JP2017150245A - 蓋材および蓋材の製造方法 - Google Patents

蓋材および蓋材の製造方法 Download PDF

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昌浩 高瀬
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Abstract

【課題】耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材を提供すること、また、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材を効率よく製造することができる蓋材の製造方法を提供する。
【解決手段】フェノール樹脂および繊維体を含むコア11層と、コア層11の表面を覆うようにして設けられたポリエチレンを含む材料で構成されたポリエチレン層12とを備える蓋材であることを特徴とする。コア層11は、ガラス繊維を含むものを繊維体として含むものであるのが好ましい。コア層11は、繊維体として、紙を含むものであるのが好ましい。ポリエチレン層12は、発泡体で構成されたものであるのが好ましい。
【選択図】図1

Description

本発明は、蓋材および蓋材の製造方法に関するものである。
従来、マンホール蓋や、工事現場等で用いられる養生用敷板等の蓋材としては、鋳鉄等の金属材料で構成されたものが広く用いられてきた。
しかしながら、金属材料は、一般に、比重が大きく、取扱いに不便である。また、輸送コスト等の観点からも好ましくない。
このような問題を解決する目的で、強化プラスチック製のマンホール蓋が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このようなマンホール蓋は、耐水性、耐久性が低いという問題があった。
特許第3025451号公報
本発明の目的は、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材を提供すること、また、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材を効率よく製造することができる蓋材の製造方法を提供することにある。
このような目的は、下記(1)〜(17)の本発明により達成される。
(1) フェノール樹脂および繊維体を含むコア層と、
前記コア層の表面を覆うようにして設けられたポリエチレンを含む材料で構成されたポリエチレン層とを備えることを特徴とする蓋材。
(2) 蓋材は、マンホール蓋である上記(1)に記載の蓋材。
(3) 蓋材は、養生用敷板である上記(1)に記載の蓋材。
(4) 前記コア層は、ガラス繊維を含むものを前記繊維体として含むものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の蓋材。
(5) 前記コア層は、前記繊維体として、紙を含むものである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の蓋材。
(6) 前記ポリエチレン層は、発泡体で構成されたものである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の蓋材。
(7) 前記ポリエチレン層の密度は、30kg/m以上120kg/m以下である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の蓋材。
(8) 前記ポリエチレン層の比重は、0.5以上0.7以下である上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の蓋材。
(9) 前記コア層の厚さは、4mm以上30mm以下である上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の蓋材。
(10) 前記ポリエチレン層の厚さは、1.0mm以上7.0mm以下である上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の蓋材。
(11) 前記コア層の前記ポリエチレン層に接触する部位には、凹凸が設けられている上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の蓋材。
(12) 前記コア層の前記ポリエチレン層に接触する部位における前記凹凸の最大高低差は、10μm以上200μm以下である上記(11)に記載の蓋材。
(13) 前記コア層の前記ポリエチレン層に接触する部位における表面粗さRaは、5μm以上100μm以下である上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の蓋材。
(14) フェノール樹脂および繊維体を含むコア材を用意するコア材用意工程と、
前記コア材に、ポリエチレンを含む材料で構成されたポリエチレン層を接合する接合工程とを有することを特徴とする蓋材の製造方法。
(15) 前記コア材は、未硬化の前記フェノール樹脂を前記繊維体に含浸させてその後硬化処理を施すことにより製造されたものである上記(14)に記載の蓋材の製造方法。
(16) 前記コア材は、前記フェノール樹脂を前記繊維体に含浸させてなる含浸体を複数重ね合わせて成る積層体である上記(14)または(15)に記載の蓋材の製造方法。
(17) 前記ポリエチレン層は、前記コア材に対向する側の表面に凹凸が設けられたものである上記(14)ないし(16)のいずれかに記載の蓋材の製造方法。
本発明によれば、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材を提供すること、また、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材を効率よく製造することができる蓋材の製造方法を提供することができる。
本発明の蓋材の好適な実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の蓋材の製造方法の好適な実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の蓋材を適用したマンホール蓋の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図である。
以下、本発明の蓋材、および、蓋材の製造方法について、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の蓋材について説明する。
