JP2017533359A

JP2017533359A - シート、ボード又はパネル

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Publication number: JP2017533359A
Application number: JP2017518061A
Authority: JP
Inventors: シュローダーエリック; ナイセイェルーン
Original assignee: メイフェアフェアメーゲンスフェアヴァルテゥングスエスエー
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-11-09
Also published as: US20170292270A1; DE102014220459A1; US10227778B2; WO2016055215A1; CA2960315A1; CN205591419U; CN105507487A

Abstract

大部分が長手方向に分割された多数の茎を有する圧縮されたアシで作られた材料の層（２）を含むシート、ボード又はパネル、特にＯＳＲＢ（配向性構造リードボード）であって、茎の内側の少なくとも一部にバインダーが入り込めることにより、前記バインダーがアシを一緒に保持して、硬いシート、硬いボード又はパネルを形成することができる。これにより、改善された特性及び強度を有し、特に製造費用の安い、継続可能な原料に基づくバイオ複合材料のシート、ボード又はパネルを提供できる。本発明の別の形態は、ＯＳＲＢ（１）の製造方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、シート、ボード又はパネル、特にＯＳＲＢパネル（配向性構造リードボード）、並びに製造方法に関する。

ここ数年の間、持続可能な再生原料から製造される、好ましくは、例えば、わら等の農業部門の廃棄物から製造される建築材料としてのシート、ボード又はパネルを創出する試みが盛んに続けられている。例えば木材の削りくず若しくは木くずの形態の原料としての木材は、木の在庫の世界的な減少のため、持続可能であるとは考えられていない。そのような持続可能な再生原料に基づくシート、ボード又はパネルは、達成される機械的特性によって、建築業において、非耐荷重性又は耐荷重性の建築用パネル若しくはバイオ複合材料建築用パネルとして使用できる。

特許文献１は、建築業での利用のために分割され、バインダー処理されたわらを圧縮してＯＳＳＢパネルにする、ＯＳＳＢパネル（配向性ストローストランドボード）の製造方法を開示する。しかし、特許文献１の教示の工業的な実行、及び該ＯＳＳＢパネルの商業的或いは経済的な生産の実現可能性には、特に二つの実質的な障壁が存在する。

一方で、市場に受け入れられるため及び製品認可のために、その特性、特に機械的強度に関する関連した法的要求を満たさなければならない。他方で、バイオ複合材料建築用パネルとして市場性のある価格でＯＳＳＢパネルを提供可能にするためには、製造費用及び製造コストを低く維持しなければならない。

しかしながら、バイオ複合材料建築用パネルの製造のための天然原料の特性についての現在の知識は、その対応する製造方法についての知識同様、未だ比較的少ない。さらに、木材の削りくず及び木くずの加工によって建築用パネルを形成する等の木材産業の現在あるノウハウは、わら等のこれらの種類の原料に対して部分的、かつ限定的にしか転用できない。

この問題は、特許文献２、４頁、１９〜２７行でも検討されており、５頁２８行〜６頁１２行には、特許文献１に記載の方法（米国の後続の出願である特許文献３（Ｂａｃｈら）参照）のさらなる欠点が指摘されている。

上記課題は、結果として、バイオ複合材料建築用パネルの工業生産、特に特許文献１の教示に従う工業生産に関しては、強度目標等の特定の生産物特性は、現在のところ、高い廃棄率及び／又は、例えば、多量のバインダーの添加によってのみ達成できている。しかしながら、どちらの場合も、製造費用及び製造コストが増加する。

ＣＡ０２２９６５５４ＣＷＯ０２０２８８６ＵＳＰ５，９３２，０３８

従来技術から公知の上記特徴は、単独で又は任意の組み合わせで、下記の本発明の目的の一つと組み合わせることができる。

本発明の目的は、持続可能な天然の再生植物由来原料からなり、改良された方法で製造できる、さらに発展したシート、ボード又はパネルを提供することである。

課題解決のために、主請求項に記載のシート、ボード又はパネル、並びに独立請求項の方法が提供される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。

前記課題を解決するために、多数のストランドを有する圧縮されたアシからなる材料の層を有し、前記ストランドは、該ストランドの内側の少なくとも一部にもバインダーが入り込めるように、殆どが長手方向に割れており、前記バインダーは、前記アシを結合させて、硬いシート、硬いボード又はパネルを形成若しくは製造することができる、シート、ボード又はパネル、特にＯＳＲＢパネル（配向性構造リードボード）（以下、建築用パネルと略称する）を提供する。

