(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心層と、該中心層両側の外層とを有するプラスチック複合パネルにおいて、前記外層のみに、平均粒子径０．０１μｍ〜１．０μｍの粒形状のシリカ微粒子が分散状に含まれ、その分散状態は、樹脂１ｍｍ３中に存在する粒子の個数のばらつきが±１０％以内、粒子間の距離のばらつきが±１０％以内であり、パネル全体の厚さが１２ｍｍ以上で、外層の厚さがパネル全体の厚さの２〜２０％であることを特徴とするプラスチック複合パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材分野で用いられる内外装材、土木工事の鉄筋コンクリート施工現場や工場内で使用されるコンクリート型枠用パネル等に使用されるプラスチック複合パネルに関し、特に軽量で曲げ剛性に優れたプラスチック複合パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建材用パネルには、安価で加工性に優れた南洋材合板が広く使用されてきた。しかし、近年乱伐により森林資源が枯渇し、二酸化炭素消費能力が低下していること、および使用後の焼却処理による二酸化炭素排出が問題視され、世界的に地球温暖化防止が大きな課題となる中で、合板製パネルの代替材の開発、普及が強く望まれている。
【０００３】
このような要望に対して、従来より、多くの代替材が提案されている。例えば鋼鉄、アルミニウム製の金属型枠などは剛性、耐衝撃性などに優れ、これらの特性が要求される特殊分野などで一部利用されているものの、重いことから、木材合板の汎用的な代替材となるには至っていない。
軽さの点で有望なのは、プラスチックを主な原料としたものである。特開平８−１００５２３号公報には、発泡スチロール板を他の熱可塑性樹脂で挟み込んだサンドイッチ構造として一体化させたコンクリート型枠が開示されている。また、特開平８−２０７１９０号公報には、硬質ウレタン発泡体をガラス繊維入りポリプロピレン樹脂シートで挟み込んだサンドイッチ構造として一体化させたプラスチック複合パネルが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のプラスチック系代替材料は一部内装材に使用されてはいるものの、コンクリート型枠用パネル等に求められる要求性能を満足するものではなく、普及には至っていない。
【０００５】
例えば、特開平８−１００５２３号公報には中心層の発泡スチロール板の密度を１〜１０kg/m3としたコンクリート型枠が開示されているが、これを実際にコンクリート型枠用パネルとして使用する際には釘を打つ必要があり、桟木を打ちつけた際に釘が緩む、あるいは板が簡単に割れてしまうという問題がある。また、特開平８−２０７１９０号公報に開示されている外層がガラス繊維入り樹脂からなるプラスチック複合パネルをコンクリート型枠として用いると、釘打ち時の割れの問題や、鋸切断時の鋸刃の消耗が早いなどの使用上の問題が有り、さらに使用後のリサイクルが難しいという問題もある。
【０００６】
また上記のように中心層を軽量化のために気泡を有する発泡状態とし、その両面に高剛性の外層を設けたプラスチック複合パネルにおいては、強度を上げるために外層に硬いプラスチックを用いるので、落下時や釘打ち時の衝撃による割れの発生の問題がある。従って、従来のプラスチック製型枠用パネルは、耐衝撃性の面で不十分であり、既存の木材型枠の代替を実現できていない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、必要な剛性と軽さを満足し、かつ耐衝撃性に優れたプラスチック複合パネルを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では以下の手段を用いる。
【０００９】