<<蓋材>>
図1は、本発明の蓋材の好適な実施形態を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、蓋材100は、コア層11と、コア層11の表面を覆うようにして設けられたポリエチレン層12とを備えている。
そして、コア層11は、フェノール樹脂と繊維体とを含む材料で構成されたものであり、ポリエチレン層12は、ポリエチレンを含む材料で構成されたものである。
このような構成により、蓋材100は、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れたものとなる。そして、蓋材に荷重が加わった際における蓋材の割れや過剰な反り等が効果的に防止され、長期間にわたって蓋材としての機能を安定的に発揮することができる。また、耐水性に優れることから、水に接触して用いられる部材や、湿度の高い環境下において用いられる部材にも好適に適用することができる。また、蓋材100を燃焼した際の燃焼ガスの無毒性、蓋材100の耐食性(耐酸性)等を優れたものとすることができる。また、蓋材100を低コストで製造することができ、コストパフォーマンスにも優れる。
蓋材100は、他の部材や地面等の所定の部位を被覆する機能を有するもの、または、穴部、孔部の開口部の少なくとも一部を覆う機能を有するものであればよい。
蓋材100としては、例えば、マンホール蓋、工事現場(例えば、マンション等の建物の建設現場等)や工事現場に通じる道路等に敷いて用いられる養生用敷材(養生用敷板)等が挙げられる。
マンホール蓋は、通常、長期間にわたって連続的に屋外等の過酷な環境に曝されるものであり、また、重量の大きい車両等による繰り返しの荷重に対する耐久性が求められるが、本発明に係る蓋材100がマンホール蓋である場合、このような要求を十分に満足することができる。すなわち、蓋材100がマンホール蓋である場合、本発明による効果がより顕著に発揮される。
また、養生用敷板は、例えば、工事現場等の、コンクリート片、小石、砂利等が多く、養生用敷板に割れ等を生じやすい環境で用いられることが多く、割れ等を生じにくいものであることが求められるとともに、ダンプトラック、ミキサー車等の重量が特に大きい車両、油圧ショベル、ブルドーザー等の重機等が通過するものであり、特に高い耐荷重性能が求められるものである。さらに、養生用敷板は、水はけの悪い環境下で用いられることも多く、特に優れた耐水性も要求される。また、工事現場等で用いられる養生用敷板には、工事の終了後等に容易に搬出することができるように、軽量であることが強く求められる部材である。本発明に係る蓋材100が養生用敷板である場合、これらの要求を十分に満足することができる。すなわち、蓋材100が養生用敷板である場合、本発明による効果がより顕著に発揮される。
<コア層>
コア層11は、フェノール樹脂と繊維体とを含む材料で構成されたものである。
このような材料で構成されたコア層11は、高硬度で、主に、蓋材100全体としての強度を優れたものとしたり、蓋材100の不本意な変形を防止、抑制したりするのに寄与する部位である。また、蓋材100全体としての、耐熱性、難燃性、耐寒性、電気絶縁性、耐食性等も優れたものとすることができ、蓋材100全体としての信頼性、安全性等を優れたものとすることができる。
このような材料で構成されたコア層11の代わりに他の材料で構成された層を設けた場合には、上記のような優れた効果は得られない。
例えば、コア層11の代わりに、繊維体を含まない層を設けた場合には、蓋材全体としての靭性が低いものとなり、蓋材は、割れ等を生じ易く、耐久性に劣ったものとなる。
また、フェノール樹脂の代わりに他の樹脂を用いた場合には、例えば、蓋材は、硬度、形状の安定性が低下し、不本意な変形(過剰な湾曲等)を生じ易いものとなったり、割れ等を生じ易いものとなったりする。また、フェノール樹脂以外の樹脂材料の選択により、十分な硬度を確保することができた場合であっても、例えば、靭性が低下し、割れ等を生じ易い等の問題を生じる。
また、蓋材が、コア層を有さず、後述するようなポリエチレン層のみで構成されたものである場合、蓋材の硬度、形状の安定性が著しく低下し、蓋材の耐荷重が極めて低いものとなる。
コア層11中に含まれる繊維体を構成する繊維としては、例えば、パルプ、リンター、合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。
中でも、コア層11がガラスを含むものを繊維体として含むものであると、蓋材100の剛性、機械的強度、耐久性をより優れたものとすることができる。また、蓋材100の耐熱性、難燃性をより優れたものとすることができる。また、蓋材100の製造時において、繊維体を構成する繊維の隙間へのフェノール樹脂の含浸性(浸透性)をより優れたものとすることができ、蓋材100の生産性をより優れたものとすることができるとともに、コア層11中に不本意に気泡(繊維体を構成する繊維の隙間であってフェノール性樹脂等が充填されていない部位)が不本意に生じることをより確実に防止することができ、蓋材100の機械的強度、耐久性等をより確実に優れたものとすることができ、蓋材100の信頼性をより優れたものとすることができる。
ガラスを含む繊維体としては、例えば、ガラスクロス(織物)やガラス不織布等が挙げられる。
繊維体を構成するガラスとしては、例えば、Eガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、Hガラス等が挙げられる。
また、コア層11が繊維体として紙を含むものであると、蓋材100の生産コストを抑制しつつ、蓋材100の機械的強度等の向上を図ることができる。また、蓋材100の製造時において、繊維体を構成する繊維の隙間へのフェノール樹脂の含浸性(浸透性)をより優れたものとすることができ、蓋材100の生産性をより優れたものとすることができるとともに、コア層11中に不本意に気泡(繊維体を構成する繊維の隙間であってフェノール性樹脂等が充填されていない部位)が不本意に生じることをより確実に防止することができ、蓋材100の機械的強度、耐久性等をより確実に優れたものとすることができ、蓋材100の信頼性をより優れたものとすることができる。
コア層11中に占める繊維体の含有率は、30質量%以上95質量%以下であるのが好ましく、60質量%以上85質量%以下であるのがより好ましい。
これにより、コア層11中に占める繊維体およびフェノール樹脂の含有率を適切なものとすることができ、繊維体およびフェノール樹脂の特長を優れたバランスで発揮させることができる。その結果、コア層11の硬度、靭性、形状の安定性等を特に優れたバランスで良好なものとすることができ、蓋材100の耐荷重、耐久性等をより優れたものとすることができる。