「アシ（葦；Schilfrohr）」という語句は、「レート（Reet）」、「リード（Reid）」、「レート（Reth）」、「リエス（Rieth）」、「リース（Reith）」、「レット（Ret）」、「レッジェ（Raedje）」、葦（Schilf）又は池葦（Teichschilf）という名前でも知られている。特に、アシのストランドは、水上の茎である。つまり、水面からアシの末端まで伸びているアシの部分である。

水面下の茎に比べ、水上の茎のみを使用することにより、建築用パネルの機械的特性を改善し、加工性を改善することができる。

圧縮されたアシからなる材料の層は、２つのことを意味することができる。

第１に、前記層の全てのストランドの原料としてアシのみが前記材料の層に提供される。

第２に、前記材料の層は、アシの部分を含み、従って、前記層の全てのストランドの原料としてアシのみが提供されるのではない。

実験は、持続可能な天然の再生植物系原料としてのアシは、建築用パネル若しくはバイオ複合材料建築用パネルの特性及び製造方法を顕著に改善することを可能にすることを示した。

以下でさらに詳述する有利な効果は、これまで、原料のアシと関連付けられていなかった。

さらに、アシと、他の持続可能な天然の再生植物由来原料（例えば、わら）に基づくブレンドされた建築用パネルは、驚くべきことに、アシ１００％の建築用パネルに比べて、一部において追加的な有利な効果を示す。

以下のシート、ボード又はパネルの３つの異なる実施形態は、この場合において特に有利であることを証明した。

最初に、アシ１００％の建築用パネルについて説明する。アシ１００％の建築用パネルは、前記材料の層に提供されたストランドの１００％の部分がアシからなり、従って、アシのストランドのみからなる。

「提供される（vergesehen）」とは、製造の途中で意図せず建築用パネルに入り込む他の原料のストランドは考慮しないことを意味する。

アシ１００％の建築用パネルは、ほぼ１００％が割れたストランドで提供され得る。それに比べ、わら１００％の建築用パネルは、現在のところ、最大で約９０〜９５％の割れたストランドでしか製造できない。

例えば、合板パネルの領域、及び場合によってはさらにそれを越えた領域において、特に高い密度及び、弾性率、曲げ強度又は釘保持強度等の機械的強度値を有するアシ１００％の建築用パネルが実現できる。ストランドの長さは、ＨＤＦ又はＨＤＰパネルよりも何倍も長い。そのため、持続可能な天然の再生植物原料に基づく上等な部分の建築用パネルを作ることができる。

さらに、アシのストランドは、特に速いホットプレス動作速度を可能にし、製造された建築用パネルは比較的高い水分含量を示す。

第２に、アシ添加建築用パネルについて説明する。アシ添加建築用パネルでは、追加的なアシのストランドが、アシではない原料からなる材料の層に提供されているか、又は添加されている。この場合、アシのストランドの割合が、少なくとも１０％、好ましくは１５％、特に好ましくは２０％、及び／又は、最大で４０％、好ましくは最大で３５％、特に好ましくは最大で３０％であると特に有利であることが証明された。これにより、特に少ないバインダー含量及び／又は少ない廃棄率で、シート、ボード又はパネルが製造できる。

第３として、わら−アシ建築用パネルの具体例を説明する。わら−アシ建築用パネルは、アシ及びわらのみに基づくストランドが、材料の層に提供される。従って、他の原料のストランドは添加されない。好ましくは、わらの割合は、アシの割合、特に、先行する段落でより詳細に説明した割合の範囲よりも高い。

原料としてわらを使って耐荷重性の建築用パネルを製造するためには、導入部で説明した理由でバインダーの増量が必要であり、バインダーの増量が製造経費を増加させる。さらに、ホットプレス工程の際に泡がどんどん形成され、これによって廃棄率が高くなる。これは製造支出を増加させ、かつ強度を低下させる。

上記部分割合でアシを添加することにより、ホットプレス工程での泡形成が効果的に抑制されるか、又は回避することさえできる。特に低い廃棄率が達成できる。アシの添加によって可能となったホットプレスでの速い動作速度が、特に高い製造効率を可能にし、製造費用を減らす。

例えば、２５％のアシを７５％のわらとブレンドして、耐荷重性建築用パネルを製造した場合には、一定の密度及び強度で廃棄率を純粋なわらのパネルに比べて２０％まで低減でき、同時に、バインダーを１５％まで節約（低減）することができる。

