JP4629662B2 - 木材由来生成物からなるボード及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明では、特許請求項１による木質材料製板について述べる。

木質材料製板又はボードに関しては、他の木質材料とは別に、木質削片板又は木質薄片板と木質繊維板とが区別されている。木質繊維板は木質繊維製であり、その製板は不織繊維構造の形成に従い、液状媒体又はガス状媒体を用いて湿式法又は乾式法にて行なわれる。水熱処理後に、予め粉砕した木材（割裂した木質削片）をディスクリファイナーで解繊する。乾式法では繊維材料に合成接着剤を添加する。湿式法では、木質繊維板を、接着手段を添加せずに繊維材料に本来備わる接着特性を利用して製板でき、そのため繊維の目詰まりを、該特性を利用可能な範囲にすることが重要である。不織繊維構造を作成後、熱及び圧力を使用して木質繊維板を圧縮する。木質繊維板の大部分を例えばメラミン系樹脂製のフィルム、シート又はワニスで被覆する。そうした木質繊維板は家具及び内部装飾を製造する際だけでなく扉内部で使用されたり、輸送容器用として使用されたり、建築する際などでも使用される。多孔質の木質繊維板は、熱及び音響低減目的で使用される。

木質削片板の場合は、木質繊維板と同様に、木質削片又は木質薄片を結合剤である合成樹脂接着剤（例えば：尿素又はメラミンホルムアルデヒド樹脂）と共に熱圧する。削片又は薄片のサイズ、形状及び配合、及び合成樹脂含有量により、木質削片板の特性が変わるかも知れない。高価値の板は複数の層で製板され、特に微細な被覆用薄片を有する。家具産業で使用する場合、木質削片板を、装飾的なフィルム、下地用フィルム又はベニヤで被覆できる。

本発明の目的は木質材料製板を提供することであり、木質削片又は薄片、又は木質繊維を部分的に置き換え、それと共に木質材料製板の特性に影響を与えることなく低コストを齎す板用材料を提供する。

この課題を特許請求項１の特徴により解決する。

本発明の木質材料製板では、木質薄片又は木質繊維の一部分を、廃棄物から取出した混合プラスチック材料の破砕又は解繊した凝集体で置換する。破砕又は解繊した凝集体の含有量を、完全乾燥した木質削片又は木質繊維の塊１００重量％に対して、１５０重量％までにする。含有量は、完全乾燥した木質削片又は木質繊維の塊１００重量％に対して、１５０重量％超でも可能である。本発明の一実施例では、片面の木質削片又は木質繊維の粒子サイズともう片面の破砕した凝集体の粒子サイズをほぼ等しくする。木質削片又は薄片又は木質繊維のサイズは好適には０．０５ｍｍと２．０ｍｍとの間である。破砕した凝集体の粒子サイズは好適には１．０ｍｍ未満である。

現在の収集システムでは、廃プラスチック、例えば一般家庭からの包装材、例えばヨーグルトカップ、包装用シート、保護包装紙、買い物袋、洗浄剤用ボトル、歯磨き粉用チューブ等には、主に混合プラスチックが含まれている。そうした廃プラスチックには通常のシートや低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）のプラスチックの他に、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）又は他のプラスチック製シートの残存物も含まれる可能性があり、そのため１種類又は分画のプラスチックではない。異なるプラスチックの種類又は分画の定量的供給として知られるものは、収集会社が行なう処理及び選別作業により実施されるが、以下の要因により左右される：地域住民の収集に対する取組み態度及び収集の質に対する意識には極めてバラつきがあるかも知れない。このことは特に家庭ゴミに関する収集システムについて言えることである。