コア層11中に含まれるフェノール樹脂としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。また、これらを混合することができる。
中でも、コア層11中に含まれるフェノール樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂が好ましい。
これにより、蓋材100の硬度、靭性、形状の安定性をより好適なものとすることができ、荷重が加わった際の不本意な変形(過剰な湾曲等)や割れ等の発生をより効果的に防止することができる。また、蓋材100全体としての、耐熱性、難燃性、耐寒性、電気絶縁性、耐食性等も特に優れたものとすることができ、蓋材100全体としての信頼性、安全性等をより優れたものとすることができる。
コア層11中に占めるフェノール樹脂の含有率は、3質量%以上40質量%以下であるのが好ましく、5質量%以上10質量%以下であるのがより好ましい。
これにより、コア層11中に占めるフェノール樹脂および繊維体の含有率を適切なものとすることができ、フェノール樹脂および繊維体の特長を優れたバランスで発揮させることができる。その結果、コア層11の硬度、靭性、形状の安定性等を特に優れたバランスで良好なものとすることができ、蓋材100の耐荷重、耐久性等をより優れたものとすることができる。
コア層11は、前述した繊維体、フェノール樹脂以外の成分(その他の成分)を含むものであってもよい。
このような成分としては、例えば、着色剤、防黴剤、防腐剤、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、スリップ剤(レベリング剤)、フェノール樹脂以外の樹脂成分等が挙げられる。
コア層11は、繊維体、フェノール樹脂以外の成分(その他の成分)を含む場合、コア層11中に占めるその他の成分の含有率(複数種の成分を含む場合は、これらの含有率の総和)は、10質量%以下であるのが好ましく、5質量%以下であるのがより好ましい。
コア層11の厚さは、特に限定されないが、4mm以上30mm以下であるのが好ましく、6mm以上20mm以下であるのがより好ましく、8mm以上15mm以下であるのがさらに好ましい。
これにより、蓋材100が必要以上に厚型化、重量化するのを防止しつつ、蓋材100全体としての強度、耐久性等をより優れたものとしたり、蓋材100の不本意な変形をより効果的に防止、抑制したりすることができる。
特に、蓋材100がマンホール蓋である場合、コア層11の厚さは、6mm以上30mm以下であるのが好ましく、8mm以上25mm以下であるのがより好ましく、10mm以上20mm以下であるのがさらに好ましい。
また、蓋材100が養生用敷板である場合、コア層11の厚さは、4mm以上25mm以下であるのが好ましく、6mm以上20mm以下であるのがより好ましく、8mm以上15mm以下であるのがさらに好ましい。
コア層11は、繊維体を構成する繊維の隙間にフェノール樹脂が含浸した含浸体を複数重ね合わせられた積層体であるのが好ましい。
これにより、コア層11中において、繊維体を構成する繊維の隙間にフェノール樹脂が不本意に含浸していない部位が生じることをより効果的に防止することができ、蓋材100の耐荷重、耐久性をより確実に優れたものとすることができ、蓋材100の信頼性を高いものとすることができる。
前記含浸体の積層数は、特に限定されないが、3以上15以下であるのが好ましく、5以上10以下であるのがより好ましい。
コア層11は、表面(ポリエチレン層12と接触する部位)に凹凸が設けられたものであるのが好ましい。
これにより、コア層11とポリエチレン層12との密着性をより優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をより優れたものとすることができる。
コア層11の表面(ポリエチレン層12と接触する部位)における最大高低差(凹凸の最大高低差)は、10μm以上200μm以下であるのが好ましく、50μm以上150μm以下であるのがより好ましい。
これにより、コア層11とポリエチレン層12との密着性をさらに優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
また、コア層11の表面(ポリエチレン層12と接触する部位)の表面粗さRaは、5μm以上100μm以下であるのが好ましく、10μm以上50μm以下であるのがより好ましい。
これにより、コア層11とポリエチレン層12との密着性をさらに優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
<ポリエチレン層>
ポリエチレン層12は、ポリエチレンを含む材料で構成されたものであり、コア層11の表面を覆うようにして設けられたものである。
ポリエチレンは、一般に、耐水性に優れているため、このようなポリエチレン層12を有することにより、コア層11を好適に保護することができ、蓋材100全体としての耐水性等を優れたものとしつつ、前述したようなコア層11の機能を長期間にわたって安定的に発揮させることができ、蓋材100を、耐荷重が大きく、耐久性に優れたものとすることができる。
これに対し、例えば、ポリエチレン層を有さず、コア層が露出している場合、蓋材の耐水性が低いものとなり、十分な耐久性が得られない。
また、ポリエチレン層の代わりにポリエチレン以外の材料で構成された被覆層を設けた場合、例えば、ポリエチレン層の代わりにフェノール樹脂層を用いた場合、硬いが一度割れると脆く、蓋材の全体が破壊されてしまう。さらに、ポリエチレン層以外の熱可塑性樹脂を用いた場合、価格が上昇し、また、蓋材の全体の重量が上昇する。
ポリエチレン層12は、ポリエチレンを含む材料で構成されたものであればよいが、発泡体で構成されたものであるのが好ましい。
これにより、蓋材100全体としての軽量化を図ることができる。また、蓋材100に適度な可撓性、クッション性を付与することができ、割れ等の発生をより効果的に防止することができ、結果として、蓋材100の耐久性をより優れたものとすることができる。
ポリエチレン層12中に含まれるポリエチレンの重量平均分子量(Mw)は、10000以上300000以下であるのが好ましく、100000以上250000以下であるのがより好ましい。
これにより、蓋材100の耐水性、硬度、靭性、形状の安定性をより好適なものとすることができる。
ポリエチレン層の密度は、30kg/m以上120kg/m以下であるのが好ましく、65kg/m以上110kg/m以下であるのがより好ましい。