さらに、わら−アシ建築用パネルは、特に高い水分含量を示し、これは、シート、ボード又はパネルが、環境の空気湿度の増加によって、組立後に意図せず変形しないようにする。

第４に、アシブレンド建築用パネルについて説明する。アシブレンド建築用パネルは、アシの割合が、材料の層における他の原料又は他の原料のストランドよりも高い。これにより、特に高い密度、強度及び製造効率を有する持続可能な天然の再生植物原料のシート、ボード又はパネルが提供できる。他の原料、例えば、わらは地元で調達できるため、アシ１００％の建築用パネルと比較して製造費用を低減することができ、及び／又は密度を意図的に下げることができる。

特に、ストランドのための別の原料を、上記４つの実施形態に追加してもよい。これにより、使用した原料に関する生産の柔軟性を高めることができ、その製造はそれにより、特に生産費用を少なくする目的で、原料の地元調達可能性並びに現在の市場価格に適応させることができる。

「わら（Stroh）」という用語は、狭義には、例えば、穀物のわら又は稲わらのような普通の用語からのわら（Stroh）をいう。

特に、原料とは独立に、材料の層の全てのストランドの殆どが長手方向に割れており（全てのストランドの大部分が長手方向に割れている）、その結果、ストランドの内側の少なくとも一部にバインダーが入り込め、前記バインダーがストランドを結合させて硬いシート、ボード又はパネルを形成する。

一実施形態では、シート、ボード又はパネルは、異なる原料に基づくストランドを提供する場合、ストランドのブレンド、つまりストランドを一緒に加えてブレンドすることを、シート、ボード又はパネルを圧縮する前に行う、及び／又は、ストランドのブレンドを、コンベヤーベルト上に撒いてマットを形成する前に行うように構成される。これによって、特に高い強度特性を備え、生産支出を殆どかけずに、バイオ複合材料の建築用パネルを提供できる。

一実施形態では、シート、ボード又はパネルは、材料の層の複数のストランドが所定の方向で、及び／又は実質的に平行に向くように構成される。これによって特に高い強度が達成できる。

一実施形態では、シート、ボード又はパネルは、少なくとも複数のストランドが、少なくとも部分的に脱ろうされているように構成される。これによって特に高い強度のバイオ複合材料建築用パネルが提供できる。

一実施形態では、シート、ボード又はパネルは、ストランドの少なくとも１０％、好ましくは１５％、特に好ましくは３０％の部分が、少なくとも６ｍｍ、好ましくは８ｍｍ、及び／又は、最大で１５ｍｍ、好ましくは最大で１０ｍｍの長さを有するように構成される。特に高品質なシート、ボード又はパネルが得られる。

一実施形態では、シート、ボード又はパネルは、バインダーが樹脂、好ましくはホルムアルデヒドを含まない樹脂、特にイソシアネート樹脂、好ましくはｐ−ＭＤＩ（高分子ジフェニルメタン−ジイソシアネート）であり、及び／又は、樹脂を増量するための増量剤、特にＤＰＭＡ（ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）を前記バインダーに添加するように構成される。特に良好な健康適合性を有するシート、ボード又はパネルが提供できる。

一実施形態では、シート、ボード又はパネルは、圧縮されたアシの材料の層が外側層を形成し、該外側層はコア層に隣接するように構成される。

外側層とは、外側領域にある層を意味し、該外側層は、さらに外側に配置される層、例えば、その上に装飾印刷されたカバー層によって覆われていてもよいし、及び／又は、ワニス層によって覆われていてもよい。

外側層及びコア層を設けることにより、例えば、リサイクル材料のようなストランド構造の無い、別の持続可能な材料を建築用パネルの製造に使用することができる。

本願発明の別の態様は、特に上記の特徴の少なくとも１つを有する、シート、ボード又はパネル、特にＯＳＲＢパネル（配向性構造リードボード）の製造方法に関する。該方法は、殆どが長手方向に割れたストランドをバインダーで被覆し、圧縮し、該ストランドがアシ由来のストランドのみ又は一部がアシ由来のストランドであることを特徴とする。

本方法は、持続可能な天然の再生植物原料に基づく、高密度で、改善された特性（特に高い水分含量又は機械的強度等）を有する建築用パネル又はバイオ複合材料の建築用パネルを、同時に特に少ない製造費用で製造することを可能にする。有利な効果は既に上記で説明した。

