(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる板状体の内部に、板状体の長さと同一の長さを有する複数本の繊維強化樹脂からなる管又は棒が、板状体の幅方向に間隔をあけて互いに平行に配置されて板状体の長さ方向に埋設されている高強度複合樹脂板を製造する方法であって、
全長に亘って上記繊維強化樹脂からなる管又は棒を埋設した熱可塑性樹脂からなる複数の角材を互いに接触させて並列し、板状に溶着一体化することを特徴とする高強度複合樹脂板の製造方法。
【請求項２】
上記角材として、全長に亘って上記管又は棒を抜き取り可能に埋設したポリエチレンからなる角材を使用することを特徴とする請求項１に記載の高強度複合樹脂板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度複合樹脂板の製造方法に関し、更に詳しくは、軽量で、強度が大きく、耐久性があり、リサイクルも容易な、高強度複合樹脂板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工事車両の進入路、臨時ヘリポート、臨時駐車場等を軟弱地盤等に仮設する場合には、鋼製の敷き板が使用されている。この鋼製の敷き板は、上下の鋼板の間に複数本の鋼製の角パイプを挟んで溶接一体化したものであって、工事車両やヘリコプター等の荷重に充分耐え得る大きい強度を備えている。
【０００３】
また、用水路等の水門では、水圧に充分耐え得る強度を備えた鉄製のゲート板が使用されており、河川の可搬式特殊堤防においても、アルミニウム等の金属製の建込み板が使用されている。
【０００４】
一方、トンネルの覆工に用いるセグメントとして、鋼板、硬質プラスチック、繊維強化合成樹脂のいずれかで形成されたプレート部（外周板と内周板と側板からなる中空のプレート部）の内部に、硬質プラスチックや繊維強化合成樹脂で形成された複数の中空パイプ体を設置すると共に、モルタルや熱硬化性樹脂を充填して成る板状セグメントが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、陸上競技場のトラック部分又はその外周部を養生する敷設材として、熱可塑性樹脂からなる中空部を有する複数の中芯を並列配置し、その外周をＦＲＰ層で被覆すると共に、このＦＲＰ層を熱可塑性樹脂の外層で被覆して成る繊維補強中空構造の長尺板状体を使用することが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３５４９４号公報
【特許文献２】特開２００６−３４０９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の工事車両進入路等を仮設する際に使用される鋼製の敷き板は、工事車両等の荷重に耐え得る大きい強度を備えたものであるが、敷き板の重量が大きいため運搬費用が嵩み、しかも、錆びやすいためメンテナンスの費用も嵩むという問題がある。それ故、軽量で錆びない合成樹脂製の高強度の代替品の開発が望まれている。
【０００８】
また、鉄製のゲート板を用いた従来の水門は、老朽化に伴って改修の必要性が増しており、改修に際して鉄製のゲート板から合成樹脂製のゲート板への変更が検討されている。同様に、可搬式特殊堤防においても、金属製の建込み板から合成樹脂製の建込み板への変更が検討されている。
【０００９】
一方、前記特許文献１のトンネル覆工用セグメントのうち、硬質プラスチックや繊維強化合成樹脂でプレート部と中空パイプ体を形成して、熱硬化性樹脂を充填したものは、比較的軽量であり、必要な強度も備えているが、製造が容易でない上に、プレート部と中空パイプ体と充填樹脂とに分離してリサイクルに供し難いという問題がある。また、前記特許文献２の長尺板状体も、同様にリサイクルに供し難いという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、軽量で、強度が大きく、耐久性を有するが故に、水門のゲート板、可搬式特殊堤防の建込み板、仮設車両進入路の敷き板、その他の種々の用途に好ましく使用され、使用後はリサイクルも容易な、高強度複合樹脂板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る高強度複合樹脂板の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる板状体の内部に、板状体の長さと同一の長さを有する複数本の繊維強化樹脂からなる管又は棒が、板状体の幅方向に間隔をあけて互いに平行に配置されて板状体の長さ方向に埋設されている高強度複合樹脂板を製造する方法であって、全長に亘って上記繊維強化樹脂からなる管又は棒を埋設した熱可塑性樹脂からなる複数の角材を互いに接触させて並列し、板状に溶着一体化することを特徴とするものである。