今のところ、収集したプラスチックを選別するのに様々な方法を使用できる。以下の例が挙げられる：選別機、浮沈による選別（特定比重＜１における水中での浮力）、異なる赤外線分光によるプラスチックの質的識別、また別の方法による選別との組合せ。こうした方法があるにもかかわらず、プラスチックを純正なプラスチック又は１分画のプラスチックに選別するのは、通常種類別に収集されないため、経済的に実施不可能である。ＬＤＰＥシート又はフィルムをＨＤＰＧシートと約９５％の割合で分別できる。しかしながら、組合されたシート又はフィルム、例えば、ＬＤＰＥ又はＨＤＰＥフィルムで被覆されたポリアミドフィルム、が収集された場合は、其々純正な種類に選別することは殆ど不可能である。

混合プラスチックを収集し選別する取組みで得た生成物は、そのため未だ混合プラスチックである。特に経済面から、選別の取組みを改善すると共に、分類や処理にかかるコストを新しい１分画の材料の供給コストより大幅に下回るように考えねばならない。ポリエチレン、ポリプロピレン以外のこうした混合プラスチックとして、ポリアミド、ポリカーボネート及びＰＥＴ含有物も挙げられる。アルミニウム又は、例えばシリコン化合物などの鉱物部分の残存物の発生は避けられない。

前述した混合プラスチックの通常の処理は、所謂凝集化と呼ばれる。粉砕したシートを撹拌器で撹拌して得た摩擦により加熱する、それにより粉砕した粒子は融解し始め融合する。冷水をこの加熱された凝集体に間隔を置いて噴霧し、それにより有機含有物部分が水分蒸発と共に消えるようにする。此処までで、融解したシートは冷却され、流動可能な粒状構造に凝集している。混合プラスチック、主にシートの残存物、の運搬可能な選別された分画である典型的な生成物が、こうして凝集体となる。混合プラスチックの凝集体は通常嵩密度３２０ｋｇ／ｍ^３であり、運搬に都合がよい。

混合プラスチックの中心的な問題は、材料の１：１の利用が、ガラス、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、紙、錫鉄板、アルミニウム等とは違い、不可能なことである。典型的なプラスチックに関する技術‐押出成形、射出成形又はカレンダリング等‐には、加工可能な融解した塊が必要となるため使用できない。

混合プラスチックは主に（５０％より多く）シート又はフィルムの残余物から成るが、プラスチック製の形状部品の残存物も、ヨーグルトカップ、ボトルカバー又は例えば洗浄液用の厚肉ボトルを粉砕した粒子として、含む。混合プラスチックはその結果明確な融点を持たず、むしろ融解温度が極めて広範囲となる。押出成形又はカレンダリング等の従来の加工に関する通常の融解領域である２００℃までにおいて融解しない、例えばアルミニウム又はＰＥＴ残存物等の材料が含まれる混合プラスチックが存在する。混合プラスチックの粘度は様々で、プラスチックの構成により決まる。温度が上昇しても粘性が低下しない、高温でさえ不活発な塊ができてしまう。具体的に、ＬＤＰＥ（融点が約１０５〜１１５℃）のようなプラスチックでは、ポリアミドが融解し始める（融点１８０℃〜）温度が、炭素に分解されて二酸化炭素及び水蒸気を放出する温度範囲となってしまう。ＬＤＰＥのような低融点のポリオレフィンをより高温で分解すると、炭素の含有量が高い不可逆的混合物が形成される。冷却後、融解前の特性とは異なる特性を有する灰色又は黒色の塊ができるが、これは該塊が化学又は物理作用によるもののためである。

本発明による木質材料製板では、木質薄片又は木質繊維の一部のみを混合プラスチックで置換する、即ち、廃棄物から取り出された凝集体を破砕又は解繊し、圧縮前に木質薄片又は木質繊維を加えて、置換を行なう。混合プラスチックは湿気に対して耐性があり、温度安定性に関して木質削片又は薄片又は木質繊維に似ている。破砕した又は挽いた混合プラスチックを添加することにより、木質材料製板に材料特性に関して著しい改善が見られない。一方、木質薄片又は繊維の置換により材料板は劣化しない。挽いた又は破砕した混合プラスチックの使用により、木質材料製板の製板費用が大幅に減少する。さらに、混合プラスチックが使用及び再利用され、しかも堆積又は焼却が不要になるという効果が得られる。

