JPH0752113A - 多層構造体及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来廃棄処分されていた故紙を有効に活用し
て安価でかつ軽量な多層構造体を提供する。 【構成】 少なくとも故紙を熱硬化性樹脂で硬化結合し
た故紙硬化体（１）を少なくとも一層として存在させ、
かつ適当な面材（２，３）を最外層の少なくとも一面に
使用して成ることを特徴とする多層構造体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層構造体及びその製造
方法に係り、この多層構造体は例えば床捨張材、壁材等
の建材用、型枠材、足場材等の土木用、木枠材等の梱包
用、パレット材等の搬送用および裏打ち材等の家具用な
ど木材代替資材として好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年、自然環境の保護及び木材資源の枯
渇等の視点から、木材資源に対する見直しが世界的にな
されているなか、天然木材の代替品としての人工木材、
又は木材の化学的修飾による品質改良又は新たな機能の
付与など、省資源ないし有効活用を目指した開発が行わ
れている。一方、このような努力とは裏腹にＯＡ機器の
普及、新聞、雑誌、書籍等の増大、過剰包装等により極
めて多量の紙が消費されている。そして、これらにより
発生する不要な紙は、一部回収して再生使用されている
ものの、その多くは廃棄処分に付されており、木材資源
の有効活用という見地から、このような廃棄処分故紙の
再利用技術の出現は、極めて有用であり、多くの産業分
野から強く待ち望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記のような事情に注目してなされたもので、従来廃棄処
分されていた故紙を有効に活用した、特に木材代替材料
として有用な多層構造体を提供することを目的とするも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、粉砕ないし解繊処理された故紙と熱硬化
性樹脂とを含む混合物を硬化して成る硬化層と面材層と
の任意の組み合せ一体構造を有する集積体で、かつ最外
層の少なくとも一面は面材層であることを特徴とする多
層構造体を提供する。

【０００５】硬化体の構成成分として用いられる故紙
は、天然繊維質系又はプラスチック系のいずれであって
も良いが、好ましくは、天然繊維質系紙類、例えば、新
聞紙、雑誌紙、段ボール紙、パルプ紙、包装紙、記録紙
などが挙げられる。故紙を再利用する上で、後述する熱
硬化性樹脂及び繊維質物質との混合性を高めて均一な組
織を得るために、解繊するか、又はそれに近い状態を実
現するために粉砕したものを利用する。

【０００６】また、故紙を木材代替材料として利用する
ときの要求特性や用途に応じて補強素材として故紙以外
の繊維を添加することができる。このような追加の繊維
質物質としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セラ
ミック繊維、ロックウール繊維等の無機系繊維、アラミ
ド繊維、ナイロン繊維、塩化ビニリデン繊維、ポリエス
テル繊維、フェノール繊維等の有機系繊維、又はステン
レス繊維、アルミニウム繊維、銅繊維等の金属系繊維、
又はこれらの繊維を集束させて得られるストランド、該
ストランドを引き揃えたロービングなどが挙げられる。
これらは１種用いてもよく、２種以上を併用してもよ
い。この繊維質物質の使用量は、要求特性や用途に応じ
て適宜選択されるが、一般的には硬化体中に占める割合
が１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％である。

【０００７】解繊又は粉砕した故紙は、熱硬化性樹脂で
結着して多層構造体の構成要素（以下「故紙硬化体」と
称する）とする。熱硬化性樹脂は解繊又は粉砕した故紙
を成形一体化する作用と共に構造体に強度を付与する作
用を持つ。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂などが挙げられるが、中でも耐熱性、
耐燃性の観点から、好ましきはフェノール樹脂、例え
ば、それ自体は硬化性を有しないが、架橋剤として、例
えば、ヘキサメチレンテトラミンや後述の自己硬化性の
フェノール樹脂により硬化するノボラック型フェノール
樹脂、又はアルカリレゾール型、アンモニアレゾール
型、ベンジリックエーテル型及びメチロール基を有する
ノボラック型を典型とする自己硬化性のフェノール樹脂
である。

