剛性の外層
を設けたプラスチック複合パネルにおいては、強度を上
げるために外層に硬いプラスチックを用いるので、落下
時や釘打ち時の衝撃による割れの発生の問題がある。従
って、従来のプラスチック製型枠用パネルは、耐衝撃性、
釘打ち性の面で不十分であり、既存の木材型枠の代替を
実現できていない。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的は、必要な剛性と軽さを満足し、かつ耐衝撃
性、釘打ち性に優れたプラスチック複合パネルを提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は以下の手段を用いる。（１）中心層と、該中心層両側の外層とを有するプラス
チック複合パネルにおいて、前記中心層及び／又は外層
がゴム成分を含有し、該ゴム成分が平均粒子径を０．１
μm〜１００μmとする分散状態であることを特徴とする
プラスチック複合パネル。（２）前記プラスチック複合パネルの主成分がポリオレ
フィン樹脂であり、前記ゴム成分がＥＰＲであることを
特徴とする（１）記載のプラスチック複合パネル。（３）中心層及び／又は外層中でのゴム成分の含有量が
５ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ％であることを特徴とする
（１）または（２）に記載のプラスチック複合パネル。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１０】図１は本発明のプラスチック複合パネルの
一実施形態を示す断面の模式図である。図１において、
本発明のプラスチック複合パネルは主原料がプラスチッ
クであり、中心層１とその両側の外層２よりなり、中心
層１を気泡を有する発泡構造とすることでコンクリート
型枠用パネルに必要な軽量化を実現している場合であ
る。また中心層１の両側に、発泡構造を有しない、また
は発泡構造を有していても気泡化率が中心層１に比べて
低い外層２を設けることによりコンクリート型枠用パネ
ルに必要な剛性を付与している。パネル全体の厚さは通
常１２ｍｍ以上で一般的なプラスチックパネルより厚い
ものであり、外層２の厚さはパネル全体の厚さの２〜２
０％が好ましく、例えばパネル全体の厚さが１２ｍｍの
場合、外層２は０．５〜２ｍｍ、より好ましくは０．８
〜１．５ｍｍとして、軽量化と曲げ剛性を兼ね備えた構
成とする。本発明ではこのプラスチック複合パネルの中
心層及び／又は外層中にゴム成分を分散状態で含有させ
ることにより、耐衝撃性、釘打ち性を向上させる。ゴム
成分が平均粒子径０．１μm〜１００μmで分散している
ことにより、衝撃を受けたときに発生するクラックの伝
播を防止し、また釘を打ち込んだ際に釘の抜けを防止し
て、プラスチック複合パネルの耐衝撃性および釘打ち性
を向上させることができる。

【００１１】本発明のプラスチック複合パネルの中心層
１は気泡を有する発泡構造であることが好ましく、中心
層１の気泡化率は２０〜６０％とするのが好ましい。本
発明において、型枠としての作業性向上の観点から軽量
化のために、樹脂成形体を発泡構造とすることが好まし
いが、単に均一に発泡させるだけでは、型枠としての加
工性、例えば釘打ち時の釘抜き抵抗力低下、釘抜け、割
れ発生などの問題を生じることがあり、また型枠として
必要な曲げ剛性も不足する場合もあるので、気泡化率を
好適に調整することが好ましい。発泡方法としては、公
知の化学発泡法、ガス発泡法、機械発泡法、水発泡法な
ど、いずれも適用可能である。

【００１２】本発明のプラスチック複合パネルは熱可塑
性または熱硬化性樹脂を原料として製造することが好ま
しい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロ
ピレン−エチレンランダム共重合体、ＡＢＳ、ポリスチ
レン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンなどの汎
用的な樹脂が挙げられる。熱硬化性性樹脂としては、尿
素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂
などがあげられる。

【００１３】本発明で用いるゴム成分としては、ＥＰＲ
（エチレン−プロピレンゴム）、ＳＢＲ（スチレン−ブ
タジエンゴム）、ポリブタジエン、天然ゴム、ブチルゴ
ム、ＮＢＲ（アクリルニトリル−ブタジエンゴム）等の
弾性体が挙げられる。その他、弾性率が天然ゴムに近い
もの、または原料樹脂の１／１０００〜１／５０００程
度の弾性率を有するものを用いれば効果がある。

