JP2005053035A - 繊維板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 繊維板工場内において、繊維板廃棄物の実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化を可能とする新規な繊維板を提供すること。
【解決手段】 自動車用内装材等に好適なハードシート等の繊維板。該繊維板１０は、バージン繊維層１２と、バージン繊維層１２の一面に隣接して繊維製品リサイクル資材の粉砕物（リサイクル資材粉砕物）を主体とするリサイクル繊維層１４とが一体化されている。コンベヤ２０上に繰り出されたバージン繊維層形成シート１８上に、リサイクル繊維と接着用繊維及びバージン繊維をエアカード２２により、調合・解繊して層状にリサイクル繊維層形成シート２４を繰り出して積層後、さらに、一段以上の加熱・冷却圧縮工程を経て製造する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、新規な繊維板及びその製造方法に関する。特に、繊維板廃棄物（端材、中古廃材）のリサイクルに好適な発明に関する。

ここで、繊維板とは、カーペット、フェルト及びそれらの複合製品（マトリックス製品）を指す。

環境的見地から、産業廃棄物に対する法的規制が強化され、従来にもまして、工場における実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化の要請が増大しつつある。

他方、繊維板の製造工場においては、成形前裁断工程、成形後のトリミングにより多くの端材が発生している。

なお、本発明者らが知る限りにおいては、繊維板の実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化を達成した公知技術は存在しない。

本発明は、上記にかんがみて、繊維板工場内において、繊維板廃棄物の実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化を可能とする新規な繊維板及びその製造方法を提供することを目的（課題）とする。

本発明に係る繊維板は、上記課題を下記各構成により解決するものである。

バージン繊維層と、バージン繊維層の一面に隣接して繊維製品リサイクル資材の粉砕物（リサイクル資材粉砕物）を主体とするリサイクル繊維層とが一体化されてなることを特徴とする。

バージン繊維層の一面にリサイクル繊維層を有しているため、リサイクル繊維や低融点熱可塑性樹脂成分（以下「低融点樹脂成分」という。）等も含まれているリサイクル繊維を主体とした繊維板を製造可能となる。すなわち、汎用のエプロンコンベヤ等のコンベヤ上にバージン繊維層形成シートを繰り出すことにより、繊維板製造の加熱工程におけリサイクル繊維層形成シートの上記低融点熱可塑性樹脂成分のエプロンコンベヤへの付着（粘着）を阻止できる。このことは、リサイクル繊維中における低融点樹脂成分の混合比率を可能な限り高いものの使用を可能とし、リサイクル繊維と低融点性樹脂との分離工程が不要ないし容易となる。

結果的に、繊維板の実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化に促進に寄与することとなる。

上記繊維板は、リサイクル繊維層をバージン繊維層で挟持（サンドイッチ）した構成とすることもできる。この構成とした場合は、リサイクル繊維層の両面が、バージン繊維層で被覆されているため、表裏関係なく使用でき、表面平滑性が良好なものを得やすい。さらに、繊維板の製造における加熱・冷却圧縮に際して、リサイクル繊維層形成シートに低融点樹脂成分が多量に混入していれも、該低融点樹脂成分が圧縮手段であるローラ等に付着するおそれがない。

上記繊維板において、バージン繊維層を反毛綿で形成することが望ましい。反毛綿は、織物の屑やボロから回収して更生した綿状繊維であり、さらに、全体として、資源リサイクルの増大に寄与する。

上記各繊維板において、リサイクル資材は、ニードルパンチ不織布層及び／又はフェルト層を備えた繊維板の端材の粉砕物とすることが望ましい。これらは、繊維板の形成材料と共通するものが多い。

上記各繊維板の製造方法は、例えば、下記方法とすることが望ましい。

コンベヤ上に繰り出されたバージン繊維層形成シート上に、前記リサイクル繊維と接着用繊維及びバージン繊維をエアカードにより、調合・解繊して層状にリサイクル繊維層形成シートを繰り出して積層後、さらに、一段以上の加熱・冷却圧縮工程を経て成形することを特徴とする。

エアにより調合（混合）・解繊するのは、前述の如くリサイクル繊維にバインダ樹脂が付着していたり、さらには、マトリックス繊維板における融着樹脂層の粉砕物（粉末）が含まれていたりしても、調合・解繊が可能なためである。ローラカードでは、本質的に梳繊（くしけずり）方式であり、低融点樹脂成分が梳き歯（梳き針）に付着したり、ネップ（こぶし）が形成されたりし易くて、良好なシート（ウェブ）形成が困難なためである。

