JP3284649B2 - プラスチック製サンドイッチ板およびその製造法 - Google Patents

プラスチック製サンドイッチ板およびその製造法

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JP3284649B2
JP3284649B2 JP04301593A JP4301593A JP3284649B2 JP 3284649 B2 JP3284649 B2 JP 3284649B2 JP 04301593 A JP04301593 A JP 04301593A JP 4301593 A JP4301593 A JP 4301593A JP 3284649 B2 JP3284649 B2 JP 3284649B2
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plate
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誠 長田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一方向に平行なリブ構
造をもつプラスチック製サンドイッチ板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、一方向に平行なリブ構造をも
つプラスチック製サンドイッチ板は、リブ方向に対して
垂直な方向に対する曲げ剛性が大きく、同等の剛性を有
する中実板と比較して軽量であるため、プラスチックダ
ンボ−ル、コンテナ、パネル板などの広い分野で使用さ
れている。
【0003】このようなプラスチック製サンドイッチ板
は、通常、2枚の平行な板(ライナー)の間に、垂直に
板(リブ)を貼り合わせたり、プラスチックの押し出し
成形などによりライナー部とリブ部とを一体構造として
成形する等各種の方法により製造されており、かかるプ
ラスチック製サンドイッチ板においては、構造上本質的
に該板のリブ方向に対して垂直な方向に荷重をかけたと
きの曲げ剛性(MD方向の曲げ剛性)がリブ方向に平行
な方向に荷重をかけたときの曲げ剛性(TD方向の曲げ
剛性)より大きいのは当然であるとしても、その製造に
あたっては、MD方向の曲げ剛性のみが着目され、板
厚、サンドイッチ板としての単位面積当りの重量である
目付けおよびリブ間隔を予め設定し、MD方向の曲げ剛
性の値が最大となるようにリブ厚みおよびライナ−厚み
を求めたり、板厚と目付けを予め設定し、MD方向の曲
げ剛性の値が最大となるようにリブ間隔、リブ厚みおよ
びライナ−厚みを求め、これに基づいて製品設計がなさ
れていた。
【0004】しかし、一方向に平行なリブ構造をもつプ
ラスチック製サンドイッチ板の機械的物性を決める構造
的要因としては、目付け、板厚、リブ間隔、リブ厚みお
よびライナー厚みがあり、実用上必要な機械強度は、M
D方向の曲げ剛性のみならず、TD方向の曲げ剛性、板
に面圧が負荷されたときの座屈強度(フラットクラッシ
ュ)、リブ方向の座屈強度(エンドクラッシュMD)お
よびリブ方向に垂直方向の座屈強度(エンドクラッシュ
TD)が必要であるが、従来のプラスチック製サンドイ
ッチ板はMD方向の曲げ剛性のみに着目したものである
ため、MD方向の曲げ剛性については優れていても、T
D方向の曲げ剛性が極度に劣るなどこれらの強度をバラ
ンス良く有する構造ではなく、TD方向に受ける外圧に
対して非常に強度の弱いものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者らは所望の板厚と目付け量が設定された場合
に、MD方向のみならず、MD方向およびTD方向の両
方にバランスのとれた機械的物性を有する構造のプラス
チック製サンドイッチ板を開発すべく、目付け1kg/
cm2 、シート厚5mmのプラスチック製サンドイッチ
板について、リブ厚と機械強度との関係について検討し
たところ図4〜図8に示す結果を得、この結果より下記
の知見を得た。 (1)MD方向の曲げ剛性およびTD方向の曲げ剛性が
極大値をとるときのそれぞれのリブ厚は異なるが、MD
方向の曲げ剛性はリブ厚の差による変化が比較的小さい
のに対し、TD方向の曲げ剛性はリブ厚の影響を非常に
受け易いこと。 (2)TD方向の曲げ剛性が極大値を示すリブ厚のとき
のMD方向の曲げ剛性は、MD方向の曲げ剛性が極大値
のときに比べて僅かに低下する程度であって、実用上問
題とならないこと。 (3)TD方向の曲げ剛性が極大値をとるときのリブ構
造と、フラットクラッシュが極大値をとるときのリブ構
造およびエンドクラッシュTDが極大値をとるときのリ
ブ構造は近似していること。 (4)その構造のときのエンドクラッシュMDの極大値
からの低下は僅かであって、その差は実用上問題となら
ないこと。 かかる知見をもとに、本発明者らは従来の考え方とは反
対に、TD方向の曲げ剛性が最大になるようなリブ構造
とすべく更に検討の結果、所望の板厚と目付け量が設定
された場合に、TD方向の曲げ剛性が最大域になる目付
け、板厚、リブ厚み、ライナ−厚みおよびリブ間隔の関
係式を始めて見出し、本発明に至った。
【0006】
〔上式において、Trはリブ厚み(mm)、Tlはライナ−厚み(mm)、wは目付け(kg/m2 )、ρは材料密度(g/cm3 )、hは板厚(mm)、bはリブ間隔(mm)をそれぞれ示す。pおよびrは係数であって、0.6<p<1.0、 0.5<r<1.0である。〕
上式において、pおよびrは係数であって、通常、0.
