(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層とその表面を被覆するシェル層からなる船舶用多層成形盤木において、
前記コア層は大発泡乃至中発泡の樹脂製発泡体から構成され、前記シェル層は樹脂製非発泡体又は低発泡体から構成され、
圧縮強さが０．９ｋＮ／ｃｍ２以上であって、２０００ｋＮ荷重時にクラックが発生しないこと、１０００ｋＮ荷重破壊時の圧縮歪みが１２０ｍｍ以下であること及び縦断面における大中発泡部の占めるトータル面積比率が１５〜６０％であることを特徴とする船舶用多層成形盤木。
【請求項２】
前記船舶用多層成形盤木を構成するコア層又はシェル層は、少なくともエチレン・酢酸ビニル共重合体が２０〜６０質量部、高密度ポリエチレンが１０〜８０質量部、ポリプロピレンが１５〜３５質量部及び熱可塑性エラストマーが３〜５０質量部の中から選ばれる何れかの配合材をその質量部の範囲内において含有してなることを特徴とする請求項１記載の船舶用多層成形盤木。
【請求項３】
発泡性溶融樹脂を金型に射出してコア層とシェル層からなる２層成形する１段成形工程と、前記１段成形法により得られたプレフォーム成形体をインサート成形用金型のキャビティに配置する工程と、前記成形用プレフォーム成形体が配置された金型を型締めし、コア層とシェル層を形成するための発泡性溶融樹脂を前記プレフォーム成形体が配置された金型に射出してインサート成形体を成形する２段成形工程と、前記２段成形工程を繰り返して多段・多層の発泡成形体を得ることを特徴とする船舶用多層成形盤木の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入渠した船舶の船底に設置して船底を支持するための樹脂製盤木に関し、より詳細には大型船舶に対しても荷重変形量が小さくクラックが発生し難い船舶用多層成形盤木及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶用盤木は、造船時や船舶の修繕時に入渠した船舶の船底に設置して船舶を支持するために必要不可欠な部材であって、通常、コンクリート台盤上に木製盤木を積み重ねたもの、樹脂製盤木を積み重ねたもの、或いはコンクリート台盤上に木製盤木と樹脂製盤木を積み重ねたもの等がある。前記樹脂製盤木は本出願人であるケーエムマテリアル株式会社が初めて実用化したものであり、大手造船会社を中心に使用されている。また、木製盤木にあっては、樫等の硬い木製盤木と松等の柔らかい木製盤木を組み合わせて使用するのが一般的である。すなわち、盤木には柔らかい松のクッション性と樫の剛性の両方の性質がバランスよく備わっていることが要求される。
【０００３】
近年、省エネ型船舶は、船底部分が流動抵抗を軽減するため、スリム化、エッジ化（先鋭化）したデザインが採用されるに伴い船底を支える盤木に過大な負荷がかかり、木製盤木、樹脂製盤木ともに材料破壊を起こすものがある。また、木製盤木の材料となる海外からの輸入木材は資源保護のために原木輸出禁止措置がとられ、製材品も輸入価格が大きく値上がりし年々入手が困難になってきている。一方、現行の樹脂製盤木は、荷重５０〜１００トンクラスでは省エネ船用でも材料破壊はしづらいが、歪み変形量が大きい。そこで、荷重２００トンクラスに耐える高性能な船舶用樹脂製盤木の開発が強く求められている。
【０００４】
また、特許文献１には、船腹に当接する支持体を、船体を支持できる硬度を有し、変形可能な十分な厚さを有する弾性体で構成したことを特徴とする自動盤木装置が開示されている。そして、支持体内に中空部を形成し、その中に気体や液体、粒状体等の流体を圧入した構造が記載されている。また、支持体をゴム、合成樹脂等の弾性体製とし、その弾性体中に織布、不織布等の拘束材を積層埋設した複合構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記の特許文献１に記載された自動盤木装置における支持体の役割は支持体に船舶の荷重がかかると支持体自体が変形し船腹の形状に対する支持体面の追従性が高まり、船腹に対する密着支持を確実とすることにある。これに対して、本願発明者は、樹脂製盤木の内部構造モデルとして多層・発泡構造とし、コア層とシェル層をそれぞれ発泡倍率の異なる発泡体で構成し、コア層の発泡倍率を高く且つ剛性を高めるとともにシェル層を非発泡乃至低発泡倍率とし、さらにエラストマー成分を添加することによって盤木が本来備えるべきクッション性と剛性のバランスを維持するとともにクラックの発生を防止することを知見して本発明に想到したものであり、本願発明の主たる目的は、高荷重における歪み変形量を小さくして高荷重に耐える高性能な船舶用多層成形盤木を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、本発明は、コア層とその表面を被覆するシェル層からなる船舶用多層成形盤木において、