これにより、蓋材100全体としての軽量化をより好適に図ることができるとともに、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
また、ポリエチレン層12の比重は、0.5以上0.7以下であるのが好ましく、0.53以上0.67以下であるのがより好ましい。
これにより、蓋材100の耐水性、硬度、靭性、形状の安定性をより好適なものとすることができる。
ポリエチレン層12は、ポリエチレンを含むものであればよく、ポリエチレン以外の成分(その他の成分)を含むものであってもよい。
このような成分としては、例えば、着色剤、防黴剤、防腐剤、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、スリップ剤(レベリング剤)、ポリエチレン以外の樹脂成分等が挙げられる。
ポリエチレン層12中におけるポリエチレンの含有率(空孔を除く部分(実体部)での含有率)は、90質量%以上であるのが好ましく、95質量%以上であるのがより好ましい。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
ポリエチレン層12の厚さは、1.0mm以上7.0mm以下であるのが好ましく、1.5mm以上5.0mm以下であるのがより好ましい。
これにより、蓋材100が必要以上に厚型化、重量化するのを防止しつつ、コア層11をより好適に保護することができ、蓋材100全体としての耐水性、耐久性等をより優れたものとすることができる。
特に、蓋材100がマンホール蓋である場合、ポリエチレン層12の厚さは、1.5mm以上7.0mm以下であるのが好ましく、2.0mm以上6.0mm以下であるのがより好ましい。
また、蓋材100が養生用敷板である場合、ポリエチレン層12の厚さは、1.0mm以上6.0mm以下であるのが好ましく、1.5mm以上4.5mm以下であるのがより好ましい。
コア層11の厚さをT1[μm]、ポリエチレン層12の厚さをT2[μm]としたとき、0.1≦T2/T1≦1.0の関係を満足するのが好ましく、0.2≦T2/T1≦0.4の関係を満足するのがより好ましい。
これにより、蓋材100が必要以上に厚型化、重量化するのをより効果的に防止しつつ、蓋材100の耐水性、耐荷重性、耐久性をより優れたものとすることができる。
蓋材100は、コア層11、ポリエチレン層12を備えるものであればよく、さらにそれ以外の構成を有するものであってもよい。
例えば、蓋材100は、コア層11とポリエチレン層12との間に、少なくとも1層の中間層を備えていてもよい。これにより、当該中間層の種類に応じた機能を発揮させることができる。
より具体的には、蓋材100は、中間層としてコア層11とポリエチレン層12との接合強度を高めるための接着層を有していてもよい。これにより、蓋材100の耐久性等をより優れたものとすることができる。
接着層の構成材料としては、各種接着剤を用いることができ、より具体的にはアクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ホットメルト接着剤(例えば、ポリエステル系、変性オレフィン系等)、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤等を用いることができる。
接着層の厚さは、特に限定されないが、10μm以上50μm以下であるのが好ましく、15μm以上40μm以下であるのがより好ましい。
また、蓋材100は、中間層としてコア層11およびポリエチレン層12よりも柔軟なクッション層を備えていてもよい。これにより、蓋材100に荷重が加わった際に、蓋材100が適度に変形し、応力を緩和することができ、蓋材100の割れ等をより効果的に防止することができる。また、例えば、蓋材100が変形することにより、車両のタイヤ等との接触面積が増大するため、蓋材100上を車両等が移動する際に、グリップ力を大きいものとすることができ、例えば、タイヤ等がスリップすること等を効果的に防止することができる。
クッション層の構成材料としては、例えば、ウレタン系樹脂、各種ゴム材料等を用いることができる。
クッション層の厚さは、特に限定されないが、1mm以上3mm以下であるのが好ましく、1.5mm以上2.5mm以下であるのがより好ましい。
蓋材100の厚さは、8mm以上40mm以下であるのが好ましく、14mm以上25mm以下であるのがより好ましい。
これにより、蓋材100の重量が大きくなりすぎることをより効果的に防止することができ、蓋材100の取扱いのしやすさをより優れたものとしつつ、蓋材100の耐荷重、耐久性をより優れたものとすることができる。
特に、蓋材100がマンホール蓋である場合、蓋材100の厚さは、10mm以上40mm以下であるのが好ましく、16mm以上25mm以下であるのがより好ましい。
また、蓋材100が養生用敷板である場合、蓋材100の厚さは、8mm以上35mm以下であるのが好ましく、14mm以上20mm以下であるのがより好ましい。
蓋材100の表面の表面粗さRaは、500μm以上2500μm以下であるのが好ましく、750μm以上1000μm以下であるのがより好ましい。
これにより、例えば、蓋材100上を重量の大きい車両や重機等が移動する際のグリップ力を特に優れたものとすることができ、スリップ等をより効果的に防止することができる。また、蓋材100が、蓋材100の設置部位(地面等)から不本意に移動してしまうことをより効果的に防止することができる。
蓋材100の表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)は、1mm以上5mm以下であるのが好ましく、1.5mm以上2mm以下であるのがより好ましい。
これにより、例えば、蓋材100上を重量の大きい車両や重機等が移動する際のグリップ力を特に優れたものとすることができ、スリップ等をより効果的に防止することができる。また、蓋材100が、蓋材100の設置部位(地面等)から不本意に移動してしまうことをより効果的に防止することができる。
<<蓋材の製造方法>>
次に、蓋材の製造方法について説明する。
図2は、本発明の蓋材の製造方法の好適な実施形態を模式的に示す断面図である。
本実施形態の製造方法は、フェノール樹脂および繊維体を含むコア材11’を用意するコア材用意工程(図2(1a))と、コア材11’に、ポリエチレンを含む材料で構成されたポリエチレン層12を接合する接合工程(図2(1b))とを有している。
このような方法により、耐荷重が大きく、耐水性、耐久性に優れる蓋材100を効率よく製造することができる。
<コア材用意工程>
