JP3673588B2

JP3673588B2 - 硬質繊維ボードの製造方法

Info

Publication number: JP3673588B2
Application number: JP3264496A
Authority: JP
Inventors: 敏木村
Original assignee: 敏木村
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09209291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維質廃棄物である古紙やＯＡ紙などを効率良く処理し、公害を発生することなく、建材，家具材，自動車内装材，包装材，パレット型枠などとして利用できる硬質繊維ボードを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、民間企業や官公庁から大量に廃棄される裁断済みの紙片は、一般にＯＡ紙と称する感熱紙，カーボン紙，ラミネート紙，ロウ引き紙などが大部分であり、これに主として家庭から出る新聞紙，雑誌，包装紙などの古紙が加わる。これらの繊維廃棄物は、その一部分が板紙製造工場においてクラフトパルプと混合されて板紙原料として使用されるけれども、繊維廃棄物を混合する際には種々の前処理を必要とし、バージンパルプを添加するよりも高価になってしまう。このために、製紙会社は規定量以上の繊維廃棄物を処理することを拒否しがちである。
【０００３】
これらの繊維廃棄物は日々きわめて大量に発生するので、前記の理由によって廃棄物処理を製紙会社だけに頼ることができない。また、繊維廃棄物の大部分を占めるＯＡ紙は、感熱紙，カーボン紙，ラミネート紙，ロウ引き紙などが大部分を占め、これらの紙は表面を特殊な薬剤で処理していることにより、焼却の際に有毒ガスを発生することが多く、現状では埋立て処分が唯一の有効な処理方法である。
【０００４】
繊維廃棄物の埋立処分は、埋立量の急増とともに埋立可能地が減少して実施困難になりやすく、この代替案として繊維廃棄物を海上投棄で処分すれば、海水の汚染が急激に進行して水産業界に打撃を与え、近隣諸国からの非難を受けることになる。また、埋立処分した繊維廃棄物が腐敗すると悪臭が発生するうえに、繊維廃棄物で埋立てた土地は土地の絞りが悪くて高い建造物を建設することができない。いずれにしても、繊維廃棄物の埋立処分は近々の内に実施不可能になり、その有効な代替案を案出することが所轄官庁において急務の課題になっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
産業廃棄物の再生方法は、既に数多く提案されているが、古紙やＯＡ紙などの繊維廃棄物を効率良く処理できるうえに公害を発生することなく良質の硬質ボードを製造する方法は未だに存在しない。例えば、特開昭４８−２１７６２号は、産業廃棄物から繊維ボードを形成するに際して、１次成形を行なった後に２次成形を行うけれども、原料とする産業廃棄物は繊維成分と鉱物成分との混合物であり、その鉱物成分が不足する場合には特別にクレイなどを加えるから、最終成形の前に繊維ボード内部まで加熱することなく、該繊維ボードの曲げ強度も大して高くない。
【０００６】
一方、特開昭５５−１２８５３号や５８−１８３７５３号では製紙スラッジを原料とし、特開昭４８−６４２０５号ではパルプスラッジを原料とし、特開昭５７−１２８３００号では化学繊維，鉱物繊維，無機繊維を原料としており、これらは古紙やＯＡ紙の離解繊維を原料とするものでもなく、前記と同様に最終成形の前に繊維ボード内部まで加熱していない。このため、ごく薄いボードを除いて非常に長い乾燥時間を要し、極端な場合にはボード内部の加熱水分が気化しても乾燥表面から脱出できず、該ボードを膨張させたり爆発したりする事態が発生する。
