JP4339491B2 - モールドボードの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は雑誌、新聞紙、段ボールなどの古紙を原料とする古紙ボードの製造方法に関し、詳しくは、乾式で表面に凹凸を有するモールドボードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、木材チップや、工場、オフィス、あるいは一般家庭などから排出される古紙を原料としたボード（以下、「古紙ボード」ともいう）が、土木用、建築用、あるいはその他の種々の用途に広く用いられるようになっている。
【０００３】
そして、古紙ボードの用途が広がるにつれて、平板状のものに限らず、例えば、凹凸形状を有し、厚みの割には軽量で、強度の大きいボードを製造する技術が必要とされるに至っている。
【０００４】
ところで、古紙原料を湿式で解繊したスラリーを所定の形状に予め成形した後、加熱・圧締して、所望の形状に成形する湿式のボード製造方法の場合には、スラリー状の原料を種々の形状に成形することは比較的容易である。
【０００５】
これに対して、古紙原料を気相中で解繊した解繊ファイバー（乾式解繊ファイバー）からボードを製造する乾式のボード製造方法の場合、水分の除去が不要であることから、エネルギー消費量が少なく、経済性に優れ、排水処理の問題も少ないという特徴を有している反面、乾燥した綿状の解繊ファイバーを種々の形状に成形することは必ずしも容易ではない。すなわち、例えば、古紙を主原料とする乾式解繊ファイバーに所定の割合でバインダーが添加されたボード原料を凹凸形状を有する型に充填して予備成形した後、加熱・圧締することにより、表面に凹凸を有するモールドボードを製造しようとした場合、ボード原料を型に充填する際に、綿状のボード原料が凹部を覆ってしまい、凹部内に他の部分と同様に、均一にボード原料を充填することができず、所望の特性を備えたボードを製造することができないという問題点がある。
【０００６】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、古紙原料を乾式で解繊した解繊ファイバーを用いて、表面に凹凸を有するボード（モールドボード）を乾式で効率よく製造することが可能なモールドボードの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）のモールドボードの製造方法は、
古紙を主原料とする乾式解繊ファイバーに所定の割合でバインダーが添加されたボード原料を凹凸形状を有する型に充填して予備成形し、この予備成形されたボード原料を加熱・圧締することにより、表面に凹凸を有するモールドボードを製造する方法であって、
モールドボードの表面形状に対応する凹凸形状を有する型（ボード原料充填用型）を底部に備えた原料充填用チャンバーに、古紙を主原料とする乾式解繊ファイバーに所定の割合でバインダーを添加したボード原料を導入するとともに、該ボード原料を、原料充填用チャンバー内を旋回流動させながら落下させることにより、前記凹凸形状を有するボード原料充填用型にボード原料を充填する工程（ボード原料充填工程）を具備していること
を特徴としている。
【０００８】
ボード原料充填工程において、ボード原料を、原料充填用チャンバーに導入し、旋回流動させながら落下させるようにした場合、原料充填用チャンバーの底部に設けられた、凹凸形状を有する型（ボード原料充填用型）にボード原料を効率よく充填することが可能になる。
したがって、ボード原料を凹凸形状を有する型に充填して予備成形した後、予備成形されたボード原料を、加熱・圧締装置を用いて所定の条件で加熱・圧締することにより、表面に凹凸を有するモールドボードを効率よく製造することが可能になる。
【０００９】
すなわち、乾式解繊ファイバーにバインダーを添加した綿状のボード原料は、上方から落下させただけではボード原料充填用型の凹部に入り込みにくいが、ボード原料を旋回流動させながら落下させようにした場合には、例えばボード原料の一部が凹部を覆う（蓋をする）ような態様でボード原料充填用型上に落下した場合にも、旋回流動するボード原料及び気体により、凹部を覆うボード原料が吹き飛ばされ、凹部にも均一にボード原料が充填されることになるため、凹凸形状を有するボード原料充填用型に、偏りなくボード原料を充填することが可能になる。
【００１０】
なお、本願発明において、原料充填用チャンバーの平面形状には特別の制約はないが、ボード原料を旋回流動させる見地からは、平面形状が円形又は円形に近い形状とすることが望ましいが、平面形状が正方形などの方形であるような場合にも旋回流動をさせることは可能であり、かかる場合にも、しかるべき効果を得ることができる。
【００１１】
また、請求項２のモールドボードの製造方法は、前記原料充填用チャンバーにボード原料を導入するにあたって、ボード原料を気体とともに、原料充填用チャンバーの内周面に沿うように略水平に、原料充填用チャンバー内に導入することを特徴としている。
【００１２】