まず、フェノール樹脂と繊維体とを含むコア材11’を用意する(図2(1a)参照)。コア材11’は、コア層11となる部材である。
コア材11’は、未硬化のフェノール樹脂を繊維体に含浸させてその後硬化処理を施すことにより製造されたものであるのが好ましい。
これにより、蓋材100の耐荷重、耐久性をより確実に優れたものとすることができ、蓋材100の信頼性を高いものとすることができる。
特に、コア材11’は、フェノール樹脂を繊維体に含浸させてなる含浸体を複数重ね合わせて成る積層体であるのが好ましい。
これにより、コア材11’(コア層11)中において、繊維体を構成する繊維の隙間にフェノール樹脂が不本意に含浸していない部位が生じることをより効果的に防止することができ、蓋材100の耐荷重、耐久性をより確実に優れたものとすることができ、蓋材100の信頼性を高いものとすることができる。また、含浸体の積層数を調整することにより、コア材11’(コア層11)の厚さ、可撓性等を容易に調整することができ、様々な仕様の蓋材100を容易に作り分けることができる。また、入手が容易な繊維体は、一般に、その厚さが、コア材11’の厚さよりも小さいものであり、コア材11’の厚さと同等な厚さの繊維体は、入手が困難であるが、フェノール樹脂を繊維体に含浸させてなる含浸体を複数重ね合わせることにより、入手が容易な繊維体を好適に用いることができる。その結果、蓋材100の生産コストを抑制することができるとともに、蓋材100のより安定的な供給も可能となる。
前記含浸体の積層数は、特に限定されないが、3以上15以下であるのが好ましく、5以上10以下であるのがより好ましい。
コア材11’は、表面(ポリエチレン層12と接触する部位)に凹凸が設けられたものであるのが好ましい。
これにより、コア材11’(コア層11)とポリエチレン層12との密着性をより優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をより優れたものとすることができる。
コア材11’の表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)は、10μm以上200μm以下であるのが好ましく、20μm以上50μm以下であるのがより好ましい。
これにより、コア材11’(コア層11)とポリエチレン層12との密着性をさらに優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
また、コア材11’の表面の表面粗さRaは、5μm以上100μm以下であるのが好ましく、10μm以上25μm以下であるのがより好ましい。
これにより、コア材11’(コア層11)とポリエチレン層12との密着性をさらに優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
<接合工程>
接合工程では、コア材11’にポリエチレン層12を接合する。これにより、コア層11と、コア層11の表面を覆うようにして設けられたポリエチレン層12とを備える蓋材100が得られる(図2(1b)参照)。
ポリエチレン層12は、コア材11’に対向する側の表面に凹凸が設けられたものであるのが好ましい。
これにより、ポリエチレン層12とコア材11’(コア層11)との密着性をより優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をより優れたものとすることができる。
ポリエチレン層12のコア材11’に対向する側の表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)は、10μm以上200μm以下であるのが好ましく、50μm以上150μm以下であるのがより好ましい。
これにより、ポリエチレン層12とコア材11’(コア層11)との密着性をさらに優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
また、ポリエチレン層12のコア材11’に対向する側の表面の表面粗さRaは、5μm以上30μm以下であるのが好ましく、10μm以上25μm以下であるのがより好ましい。
これにより、ポリエチレン層12とコア材11’(コア層11)との密着性をさらに優れたものとすることができ、蓋材100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
コア材11’とポリエチレン層12との接合は、通常、コア材11’とポリエチレン層12とを接触させた状態で加熱することにより行う。
コア材11’とポリエチレン層12との接合時における加熱温度は、130℃以上150℃以下であるのが好ましい。
また、コア材11’とポリエチレン層12との接合時における加熱時間は、10分間以上60分間以下であるのが好ましい。
また、コア材11’とポリエチレン層12との接合時における押圧力は、2MPa以上8MPa以下であるのが好ましい。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述したものに限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明の蓋材は、前述した以外の構成を備えるものであってもよい。より具体的には、例えば、ポリエチレン層の外表面側に、表面層を備えるものであってもよい。
また、前述した実施形態では、蓋材が、平板状のものである場合について代表的に説明したが、蓋材は、例えば、湾曲板状のものであってもよい。また、蓋材を構成するコア層、ポリエチレン層についても、同様に、形状は限定されるものではない。また、図3に示すように、本発明の蓋材は、突起部(例えば、リブ13等)の構造を有するものであってもよい。また、本発明の蓋材は、切欠き部、凹部、孔部等を有していてもよい。また、本発明の蓋材は、表面に模様(例えば、凹凸による模様)等が設けられていてもよい。
また、前述した実施形態では、コア層の両側の面(主面)全体に、ポリエチレン層が設けられたものである場合について代表的に説明したが、コア層の主面の一部がポリエチレン層で覆われていない構成であってもよい。また、コア層の側面に、ポリエチレン層が設けられていてもよい。
また、本発明の蓋材の製造方法は、前述した工程に加え、必要に応じて、他の工程(前処理工程、中間処理工程、後処理工程)を行ってもよい。
また、本発明の蓋材は、前述したような方法で製造されたものに限定されない。例えば、前述した実施形態では、コア材にシート状のポリエチレン層を接合する場合について代表的に説明したが、ポリエチレン層は、液状の組成物を付与する方法により形成してもよい。液状の組成物の付与には、例えば、スプレー装置、シャワー装置、キスコーター、コンマコーター等の公知の装置を用いることができる。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