前記コア層は大発泡乃至中発泡の樹脂製発泡体から構成され、前記シェル層は樹脂製非発泡体又は低発泡体から構成され、
圧縮強さが０．９ｋＮ／ｃｍ２以上であって、２０００ｋＮ荷重時にクラックが発生しないこと、１０００ｋＮ荷重破壊時の圧縮歪みが１２０ｍｍ以下であること及び縦断面における大中発泡部の占めるトータル面積比率が１５〜６０％であることを特徴とする船舶用多層成形盤木とする。
【０００８】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記船舶用多層成形盤木を構成するコア層又はシェル層は、少なくともエチレン・酢酸ビニル共重合体が２０〜６０質量部、高密度ポリエチレンが１０〜８０質量部、ポリプロピレンが１５〜３５質量部及び熱可塑性エラストマーが３〜５０質量部の中から選ばれる何れかの配合材をその質量部の範囲内において含有してなることを特徴とする前記の船舶用多層成形盤木とすることが好ましい。
【０００９】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、発泡性溶融樹脂を金型に射出してコア層とシェル層からなる２層成形する１段成形工程と、前記１段成形法により得られたプレフォーム成形体をインサート成形用金型のキャビティに配置する工程と、前記成形用プレフォーム成形体が配置された金型を型締めし、コア層とシェル層を形成するための発泡性溶融樹脂を前記プレフォーム成形体が配置された金型に射出してインサート成形体を成形する２段成形工程と、前記２段成形工程を繰り返して多段・多層の発泡成形体を得ることを特徴とする船舶用多層成形盤木の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明に係る船舶用多層成形盤木は、前記のように樹脂製盤木の内部構造モデルとして多層・発泡構造とし、コア層とシェル層をそれぞれ発泡倍率の異なる発泡体で構成し、コア層の発泡倍率を高く且つ硬くして変形量を小さくするとともにシェル層を非発泡乃至低発泡倍率とし、さらにエラストマー成分を添加することによって強靱化してクラックの発生を防止する。さらに、インサート成形法等により、発泡体からなるコア層を構成するインサート成形用プレフォーム成形体を形成し、このプレフォーム成形体をキャビティーに配置してシェル層を形成し、順次繰り返して多層成形することによって、非発泡乃至低発泡倍率のシェル層を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、実施例に係る２段成形体からなる平盤木の説明図であり、Ｆはその試験の際に加えられる力の方向を表す。（ｂ）は、実施例に係る２段成形体からなる矢盤木の説明図である。
【００１２】
【図２】圧縮強さと大中発泡部比率（％）の相関関係を表すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願発明を実施するための形態（以下「実施の形態」と称する）について、以下に詳細に説明する。しかし、本願発明は、かかる実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
本願請求の範囲第１項の船舶用多層成形盤木は、コア層とその表面を被覆するシェル層からなる船舶用多層成形盤木において、前記コア層は樹脂製の大発泡部乃至中発泡部から構成され、前記シェル層は樹脂製の非発泡部又は低発泡部から構成され、前記コア層とシェル層がそれぞれ１層乃至複数層重ね合わせて構成される。そして、前記コア層とその表面を被覆するシェル層からなる船舶用多層成形盤木は、圧縮強さが０．９ｋＮ／ｃｍ２以上であって、２０００ｋＮ荷重時にクラックが発生しないこと、１０００ｋＮ荷重時の圧縮歪みが１２０ｍｍ以下であること、縦断面における大中発泡部の占めるトータル面積比率が１５〜６０％であることを特徴とする。前記の大中発泡部の占めるトータル面積比率は、１〜多段成形の樹脂製発泡体において、１段成形部乃至２段成形部のコア層における大発泡部と中発泡部の合計断面積の全断面積に対する比率を云う。ここで、縦断面における発泡セルの大きさが、大発泡部は１ｍｍ以上、中発泡部は０．５ｍｍ以上で1ｍｍ未満、低発泡部（小発泡部乃至微発泡部）は０．５ｍｍ未満の発泡部位を指す。発泡倍率ＥＲで表すと、大発泡部は５以上、中発泡部は２以上で５未満、低発泡部（小発泡部乃至微発泡部）は２未満の発泡部位に相当する。発泡倍率ＥＲ（ｅｘｐａｎｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）は、ソリッドの密度をρ、発泡体のみかけ密度をρｆとすると、ＥＲ＝ρ／ρｆ  で表される。