本方法の一実施形態では、特に、わらを含む異なる原料からなるストランドを互いにブレンドする。

異なる材料のストランドをブレンドすることにより、ホットプレス工程の際の泡の発生及び包含を低減でき、特に低い廃棄率が達成できる。

本方法の一実施形態では、ストランドのブレンドを、該ストランドをコンベヤーベルト上に撒いてマットを形成する前、特に該ストランドを短くする若しくは切断してより短くする前に行う。

このブレンド及び散布及び特に短縮化の順序は、上記有利な効果をさらに促進する。

本方法の一実施形態では、ストランドは、少なくとも９０ｍｍ、好ましくは少なくとも１００ｍｍ、及び／又は、最大で２００ｍｍ、好ましくは最大で１５０ｍｍの長さに短縮される。短縮は、特にストランドの長手方向の分割の前に行われる。

上記の短縮化及び、特にこの順序は、特に低い製造費用で、シート、ボード又はパネルを提供することを可能にする。例えば、長手方向の分割による機械の目詰まりも、これによって軽減されるか、又は完全に避けることができる。

本明細書の導入部、実施形態、図面、及び後述する実施形態の具体例及び実施例、並びに請求項に記載した特徴は、単独で適用できるだけでなく、互いに任意に組み合わせることもできる。従って、本発明の開示は、記載した又は請求項に記載した特徴の組み合わせに限定されない。むしろ全ての特徴の組み合わせが開示されていると考えるべきである。

以下、図面に図式的に説明されているシート、ボード又はパネルの実施形態の具体例に基づいて、本発明をより詳細に説明し、実施形態及び追加の有利な実施形態を、図面を参照しながらより詳細に説明する。

ＯＳＲＢ建築用パネルの概略図である。材料の複数の層を有する、ＯＳＲＢシート、ボード又はパネルの断面の概略図である。材料の１つの層を有する、ＯＳＲＢシート、ボード又はパネルの断面の概略図である。アシ及びわらに基づく、ＯＳＲＢシート、ＯＳＲＢボード又はＯＳＲＢパネルの製造工程のフローチャートである。

図１は、少なくとも３ｍｍ、好ましくは８ｍｍから、最大で４０ｍｍ以上の範囲の厚さを有するＯＳＲＢ建築用パネル１（表面構造は示していない）を示す。

耐荷重性ＯＳＲＢ建築用パネル１は、例えば、パネルの厚さ１５ｍｍで、５００ｋｇ／ｍ^３から９００ｋｇ／ｍ^３を上回る最小密度を有する。非耐荷重性ＯＳＲＢ建築用パネルは、一般に、低い密度、しかし、少なくとも４００ｋｇ／ｍ^３又は５００ｋｇ／ｍ^３の密度を有する。

アシ１００％の建築用パネルの一実施形態の具体例は、８００ｋｇ／ｍ^３を超える密度を達成することができる。これにより、特に高い強度が可能になる。例えば、わらに基づく建築用パネルに比べ、アレルギーを有する人に対してより高い許容性も得られる。

アシを添加した、わらに基づく床板の形態のアシブレンド建築用パネルの一実施形態の具体例は、純粋なＯＳＳＢパネルに比べて、浴室内のような湿った場所に特に好適である。湿気の影響による、２つの床板の間の隙間での特に小さい膨張が可能となる。

図２は、２つの外側層２と２つのコア層３を有するＯＳＲＢ建築用パネルの断面を示す。層２、３は、ストランドが異なる方向を向いている。

ＯＳＲＢボード、ＯＳＲＢシート又はＯＳＲＢパネルは、基本的に、１、２、３、４、５以上の層を有する多層構造を有する。これにより、異なる建築用パネルの厚さ及び特性を、目的に応じて反映させることができる。

特に、表面４は、着色層若しくは装飾層で被覆され、及び／又は、密封層によって環境の影響から保護される。

アシの材料の層は、通常、外側層２である。しかしながら、アシの材料の層は、特に高い強度の達成のために、コア層３として使用することもできる。

しかしながら、好ましくは、例えば、リサイクル材料等のストランド構造を有しない持続可能な別の材料、及び／又は、費用効率の高い充填材料を、ストランド材料に加えるか、又はコア層３に単独で用いることもできる。これにより、特に良好な機械的特性を有するバイオ複合材料の建築用パネルを、低い生産支出にて様々な厚さで提供することができる。

