JP2009521341A - 木材繊維複合製品を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
熱成形可能な繊維プラスチック複合製品を製造する改良されたあるいは少なくとも代替となるプロセスを提供することを本発明の目的とする。
使用したMDF繊維は、ニュージーランド森林研究所PARPOパイロットプラントで、ラジアタマツの先端材から、市販のMDF繊維を模倣したプロセス条件で製造した。繊維は、プラスチックバッグ中で貯蔵する前に約10〜15%の含水率にまで空気乾燥した。ポリプロピレン(PP)ペレットが使われる場合は、それは、ヒュンダイ社(Hyundai)のゼーテック・グレードMI600(Seetec grade Ml 600)で、25のメルトインデックスを有する。
[方法]
MDF繊維 (代表的繊維として)とPP (代表的ポリマーとして)から種々の方法でシートが作られる。MDFとポリプロピレン(PP)の算定比率は、目標密度に応じた目標シート重量に対し定められた。
20M1: MDF中に20%マイケムMAPPエマルジョン、サンプル1(ポリプロピレンや他のポリマーを加えず)
20M2:MDF中に20%マイケムMAPPエマルジョン、サンプル2(繰返し;再度ポリプロピレンや他のポリマーを加えず)
28CF: 80%MDF、20%ポリプロピレン繊維で調整
37CF: 70%MDF、30%ポリプロピレン繊維で調整(MDF繊維は予め乾燥せず;約6重量%の含水率)
37CF2:70%MDF、30%ポリプロピレン繊維で調整、繰返し (MDF繊維は予め乾燥せず;約6重量%の含水率)
37FH:MDF中に8%マイケムMAPPエマルジョン、70%MDF繊維、30%PP繊維
4MF1:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン繊維、サンプル1
4MF2:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン繊維、サンプル2
4MFLD:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン繊維、低密度=0.7g/cc
4MFS:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレンシートと繊維、外寸0.8mmのポリプロピレンシートとポリプロピレン繊維を使用
4PLAF1:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリ乳酸繊維
8MF1:MDF中に8%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、52%ポリプロピレン繊維、サンプル1
8MF2:MDF中に8%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、52%ポリプロピレン繊維、サンプル2
CF1: 40%MDF、60%ポリプロピレン繊維で調整
PFM1:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン粉体−9048(天然)とシート(外で0.38mmシート)
PFM2: 4%MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン粉体−4610/05(白色)とシート(外で0.38mmシート)
PPF:ポリプロピレン繊維で調整
PPP1:MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン粉体−9048(天然)
PPP2 4%MDF中に4%マイケムMAPPエマルジョン、40%MDF、56%ポリプロピレン粉体−4610/05(白色)
プラスチック加工で用いる繊維−ポリマーペレット原料製造用に、MDFもしくはパーチクルボード産業のように、精製機−ブローラインでのポリマー追加を用いて、MDFパイロットプラントの試行がニュージーランド森林研究所で行われた。サーモメカニカルパルプ−MDF繊維の試行繊維例は、ロトルア(Rotorua)のニュージーランド森林研究所のPAPROパイロットプラント精製機で製造された。繊維129は、ブローライン中を流れる繊維に射出された4%マイケムエマルジョンを有する。使用したポリプロピレン(PP)基準樹脂は、ペレットで供給されるヒュンダイ社ゼーテックグレードM1600であった。使用した無水マレイン酸変性ポリプロピレンエマルジョンは、マイケルマン社(Michelman Inc.)販売のマイケム43040(非イオン化エマルジョン)であった。
MDF充填ポリプロピレン複合物の密度を、下表に示す。
