JP6007073B2 - 補強材用積層体 - Google Patents
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- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
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Description
コア層と、両方の表面のバリア層、及び、前記コア層と前記バリア層との間にそれぞれ中間層を有する積層体であり、
前記コア層は、密度が0.30g/cm3以上0.80g/cm3以下であり、厚みが0.50mm以上2.00mm以下である材料からなり、
前記バリア層は、透湿度が5.0g/m2・24h以下であり、
前記中間層は、密度が0.80g/cm3以上であり、透湿度が10.0g/m2・24h以下であり、この中間層がその製造時に方向性を有する場合はそのMD(Machine Direction)方向に対して垂直あるいは平行に曲げた場合のどちらか一方のヤング率が2800MPa以上でありかつMD垂直方向とMD平行方向とのヤング率の平均が4000MPa以上であり、この中間層がその製造時に方向性を有しない場合は最も弱い方向のヤング率が2800MPa以上でありかつその最も弱い方向とそれに垂直な方向とのヤング率の平均が4000MPa以上であり、
積層体全体の透湿度が2.0g/m2・24h以下で、厚みが1.15mm以上であり、上記中間層の製造時に方向性を有する場合はそのMD方向に対して垂直あるいは平行に曲げた場合のどちらか一方のヤング率が2500MPa以上でありかつMD垂直方向とMD平行方向のヤング率の平均が3800MPa以上であり、上記中間層がその製造時に方向性を有しない場合は最も弱い方向のヤング率が2500MPa以上でありかつその最も弱い方向とそれに垂直な方向とのヤング率の平均が3800MPa以上である積層体により、上記の課題を解決したのである。
プラスチックフィルム基材の水蒸気バリア性を向上させる加工としては、PVDCコーティングとアルミニウムなどの金属蒸着が好ましく、焼却時のダイオキシンの問題を考慮するとアルミニウム蒸着がより好ましい。一方シリカ、アルミナ蒸着等はガラス質の為、屈曲に弱く、加工時、物流、実使用時の衝撃等で欠陥が生じバリア性が低下する場合がある。
なお、これらのコーティングや蒸着がされたフィルムを用いる場合、加工した防湿層を保護するため積層体5の表面側にフィルム基材が向き、中間層2a,2b側にコーティングや蒸着された面が向くように配するとよい。
まず、各層に用いる素材について説明する。
・アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム:厚さ12μm、透湿度2.9g/m2・24h(TORAY ADVANCED MATERIALS KOREA INC. EXCELL VM-PET1310)。
・ポリ塩化ビニリデンコーティング二軸延伸ポリプロピレンフィルム:厚さ30μm、透湿度5.0g/m2・24h(ダイセルバリューコーティング(株)製セネシ1000)。「PVDC−OPP」と表記。
・ポリエチレンフィルム:厚さ40μm、透湿度13.0g/m2・24h。以下、「PE40μ」と表記。
<中間層>
・樹脂ラミネート紙:坪量170g/m2の上質耐水紙の両面に厚さ30μmのポリエチレン層をラミネート加工した、厚さ0.23mmの加工紙。坪量236g/m2。密度1.05g/cm3。透湿度7.7g/m2・24h。ヤング率MD垂直方向7352MPa、MD平行方向3228MPa。以下、「SP」と表記。
・ラミネート加工コートボール:コートボール(レンゴー(株)製CRC、坪量400g/m2、厚さ0.51mm)の両面に厚さ20μmのポリエチレン層をラミネート加工した加工紙。密度0.80g/cm3。透湿度9.7g/m2・24h。ヤング率MD垂直方向5408MPa、MD平行方向2802MPa。以下「ラミネート加工CRC」と表記。
(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm、透湿度22g/m2・24h)
<コア層又は比較例中間層>
・低密度紙:丸三製紙(株)製「MFS15」、密度0.35g/cm3、厚さ1.50mm。
・低密度紙:丸三製紙(株)製「MF15」、密度0.40g/cm3、厚さ1.50mm。
・低密度紙:丸三製紙(株)製「MF10」、密度0.41g/cm3、厚さ1.00mm。
・低密度紙:丸三製紙(株)製「MF07」、密度0.45g/cm3、厚さ0.70mm。