【０００７】
本発明者は、製紙工場から大量に排出されるパルパーかす，スクリーンかすや終末スラッジなどを高能率に処理するために、既に特公平６−４３６８０号で開示のボード製造法を提案している。このボード製造法は、前述した諸方法の欠陥を殆ど克服でき、小寸法の薄いボードを製造するようなテストプラントだけでなく、大規模な工業プラントにも十分適用可能であるが、古紙やＯＡ紙だけまたは古紙やＯＡ紙を多量に含む繊維廃棄物であるとそのまま適用しがたい場合もある。
【０００８】
本発明は、一般家庭，民間企業や官公庁から大量に廃棄される古紙やＯＡ紙などの繊維廃棄物について、既に提案したボード製造法が適用できるように改良したものである。したがって、本発明の目的は、古紙やＯＡ紙などの繊維廃棄物を効率良く処理して有用な硬質繊維ボードを製造する方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る製造方法では、まず古紙，ＯＡ紙またはこの両者からなる繊維質素材を水とともに解繊する。この明細書において、ＯＡ紙とは民間企業や官公庁から廃棄される裁断済みの感熱紙，カーボン紙，ラミネート紙，ロウ引き紙など意味し、古紙とは主として家庭から出る新聞紙，雑誌，包装紙などを意味しているが、両者を厳格に峻別する必要はない。工場搬入された繊維質素材が、シュレッダで裁断されていない紙，雑誌，新聞紙のように比較的大きい場合には解繊の前に解繊可能な寸法に破砕する。解繊によって得た水性原料は、その濃度を約２〜４重量％に定めて流動性を高め、これによって次に加える添加剤と混和しやすい態様にする。
【００１０】
この水性原料には、大型の混合槽１（図１）において結合剤，耐水剤などの適宜の添加剤を加えて十分に混合する。水性原料と添加剤の混和が完全になされていないと、製造した硬質繊維ボードの物性にばらつきを生じるので注意し、水性原料と添加剤の混合時間は大型の混合槽１で例えば約３０分間を要する。添加剤を混入した水性原料は、原料受け槽２（図１）に送られ、ボード１枚分の水性原料を計量して成形工程に送り出す。
【００１１】
所定量の水性原料は、成形工程において、加圧下での１次成形および２次成形の２段階で搾水され、まず１次成形機３（図３）の型枠４内に水性原料５を注入し、加圧盤６を降下させ、例えば面圧約５〜１０ｋｇ／ｃｍ2によって該加圧盤及び受盤８の貫通溝１０から予備的に脱水する。次に型枠のない２次成形機１２（図４）において、平板状の加圧盤１４を用いて予備脱水した素材７を加圧し、例えば面圧約１０〜３０ｋｇ／ｃｍ²の比較的高圧で脱水させて平板状に成形する。この結果、得た平板状素材の含水率と厚みはともに約半分になる。
【００１２】
この平板状素材は、ベルトコンベヤ１６，１８（図１）によって搬送され、搬送の間に加熱加圧ロール２０を通してボード化させる。このボード素材は、その含水率および厚みが約４０〜４５％に低下し、これでも未だ含水率が高いけれども連続的な処理が可能となる。
【００１３】
得たボード素材は、さらに加熱炉２２（図１）において２００〜２５０℃に加熱し、ボード内部まで加熱して水分蒸発と乾燥処理を行う。加熱炉２２には、３〜６ｍｍ厚のような比較的薄いボードを除いて赤外線装置を用い、通常の赤外線装置は暗赤外線装置であるけれども、遠赤外線装置などを使用してもよい。ボード素材が加熱炉２２を通過すると、その含水率は約２２〜２５％に低下する。
【００１４】
高温になったボードは、ホットプレス２４（図１）によって効果的に加熱乾燥し、さらに硬質化を促進させる。ホットプレス２４を用いる加熱・加圧により、繊維ボードの含水率は約１０％以下になる。
【００１５】
