JP4884079B2 - 断熱ボード - Google Patents

Description

本発明は廃材となった硬質ポリウレタンフォームを粉砕し、その粉砕物を紙面材の材料として再利用し、その紙面材を新たな硬質ポリウレタンフォームの両面に積層した断熱ボードに関する。

硬質ポリウレタンフォームは、内部にそれぞれ独立もしくは互いに連通した、多数の空隙を包含する代表的な有機発泡体である。この発泡体は、軽量で断熱性や遮音性に優れるものであり、例えば特許文献１〜３等に例示されているものは、硬質ポリウレタンフォームの表面に合成樹脂フィルム、金属フィルム、クラフト紙等の各種面材が積層された断熱ボードであり、建材をはじめとする各種産業資材として利用されている。

特公平４−３１２９９号公報 特開平９−１４４１５９号公報 ２００５−１６１７９４号公報

ところで、硬質ポリウレタンフォームからなる断熱材が各種産業資材や建材として実際に使用される使用現場では、所望の大きさに裁断した際に使用されない端材が発生し、また、硬質ポリウレタンフォームの表面に各種面材を積層したラミネートボードを製造する製造現場では、これを製品規格に応じて所定の寸法に裁断した際にサイドロスが発生する。
そのため、従来これらの端材やサイドロスは、廃材として焼却処理や埋立処理がなされており、環境上好ましいものではなかった。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、硬質ポリウレタンフォーム廃材、或いは硬質ポリウレタンフォームの表面に各種面材が積層されたボード廃材（以下、「ボード廃材」とする。）を粉砕し、その粉砕物を紙面材の材料として再利用し、その得られた紙面材を新たに製造される硬質ポリウレタンフォームの両面に積層した断熱ボードを提供するものである。

本発明者は、従来焼却・埋立処理されていた硬質ポリウレタンフォーム廃材、或いは、ボード廃材の再利用方法について鋭意検討した結果、該廃材を粉砕し、その粉砕物をパルプに混入させて抄紙すれば使用に耐え得る紙面材として再生することができ、この紙面材を新たに製造される硬質ポリウレタンフォームの両面に積層することによって、断熱ボードが得られることを見いだし本発明に至った。

本発明の断熱ボードは、硬質ポリウレタンフォームの両面に少なくとも紙面材を積層した断熱ボードであって、前記紙面材が硬質ポリウレタンフォーム廃材からなる粉砕物とパルプとを抄紙したものであり、前記紙面材中における前記粉砕物の含有量が固形分で４５重量％以下であり、前記廃材からなる粉砕物が最大長５０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
また、本発明の断熱ボードは、硬質ポリウレタンフォームの両面に少なくとも紙面材を積層した断熱ボードであって、前記紙面材が硬質ポリウレタンフォームの表面に面材が積層されているボード廃材からなる粉砕物とパルプとを抄紙したものであり、前記紙面材中における前記粉砕物の含有量が固形分で４５重量％以下であり、前記粉砕物が最大長１０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

本発明によれば、従来焼却・埋立処理されていた硬質ポリウレタンフォーム廃材、或いはボード廃材を、新たに製造される硬質ポリウレタンフォームの両面に積層する紙面材として再利用することができるものである。

以下、本発明の断熱ボードについて、さらに詳細に説明する。
図１は、本発明の断熱ボード１の断面図を例示するもので、硬質ポリウレタンフォーム２の両面に紙面材３ａ，３ｂが積層されているものである。
なお、硬質ポリウレタンフォーム２は、例えばポリイソシアネートと、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールからなるポリオールと、発泡剤とを混合反応させることにより得られる発泡体である。また、必要に応じて、触媒、整泡剤等の添加剤を添加してもよい。

一方、硬質ポリウレタンフォーム２の両面に積層される紙面材３ａ，３ｂは、パルプと所定の大きさに粉砕された硬質ポリウレタンフォーム廃材、或いはボード廃材の粉砕物とを所定量混合し、これに水を加えてスラリー化したものを抄紙用原料とし、この抄紙用原料を抄紙して得たものである。