・紙管原紙:レンゴー(株)製5K、密度0.71g/cm3、厚さ1.00mm。以下、「紙管原紙1mm」と表記。
・低密度紙:東洋ファイバー(株)製「フワットライトN720150」、密度0.20g/cm3、厚さ0.75mm。
・低密度紙:丸三製紙(株)製「MFS20」、密度0.34g/cm3、厚さ2.00mm。
<ベニヤ板>
・ベニヤ板:合板の日本農林規格における、普通合板、1類、厚さ2.35mm
<透湿度測定方法>
バリア層および中間層の材料、ならびに積層した全体の補強材の透湿度は、JIS Z 0208 「防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)」により測定した。
900mm角の試料を、23℃50%RHを標準状態とし、25℃90%RHの環境に7日間置いた時点で、試料のMD平行方向とMD垂直方向の寸法を測定し、次に25℃30%RHの環境に7日間置いた後に両方向の寸法を測定し、標準状態との最大変化量を求めた。変化量が0.5mm以下のものを評価◎、0.5mmを上回り1.5mm以下のものを評価○、1.5mmを上回り2.0mm以下のものを評価△、2.0mmを越えるものを評価×とした。
コア層、および中間層の材料、および製造した積層体からMD平行方向200mm、MD垂直方向50mmの長方形状の試料、およびMD垂直方向200mm、MD平行方向50mmの長方形状の試料をそれぞれ作製した。これをJIS A 5905「繊維板」の曲げ強度の測定方法と同様に、スパンの方向と試験片の長辺方向を平行にして、荷重とたわみ量の比例域におけるヤング率を測定した。
JIS P 8118 「紙及び板紙−厚さ及び密度の測定方法」により測定した。
積層体の寸法変化の測定試料を規定寸法に切り出す際に、積層体をカッターナイフ(エヌティー(株)製、L−500)で切削した場合に要した力の程度で評価した。切削時に要した力が軽微だった場合を評価○、やや力を要したがベニヤ板の切削時よりも軽微だった場合を評価△、ベニヤ板の切削と同等の力を要した場合を評価×とした。
実施例1〜8は、積層体の上下両面のバリア層としてVM−PETを用い、コア層は低密度紙であるMFS15、およびMF07、10、15、および紙管原紙1mmを表のように変更し、中間層としてSPの枚数を表のように変更した積層体をそれぞれ製造した。コア層の密度が0.30g/cm3〜0.80g/cm3の範囲で密度が増すほどに積層体のヤング率は向上した。また中間層に用いるSPの枚数が多く、すなわち、層厚が増すほどにヤング率は向上し、また中間層の透湿度は低下し、寸法変化は小さくなっていった。
実施例4においてバリア層であるVM−PETをPVDC−OPPに変更した実施例9では、積層体のヤング率は高く、寸法変化は小さかった。実施例2において中間層であるSP・3枚を「ラミネート加工CRC」に変更した実施例10では透湿度がやや高くなったが、ヤング率は高く、寸法変化は低く抑えられ、積層体として良好であった。
実施例1において、コア層であるMFS15をフワットライトN720150に変更し、コア層の密度を0.20g/cm3まで低密度にした比較例1、および実施例1のコア層であるMFS15をMFS20に変更し、コア層の密度が実施例1と同程度の0.34g/cm3であっても厚さが2.00mmの場合の比較例2では、寸法変化は小さいものの、ヤング率は低くなり、強度が不十分という問題があった。
(比較例3,4)
実施例4において、中間層のSP・3枚及びコア層のMF07という配置を入れ替えて、中間層をMF07及びコア層をSP・3枚とした比較例3を検討した。また、実施例5において、中間層のSP・3枚を密度0.35g/cm3のMFS15に変更した比較例4を検討した。いずれも、中間層のヤング率が低いためコア層を補強する効果が十分ではなく、積層体全体としてのヤング率が著しく低いものとなってしまった。またMF07およびMFS15の透湿度が高いために寸法変化が大きくなる問題があった。
(比較例5〜8)
実施例2〜5において、両面のバリア層であるVM−PETを設けなかった比較例5〜8を検討したところ、いずれもバリア層がないために湿度の透過を十分に抑制できず、寸法変化量が大きく増大し、ベニヤ板よりも悪化してしまった。
(比較例9,10)
実施例8,9において、バリア層であるVM−PETを片面に設けなかった比較例9,10を検討したところ、寸法変化量がベニヤ板よりも悪化してしまった。これは、バリア層がない面では湿気の透過を十分に抑制できず、寸法変化量が大きくなったためである。片面のみにバリア層を設けても補強材の膨張収縮を抑制できなかったものと考えられる。
(比較例11)