得た硬質繊維ボードは、仕上工程において、ダブルサイザ２６，２８（図１）で所定の寸法に裁断した後に、ウィケット３０で冷却する。冷却した硬質繊維ボードは、バーチカル３２などでその裏面ついで表面を研磨し、表面研磨ボードに防水液を噴霧した後に、遠赤外線乾燥炉などの加熱炉３４において乾燥する。完成した硬質繊維ボードは、例えば１００枚単位で積み上げ、倉庫で１０〜１５日間養生した後に出荷する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明方法では、主として古紙，ＯＡ紙またはこの両者からなる繊維質素材を水とともに解繊する。他の繊維質素材例えばパルプなどを離解する際に発生するパルパーかす，各種のスクリーンかすやクリーナかすなどを一部添加してもよく、微細繊維のクリーナかすや終末スラッジなどを混入させることも可能であり、これらの繊維質素材にガムテープ，ビニルテープ，酢酸ビニル系接着剤，プラスチックフィルムなどを含んでいてもよい。
【００１７】
本発明方法を、図１に基づいて工程順に説明する。繊維質素材の内で、シュレッダで裁断されていない紙，雑誌，新聞紙のように比較的大きいものや固形物の多いパルパーかす，各種のスクリーンかす，クリーナかすは、解繊槽３６に投入する前に解繊可能な寸法に破砕する。解繊槽３６では、水を加えながら内容物の攪拌を行うとともに、解繊槽３６と３７の間を１台又は２台の解繊ポンプによって循環させる。
【００１８】
解繊された水性原料は、解繊槽３７から移送ポンプを経てサイクロン３８を通過させ、ここで液中に残存する金属片や土砂などを除去する。水性原料は、サイクロン３８から所望に応じて竪型スクリーン３９やスクリュプレス４０を経て混合槽１に投入していく。
【００１９】
大型の混合槽１では、水性原料の濃度を約２〜４重量％に定め、該水性原料の流動性を高めるとともに、各薬品槽４１から結合剤，耐水剤などを加えて約３０分間攪拌して十分に混和させる。一例として、結合剤は熱硬化性フェノール系樹脂（例えば商品名：ＳＫ剤、大日本インキ化学工業社製）であり、さらに耐水剤のパラフィン系エマルジョン（商品名：ＮＳ剤），サイズ剤（商品名：ＳＮ剤），撥水剤（商品名：ＴＹ剤）などを添加する。
【００２０】
熱硬化性フェノール系樹脂の添加量は、水性原料の絶乾量１００重量部に対して約２〜８重量部であり、一般に添加量が多いほど繊維ボードの機械的強度が高くなるけれども、所定量を超えると機械的強度は上昇せず且つ所定量以下では硬質繊維ボードとして使用できなくなる。一方、耐水剤の添加量は、水性原料の絶乾量１００重量部に対して約１〜３重量部であり、この範囲内が繊維ボードの所定の耐水性を維持させるうえで有効である。この場合には、さらに結合剤と耐水剤の定着のために、硫酸ばん土を適量添加して水性原料のｐＨ値を４.５〜５.０に調整する。
【００２１】
こうして得た水性原料は、水を分散媒としたゾル状物質であり、例えば遠心ポンプを経て原料受け槽２に送る。原料受け槽２ではさらに攪拌を行い、ついでボード１枚分の水性原料を計量して成形工程に送り出す。
【００２２】
成形工程における１次成形機３は、図３に例示するような構造を有する。１次成形機３において、上部の加圧盤６は前面壁に多数の貫通溝４２を有し、該前面壁の表面に金網４７を張設する。加圧盤６は、真空ポンプ３５（図１）によって矢印Ａの方向に搾水する。また、受盤８の前面壁にも多数の貫通溝１０を設け、該前面壁の表面に金網４３を張設するとともに、受盤８上に加圧盤６の外径にほぼ等しい内径の型枠４を配置し、貫通溝１０から落下する瀘液は矢印Ｂの方向に排出する。
【００２３】
水性原料５は、矢印Ｃのように投入口４４から型枠４内に入る。型枠４内の水性原料５を加圧盤６を矢印Ｄの方向に移動して吸引しながら加圧し、例えば面圧約５〜１０ｋｇ／ｃｍ²で予備的に脱水する。予備脱水した素材７（図４）は、コンベヤ４５によって２次成形機１２へ搬送する。
【００２４】
