特開 2024-176598 コンクリート型枠パネル用樹脂組成物および型枠パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176598

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】コンクリート型枠パネル用樹脂組成物および型枠パネル

(51)【国際特許分類】

   E04G 9/00 20060101AFI20241212BHJP

   C08J 9/06 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

E04G9/00 Z

C08J9/06 CES

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095288

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】717000414

【氏名又は名称】株式会社プレジール

(72)【発明者】

【氏名】梅村 俊和

(72)【発明者】

【氏名】野村 学

(72)【発明者】

【氏名】川東 宏至

【テーマコード（参考）】

2E150

4F074

【Ｆターム（参考）】

2E150AA19

2E150AA36

2E150KC00

2E150MA12X

2E150MA16X

2E150MA43X

2E150MA46X

4F074AA02

4F074AA24

4F074AA24B

4F074AA24D

4F074AA24F

4F074AA98

4F074AC36

4F074BA03

4F074CA22

4F074DA02

4F074DA08

4F074DA24

4F074DA59

(57)【要約】

【課題】
コンクリートを使用する工事では、軽量で鋸引きや釘打ちが可能なベニヤ製パネルが、ハンドリングの点から多く使用されているが、多回数の繰り返し使用が困難で焼却されている。CO2削減やSDGｓの観点より、ベニヤ製パネルと同等のハンドリング性を持ち、且つ繰り返し使用が可能で、更にリサイクル性を有する型枠パネルやそのための組成物が強く求められ始めていた。
【解決手段】
特定の２種類のポリプロピレン（MFRが一定値以下のホモポリプロピレンと衝撃強度が高いブロックポリプロピレン）を一定割合で組合せると共にバイオフィラーと無機フィラー複合化することにで、更に必要に応じて界面改質剤や溶融張力向上剤とを一定割合で組み合わせて使用することで、ベニヤ製パネルと同等のハンドリング性を持ち、且つ繰り返し使用が可能でリサイクル性を有する軽量の型枠パネルおよび組成物が可能であることを見出した。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（A）MFR が 5.0 以下のホモポリプロピレンと（B）ノッチ付きシャルピー衝撃強度が 10KJ/m2以上のブロックポリプロピレンよりなり、その割合が B/（A＋B）=0.2～0.8 であるポリ プロピレン樹脂混合物40～70wt％、バイオマスフィラー10～50wt％、無機フィラー0 ～40wt％よりなるコンクリート型枠パネル用樹脂組成物。

【請求項2】

請求項１記載の樹脂組成物100重量部に対し、酸変性ポリプロピレン0.5～3重量部を添加してなるコンクリート型枠パネル用樹脂組成物。

【請求項3】

請求項１ないし請求項２記載の樹脂組成物100重量部に対し、溶融張力向上材を0.1～ 5重量部添加してなるコンクリート型枠パネル用樹脂組成物。

【請求項4】

請求項１，請求項２および請求項３記載の樹脂組成物を、発泡倍率1.3～2.0倍に押出発泡させて製造されるコンクリート型枠パネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマスフィラーとポリプロピレン樹脂とを主成分とするコンクリート型枠パネル用樹脂組成物および当該樹脂組成物を用いて製造された型枠パネルに関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリートの建物を建設する際に、コンクリート型枠パネルは必須の資材であり、現在は輸入木材を使用したベニヤが用いられている。しかしこの木製型枠パネルは2～3回繰り返して使用すると、セメントの付着、剥がす時の衝撃による破損等で、それ以上繰り返して使用する事は困難である。使用不能な木製型枠パネルは、現在は焼却場まで運んで焼却しているのが実情である。地球環境保善の観点よりCO2の削減が強く求められており、SDGｓの考えに沿ったベニヤに代わるコンクリート型枠パネルの開発が重要となって来ている。 その考えに沿った型枠パネルとしては、10～15回以上繰り返し使用が可能で、更に使用後リサイクルして型枠パネルに再度作り直す事できるものが望ましい。木製型枠パネルに代わるものとして、ポリプロピレン樹脂やその複合材料による型枠パネル等も提案されているが、リサイクル性以外にも型枠パネルに求められる特性が多くあり、それらを満足する型枠パネルはないのが実情である

【0003】

型枠パネルに求められる特性として、（１）大型な製品であるが、一人で運べる重さであること。 （２）コンクリートの重みに耐える製品剛性があること、（３）型枠パネルを取り外す時の衝撃に耐えうる耐衝撃強度を有すること。（４）木材と同様の鋸引きが出来ること。（４）釘打ちが出来、且つ 釘の保持力があること。（５）製品表面が平滑なこと。（６）コンクリートの付着が極力少ないこと、（７）10～15回以上繰り返し使用が可能であること。（８）リサイクルして再度型枠パネルに戻せること、等である。