6<p<1.0、0.5<r<1.0 好ましくは、0.65<p<0.97、0.55<r<
0.92 より好ましくは、0.7<p<0.93、0.6<r<
0.83であり、この範囲内であればいかなる数値であ
ってもよい。この係数の範囲は、本発明の目的とする機
械的強度のバランスのすぐれたプラスチック製サンドイ
ッチ板における許容範囲を示すものであり、この範囲を
外れた係数で計算された数値に基づくサンドイッチ板
は、TD方向の曲げ剛性が低くなり、機械的強度のバラ
ンスに欠けたものとなる。また、上記式において材料密
度とは23℃における密度である。
【0007】本発明のプラスチック製サンドイッチ板
は、図1に示されるように平行に配置された一対のライ
ナ−部(1)、このライナ−部間を一定の板厚となるよ
うに平行にかつ等間隔で仕切る複数のリブ(2)からな
り、図において、ライナ−の厚みはTl(mm)、リブ
の厚みはTr(mm)、板厚(一対のライナ−の最外層
間の距離)はh(mm)、リブ間隔はb(mm)でそれ
ぞれ示されている。
【0008】本発明のプラスチック製サンドイッチ板に
おいては、目付け、使用する材料樹脂の密度、板厚、リ
ブ厚み、ライナ−厚みおよびリブ間隔が上記3つの式を
全て満足していることが重要であって、上記式を満足し
ない場合には機械的強度が低下したり、TD方向および
MD方向にバランスのとれた機械的強度が得られず、目
的とする効果が得られない。
【0009】本発明に適用されるプラスチックとは、低
密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高密度ポリ
エチレン、プロピレン(共)重合体、塩化ビニル(共)
重合体、スチレン(共)重合体、メタクリル酸メチル
(共)重合体、ポリアミド、ポリカーボネート、エチレ
ンー酢酸ビニル共重合体、ポリアセタール、アクリルー
ブタジエンースチレン共重合体、ポリフェニレンオキサ
イド、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリメチルペンテンなどの各種
熱可塑性樹脂の単独あるいはこれらの2種以上の混合
物、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリウレタン樹脂などの各種熱硬化性樹脂の単
独あるいはこれらの2種以上の混合物が挙げられ、これ
らはシリカ、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、ガラス
繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等の各種充填材や安定
剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤などを必要に応じて含
有していてもよい。本発明における材料密度は、材料中
に上記したような樹脂以外の配合剤が配合されている場
合にはこれらを含む状態での密度で示される。
【0010】本発明のプラスチック製サンドイッチ板
は、製品形状において上記式を満足するものであれば、
製造手段としてはいかなる方法であってもよく、たとえ
ば2枚の平行なプラスチック板の間に、これと同質の樹
脂からなる板を接着剤または熱融着により貼りあわせる
方法、押し出し成形、射出成形などにより一体構造とし
て成形する方法等があるが、特に限定されない。いずれ
の方法であっても、通常はサンドイッチ板の使用目的に
応じて使用する樹脂の種類、板厚および目付けを予め設
定し、この設定条件に基づいて計算されるライナ−厚、
リブ厚、リブ間隔となるように、材料を選定したり、金
型を調整して製造される。
【0011】この場合、必要あれば係数pおよびrが上
記範囲内において、かつ上記3式が同時に満足する限り
において、ライナ−厚、リブ厚およびリブ間隔のうち1
つないし2つの条件を更に設定し、残りの要件を求める
ことにより、実用上有利な構成とすることもできる。た
とえば、貼り合わせ法によりプラスチック製サンドイッ
チ板を製造する場合において、予め入手可能なプラスチ
ック板の厚みに基づき、係数pおよびrが上記範囲内で
