JPH10100115A

JPH10100115A - 複合繊維板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10100115A
Application number: JP27694196A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Osawa; 澤壽也大; Katsumi Onozuka; 克己小野塚; Hisato Sakazume; 爪久登坂
Original assignee: Hokuetsu Paper Mills Ltd
Current assignee: Hokuetsu Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、原料問題に対しては一般に
回収されても再生利用が困難でごみ化しようとしている
難離解性古紙を原料とすることで根本的な原料問題対策
とするとともに従来技術の高密度化の隘路に対しては、
適当な条件下でペレット状に造粒した古紙をコア材とし
て利用する複合繊維板を提供することにある。【解決手段】本発明に係る複合繊維板は、熱圧で作ら
れる表裏層及び中層からなる３層構造の繊維板に於い
て、シート乃至板状の表裏層に対し、中層はパルプ繊維
と合成樹脂バインダーを主体とした古紙より得られたペ
レットが充填され、かつ合成樹脂バインダーにて溶融固
着せしめたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は木材工業に於ける合
板、パーティクルボード、ファイバーボードの分野で利
用される他、近年森林資源保護の目的で古紙を利用して
なるこれらの代替品として使用される分野での利用や或
いは繊維板分野等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】合板においては木材を薄くむいて作られ
る単板を何枚も接着剤で積層して板とする。この際単板
の木目の影響を均すために１枚ごとに直交させて奇数枚
を合わせる。この時使用される接着剤はフェノール樹
脂、尿素メラミン樹脂、尿素樹脂などでいずれもホルマ
リンとの縮合物である。

【０００３】パーティクルボードは主として木材、他に
バガス、わらなどの植物繊維を原料として小片に切削
し、乾燥、尿素樹脂またはフェノール樹脂などの接着剤
を添加して熱圧形成して板状にして作られる。ファイバ
ーボードは植物繊維を主原料としパルプ化し、必要に応
じて添加剤を加え、フォーミング、乾固成形、熱処理、
増湿処理、仕上げをへて作られる。これらの代替品とし
て古紙を利用する場合は、古紙を乾式または湿式で粉
砕、解繊して原料とし、上述の従来技術において一般的
には抄紙技術で得られる板紙を貼合して必要な厚さの製
品に作られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では原料を世
界的な森林資源保護が進められている中で直接木材に依
存している。またこれらの代替品を従来技術により古紙
原料から作ろうとすると再生利用容易な古紙に限定され
る。また、古紙を使用して代替品を作る際に必要な強度
を得るために強圧しなければならないが、この強圧によ
って重い製品となり、製品上、問題があった。又、回収
されても抄紙技術で再生利用が困難な難離解性古紙は焼
却されている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、先ず原料問
題に対しては一般に回収されても再生利用が困難でごみ
化しようとしている難離解性古紙を原料とすることで根
本的な原料問題対策とした。更に従来技術の高密度化の
隘路に対しては、適当な条件下でペレット状に造粒した
古紙をコア材として利用することで解決しようと試み
た。以下その具体的な方法の詳細を説明する。

【０００６】［古紙原料］一般の印刷損紙や新聞・雑誌
であれば容易に再生利用されるが、樹脂含浸やフィルム
をラミネートした古紙は高度の耐水性を持ち容易に離解
されない。敢えて再生処理をしてもいたずらにエネルギ
ー、薬品、用水などが過大にかかり、再生利用のメリッ
トよりも反って経済性のみならず環境負荷のデメリット
も無視できなくなる。また再生しても分離されたフィル
ムなどの樹脂分の廃棄の問題が新たに発生する。本発明
においてはこれらの難離解性古紙はむしろ歓迎されるべ
き原料である。