本発明の実施例によれば、廃棄物から取り出された低融点の１分画のプラスチックの破砕した又は挽いた凝集体の一部分を添加する。１分画のプラスチック、例えば純正なシート又はフィルム、の凝集体を使用できる。こうしたシートは相互に高親和性（ポリオレフィン）を有するので、破砕した又は解繊した凝集体について、殆ど融解しない混合プラスチック間の接着に関する接着特性を向上させられる。接着手段構成要素を、別の粒子として、薄片、繊維又は単一の樹脂及び破砕した凝集体の混合物に添加もできる。凝集処理を繰返すことになり、混合プラスチックの特性が不明確になるため、混合は凝集処理前に実施してはならない。破砕した又は挽いた１分画のプラスチックの一部が添加される木質材料製板の特性を無段に測定できる。特に効果的なのは、中間層を介して加熱が鋳型中で行なえ、それにより結合手段の粒子が融解されるため、比較的薄い厚さ８ｍｍまでの木質材料製板を製板できる点である。また一方、これにより厚さ４０ｍｍまでの厚いパネルも獲得できる。この場合、必要な熱量の導入を可能にする裏面冷却及び他の既知の方法を使用せねばならない。本発明の一実施例によれば、追加部分として破砕した１分画のプラスチック凝集体を、破砕した又は解繊した混合プラスチック凝集体の使用した含有量に対して、約１００％までにしてもよい。また、純粋なプラスチック又は１分画の凝集体を添加する場合、破砕により、粒体サイズを木質薄片又は木質繊維の粒体サイズ及び破砕した混合プラスチック凝集体の生成物の粒体サイズと対応するサイズにする。

既に前述したように、異なる層で木質材料製板を構成することが知られている。本発明の一実施例では、木質材料製板は少なくとも２層から成り、１層を木質薄片又は繊維、混合プラスチックの破砕した又は解繊した凝集体及び結合手段から構成し、もう１層を木質薄片又は繊維、１分画のプラスチックの破砕した又は解繊した凝集体及び結合手段から構成し、これらの層を熱圧縮して製板する。

木質材料製板の製板方法として以下の工程を備える：廃棄物から取出された混合プラスチックの凝集体を破砕し又は挽き、破砕した凝集体を木質薄片と混合する。両生成物は同じ範囲の粒子サイズを有する。その混合物を熱圧縮処理で圧縮して、結合手段を供給しながら、所定の厚さの板に製板する。凝集体を、例えばスパイスミルで破砕できる。

木質繊維板を製造するための本発明による方法として、以下の工程を備える：廃棄物から取り出された混合プラスチックの凝集体を解繊し、それを木質薄片と混合する。その混合物を所定の厚さの板に、結合手段を供給しながら、熱圧縮処理で圧縮する。凝集体及び／又は木材の粉砕は例えば、ナイフリングフレーカー又はホガー（ｈｏｇｇｅｒ）により実施できる。或いは、薄片を凝集体と一緒にリファイナーに入れ、それにより構成要素を解繊し、それらを混合することも可能である。

木質薄片又は木質繊維板を製板するのに、その製板される木質材料製板に関して所望の特性を得るために、低温で融解する１分画のプラスチックから破砕した凝集体を添加できる、と理解される。木質材料製板の材料を薄片又は繊維を内容物とする場合に対して、１５０％まで木質繊維又は木質薄片板の特性は優れたものになる。その結果かかる板を製材、破砕、挽き又は穿孔できるようになる。混合プラスチック及び／又は１分画のプラスチックをより多く添加することにより、木質材料製板の特性はプラスチック板の特性に近づく。プラスチック板の特性として一定の弾性を有する。特に、１分画のプラスチックの破砕した又は挽いた凝集体を添加することで、横方向の引張強度が著しく増大し、水分が溜った場合の膨張が大幅に減少する。