なお、上記において、バージン繊維層の繰り出しは、反毛綿と接着用繊維とをローラカードを用いて調合・解繊して行なうことが望ましい。バージン繊維層の形成資材には反毛（綿）と熱履歴を受けていない接着用繊維（低融点繊維）であり、上記のローラカードを使用しても上記のような問題点は発生せず、しかも、ローラカードは均一な圧さの薄いウェブを形成し易いためである。

そして、本発明の繊維板の製造方法を使用して、下記のような繊維板の再生システムに構成することができる。この繊維板の再生システムを採用することにより、より、繊維板の実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化に促進に寄与することとなる。

(1)裁断端材・不良繊維製品等の繊維製品廃棄物を集荷するリサイクル資材集荷工程、
(2)集荷リサイクル資材を、種分後、粉砕・分離して再生利用可能なリサイクルとするリサイクル繊維準備工程、
(3)リサイクル繊維に接着用繊維及び反毛綿を調合・解繊工程を経てバージン繊維層上に繰り出して加熱・冷却圧縮して繊維板を製造する繊維板製造工程、
(4)該繊維板を裁断及び品質検査して一次製品とする一次加工工程、及び
(5)該一次製品を板取後、成形加工等をする二次加工工程、
を備え、前記一次加工工程及び二次加工工程で発生する端材・不良品を再生資材集荷工程に接続することを特徴とする。

以下、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明を行う。ここでは、自動車用カーペット（床マット）等の繊維板（不織布板）をリサイクルして、ハードシートを製造する場合を主として例にとり説明する。当然、他の繊維製品のリサイクルにも適用でき、また、製造する繊維板（不織布板）もハードシート（半硬質ないし硬質）に限らず、軟質繊維板も同様である。なお、ここにおけるハードシートとは、人の手の力で湾曲させることができるレベルの剛性を備えたものをいう。

図１〜２に、本発明における繊維板の実施形態の各例を示す。

図１に示すハードシート１０は、バージン繊維層１２と、バージン繊維層１２の一面に隣接して繊維製品リサイクル資材の粉砕物（リサイクル資材粉砕物）を主体とするリサイクル繊維層１４とが一体化されている。

図２に示すハードシート１０Ａは、バージン繊維層１２、１２で、リサイクル繊維層１４を挟持した一体化したものである。

ここで、バージン繊維層１２は、通常、反毛（綿）及び適量の接着用繊維（バインダー）で形成する。反毛綿は、織物の屑やボロから回収して更生した綿状繊維であり、一種のリサイクル資材ともいえる。当然、バージン繊維層は、別に製造した不織布（フェルトを含む。）を使用してもよいが、リサイクル促進の見地からは望ましくない。

接着用繊維は、低融点（熱可塑性）樹脂からなる繊維で、加熱により溶融して、繊維層形成繊維（不織布繊維）相互を結合させるものである。

ここで、バージン繊維層１２の厚みは、通常、設計厚で０．０５〜０．５ｍｍ、目付けで３０〜５０ｇ／ｍ²とする。厚みが薄すぎると、製造時における、リサイクル繊維層形成シートのバインダー樹脂成分のコンベヤ付着を阻止し難いとともに、リサイクル繊維層の色目・凹凸が表面に顕在し易い。逆に、厚みが厚すぎると、リサイクル比率が低下する。なお、繊維板の要求特性に応じて、バージン層の厚みを厚くすることも可能である。

また、繊維製品廃棄物としては、カーペット、ハードシートの裁断端材、さらには、それらの中古・不良品廃材を使用可能である。なお、カーテン、衣類等の他の繊維製品における端材・廃棄品も、繊維材料的に問題なければ使用可能である。

それらの繊維製品廃棄物は、通常、廃棄物の繊維種類（ポリマー・太さ）等に応じて種分けする。そして、種分けした製品廃棄物を、粗粉砕（例えば１０ｍｍアンダー）になるように粉砕したあと、さらに、中粉砕（例えば３ｍｍアンダー）を行ない、必要に応じて分級（ふるい分け）を行なう。例えば、繊維板（不織布板）をハードシートとする場合、６ｍｍアンダーのものを使用することが望ましい。

なお、粉砕は、繊維製品廃棄物を粉砕できるものなら、特に限定されないが、ガーネットのような梳き歯を噛合わせた掻き取り構造をもつもの又はシュレッダー等の裁断構造をもつもので粉砕する。

また、フロア−カーペット等の繊維層のみからなる繊維製品廃棄物の粉砕物は、全使用するが、繊維層とともに（融着）樹脂層を有するよう積層マトリックス製品の場合は、樹脂成分がそのまま使用するには、多すぎるため、通常、比重分離（沈降分離、遠心分離等）により、樹脂成分とリサイクル繊維とに分離する。

