(57)【要約】【課題】積層板の強度を高める技術を提供する。【解決手段】  積層板１０は、発泡された状態のポリスチレンを主成分とする第１の層３０と、第１の層３０の少なくとも一方の主表面に融着し、緻密なポリスチレンを主成分とする第２の層２０と、を有する。第１の層３０と第２の層２０がいずれもポリスチレンを主成分とするため、両者は接着剤を使用することなく融着している。第１の層３０は、厚さが２０．０ｍｍ以上であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡された状態のポリスチレンを主成分とする第１の層と、
前記第１の層の少なくとも一方の主表面に融着し、緻密なポリスチレンを主成分とする第２の層と、を有することを特徴とする積層板。
【請求項２】
前記第１の層は、厚さが２０．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の積層板。
【請求項３】
前記第２の層には、１つ以上の貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層板。
【請求項４】
前記緻密なポリスチレンは、発泡されていない状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項５】
前記第２の層は、前記第１の層の両方の主表面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項６】
建材に使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項７】
緻密なポリスチレンを主成分とするポリスチレンシートを鋳型に設けられた少なくとも１つの主表面に配置するステップと、
ポリスチレンビーズを前記ポリスチレンシートに接するように前記鋳型に充填するステップと、
前記ポリスチレンシートが配置され前記ポリスチレンビーズが充填された状態にて前記鋳型の内部を水蒸気の存在下で加熱して前記ポリスチレンシートと前記ポリスチレンビーズが発泡することにより形成された発泡体とを融着させるするステップと、を含むことを特徴とする積層板の製造方法。
【請求項８】
前記発泡体は、厚さが２０．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の積層板の製造方法。
【請求項９】
前記ポリスチレンシートは、貫通穴を有することを特徴とする請求項７または８に記載の積層板の製造方法。
【請求項１０】
ポリスチレンを主成分とする発泡板の少なくとも一方の主表面を加熱して、当該主表面に存在するポリスチレンを溶融させた後で固化させるステップを含むことを特徴とする積層板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層板および積層板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量性と断熱性を兼ね備えた素材として、発泡性ポリスチレン（発泡スチロール）が従来から知られている。しかし、発泡性ポリスチレンは一般に剛性が低い。そこで、軽量性を保ちつつ、剛性を兼ね備えた発泡性ポリスチレンが開発されてきた。たとえば特許文献１には、発泡スチロールを１つの層とする３層構造を有する建材用パネルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０８８６８５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、たとえば特許文献１の建材用パネルでは、発泡スチロール層が主表面全体に露出していたため、剛性が十分でなかった。また、発泡スチロール層を有する従来の多層パネルでは、十分な厚さを確保することができなかった。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、剛性を高めた積層板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の積層板は、発泡された状態のポリスチレンを主成分とする第１の層と、第１の層の少なくとも一方の主表面に融着し、緻密なポリスチレンを主成分とする第２の層と、を有する。
【０００７】
この態様によると、積層板の剛性を高めることができる。
【０００８】
また、第１の層は、厚さが２０．０ｍｍ以上であってもよい。この態様によると、積層板の剛性をさらに高めることができる。
【０００９】
また、第２の層には、１つ以上の貫通穴が形成されていてもよい。この態様によると、積層板の形成時にも貫通穴が存在するため、形成時に蒸気が第１の層中を均一に通ることにより、内部の発泡を均一に行なうことができる。その結果、厚さを厚くしつつも、全体が均一な積層板を形成することができる。また、乾燥時に貫通穴から水蒸気を逃すことができる。その結果、乾燥を効率的に行うことができる。