<蓋材としての養生用敷板の製造および評価>
[A1]蓋材としての養生用敷板の製造
(実施例A1)
まず、レゾール型フェノール樹脂(液状レゾールレジンPR−50385、住友ベークライト社製)からなる液状組成物(ワニス)を用意した。
次に、前記液状組成物を、繊維体としてのガラスクロスに塗布し、当該繊維体の繊維の隙間に液状組成物を含浸させた。
その後、120℃×30分間の加熱処理により、液状組成物が付与された繊維体を乾燥し、所定の大きさ(950mm×2440mm)となるように切断した。
このようにして所定の大きさに切断されたシートを、3枚重ね合わせた状態で、加熱温度:145℃、加熱時間:60秒、圧力:10kg/cmという条件で加熱加圧成形し、複数の繊維体(ガラスクロス)を含む積層体(コア材)を得た。得られた積層体(コア材)の表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)は、25μmであった。また、得られた積層体(コア材)の表面の表面粗さRaは、12μmであった。
次に、上記のようにして得られたコア材の両側の面に、アクリル系接着剤(東亜合成社製、T−50)を塗布し、さらにその表面に、表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)が150μm、表面の表面粗さRaが63μmであるポリエチレン製のシート(ポリエチレン層)を配置した状態で、加熱温度:55℃、加熱時間:45秒、圧力:5kg/cmという条件で加熱圧着し(接合工程)、フェノール樹脂および繊維体を含むコア層と、コア層の両面を覆うようにして設けられたポリエチレン層とを備える積層体を得、その後、当該積層体の外周部を裁断し、910mm×2400mm×18mmの蓋材(養生用敷板)を得た(図1参照)。
(実施例A2〜A5)
コア層、ポリエチレン層の条件等を表1に示すように変更した以外は、前記実施例A1と同様にして蓋材(養生用敷板)を製造した。
(実施例A6〜A11)
接合工程において、ポリエチレン層の厚みを調整するとともに、接着剤を用いることなく、コア材とポリエチレン層とを密着させ、加熱温度:75℃、加熱時間:60秒、圧力:10kg/cmいう条件で加熱圧着した以外は、前記実施例と同様にして蓋材(養生用敷板)を製造した。
(比較例A1)
コア材を製造する際のシート材の積層枚数を変更するとともに、コア材の表面に接着剤を付与する工程、ポリエチレン層を接合する工程を省略した以外は、前記実施例と同様にして蓋材(養生用敷板)を製造した。
(比較例A2)
厚さが18mmのポリエチレン性の板材を用意し、当該板材の外周部を裁断し、910mm×2400mm×18mmの蓋材(養生用敷板)を得た。すなわち、本比較例の蓋材(養生用敷板)は、ポリエチレン層のみを有し、コア層を有していないものである。
(比較例A3)
コア材として、厚さ6mmのフェノール樹脂製の板材を用いた以外は、前記実施例と同様にして蓋材(養生用敷板)を製造した。すなわち、本比較例の蓋材(養生用敷板)は、コア層が繊維体を含まない材料で構成されたものである。
前記各実施例および比較例の蓋材(養生用敷板)の条件を表1、表2にまとめて示した。なお、表1、表2中、フェノール樹脂を「PF」、ポリエチレンを「PE」で示した。また、前記各実施例で用いたコア材は、いずれも、表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)が、10μm以上200μm以下の範囲内の値であり、かつ、表面の表面粗さRaが、5μm以上100μm以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例で原料として用いたポリエチレン層(シート材)は、いずれも、表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)が、10μm以上200μm以下の範囲内の値であり、かつ、表面の表面粗さRaが、5μm以上30μm以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例の蓋材(養生用敷板)を構成するポリエチレン層は、いずれも、密度が65kg/m以上110kg/m以下の範囲内の値であり、かつ、比重が0.53以上0.67以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例の蓋材(養生用敷板)を構成するポリエチレン層に含まれるポリエチレンの重量平均分子量(Mw)は、いずれも、100000以上250000以下の範囲内の値であった。
Figure 2017150245
Figure 2017150245
[A2]評価
前記のようにして製造された各実施例および比較例の蓋材について、以下の評価を行った。
[A2.1]変形量
箱型圧縮試験機に、1000mm×750mm×150mmの板状の発泡スチロール(EPS)を設置し、当該発泡スチロールの上に蓋材(養生用敷板)を載置した。
その後、押圧面が215mm×200mmの長方形の平面である試験用治具を用いて蓋材(養生用敷板)の中央部の表面に荷重を加え、凹み量が10mmとなった時点(試験用治具が蓋材(養生用敷板)の表面に接触してから10mm分下方に移動した時点)での荷重を求め、以下の基準に従い評価した。
A:凹み量が10mmとなった時点での荷重が5000kgf以上。
B:凹み量が10mmとなった時点での荷重が3500kgf以上5000kgf未満。
C:凹み量が10mmとなった時点での荷重が2000kgf以上3500kgf未満。
D:凹み量が10mmとなった時点での荷重が1500kgf以上2000kgf未満。
E:凹み量が10mmとなった時点での荷重が1500kgf未満。
[A2.2]破壊強度
箱型圧縮試験機に、1000mm×750mm×150mmの板状の発泡スチロール(EPS)を設置し、当該発泡スチロールの上に蓋材(養生用敷板)を載置した。
その後、押圧面が215mm×200mmの長方形の平面である試験用治具を用いて蓋材(養生用敷板)の中央部の表面に最大で試験機能力である10000kgfまでの荷重を加え、蓋材(養生用敷板)が破壊した時点での荷重を求め、以下の基準に従い評価した。
A:10000kgfの荷重を付加しても蓋材が破壊しなかった。
B:8000kgf以上10000kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