【０００７】［表裏層］先ず熱圧で作られる表裏層及び
中層からなる３層構造のうちのシート乃至板状の表裏層
を板紙で作る場合は、常法の板紙製造装置で一般的な多
筒式板紙抄紙機または巻取板紙抄紙機を用いて板紙を作
り、この板紙を必要に応じて貼合せる。本件の古紙原料
は原則的には難離解性古紙を用い、一般紙では忌避され
る樹脂系統の異物は分離除去は行なわない。これらの異
物は要求される製品の表面性によっては叩解して均質性
を高めることが出来る。また製品の二次加工に於いて、
印刷適性や接着性などで特に支障がある場合は常法に準
じて、抄紙以前にセントリークリーナーやスクリーンで
分離除去する。

【０００８】［中層］本発明において中層を形成するペ
レットは、パルプ繊維と合成樹脂バインダーを主体とす
るものである。パルプ繊維としては、一般に回収されて
も抄紙原料として再生利用が困難でごみ化しようとして
いる難離解性古紙が主として用いられる。望ましい古紙
としてはクラフト紙或いは板紙に熱可塑性合成樹脂フィ
ルムをラミネートしたもの、ＳＢＲラテックス、クロロ
プレンラテックス、ＮＢＲラテックス、酢酸ビニルラテ
ックス、アクリルラテックス、塩化ビニルラテックスな
どを樹脂含浸したものがある。

【０００９】合成樹脂バインダーとしては、上記古紙の
熱可塑性合成樹脂フィルム、含浸用ラテックスなどをそ
のまま用いるが、所望により更に、例えばウレタン樹
脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル
等のような熱硬化性合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹
脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱
可塑性ポリアミド、熱可塑性ウレタン樹脂、アクリルニ
トリル−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共
重合体等の熱可塑性合成樹脂等があり、或いは上記合成
樹脂にかえて合成樹脂を生成するメラミン樹脂プレポリ
マー、尿素樹脂プレポリマー、フェノール樹脂プレポリ
マー、ウレタン樹脂プレポリマー等が用いられ、上記合
成樹脂が二種以上の混合、更に熱硬化性合成樹脂と熱可
塑性合成樹脂を併用されてもよい。上記原料以外、所望
ならば更にワックス、パラフィン、シリコンの撥水剤等
が添加されてもよい。

【００１０】このような３層の積層構造では中層のコア
材の耐水性が不十分な場合は吸湿によって容易に剥離し
て実用に耐えない。ペレットの合成樹脂バインダーはこ
の耐水性を強化する目的と圧縮強度を補強する目的があ
る。ペレットが後述するように骨材としての機能を果た
すにはそれ自体圧縮強度が充分高くなければならない。
例えばポリエチレンフィルムをラミネートした包装紙屑
を使用するときは、ポリエチレン樹脂量が約３０％位の
場合、既に含まれるポリエチレンそのものが耐水性バイ
ンダーとなる場合もある。この耐水性バインダーはホッ
トプレスで充分な平面性が得られれば、熱硬化性でも熱
可塑性でもよい。

【００１１】［ペレットの製造］ペレットの製造は、上
記古紙を通常の乾式粉砕法で粗砕し上記合成樹脂バイン
ダーを通常繊維固形分対合成樹脂バインダー固形分とし
て２〜８０重量％になるように調整する。例えばタンブ
ラーミキサー、高速回転ミキサー、Ｖブレンダー、リボ
ンブレンダーなどを用いて混合する。また上記造粒原料
の合成樹脂バインダー添加を従来製紙技術の湿式混合か
ら脱水による水分調整或いは乾燥による水分調整をして
もよい。次いで上記造粒原料は造粒機でペレットに製造
される。造粒機は非スクリュータイプ造粒機或いは樹脂
加工のスクリュータイプ押出機が用いられる。古紙の粉
砕物或いは湿式混合脱水物及び乾燥物は嵩高く非スクリ
ュータイプ造粒機が特に扱いよい。