（１）中心層と、該中心層両側の外層とを有するプラスチック複合パネルにおいて、前記外層のみに、平均粒子径０．０１μｍ〜１．０μｍの粒形状のシリカ微粒子が分散状に含まれ、その分散状態は、樹脂１ｍｍ３中に存在する粒子の個数のばらつきが±１０％以内、粒子間の距離のばらつきが±１０％以内であり、パネル全体の厚さが１２ｍｍ以上で、外層の厚さがパネル全体の厚さの２〜２０％であることを特徴とするプラスチック複合パネル。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明のプラスチック複合パネルの一実施形態を示す断面の模式図である。図１において、本発明のプラスチック複合パネルは中心層１とその両側の外層２よりなり、本実施の形態では中心層１を気泡を有する発泡構造とすることでコンクリート型枠用パネル等に必要な軽量化を実現している。また中心層１の両側に外層２を設けることによりコンクリート型枠用パネル等に必要な剛性を付与している。パネル全体の厚さは通常１２ｍｍ以上で一般的なプラスチックパネルより厚いものであり、外層２の厚さはパネル全体の厚さの２〜２０％が好ましく、例えばパネル全体の厚さが１２ｍｍの場合、外層２は０．５〜２ｍｍ、より好ましくは０．８〜１．５ｍｍとして、軽量化と曲げ剛性を兼ね備えた構成とする。本発明ではこのプラスチック複合パネル中の中心層及び／又は外層中に平均粒子径０．０１μｍ〜１０μｍの微粒子を均一に分散させることにより耐衝撃性を向上させることができる。微粒子が分散状に含有されていることにより、衝撃を受けたときに発生するクラックの伝播を防止するので、耐衝撃性が向上する。
【００１５】
本発明のプラスチック複合パネルの中心層１を発泡構造とする場合、気泡化率は２０〜６０％とするのが好ましい。本発明において、型枠としての作業性向上の観点から軽量化のために、中心層１を発泡構造とすることが好ましいが、単に均一に発泡させるだけでは、型枠としての加工性、例えば釘打ち時の釘抜き抵抗力低下、釘抜け、割れ発生などを生じることがあり、また型枠として必要な曲げ剛性も不足する場合があるので、気泡化率を好適に調整することが好ましい。発泡方法としては、公知の化学発泡法、ガス発泡法、機械発泡法、水発泡法など、いずれも適用可能である。
【００１６】
本発明のプラスチック複合パネルは熱可塑性または熱硬化性樹脂を原料として製造するのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、ＡＢＳ、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンなどの汎用的な樹脂が挙げられる。
【００１７】
本発明で微粒子を樹脂中に添加する際には、平均粒子径０．０１μｍ〜１０μｍのものを用い、均一に分散させることが必要である。微粒子の平均粒子径が０．０１μｍ未満であると、分散性が悪くなる。また１０μｍ超えであると、例えば亀裂の長さが50μm以上になり、亀裂の伝播が大きくなるので耐衝撃性が低下する。好ましくは平均粒子径を０．１〜１．０μmとする。また微粒子は全体として均一に分散していることが好ましいが、面方向に均一であれば効果があり、中心層または外層のみに微粒子を添加することも可能である。粒子を均一に分散させるために、ステアリン酸マグネシウム等の分散剤を添加してもよい。
【００１８】
本発明における微粒子としては、無機物及び有機物を用いることができ、シリカ、チタニア、カオリン、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど、形状が球形もしくは、それに近い粒状のものを用いるのが効果的である。粒子形が球形に近いほど割れが生じ難いので効果的であり、針状等の粒子を用いると、粒子先端に応力が集中するため割れやすくなり好ましくない。微粒子が球形もしくはそれに近い形状とは、微粒子の外表面に、曲率半径が粒子径の10%未満の部位を有しない形状のものである。このときの微粒子の粒子径は、微粒子の体積を球の体積に換算したときの当該球の直径である。樹脂との接着を良くするために、微粒子表面にシランカップリング、チタンカップリング、脂肪酸処理等の表面処理を施してから添加しても良い。
【００１９】
本発明に用いる微粒子として、酸化チタンは特に効果的である。酸化チタンは粒度分布が狭く粒子径のばらつきが少ないので、規定の平均粒子径の微粒子を得るのが容易である。また、酸、アルカリに対して不溶で耐薬品性に優れるので、酸、アルカリの環境下でも耐衝撃性の低下が少ない。さらに、酸化チタンは硬いのでクラックが発生しても伝播を抑止する効果がある。
【００２０】
本発明に用いる有機物の微粒子として、フェノール樹脂硬化物が挙げられる。フェノール樹脂硬化物はプラスチック複合パネルを形成する樹脂に添加して成形を行っても溶けること無く、安定であり、相性が良い。これに対して、PETなどの熱可塑性樹脂はアルカリ環境で分解してしまう恐れがある。