C:5500kgf以上8000kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
D:4000kgf以上5500kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
E:4000kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
[A2.3]耐水性
前記各実施例および比較例で製造した蓋材(養生用敷板)を、それぞれ、40℃の水中に、48時間浸漬した。
その後、蓋材(養生用敷板)を水中から取出し、蓋材(養生用敷板)の表面の水分を十分に拭き取った。
その後、これらの蓋材(養生用敷板)について、前記[A2.2]で述べたのと同様の方法により、蓋材(養生用敷板)が破壊した時点での荷重を求め、以下の基準に従い評価した。
A:前記[A2.2]で求められた荷重の値の99%以上の荷重を付加しても蓋材(養生用敷板)が破壊しなかった。または、10000kgfの荷重を付加しても蓋材(養生用敷板)が破壊しなかった。
B:前記[A2.2]で求められた荷重の値の95%以上99%未満の荷重を付加した時点で蓋材(養生用敷板)が破壊した。
C:前記[A2.2]で求められた荷重の値の90%以上95%未満の荷重を付加した時点で蓋材(養生用敷板)が破壊した。
D:前記[A2.2]で求められた荷重の値の80%以上90%未満の荷重を付加した時点で蓋材(養生用敷板)が破壊した。
E:前記[A2.2]で求められた荷重の値の80%未満の荷重を付加した時点で蓋材(養生用敷板)が破壊した。
これらの結果を表3にまとめて示した。
Figure 2017150245
表3から明らかなように、本発明では、耐荷重が大きく、耐水性にも優れており、優れた耐久性を有するものであった。これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。
<蓋材としてのマンホール蓋の製造および評価>
[B1]蓋材としてのマンホール蓋の製造
(実施例B1)
まず、レゾール型フェノール樹脂(液状レゾールレジンPR−50385、住友ベークライト社製)からなる液状組成物(ワニス)を用意した。
次に、前記液状組成物を、繊維体としてのガラスクロスに塗布し、当該繊維体の繊維の隙間に液状組成物を含浸させた。
その後、120℃×30分間の加熱処理により、液状組成物が付与された繊維体を乾燥し、直径800mmの円盤状に切断した。
このようにして所定の大きさの円盤状に切断されたシートを、3枚重ね合わせた状態で、加熱温度:145℃、加熱時間:60秒、圧力:10kg/cmという条件で加熱加圧成形し、複数の繊維体(ガラスクロス)を含む積層体(コア材)を得た。得られた積層体(コア材)の表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)は、25μmであった。また、得られた積層体(コア材)の表面の表面粗さRaは、12μmであった。
次に、上記のようにして得られたコア材の両側の面に、アクリル系接着剤(東亜合成社製、T−50)を塗布し、さらにその表面に、表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)が150μm、表面の表面粗さRaが63μmであるポリエチレン製のシート(ポリエチレン層)を配置した状態で、加熱温度:55℃、加熱時間:45秒、圧力:5kg/cmという条件で加熱圧着し(接合工程)、フェノール樹脂および繊維体を含むコア層と、コア層の両面を覆うようにして設けられたポリエチレン層とを備える積層体を得、その後、当該積層体の外周部を裁断し、直径800mm×厚さ18mmの円盤状の蓋材(マンホール蓋)を得た(図3参照)。
(実施例B2〜B5)
コア層、ポリエチレン層の条件等を表1に示すように変更した以外は、前記実施例B1と同様にして蓋材(マンホール蓋)を製造した。
(実施例B6〜B11)
接合工程において、ポリエチレン層の厚みを調整するとともに、接着剤を用いることなく、コア材とポリエチレン層とを密着させ、加熱温度:75℃、加熱時間:60秒、圧力:10kg/cmという条件で加熱圧着した以外は、前記実施例と同様にして蓋材(マンホール蓋)を製造した。
(比較例B1)
コア材を製造する際のシート材の積層枚数を変更するとともに、コア材の表面に接着剤を付与する工程、ポリエチレン層を接合する工程を省略した以外は、前記実施例と同様にして蓋材(マンホール蓋)を製造した。
(比較例B2)
厚さが18mmのポリエチレン性の板材を用意し、当該板材の外周部を裁断し、直径800mmの円盤状の蓋材(マンホール蓋)を得た。すなわち、本比較例の蓋材(マンホール蓋)は、ポリエチレン層のみを有し、コア層を有していないものである。
(比較例B3)
コア材として、厚さ6mmのフェノール樹脂製の板材を用いた以外は、前記実施例と同様にして蓋材(マンホール蓋)を製造した。すなわち、本比較例の蓋材(マンホール蓋)は、コア層が繊維体を含まない材料で構成されたものである。
前記各実施例および比較例の蓋材(マンホール蓋)の条件を表4、表5にまとめて示した。なお、表4、表5中、フェノール樹脂を「PF」、ポリエチレンを「PE」で示した。また、前記各実施例で用いたコア材は、いずれも、表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)が、10μm以上200μm以下の範囲内の値であり、かつ、表面の表面粗さRaが、5μm以上100μm以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例で原料として用いたポリエチレン層(シート材)は、いずれも、表面における最大高低差(凹凸の最大高低差)が、10μm以上200μm以下の範囲内の値であり、かつ、表面の表面粗さRaが、5μm以上30μm以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例の蓋材(マンホール蓋)を構成するポリエチレン層は、いずれも、密度が65kg/m以上110kg/m以下の範囲内の値であり、かつ、比重が0.53以上0.67以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例の蓋材(マンホール蓋)を構成するポリエチレン層に含まれるポリエチレンの重量平均分子量(Mw)は、いずれも、100000以上250000以下の範囲内の値であった。
Figure 2017150245
Figure 2017150245
[B2]評価