原料充填用チャンバーにボード原料を導入するにあたって、ボード原料を気体とともに、原料充填用チャンバーの内周面に沿うように略水平に、原料充填用チャンバー内に導入することにより、ボード原料が、確実に原料充填用チャンバー内を旋回流動しながら落下するように構成することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００１３】
また、請求項３のモールドボードの製造方法は、前記原料充填用型に充填されたボード原料を予備的に圧締して、ボード原料充填用型から取り出した場合にも所定の形状が保持される程度の予備成形体が得られるような予備成形を行うことを特徴としている。
【００１４】
ボード原料充填用型に充填されたボード原料を予備的に圧締して、ボード原料充填用型から取り出した場合にも所定の形状が保持されるような予備成形体を形成することにより、予備成形体をボード成形工程まで所定の形状を保ったまま確実に搬送することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００１５】
また、請求項４のモールドボードの製造方法は、前記ボード原料充填用型にボード原料を充填する途中で一回以上予備圧締を行うことを特徴としている。
【００１６】
ボード原料充填用型にボード原料を充填する途中で一回以上予備圧締を行い、すなわち、所定量のボード原料を充填した時点で予備圧締を行い、これを繰り返して予備成形体を形成するようにした場合、ボード原料充填用型が複雑な凹凸形状を有している場合にも、ボード原料を偏りなく確実に充填することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることが可能になる。
【００１７】
また、請求項５のモールドボードの製造方法は、前記ボード原料充填用型が、ボード原料を充填する過程で、ボード原料の充填領域の形状を制御することができるように構成されていることを特徴としている。
【００１８】
ボード原料を充填する過程で、ボード原料の充填領域の形状を制御できるようにした場合、モールドボードの形状に対応して、形状を変化させながらボード原料の充填を行うことが可能になり、モールドボードの形状への対応性を向上させることが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
なお、ボード原料の充填領域の形状を制御する方法としては、例えば、型を上下方向に段階的に移動させて、ボード原料が充填される領域の厚みを段階的に大きくしたり、ボード原料が充填される領域の形状を段階的に変化させたりする方法などが挙げられる。
【００１９】
また、請求項６のモールドボードの製造方法は、前記ボード原料が、前記乾式解繊ファイバーに、バインダーとして、ポリイソシアネート系化合物を、乾燥基準で５〜１５重量％の割合で添加したものであることを特徴としている。
【００２０】
バインダーとしてポリイソシアネート系化合物を用いることにより、比較的低い薬剤コストで、強度の大きい古紙ボードを得ることが可能になり、有意義である。
また、ポリイソシアネート系化合物の硬化反応には水が関与するため、水分を含有するボード原料のバインダーとして用いるのに適している。さらに、ポリイソシアネート系化合物を用いることにより、加熱・圧締工程に供されるボード原料の含水率がある程度変動した場合にも、安定した品質の古紙ボードを得ることが可能になり、製造工程の自由度を向上させることが可能になる。
なお、ポリイソシアネート系化合物の添加割合として、乾燥基準で５〜１５重量％の割合が好ましいのは、ポリイソシアネート系化合物の割合が、乾燥基準で５重量％未満になると、バインダーとしての機能を十分に発揮できず、得られるボードの機械的強度などが不十分となり、また、１５重量％を越えて添加しても、添加硬化に顕著な向上が認められず、いたずらにコストの上昇を招くことによる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２２】
なお、この実施形態では、雑誌、新聞紙、段ボールなどの古紙原料から、一方の面に凹凸を有するモールドボードを製造する場合を例にとって説明する。
【００２３】
図１〜図７は、本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法のボード原料充填工程及び予備圧締工程を示す図であり、図８は、予備成形されたボード原料（予備成形体）を加熱・圧締している状態を示す図、図９は本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法により製造したモールドボードを示す斜視図である。
【００２４】