【００１０】
また、緻密なポリスチレンは、発泡されていない状態であってもよい。この態様によると、積層板の剛性をさらに高めることができる。
【００１１】
また、第２の層は、第１の層の両方の主表面に設けられてもよい。この態様によると、積層板の剛性をさらに高めるとともに、耐熱性も高めることができる。また、剛性が高まる結果、積層板が経年劣化しにくくなるため、積層板の耐久性を高めることもできる。
【００１２】
また、積層板は、建材に使用されてもよい。この態様によると、建造物を軽量にすることができる。その結果、建材が建造物の支持構造に対して与える負荷を低減させることができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、積層板の製造方法である。この積層板の製造方法は、緻密なポリスチレンを主成分とするポリスチレンシートを鋳型に設けられた少なくとも１つの主表面に配置するステップと、ポリスチレンビーズをポリスチレンシートに接するように鋳型に充填するステップと、ポリスチレンシートが配置されポリスチレンビーズが充填された状態にて鋳型の内部を水蒸気の存在下で加熱してポリスチレンシートとポリスチレンビーズが発泡することにより形成された発泡体とを融着させるするステップと、を含む。この態様によると、剛性を高めた積層板を容易に製造することができる。
【００１４】
また、発泡体は、厚さが２０．０ｍｍ以上であってもよい。この態様によると、積層板の剛性をさらに高めることができる。
【００１５】
また、ポリスチレンシートは、貫通穴を有してもよい。この態様によると、乾燥時に貫通穴から水蒸気を逃すことによって、積層板を乾燥させやすくすることができる。
【００１６】
また、本発明の別の態様も、積層板の製造方法である。この積層板の製造方法は、ポリスチレンを主成分とする発泡板の少なくとも一方の主表面を加熱して当該主表面に存在するポリスチレンを溶融させた後で固化させるステップを含む。この態様によっても、剛性を高めた積層板を容易に製造することができる。
【００１７】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、積層板の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係る積層板を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る積層板の製造方法を示すフロー図である。
【図３】図３（Ａ）および（Ｂ）は、図２の成形工程（Ｓ５０）を示す概略図である。図３（Ａ）は、成形装置を用いた積層板の成形を示す図である。図３（Ｂ）は、積層板が得られた状態を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る積層板を示す斜視図である。
【図５】第２の実施の形態に係る積層板の製造方法を示すフロー図である。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図２の成形工程（Ｓ５０’）を示す概略図である。図６（Ａ）は、発泡スチロールの板の成形を示す図である。図６（Ｂ）は、発泡スチロールの板が得られた状態を示す図である。図６（Ｃ）は、第１の層の加熱を示す図で。図６（Ｄ）は、第２の層が形成された積層板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において重複する説明は適宜省略する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
（構造）
まず、第１の実施の形態の積層板１０の構造を、図１を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る積層板１０を示す斜視図である。
【００２２】
積層板１０は、発泡された状態のポリスチレンを主成分とする第１の層３０と、第１の層３０の少なくとも一方の主表面に融着し、緻密なポリスチレンを主成分とする第２の層２０と、を有する。本実施の形態では、板状に形成された第１の層３０の両方の主表面に、第２の層２０ａ，２０ｂが設けられている。第２の層２０ａ，２０ｂには、第２の層２０ａ，２０ｂを貫通する貫通穴２２が形成されている。貫通穴２２からは第１の層３０が視認される。貫通穴２２の形成については、後述する製造方法において説明する。なお、本明細書中で「主成分」とは、構成成分のうち５０％以上、好ましくは８０％以上を占める成分をいう。また、「緻密な」ポリスチレンとは、第１の層３０の主成分である発泡された状態のポリスチレンよりも密度が高いポリスチレンをいう。
【００２３】
