JP2001506549A - 木材繊維からなる断熱プレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は、製造する場合のエネルギー消費、水消費並びに時間制御というパラメータに関して経済的であって、密度とそれによってもたらされる、断熱性、耐圧力性などのような技術的な性質に関して極めて正確に調節される、新しい種類の木材繊維から成る断熱プレートを提供することである。本発明の木材繊維からなる断熱プレートが提供され、その場合に解繊プロセスの後段にある精砕機処理の後に水分含有量が変化しない木材繊維に結合材が添加されて、ばら撒き装置によって成形ステーション上に広げられて、所定の幅と厚みに成形され、プレートを製造するために結合剤を活性化させた後に、乾燥され、木材繊維から成る断熱プレートは熱伝導率≦０．０４５Ｗ／（ｍ×Ｋ）において嵩密度＜１５０ｋｇ／ｍ³を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 木材繊維からなる断熱プレート （技術分野） 本発明は、特に熱を断熱するための、木材繊維からなる断熱プレートに関する ものであって、その場合にプレートにはマットも含まれるものとする。 （背景技術） 繊維プレートを製造する場合に、基本的に紙繊維若しくはセルロース繊維、鉱 物繊維、並びに木材繊維からなる原材料が存在する。 木材繊維プレートは、現在では原則的に異なる２つの方法に従って製造される 。その場合に１つは、いわゆる湿式方法であって、この方法により木材軟繊維プ レートと木材硬繊維プレート（ＨＤＦ）が製造され、他の方法は木材繊維の乾式 方法であって、この方法によりいわゆるＭＤＦプレート若しくはＨＤＦプレート が製造される。 木材繊維プレートの製造方法に共通するのは、木材繊維の製造である。これは 通常は、まず木材チップを解繊装置によって木材繊維に解繊して行われる。これ は熱機械的な解砕であって、その場合に木材チップの熱による解砕の後に機械的 な解砕が温度作用の下で圧力を加えて行われる。いわゆる精砕機において、煮沸 され、ないしは蒸されたチップがウォームを介して粉砕ディスクの対へ供給され 、解繊後に取り出される。通常は、サイクロン内で蒸気と木材繊維とが分離され 、木材繊維は熱的および機械的に解砕されるので、混合物として精砕機から流出 する。 いまでは古典的となった湿式方法においては、木材繊維は液体、たとえば水、 膠などと混合されてマッシュにされる。このマッシュが、通常は長網脱水装置に よって、成形ステーションへ取り出されて、成形され、プレス機において圧縮さ れて、乾燥される。木材軟繊維プレートを製造する場合には、水分が圧縮ドラム によって部分的に押し出されて、残りの水分はオーバーフロー乾燥機またはノズ ル乾燥機によって蒸発される。木材硬繊維プレートを製造するためのプレス機の 少なくとも１つのプレス面 に蒸気を流出させるための網状の開口部が設けられている。 従って湿潤繊維マッシュ内に存在する水分を、表面と端縁とを介して逃がすこ とができる。そのためにはもちろん乾燥すべき繊維フリースは所定の時間プレス 機内に滞留しなければならないので、製造方法は時間のかかるものとなる。木材 軟質繊維プレートを製造する場合に使用される乾燥機内での滞留時間では、プレ ートへの熱移動がわずかであるので、極めて長くなる。木材繊維プレートを製造 する湿式製造方法は、液体の添加、液体を蒸発させるために極めて大きいエネル ギーを投入する必要性、並びに乾燥段階における長い滞留時間のため、比較的不 経済である。 この理由から、少なくとも時間要因を著しく削減して、連続的なプレート製造 方法を提供するために、乾式方法が開発された。この方法は、繊維を成形するた めに取り出す前に膠接合して乾燥させる点で、湿式方法とは異なっている。乾燥 後に繊維がばら撒かれてプレス機内で硬化され、プレス機のプレス面にはもはや 蒸発開口部を設ける必要はない。ここではわずかな残留水分の蒸発は、側方の端 縁を介して行われる。その結果乾燥プレス機内の繊維材料の滞留期間は、著しく 短縮される。従って、ばら撒いてからの製造時間は著しく減少される。しかし、 硬化前に繊維を予め乾燥させることは、相変わらず必要である。 ２つの公知の方法の欠点は、それが乾式方法における解繊後であっても、湿式 方法における成形後であっても、繊維を乾燥させるために極めて大きなエネルギ ー消費が必要とされることにある。他の欠点は、特に湿式方法の場合に、水収支 が好ましくないことである。湿式方法においては、どろどろの状態の密度によっ て必然的に、望ましくない嵩密度の下限が生じる。さらに、湿式方法において製 造されるプレートの厚みに関しても上限が生じる。というのは、熱供給はプレー トの表面を介してのみ行われ、従って、所定の厚みからは、少なくとも望ましい エネルギー消費量によって完全な乾燥はもはや不可能になるからである。 周辺条件により熱伝導率も制限される。すなわちλ−値≧０．０４５Ｗ／ｍｋが 得られる。 乾式方法により製造されたプレートにおいては、含水度は極めて正確に調節さ れなければならない。というのは、そうでない場合には乾燥処理によって必然的 にプレートにケバまたは裂け目が発生するからである。脱水は蒸発によって行わ れるので、プレート内に存在する水分は高い温度と高い圧力によって、大気圧下 における沸騰温度を超える温度まで加熱される。乾式方法で製造されたプレート の他の欠点は、好ましくない結合剤分配にあって、これは通常は吹出し管による 膠接合に従って行わなければならない。このようにしないと、十分なプレート結 合がもはや保証されなくなるからである。さらに、２つの方法においては、水溶 性の結合剤しか使用できない。上述した、従来実現されて来た方法によって製造 された木材繊維プレートは、上述の制限、すなわち嵩密度下限と厚さ上限並びに 熱伝導率の下限があるため、公知のように室内改造、家具製造、型製造などのた めの硬いプレートである。このすで知られているプレートは、断熱部材として使 用するには適していない。 上記従来技術に鑑み、本発明の課題は、製造する際のエネルギー消費、水消費 並びに時間制御というパラメータに関して経済的であって、そして密度とそれに よって得られる断熱、耐圧性などの技術的特性に関しては極めて正確に調節が可 能で、非水溶性の結合剤を使用しても製造することができ、かつ断熱プレートと して使用することのできる、木材繊維プレートを提供することである。 （発明の開示） この課題を技術的に解決するために、本発明は、少なくとも１つの結合剤を混 合された木材繊維からなる断熱プレートを提案する。木材繊維は成形ステーショ ン上に広げられて、所定の幅と面積重量に成形されて、プレートを製造するため に結合剤が活性化された後に厚みが成形されて、硬化される。その場合にプレー トは熱伝導率≦０．０４５Ｗ／（ｍ×Ｋ）において嵩密度＜１５０ｋｇ／ｍ³を 有する。 本発明に基づく木材繊維からなる断熱プレートは、同時に熱伝導率を大幅に減 少させながら、それぞれ木材繊維からなる断熱プレートにおいて従来知られてい る嵩密度下限を下回るので、この木材繊維からなる断熱プレートは断熱部材とし て極めて効果的に使用することができる。本発明との関連における「プレート」 の名称は、木材繊維からなる断熱プレートがマット特性を有することを排除する ものではない。 従来の方法に従って製造された、これまで知られている木材繊維プレートは、 １７０ｋｇ／ｍ³を越える嵩密度と、約０．０５から０．０６Ｗ／（ｍ×Ｋ）の 熱伝導率を有する。圧縮応力は公知のように８５ｋＮ／ｍ²を越えており、圧力 −Ｅモジュールは１００万Ｎ／ｃｍ²である。引きちぎり強度は、２０ｋＮ／ｍ² を越えている。 好ましいことに、本発明による木材繊維からなる断熱プレートは、熱伝導率≦ ０．０４５Ｗ／（ｍ×Ｋ）において嵩密度＜１５０ｋｇ／ｍ³を有する。嵩密度 は特に好ましいことに≦１０ｋＮ／ｍ²であって、圧縮応力は≦６５ｋＮ／ｍ³で あり、それによって十分な引きちぎり強度で断熱部材に必要な軟らかさが得られ る。圧力−Ｅモジュールは、特に好ましいことに≦６５０，０００Ｎ／ｍ²であ る。 本発明に基づく断熱プレートは、公知の方法をわずかに修正して極めて経済的 な方法で製造することができ、優れた断熱特性を有する。 驚くべきことに、他の処理ステップに適合させる場合に、湿式方法を調節する ための繊維湿潤化も、精砕機処理に続く蒸気分離段階後の繊維乾燥も必要でない ことが明らかにされた。