２次成形機１２は、図４に例示するように型枠４を有しない構造であり、加圧盤６の代りに平板状の加圧盤１４を用いる以外は１次成形機３と同じ構造であり、加圧盤１４を矢印Ｅの方向に移動して加圧する。予備脱水した素材７は、例えば面圧約１０〜３０ｋｇ／ｃｍ²の高圧で脱水させて平板状に成形する。この結果、得た平板状素材の含水率と厚みはともに約半分になる。
【００２５】
この平板状素材は、ベルトコンベヤ１６，１８によって搬送され、搬送の間に加熱加圧ロール２０を通してボード化させる。このボード素材は、その含水率および厚みが約４０〜４５％に低下し、これでも未だ含水率が高いけれども連続的な処理が可能となる。この際に、ボード素材の含水率が約５０％を超えると、次の水分蒸発工程において加熱炉を長くすることを要し、且つ使用電気量が極度に増えて不経済である。
【００２６】
得たボード素材は、未だ含水率が高いので水分蒸発と乾燥処理することを要し、このために加熱炉２２を通過させる。加熱炉２２として暗赤外線装置を用い、この暗赤外線装置（例えば商品名：インフラスタイン、日本碍子社製）によって２００〜２５０℃に加熱乾燥する。加熱炉２２を通過すると、ボード素材の含水率は約２２〜２５％に低下する。
【００２７】
水分蒸発処理後のボード素材は、さらにホットプレス２４によって規定の厚みにまで加熱乾燥する。ホットプレス２４としては、例えば公知のホット多段プレスを用い、該プレスの熱板の温度は１７０〜２００℃前後、且つ面圧は約２０〜３０ｋｇ／ｃｍ²に調整する。ホットプレス２４により、繊維ボードの含水率は１０％以下になる。
【００２８】
得た硬質繊維ボードは、仕上工程において、順次ダブルサイザ２６，２８によって耳切りを行って所定の寸法に裁断した後に、ウィケット３０で冷却する。冷却した硬質繊維ボードは、バーチカル３２およびバーチカル＆サンダ４６によってその裏面ついで表面を研磨し、表面研磨ボードに噴霧器４８で防水液を噴霧した後に、遠赤外線乾燥炉３４において乾燥する。
【００２９】
完成した硬質繊維ボードは、オートストッカ５０によって例えば１００枚単位でパレット上に積み上げる。１００枚単位で積み上げたボードは、倉庫５２で１０〜１５日間養生保管した後に出荷する。
【００３０】
この硬質繊維ボードは、古紙やＯＡ紙からなる繊維質素材を主成分として含有し、実質的にクラフト紙と類似の性質を持っているから保温性・遮音性および耐水性・防湿性が優れている。さらに、この硬質繊維ボードは、１００℃の熱湯で２時間煮沸しても形状の変化が生じず、鋸による切断が可能で釘の保持力も優秀であり、表面塗装を行なう場合でも化粧塗料が良く伸びて剥離が生じない。
【００３１】
この硬質繊維ボードは、一般に単層で厚さ２〜２２ｍｍまで可能であって、実質的にＪＩＳ−Ａ５９０７に相当する品質であり、ＪＩＳ−Ａ５９０７について、表面の平滑性による区分では片面平滑性硬質繊維板に相当し、特殊処理の有無による区分では無処理硬質繊維板に相当し、曲げ強さによる区分では２００ｋｇｆ／ｃｍ²以上のものに相当し、難燃性による区分では普通硬質繊維板に相当する。また、主として耐圧が対象になるパレット型枠の桁などに使用する場合には、曲げ強度をそれほど大きくしなくてもよいので、約５０ｍｍ以下の厚みのものまで形成することができる。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明のさらに具体的な実施例を説明する。
実施例１
厚さ５ｍｍの繊維ボードを試験的に製造するために、裁断済みの感熱紙，カーボン紙，ラミネート紙，ロウ引き紙などのＯＡ紙と古紙を用いる。このＯＡ紙と古紙を水とともに解繊槽３６へ投入し、解繊槽３６，３７において約１０分間解繊する。この水性原料を混合槽１に入れ、その濃度を約２〜４重量％に定めるとともに、熱硬化性フェノール系樹脂（商品名：ＳＫ剤），ＴＹ剤，ＳＮ剤などを添加して３０分間攪拌して十分に混和させる。
【００３３】