第１の層３０に使用されるポリスチレンとして、エスレンビーズ（積水化成品工業株式会社）などの発泡性を有するポリスチレンを好適に使用することができる。第１の層３０は、このようなポリスチレンを用いて形成されたビーズ法発泡スチロール（ＥＰＳ）である。本明細書では、ポリスチレンの発泡倍率は、たとえば約２〜約７０倍である。より断熱性や軽量性が求められる場合、および厚くてもよい場合には、高発泡倍率とする。また、より剛性や耐熱性が求められる場合、および薄い方が望ましい場合には、低発泡倍率とする。第１の層３０の主表面は、任意の大きさとすることができる。
【００２４】
また、第１の層３０の厚さは任意の厚さとすることができる。ただし、積層板１０の剛性および断熱性を高めるためには、第１の層３０の厚さは約２０ｍｍ以上であることが好ましく、約５０ｍｍ以上であることがより好ましく、約１００ｍｍ以上であることがさらに好ましく、約２００ｍｍ以上であることがもっとも好ましい。第１の層３０の厚さの上限値は特に制限がない。たとえば約５００ｍｍや約１０００ｍｍの厚さであっても、第１の層３０の発泡成形は可能である。発泡スチロール層を有する従来の多層パネルでは実現できなかったこのような厚さが、後述する第２の層２０の特徴により実現可能となる。また、製造を容易にするために、第１の層３０は単層であることが好ましい。
【００２５】
第２の層２０に使用される緻密なポリスチレンとして、第１の層３０と同様の原料を好適に使用することができる。緻密なポリスチレンは、発泡されていない状態であることが好ましい。これにより、積層板１０の剛性および耐熱性を高めることができる。また、第２の層２０が第１の層３０から剥離しにくくするために、第１の層３０の主成分であるポリスチレンと同じポリスチレンが、第２の層２０の主成分として使用されることが好ましい。なお、「発泡されていない状態」のポリスチレンとは、実質的に発泡されていないポリスチレンをいう。そのため、発泡倍率が約０．０１〜約１倍と極めて低いポリスチレンも、実質的に発泡されていないポリスチレンに含まれるものとする。
【００２６】
また、第２の層２０の主表面は、第１の層３０の主表面の大きさと同等であることが好ましい。これにより、第１の層３０の主表面全体において、積層板１０の剛性、耐熱性を高くすることができる。第２の層２０は、任意の厚さとすることができる。ただし、積層板１０の剛性を高める観点からは、約０．３ｍｍ以上であることが好ましく、約０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、積層板１０の剛性と軽量性（低密度）を両立させるためには、第２の層２０の厚さ（ｄ２）と第１の層３０の厚さ（ｄ１）との比（ｄ２／ｄ１）を約０．０１〜約１．０とすることが好ましい。ただし、ｄ１が小さい場合には、ｄ２は相対的に大きいことが好ましい（ｄ２／ｄ１が約１．０に近づく）。一方、ｄ１が大きい場合には、ｄ２は相対的に小さいことが好ましい（ｄ２／ｄ１が約０．０１に近づく）。
【００２７】
（用途）
積層板１０は、通常の発泡スチロールよりも高い剛性や耐熱性、断熱性などを要する任意の用途に使用することができる。特に、積層板１０は建材に使用されることが好ましい。建材としては、特に建造物の壁が想定される。
【００２８】
（製造方法）
次に、第１の実施の形態に係る積層板１０の製造方法を、図２および図３を参照して説明する。図２は、第１の実施の形態に係る積層板１０の製造方法を示すフロー図である。図３（Ａ）および（Ｂ）は、図２の成形工程（Ｓ５０）を示す概略図である。図３（Ａ）は、成形装置１００を用いた積層板１０の成形を示す図である。図３（Ｂ）は、積層板１０が得られた状態を示す図である。この製造方法によって、第１の実施の形態および後述する第２の実施の形態の積層板１０が製造される。
【００２９】
本製造方法は、緻密なポリスチレンを主成分とするポリスチレンシートである穴開き板２４を鋳型である成形装置１００に設けられた少なくとも１つの主表面に配置するステップと、ポリスチレンビーズである一次発泡体３４をポリスチレンシートに接するように鋳型に充填するステップと、ポリスチレンシートが配置されポリスチレンビーズが充填された状態にて鋳型の内部を水蒸気の存在下で加熱してポリスチレンシートとポリスチレンビーズが発泡することにより形成された発泡体とを融着させるするステップと、を含む。
【００３０】
まず、第１の層３０の形成に用いる原料３２を準備する（Ｓ１０）。原料３２は、ポリスチレンである。本実施の形態では、第１の実施の形態において上述したポリスチレン製のエスレンビーズ（積水化成品工業株式会社）を好適に使用することができる。
【００３１】
次に、原料３２を一次発泡させて一次発泡体３４を形成させる（Ｓ２０）。発泡倍率は、目的とする積層板１０の大きさや重量、剛性などを考慮して、約２〜約７０倍の範囲で決定する。一次発泡の時間や発泡時の温度は、従来の条件を使用することができる。たとえば、発泡倍率や原料３２のグレードに応じて、約６０℃〜約１２０℃にて約０．５分〜約５分、好ましくは約７０℃〜約１００℃にて約１分〜約５分の範囲で選択すればよい。
【００３２】