本発明による木質材料製板の製板は、従来の製板加工で実施できる。そのため、加工にかかる純費用は従来の木質材料製板加工の純費用以下である。

低融点を有する１分画のプラスチックの凝集体を破砕又は圧砕するには、冷却した状態で、好適には冷凍ミル（冷凍技術を用いたスパイスミル）で行なうのが好ましい。破砕中に熱により、破砕した粒体を融合させないようにする必要がある。さらに使用可能な技術として、破砕処理中に吸引して、粒体の融合を防ぐものがある。

個々の構成要素を製造後、該構成要素を混合する必要がある。そうした混合を、低温接着剤を添加しながら行え、それによって木質材料の含有物及び破砕した凝集体一定の結合が生成されるため、プレス組立体への搬送が、特に乾式法に関して、容易になる。木質材料製板のその後の特性に関しては、添加された低温接着剤は重要ではない。

以下に、本発明による木質材料製板に関する複数の例及び製板に関する加工方法を挙げる。

薄片パネル
第１例
薄片パネルの厚さをｄ＝１３ｍｍとし；粒体サイズが＜１．０ｍｍの完全乾燥した木質薄片塊に対して、混合プラスチックの破砕された凝集体を１００％とし；また完全乾燥した木質塊に対して、ユリア（ＵＦ）樹脂含有量を４％；パラフィン含有量を１％とする。

第２例
薄片板の厚さをｄ＝４ｍｍとし；粒体サイズが＜１．０ｍｍの完全乾燥した木質薄片塊に対して、混合プラスチックの破砕された凝集体を１５０％とし；完全乾燥した木質塊に対して其々、ＵＦ樹脂含有量を４％；パラフィン含有量を１％とする。

繊維板
第１例
繊維板の厚さをｄ＝１３ｍｍとし；粒体サイズが＜１．０ｍｍの完全乾燥した木質繊維塊に対して、混合プラスチックの破砕された凝集体を１００％とし；完全乾燥した木質塊に対して其々、ＵＦ樹脂含有量を４％；パラフィン含有量を１％とする。

第２例
繊維板の厚さをｄ＝４ｍｍとし；粒体サイズが＜１．０ｍｍの完全乾燥した繊維塊に対して、混合プラスチックの破砕された凝集体を１５０％とし；完全乾燥した木質塊に対して其々、ＵＦ樹脂含有量を４％；パラフィン含有量を１％とする。

第３例
薄片板の厚さをｄ＝１３ｍｍとし；被覆層を、粒体サイズが＜１．０ｍｍの完全乾燥した木質薄片塊に対して、混合プラスチックの破砕された凝集体を１００％とする。中間層又は別の１層に関しては、其々、粒体サイズが＜２．０ｍｍの完全乾燥した木質薄片塊に対してシートプラスチックの破砕された凝集体を１００％とする。完全乾燥した木質塊に対して其々、ＵＦ樹脂含有量を４％；パラフィン含有量を１％とする。

第４例
薄片板の厚さをｄ＝４ｍｍとし；粒体サイズが＜１．０ｍｍの完全乾燥した木質薄片塊に対して、混合プラスチックの破砕された凝集体を１５０％とし、粒体サイズが＜２．０ｍｍのシートの破砕された凝集体を加え；破砕された両凝集体部分の比率を１：１とし；完全乾燥した木質塊に対して其々、ＵＦ樹脂含有量を４％及びパラフィン含有量を１％とする。

加工方法
第１例
混合した塊を多段プレスで圧縮する。圧縮温度を約２４０℃、圧縮時間係数を１５ｓ／ｍｍ、パネル厚さを１３ｍｍ、初期圧力を６バールとし、該圧力を８０秒間維持し、３．５バールまで減圧して約４０秒間該圧力を維持し、さらに１．５バールまで減圧して該圧力を７０秒間維持し、その後完全に減圧する。

第２例
多段プレスで圧縮する。圧縮表面温度を約２４０℃、圧縮時間係数を１３ｓ／ｍｍ、パネル厚さを１３ｍｍ、初期圧力を６バールとし、７．５バールまで加圧して約８０秒間該圧力を保持し、３．５バールまで減圧して約４０秒間該圧力を保持し、さらに１．５バールまで減圧して該圧力を７０秒間維持し、その後完全に減圧する。