【００１４】本発明のゴム成分の分散状態について詳し
く説明する。ゴム成分はプラスチック複合パネル中に分
散状態で存在していることが必要である。本発明のプラ
スチック複合パネルの原料樹脂中にゴム成分を添加する
場合、有機物であるゴム成分は液体状等であり、特定の
形状を有しない不定形である。このゴム成分を樹脂に混
合してプラスチックを成形すると、樹脂とゴム成分の組
み合わせにより、樹脂部とゴム成分が完全に溶け合って
混合される場合、巨視的に分離する場合、コロイド状に
類似して一方の成分が他方の成分中に分散する場合等が
ある。単に樹脂中にゴム成分を添加するだけでは耐衝撃
性は向上せず、逆に悪くなる場合がある。本発明におい
てはゴム成分が樹脂中に球状の粒子として分散している
ことが必要であり、ゴム成分が分散することにより、耐
衝撃性および釘打ち性が向上する。これとは逆にゴム成
分中に樹脂が分散する場合は効果がない。樹脂部とゴム
成分はマクロ的には一体化しており、両者の判別は肉眼
では困難な場合がほとんどであるが、その場合も染色等
の手段を用いれば判別可能である。樹脂中に粒子状に分
散するゴム成分の平均粒子径は０．１μm〜１００μmと
なるように分散させる必要がある。耐衝撃性向上のため
には粒子径が小さいものが好ましく、釘の引き抜き抵抗
を大きくするためには粒子径が大きいものが好ましい。
粒子径が０．１μmより小さいとゴム成分と樹脂の界面
の応力集中効果があまりみられず、１００μm超えであ
ると衝撃を受けた際にゴム成分と樹脂の界面にクラック
を生じ易くなり、耐衝撃性、釘打ち性が低下する。さら
に好ましくは樹脂中のゴム成分の平均粒子径を０．４〜
１０μmとする。

【００１５】樹脂中にゴム成分を粒子径０．１μm〜１
００μmになるように分散状態として含有させること
は、海−島構造における島部分としてゴム成分を分布さ
せることである。海−島構造（matrix domain structur
e）とは、図２に示すように樹脂３中にゴム成分４が海
の中の島のように分散状に分布している構造である。ゴ
ム成分の粒子が完全に樹脂中に溶けこまずに、しかも樹
脂と分離することなく、島として分布していることによ
り、衝撃が加わった際に、ゴム粒子と樹脂との界面に応
力が集中し、ゴム粒子自体が変形を起こすので、ゴム粒
子周辺の樹脂のガラス転移温度が局部的に低下し、衝撃
を緩和する。また、打ち込んだ釘を引き抜く場合もゴム
粒子が樹脂中に島として分布する事により、釘に接触し
て引き抜きの摩擦力を大きくするので、耐釘抜き性が向
上する。ゴム成分が完全に樹脂と相溶してしまい、島と
して存在しない場合は効果がない。一方、ゴム成分と樹
脂の相溶性が悪いと膨張収縮で島と海の界面に隙間が生
じ、海−島構造でなくなる場合は性能が低下する。樹脂
とゴム成分の界面の接着性が良好で、接着力が強固であ
るほど効果的である。

【００１６】プラスチック複合パネルの原料樹脂がポリ
オレフィン樹脂、例えばポリプロピレンやポリエチレン
である場合、本発明で用いるゴム成分としては、ＥＰＲ
が特に効果的である。ＥＰＲはポリオレフィン樹脂、特
にポリプロピレン、ポリエチレン樹脂と相溶性があるた
めに、樹脂とゴム成分の界面の接着性が良好であり、外
的な応力によってプラスチック複合パネルに生じるクラ
ックを抑制出来る。

【００１７】本発明のゴム成分の添加量は、中心層又は
／及び外層の原料樹脂中に５ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ
％とすることが好ましい。添加量が５ｍａｓｓ％未満で
は亀裂の伝播を抑止し難く、４０ｍａｓｓ％を超えて添
加すると、剛性が低下する。さらに好ましくはゴム成分
の添加量を５ｍａｓｓ％〜２０ｍａｓｓ％とする。