また、本発明の紙面材は、厚みが０．１〜１．０ｍｍで、その目付量は１００〜４００ｇ／ｍ²であることが好ましく、紙面材の厚みおよび目付量が該範囲であれば、パルプのみからなる紙面材同様の剛性を有するものである。

本発明において用いられる硬質ポリウレタンフォーム廃材、或いはボード廃材としては、例えば産業資材の断熱材として硬質ポリウレタンフォームからなる断熱ボードを所定寸法に裁断しその際に発生した端材や、硬質ポリウレタンフォームの両面に各種面材が積層されたラミネートボードを製造する際、所望の製品規格に裁断しその際に発生したサイドロス等が挙げられる。また、端材やサイドロスに限らず、廃材として焼却・埋立処理される硬質ポリウレタンフォームであればよく、例えばスプレーにより硬質ポリウレタンフォームを吹き付けた際に発生した硬質ポリウレタンフォーム廃材であってもよい。
なお、上記産業資材の断熱ボードは、面材が設けられていない硬質ポリウレタンフォームのみからなるものもあれば、硬質ポリウレタンフォームの両面に厚みが０．１〜１ｍｍ程度のクラフト紙、ポリエチレンフイルム、ポリエステルフイルム等のプラスチックフイルム、アルミニウム等の金属フィルム、及びこれらの積層体等からなる各種面材が積層された断熱ボードのものもある。

〔紙面材の製造〕
本発明の断熱ボード１は、硬質ポリウレタンフォーム２の両面に積層される紙面材３ａ，３ｂとからなるものであり、紙面材３ａ，３ｂは、硬質ポリウレタンフォーム廃材、或いはボード廃材を粉砕し、その粉砕物をパルプに混合して抄紙させることにより製造される。

表１は、パルプと硬質ポリウレタンフォーム廃材粉砕物とを用いて、抄紙装置により従来の方法で抄紙したとき、硬質ポリウレタンフォーム廃材粉砕物の含有量を、どの程度の割合で混入させた場合に紙面材として再生できるかを確認した結果を示したものである。
なお、このとき使用した上記粉砕物は、１辺が５ｍｍ角の立方体形状に粉砕した粉砕物であり、その粉砕物とパルプとを種々の配合割合で混合し、目付が２００ｇ／ｍ²となるよう抄紙した。また、粉砕物の形状は、最大長が５０ｍｍ以下であれば、立方体に限らず、例えば直方体、或いは扁平状等どのような形状であってもよい。なお、最大長が５０ｍｍを超えると、抄紙するのが困難となる。
表１に示すような各配合割合にて、抄紙装置を用いて抄紙した際に、紙面材として使用可能な紙ができた試料（抄紙が可であった試料）を「○」と評価し、一定幅の紙とならず抄紙装置出口の巻取り部まで移送することができなかった試料（抄紙不可であった試料）を「×」と評価した。

表１からわかるように、パルプと上記廃材粉砕物との混合物を抄紙してこれを紙面材３ａ，３ｂとして使用する（すなわち、紙として再生することができる）には、紙面材３ａ，３ｂ中における硬質ポリウレタンフォーム廃材粉砕物の含有量が、固形分で紙面材全体の４５重量％以下とするが、抄紙工程においてはもとより製品紙面材として必要な引張り強度の点でよく、より好ましくは紙面材全体の３０重量％以下とする。
紙面材中の硬質ポリウレタンフォーム廃材粉砕物の含有量は多くするほどそれだけリサイクル率を上げることができて好ましいが、硬質ポリウレタンフォーム廃材粉砕物の含有量が４５重量％よりも多くなると、均一な厚みをもち一定幅でかつ抄紙工程に必要な引張強度をもった紙として抄紙できなくなる。