図３は、アシの材料、即ち、アシのみの、又は、わら及び／又は他の植物のさらなるストランドと一緒の、ただ１つの層２を有するＯＳＲＢ建築用パネルの断面図を示す。１層のボードでも、表面４は、上記の１つの追加的なカバー層を備えてもよい。

図４は、アシ及び１つの別の原料に基づく、ＯＳＲＢシート、ＯＳＲＢボード又はＯＳＲＢパネル（即ち、ＯＳＲＢ建築用パネル１）の製造のための工程１０〜１９を示す。各工程を、さらなる原料としてのわらを具体例に適用して、以下に説明する。

第１工程として既に、アシのストランド及びわらのストランドを互いにブレンドする工程１０を行う。これに続くのは、好ましくは１００〜１０００ｍｍ、好ましくは３００〜８００ｍｍ、特に好ましくは４００〜６００ｍｍの長さに切断する工程１１である。

次いで、ストランドを短くする工程１２、及び長手方向に分割する工程１３、及び、後で添加するバインダー１５の接着性を改善するために溶媒でストランドを脱ろうする工程１４を行う。分割されなかったストランド、及び／又は、金属等の不純物を除去する１６。最後に、長手方向に配列し、及び／又は、コンベヤーベルトの長手方向の領域に渡って長さで等級付け（選別）しながらコンベヤーベルト上にストランドを撒く工程１７を行う。このようにして形成された、堆積したストランドからなるマットを、１００℃〜３００℃のホットプレスで圧縮１８し、次いで、所望のシート、ボード又はパネルを、所望の寸法及び輪郭に切断１９する。

サンドブラスト及び／又はコーティング等の追加的な表面処理によって、製造されたシート、ボード又はパネルを、例えば壁装材又は床装材といった内装工事のための仕上げ製品に、又は家具、ドアフレーム用に、並びに容器材料として使用することができる。

アシ１００％の建築用パネルは、ブレンド工程１０が無い図４の工程に従って製造できる。

Claims

大部分が長手方向に分割された多数のストランドを有する圧縮されたアシからなる材料の層（２）を含み、前記ストランドの内側の少なくとも一部にバインダーが入り込め、前記バインダーは、硬いシート、硬いボード又はパネルを形成するために、前記アシを結合することができる、
シート、ボード又はパネル、特にＯＳＲＢパネル（配向性構造リードボード）（１）。
前記アシのストランドが、水上の茎であることを特徴とする、請求項１に記載のシート、ボード又はパネル。
前記材料の層（２）が、わらのストランドも含む、及び／又は、アシ及びわらのストランドのみが前記材料の層（２）に提供されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシート、ボード又はパネル。
前記材料の層（２）に提供されるストランドの１００％の部分がアシからなることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシート、ボード又はパネル。
前記アシのストランドの割合が、少なくとも１０％、好ましくは１５％、特に好ましくは２０％、及び／又は、最大で４０％、好ましくは最大で３５％、特に好ましくは最大で３０％の量で、前記材料の層（２）に提供されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル。
前記アシのストランドの部分が、少なくとも４０％、好ましくは５０％、特に好ましくは６０％、及び／又は、最大で１００％、好ましくは最大で９０％、特に好ましくは最大で８０％の量で、前記材料の層（２）に提供されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル。
異なる原料に基づくストランドを提供する場合、前記ストランドのブレンド（１０）が、圧縮（１８）の前に行なわれることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル。
前記材料の層（２）の複数のストランドが、所定の向き、及び／又は実質的に並行に配向されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル。
前記ストランドの少なくとも１０％、好ましくは１５％、特に好ましくは３０％の部分が、少なくとも６ｍｍ、好ましくは８ｍｍ、及び／又は最大で１５ｍｍ、好ましくは最大で１０ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル。
圧縮されたアシからなる前記材料の層（２）が、コア層（３）に隣接している外側層（２）を形成していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル。
大部分が長手方向に分割されたストランドをバインダーで被覆し、圧縮する請求項１〜１０のいずれかに記載のシート、ボード又はパネル、特にＯＳＲＢパネル（１）（配向性構造リードボード）の製造方法であって、前記ストランドが、アシのみ又は部分的にアシ由来であることを特徴とする方法。
異なる原料、特にわらを含む原料からなる前記ストランドがブレンドされている（１０）ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
マットを形成するための前記ストランドのコンベヤーベルト上への散布（１７）の前、特に前記ストランドの短縮化（１２）若しくは前記原料を切断（１１）してより短くする前に、前記ストランドをブレンド（１０）することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。