次に、一次発泡体３４を、図示しない熟成サイロを用いて熟成させる（Ｓ３０）。熟成の時間や発泡時の温度も、従来の条件を使用することができる。熟成には、２次発泡に至らないこと、残留水分が凍らない、太陽光が当たらないことが必要となる。そのため、熟成は、約１０℃〜約３０℃、好ましくは約１５℃〜約２５℃にて行なう。また、熟成にかける時間は、約６時間〜約４８時間、好ましくは約１０時間〜約３０時間、より好ましくは約１２時間〜約２４時間である。
【００３３】
これと並行して、第２の層２０の形成に用いる格子状の穴開き板２４を準備する（Ｓ４０）。穴開き板２４は、市販のポリスチレン製の板を用いることができる。穴のサイズおよび穴開き板２４の厚さは、目的とする積層板１０の軽量性や剛性、美観性などを考慮して、上述した範囲で決定すればよい。たとえば、より軽量な積層板１０を必要とする場合には、より薄く、穴の大きい穴開き板２４を選択する。また、より耐熱性や剛性などの高い積層板１０を必要とする場合には、より厚い穴開き板２４を選択する。また、より耐熱性を高めたい場合には、後述する成形時に穴が塞がることを考慮して、より穴の小さい穴開き板２４を選択する。次に、成形装置１００を用いて積層板１０を形成させる（Ｓ５０）。
【００３４】
ここで、成形工程（Ｓ５０）を、図３を用いて説明する。図３（Ａ）に示すように、成形装置１００は、凹状金型１１０と、凸状金型１２０と、原料供給部１３０と、を有する。凹状金型１１０と凸状金型１２０には、互いが嵌合した場合に対向する面がそれぞれの表面に形成されている。これらの面を主表面とする空間が、凹状金型１１０と凸状金型１２０により形成される。この空間の形状は、成形される積層板１０の外形と略同一である。
【００３５】
まずこれらの面に接するように、穴開き板２４ａが配置される。次に、原料供給部１３０は、凹状金型１１０に一次発泡体３４を供給する。上述したように、凹状金型１１０と凸状金型１２０に形成された面には、穴開き板２４ｂが配置される。凸状金型１２０が凹状金型１１０に嵌合された状態において、図示しない水蒸気供給口から凹状金型１１０の内部に高温の水蒸気が供給される。
【００３６】
これにより、一次発泡体３４の粒子が融解して互いに融着する。また、原料３２と穴開き板２４ａ，２４ｂとはいずれもポリスチレンを主成分とするため、溶融した一次発泡体３４と穴開き板２４ａ，２４ｂとが接着剤を使用しなくとも融着することによって、積層板１０が形成される。この場合、一次発泡体３４や穴開き板２４ａ，２４ｂに供給された水蒸気は、主に穴開き板２４に設けられた穴から外に排出される。この際に蒸気が第１の層中を均一に通ることにより、内部の発泡を均一に行なうことができる。また、穴開き板２４に設けられた穴のそれぞれが部分的に塞がることによって、貫通穴２２が形成される。その後、図３（Ｂ）に示すように、凹状金型１１０と凸状金型１２０との嵌合が解除されることによって、積層板１０が遊離されて冷却される。その後、積層板１０は乾燥される。この場合、主に貫通穴２２から水が蒸発する。
【００３７】
穴開き板２４に形成された穴の大きさや穴開き板２４の厚さを調節することによって、本実施の形態に示した積層板１０や、積層板１０を製造することができる。つまり、本実施の形態に示した積層板１０を製造したい場合には、穴の大きさの大きい穴開き板２４、または薄い穴開き板２４を使用すればよい。一方、後述する第２の実施の形態に示す積層板１０を製造したい場合には、穴の大きさの小さい穴開き板２４、または厚い穴開き板２４を使用すればよい。
【００３８】
また、より厚い積層板１０を得たい場合には、凹状金型１１０に供給する原料を多くして第１の層３０を厚くする。一方、より薄い積層板１０を得たい場合には、凹状金型１１０に供給する原料を少なくして第１の層３０を薄くする。
【００３９】
以上、本実施の形態によると、剛性を高めた積層板１０を提供することができる。
【００４０】
また、第１の層の厚さが２０．０ｍｍ以上であることによって、積層板の剛性をさらに高めることができる。また、第２の層には、１つ以上の貫通穴が形成されることによって、積層板の形成時にも貫通穴が存在するため、形成時に蒸気が均一に通ることにより、内部の発泡を均一に行なうことができる。その結果、厚さを厚くしつつも、全体が均一な積層板を形成することができる。
【００４１】
また、第２の層２０に発泡されていないポリスチレンを使用することによって、積層板１０の剛性をさらに高めるとともに、耐熱性も高めることができる。また、剛性が高まる結果、積層板１０が経年劣化しにくくなるため、積層板１０の耐久性を高めることもできる。また、積層板１０を建材に使用することによって、建造物を軽量にすることができる。その結果、建材が建造物の支持構造に対して与える負荷を低減させることができる。
【００４２】
また、積層板１０を製造する場合に、貫通穴を有するポリスチレンシートを使用することによって、乾燥時に貫通穴から水蒸気を逃すことができる。その結果、乾燥を効率的に行うことができる。
【００４３】