【００１８】本発明のゴム成分はプラスチック複合パネ
ル全体に混合することが好ましいが、中心層または外層
のみの添加でも効果がある。

【００１９】中心層１と外層２を構成するプラスチック
として、産業廃棄物として排出されるプラスチック、及
び一般の家庭のごみとして排出される廃プラスチック等
を原料に用いて、リサイクル製品としてのプラスチック
複合パネルを製造することもできる。

【００２０】本発明で廃プラスチックを原料として用い
る場合、産業廃棄物として排出されるプラスチック、お
よび一般の家庭のごみとして排出される廃プラスチック
の双方を用いることができるが、ある程度排出段階で分
別がなされた、容器包装リサイクル法で対象とされるプ
ラスチック製品などであることが好ましい。これら容器
包装リサイクルプラスチックは、主としてポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリエチレンテレフタレートなどの汎用プラスチックと
金属箔や紙、その他の調味料類などの異物が混合された
状態であるが、型枠としての軽さを保持するため、ある
いは型枠として使用後のリサイクルを考慮してポリ塩化
ビニルなどの塩素系プラスチックを除外するために、例
えば破砕後に比重分離法などを用いて、低比重成分だけ
を分離して用いることが好ましい。比重分離の溶媒とし
ては水を用いることが一般的であることから、比重１．
０以下の成分を分離することは工業的にも容易である。
ここで分離された比重１．０以下の成分は、主としてポ
リエチレン、ポリプロピレンであり、一部ポリスチレ
ン、その他分離できなかった異物が混入した形となるの
が通常であるが、本発明においては、若干の異物が混入
した低比重分を用いても問題はない。

【００２１】本発明のプラスチック複合パネルにおい
て、中心層１と外層２は溶融接着していることが好まし
い。中心層１と外層２を高価な接着剤などを用いて接着
すると、経済面で木材合板を代替することは困難であ
る。中心層１と外層２を同時に溶融押出成形して成形し
ても良いし、中心層１を成形後に中心層１の外表面に外
層２を加圧貼り付けして製造しても良い。プラスチック
成形体の表面を加圧・圧縮することにより中心層１の一
部を変化させて外層２とし、中心層の両外側に外層を有
する３層構造を一体として成形する方法もある。いずれ
の場合も、原料樹脂にゴム成分を添加して本発明のプラ
スチック複合パネルを製造する。原料樹脂にゴム成分を
添加し混練する際の温度および剪断力を適宜設定するこ
とにより、ゴム成分を任意の粒子径として樹脂中に分散
状に含有させることができる。

【００２２】本実施の形態では中心層と外層を持つ３層
構造の場合を示したが、表面性を向上させるために本発
明のプラスチック複合パネルの表面にさらに別の層を貼
り付けするなど、中心層や外層をさらに多層構造にする
場合などにも本発明を適用することができる。

【００２３】樹脂とゴム成分の界面の接着性を高めるた
めに、樹脂中にジメチロールフェノール変性PPや無水マ
レイン酸変性−末端ゴム変性等の反応性相溶化剤を添加
することもできる。

【００２４】またプラスチック複合パネルとしての特性
を向上させるために、フィラー、木材粉等を、ゴム成分
と同時に配合することもできる。粉砕木材の添加は、廃
プラスチックを材料に用いた場合、異臭低減効果がある
ので特に効果的であり、１〜１０ｍｍのサイズのものを
５０ｍａｓｓ％以下添加すると効果的である。

【００２５】

【実施例】ゴム成分としてＥＰＲ、ＳＢＲ、天然ゴム
を、原料樹脂としてエポキシ樹脂、ホモポリプロピレン
を用いて、原料樹脂に対してゴム成分を１０、２０、４
０ｍａｓｓ％の割合で添加して、表１に示すNo.１〜８
のプラスチック複合パネルを製造した。また、ゴム成分
を添加しないものも製造した（Ｎｏ．９）。ＥＰＲ、Ｓ
ＢＲの粒子径は、表1に示すように変化させた。ホモポ
リプロピレンはMFRが2、密度が９１０kg/m³のものを用
いた。