【００２１】
本発明のプラスチック複合パネルに添加される微粒子の添加量は、中心層及び／または外層の樹脂中に１ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ％とすることが好ましい。添加量が１ｍａｓｓ％未満では微粒子の粒子間距離が大きくなるため、亀裂の伝播を抑止し難く、４０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、均一に分散させるのが難しくなり、粒子間距離が近くなり、耐衝撃性が低下する。さらに好ましくは微粒子の添加量を１０ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ％とする。
【００２２】
中心層１と外層２を構成するプラスチックとして、産業廃棄物として排出されるプラスチック、及び一般の家庭のごみとして排出される廃プラスチック等を用いて、リサイクル製品としてのプラスチック複合パネルを製造することもできる。
【００２３】
本発明で廃プラスチックを原料として用いる場合、産業廃棄物として排出されるプラスチック、および一般の家庭のごみとして排出される廃プラスチックの双方を用いることができるが、ある程度排出段階で分別がなされた、容器包装リサイクル法で対象とされるプラスチック製品などであることが好ましい。これら容器包装リサイクルプラスチックは、主としてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用プラスチックと金属箔や紙、その他の調味料類などの異物が混合された状態であるが、型枠としての軽さを保持するため、あるいは型枠として使用後のリサイクルを考慮してポリ塩化ビニルなどの塩素系プラスチックを除外するために、例えば破砕後に比重分離法などを用いて、低比重成分だけを分離して用いることが好ましい。比重分離の溶媒としては水を用いることが一般的であることから、比重１．０以下の成分を分離することは工業的にも容易である。ここで分離された比重１．０以下の成分は、主としてポリエチレン、ポリプロピレンであり、一部ポリスチレン、その他分離できなかった異物が混入した形となるのが通常であるが、本発明においては、若干の異物が混入した低比重分を用いても問題はない。
【００２４】
本発明のプラスチック複合パネルにおいて、中心層１と外層２は溶融接着していることが好ましい。中心層１と外層２を高価な接着剤などを用いて接着すると、経済面で木材合板を代替することは困難である。中心層１と外層２を溶融接着するには、中心層１と外層２を同時に溶融押出成形して成形しても良いし、中心層１を成形後に中心層１の外表面に外層２を加圧貼り付けして製造しても良い。プラスチック成形体の表面を加圧・圧縮することにより中心層１の一部を変化させて外層２とし、中心層の両外側に外層を有する３層構造を一体として成形する方法もある。
【００２５】
本実施の形態では中心層と外層を持つ３層構造の場合を示したが、表面の平滑性などを向上させるために本発明のプラスチック複合パネルの表面にさらに別の層を貼り付けするなどして、中心層や外層をさらに多層構造にする場合などにも本発明を適用することができる。また、パネルとしての特性を向上させるために樹脂中に木材粉等を配合することもできる。粉砕木材の添加は、廃プラスチックを材料に用いた場合、異臭低減効果があるので特に効果的であり、１〜１０ｍｍのサイズのものを５０ｍａｓｓ％以下添加すると効果的である。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）  各種の微粒子を、各種のプラスチック原料樹脂に添加して、プラスチック複合パネルを製造した。表１に、微粒子の種類および形状、微粒子の平均粒子径、主原料プラスチックの種類、微粒子の添加割合（１〜４０ｍａｓｓ％）を示す。微粒子としては、粒状、板状、針状のものを用い、主原料プラスチックとしてはポリプロピレン等の樹脂の他に、一般家庭から排出された廃プラスチックを比重分離して塩素系プラスチックを除去した使用済みプラスチックや、木材粉を配合したものも用いた。また、比較のために微粒子を添加しないものも製造した。主原料プラスチックの樹脂及び微粒子を混合したものを外層用の２軸混練押出機に、主原料プラスチックの樹脂及び微粒子および発泡剤を混合したものを中心層用の２軸混練押出機に投入して、２種３層Ｔ型ダイスにより溶融状態で厚さ約１２ｍｍ、幅約０．８ｍ程度のシート状に押出成形した。成形された発泡シートをベルト状のプレス装置で、両面から加圧・整形しながら冷却し、両端部をカットし、最終的に幅６００ｍｍ、長さ１８００ｍｍ、厚み１２ｍｍのパネルを製造した。このようにして製造したプラスチック複合パネルは、中心部が発泡状態であり、中心層の両側に外層を有する、軽量でかつ高剛性のプラスチック複合パネルであった。