成形工程において、所定量の水性原料を１次成形機３に相当する加圧プレスの型枠（横２７５×縦２７５×高さ３００ｍｍ）内へ注入し、加圧盤６によって面圧１０ｋｇ／ｃｍ²で約３０秒間加圧する。ついで２次成形機１２に相当する加圧プレスにおいて、平板状の加圧盤によって面圧２０ｋｇ／ｃｍ²で約３０秒間加圧する。得た平板状素材をベルトコンベヤで搬送し、搬送の間に２個の加熱加圧ロールを通してボード化させ、その含水率および厚みは４６〜４８％に低下する。
【００３４】
この平板状素材は、暗赤外線装置（商品名：インフラスタイン）の加熱炉２２を通過させる。次にホットプレスによって規定の厚みにまで加熱乾燥する。このホットプレスは熱源がスチームで、熱板温度が１８０℃であり、面圧３０ｋｇ／ｃｍ²で約７分間熱加圧する。最終製品は含水率８％前後であり、その寸法は厚さ５.３×横２７１×縦２７１ｍｍである。また、厚さ９.２×横２７１×縦２７１ｍｍの繊維ボードを、前記とほぼ同様に処理することによって製造する。
【００３５】
これらの硬質繊維ボードの物性をＪＩＳ−Ａ５９０７（硬質繊維板）およびＪＩＳ−Ｂ１１３１（木ネジ保持力），Ａ１３２１（難燃材）に準じて測定すると、下記表１の数値を得る。
【００３６】
【表１】

【００３７】
実施例１で製造した硬質繊維ボードは、前記表１の通り、ＪＩＳ規格以上の数値を有する。
【００３８】
実施例２
厚さ５.５ｍｍの繊維ボードを図２に示す装置によって月産５００００枚製造するために、前日にトラックやダンプカーで搬入された感熱紙，カーボン紙，ラミネート紙，ロウ引き紙などのＯＡ紙と古紙を月当り５５０トン（絶乾重量）用いる。未裁断のＯＡ紙と古紙はあらかじめ破砕しておく。
【００３９】
裁断済みのＯＡ紙と古紙を解繊槽３６において水を加えながら攪拌し、解繊槽３６と３７の間を２台の解繊ポンプによって循環させ、得た水性原料約１０００ｋｇ／時を実容積３０ｍ³の混合槽１に投入する。薬品槽４１から熱硬化性フェノール系樹脂（商品名：ＳＫ剤），ＴＹ剤，ＳＮ剤などを添加し、ｐＨ４.５〜５.０に調整する。
【００４０】
混合済みの水性原料の水分は９７％である。この水性原料を混合槽１で３０分間攪拌し、ついで実容積３０ｍｍ³の原料受け槽２に送って攪拌を続け、ボード１枚分の水性原料を計量して成形工程に送り出す。
【００４１】
１次成形機３は油圧加圧方式のダブルワイヤプレス（出力１２０トン）、２次成形機１２は同方式の高圧プレス（出力３５０トン）（山本鉄工所製）であり、型枠４の形状は高さ３００×横９４０×縦１８５０ｍｍである。水性原料は、１次成形機３において含水率７０％、２次成形機１２において含水率５５％になり、最後に加熱加圧ロール２０を通過すると含水率が約４８％に低下する。
【００４２】
得たボード素材は、暗赤外線装置（商品名：インフラスタイン）を用いた加熱炉２２で水分蒸発と乾燥処理を行う。加熱炉２２によってボード素材は内部まで加熱され、その含水率は約４２％まで低下する。
【００４３】
ホットプレス２４は、出力８００トンで段数が１０段階であるホット多段プレスであり、面圧４５ｋｇ／ｃｍ²，熱板温度１８０℃でサイクル２０回／時で成形すると、含水率１０％以下である厚さ５.５×横９３０× 縦１８４０ｍｍの硬質繊維ボードとなる。
【００４４】
得た硬質繊維ボードは、仕上工程において、順次ダブルサイザ２６，２８によって耳切りを行って所定の寸法に裁断した後に、ウィケット３０で冷却する。冷却した硬質繊維ボードは、バーチカル３２およびバーチカル＆サンダ４６によってその裏面ついで表面を研磨し、両面研磨ボードに噴霧器４８で防水液を噴霧した後に、熱風乾燥炉３４において乾燥すると、厚さ５.５× 横９１０×縦１８２０ｍｍの硬質繊維ボードを得る。
【００４５】