プラスチック加工で用いる繊維−ポリマーペレット原料製造用に、MDFもしくはパーチクルボード産業のように、精製機−ブローラインでのポリマー追加を用いて、MDFパイロットプラントのさらなる試行がニュージーランド森林研究所で行われた。サーモメカニカルパルプ−MDF繊維の試行繊維例は、ロトルアのニュージーランド森林研究所のPAPROパイロットプラント精製機で製造された。繊維は、ブローライン中を流れる木材繊維に射出された種々のエマルジョンもしくはポリマー分散液で種々の装填でコーティングされた。さらに、さらなる試行が、同一の木材繊維源を用い、しかし原液ポリマー(水分もしくは溶剤は僅かしか、もしくは、ほとんど存在しない)を用いて同様な方法で行われた。ポリマーは、融解ポリマーもしくは構成ポリマー混合物もしくはワックス、もしくは熱融解ポンプもしくは射出もしくはワックス融解ポンプシステムとして設計されたポンプの仕様によりブローラインに射出できるように加熱され軟化された構成ホットメルトとして射出された。
Claims (71)
- リグノセルロース物質の繊維もしくは天然繊維を備える熱成形可能な繊維プラスチック複合製品を製造するプロセスであって:
ばらけたもしくは分解された繊維もしくは繊維束を乾燥もしくは湿潤空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記繊維もしくは繊維束はリグノセルロース物質もしくは天然繊維を、メカニカルに、サーモメカニカルに、ケモサーモメカニカルに、もしくはケモメカニカルに解体して製造され、前記繊維を搬送している間に液体もしくは粒子状の多量の1種以上の熱可塑性結合剤を前記繊維に加えもしくは十分に混合し、その後前記繊維を固体もしくは半固体製品に成形した後に前記製品を別の形状に熱成形できるようにする搬送工程と;
前記繊維を固体もしくは半固体の熱成形可能な製品に形成する形成工程とを備える;
プロセス。 - 前記製品をその後に加熱し熱成形して、前記製品の形状を変更する工程を含む;
請求項1のプロセス。 - 前記繊維を固体もしくは半固体の熱成形可能な製品に形成する形成工程は、
前記繊維を実質的に平らなパネルに形成する工程を備え、
前記パネルもしくはその一部を平らでない形状に加熱し熱成形するその後の工程を含む、
請求項1のプロセス。 - 前記繊維を固体もしくは半固体の熱成形可能な製品に形成する形成工程は、繊維を平らでない形状を有する製品に直接形成する工程を備える;
請求項1のプロセス。 - 前記繊維を、さらなる熱成形の必要なしで、製造で有用な所定の製品形状に直接形成する工程を含む;
請求項4のプロセス。 - 液体状の結合剤を、前記繊維が導管中を移動している間に、前記導管の内部に導入し、前記繊維をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項1ないし5のいずれか1項のプロセス。 - 前記液体状の結合剤を、前記繊維が前記導管中を移動している間に、前記結合剤を前記導管の内部にスプレーすることにより前記導管内に導入し、前記繊維をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項6のプロセス。 - 前記液体状の結合剤を、前記繊維が導管中を移動している間に、前記導管の内部への前記結合剤の融解流れとして前記導管内に導入し、前記繊維をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項6のプロセス。 - 粒子状の結合剤を、前記繊維が導管中を移動している間に、前記粒子状の結合剤を前記導管の内部に吹き込むことにより、前記導管内に導入し、前記繊維と十分に混合する工程を含む;
請求項1ないし5のいずれか1項のプロセス。 - 前記導管は前記繊維を、繊維ボードを製造するプラントの精製ステージから搬送する;
請求項1ないし9のいずれか1項のプロセス。 - 前記導管は前記繊維を、乾燥ステージもしくは乾燥機からまたは乾燥ステージもしくは乾燥へ搬送する;
請求項1ないし10のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維を湿っている間に搬送する工程を含む;
請求項1ないし11のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維に加えられもしくは前記繊維と混合された後に前記熱可塑性結合剤が液体もしくは融解したままであるような高温で前記繊維を搬送する工程を含む;
請求項1ないし12のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維を熱成形可能な製品に圧縮することにより前記繊維を熱成形可能な製品に形成する工程を含む;
請求項1ないし13のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維を加熱したプラテンの間でプレスする工程を含む;
請求項14のプロセス。 - 前記繊維を厚さ約2cmまでのシートにプレスする工程を含む;
請求項14または15のプロセス。 - 前記繊維を厚さ約1cmまでのシートにプレスする工程を含む;