【０００８】かかる熱硬化性樹脂と、前途の故紙又は故
紙と繊維質物質との配合比は、要求特性や用途に応じて
適宜選択されるが、一般的には、熱硬化性樹脂／故紙又
は故紙と繊維状物質の重量比が５／９５〜８０／２０で
あり、好ましくは２０／８０〜６０／４０である。その
理由は、重量比が５／９５より小さくなると強度的に問
題があり、８０／２０より大きくなるとコストの上昇を
招き好ましくないことによる。

【０００９】故紙を解繊又は粉砕したものを硬化樹脂で
硬化した故紙硬化体は、ある程度の機械的強度、釘の保
持力及び鋸作業性、ドリル孔開け性、釘打ち性等の加工
性を有するが、木材代替物として利用するにはまだ十分
とはいえず、また美観上にも問題がある。ところが、本
発明者らの検討によると、故紙硬化体を面材と組合せる
ことによって、各種木材関連用途に適した十分な強度あ
るいは加工性および美観を提供することができること、
従って故紙の再利用物でも木材代替物等として十分に実
用性のあるものを得ることができることが見い出され
た。

【００１０】このような面材としては、例えば、単板、
合板、化粧合板、集成板、パーティクルボード、ファイ
バーボード等の木質系板、アクリル板、塩化ビニル波板
等のプラスチック系板、石膏ボード、ロックウールボー
ド等の無機系板、アルミニウム板、亜鉛鉄板、エンボス
加工鋼板等の金属板、積層板（例えばガラス、布、紙製
等）、ＦＲＰ等の強化プラスチック系板、ポリウレタン
フォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォー
ム、ポリエチレンフォーム等の発泡樹脂板、又は、これ
らの表面をエンボス加工、穴開け加工、細粒を付着させ
たような意匠表面を有する板、又は前記した無機系繊維
や有機系繊維の不織布又は織布などが用いられる。これ
らは１種用いてもよく、２種以上を組合せて用いてもよ
い。

【００１１】本発明において、面材を多層構造体の少な
くとも最外層の一面として使用する理由は、前述したよ
うに故紙硬化体にさらなる強度を付与して木材代替材料
としての実用性を高めることにも在るが、特定の面材、
例えば木質系板、不織布又は織布又はこれらの組合せ
は、前記故紙硬化体自体の加工性、例えば鋸挽き時の欠
落、ドリル加工時の孔周縁の欠け等の加工性、特に鋸作
業性、釘打ち時の欠けやひび割れ及び釘の保持力、ある
いは変形、例えば温度や湿度等の環境変化による反りな
どの改善に極めて有効である。しかも、使用する面材の
厚さは１０mm以下、好ましくは５mm以下でも前記目的は
十分に達成されることから木材資源の節約に寄与でき
る。また軽量性が重視される分野では発泡樹脂ボードが
好適に選択される。

【００１２】このように、故紙硬化体と適当な面材とを
組合せることにより、故紙硬化体単独では不十分であっ
た、例えば床捨張材、壁材等の建材用、型枠材、足場材
等の土木用、木枠材等の梱包用、パレット材等の搬送用
および裏打ち材等の家具などの木材代替資材としても好
適に利用できるようになった。しかし、面材は最外層の
表面材のほか、複数の故紙硬化体の中間層として、例え
ば織布や不織布を使用して所望の補強効果や耐変形性を
付与するようにしてもよい。

【００１３】故紙硬化体と面材との接合は、故紙硬化体
の硬化時に一体に硬化させてもよいし、また硬化後ある
いは硬化時に接着剤で接着してもよい。本発明によれ
ば、図１の斜視図に示すような、故紙又は故紙と繊維質
物質を熱硬化性樹脂で結合硬化して形成された硬化体１
と、該硬化体１の上下面に一体に接合した面材２及び３
とでサンドイッチ構造に構成された多層構造体が提供さ
れる。

