JPS5982499A - セルロ−スを主成分とする成形性組成物 - Google Patents

セルロ−スを主成分とする成形性組成物

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JPS5982499A
JPS5982499A JP58178398A JP17839883A JPS5982499A JP S5982499 A JPS5982499 A JP S5982499A JP 58178398 A JP58178398 A JP 58178398A JP 17839883 A JP17839883 A JP 17839883A JP S5982499 A JPS5982499 A JP S5982499A
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JP58178398A
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ジヨン・ステフエン・フオ−ナデル
ヘンリ−・フランクリン・ロング
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Armstrong World Industries Inc
Armstrong Cork Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルプ組成物、特に所望・の形状に成形するこ
とができるパルプ組成物に関する。
成形されたセルロース質材料の製造は技術的にずっと以
前から知られておシ、良好な外観および耐久性を有する
品物を提供する成形可能な組成物を開発するために多く
の努力が払われてきた。本発明は木質状製品を提供する
新奇の組成物および方法に関する。
多くの文献が所望の形状に成形することができる水性組
成物を記載している。例えば、米国特許第３．８２５．
　ＩＪ　７１号は水性媒質中のケナフ繊維、綿ぼろ、綿
線シ様のぐず綿および結合剤から調製したカード・ボー
ド用組成物を開示している。米国特許第３．９８　ｇ、
　２７０号は３％以下の水と、１〜３０％の植物穀粉お
よび熱可塑性樹脂からなる押出可能な水性組成物を記載
している。米国特許第４，０１２，５．６ｉ号はかな９
の量のぐず新聞紙からなりその新聞紙をパルプにして普
通のは岡抄紙機によってシートに成形し、次に多層シー
トに積層することからなる装飾用積層体（化粧板）の成
形法を開示している。米国特許第１＋、２１１８．７１
１３号は木材ノ！ルプおよび連続的な重合体マトリック
ス相を提供するのに十分な重合体材料のマトリックスか
らなる複合体を開示している。しかしながら、これらの
文献に従って製造された組成物は成形可能な製品を作る
のに十分満足なものであるということが証明されていな
い。
従って、本発明の目的は平らなシートから家具のような
特殊な形状に及ぶ種々の形状に成形することができる水
をベースにした独特な成形可能な組成物を提供すること
である。
本発明のもう１つの目的は所望の形状を有する材料を提
供するためにこれらの材料を利用する方法を提供するこ
とである。
さらに、本発明のもう１つの目的は゛木材・製品として
消費者に受は入れられるのに十分なセルロース質材料か
らなる成形品を提供することである。
本発明のこわ、らおよび他の利点は以下に記載する望ま
しい実施態様の詳細な説明から明白となるであろう。
本発明は、−次結合剤、新聞用紙、サルファイド（亜硫
酸）パルプ、および植物穀粉からなる水性セルロース質
スラリーを調製して必要に応じて種々の形状に成形でき
るという我々の発見に関する。
第１の実施態様における本発明は、１００重量部の一次
結合剤と、約２５〜７００重量部の新聞用紙と、約２５
〜５００重量部のサルファイド・パイプと、約２５〜５
００足量部の植物穀粉と適当量の水からなり、所望の形
状を有する品物の製造に有用なセルロース質（セルロー
スを主成分とする）組成物からなる。
第２の実施態様における本発明は、所望の形状を有し、
１００重量部の一次結合剤と、約２５〜７００重量部の
新聞用紙と、約２５〜５００重量部のサルファイド・パ
ルプと、約２５〜５００重量部の植物穀粉かもなるセル
ロース質製品からなる。
第５の実施態様における本発明は、約２５〜７００重量
部の新聞用紙と、約２５〜５００重量部のサルファイド