混合プラスチックを１工程で粉砕し、その後篩分けするのが好ましい。シートプラスチックは即ち１分画のプラスチックであり、好適には２又は３工程で破砕し、その後篩分ける。凝集体を０℃未満で冷却するのが好ましい。

Claims (20)

1. 木質繊維又は木質削片又は木質薄片及び合成粒子又は繊維を、其々、熱圧処理により圧縮してパネルにするが、一部の前記木質削片又は木質薄片又は繊維を、廃棄物から取出した廃棄材料である混じり合った合成物質の破砕した又は解繊した凝集体で置換し、木質削片又は木質薄片又は繊維の粒子サイズと破砕した又は解繊した凝集体の粒子サイズとをほぼ同じにすること、を特徴とする木質材料製板。
2. 前記破砕した又は解繊した凝集体の含有量を、完全乾燥した前記木質削片又は木質薄片又は木質繊維の塊に対して、１５０％までとすること、を特徴とする請求項１に記載の板。
3. 前記破砕した又は解繊した凝集体の含有量を、完全乾燥した前記木質削片又は木質薄片又は木質繊維の塊に対して、１５０％超とすること、を特徴とする請求項１に記載の板。
4. 前記粒子サイズを０．０５〜２．０ｍｍとすること、を特徴とする請求項１に記載の板。
5. 前記粒子サイズを１．０ｍｍ未満とすること、を特徴とする請求項４に記載の板。
6. 廃棄物収集システムから取り出した純粋なプラスチック分画の破砕した凝集体の含有を追加すること、を特徴とする請求項１に記載の板。
7. 前記純粋な分画のプラスチックの破砕した凝集体の追加含有量を、混合プラスチックの破砕した又は解繊した凝集体の含有量に対して、約１００％までとすること、を特徴とする請求項６に記載の板。
8. 前記純粋な分画のプラスチックの凝集体を、合成シート又はフィルムの残存物から成るものとすること、を特徴とする請求項６又は７に記載の板。
9. 前記板は少なくとも２層から成り、第１層を木質薄片又は繊維、破砕した又は解繊した混合プラスチックの凝集体及び結合手段から構成し、第２層を木質薄片又は繊維、破砕した又は解繊した純粋な分画のプラスチックの凝集体及び結合手段から構成し、前記両層を熱圧縮して板にすること、を特徴とする請求項１に記載の板。
10. プラスチック粒子又は繊維を木質薄片と結合手段を添加しながら混合し、熱圧縮処理により圧縮して所定の厚さの板とすること、さらに廃棄物から取出した混合プラスチックの凝集体を破砕し、ほぼ同じ粒子サイズの木質薄片と混合すること、を特徴とする木質薄片パネルを製板する方法。
11. 前記凝集体をスパイスミルで破砕すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. プラスチック粒子又は繊維を木質繊維又は薄片と、結合手段を添加しながら混合して、熱圧縮処理で所定の厚さとすること、さらに廃棄物から取り出した混合プラスチックの凝集体を解繊し、木質繊維と混合すること、を特徴とする木質繊維板を製板する方法。
13. 前記凝集体の解繊をナイフリングフレーカーにより行うこと、を特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 木質薄片を凝集体と共に、リファイナーで解繊し混合すること、を特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 廃棄物から取出した純粋な分画のプラスチックの凝集体を破砕し、該破砕して得た生成物を混合物に所定の含有量で添加すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
16. 前記凝集体を、冷凍ミルで破砕すること、を特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記混合中に接着剤を添加すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
18. 前記混合中に尿素を添加すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
19. 前記混合を、接着ドラムにおいて実施すること、を特徴とする請求項１７又は１８に記載の方法。
20. 廃棄物から取出した混合プラスチックの破砕した凝集体の、木質薄片又は木質繊維板における木質部分に対する置換材料としての使用。