【００１４】また、図２の斜視図に示すような、故紙又
は故紙と繊維質物質を熱硬化性樹脂で結合硬化して形成
された故紙硬化体５及び６と、該故紙硬化体５と６の間
に介在させた面材７と、前記故紙硬化体５及び６の上下
面に載置させた面材８及び９とを一体に接合した構造に
構成された多層構造体が提供される。本発明の多層構造
体の一態様を示す板状の三層構造体にもとづいてその製
造方法を例示的に説明する。その一つの方法は、湿式抄
造法であって、先ず、予めパルパーやヘンシェルミキサ
ー等で処理された故紙スラリー、および必要に応じて繊
維質物質と、粉末状又は繊維状、好ましくは繊維状の熱
硬化性樹脂とをミキシングタンク内で均一に撹拌混合し
た後、これを丸網式又は長網式抄造機で抄き上げ、次い
で減圧又は圧搾ろ過等により脱水を行って湿潤状態の前
駆体を形成する。なお、この工程において、使用する樹
脂に応じて熱硬化性を付与する硬化剤や、熱硬化性を向
上させる硬化促進剤を添加混合するか、又は抄造後の湿
潤前駆体にこれらをスプレー含浸して定着させてもよ
い。また、湿潤前駆体は、例えば熱風通気又はオーブン
加熱等で所望の含水率まで乾燥させることが好ましい。

【００１５】このような前駆体の形成方法としては、上
述した湿式抄造法が好ましいが、適宜の粉砕機で処理さ
れた故紙又は故紙、および必要に応じて繊維質物質と、
粉末状又は繊維状、必要に応じて液状の樹脂とをミキサ
ーにより十分に混合した後、得られた混合物をフリース
製造機にかけてマット状フリースを形成する方法を採用
することもできる。

【００１６】次に、所望の厚み、比重に成形できるよう
に設定された金枠等内に、面材３、上記未硬化状態の前
駆体、面材２を順次配置した後、プレスで熱圧成形して
前記前駆体を硬化させて硬化体１にすると同時に、該硬
化体１と面材２，３とを一体に結合させて三層構造体を
製造することができる。ここで、熱硬化性樹脂の形態
は、加熱硬化により故紙硬化体に変わり得る未硬化状態
の成形体（以下、前駆体という）の製造法、例えば乾式
又は湿式の方法に応じて、一般的には粉末状又は／及び
繊維状の固形樹脂、必要に応じて液状の樹脂が併用され
る。中でも、繊維状の樹脂は、乾式法で一般的に用いら
れている粉末状樹脂のようなダストの発生を伴わないこ
と、また湿式抄造法に代表される湿式法では、粉末状の
樹脂より、水中において、凝結し難く、分散し易く、故
紙と均一な分散状態を形成し易く、抄造綱での目づまり
や漏出などを生じ難いなどの点で有利であり特に好まし
い。

【００１７】なお、樹脂を繊維状に賦形化するに際して
は、安定性及び容易性の観点から、一般的には、元来５
０℃以上の融点を有する含水状態又は非含水状態の樹脂
が選択され、これを従来の溶融紡糸法、例えばノズル方
式、回転ロール方式、フラッシュ方式等により繊維化す
ることもできるが、好ましくは、遠心力の利用による溶
融紡糸法、すなわち、加熱されかつ高速回転している、
外周面に透孔又はスリットを有する円筒状ディスク内に
樹脂を投入して、透孔又はスリットより樹脂を噴出させ
て繊維化する紡糸法である。

【００１８】このように本発明の多層構造体は、少なく
とも、故紙及び必要に応じて加えられる繊維質物質と、
熱硬化性樹脂とを含む混合物から形成される前駆体、又
は該前駆体の積層体、又は複数の前駆体の間に面材（例
えば不織布、織布等）を配置した多層前駆体の両面又は
片面に面材を接触する状態で配置し、これを通気加熱、
オーブン加熱等により加熱処理し、又はプレス機、引抜
き成形機、押出機等により加熱加圧して前駆体を硬化さ
せつつ表面材と一体化することによって、表面材と硬化
体から構成される多層構造を有する板（平板、波板等）
のみならず、曲面を有する長尺物（例えば円弧、中空又
は中実円柱、角柱等）を成形し、更に必要に応じ面材に
適宜な軟質表面仕上げ材を接着剤で接着して製造するこ
とができる。なお、多層構造体の製造に際しては、バッ
チ式又は連続式いずれの方法を採用してもよい。