【００１２】非スクリュータイプ造粒機で５ｍｍ径で２
０ｍｍ長のペレットを造粒する場合は、５ｍｍ径の穴を
多数有するダイスに上記造粒原料を強圧で押し込み、穴
に圧入され成形されてダイス裏面より２０ｍｍ押し出さ
れたところに設定したカッターで切断される。一方スク
リュータイプ押出機を用い造粒する場合は、押出機出口
にホットカットペレタイザーやストランドダイやカッタ
ーで行われる。ペレットの嵩比重は、それ自体の比重、
形状、大きさなどに影響され、その原料配合や製造条件
によって決まり更に造粒圧力に影響される。その影響の
度合いは造粒時の原料の可塑性による。この可塑性は前
述の造粒機では古紙原料の粉砕、解繊状態の他に、含有
水分、温度に依存する。このようにして製造されるペレ
ットをホットプレスで積層する場合、圧縮と軟化に伴っ
てペレットが適当に変形しプレス平面に順応してゆくた
めに軽い方がよい。本発明は、嵩比重が０．２未満では
飛散し易くハンドリングが困難になるため原料配合や製
造条件からペレット嵩比重は０．３〜０．５に製造され
る。

【００１３】［繊維板の製造］繊維板の製造に際して
は、上記ペレットに対して所望により更に上記熱硬化性
樹脂を通常固形分対固形分として２〜２０重量％程度に
なるよう追加添加混合して繊維板原料を調整する。上記
繊維板原料は通常の乾式法によって繊維板に製造され
る。即ち上記繊維板原料をベルトコンベア等の基台上に
散布して所定厚のマットをフォーミングし、マットをプ
レス成形機によってホットプレスして繊維板を製造す
る。プレス条件は使用する繊維の種類、合成樹脂バイン
ダーの種類によって変わるが、例えばポリラミワンプと
フェノール樹脂の場合にはプレス温度１７０℃〜２２０
℃、プレス圧力５〜３５ｋｇｆ／ｃｍ² 、プレス時間１
〜５分程度である。中層のペレット密度は、ホットプレ
スの圧締と加熱に伴って軟化しプレス平面に順応し密度
を高めてゆくが、安価で堅固且つ軽量な繊維板は中層の
ペレットを適度に圧縮することで達成するため仕上がり
密度は０．６〜１．０ｇ／ｃｍ³ にする。又、中層の構
成比率は、軽量化とコストに関わり表裏層の目付と密度
により５１〜９７重量％が望ましい。

【００１４】中層の素材の構成をホットプレスで積層す
る場合、充分な平面性を得るにはペレット自体が熱可塑
性であることが望ましく、加熱でペレットが十分軟化し
て必要最少限度の圧縮圧力で満足すべき平面性が得られ
ることが低比重・軽量化のためには肝要である。しかし
この積層板を構成するバインダーが熱可塑性バインダー
のみの場合はこの軟化状態はプレス後、脱型時のハンド
リングを著しく悪くし、得られた平面性を損なって良好
な製品を得る事が困難である。従来技術ではこのホット
プレスの後にコールドプレスのサイクルを後続させ固化
させてから脱型するが、加工時間、熱エネルギーのロス
が大きく加工費がコスト圧迫していた。

【００１５】本発明ではこの対策として熱硬化性のバイ
ンダーを併用している。例えば水溶性のフェノール樹
脂、尿素樹脂、メラミン樹脂あるいは尿素／メラミンの
共縮合樹脂などの水溶液に、ポリエチレンラミネート包
装紙屑を用いて造粒して得たペレットを浸せきしてコア
層とし、表裏層にそれと同様な熱硬化性樹脂を内添また
は外添したものを用いる。この構成物をホットプレスす
るとき適当な条件下においてペレットは、それ自身の熱
可塑性内部バインダーであるポリエチレンの軟化に伴っ
て適当に変形しつつプレス平面に順応してゆく。この経
過において、ペレット間およびこのペレットコア層と表
裏層の界面に存在する熱硬化性樹脂は縮合反応を開始、
漸次硬化するのである。ホットプレスの終点においては
ペレットコア層は軟化して充分な平面性を形成し、ペレ
ット間の熱硬化性樹脂は完全に硬化してその形状を拘束
固定するのみならず、同時に硬化した表裏層はさらにそ
れを補強する。従ってホットプレス終点での製品の脱型
の際してはすでに平板に成形固化された製品はコールド
のサイクルなしに容易にハンドリングすることができる
ので著しく生産性を向上させるのである。