【００１５】
前記材料において、コア層乃至シェル層に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂のいずれでもよい。このような熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、シンジオタクティックポリスチレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、脂肪族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、セルロース系プラスチック等、あるいはこれらの共重合体、ブレンド物等が使用できる。
【００１６】
一方、熱硬化性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、天然ゴム、合成ゴム等が使用できる。また、反応前に液状、粉状、粒状又はペレット状等の樹脂であって発泡するものでもよい。これらのものは２つ以上組み合わせて使用してもよい。さらに、上記熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂を組み合わせて使用することもできる。
【００１７】
エラストマーとしては、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が好ましく、ガラス転移温度の高いポリマー連鎖（Ａ）と低い連鎖（Ｂ）（Ａとしてポリスチレン、Ｂとしてポリ（エチレン／プロピレン）（ＰＥ／Ｐ）、ポリ（エチレン／ブチレン）（ＰＥ／Ｂ）、ポリブタジエン（ＰＢ）又はポリイソプレン（ＰＩ）等）が、ＡＢＡなる形で連結したエラストマーが高温では熱可塑性樹脂として、常温ではエラストマーとしての性質を示すことから特に好ましい。スチレンブロック共重合ベースのＴＰＥは、一般にＴＰＳと呼ばれ、ＴＰＳは、ＳＥＢＳ、ＳＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＰＳ−Ｖに分類され、スチレン末端ブロックがエチレン・ブチレン等の弾性ブロックと結合している。
【００１８】
これらのスチレン系ＴＰＳは射出成型用材料等として使用される。また、本実施の形態においては、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）がエラストマーとして強靱性を発揮するのみでなく、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）をブレンドする場合の相溶化剤として作用して破断強度等の機械特性を向上するものと考えられる。さらに、前記樹脂とエラストマーの他に充填剤、発泡剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤、粘度調整剤、加工助剤、補強材等を添加してもよい。
【００１９】
次に、本実施の形態における船舶用多層成形盤木に用いる材料の基本的な配合について説明する。本実施の形態における船舶用多層成形盤木の製造方法は特に限定するものではないが、射出成形、押出成形及び注型成形などが好ましい。用いる材料としては係る成形に適する材料であれば特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂、エチレン系共重合体及びエラストマーの中の何れかの組みあわせに係る材料を含有してなることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）の何れか一種又は組みあわせて用いてもよい。エチレン系共重合体としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好ましく、エラストマーとしては、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が好ましい。
【００２０】