このようにして精砕機から得られる、その場合に蒸気か ら分離されている繊維を、結合剤との混合の後にばら撒いて、成形し、かつ乾燥 させることができる。水収支は、実際には負担にならない。というのはそれ以上 の水分を供給する必要がないからである。エネルギーの視点においては、人工的 に供給された含水水準を乾燥させる必要はなく、繊維内に含まれている残留水分 を硬化前に乾燥させる必要もない。製造の際の時間制御の視点においては、湿式 方法に比べて、乾燥方法の領域に達する著しい利点が得られるので、連続的な製 造が可能である。 繊維の含水量が変化しないことは、本発明においては、所定の含水水準を調節 するために積極的な手段を実施する必要がないことを意味している。繊維が解繊 後に貯蔵され、あるいは何らかの方法で用意のできた状態に保たれ、その場合に わずかな含水量変化が発生した場合でも、この方法を実施するために重要ではな い。 好ましくは結合剤を乾いた状態で繊維と混合することが、提案される。それに よって極めて結合剤の良好な分散が得られる。しかしまた、湿った結合剤を投入 して、分散することも可能である。エコロジーの視点においては、天然ないし天 然に近い結合 剤を使用することが提案され、特に効果が大きい。好ましい本発明の提案は、蒸 気で活性化される結合剤を使用することであり、この場合にプロセスは極めて正 確に制御され、かつ著しく加速される。 繊維／結合剤混合物をばら撒いた後の成形プロセスの間において、高い精度で 所望の密度特性を得るために、予備圧縮を行うことができる。 結合剤の活性化は、好ましくは、ばら撒かれた繊維材料束を貫流する蒸気によ って行われる。この貫流によって、完全な結合剤活性化が保証される。 硬化若しくは乾燥に関して、本発明は特に好ましい方法として、ばら撒かれて 予備成形された繊維材料を乾燥媒体が貫流することを提案する。予備成形された 材料の主要表面に対して横方向に熱い空気を貫流させると効果的である。貫流の 間、圧縮プロセスを行うことができると効果的であって、それが木材繊維プレー トの矯正に用いられる。 本発明によれば、簡単かつ経済的で、技術的特性の獲得に関して極めて正確に 制御可能な方法が提供され、その方法によって１５０ｋｇ／ｍ³よりはるかに低 い、すなわち約６０ｋｇ／ｍ³までの密度を有する断熱プレートが製造される。 さらに貫流乾燥が行われる場合には、まったく任意の厚みが製造される。プレー トは、リグニン、ダンマー樹脂などのような、天然ないし天然に近い結合剤によ って製造されるので、非水溶性の結合剤も使用することができる。０．０４Ｗ／ ｍＫより低い熱伝導率（λ）が得られる。耐圧性は極めて高く設定できるので、 本発明に基づいて製造されたプレートは、歩行可能またはその他の荷重を支持す る場合にも使用することができる。 さらに、たとえば耐火災性に対する要請を満たすことができるようにするため に、様々な処理ステップの間に添加剤を混合することも可能である。 本発明に基づく方法は、従来知られている木材繊維プレート製造方法に比較し て極めて経済的であって、厚さ、密度並びに技術的な特性に関して完全に新しい タイプのプレートの製造を可能にし、エコロジー的な視点において変化をもたせ ることができる。 上述した方法に従って製造された木材繊維プレートは、従来知られている木材 繊維プレートとは著しく異なる。このプレートは、密度に関して著しく変化させ ることが でき、極めてわずかな密度をとることもできる。さらに、極めて大きい厚みを得 ることができる。断熱特性は、極めて正確に調節され、耐圧特性も同様である。 （発明の実施の形態） 本発明の他の利点と特徴を、以下で図面を用いて説明する。 図１は、製造方法の実施例を説明するフローチャートを示している。 木材チップ１はそれ自体公知の方法で解繊２を施され、その場合に熱による解 砕後に木材チップ１の機械的な解繊が圧力と温度の作用の下で行われる。いわゆ る精砕機２内でチップ１がウォームを介して１対の粉砕ディスクへ供給されて、 解繊後に取り出される。次にステーション３において蒸気抜きが行われ、それは 通常のようにサイクロンによって行うことができ、そのサイクロン内で蒸気と木 材繊維の分離が行われる。