以下、図を参照しつつ、本願発明のモールドボードの製造方法について説明する。この実施形態でボード原料をボード原料充填用型に充填するのに用いたボード原料充填装置１は、図１に示すように、原料充填用チャンバー２を構成するチャンバー本体胴３と、チャンバー本体胴３の上部に着脱可能に取り付けられた、ボード原料Ｆを導入するための原料導入口４と、気体排出口５が設けられた上蓋部６と、チャンバー本体胴３の下端面と接して、チャンバー本体胴３を支持する底部プレート７と、底部プレート７に形成された貫通孔８から原料充填用チャンバー２内に挿入される凹部（空隙）形成用の柱状部９を備え、前記チャンバー本体胴３の下部３ａ、底部プレート７とともに、ボード原料充填用型１０を構成する下型部１１とを備えており、下型部１１は、例えばエアシリンダーなどの駆動手段１２により上下に駆動させることができるように構成されている。
【００２５】
次に、このボード原料充填装置１を用いてボード原料充填用型１０にボード原料Ｆを充填する方法を説明するとともに、充填されたボード原料を予備成形し、さらに予備成形体を加熱・圧締して、モールドボードを製造する方法について説明を行う。
なお、この実施形態では、ボード原料Ｆとして、古紙を主原料とする乾式解繊ファイバーに、バインダーとしてポリイソシアネート化合物を乾燥基準で８重量％の割合で添加したものを用いた。
【００２６】
（１）まず、図１に示すように、ボード原料Ｆを気体（この実施形態では空気）とともに、原料導入口４から、原料充填用チャンバー２の内周面に沿うように、原料充填用チャンバー２内に導入する。
このようにして、ボード原料Ｆを原料充填用チャンバー２の内周面に沿って導入することにより、ボード原料Ｆが旋回流動しながら、原料充填用チャンバー２内を落下し、原料充填用チャンバー２の底部に設けられた、チャンバー本体胴３の下部３ａ、底部プレート７、下型部１１の柱状部９から形成される所定の凹凸形状を有するボード原料充填用型１０に充填される。なお、気体は気体排出口５から外部に排出される。
【００２７】
（２）それから、上蓋部６を取り外し、図２，図３に示すように、油圧シリンダーなどの駆動手段１３及び駆動手段１３により駆動されるプレス板１４を備えた押圧機構１５をセットし、原料充填用チャンバー２内のプレス板１４を所定の位置まで降下させ、ボード原料Ｆを押圧するとともに、下型部１１を所定の位置まで押し下げる（降下させる）ことにより、最終的に製造されるモールドボードＡ（図９）に対応する寸法、形状（すなわち、加熱・圧締することによる圧縮しろを見込んだ寸法、形状）を有する予備成形体Ｂ（図５，６，７など）の下側部分（部分成形体）Ｂ１（図３）を予備成形する。
【００２８】
（３）そして、押圧機構１５を取り外し、図４に示すように、上蓋部６をセットした後、ボード原料Ｆを気体（この実施形態では空気）とともに、原料導入口４から、原料充填用チャンバー２の内周面に沿うように、原料充填用チャンバー２内に導入する。
これにより、ボード原料Ｆが原料充填用チャンバー２の内周面に沿って旋回流動しながら、原料充填用チャンバー２内を落下し、原料充填用チャンバー２の底部のボード原料充填用型１０内の部分成形体Ｂ１上に充填される。
【００２９】
（４）それから、上蓋部６を取り外し、図５に示すように、押圧機構１５をセットして、原料充填用チャンバー２内のプレス板１４を所定の高さまで降下させることにより、予備成形体（最終的に製造されるモールドボードＡ（図８，図９）に対応する寸法、形状（加熱・圧締することによる圧縮しろを見込んだ寸法、形状）を有する予備成形体）Ｂ（図５，６など）の上側部分（部分成形体）Ｂ２を予備成形する。これにより、下側部分Ｂ１と上側部分Ｂ２からなる予備成形体Ｂが形成される。
【００３０】
（５）次に、図６に示すようにチャンバー本体胴３を上昇させた後、図７に示すようにプレス板１４を上昇させ、プッシャー１６により、予備成形体Ｂをベルトコンベア１７上に押し出す。
【００３１】
（６）それから、ベルトコンベア１７により予備成形体Ｂをボード成形工程に搬送し、図８に示すように、熱板１９，２０，ホットプレス用金型２２を備えた加熱・圧締装置（ホットプレス装置）１８を用いて、所定の条件で加熱・圧締することにより、ボード原料Ｆ中のバインダー（ポリイソシアネート化合物）を硬化させ、ボード状に成形する。
これにより、一方の面に複数（この実施形態では４個）の凹部２１が形成されたモールドボードＡ（図９）が得られる。
【００３２】
上記実施形態においては、ボード原料充填工程において、ボード原料Ｆを、気体とともに原料充填用チャンバー２の内周面に沿って原料充填用チャンバー２に導入することにより、ボード原料Ｆが原料充填用チャンバー２内を旋回流動しながら落下するようにしているので、原料充填用チャンバー２の底部に設けられた、凹凸形状を有するボード原料充填用型１０にボード原料Ｆを偏りなく効率よく充填することが可能になり、ボード原料充填用型１０に偏りなく充填されたボード原料Ｆを予備的に圧締して所定の形状の予備成形体Ｂを形成し、これを所定の条件で、加熱・圧締することにより、表面に凹凸を有するモールドボードを効率よく製造することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、ボード原料Ｆを２回に分けて、ボード原料充填用型１０に充填するとともに、各充填工程の後で圧締（予備圧締）を行うようにしているが、さらに多数回に分割して充填、予備圧締するように構成することも可能であり、また、場合によっては、一度に全てのボード原料Ｆをボード原料充填用型１０に充填するよう構成することも可能である。