表２は、パルプとボード（硬質ポリウレタンフォームの両面に各種面材が積層されているもの）廃材粉砕物とを用いて、抄紙装置により抄紙したとき、該ボード廃材粉砕物中に含まれる面材の種類によって紙面材としての再生が可能か否かについて確認した結果を示したものである。
なお、使用したボード廃材粉砕物は、“クラフト紙にポリエチレンフイルムをラミネートした面材（以下、ＰＥと略称）”、“クラフト紙にアルミニウム箔とポリエチレンフイルムとを順次ラミネートした面材（以下、Ａｌ箔と略称）”、“クラフト紙にポリエチレンテレフタレートフイルムとポリエチレンフイルムとを順次ラミネートした面材（以下、ＰＥＴと略称）”、及び“ガラス繊維からなる面材（以下、ＧＦ）”のいずれかの面材が硬質ポリウレタンフォームの両面に積層されたボード廃材を、いずれも一辺が５ｍｍ角の立方体形状に粉砕したものである。そして、この粉砕物をパルプに混合（固形分で、パルプ：ボード廃材粉砕物＝７０：３０の割合で混合）し、抄紙装置により目付が２００ｇ／ｍ²となるよう抄紙した。また、粉砕物の形状は、最大長が１０ｍｍ以下であれば、立方体に限らず、例えば直方体、或いは扁平状等どのような形状であってもよい。なお、ボード廃材（ＰＥの面材が硬質ポリウレタンフォームの両面に積層されたボード廃材を除いて）を粉砕させた粉砕物の大きさは、１０ｍｍを超えると抄紙するのが困難となる。
各試料について抄紙した結果を表１に例示のものと同様に、紙面材として使用可能な紙ができた試料を「○」と評価し、一定幅の紙とならず抄紙装置出口の巻取り部まで移送することができなかった試料（抄紙不可であった試料）を「×」と評価した。

表２からわかるように、ＰＥ、Ａｌ箔、ＰＥＴ及びＧＦのいずれかの面材が積層された硬質ポリウレタンフォームからなるボード廃材を粉砕し、その粉砕物とパルプとを混合抄紙しても紙として再生することができる。
なお、表２にはボード廃材の粉砕物とパルプとを混合（固形分で、パルプ：ボード廃材粉砕物＝７０：３０の割合で混合）し、抄紙した場合について示したが、ボード廃材粉砕物の含有量を更に増やした場合、面材を有さない硬質ポリウレタンフォームのみからなるボード廃材の粉砕物の場合と同様に、ほぼ４５重量％までは抄紙が行えることが確認された。

表３はＰＥ、Ａｌ箔及びＰＥＴのそれぞれの面材が積層された硬質ポリウレタンフォームからなるボード廃材粉砕物について、パルプと混合抄紙される該粉砕物の大きさを一辺が５ｍｍ角、１０ｍｍ角、２０ｍｍ角、３０ｍｍ角の立方体形状になるように粉砕した場合、紙として再生が可能か否かについて確認した結果を例示したものである。
本例では、それぞれの面材が積層された硬質ポリウレタンフォームからなるボード廃材を異なる大きさに粉砕し、この粉砕物をパルプに混合し、抄紙装置により抄紙した。ボード廃材粉砕物とパルプとは、固形分で、パルプ：ボード廃材粉砕物＝７０：３０となるように混合し、目付が２００ｇ／ｍ²となるよう抄紙した。なお、粉砕物の形状は、最大長が各々５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍであれば、立方体に限らず、例えば直方体、或いは扁平状等どのような形状であってもよい。
各試料（各抄紙用原料）について抄紙した結果を表１に例示のものと同様に、紙面材として使用可能な紙ができた試料を「○」と評価し、一定幅の紙とならず抄紙装置出口の巻取り部まで移送することができなかった試料（抄紙不可であった試料）を「×」と評価したものを表３に示す。

ボード廃材は、所定の大きさに粉砕されてパルプとともに抄紙用原料として水中で混合してスラリー化し、抄紙用原料とされるが、表３からわかるように、ＰＥからなる面材が硬質ポリウレタンフォームに積層されているボード廃材では、最大長が３０ｍｍもの形状に粉砕した場合であっても、その粉砕物はパルプに混合して良好な抄紙が可能であり、また、Ａｌ箔またはＰＥＴからなる面材が硬質ポリウレタンフォームに積層されているボード廃材では、最大長が１０ｍｍまでの形状に粉砕した場合には、その粉砕物はパルプに混合して良好な抄紙が可能である。