上記式によりリブ間隔を求めることにより、リブ間隔を
調製するのみで市販材料をそのまま利用することができ
る。
【0012】
【発明の効果】本発明のプラスチック製サンドイッチ板
は、従来品に比較して実用上全く問題とならない程度の
MD方向での曲げ剛性の低下を伴うのみで、TD方向の
曲げ剛性が向上するため、高強度を維持しつつMD方向
とTD方向とでバランスのとれた機械的強度を有し、し
かもかかるサンドイッチ板は簡単な計算式により設計可
能であるため、産業上も非常に有利である。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明がこれによって限定されるものでない
ことはいうまでもない。
【0014】実施例1 密度0.90g/cm3(23℃)のポリプロピレン樹脂
を使用し、目付け3kg/m2 、板厚12mmで、リブ
間隔が9mmとなるように本文に記載の式からリブ厚み
およびライナ−厚みを計算し、リブ厚み1.2mm、ラ
イナー厚み1mmからなるポリプロピレン製サンドイッ
チ板を押し出し法により製造した。このときの計算に用
いた係数pおよびrはそれぞれ0.68、0.81であ
る。得られたサンドイッチ板のMD方向およびTD方向
の曲げ剛性はそれぞれ28.7kgf/cm2 および
7.0kgf/cm2 であった。尚、MD曲げ剛性試験
は図2に示すように、長さ15.0cm、両端にリブが
存在するようにした幅(c)5.4cmの試験片を用
い、スパン距離(d)10.0cmとしてその中央に荷
重F(kgf)をかけて、中央部の変位量(a)(c
m)を測定し、以下の式で計算した。 MD曲げ剛性(kgf/cm2)=F/a・c TD曲げ剛性試験は図3に示すように、長さ15.0c
m、幅(c’)5.0cmの試験片を用い、スパン距離
(d)10.0cmとしてその中央に荷重F(kgf)
をかけて、中央部の変位量(a)(cm)を測定し、以
下の式で計算した。 TD曲げ剛性(kgf/cm2)=F/a・c'
【0015】実施例2〜4 表1に示すリブ間隔で、表1に示す係数pおよびrを用
いる以外は実施例1と同様にしてリブ厚みおよびライナ
−厚みを計算し、表1に示すリブ厚みおよびライナ−厚
みのポリプロピレン製サンドイッチ板を押し出し法によ
り製造した。得られたサンドイッチ板について、実施例
1と同様に試験を行ったところ、MD方向およびTD方
向の曲げ剛性は表1に示すとおりであった。但し、MD
方向の曲げ剛性試験を行なう際の試験片の幅cは、それ
ぞれの試料に応じて、5cmに近く、リブ間隔(b)の
整数倍であって、両端にb/2だけライナーが存在する
ように設定した。
【0016】比較例1〜3 表1に示すリブ間隔で、表1に示す係数pおよびrを用
いる以外は実施例1と同様にしてリブ厚みおよびライナ
−厚みを計算し、表1に示すリブ厚みおよびライナ−厚
みのポリプロピレン製サンドイッチ板を押し出し法によ
り製造した。得られたサンドイッチ板について、実施例
1と同様に試験を行ったところ、MD方向およびTD方
向の曲げ剛性は表1に示すとおりであった。但し、MD
方向の曲げ剛性試験を行なう際の試験片の幅cは、それ
ぞれの試料に応じて、5cmに近く、リブ間隔(b)の
整数倍であって、両端にb/2だけライナーが存在する
ように設定した。
【0017】
【0018】実施例5〜8 密度0.90g/cm3(23℃)のポリプロピレン樹脂
を使用し、目付け3kg/m2 、板厚15mmで、表2
に示されるリブ間隔となるように表2に示す係数pおよ
びrを用いて本文に記載の式からリブ厚みおよびライナ
−厚みを計算し、表2に示すリブ厚みおよびライナ−厚
みのポリプロピレン製サンドイッチ板を押し出し法によ
り製造した。得られたサンドイッチ板について、実施例
1と同様に試験を行ったところ、MD方向およびTD方
向の曲げ剛性は表2に示すとおりであった。但し、MD
方向の曲げ剛性試験を行なう際の試験片の幅について
は、それぞれの試料に応じて、5cmに近く、リブ間隔
(b)の整数倍であって、両端にb/2だけライナーが
存在するように設定した。
【0019】比較例4〜6 表2に示すリブ間隔で、表2に示す係数pおよびrを用