【００１６】

【作用】従来技術では諸強度を発現させるには緻密な構
造にしなければならず、古紙原料では比重は１．０〜
１．２位になってしまう。古紙パルプの主成分のセルロ
ースの比重は約１．５であるので製品容積の約半分が空
隙である構造にしないと目的の製品比重にはならない。
本発明では強度低下対策を熟慮した結果、この空隙の構
造を３層構造の中層に適当な形状、見掛け比重、圧縮強
度等を有するペレットを配置させることで成功させた。
軽量にして充分な曲げ強度を発現する典型的な構造とし
て段ボールがある。段ボールの中芯の強度が製品強度に
影響し、更にハニカムコアの様に高い圧縮強度を有する
３層構造では軽量にして高い曲げ強さ、曲げ弾性率を発
現するという事実がある。

【００１７】本発明でもこのハニカム構造を理想的なモ
デルとして、現実的にこの理想にアプローチできる可能
性を求めて鋭意試行錯誤を繰り返した。その結果、低い
比重、高い曲げ強さ、高い曲げ弾性率を達成するための
前提条件は出来るだけ軽く少ない原料を効果的に造粒し
て使い、強靭な表裏層に対し圧縮強度の高い中層を形成
させる事であることを発見した。本件発明の骨子は、古
紙を主原料として緻密にして強靭な表裏層と軽量にして
耐圧縮性の中層の３層構造において、特に該中層に古紙
より得られたペレットを用いることである。従って表裏
層が板紙に限定されるものではなく、本件の板紙同等の
機能を有するものであれば板紙に代わり得る。

【００１８】

【実施例】

実施例１表裏層は、クラフト袋古紙／段ボール古紙＝５０／５０
重量部をパルプ原料とする紙（５００ｇ／ｍ² 、厚さ
０．４８ｍｍ）を抄造した。，中層には、ポリエチレン
ラミネート包装古紙（クラフト紙／ＰＥ＝８５／１５重
量％）を、ロータリーカッター（５×３０ｍｍ穴スクリ
ーン）で粗砕し水分２０％に加湿して、造粒機（不二パ
ウダル社製ディスクペレッターＦ−４０型ダイス
穴径５ｍｍφ、カッター位置２０ｍｍ）にて長径２０ｍ
ｍ、嵩比重０．３１のペレットを成形した。更にペレッ
ト間バインダーとしてフェノール樹脂１５．０重量％添
加した下記の中層用繊維板原料を得た。クラフト紙７４重量％ＰＥフィルム１３重量％フェノール樹脂１３重量％

【００１９】複合繊維板の製造は、表裏層とのバインダ
ーにメラミン樹脂（サントップＭ−７１４日産化学）
５０ｇ／ｍ² を含浸した裏層（上記抄造紙）を下型にセ
ットし、上記中層用繊維板原料を散布されマットがフォ
ーミングされる。フォーミングされたマットは予備プレ
スされ、次いで同様にメラミン樹脂５０ｇ／ｍ² を含浸
した表層をセットし、下型と上型の間にスぺーサーを入
れたプレス成形機で２００℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ² 、９
０秒間ホットプレスされ、中層構成比率８９重量％の１
００００ｇ／ｍ² 繊維板が製造される。このようにして
得られる繊維板の密度と物性の関係を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１によれば、本実施例の場合、繊維板の
密度１．００ｇ／ｃｍ³ で曲げ強さ６６４ｋｇｆ／ｃｍ
² 、吸水率１６．２ｗｔ％となって堅固な耐水部材とな
り、密度低下しても耐水性を保持している。しかし、中
層密度０．５９ｇ／ｃｍ³ の場合、実施例１の合成樹脂
バインダー量では層間剥離を起し曲げ強度が低い。一般
に曲げ強度は、繊維板のコストに関わる合成樹脂バイン
ダー量に大きく関係する。安価で堅固、且つ軽量な繊維
板は中層ペレットを適度に圧締することで達成する。
又、本実施例の繊維板は繊維配行性なく縦方向にも横方
向にも優れた寸法安定性を有し、例えば両面に化粧板を
貼着される繊維板の心材として有用である。