この硬質繊維ボードは、オートストッカ５０によって１００枚単位でパレット上に積載し、倉庫５２に保管して１５日間養生後に出荷する。硬質繊維ボードは、密度０.８ｇ／ｃｍ³以上、含水率８〜１０％、吸水率２０％以下であり、曲げ強度２００ｋｇ／ｃｍ²以上であってＪＩＳ−Ａ５９０７の規準にすべて合格する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明方法を実施すると、民間企業や官公庁から大量に廃棄される感熱紙，カーボン紙，ラミネート紙，ロウ引き紙などＯＡ紙、さらに家庭から出る新聞紙，雑誌，包装紙などの古紙などの繊維質廃棄物を迅速且つ大量に処理できるので、省資源になるうえに公害の発生防止にも多大に寄与できる。本発明方法は、大量に発生する繊維質廃棄物を有効に処理し、これらを埋立てるか又は海上投棄することによる深刻な土壌や海水の汚染を回避するとともに、適当な埋立て場所の減少による投棄費用の高騰も未然に阻止できる。
【００４７】
本発明方法で得た硬質繊維ボードは、建材，家具材，自動車内装材，包装材，パレット型枠，高速道路の遮音壁などに使用できる。この硬質繊維ボードは、日本標準規格Ａ５９０７に規定する硬質繊維ボードに相当する品質を有するので実用性が高く、従来は埋立てや焼却処理費用が必要な繊維質廃棄物を原料として用いるために安価である。本発明方法を利用すると、輸入木材を殆ど必要としなくなることにより、緑の環境破壊及び地球の気温上昇という世界規模の重大問題を提起している樹木の大量伐採を防ぎ、諸外国において現在厳しい制限を受けている木材の輸出を回避する点において、本願発明方法は将来においても非常に有益である。
【００４８】
本発明方法では、古紙，ＯＡ紙またはこの両者からなる繊維質素材を用い、水性原料の１次成形と２次成形に加えて加熱加圧ロールを通すことにより、該水性原料の固体化で得たボード素材の含水率を約半分に低下させ、ここまでの処理を連続的に行っている。このボード素材は、加熱炉においてボード内部まで加熱した後にホットプレスでさらに硬質化を促進させ、仕上工程において冷却後に両面を研磨し、さらに防水液を噴霧して乾燥するから、全て連続工程で作業能率が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に係る硬質繊維ボードの製造工程を例示するフローシートである。
【図２】本発明方法で用いる硬質繊維ボードの製造装置を例示する概略平面図である。
【図３】本発明方法で用いる１次成形機の要部を示す概略断面図である。
【図４】本発明方法で用いる２次成形機の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１混合槽
２原料受け槽
３１次成形機
１２２次成形機
２０加熱加圧ロール
２２加熱炉
２４ホットプレス

Claims

古紙，ＯＡ紙またはこの両者からなる繊維質素材を水とともに解繊してから脱水し、ついで適宜の添加剤を加えて十分に混合してからボード１枚分の水性原料を計量して成形工程に送り、成形工程において加圧下での１次成形と２次成形および加熱加圧ロールを通してボード化し、さらに加熱炉においてボード内部まで加熱した後に、高温になったボードをホットプレスによってさらに硬質化を促進させる硬質繊維ボードの製造方法。
比較的大きい繊維質素材を解繊の前に解繊可能な寸法に破砕する請求項１の方法。
古紙，ＯＡ紙またはこの両者からなる繊維質素材を水とともに解繊してから脱水し、ついで結合剤である熱硬化性フェノール系樹脂、耐水剤のパラフィン系エマルジョンおよびサイズ剤、撥水剤を加えて十分に混合してからボード１枚分の水性原料を計量して成形工程に送り、成形工程において水性原料をボード化し、さらに加熱炉においてボード内部まで加熱した後に、高温になったボードをホットプレスによってさらに硬質化を促進させて仕上工程に送り、仕上工程においてボードを冷却してから表面を研磨する硬質繊維ボードの製造方法。