いる以外は実施例5と同様にしてリブ厚みおよびライナ
−厚みを計算し、表2に示すリブ厚みおよびライナ−厚
みのポリプロピレン製サンドイッチ板を押し出し法によ
り製造した。得られたサンドイッチ板について、実施例
1と同様に試験を行ったところ、MD方向およびTD方
向の曲げ剛性は表2に示すとおりであった。但し、MD
方向の曲げ剛性試験を行なう際の試験片の幅は、それぞ
れの試料に応じて、5cmに近く、リブ間隔(b)の整
数倍であって、両端にb/2だけライナーが存在するよ
うに設定した。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラスチック製サンドイッチ板の概略
図である。
【図2】MD方向の曲げ剛性試験方法の概略図である。
【図3】TD方向の曲げ剛性試験方法の概略図である。
【図4】MD方向の曲げ剛性とリブ厚の関係を示したも
のである。
【図5】TD方向の曲げ剛性とリブ厚の関係を示したも
のである。
【図6】エンドクラッシュMDとリブ厚の関係を示した
ものである。
【図7】エンドクラッシュTDとリブ厚の関係を示した
ものである。
【図8】フラットクラッシュとリブ厚の関係を示したも
のである。
【符号の説明】
1:ライナー 2:リブ Tl:ライナー厚み Tr:リブ厚み h:板厚 b:リブ間隔 F:荷重 c:試験
片幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−96125(JP,A) 特開 昭59−101360(JP,A) 特開 昭61−230931(JP,A) 特開 昭57−46743(JP,A) 特開 平2−80224(JP,A) 特開 平6−99516(JP,A) 実開 昭61−180726(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 B29C 47/00 - 47/96

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平行に配置された一対のライナ−部と、こ
    のライナ−部間を平行に仕切る複数のリブを設けたプラ
    スチック製サンドイッチ板において、下式で示される3
    式を全て満足するリブ厚、リブ間隔およびライナ−厚を
    有することを特徴とする一方向に平行なリブ構造をもつ
    プラスチック製サンドイッチ板。 Tr=r(w/2ρ)1.12 (1) Tl=p〔0.71(w/2ρ)1.12〕−0.019 (2) b=Tr(h−2Tl)/〔(w/ρ)−2Tl〕 (3) 〔上式において、Trはリブ厚み(mm)、Tlはライ
    ナ−厚み(mm)、wは目付け(kg/m2 )、ρは材
    料密度(g/cm3 )、hは板厚(mm)、bはリブ間
    隔(mm)をそれぞれ示す。pおよびrは係数であっ
    て、0.6<p<1.0、 0.5<r<1.0であ
    る。〕
  2. 【請求項2】pおよびrが、0.65<p<0.97、
    0.55<r<0.92である請求項1に記載のプラ
    スチック製サンドイッチ板。
  3. 【請求項3】平行に配置された一対のライナ−部と、こ
    のライナ−部間を平行に仕切る複数のリブを設けたプラ
    スチック製サンドイッチ板を製造するにあたり、予め設
    定された目付けおよび板厚に基づいて、下式で計算され
    たリブ厚、リブ間隔およびライナ−厚となるようにする
    ことを特徴とするプラスチック製サンドイッチ板の製造
    法。 Tr=r(w/2ρ)1.12 (1) Tl=p〔0.71(w/2ρ)1.12〕−0.019 (2) b=Tr(h−2Tl)/〔(w/ρ)−2Tl〕 (3) 〔上式において、Trはリブ厚み(mm)、Tlはライ
    ナ−厚み(mm)、wは目付け(kg/m2 )、ρは材
    料密度(g/cm3 )、hは板厚(mm)、bはリブ間
    隔(mm)をそれぞれ示す。pおよびrは係数であっ
    て、0.6<p<1.0、 0.5<r<1.0であ
    る。〕
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