なお、表３には示していないが、ＰＥからなる面材が硬質ポリウレタンフォームに積層されているボード廃材を用いた場合は、最大長が５０ｍｍの形状に粉砕したものであっても、その粉砕物はパルプと固形分で、パルプ：ボード廃材粉砕物＝７０：３０となるように混合して抄紙することが可能であり、Ａｌ箔またはＰＥＴからなる面材が硬質ポリウレタンフォームに積層されているボード廃材を用いた場合は、表３からわかるように最大長が２０ｍｍの形状に粉砕すると抄紙化できないことが確認された。
なお、表３にはボード廃材を粉砕したものとパルプとを、固形分で、パルプ：ボード廃材粉砕物＝７０：３０となるように混合し抄紙した場合について示したが、該粉砕物の含有量を更に増やした場合、ほぼ４５重量％までは抄紙が行えることが確認された。

このように、ボード廃材を粉砕した粉砕物の大きさは、それぞれのボード廃材に積層されている面材の素材によって変えることが好ましく、例えば硬質ポリウレタンフォームの表面にクラフト紙やＰＥの面材が積層されているボード廃材の場合は、最大長が５０ｍｍの形状に粉砕したものがよく、また、硬質ポリウレタンフォームの表面にＰＥＴやＡｌ箔の面材が積層されているボード廃材の場合には、最大長が１０ｍｍの形状に粉砕しておくのが抄紙化する上で好ましい。

〔断熱ボードの製造〕
本発明の断熱ボード１を製造する方法は、例えば、図２に示すようなインバース式に構成された連続製造装置が用いられ、硬質ポリウレタンフォーム廃材を粉砕した粉砕物とパルプとを所定割合で混合し、抄紙されて得られた紙面材３ａ，３ｂのいずれか一方、ここでは面材３ａにウレタン樹脂を塗布する。
次いで、紙面材３ａ上に塗布されたこのウレタン樹脂が発泡しつつある状態のものを、もう一方の紙面材３ｂに接近させながら該紙面材３ｂに被せるようにして両者を接触させ、回転する上下の２つのロール間を通過させることによってウレタン樹脂発泡体を挟持した２つの紙面材３ａ，３ｂをロールで押さえて一定の厚みにする。
一定の厚みとなったウレタン樹脂からなる発泡体をさらにその後方のキュアオーブン１７中を通過させてウレタン樹脂からなる発泡体の発泡を終了させ、サイドカット、続いてクロスカットし、表裏両面に紙面材３ａ，３ｂが積層された硬質ポリウレタンフォーム２からなる所望の大きさの断熱ボード１が得られる。

すなわち、コイル状に巻かれた紙面材３ａが、連続的に繰り出されて移送ライン１１に供給され、湾曲部１３で反転される一方、やはりコイル状に巻かれた紙面材３ｂが、連続的に繰り出されて移送ライン１２に供給され、上記の湾曲部１３で反転された紙面材３ａと対向するような、いわゆるインバース式となっている。

このインバース式において、紙面材３ａの移送ライン１１上であって、湾曲部１３の上流側に、硬質ポリウレタンフォームの原料を塗布する塗布ノズル１４が設けられ、この塗布ノズル１４から、例えばイソシアネート系成分とポリオール系成分の２液を混合攪拌した発泡原料が吐出され、紙面材３ａの表面に塗布するようにしている。

また、湾曲部１３の内側面に、カーブドプラテンヒーターなどの加熱装置１５が設けられ、塗布ノズル１４で紙面材３ａに塗布された発泡原料が次第に発泡しながら該湾曲部１３を送られるように、発泡状態の調整ができるようにしてある。

このようして紙面材３ａに塗布された発泡原料が次第に発泡しつつある状態のときに、紙面材３ｂと対向されながら接近し、該紙面材３ｂと発泡しつつある発泡原料とが接触し、ウレタン樹脂からなる発泡体１０を紙面材３ａと３ｂとでサンドイッチ状に挟み込む。
この後、更に下流のダブルコンベア１６内に送り込み、そのクリアランスが所望の寸法に調整された２本のロールで上下から押え、紙面材３ａと３ｂとでサンドイッチ状に挟み込んだウレタン樹脂発泡体１０を一定の厚みにする。