【００２２】実施例２図１から図３に本実施例を示す。図中、１は表層、２は
中層、３は裏層、４はペレットをそれぞれ示す。中層２
は、粗砕されたポリエチレンフィルムラミネート包装紙
（クラフト紙／ＰＥ＝８５／１５重量％）６０重量部と
粗砕された牛乳パックから剥離したポリエチレンフィル
ム４０重量部とを、１００リットル高速回転ミキサーで
約３分間混合後排出し、水分５％の上記原料を実施例１
同様に長径２０ｍｍ、嵩比重０．４１のペレットを成形
する。中層を形成する繊維板原料の組成は下記の通りで
ある。クラフト紙５１．０重量％ＰＥフィルム４９．０重量％

【００２３】次いで表裏層に板紙（ＮＵＫＰ／ＰＥ−Ｓ
ＷＰ＝５０／５０１０００ｇ／ｍ² ）（図１参照）、
研磨紙（１５０ｇ／ｍ² ）（図２参照）、ベニヤ板（３
プライ／２．３ｍｍ）（図３参照）を組合わせメラミン
樹脂（サントップＭ−７１４日産化学）２０ｇ／ｍ² を
表裏層側に塗布し、実施例１と同様にプレス成形機で１
２ｍｍ繊維板になるよう中層を形成する繊維板原料を調
整し貼着された３層構造の複合繊維板を製造した。この
ようにして得られる繊維板の物性を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明は熱圧で作られる表裏層及び中層
からなる３層構造の繊維板に於いて、シート乃至板状の
表裏層に対し、中層には回収されても抄紙原料として再
生利用が困難でごみ化しようとしている難離解性古紙を
使用してペレットに成形した繊維板原料をマットとして
使用するもので、ホットプレスした３層構造の繊維板
は、プレス圧縮率により空隙ができ、軽量かつ優れた平
滑性と耐水性を有する繊維板が製造できる。更に、本発
明繊維板を積層すれば容易により強固な軽量繊維板が製
造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す断面図で、板紙
／ペレット／板紙の３層構造を示す。

【図２】図２は本発明の他の実施例を示す断面図で、研
磨紙／ペレット／研磨紙の３層構造を示す。

【図３】図３は本発明の他の実施例を示す断面図で、ベ
ニヤ板／ペレット／ベニヤ板の３層構造を示す。

【符号の説明】

１表層２中層３裏層４ペレット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱圧で作られる表裏層及び中層からなる
３層構造の繊維板に於いて、シート乃至板状の表裏層に
対し、中層はパルプ繊維と合成樹脂バインダーを主体と
した古紙より得られたペレットが充填され、かつ合成樹
脂バインダーにて溶融固着せしめることを特徴とする複
合繊維板。
【請求項２】前記ペレットは内部バインダーが熱可塑
性樹脂であり、該ペレット間のバインダーが熱可塑性樹
脂又は熱硬化性樹脂であり、ペレットと表裏層とのバイ
ンダーが熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１
記載の複合繊維板。
【請求項３】シート乃至板状の表裏層に対し、中層は
ペレット／シート乃至板状／ペレットの構成に積層した
ことを特徴とする請求項１又は２記載の複合繊維板。
【請求項４】ペレットは難離解性古紙が原料であるこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載の複合繊維板。
【請求項５】熱硬化性樹脂を内添又は外添した裏層を
下型にセットし、次いで、予め熱可塑性樹脂を有する古
紙から作られたペレットを前記と同種の熱硬化性樹脂水
溶液に浸せきしたものを前記裏層上に散布してマット状
にフォーミングし、さらに上記裏層と同種の熱硬化性樹
脂を内添又は外添した表層をセットし、下型と上型との
間にスペーサーを入れてプレス成形機でホットプレスす
ることを特徴とする複合繊維板の製造方法。