【0004】

樹脂製のコンクリート型枠パネルに関する先行特許文献も幾つか存在するものの、多様な要求特性を全て満足しうるものは未だなく、特に多量に使用されているベニヤと同等以上の取扱い性（軽さ、鋸引き性、釘打ち性）や使い廻し性（繰り返し使用性、そのための衝撃性）を有する型枠パネル及びそのための材料（組成物）が強く望まれていた。

【0005】

特許文献１には「ポリプロピレンを主成分とする熱可塑性樹脂４６～５２質量％と，平均粒子径５０～３００μmの木粉３３～３８質量％，残余を副資材とする成形材料１００質量％に，０．４質量％以上の発泡剤を添加して押出成形することにより製造される比重０．８以下のコンクリート型枠用パネル」が開示されている。しかし、何度も繰り返し使用したり、リサイクルして再コンクリート型枠パネルに戻すこと等を考慮していないため、衝撃強度が低くパネルを取り外す時に破断する等の問題があった。更に溶融張力向上剤等を使用していないため、木粉等の使用できる範囲も非常に狭く限られており、リサイクル等が非常に難しい等の課題があった。
特許文献２には「紙粉および／または木粉を１０～６０重量％、タルク粉を０～４０重量％の割合で含有するポリプロピレン組成物を用いた高強度パネル」が開示されている。しかし、
開示しているのは単なる押出成形によるコンクリートパネルであり、そのため鋸引きや釘打ちが難しく、押出発泡成形による軽量なコンクリートパネルとは技術的に異なるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－１３０８６１号公報

【特許文献2】特開平０７－１０８５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

解決しようとする問題点は、ベニヤ製コンクリート型枠パネルと同等のハンドリング性能（軽さ、鋸引き性、釘打ち性）を有し、SDGｓの考えに対応したベニヤよりも遥かに優れた繰り返し使用が可能な、且つリサイクル性を有する型枠パネル及びそのための材料（組成物）を見出すことである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、「（Ａ）メルトフローレイト（MFR）が5.0以下のホモポリプロピレン樹脂と（B）シャルピー衝撃強度が 10KJ/m2以上のブロックポリプロピレン樹脂よりなり、その割合が B/（A＋B）=0.2～0.8 であるポリプロピレン樹脂混合物40～70wt％、バイオマスフィラー10～50wt％、無機フィラー0～40wt％よりなるコンクリート型枠パネル用樹脂組成物」に関する。本発明者らは、特定の２種類のポリプロピレンを一定割合で組合せると共にバイオフィラーと無機フィラー複合化することにで、更に界面改質剤や溶融張力向上剤とを一定割合で組み合わせて使用することで、目的を達成することを見出した。

【0009】

本発明におけるホモポリプロピレン樹脂（A）としては市販されているホモポリプロピレン樹脂を使用できるが、MFRが5.0 以下であること必要である。MFRが5.0より大であると樹脂組成物の溶融張力が不足し、樹脂組成物の発泡に際し、ガスが飛散する結果、十分な発泡が得られない、もしくは成形品内部に巣等が発生し均一の発泡が難 しくなる。

【0010】

本発明におけるシャルピー衝撃強度が10KJ/m2以上のブロックポリプロピレン（B）であるが、ノッチ付きシャルピー衝撃強度が10KJ/m2 以下だと、組成物の衝撃強度が不足し、コンクリート型枠パネルを繰り返し使用するためにバールでコンクリートから取り外す際に、当該パネルが衝撃で破損し、十分繰り返し使用することが出来ない。

【0011】

前記（A）および（B）の割合には制限があり、B/（A＋B）=0.2～0.8が好ましい。0.2 未満では衝撃強度が不足し、型枠パネルの繰り返し使用が難しくなる。 また0.8より大きいと、製品剛性が不足し、型枠パネルとしては使用が困難となる

【0012】

（A）および（B）からなるポリプロピレン樹脂混合物の樹脂組成物中に占める割合は40～70wt％である。ポリプロピレン樹脂混合物の割合が40wt％未満では、樹脂組成物の十分な発泡が困難になるばかりか、型枠パネルの耐衝撃強度が低くなり、当該パネルの繰り返し使用が難しくなる。ポリプロピレン樹脂混合物の割合が70wt％を超えると型枠パネルの剛性が不足し、型枠パネルとしては使用できなくなる。