【００３４】
また、上記実施形態では、一方の面に４個の凹部２１が形成されたモールドボードＡを製造する場合を例にとって説明したが、モールドボードの具体的な形状には特別の制約はなく、例えば、図１０に示すように、一方の面に多数の凹部２１が形成されたモールドボードＡ１を製造するような場合にも、本願発明を適用することが可能である。なお、図１０に示すように、多数の凹部が形成されたモールドボードＡ１は、厚みの割には軽量で、機械的強度が大きく、種々の用途に用いることが可能であり、例えば、家具の芯材などとして好適に利用することができる。
【００３５】
また、前記実施形態では、平面形状及び側断面形状が方形である凹部を有するモールドボードを製造する場合を例にとって説明したが、凹部の形状や寸法に特別の制約はなく、種々の形状の凹部を備えたモールドボードを製造する場合に本願発明を適用することが可能であり、その場合にも、上記実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、一方の面にのみ凹部２１が形成されたモールドボードを製造する場合について説明したが、両面に凹部が形成されたモールドボードを形成する場合にも本願発明を適用することが可能である。
また、凹部だけではなく、凸部が形成されたモールドボードを製造する場合にも本願発明を適用することが可能である。
【００３７】
本願発明はさらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、ボード原料の組成、ボード成形工程の具体的な条件などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）のモールドボードの製造方法は、ボード原料充填工程において、ボード原料を、原料充填用チャンバーに導入し、旋回流動させながら落下させるようにしているので、原料充填用チャンバーの底部に設けられた、凹凸形状を有する型（ボード原料充填用型）にボード原料を効率よく充填することが可能になる。
したがって、ボード原料を凹凸形状を有する型に充填して予備成形した後、予備成形されたボード原料を、加熱・圧締装置を用いて所定の条件で加熱・圧締することにより、表面に凹凸を有するモールドボードを効率よく製造することが可能になる。
【００３９】
また、請求項２のモールドボードの製造方法のように、原料充填用チャンバーにボード原料を導入するにあたって、ボード原料を気体とともに、原料充填用チャンバーの内周面に沿うように略水平に、原料充填用チャンバー内に導入することにより、ボード原料が、確実に原料充填用チャンバー内を旋回流動しながら落下するように構成することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００４０】
また、請求項３のモールドボードの製造方法のように、ボード原料充填用型に充填されたボード原料を予備的に圧締して、ボード原料充填用型から取り出した場合にも所定の形状が保持されるような予備成形体を形成することにより、予備成形体をボード成形工程まで所定の形状を保ったまま確実に搬送することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００４１】
また、請求項４のモールドボードの製造方法のように、ボード原料充填用型にボード原料を充填する途中で一回以上予備圧締を行い、すなわち、所定量のボード原料を充填した時点で予備圧締を行い、これを繰り返して予備成形体を形成するようにした場合、ボード原料充填用型が複雑な凹凸形状を有している場合にも、ボード原料を偏りなく確実に充填することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００４２】
また、請求項５のモールドボードの製造方法のように、ボード原料を充填する過程で、ボード原料の充填領域の形状を制御できるようにした場合、モールドボードの形状に対応して、形状を変化させながらボード原料の充填を行うことが可能になり、モールドボードの形状への対応性を向上させることが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００４３】
また、請求項６のモールドボードの製造方法のように、バインダーとしてポリイソシアネート系化合物を用いることにより、比較的低い薬剤コストで、強度の大きい古紙ボードを得ることが可能になる。
また、ポリイソシアネート系化合物の硬化反応には水が関与するため、水分を含有するボード原料のバインダーとして用いるのに適している。さらに、ポリイソシアネート系化合物を用いることにより、加熱・圧締工程に供されるボード原料の含水率がある程度変動した場合にも、安定した品質の古紙ボードを得ることが可能になり、製造工程の自由度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料充填用型にボード原料を充填している状態を示す図である。