請求項14または15のプロセス。 - 前記繊維は、少なくとも約0.8mmの平均繊維長さもしくは繊維束長さを有する;
請求項1ないし17のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維は、少なくとも約1mmのばらけた繊維もしくは繊維束の平均繊維長さを有する;
請求項1ないし17のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維の大部分は少なくとも10:1のアスペクト比を有する;
請求項1ないし19のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維の大部分は少なくとも20:1のアスペクト比を有する;
請求項1ないし19のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維の大部分は少なくとも25:1のアスペクト比を有する;
請求項1ないし19のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維が木材繊維である;
請求項1ないし22のいずれか1項のプロセス。 - 前記熱成形可能な製品は乾燥重量で、繊維100部に対し結合剤を25部まで備える;
請求項1ないし23のいずれか1項のプロセス。 - 前記結合剤は、230℃以下の融点のポリマー、モノマー、オリゴマー、もしくはポリオレフィンを備える;
請求項1ないし24のいずれか1項のプロセス。 - 前記結合剤は、200℃以下の融点のポリマー、モノマー、オリゴマー、もしくはポリオレフィンを備える;
請求項1ないし24のいずれか1項のプロセス。 - 前記結合剤は、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルもしくはポリエステルを備えるポリマーを備え、でんぷん系ポリマーであり、または、酸、無水物、エポキシ、アミン、イソシアネート、シラン、もしくはシラノール基の1つ以上を有するポリマーもしくはコポリマーである;
請求項1ないし26のいずれか1項のプロセス。 - 前記繊維に、二番目のポリマー、モノマー、オリゴマー、ポリオレフィンもしくはパラフィンもしくはワックスの1つ以上を後に加える工程を含む;
請求項1ないし27のいずれか1項のプロセス。 - 前記プレスする工程は、第1のプレス操作と第2のプレス操作を備え、前記第2のプレス操作は、前記第1のプレス操作より高温で行われる;
請求項11ないし17のいずれか1項のプロセス。 - 熱成形可能な繊維プラスチック複合製品を製造するプロセスであって:
ばらけたもしくは分解された繊維もしくは繊維束を乾燥もしくは湿潤空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記繊維もしくは繊維束はリグノセルロース物質を、メカニカルに、サーモメカニカルに、ケモサーモメカニカルに、もしくはケモメカニカルに解体して製造され、前記繊維を搬送している間に多量の1種以上の熱可塑性結合剤を前記繊維に加え、その後前記繊維を固体もしくは半固体製品に成形した後に前記製品を別の形状に熱成形できるようにする搬送工程と;
前記繊維を固体もしくは半固体の熱成形可能な実質的に平らなパネルに形成する形成工程と;
前記パネルもしくはその一部を平らでない形状に加熱し熱成形する工程とを備える;
プロセス。 - 熱成形可能な繊維プラスチック複合製品を製造するプロセスであって:
ばらけたもしくは分解された繊維もしくは繊維束を乾燥もしくは湿潤空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記繊維もしくは繊維束はリグノセルロース物質を、メカニカルに、サーモメカニカルに、ケモサーモメカニカルに、もしくはケモメカニカルに解体して製造され、前記繊維を搬送している間に多量の1種以上の熱可塑性結合剤を前記繊維に加え、その後前記繊維を固体もしくは半固体製品に成形した後に前記製品を別の形状に熱成形できるようにする搬送工程と;
前記繊維を、さらなる熱成形の必要なしで、製造で有用な所定の製品形状に直接形成する工程とを備える;
プロセス。 - 請求項1ないし31のいずれか1項で製造された、熱成形可能な繊維プラスチック複合製品。
- リグノセルロース物質もしくは天然素材の粒子状物質を備える熱成形可能な粒子状物質プラスチック複合製品を製造するプロセスであって:
リグノセルロース物質もしくは天然素材の粒子状物質を乾燥空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記粒子状物質を搬送している間に多量の1種以上の液体状もしくは粒子状の熱可塑性結合剤を前記粒子状物質に加えもしくは前記粒状物質と十分に混合し、その後前記粒子状物質を固体もしくは半固体製品に成形した後に前記製品を別の形状に熱成形できるようにする搬送工程と;