このダブルコンベア１６では、紙面材３ａ，３ｂを介して上下一対のコンベア１６ａ，１６ｂでサンドイッチ状に挟み込んだウレタン樹脂発泡体１０を一定の圧力で加圧することで、発泡厚みをほぼ所定の範囲内に規制し、ウレタン樹脂発泡体１０と紙面材３ａ，３ｂを一体に積層させるようになっており、例えば上方のコンベア１６ａはフローティング状態で支持してある。

ダブルコンベア１６を通過した上記積層体は、更に下流のキュアオーブン１７に送られ、ウレタン樹脂発泡体１０が加熱硬化され、その後、硬質ポリウレタンフォーム２と表裏両面の紙面材３ａ，３ｂとの積層一体化物が、カットされ、所定の大きさの断熱ボード１が完成する。このカットには、例えば図示するように、サイドカッタ１８およびクロスカッタ１９が用いられる。

また、本発明の断熱ボードを製造する方法は、上記インバース方式により連続生産する方法以外に、例えば硬質ポリウレタンフォーム２と紙面材３ａ，３ｂとをそれぞれ別々に製造しておいてこの両者を接着剤等で接着する方法を採用してもよい。

なお、本発明の断熱ボードは、紙面材３ａ，３ｂに例えば、ポリエチレンフイルム、ポリエステルフイルム等のプラスチックフイルム、アルミニウム等の金属箔等を積層してもよい。

〔実施例１〕
硬質ポリウレタンフォームの両面に面材（クラフト紙にポリエチレンフイルムをラミネートした面材）が積層されたラミネートボードを製造する際、所望の大きさに裁断しその際に発生したサイドロス（ボード廃材）を、１辺が５ｍｍ角の立方体の大きさに粉砕した。この粉砕物３０重量部とパルプ７０重量部とを混合し、厚みが０．１ｍｍ（目付が２００ｇ／ｍ²）となるように紙面材を抄紙した。該抄紙した紙面材の両面にポリエチレンフイルム（ＰＥ）をラミネートして厚みが０．３ｍｍの面材を製造した。次に、図２に示すような連続製造装置を用いて、上記面材を３ａとし、面材３ａ上にウレタン樹脂を塗布し、発泡させながら同様の面材３ｂを積層させ、Ｗコンベアで所望厚みに成型され、キュアオーブンで発泡を終了させ、サイドカット、続いてクロスカットし、表裏両面に面材３ａ，３ｂが積層された硬質ポリウレタンフォーム２からなる厚さ１５ｍｍの断熱ボード１を製造した。

本発明の硬質ポリウレタンフォーム断熱材を説明するための断面図である。 本発明の硬質ポリウレタンフォーム断熱材の一実施例に係る製造工程の部分的な概略構成図である。

符号の説明

１ 断熱ボード
２ 硬質ポリウレタンフォーム
３ａ，３ｂ 紙面材
１０ ウレタン樹脂発泡体
１１ 紙面材３ａの移送ライン
１２ 紙面材３ｂの移送ライン
１３ 湾曲部
１４ 塗布ノズル
１５ 加熱装置
１６ ダブルコンベア
１７ キュアオーブン
１８ サイドカッタ
１９ クロスドカッタ

Claims (2)

1. 硬質ポリウレタンフォームの両面に少なくとも紙面材を積層した断熱ボードであって、
   前記紙面材が、硬質ポリウレタンフォーム廃材からなる粉砕物とパルプとを抄紙したものであり、
   前記紙面材中における前記粉砕物の含有量が、固形分で４５重量％以下であり、
   前記粉砕物が、最大長５０ｍｍ以下であることを特徴とする断熱ボード。
2. 硬質ポリウレタンフォームの両面に少なくとも紙面材を積層した断熱ボードであって、
   前記紙面材が、硬質ポリウレタンフォームの表面に面材が積層されているボード廃材からなる粉砕物とパルプとを抄紙したものであり、
   前記紙面材中における前記粉砕物の含有量が、固形分で４５重量％以下であり、
   前記粉砕物が、最大長１０ｍｍ以下であることを特徴とする断熱ボード。

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