コア層を構成する材料の配合比率としては、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が４０〜６０質量部に対して高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が１０〜３０質量部、ポリプロピレン（ＰＰ）が１５〜３５質量部、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が３〜５０質量部が好ましい。さらに発泡倍率に応じて発泡剤を２〜１０質量部加えるのが好ましい。発泡剤は有機系乃至無機系の化学発泡剤又はカプセル等の物理発泡剤の何れでもよい。発泡剤としては特に限定するものではないが、アゾ系発泡剤が好ましい。また、ウレタンフォームの場合は注型成形によりジオールとジイソシアナートを反応させてプレポリマーをつくり、このプレポリマーに水を架橋剤として網状構造を形成するときに炭酸ガスを発生し、この炭酸ガスが発泡剤の役割を果たして発泡体が形成される。前記材料は新規材料（バージン原料）はもちろんのこと品質を充分満足する限りにおいて発泡剤を含む再生品やＢ格品等のいわゆるオフグレード品を用いることも可能である。
【００２１】
前記シェル層を構成する材料の配合比率は、前記コア層を構成する材料の配合比率と同様もしくはコア層を構成する材料の中の少なくとも一種の共通の材料を含むことが好ましい。さらに、発泡剤を含まず或いは発泡剤の添加量を前記コア層の添加量よりも少なくすることが好ましい。しかし、発泡セルの大きさや発泡倍率は成形方法や成形条件（温度乃至時間）によって変化することから成形方法や成形条件に応じて発泡剤の添加量を適宜調整することが好ましい。
【００２２】
次に、前記の材料を用いてコア層とシェル層を形成する方法としては、ワンショット法による１段成形法で可能であり、該１段成形法で得られた２層成形体をインサート成形用プレフォーム成形体としてインサート成形用金型のキャビティに配置し、このプレフォーム成形体の外側に更に溶融樹脂を射出する２段成形により新たにコア層とシェル層が形成される。係るインサート成形法を繰り返し多段成形により多層多重の成形体を成形することが可能である。前記射出成形法によれば、成形用型に近い部分が先に冷却されて非発泡乃至低発泡のシェル層が形成され、その後に高温部が発泡して大中発泡部からなるコア層が形成される。このように大中発泡部からなるコア層と非発泡乃至低発泡からなるシェル層が重なり合い、或いは多層多重の成形体を形成することによって、より強靱で荷重２００トンクラスに耐える高性能な船舶用樹脂製盤木が得られる。
【００２３】
また、成形方法としては限定するものではないが前記射出成形の他に、注型成形及び押出成形等で成形可能である。射出成形は、金型キャビティー容積よりも少ない量の発泡性溶融樹脂を充填し、気泡の拡大によって充填を完了させるショートショット法、金型キャビティー容積と等しい量の発泡性溶融樹脂を充填し、固化収縮分を気泡の発生と拡大で補うフルショット法、或いはキャビティー容積が可変な金型を用い、発泡性溶融樹脂を充填する際はキャビティー容積を狭めておき充填中乃至充填後にキャビティー容積を徐々にゆっくりと広げていき気泡を発生させるコアバック法を応用することが可能である。本願発明に係る船舶用多層成形盤木には、発泡成形品のクッション性乃至剛性を高める前記コアバック法を応用する成形法が好ましい。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例を挙げて本願発明について説明するが、本願発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２５】
本実施例乃至比較例に用いる配合例としては、実施例１、実施例２、実施例３と比較例１、比較例２、比較例３、及び実施例５の２段成形に用いる配合を予め調合準備しておき、これらの配合を適宜組み合わせて、実施例１〜３、実施例５〜８及び比較例１〜３の各実験を行った。本配合では、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）及び発泡倍率に応じてアゾ系発泡剤を含有する材料をブレンダーで攪拌混合して配合材を作成した。前記各配合材を所定の射出成形機を用いて成形体を成形した。なお、前記ＥＶＡにはＶＡ含有量１９％の発泡・中空成形グレード品を、ＨＤＰＥにはＭＦＲ０．３６ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９５６ｇ／ｃｍ３の中空成形グレード品を、ＰＰにはＭＦＲ１１ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９０ｇ／ｃｍ３の一般射出グレード品を、ＴＰＥには、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー乃至スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマーを、それぞれ発泡剤込み再生品とその一部乃至全部を置き換えた配合材を用いた。