前記粒子状物質を固体もしくは半固体の熱成形可能な製品に形成する形成工程とを備える;
プロセス。 - その後に前記固体もしくは半固体の製品を加熱し熱成形して前記製品の形状を変える工程を含む;
請求項33のプロセス。 - 前記粒子状物質を固体もしくは半固体の熱成形可能な製品に形成する形成工程は、
前記粒子状物質を実質的に平らなパネルに形成する工程を備え、
前記パネルもしくはその一部を平らでない形状に加熱し熱成形するその後の工程を含む、
請求項33のプロセス。 - 前記粒子状物質を固体もしくは半固体の熱成形可能な製品に形成する形成工程は、前記粒子状物質を平らでない形状を有する製品に直接形成する工程を備える;
請求項33のプロセス。 - 前記粒子状物質をさらなる熱成形の必要なしで、製造で有用な所定の製品形状に直接形成する工程を含む;
請求項36のプロセス。 - 液体状の結合剤を、前記粒子状物質が導管中を移動している間に、前記導管の内部に導入し、前記粒子状物質をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項33ないし37のいずれか1項のプロセス。 - 前記液体状の結合剤を、前記粒子状物質が前記導管中を移動している間に、前記結合剤を前記導管の内部にスプレーすることにより前記導管内に導入し、前記粒子状物質をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項38のプロセス。 - 前記液体状の結合剤を、前記粒子状物質が前記導管中を移動している間に、前記導管の内部への前記結合剤の融解流れとして導入し、前記粒子状物質をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項38のプロセス。 - 粒子状の結合剤を、前記粒子状物質が導管中を移動している間に、前記粒子状の結合剤を前記導管の内部に吹き込むことにより、前記導管内に導入し、前記粒子状物質と十分に混合する工程を含む;
請求項33ないし37のいずれか1項のプロセス。 - 前記導管は、前記粒子状物質を、パーチクルボードの製造プラントの粒子状物質形成ステージから搬送する;
請求項33ないし39のいずれか1項のプロセス。 - 前記導管は、前記粒子状物質を、乾燥ステージもしくは乾燥機からまたは乾燥ステージもしくは乾燥機へ搬送する;
請求項33ないし40のいずれか1項のプロセス。 - 前記粒子状物質を湿っている間に搬送する工程を含む;
請求項33ないし41のいずれか1項のプロセス。 - 前記粒子状物質に加えられもしくは前記粒子状物質と混合された後に前記熱可塑性結合剤が液体もしくは融解したままであるような高温で前記粒子状物質を搬送する工程を含む;
請求項33ないし44のいずれか1項のプロセス。 - 前記粒子状物質を熱成形可能な製品に圧縮することにより前記粒子状物質を熱成形可能な製品に形成する工程を含む;
請求項33ないし43のいずれか1項のプロセス。 - 前記粒子状物質を加熱したプラテンの間でプレスする工程を含む;
請求項46のプロセス。 - 前記粒子状物質を厚さ約2cmまでのシートにプレスする工程を含む;
請求項46または47のプロセス。 - 前記粒子状物質を厚さ約1cmまでのシートにプレスする工程を含む;
請求項46または47のプロセス。 - 前記粒子状物質が木材の粒子状物質である;
請求項33ないし49のいずれか1項のプロセス。 - 前記熱成形可能な製品は乾燥重量で、繊維100部に対し結合剤を25部まで備える;
請求項33ないし50のいずれか1項のプロセス。 - 前記結合剤は、230℃以下の融点のポリマー、モノマー、オリゴマー、もしくはポリオレフィンを備える;
請求項33ないし50のいずれか1項のプロセス。 - 前記結合剤は、200℃以下の融点のポリマー、モノマー、オリゴマー、もしくはポリオレフィンを備える;
請求項33ないし50のいずれか1項のプロセス。 - 前記結合剤は、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルもしくはポリエステルを備えるポリマーを備え、でんぷん系ポリマーであり、または、酸、無水物、エポキシ、アミン、イソシアネート、シラン、もしくはシラノール基の1つ以上を有するポリマーもしくはコポリマーである;
請求項33ないし53のいずれか1項のプロセス。 - 前記粒子状物質に、二番目のポリマー、モノマー、オリゴマー、ポリオレフィンもしくはパラフィンもしくはワックスの1つ以上を後に加えうる工程を含む;
請求項33ないし54のいずれか1項のプロセス。 - 前記プレスする工程は、第1のプレス操作と第2のプレス操作を備え、前記第2のプレス操作は、前記第1のプレス操作より高温で行われる;
請求項46ないし49のいずれか1項のプロセス。 - リグノセルロース物質の粒子状物質もしくは天然粒子状物質を備える熱成形可能な粒子状物質プラスチック複合製品を製造するプロセスであって:
リグノセルロース物質の粒子状物質を乾燥もしくは湿潤空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記粒子状物質を搬送している間に、多量の1種以上の熱可塑性結合剤を前記粒子状物質に加え、その後前記粒子状物質を固体もしくは半固体製品に成形した後に前記製品を別の形状に熱成形できるようにする搬送工程と;
前記粒子状物質を固体もしくは半固体の熱成形可能な実質的に平らなパネルに形成する形成工程と;
前記パネルもしくはその一部を平らでない形状に加熱し熱成形する工程とを備える;
プロセス。 - 熱成形可能な粒子状物質プラスチック複合製品を製造するプロセスであって:
リグノセルロース物質の粒子状物質を乾燥もしくは湿潤空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記粒子状物質に、前記粒子状物質を搬送している間に、多量の1種以上の熱可塑性結合剤を加え、その後前記粒子状物質を固体もしくは半固体製品に成形した後に前記製品を別の形状に熱成形できるようにする搬送工程と;
前記粒子状物質を、さらなる熱成形の必要なしで、製造で有用な所定の製品形状に直接形成する工程とを備える;
プロセス。 - 請求項33ないし58のいずれか1項により製造された熱成形可能な粒子状物質プラスチック複合製品。
- リグノセルロース物質もしくは天然物質の繊維もしくは粒子状物質を備える熱成形可能な複合製品を製造するプロセスであって:
リグノセルロース物質をメカニカルに、サーモメカニカルに、ケモサーモメカニカルに、もしくはケモメカニカルに解体して製造した、ばらけたもしくは分解した繊維もしくは繊維束、天然繊維、またはリグノセルロース物質もしくは他の天然素材の粒子状物質を、乾燥もしくは湿潤空気ストリーム中で搬送する工程であって、前記繊維もしくは粒子状物質を搬送している間に、熱硬化性結合剤を前記繊維もしくは粒子状物質に加えもしくは十分に混合する、搬送工程と;
前記繊維もしくは粒子状物質を固体もしくは半固体の製品に、前記熱硬化性結合剤が部分的に硬化する温度で形成する工程であって、前記製品はその後に前記熱硬化性結合剤をさらに硬化させる熱で別の形に形成できる、形成工程とを備える;
プロセス。 - その後に前記熱硬化性結合剤をさらに硬化させる熱で前記製品を別の形に形成する工程を含む;
請求項60のプロセス。 - 前記繊維もしくは粒子状物質を固体もしくは半固体の製品に形成する形成工程は、
前記繊維もしくは粒子状物質を実質的に平らなパネルに形成する工程を備え、
前記パネルもしくはその一部を前記熱硬化性結合剤をさらに硬化させる熱で平らでない形状に加熱し熱成形するその後の工程を含む、
請求項60のプロセス。 - 前記繊維もしくは粒子状物質を固体もしくは半固体の製品に形成する形成工程は、繊維もしくは粒子状物質を平らでない形状を有する製品に直接形成する工程を備える;
請求項60のプロセス。 - 前記繊維もしくは粒子状物質を、前記製品のさらなる変形の必要なしで、製造で有用な所定の製品形状に直接形成する工程を含む;
請求項63のプロセス。 - 液体状の結合剤を、前記繊維もしくは粒子状物質が導管中を移動している間に、前記導管の内部に導入し、前記繊維もしくは粒子状物質をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項60ないし64のいずれか1項のプロセス。 - 前記液体状の結合剤を、前記繊維もしくは粒子状物質が前記導管中を移動している間に、前記結合剤を前記導管の内部にスプレーすることにより前記導管内に導入し、前記繊維もしくは粒子状物質をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項65のプロセス。 - 前記液体状の結合剤を、前記繊維もしくは粒子状物質が導管中を移動している間に、前記導管の内部への前記結合剤の融解流れとして前記導管内に導入し、前記繊維もしくは粒子状物質をコーティングもしくは部分コーティングする工程を含む;
請求項65のプロセス。 - 粒子状の結合剤を、前記繊維もしくは粒子状物質が導管中を移動している間に、前記粒子状の結合剤を前記導管の内部に吹き込むことにより、前記導管内に導入し、前記繊維もしくは粒子状物質と十分に混合する工程を含む;
請求項60ないし64のいずれか1項のプロセス。 - 前記導管は前記繊維もしくは粒子状物質を、繊維ボードを製造するプラントの精製ステージから搬送する;
請求項60ないし66のいずれか1項のプロセス。 - 前記導管は前記繊維もしくは粒子状物質を、乾燥ステージもしくは乾燥機からまたは乾燥ステージもしくは乾燥へ搬送する;
請求項60ないし67のいずれか1項のプロセス。 - 請求項60ないし70のいずれか1項で製造される粒子状物質プラスチック複合製品。
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