【００２７】
プラスチック複合パネル内の微粒子の分散状態について測定したところ、任意に切り出した樹脂１mm3中に存在する粒子の個数のばらつきが±１０％以内であって、さらに粒子間の距離のばらつきが±１０％以内であったので、均一に分散していることが分かった。
【００２８】
これらのパネルについて落錘衝撃試験およびくぎ打ち試験を行って、耐衝撃性を評価した。落錘衝撃試験はJIS K 7211の「硬質プラスチックの落錘衝撃試験方法」に準拠して、１ｋｇの重錘を１ｍの高さから落とし、亀裂の有無で耐衝撃性を評価した。亀裂が生じなかった場合を○、小さな亀裂が生じたものを△、大きな亀裂が発生したものを×として表１に示す。表面がやや白化しても、目視で亀裂が生じていなければ○とした。
【００２９】
くぎ打ち試験は、作製したパネルの表面から、スクリュー釘（長さ５０ｍｍ）、丸釘（長さ４５ｍｍ）をそれぞれ３本づつ金槌を用いて打ち込み、亀裂の有無を調べた。亀裂が生じなかった場合を○、小さな亀裂が生じたものを△、大きな亀裂が発生したものを×として表２に示す。表面がやや白化しても、目視で亀裂が生じていなければ○とした。
【００３０】
【表１】
0004867080.tif 000002
【００３１】
【表２】
0004867080.tif 000003
【００３２】
添加した微粒子の平均粒子径が本発明の範囲内である０．０１μｍ〜１０μｍの場合には、優れた耐衝撃性が得られることが分かった。また、平均粒子径が本発明の範囲内であっても、微粒子の形状が粒状でなく板状である場合には小さな亀裂が生じたが、微粒子の添加がない場合に比べると耐衝撃性が向上することが分かった。
【００３３】
（実施例２）  各種の微粒子を、一般家庭から排出された廃プラスチックを比重分離して塩素系プラスチックを除去した使用済みプラスチックに添加して、プラスチック複合パネルを実施例１と同様にして製造した。本実施例においては、外層のみに微粒子を２０ｍａｓｓ％添加し、中心層には発泡材のみを添加した。表３に、微粒子の種類および形状、微粒子の平均粒子径を示す。微粒子としては、粒状の酸化チタン、板状のタルクおよびマイカを用いた。
【００３４】
プラスチック複合パネル内の微粒子の分散状態について測定したところ、任意に切り出した樹脂１mm3中に存在する粒子の個数のばらつきが±１０％以内であって、さらに粒子間の距離のばらつきが±１０％以内であったので、均一に分散していることが分かった。
【００３５】
これらのパネルについて実施例１と同様に、落錘衝撃試験およびくぎ打ち試験を行って、耐衝撃性を評価した。その結果を、表３に併せて示す。
【００３６】
【表３】
0004867080.tif 000004
【００３７】
外層のみに微粒子を添加した場合にも、微粒子の平均粒子径が本発明の範囲内である０．０１μｍ〜１０μｍの場合には、優れた耐衝撃性が得られることが分かった。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、コンクリート型枠に必要な剛性と軽さを満足し、かつ耐衝撃性に優れたプラスチック複合パネルが得られる。このためコンクリート型枠等として本発明のプラスチック複合パネルを用いれば、木材の消費を減らすことができる。さらに廃プラスチック、特に容器包装リサイクル法で対象とされる一般家庭から排出される廃プラスチックを原料としてリサイクルすることができるので、地球環境のために大いに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック複合パネルの断面を示す模式図である。
【符号の説明】
１中心層
２外層
【図１】
0004867080.tif 000005