【0013】

バイオマスフィラーとしては、木粉、竹粉、セルロース粉等があり、その平均粒子径は30～500μm好ましくは50～400μである。バイオマスフィラーがコンクリート型枠パネル用樹脂組成物に占める割合は10wt％～50wt％である。10wt％以下では型枠パネルの剛性が不足する、50wt％を超えると、型枠パネルの均一発泡が難しくなると共に衝撃強度が低下し、型枠パネルの繰り返しの使用が困難になる。

【0014】

無機フィラーとしては、マイカ、タルク、セリサイト、ガラスフレーク、黒鉛、カオリン、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、アルミナ、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ウオラストナイト、ガラス繊維、チタン酸カリ繊維、マグネシウムオキシサルフェート等が挙げられ、中でもタルク、マイカが好適であり、コンクリート型枠パネル用樹脂組成物に占める割合は0～40wt％である。40wt％を超えると、均一発泡が難しくなると共にコンクリート型枠パネルの衝撃強度が低下し、繰り返しの使用が困難になる。

【0015】

酸変性ポリプロピレンとはポリプロピレンの分子中に不飽和カルボン酸を導入したものであり、不飽和カルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、ソルビン酸などが上げられ、またその誘導体としては、酸無水物、エステル、アミド、イミド、金属塩などがあり、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイミド、などを挙げることができる。これらの中で、不飽和ジカルボン酸およびその誘導体が好ましく、特にマレイン酸が好適である。その使用量はコンクリート型枠パネル用樹脂組成物100重量部に対し、0.5～3重量部である。0.5 重量部未満では樹脂とバイオマスフィラー の界面改質が十分でなく、ガスの飛散を抑制し均一発泡を促す効果および型枠パネルの強度、 剛性を改良する効果が不十分となる。3 重量部を超えて添加しても界面改善効果は飽和し、それ以上の効果は期待されず、経済的に不利になる

【0016】

溶融張力向上剤は、例えばアクリル変性PTFEやアクリル系樹脂、長鎖分岐構造ポリオレフィン樹脂などである。その使用量はコンクリート型枠パネル用樹脂組成物100重量部に対し、0.1～5重量部である。0,1 重量部未満では、溶融張力を向上させる効果が少なく発泡の改善効果が充分でない。5 重量部を超えると、溶融張力および粘度が上がり過ぎ、押出し難くなると共に逆に樹脂が膨らみ難くなり、そのため発泡し難くなる。

【0017】

型枠パネルは軽量化のため発泡する必要があるが、その発泡方法としてはポリプロピレンの通常の押出発泡成形方法が用いられる。中でもセルカ法が好ましい。発泡倍率は1.3～2.0倍が好ましい。1.3 倍以下では、釘打ち特性が満足できなくなると共に製品表面の平滑性を維持する事が難しくなる。また製品が重すぎて使用が難しくなる。2.0 倍以上では、成形品内部に巣が形成され易く均一発泡が困難になる。そのため打ち込んだ釘が抜けやすくなると共に型枠パネルをコンクリートから剥がす時に破壊し易くなり、型枠パネルの繰り返し使用が難しくなる。また製品剛性も低下する。

【発明の効果】

【0018】

本発明の樹脂組成物を用いることにより、前記課題を解決することができる。

【発明を実施するための形態】

【0019】

特定のホモポリプロピレン樹脂、特定のブロックポリプロピレン樹脂、バイオマスフィラーおよび無機フィラーを組合わせることで目的を実現した。

【実施例0020】

表１に、本実験に使用した組成物の構成を示す。
ホモポリプロピレンとしては、MFR＝0.5、1.9, 3.0、10 の4 種類；ブロックポリプロピレンとしては、シャルピー衝撃強度が 7.5、33、50KJ/m2、の3 種類；バイオマスフィラーとしては、木粉(200μ)、セルロース粉（80μ）、竹粉（300μ）；無機フィラーとしてはタルク（5μ）；酸変性ポリプロピレン（１）はマレイン酸グラフトポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン（２）はアクリル酸グラフトポリプロピレン；溶融張力向上剤（１）はメタブレンA-3000（三菱ケミカル製：,アクリル変性PTFE）、 溶融張力向上剤（２）はメタブレ P-1050（三菱ケミカル製：アクリル系改質剤）。