前記のようにして製造された各実施例および比較例の蓋材について、以下の評価を行った。
[B2.1]変形量
箱型圧縮試験機に、1000mm×750mm×150mmの板状の発泡スチロール(EPS)を設置し、当該発泡スチロールの上に蓋材(マンホール蓋)を載置した。
その後、押圧面が215mm×200mmの長方形の平面である試験用治具を用いて蓋材(マンホール蓋)の中央部の表面に荷重を加え、凹み量が10mmとなった時点(試験用治具が蓋材(マンホール蓋)の表面に接触してから10mm分下方に移動した時点)での荷重を求め、以下の基準に従い評価した。
A:凹み量が10mmとなった時点での荷重が5000kgf以上。
B:凹み量が10mmとなった時点での荷重が3500kgf以上5000kgf未満。
C:凹み量が10mmとなった時点での荷重が2000kgf以上3500kgf未満。
D:凹み量が10mmとなった時点での荷重が1500kgf以上2000kgf未満。
E:凹み量が10mmとなった時点での荷重が1500kgf未満。
[B2.2]破壊強度
箱型圧縮試験機に、1000mm×750mm×150mmの板状の発泡スチロール(EPS)を設置し、当該発泡スチロールの上に蓋材(マンホール蓋)を載置した。
その後、押圧面が215mm×200mmの長方形の平面である試験用治具を用いて蓋材(マンホール蓋)の中央部の表面に最大で試験機能力である10000kgfまでの荷重を加え、蓋材(マンホール蓋)が破壊した時点での荷重を求め、以下の基準に従い評価した。
A:10000kgfの荷重を付加しても蓋材が破壊しなかった。
B:8000kgf以上10000kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
C:5500kgf以上8000kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
D:4000kgf以上5500kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
E:4000kgf未満の荷重を付加した時点で蓋材が破壊した。
[B2.3]耐水性
前記各実施例および比較例で製造した蓋材(マンホール蓋)を、それぞれ、40℃の水中に、48時間浸漬した。
その後、蓋材(マンホール蓋)を水中から取出し、蓋材(マンホール蓋)の表面の水分を十分に拭き取った。
その後、これらの蓋材(マンホール蓋)について、前記[B2.2]で述べたのと同様の方法により、蓋材(マンホール蓋)が破壊した時点での荷重を求め、以下の基準に従い評価した。
A:前記[B2.2]で求められた荷重の値の99%以上の荷重を付加しても蓋材(マンホール蓋)が破壊しなかった。または、10000kgfの荷重を付加しても蓋材(マンホール蓋)が破壊しなかった。
B:前記[B2.2]で求められた荷重の値の95%以上99%未満の荷重を付加した時点で蓋材(マンホール蓋)が破壊した。
C:前記[B2.2]で求められた荷重の値の90%以上95%未満の荷重を付加した時点で蓋材(マンホール蓋)が破壊した。
D:前記[B2.2]で求められた荷重の値の80%以上90%未満の荷重を付加した時点で蓋材(マンホール蓋)が破壊した。
E:前記[B2.2]で求められた荷重の値の80%未満の荷重を付加した時点で蓋材(マンホール蓋)が破壊した。
これらの結果を表6にまとめて示した。
Figure 2017150245
表6から明らかなように、本発明では、耐荷重が大きく、耐水性にも優れており、優れた耐久性を有するものであった。これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。
100 :蓋材
11 :コア層
11’ :コア材
12 :ポリエチレン層
13 :リブ

Claims (17)

  1. フェノール樹脂および繊維体を含むコア層と、
    前記コア層の表面を覆うようにして設けられたポリエチレンを含む材料で構成されたポリエチレン層とを備えることを特徴とする蓋材。
  2. 蓋材は、マンホール蓋である請求項1に記載の蓋材。
  3. 蓋材は、養生用敷板である請求項1に記載の蓋材。
  4. 前記コア層は、ガラス繊維を含むものを前記繊維体として含むものである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の蓋材。
  5. 前記コア層は、前記繊維体として、紙を含むものである請求項1ないし4のいずれか1項に記載の蓋材。
  6. 前記ポリエチレン層は、発泡体で構成されたものである請求項1ないし5のいずれか1項に記載の蓋材。
  7. 前記ポリエチレン層の密度は、30kg/m以上120kg/m以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の蓋材。
  8. 前記ポリエチレン層の比重は、0.5以上0.7以下である請求項1ないし7のいずれか1項に記載の蓋材。
  9. 前記コア層の厚さは、4mm以上30mm以下である請求項1ないし8のいずれか1項に記載の蓋材。
  10. 前記ポリエチレン層の厚さは、1.0mm以上7.0mm以下である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の蓋材。
  11. 前記コア層の前記ポリエチレン層に接触する部位には、凹凸が設けられている請求項1ないし10のいずれか1項に記載の蓋材。
  12. 前記コア層の前記ポリエチレン層に接触する部位における前記凹凸の最大高低差は、10μm以上200μm以下である請求項11に記載の蓋材。
  13. 前記コア層の前記ポリエチレン層に接触する部位における表面粗さRaは、5μm以上100μm以下である請求項1ないし12のいずれか1項に記載の蓋材。
  14. フェノール樹脂および繊維体を含むコア材を用意するコア材用意工程と、
    前記コア材に、ポリエチレンを含む材料で構成されたポリエチレン層を接合する接合工程とを有することを特徴とする蓋材の製造方法。
  15. 前記コア材は、未硬化の前記フェノール樹脂を前記繊維体に含浸させてその後硬化処理を施すことにより製造されたものである請求項14に記載の蓋材の製造方法。
  16. 前記コア材は、前記フェノール樹脂を前記繊維体に含浸させてなる含浸体を複数重ね合わせて成る積層体である請求項14または15に記載の蓋材の製造方法。
  17. 前記ポリエチレン層は、前記コア材に対向する側の表面に凹凸が設けられたものである請求項14ないし16のいずれか1項に記載の蓋材の製造方法。
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