実施例4において、バリア層のVM−PETを、透湿度がやや高いPE40μに変更した比較例11を検討したところ、積層体のヤング率は高いものの、寸法変化量がベニヤ板よりも僅かながら大きくなった。バリア層の透湿度がやや高く、湿気の透過を十分に抑制できなかった。
(比較例12)
実施例5において、中間層のSP・3枚を設けない比較例12を検討したところ、積層体のヤング率がやや不十分であり、また中間層がないために中間層による透湿の抑制がなく、寸法変化量が大きくなった。
(比較例13)
実施例6において、コア層のMF07を設けず、さらにバリア層のVM−PETを設けずにSPのみを4枚重ねて接合した比較例13を検討したところ、積層体のヤング率は確保できたが、寸法安定量は大きくなった。また実施例6と比較して積層体の反りが大きくなった。
(比較例14)
実施例1において、中間層のSP、3枚を紙管原紙1mmに変更した比較例14を検討したところ、SPに比べて紙管原紙1mmの方が密度が低いためにヤング率が低く、中間層としてコア層を補強する効果が低かった。このため積層体のヤング率も低くなった。またSPに比べて紙管原紙1mmの方が透湿度が高いために、寸法安定性に問題のあるものとなってしまった。
(比較例15,16)
実施例4において、中間層のSP・3枚をSP・4枚、およびSP・5枚にそれぞれ枚数を増した比較例15,16を検討した。SPの枚数が連続して4枚以上になると、積層体のヤング率は非常に高くなり、また寸法変化はより小さくなり、積層体としての物性は高いが、切削加工性が著しく劣るという問題があり、実用性は低かった。
従来から補強材として用いられているベニヤ板について補足的に検討した。ベニヤ板はヤング率の異方性が大きく、MD平行方向のヤング率が低いために一定方向からの衝撃に弱いという問題があった。一方、MD垂直方向のヤング率は高すぎるために、切削性が著しく劣るという問題があった。
900mm角の試料を、25℃30%RH(7日間)の環境から、5℃30%RH(7日間)と温度変化させたとき、ベニヤ板(参考例1)と本願実施例(実施例4・実施例6)では寸法変化がないのに対して、ポリプロピレン製のプラダンA・Bでは温度変化による伸縮があり、建材等の補強材としては不適切であることが確認された。その結果を表2に示す。
2,2a,2b 中間層
3 コア層
4 ラミネートシート
5,5a 積層体
Claims (5)
- コア層と、両方の表面のバリア層、及び、前記コア層と前記バリア層との間にそれぞれ中間層を有する積層体であり、
前記コア層は、密度が0.30g/cm3以上0.80g/cm3以下であり、厚みが0.50mm以上2.00mm以下である材料からなり、
前記バリア層は、透湿度が5.0g/m2・24h以下であり、
前記中間層は、密度が0.80g/cm3以上であり、透湿度が10.0g/m2・24h以下であり、この中間層がその製造時に方向性を有する場合はそのMD(Machine Direction)方向に対して垂直あるいは平行に曲げた場合のどちらか一方のヤング率が2800MPa以上でありかつMD垂直方向とMD平行方向のヤング率の平均が4000MPa以上であり、この中間層がその製造時に方向性を有しない場合は最も弱い方向のヤング率が2800MPa以上でありかつその最も弱い方向とそれに垂直な方向とのヤング率の平均が4000MPa以上であり、
積層体全体の透湿度が2.0g/m2・24h以下で、厚みが1.15mm以上であり、上記中間層の製造に方向性を有する場合はそのMD方向に対して垂直あるいは平行に曲げた場合のどちらか一方の低い方のヤング率が2500MPa以上でありかつそのどちらか一方のうち高い方のヤング率が7941MPa以下でありかつMD垂直方向とMD平行方向のヤング率の平均が3800MPa以上5833MPa以下であり、上記中間層がその製造時に方向性を有しない場合は最も弱い方向のヤング率が2500MPa以上でありかつそれに垂直な方向のヤング率が7941MPa以下でありかつその最も弱い方向とそれに垂直な方向とのヤング率の平均が3800MPa以上5833MPa以下である積層体。 - 上記コア層が紙系材料である、請求項1に記載の積層体。
- 上記中間層が、1枚以上のラミネート加工紙を積層接着して形成されたものである、請求項1又は2に記載の積層体。
- 上記中間層が、2枚以上のラミネート加工紙を積層接着して形成されたものである、請求項3に記載の積層体。
- 上記バリア層が、片面にポリ塩化ビニリデンコーティング又はアルミニウム蒸着処理を施したプラスチックフィルムからなり、コーティング又は蒸着をしていない面を外側に向けて配したものである、請求項1乃至4のいずれかに記載の積層体。
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