【００１２】
そして、本発明の請求項２に係る高強度複合樹脂板の製造方法は、上記角材として、全長に亘って上記管又は棒を抜き取り可能に埋設したポリエチレンからなる角材を使用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る高強度複合樹脂板の製造方法のように、全長に亘って繊維強化樹脂からなる管又は棒を埋設した熱可塑性樹脂からなる複数の角材を互いに接触させて並列し、板状に溶着一体化したものであると、並列する角材の数を増減することによって、用途に応じた種々の幅を有する高強度複合樹脂板を簡単に製造できる利点がある。そして、それにより得られる高強度複合樹脂板は、金属製の板に比べると遥かに軽量であるため、持運びが容易であり、運搬時のコスト削減やＣＯ２排出量の削減を図ることができる。また、金属製の板のように腐食する心配がないので、耐久性に富み、メンテナンスの費用を大幅に削減することができる。しかも、この複合樹脂板は、板状体の長さ方向に埋設された繊維強化樹脂からなる管又は棒が強靱で、熱可塑性樹脂からなる板状体の補強材として働くため、軽量であるにも拘わらず、強度（剛性）、特に板状体の長さ方向における曲げ強度（剛性）が優れており、上記管又は棒の直径、肉厚、相互間隔、本数、板状体の厚みなどを適宜変更することによって、用途に応じた曲げ強度を付与することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る高強度複合樹脂板の製造方法のように、上記角材として、全長に亘って上記管又は棒を抜き取り可能に埋設したポリエチレンからなる角材を使用すると、廃棄処理の際に板状体から管又は棒を抜き取って分別し板状体のポリエチレンを再生（リサイクル）できる高強度複合樹脂板を製造することができる。また、上記のポリエチレンからなる角材を使用すると、耐衝撃性や耐摩耗性に優れ、衝撃を受けても割れにくく、擦り傷も付きにくい高強度複合樹脂板を製造できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る高強度複合樹脂板の製造方法により得られる高強度複合樹脂板の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る高強度複合樹脂板の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の参考形態に係る高強度複合樹脂板の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１、図２に示す高強度複合樹脂板Ｐ１は、後述する本発明の製造方法により製造されたものであって、熱可塑性樹脂からなる矩形の板状体１の内部（厚み方向中間部）に、板状体１の長さと同一の長さを有する複数本（５本）の繊維強化樹脂からなる管（丸パイプ）２が、板状体１の幅方向に間隔をあけて互いに平行に配置されて板状体１の長さ方向に埋設されたものである。
【００２１】
板状体１の材料樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂が全て使用可能であるが、その中でもポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂が好ましく使用され、特に、高密度ポリエチレン（密度：０．９４〜０．９６）は、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れているので、極めて好ましく使用される。ポリエチレンはバージンのものを使用しても勿論よいが、安価に入手できる再生ポリエチレンを使用してコストダウンを図ることが好ましい。上記のポリエチレン、特に、高密度ポリエチレンで板状体１を形成すると、衝撃を受けても割れにくく、擦り傷も付きにくいという利点があり、また、後述するように板状体１と管２を分別して、ポリエチレンを再生（リサイクル）し易いという利点もある。
【００２２】
上記板状体１には紫外線吸収剤を均一に含有させることが好ましく、このように紫外線吸収剤を含有させると、板状体１の（高密度）ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂が紫外線劣化し難くなるため、耐候性、耐久性に優れた高強度複合樹脂板Ｐ１を得ることができる利点がある。紫外線吸収剤としては、公知のベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系などの紫外線吸収剤が使用可能であり、その中でも分子量が巨大で、移動、放散しにくい紫外線吸収剤が好ましく使用される。
【００２３】