【図２】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料充填用型にボード原料を充填する過程で、ボード原料を予備圧締している状態を示す図である。
【図３】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料充填用型にボード原料を充填する過程で、ボード原料を予備圧締している状態を示す図である。
【図４】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料を予備圧締した後、さらにボード原料充填用型にボード原料を充填している状態を示す図である。
【図５】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料充填用型にボード原料を充填する過程で、ボード原料を予備圧締している状態を示す図である。
【図６】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料充填用型に充填され、予備圧締されたボード原料（予備成形体）を取り出す工程を示す図である。
【図７】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法において、ボード原料充填用型に充填され、予備圧締されたボード原料（予備成形体）をベルトコンベア上に押し出した状態を示す図である。
【図８】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法のボード成形工程において、ボード原料（予備成形体）を加熱・圧締している状態を示す図である。
【図９】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法により製造されたモールドボードを示す斜視図である。
【図１０】 本願発明の一実施形態にかかるモールドボードの製造方法により製造することが可能な他のモールドボードを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ボード原料充填装置
２ 原料充填用チャンバー
３ チャンバー本体胴
３ａ チャンバー本体胴の下部
４ 原料導入口
５ 気体排出口
６ 上蓋部
７ 底部プレート
８ 貫通孔
９ 柱状部
１０ ボード原料充填用型
１１ 下型部
１２，１３ 駆動手段
１４ プレス板
１５ 押圧機構
１６ プッシャー
１７ ベルトコンベア
１８ 加熱・圧締装置（ホットプレス装置）
１９，２０ ホットプレス装置の熱板
２１ 凹部
２２ ホットプレス用金型
Ａ，Ａ１ モールドボード
Ｂ 予備成形体
Ｂ１ 予備成形体の下側部分
Ｂ２ 予備成形体の上側部分
Ｆ ボード原料

Claims (6)

1. 古紙を主原料とする乾式解繊ファイバーに所定の割合でバインダーが添加されたボード原料を凹凸形状を有する型に充填して予備成形し、この予備成形されたボード原料を加熱・圧締することにより、表面に凹凸を有するモールドボードを製造する方法であって、
   モールドボードの表面形状に対応する凹凸形状を有する型（ボード原料充填用型）を底部に備えた原料充填用チャンバーに、古紙を主原料とする乾式解繊ファイバーに所定の割合でバインダーを添加したボード原料を導入するとともに、該ボード原料を、原料充填用チャンバー内を旋回流動させながら落下させることにより、前記凹凸形状を有するボード原料充填用型にボード原料を充填する工程（ボード原料充填工程）を具備していること
   を特徴とするモールドボードの製造方法。
2. 前記原料充填用チャンバーにボード原料を導入するにあたって、ボード原料を気体とともに、原料充填用チャンバーの内周面に沿うように略水平に、原料充填用チャンバー内に導入することを特徴とする請求項１記載のモールドボードの製造方法。
3. 前記原料充填用型に充填されたボード原料を予備的に圧締して、ボード原料充填用型から取り出した場合にも所定の形状が保持される程度の予備成形体が得られるような予備成形を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のモールドボードの製造方法。
4. 前記ボード原料充填用型にボード原料を充填する途中で一回以上予備圧締を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のモールドボードの製造方法。
5. 前記ボード原料充填用型が、ボード原料を充填する過程で、ボード原料の充填領域の形状を制御することができるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のモールドボードの製造方法。
6. 前記ボード原料が、前記乾式解繊ファイバーに、バインダーとして、ポリイソシアネート系化合物を、乾燥基準で５〜１５重量％の割合で添加したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモールドボードの製造方法。

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