【００２６】原料樹脂及びゴム成分を混合し、中心層用
にはさらに発泡剤を添加して、２軸混練押出機で剪断が
十分かかる状態で混練して押出し、２種３層Ｔ型ダイス
により溶融状態で厚さ約１２ｍｍ、幅約０．８ｍ程度の
シート状に押出成形した。成形された中心部が発泡構造
を有するシートをベルト状のプレス装置で、両面から加
圧・整形しながら冷却し、両端部をカットし、最終的に
幅６００ｍｍ、長さ１８００ｍｍ、厚み１２ｍｍのパネ
ルを製造した。このようにして製造したプラスチック複
合パネルは、中心部が発泡状態であり、中心層と外層を
有する、軽量でかつ高剛性のプラスチック複合パネルで
あった。

【００２７】製造したプラスチック複合パネル内のゴム
成分の分散状態について観測した。No.１〜７について
は、ゴム成分が樹脂成分に溶けこまずに、粒子として観
測され、海−島構造における島部分である事が確認でき
た。またNo.３〜７については任意に切り出した樹脂１m
m³中に存在する粒子の個数のばらつきが±１０％以内で
あり、さらに粒子間の距離のばらつきが±１０％以内で
あったので、均一に分散していることが分かった。ＳＢ
Ｒを添加したNo.１および２については、分散状態は偏
りがあり、不均一であった。No.６、７では海−島構造
が観測されたが、形成される粒子の平均粒子径が０．１
μm未満または１００μm超えであり、本発明の範囲外で
あった。天然ゴムを添加したNo.８は、全体的に不均一
に分散して、巨視的に樹脂とゴム成分が分離しており、
どちらが島でどちらが海かわからない状態で、海−島構
造では無かった。また樹脂との界面に空隙も見られた。

【００２８】これらのプラスチック複合パネルについて
落錘衝撃試験、釘打ち試験を行って、耐衝撃性、釘打ち
性を評価した。落錘衝撃試験はJIS K 7211の「硬質プラ
スチックの落錘衝撃試験方法」に準拠して、１ｋｇの重
錘を１ｍの高さから落とし、亀裂の有無で耐衝撃性を評
価した。雰囲気温度は−５℃で行った。亀裂が生じなか
った場合を○、僅かに小さな亀裂が目視で確認出来た場
合を△、大きな亀裂が発生したものを×として表１に示
す。

【００２９】また、釘打ち試験についてはＪＩＳ−Ｚ２
１０１に準拠し、丸釘（長さ４５ｍｍ）を打ち込み、引
き抜き抵抗値が９．８N/mm（1kgf/mm）以上を○、９．
８N/mm未満を×として表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】添加したゴム成分の平均粒子径が本発明の
範囲内である０．１μm〜１００μmで樹脂中に分散状態
で含まれる、海−島構造を有するNo.１〜５のプラスチ
ック複合パネルは、優れた耐衝撃性、釘抜け性を有する
ことが分かった。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、コ
ンクリート型枠に必要な剛性と軽さを満足し、かつ耐衝
撃性、釘打ち性に優れたプラスチック複合パネルが得ら
れる。このためコンクリート型枠等として本発明のプラ
スチック複合パネルを用いれば、木材の消費を減らすこ
とができる。さらに廃プラスチック、特に容器包装リサ
イクル法で対象とされる一般家庭から排出される廃プラ
スチックを原料としてリサイクルすることができるの
で、地球環境のために大いに貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック複合パネルの断面を示す
模式図である。

【図２】海島構造の説明図である。

【符号の説明】

１、中心層２、外層３、樹脂４、ゴム成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北尾幸市東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鶴田秀和東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者古田彰彦東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心層と、該中心層両側の外層とを有す
るプラスチック複合パネルにおいて、前記中心層及び／
又は外層がゴム成分を含有し、該ゴム成分が平均粒子径
を０．１μm〜１００μmとする分散状態であることを特
徴とするプラスチック複合パネル。
【請求項２】前記プラスチック複合パネルの主成分が
ポリオレフィン樹脂であり、前記ゴム成分がＥＰＲであ
ることを特徴とする請求項１記載のプラスチック複合パ
ネル。
【請求項３】中心層及び／又は外層中でのゴム成分の
含有量が５ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ％であることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック
複合パネル。