上記板状体１の寸法は用途に応じて適宜決定すればよいが、運搬性を考慮すると、長さを１０００〜４０００ｍｍ程度、幅を３００〜１０００ｍｍ程度、厚さを５０〜１００ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【００２４】
上記板状体１に埋設されている管２は繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる強靱な丸パイプであって、板状体１の補強材として作用し、板状体1の強度(剛性)、特に、板状体1の長さ方向における曲げ強度(剛性)を向上させるものである。この管２は、繊維強化樹脂としてガラス繊維等の補強繊維を混練した熱可塑性樹脂をパイプ状に押出成形したものでもよいし、熱可塑性又は熱硬化性樹脂の芯パイプの外面にガラス繊維等のクロス又はネットを積層し、その外側に熱可塑性又は熱硬化性樹脂の外層を積層一体化したものでもよい。
【００２５】
上記の繊維強化樹脂からなる管２に含まれる補強繊維の含有率は特に限定されないが、補強繊維の含有率が低すぎると管２の強度不足を招く恐れがあり、補強繊維の含有率が高すぎると管２の成形が困難になる恐れがあるので、５〜５０質量％程度とすることが好ましい。
【００２６】
上記管２の外径、肉厚、相互間隔、本数等は、高強度複合樹脂板Ｐ１の用途を考慮して、必要な曲げ強度が得られるように適宜設定すればよい。一例を挙げると、水門のゲート板等の用途に用いる高強度複合樹脂板Ｐ１の場合は、管２の外径を板状体１の厚さの６／１０〜９／１０程度とし、管２の肉厚を管２の外径の３／１００〜１５／１００程度とし、管２の相互間隔を板状体１の厚さの１／１０〜４／１０程度とするのが適当である。管２の外径が板状体１の厚さの９／１０を越えると、管２の上下両端から板状体１の上下両面までの表層部の厚さが薄くなり過ぎて、大きい衝撃力を受けたときに表層部が破壊される恐れがあり、管２の外径が板状体１の厚さの６／１０を下回ると、管２による板状体補強作用が相対的に低下するので、いずれの場合も好ましくない。また、管２の肉厚が管２の外径の３／１００よりも薄くなると、管２の太さに対する相対的な強度が大幅に低下するので、好ましくない。
尚、管２の本数は、管２の外径と、管２の相互間隔と、板状体１の幅との関係によって定まることは言うまでもない。
【００２７】
管２は、図２に示すような丸パイプに限定されるものではなく、角パイプや正多角形のパイプであってもよい。また、管２に代えて、繊維強化樹脂からなる強靱な棒（丸棒、角棒、正多角形棒など）を板状体１に埋設してもよい。
【００２８】
上記の管２又は棒は、板状体１の内部に抜き取り可能に埋設されていることが好ましく、このように抜き取り可能に埋設されていると、高強度複合樹脂板Ｐ１が不要になったときに、板状体１から管２又は棒を抜き取って板状体１と管２又は棒を分別し、板状体１のポリエチレン等の熱可塑性樹脂を容易に再生（リサイクル）できる利点がある。
【００２９】
板状体１の内部に管２又は棒を抜き取り可能に埋設する方法としては、例えば、孔径が管２又は棒の外径よりも若干大きい複数の貫通孔を有する板状体１を形成し、これらの貫通孔に管２又は棒を挿入して埋設する方法を挙げることができるが、これ以外の方法で抜き取り可能に埋設しても勿論よい。例えば、板状体１が摩擦係数の小さい高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなる場合は、管２又は棒の周囲を熱可塑性樹脂で被覆しながら板状体１を成形することによって、板状体１の内部に管２又は棒を埋設してもよく、このように埋設しても板状体１の熱可塑性樹脂と管２又は棒の繊維強化樹脂とが化学的に結合していないため、管２又は棒の一端を大きい力で強く押すと同時に、管２又は棒の他端を大きい力で強く引っ張れば、管２又は棒を板状体１から抜き取ることが可能である。
【００３０】
上記の高強度複合樹脂板Ｐ１は、本発明の製造方法によって以下のように製造される。まず、管２又は棒を押出成形機のＴダイに挿通しながら、その周囲に高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を角柱状に押出成形して管２又は棒を被覆し、図３に示すように、全長に亘って管２又は棒が抜き取り可能に埋設された熱可塑性樹脂の角材１０を作製する。次いで、この角材１０を図３に示すように互いに接触させて複数本並列し、熱溶着、超音波溶着、高周波溶着などの手段で全ての角材１０を板状に溶着一体化して、図１、図２に示す高強度複合樹脂板Ｐ１を製造する。この方法で製造される高強度複合樹脂板Ｐ１は、並列する角材１０の本数を増減することによって、サイズ毎の金型を用意する必要なく用途に応じた所望の幅寸法となし得る利点がある。
【００３２】