なお、穴開き板２４ａ，２４ｂのうちいずれか一方のみが凹状金型１１０と凸状金型１２０に形成された面のいずれかに配置される使用されることによって、２層構造の積層板１０が製造されてもよい。また、２枚以上の穴開き板２４を互いに略平行となるように成形装置１００に配置して、穴開き板２４同士の間、または最も端に配置された穴開き板２４と凹状金型１１０もしくは凸状金型１２０の壁面との間に原料３２を供給することによって、４層以上の層構造を有する積層板１０が製造されてもよい。また、得られた積層板１０同士を高温で融着させることによって、４層以上の積層板１０が製造されてもよい。また、低発泡倍率の積層板１０を得る場合には、成形工程（Ｓ５０）において、一次発泡体３４に代えて原料３２を使用してもよい。
【００４４】
［第２の実施の形態］
（構造）
次に、第２の実施の形態の積層板１０の構造を、図４を参照して説明する。本実施の形態では、第２の層２０ａ，２０ｂに貫通穴２２が形成されていない点が、第１の実施の形態とは異なる。
【００４５】
（製造方法）
第２の実施の形態に係る積層板１０の製造方法を、図５および図６を参照して説明する。図５は、第２の実施の形態に係る積層板１０の製造方法を示すフロー図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図２の成形工程（Ｓ５０’）を示す概略図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図２の成形工程（Ｓ５０’）を示す概略図である。図６（Ａ）は、発泡スチロールの板の成形を示す図である。図６（Ｂ）は、発泡スチロールの板が得られた状態を示す図である。図６（Ｃ）は、第１の層３０の加熱を示す図で。図６（Ｄ）は、第２の層が形成された積層板を示す図である。この製造方法によって、第２の実施の形態の積層板１０が製造される。本実施の形態の製造方法は、穴開き板２４を用いずに、ポリスチレンを主成分とする発泡板の少なくとも一方の主表面を加熱して主表面に存在するポリスチレンを溶融させた後で固化させるステップを含む点が第１の実施の形態の製造方法とは異なる。
【００４６】
第１の実施の形態と同様に、Ｓ１０において準備した原料３２から一次発泡体３４を形成させ（Ｓ２０）、熟成させる（Ｓ３０）。次に、図５に示すように、本実施の形態では穴開き板２４を用いることなく、発泡スチロールを製造する場合の一般的な成形を行う（Ｓ５０’）。
【００４７】
ここで、成形工程（Ｓ５０’）を、図６を用いて説明する。図６（Ａ）に示す成形を行うと、図６（Ｂ）に示すように、第１の層３０のみから構成される発泡スチロールの板が得られる。次に、図６（Ｃ）に示すように、この第１の層３０に対して、板状の加熱部を有する加熱器２１０ａ，２１０ｂによって両方の主表面を高温にさらす。これにより、第１の層３０の両方の主表面を構成している一次発泡体３４が溶解することによって、発泡したビーズに含まれていた気体が放出されて、緻密な層が形成される。
【００４８】
加熱器２１０ａ，２１０ｂを用いた加熱温度は、発泡原料としてポリスチレンを用いた場合には、ポリスチレン自体が約８０℃〜約１００℃で融解し始めることを考えると、約８０〜約１１０℃が好適である。加熱器２１０ａ，２１０ｂを用いた加熱時間は、０．１秒〜１０秒、好適には０．１秒〜５秒である。たとえばポリスチレンを用いた場合には、約１１０℃にて約１秒間、または約９０℃にて約５秒間、加熱すればよい。
【００４９】
その後、加熱器２１０ａと加熱器２１０ｂを離して発泡スチロールの板を冷却することにより、図６（Ｄ）に示すように、第１の層３０の両方の主表面に第２の層２０ａ，２０ｂが形成された積層板１０が得られる。なお、１台の加熱器２１０を用いて一方の面のみを処理することによって、第１の層３０の一方の主表面にのみ第２の層２０が設けられた二層構造の積層板１０を製造してもよい。
【００５０】
本実施の形態によると、より簡易に軽量性と剛性を両立したポリスチレン製の積層板１０を製造することができる。
【００５１】
なお、発泡原料として、ポリスチレンに代えて、ポリプロピレンを使用てもよい。この場合には、加熱器２１０ａ，２１０ｂを用いた加熱温度は、約１３０〜約１４０℃が好適である。
【００５２】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや工程の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  積層板、２０  第２の層、２２  貫通穴、３０  第１の層
【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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【図６】
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