【0021】

表1に示す各成分をドライブレンド後、二軸混練機を用いて混練し、押出用のペレットを作製した。次に得られたペレットを110℃で24時間乾燥した後、発泡剤をドライブレンドし、押出発泡成形にて厚み12mm、幅600mm、長さ1800mmのコンクリート型枠パネル（コンパネ）を製造し、型枠パネルとしての評価を行なった。なお、発泡剤は炭酸水素ナトリウムをマスターバッチ化したポリスレンEE515（永和化成工業製）を2wt%ブレンドして使用した。評価結果を表２に示す。

【0022】

型枠パネル成形品１および型枠パネル成形品２は、それぞれ実施例１および実施例２の組成物を使用したもので、押出発泡成形した型枠パネルは均一発泡しており、表面平滑性、釘打ち性能、製品剛性等の要求性能を全て満足していると共に、型枠をバールで剥がして繰り返し10回以上使用しても全く問題がなかった。

【0023】

型枠パネル成形品３は、ブロックポリプロピレンのない比較例１の組成物を使用したもので、型枠パネルをバールでコンクリートから剥がして繰り返して使用する際、3 回で破壊してしまった。繰り返し使用には、耐衝撃強度の高いブロックポリプロピレンが必須である事を示している。

【0024】

型枠パネル成形品４は、ホモポリプロピレンが特許請求の範囲より少ない比較例２の組成物を使用したもので、製品剛性が不足し、コンクリートの圧力に耐えられず型枠として使用は困難と判断された。 弾性率の高いホモポリプロピレンが一定割合以上必要であることを示している。また溶融張力不足で成形品内部に巣が発生し、そのため、型枠パネルに打ち込んだ釘が容易に抜けてしまうと言う問題もあった。

【0025】

型枠パネル成形品５は、ホモポリプロピレンのMFRが特許請求の範囲より大きい比較例３の組成物を使用したもので、溶融張力が低く、ガスが逃げてしまい、十分な発泡成形品が得られなかった。そのため、成形品は重く且つ表面にヒケが発生し、平滑性も不十分で、型枠パネルとして使用は困難と判断された。

【0026】

次に、実施例３および比較例４の組成物を使用し、前述のコンクリート型枠パネルの押出発泡成形を行なった。発泡剤の添加量を変えて、発泡倍率の影響を調べた。評価結果を表３に示す。 型枠パネル成形品６は、実施例３の組成物に発泡剤を1.5重量部添加したもので、発泡倍率は1.4倍で、成形品内部は均一発泡しており、型枠パネルとしての要求性能を全て満足していると共に、型枠パネルをコンクリートからバールで剥がして繰り返し10回以上使用しても全く問題がなかった。

【0027】

型枠パネル成形品７は、実施例３の組成物に発泡剤を0.5重量部添加したもので、発泡倍率は 1.1倍で、巣はないものの、発泡不足であった。そのため、釘打ちは困難で、成形品表面も平滑ではなく、型枠パネルとしての使用は困難であった。 型枠パネル成形品８は、実施例３の組成物に発泡剤を5重量部添加したもので、発泡倍率は2.8倍であった。成形品内部には大きな巣が散見された。そのため、型枠パネルに打ち込んだ釘が容易に抜ける問題が発生した。また製品剛性も低くなった。また繰り返しテストでバールにより型枠パネルを剥がす際に、2回で破損した。これは内部の大きな巣が影響しているものと考えられる。これらの結果は、発泡倍率を特許請求の範囲に保つ事が重要である事を示している。

【0028】

型枠パネル成形品９は、比較例４の組成物に発泡剤を1.5重量部添加したもので、発泡倍率は1.05倍であった。発泡ガスが逃げてしまい十分な発泡成形品が得られなかった。そのため、重く且つ釘打ちが困難、表面にヒケが発生し、平滑性が不十分で、型枠パネルとしては使用が困難であった。

【0029】

型枠成形品１０は、比較例４の組成物に発泡剤を増やして5重量部添加したものである。 発泡倍率は1.2倍であった。発泡剤を増やしても発泡ガスが逃げてしまい、十分な発泡成形 品が得られなかった。成形品内部には巣も散見された。そのため、成形品表面の平滑性は十分でなかった。また繰り返しテストでバールにより型枠パネルを剥がす際に、2 回で破損した。 これはポリプロピレンの割合が特許請求の範囲よりも少なく、且つバイオマスフィラーの量が特許請求の範囲を超えているためと考えられる。 これらの結果は、特許請求の範囲を逸脱した組成物は、発泡剤量を調整しても目的とするコンクリート型枠パネルの発泡成形品を得る事は難しく、成形できたとしても型枠パネルに必要な特性を全て満足することは出来ないことを示している。

【0030】

【表1】

【0031】

【表2】

【0032】

【表3】