以上のような高強度複合樹脂板Ｐ１は、金属製の板に比べると遥かに軽量であるため、持運びが容易であり、運搬時のコスト削減やＣＯ２排出量の削減を図ることができる。また、金属製の板のように腐食する心配がないので、耐久性に富み、メンテナンスの費用を大幅に削減することができる。しかも、この複合樹脂板Ｐ１は、板状体１の長さ方向に埋設された繊維強化樹脂からなる管２又は棒が強靱で、熱可塑性樹脂からなる板状体１の補強材として働くため、軽量であるにも拘わらず、強度（剛性）、特に板状体１の長さ方向における曲げ強度（剛性）が優れており、上記管２又は棒の直径、肉厚、相互間隔、本数、板状体１の厚みなどを適宜変更することによって、用途に応じた曲げ強度を付与することができる。
【００３３】
図１，図２に示す実施形態の高強度複合樹脂板Ｐ１は、管２又は棒を板状体１の厚さ方向中間部に横一列に配置して埋設しているが、更に大きい強度が要求される場合には、管２又は棒を上下二列又は三列以上となるように配置して埋設してもよい。
【００３４】
図４、図５に示す実施形態の高強度複合樹脂板Ｐ２は、熱可塑性樹脂からなる板状体１の内部に、板状体１の長さと同一の長さを有する複数本の繊維強化樹脂からなる管２又は棒が、板状体１の幅方向に間隔をあけて互いに平行に配置されて板状体１の長さ方向に埋設されると共に、板状体１の幅と同一の長さを有する複数本の繊維強化樹脂からなる管２ａ又は棒が、板状体１の長さ方向に間隔をあけて互いに平行に配置されて板状体１の幅方向に埋設されたものである。
【００３５】
この高強度複合樹脂板Ｐ２の板状体１の材質や、管２，２ａの材質、外径、肉厚、相互間隔などは、前記高強度複合樹脂板Ｐ１のそれらと同様であり、管２，２ａが抜き取り可能に埋設されている点も同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
この高強度複合樹脂板Ｐ２のように、繊維強化樹脂からなる管２が板状体１の長さ方向に埋設され、繊維強化樹脂からなる管２ａが板状体１の幅方向に埋設されていると、前述した高強度複合樹脂板Ｐ１の作用効果に加えて、板状体１の幅方向における曲げ強度（剛性）も向上するため、曲げ強度の異方性をなくすことが可能となる。
【００３７】
尚、このような高強度複合樹脂板Ｐ２は、例えば、前述の角材１０を互いに接触させて複数本並列すると共に、その上に、樹脂板Ｐ２の幅寸法に等しい長さに切断した角材を直交させて複数本並列し、全ての角材を溶着一体化することによって製造される。
【００３８】
次に、本発明の高強度複合樹脂板の製造方法の更に具体的な実施例について説明する。
【００３９】
外径３０ｍｍ、肉厚３ｍｍのＦＲＰ管（宇部日東化成（株）製、ガラス繊維を４０〜５０質量％含んだポリエステル樹脂を押出成形したもの）を押出成形機のＴダイに挿通しながら、その周囲に再生高密度ポリエチレン（密度０．９６）を角柱状に押出成形してＦＲＰ管を被覆し、全長に亘ってＦＲＰ管が抜き取り可能に埋設された再生高密度ポリエチレンの角材（縦横５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍ）を作製した。
この角材を１０本並べ、以下の方法で全ての角材を板状に溶着一体化することにより、再生高密度ポリエチレンの板状体（長さ２０００ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ５０ｍｍ）の厚さ方向中間部に、１０本の上記ＦＲＰ管が幅方向に２０ｍｍの間隔をあけて互いに平行に配置されて板状体の長さ方向に埋設された高強度複合樹脂板を製造した。即ち、隣り合う２本の角材の間に、４５０℃に加熱した熱板（長さ２１００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を挟んで２秒間接触させ、熱板を取り除いた後、一方の角材を１００ｋｇ/ｍｍ２の圧力で３０秒間、他方の角材に押し付けて溶着した。この作業を９回繰り返して１０本の角材を次々と溶着し、上記の高強度複合樹脂板を製造した。なお、角材を押し付けて溶着する際には、２本の角材の上部に長さ全体に亘って厚さ１ｍｍの金属板を置くことにより、溶融した樹脂が上方に漏れ出さないようにした。
【００４０】
この高強度複合樹脂板について、ＪＩＳ  Ｚ２２４８の試験方法に準拠して長さ方向における曲げ強度を測定したところ、２Ｎ／ｍｍ２であり、ＦＲＰ管がない再生高密度ポリエチレン製の比較品の曲げ強度０．８Ｎ／ｍｍ２よりも優れた結果が得られ、水門のゲート板に要求される曲げ強度を満足することが確認できた。
【符号の説明】
【００４１】
１    板状体
２，２ａ  管
１０  角材
Ｐ１，Ｐ２  高強度複合樹脂板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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