【００１９】この場合、前記前駆体に含まれる熱硬化性
樹脂は、成形時に表面材の接着剤としても機能するた
め、特に表面材に接着剤を塗布しておく必要はないが、
接着強度を高めるため、必要に応じて更に面材、場合に
よっては前駆体の表面にプライマーや接着剤の塗布を施
してもよく、接着機能を有するフィルムやシートを配置
してもよい。また、多層構造体の一部を成す硬化体は、
前述したような成形操作を採用すれば、１以下の比重に
調整可能なため、総じて多層構造体の軽量化、コスト低
減に寄与することができる。

【００２０】また、本発明の多層構造体は、上述同様に
して成形、更に熱硬化させて得られる硬化体と表面材と
を接着剤により一体に接合させることによって製造する
こともできる。なお、使用する接着剤は、目的に照らし
て任意に選択されるが、具体的には、フェノール樹脂、
尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂
等の硬化型接着剤、酢酸ビニル系樹脂、ホットメルト樹
脂、エラストマー等の粘着型接着剤などが例示される。

【００２１】なお、硬化体の製造に際しては、更に必要
に応じて、例えば、軽量骨材や中実骨材等の充填剤、難
燃剤、可塑剤、防虫・殺菌剤、顔料等を使用することも
できる。このようにして得られる本発明の多層構造体
は、低コストで軽量化も可能で、しかも実用上支障のな
い強度、鋸作業性及び釘打ち性等の加工性を有するた
め、木材代替材料として建築用、土木用、梱包用、搬送
用資材分野で利用することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００２３】参考例（繊維状のノボラック型フェノール
樹脂の製造例） 高速で回転（回転数８０００r.p.m.）している、外周に
２０メッシュの金網を設けた円筒状ディスク内に、１５
０℃の熱風を吹き込みながら、予め加熱溶融されたノボ
ラック型フェノール樹脂を投入して繊維状の樹脂を得、
次いでこれを多数のピンを備えた粉砕機にかけて平均径
１２μｍ、平均長さ２mmの繊維状ノボラック型フェノー
ル樹脂を製造した。

【００２４】実施例１ ヘンシェルミキサー内に水１０リットルと新聞故紙２０
０ｇとを投入後１２０秒間撹拌して得られた故紙スラリ
ーと、参考例で製造した繊維状のノボラック型フェノー
ル樹脂２００ｇと、ヘキサメチレンテトラミン３５０ｇ
とをミキシングタンク内に投入後、撹拌機（回転数６０
０r.p.m.）で２０分間撹拌して混合物を作製した。次い
で、東洋精機製標準角型シートマシン（抄造網１００メ
ッシュ、２５０×２００mm）に前記混合物を投入した
後、底面より水を排出し、更に圧搾脱水して含水率２０
０％の湿潤状態の前駆体を抄造した。次いで、前記湿潤
前駆体を８０℃のオーブン中で乾燥して厚さ１８mm、比
重０．４５の未硬化状態の前駆体を作製した。

【００２５】次に、高さ１８mmの金枠内に予め尿素系樹
脂接着剤（商品名、ユーロイド１２０、三井東圧工業社
製）を塗布した厚さ２mmの合板、上記未硬化状態の前駆
体及び前駆同様の厚さ２mmの合板を順次載置し、圧力１
０kg／cm² 、温度１６０℃、時間３０分の成形条件のも
とで加熱加圧成形した後、取り出して冷却し、周辺部を
カットし、２４０mm×１９０mm×１８mmの三層構造体を
得た。得られた三層構造体については、比重と３点曲げ
試験法（試験片１２０mm×３０mm×１８mm、スパン８０
mm）による曲げ強さを測定した。また、鋸作業性、釘打
ち性及び耐変形性を観察した結果、意外にも面材を有し
ないものより、極めて切り易くかつ側面の欠けの発生も
なく優れた鋸作業性を示し、釘打ち試験（スクリュー釘
を使用し、深度は２０mm）でも、釘が極めて通り易くか
つ欠けやひび割れによる故紙硬化体の欠落もなく、また
釘の保持力は、硬化体側面部で３５kgf 、かつ面材上か
らでは６７kgf と実用的なものであった。しかも常温下
に放置しても反りは認められず優れた耐変形性を有する
ものであった。これらの結果を表１に示す。