ここで、リサイクル繊維層の厚みは、例えば、ハードシートの場合、通常、繊維板の設計厚み（バージン繊維層とリサイクル繊維層の合計）で、１〜１０ｍｍ、望ましくは、２〜６ｍｍとする。目付けでは、２００〜２０００ｇ／ｍ²、望ましくは４００〜１２００ｇ／ｍ²となるものとする。

次に、上記繊維板の製造方法について、図３に基づいて説明する。

先ず、ローラカード１６に、反毛綿とバインダー（接着用繊維）を供給して、調合・解繊して、厚み調製ロール間（図示せず）から、バージン繊維層形成シート（ウェブ）１８をエプロンコンベヤ２０上に繰り出す。

ここで、反毛綿をポリエステル（ポリエチレンテレフタレート：ＰＥＴ）系とした場合、接着用繊維も低融点ＰＥＴ（変性）又はポリプロピレン（ＰＰ）を使用する。ここで、反毛綿１００部に対する接着用繊維の混合部数は、通常、５〜２０部とする。ここで、低融点とは、通常、１５０℃以下（望ましくは１２０℃以下）をいい、下限は、ハードシートの利用雰囲気により異なるが、通常、７０℃（望ましくは９０℃）とする。

次に、エアカード２２に、リサイクル繊維（リサイクル資材粉砕物）及び接着用繊維（バインダー）、さらには適宜、つなぎ反毛（綿）を供給して、調合・解繊して、エア圧により厚み調製ロール間（図示せず）から、リサイクル繊維層形成シート（ウェブ）２４を、エプロンコンベヤ２０上を搬送されてくるバージン繊維層形成シート１８上に繰り出す。ここで、つなぎ反毛は、必然的ではないが、バージン繊維層１２とリサイクル繊維層１４との一体性確保の見地からである。

なお、エアカードとは、実質的にエア圧で調合・解繊させて、隙間から送り出すことによりウェブ（シート）を形成できるカードのことである。

ここで、リサイクル繊維がポリエステル（ポリエチレンテレフタレート：ＰＥＴ）系とした場合、つなぎ反毛綿としては前述のものを使用し、接着用繊維も低融点ＰＥＴ又はポリプロピレン（ＰＰ）を使用する。ここで、リサイクル繊維１００部に対する、つなぎ反毛綿の混合部数は、通常、３０〜８０部とする。また、同じく、接着用繊維（バインダー）の混合部数は、リサイクル繊維（繊維製品リサイクル資材）の種類・状態により、特に、低融点熱可塑性樹脂成分（バインダー作用を奏する。）の混合比率により異なるが、通常、１０〜２０部とする。

次に、こうしてバージン層形成シート１８の上にリサイクル繊維層形成シート２４が積層されたハードシート形成積層体を、一次加熱炉（熱風炉）２６に導入・通過させた後、第一冷却ローラ（圧縮ローラ）２８で圧縮して一次圧縮（予備圧縮）を行なう。

一次加熱炉２６を通過させることにより、バインダー（接着用繊維及び低融点樹脂成分）の表面が溶融して冷却されることにより、バージン層形成シート１８及びリサイクル繊維層形成シート２４の界面及び各層内が一次結合（仮結合）される。このときに加熱条件は、各層の繊維の種類及びバインダーの種類により異なるが、例えば、ＰＥＴ系の接着用繊維を使用する場合、１２０〜１３０℃×１〜２ｍｉｎとする。また、このときの圧縮率（圧縮前厚さ（ハードシート形成積層体厚さ）に対する圧縮後の厚さの比率：以下同じ。）は、３０〜５０％とする。

続いて、こうして仮結合された一次圧縮積層体を、二次加熱炉（熱風炉）３０に導入・通過させた後、第二冷却ローラ（圧縮ローラ）３２で圧縮して二次圧縮（本圧縮）を行なう。

こうして製造された二層構造のハードシート１０は、適宜長さ裁断、例えば、成形幅２０００ｍｍの場合、２０００ｍｍ長に裁断機３４で裁断して一次製品であるハードシートとする。

また、二次加熱炉２６を通過させることにより、バインダー（接着用繊維及び低融点樹脂成分）が実質的に内部まで溶融してリサイクル繊維に付着し冷却されることにより、バージン層形成シート１８及びリサイクル繊維層形成シート２４の界面及び各層内が二次結合（本結合）される。このときに加熱条件は、各層の繊維の種類及びバインダーの種類により異なるが、例えば、ＰＥＴ系の接着用繊維を使用する場合、１６０〜１８０℃×１〜２ｍｉｎとする。また、このときの圧縮率は、１０〜２０％とする。