繊維はその後、繊維貯蔵装置４内に貯蔵される。 繊維乾燥も湿潤化も行われないことが重要である。繊維は、それが精砕機から 出て来るままで貯蔵されてさらに処理され、水分含有量を変化させあるいは調節 するための手段が行われることはない。 コンベア式の秤５によって必要な量の木材繊維が検出されて、繊維貯蔵装置４ からミキサー１１へ供給される。同時に貯蔵装置６、７および８から結合剤Ａ、 ＢおよびＣが供給される。結合剤の量がコンベア式の秤９によって検出されて、 場合によっては個々の結合剤を、たとえば細砕ロール１０の内部で、さらに処理 することができる。結合剤の数とさらに行う処理の種類の記載は、単なる例であ って、必要に応じて任意に変更することが可能である。また、ここで他の添加剤 を添加することもできる。 精砕機で湿らされた木材繊維が、ミキサー１１内で必要な結合剤と混合される 。 ばら撒きおよび成形ステーション１２において、材料のばら撒きと成形が行われ る。成形には、特に側端縁を形成し、均一に広げること、そして場合によっては 予備プレスが含まれるものとする。 それに続く段階１３、たとえば蒸気発生器において、蒸気、熱い空気または他 の活性化媒体によって結合剤の活性化が行われる。これは、好ましくは貫流によ って行われる。 乾燥機ゾーン１４において、製造されたプレートの予備プレスと乾燥が行われ る。これはたとえば熱い空気の貫流によって行うことができ、そのためにたとえ ばここで、網の形状の少なくとも１つのプレス表面を有するプレス機を使用する ことができる。 乾燥が済んだプレートは、次にステーション１５内で形状が整えられ、若しく は成形加工される。 参照符号リスト １ チップ ２ 解繊、精砕機 ３ 蒸気抜き ４ 繊維貯蔵装置 ５ コンベア式秤、木材繊維 ６ 結合剤Ａ ７ 結合剤Ｂ ８ 結合剤Ｃ ９ コンベア式秤 １０ 細砕ロール １１ ミキサー １２ 材料ばら撒きと成形 １３ 蒸気発生器 １４ 乾燥ゾーン １５ プレートフォーマット化

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの結合剤が添加された木材繊維を成形ステーション上にお いて、該木材繊維を所定の幅と面積重量に成形し、プレートを製造するために該 結合剤を活性化させた後に厚みが成形され、硬化された木材繊維から成る断熱プ レートであって、該プレートの熱伝導率が０．０４５Ｗ／（ｍ×Ｋ）以下であっ て、嵩密度が１５０ｋｇ／ｍ³未満である、木材繊維から成る断熱プレート。 ２．前記プレートの引きちぎり強度が１０ｋＮ／ｍ²以下であることを特徴と する請求項１に記載の木材繊維から成る断熱プレート。 ３．前記プレートの圧縮応力が６５ｋＮ／ｍ²以下であることを特徴とする請 求項１または２に記載の木材繊維から成る断熱プレート。 ４．前記プレートの圧力−Ｅ−モジュールが６５０，０００Ｎ／ｍ²以下であ ることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の木材繊維から成 る断熱プレート。 ５．前記結合剤が乾燥された状態で混合されることを特徴とする請求項１に記 載の木材繊維から成る断熱プレート。 ６．前記結合材が天然ないし天然に近い結合剤であることを特徴とする請求項 １から５までのいずれか１項に記載の木材繊維から成る断熱プレート。 ７．前記結合材が蒸気活性化可能な結合剤を有することを特徴とする請求項１ から６までのいずれか１項に記載の木材繊維から成る断熱プレート。 ８．前記成形の過程の間において、少なくとも１回の予備プレスを受けること を特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の木材繊維から成る断熱 プレート。 ９．前記結合剤の活性化のために蒸気を貫流することを特徴とする請求項１か ら８までのいずれか１項に記載の木材繊維から成る断熱プレート。 １０．前記ステーション上で成形された繊維材料が、乾燥のために熱い空気で 貫流することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の木材繊維 から成る断熱プレート。