【００２６】実施例２ 実施例１において、ヘンシェルミキサー内に投入する新
聞故紙を１６０ｇとし、また、ミキシングタンク内に更
に長さ６mm、平均直径９μｍのガラス繊維４０ｇを投入
する以外は、実施例１と同様にして２４０mm×１９０mm
×１８mmの三層構造体を得た。次に、得られた三層構造
体については、実施例１と同様に比重、曲げ強度を測定
し、また鋸作業性、釘打ち性及び耐変形性を観察した結
果、実施例１と同様に極めて切り易くかつ側面の欠けの
発生もなく優れた鋸作業性を示し、釘打ち試験でも釘が
極めて通り易くかつ欠けやひび割れによる故紙硬化体部
の欠落もなく、また釘の保持力は硬化体側面部で４０kg
f 、かつ面材上からでは７５kgf と実用的なものであっ
た。しかも常温下に放置しても反りは認められず優れた
耐変形性を有するものであった。これらの結果を表１に
示す。

【００２７】 〔表１〕 実施例１ 実施例２ 比重 ０．５６ ０．５６ 曲げ強さ(kgf／cm²) ２５０ ３２０ 釘打ち性 良好 良好 釘の保持力（故紙硬化体の側面） ３５ ４０ （kgf) （面材上） ６７ ７５ 鋸作業性 良好 良好 耐変形性 なし なし

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、故紙及
び必要に応じて加えられる繊維質物質を熱硬化性樹脂で
硬化結合した故紙硬化体の一層を存在させ、かつ適当な
面材と組合せた多層構造体であるため、次のような特徴
を有する。 （１）低コストで軽量化も可能で、しかも実用上支障の
ない強度や、鋸作業性、釘打ち性及び釘の保持力等の加
工性や、耐変形性を有するため、木材代替材料として利
用することができる。 （２）従来廃棄処分されていた故紙の再資源化を可能と
し、また薄い面材の使用が可能であるため、木材資源の
節減、保護に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層構造体の一態様を示す板状の三層
構造体の斜視図である。

【図２】本発明の多層構造体の一態様を示す板状の五層
構造体の斜視図である。

【符号の説明】

１，５，６…故紙硬化体 ２，３，７，８，９…面材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉砕ないし解繊処理された故紙と熱硬化
   性樹脂とを含む混合物を硬化して成る硬化層と面材層と
   の任意の組み合せ一体構造を有する集積体で、かつ最外
   層の少なくとも一面は面材層であることを特徴とする多
   層構造体。
2. 【請求項２】 前記混合物は、更に故紙誘導繊維以外の
   繊維質物質を含む請求項１に記載の多層構造体。
3. 【請求項３】 粉砕ないし解繊処理された故紙と熱硬化
   性樹脂とを含む混合物から形成された層と面材層との任
   意の組み合せの構造を有し、かつ最外層の少なくとも一
   面は面材層である集積体を形成する工程と、該工程で得
   られた集積体を加熱加圧または加熱して硬化結合させる
   ことを特徴とする多層構造体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記熱硬化性樹脂の形状が繊維状である
   請求項３に記載の多層構造体の製造方法。
5. 【請求項５】 粉砕ないし解繊処理された故紙と熱硬化
   性樹脂とを含む混合物から形成された層を加熱加圧また
   は加熱して硬化させた硬化層と面材層との任意の組み合
   せの構造を有し、かつ最外層の少なくとも一面は面材層
   である集積体の各層間を接着剤にて一体化することを特
   徴とする多層構造体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記混合物は、更に故紙繊維以外の繊維
   質物質を含む請求項３〜５のいずれか１項に記載の多層
   構造体の製造方法。