上記において、加熱・圧縮を二段以上で行なう理由は、一段では、ハードシートとして必要な平滑性及び硬さ（剛性）を得難い。ハードシートでなく、ソフトシート（軟質繊維板）とする場合は、加熱・圧縮は一段でもよい。

上記製造方法では、図１の構成のハードシート（繊維板）１０を製造する場合を例に採ったが、図２の構成のハードシート（繊維板）１０Ａを製造する場合には、ローラカード１６をエアカード２２の後にも配して、バージン繊維層形成シート１８をリサイクル繊維層形成シート２４の上に積層した三層構造として、第一加熱炉へ移送するようにすればよい。

この構成とした場合は、冷却ローラ２６・２８で一次・二次圧縮する場合に、加熱後、粘着し易いリサイクル繊維形成シートと直接接触することがないため、冷却ローラに対する低融点樹脂成分の付着のおそれがない。

したがって、圧縮を上下に配したエプロンコンベヤ（エプロンコンベヤ）で挟持して行なうことも可能である。

そして、上記本発明の繊維板の製造方法は、図４に示すような、繊維板の再生システムに構成することができる。この繊維板の再生システムを採用することにより、より、繊維板の実質的なゼロエミッション化ないし完全再利用化に促進に寄与することとなる。

すなわち、
(1)裁断端材・不良繊維製品等の繊維製品廃棄物を集荷するリサイクル資材集荷工程、
(2)集荷リサイクル資材を、種分後、粉砕・分離して再生利用可能なリサイクルとするリサイクル繊維準備工程、
(3)リサイクル繊維に接着用繊維及び反毛（綿）を調合・解繊工程を経てバージン繊維層上に繰り出して加熱・冷却圧縮して繊維板を製造する繊維板製造工程、
(4)該繊維板を裁断及び品質検査して一次製品とする一次加工工程、及び
(5)該一次製品を板取後、成形加工等をする二次加工工程、
を備え、前記一次加工工程及び二次加工工程で発生する端材・不良品を再生資材集荷工程に接続するシステムである。

本発明を適用する繊維板の構成の一例を示すモデル断面図である。 同じく他の例を示すモデル断面図である。 本発明の繊維板の製造方法を示す流れ図である。 本発明の繊維板の製造方法を組み込んだ繊維板リサイクルシステム図である。

符号の説明

１０ ハードシート（繊維板、不織布板）
１２ バージン繊維層（バージン不織布層）
１４ リサイクル繊維層（リサイクル不織布層）
１６ ローラカード
１８ バージン繊維層形成シート
２０ エプロンコンベヤ
２２ エアカード
２４ リサイクル繊維層形成シート

Claims (7)

1. バージン繊維層と、バージン繊維層に隣接して繊維製品リサイクル資材の粉砕物（リサイクル資材粉砕物）を主体とするリサイクル繊維層とが一体化されてなることを特徴とする繊維板。
2. 前記リサイクル繊維層の両面がバージン繊維層で挟持されていることを特徴とする請求項１記載の繊維板。
3. 前記バージン繊維層が反毛綿で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の繊維板。
4. 前記リサイクル資材が、ニードルパンチ不織布層及び／又はフェルト層を備えた繊維板の端材であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の繊維板。
5. 請求項１〜４のいずれか記載の繊維板の製造方法であって、
   コンベア上に繰り出されたバージン繊維層形成シート上に、前記リサイクル資材と接着用繊維及びバージン繊維をエアカードにより、調合・解繊して層状にリサイクル繊維層形成シートを繰り出して積層後、さらに、一段以上の加熱・冷却圧縮工程を経て製造することを特徴とする繊維板の製造方法。
6. 前記バージン繊維層の繰り出しを、反毛（綿）と接着用繊維とをローラカードを用いて調合・解繊して行なうことを特徴とする請求項５記載の繊維板の製造方法。
7. (1)裁断端材・不良繊維製品等の繊維製品廃棄物を集荷するリサイクル資材集荷工程、
   (2)集荷リサイクル資材を、種分後、粉砕・分離して再生利用可能なリサイクルとするリサイクル繊維準備工程、
   (3)リサイクル繊維に接着用繊維及び反毛綿を調合・解繊工程を経てバージン繊維層上に繰り出して加熱・冷却圧縮して繊維板を製造する繊維板製造工程、
   (4)該繊維板を裁断及び品質検査して一次製品とする一次加工工程、及び
   (5)該一次製品を板取後、成形加工等をする二次加工工程、
   を備え、前記一次加工工程及び二次加工工程で発生する端材・不良品を再生資材集荷工程に接続することを特徴とする繊維板再生システム。