【００２６】
次に、成形方法は射出成形によって行い、インサート成形にあってはインサート成形用プレフォーム成形体をインサート成形用金型のキャビティに配置し、２段成形部を形成するための発泡性溶融樹脂を射出することによりインサート成形体を成形した。３段成形する場合は前記２段成形によるプレフォーム成形体をインサート成形用金型のキャビティに配置し、３段成形部を形成するための発泡性溶融樹脂を射出することによりインサート成形体を成形した。射出成形における成形条件は以下の表４のとおりである。それぞれ曲げ試験と圧縮試験を行い、曲げ強さ、圧縮歪み及び硬度等を測定した。その試験結果を表１〜表３に示す。表１には実施例１〜３、表２には実施例５〜８、表３には比較例１〜３をそれぞれ示す。
【００２７】
なお、本実施例の圧縮試験と曲げ試験に用いた試験機、試験片及び試験条件は以下のとおりである。
試験機：１０ＭＮ構造物圧縮曲げ試験機（使用レンジ：２０００ｋＮ）を使用した。
試験片：４００Ｌ×３００Ｗ×２００Ｔｍｍの射出成形体を使用した。
圧縮面：４００Ｌ×３００Ｗの面に対して垂直方向（図１（ａ）のＦ）に加圧した。
試験速度：２ｍｍ／ｍｉｎ（曲げ試験）、５ｍｍ／ｍｉｎ（圧縮試験）
曲げ試験において、供試体は上ベッドに取り付けた載荷用鋼板により加圧し、下ベッドに取り付けた載荷用鋼板には下治具として鋼板を２枚重ねたものを供試体中央部を挟んで２５０ｍｍ間隔を開けて設置した。以下に本実施例に係る２層成形体のコアサイズと盤木サイズを示す（表５）。
【００２８】
【表１】
0006422030.tif 000002
【００２９】
【表２】
0006422030.tif 000003
【００３０】
【表３】
0006422030.tif 000004
【００３１】
【表４】
0006422030.tif 000005
【００３２】
【表５】
0006422030.tif 000006
【００３３】
表５より、平盤木の全体積をＶａｌ、コア体積をＶｃｏ、シェル体積をＶｓｈ、
全体積に対するシェル層の占める体積をＶｓｐとすると、
Ｖａｌ＝  （W１）×（H１）×  （L１）  、Ｖｃｏ＝  （W２）×（H２）×（L２）、Ｖｓｈ＝Ｖａｌ−Ｖｃｏ、Ｖｓｐ＝１００×Ｖｓｈ／Ｖａｌ  となる。
同様に矢盤木の全体積はＶａｌ＝ （Ｗ３）×（（ｈ３）＋（Ｈ３））×（Ｌ３）／２、
コア体積をＶｃｏ＝  （W４）×（H４）×（L４）、Ｖｓｈ＝Ｖａｌ−Ｖｃｏ、
Ｖｓｐ＝１００×Ｖｓｈ／Ｖａｌ  となる。
【００３４】
表１、表２及び表３より、圧縮強さが０．９ｋＮ／ｃｍ２以上が好ましい。０．９ｋＮ／ｃｍ２よりも小さいと強度不足となり大型船舶を支持することが困難となる可能性がある。また、１０００ｋＮ荷重時の破壊時圧縮歪みが１２０ｍｍ以下が好ましい。圧縮歪みが１２０ｍｍを越えた場合は船舶を確実に支持することが困難となる可能性がある。さらに、２０００ｋＮ荷重時にクラックが発生しないことが好ましい。２０００ｋＮ荷重時にクラックが発生すると強度不足となり大型船舶を支持することが困難となる可能性がある。
【００３５】
また、図２は、実施例１〜３（表１）、実施例５〜８（表２）及び比較例１〜３（表３）の合計１０件について、２種の変量即ちトータル発泡面積比率（％）と圧縮強さ（ｋＮ／ｃｍ２）をそれぞれ横軸（大中発泡部比率）と縦軸（圧縮強さ）としたグラフにそれぞれプロットし、相関関係の有無を直線で表すグラフ図である。このグラフ図から分かるように、圧縮強さと大中発泡部比率には相関性があり、比較例１〜３は大中発泡部比率が６０％を越えると圧縮強さが限界値０．９ｋＮ／ｃｍ２よりも低下しクラック発生の原因となる。逆に、実施例７，８のように大中発泡部比率が２０％前後の場合は圧縮強さも３ｋＮ／ｃｍ２と大きくなる。従って、クラック発生を抑えて圧縮強さを高めるためには大中発泡部比率を６０％以下に抑制することが好ましい。また、１０００ｋＮ荷重破壊時圧縮歪みに関しては、比較例１は１２０ｍｍよりも大きく、一方、比較例２，３は１２０ｍｍ以内であるが圧縮強さを満たしていないこととなる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本願発明に係る船舶用多層成形盤木は、高荷重における歪み変形量を小さくして高荷重に耐える高性能な船舶用多層成形盤木を提供し、森林や樹木等の自然保護に役立ち経済的にも有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１   盤木（平盤木）
２   盤木（矢盤木）
３   コア層
４   シェル層
【図１】
0006422030.tif 000007
【図２】
0006422030.tif 000008