・パルプと、約２５〜５００重量部の植物穀粉と、任意
成分からなる水性スラリーを調製する工程と；前記スラ
リーの固体成分上に続いて添加する一次結合剤が析出す
るのに必要なｐＨを調整する工程と一前記スラリーに前
記−次結合剤の１ｏｏ３Ｉ量部を分散させる工程と；過
剰の水を除去して所望り形状を有する予備成形品を作る
工程と；該予備成形品を乾燥する工程からなり、所望の
形状を有するセルロース質物品を製造する方法からなる
。
第４の実施態様における本発明は、約２５〜７００重量
部の新聞用紙と、約２５〜５００重量部のザルファイト
・パルプおよび約２５〜５００重量部の植物穀粉からな
るマスターバッチ・スラＩＪ　−ヲ調製する工程と；該
マスター・バッチ・スラＩＪ−をマットに成形する工程
と；該マットと任意の成分および１００重量部の一次結
合剤とを混合する工程と；その混合した材料を所望の形
状に成形する工程からなり、所望の形状のセルロース質
品を製造する方法からなる。
技術的に胡在知られているセルロース質成形品は最高で
約ヰ０〜ｕ５％のセルロース質材料からなる。さらに高
いレベルのセルロースを含む組成物も知られているが、
これらの組成物は不満足なものが多い。例えば、前記米
国特許第１１．２１１１１！、７１１３号には、約５６
重量％の繊維からなるＮ［Ｌ　ｌ＋の組成物はもろくて
弱い臂開面を示す。
驚くべきことに、我々は成形性組成物が本発明によって
調製できること、それを９０％以上というかなり高い量
のセルロース材料を含む製品の製造に使用できることを
見出しだ。これらの製品は種々の目的、例えば床および
壁用カバー、装飾用品分よび家具類用に有用である。さ
らに、高セルロース含量のため、それらは木材製品とし
ても受理できる。
本発明のもう１つの利点は、先行技術によって現在作ら
れている製品よりもかなり高密度の製品を作ることがで
きることである。従って１本発明は約０．１！　ｇ　１
１１Ｃｒｄ　（５５ｐｃｆ　）またはそれ以上の密度を
有する成形品の製造に都合よく使用することができるが
、ビータ−飽和技術などに基づいた従来技術の方法は著
しく低い密度を有する製品の製造に使用されてきた。
本発明の組成物は１００部の一次結合剤をベースにして
いる。適当な結果が得られる一次結合剤の例としては、
尿素−ホルムアルデヒド結合剤のような熱硬化性または
熱可塑性結合剤、ポリ塩化ビニル結合剤、ポリアクリル
酸塩結合剤、ポリスチレン−ブタジェン（ＳＢＲ）結合
剤、塩素化ＳＢＲ結合剤、およびカルボキンル化ＳＢＲ
結合剤のようなメラミン結合剤およびラテックス結合剤
などを挙げることができる。しかしながら、これらの−
次結合剤は９！１として挙げたのであって。
本発明の範囲を限定しようとするものではないことを理
解されたい。
一次結合剤の目的は得られた製品に木材のような性質を
与えることである。従って、−次綽合剤は、製品が木材
に匹適するように、許容される引張９強さ、横方向強さ
、釘抜き強さ、などを提供できなければならない。望ま
しい実質態様におけるその一次結合剤はローブレックス
（Ｒｈｏｐｌｅｘ）ＴＲヰ０７やハイカー（Ｈｙｃａｒ
）２６７１のような自然架橋性アクリル・ラテックス結
合剤である。
−次結合剤と結合されるものには新聞用紙、サルファイ
ド・パルプおよび植物穀粉があるが、それらは全てセル
ロース成分からなる。新聞用紙およびサルファイド・パ
イプはビータ−飽和技術用の成分として周知のものであ
るが、う成分全ての組合せは独特なものである。植物の
穀粉はパルプおよび新聞用紙の繊維粒間の隙間を充てん
する能力を有し、従って望ましい高充てん現象をもたら
すと思われる。従って１組成物を成形、圧縮した−とき
、高密度で極めて滑らかな表面を有する製品が得られる
。
本発明の実施には約２５〜７００重量部の新聞用紙が使
用されるが、望ましくは約５０〜ＵＯＯ重量部、最適に
は約９０〜３１０重量部の新聞用紙が使用される。サル
ファイド・パルプは約２５〜５ｏｏ重量部、望ましくは
約５０−３５０重量部、最適には約９０〜５１０重量部
が使用される。
植物の穀粉はペカン、クルミ或＾はピーナツの殻のよう
な堅果の殻や、その他コーヒー豆の殻および米のもみ殻
などから得られる。植物の穀粉は約２５〜５００重量部
、望捷しくは約５０〜３５０重量部、最適には約９０〜
３１０重量部が使用される。
１つの望ましい実施態様における前記配合成分は普通の
ビータ−飽和技術を用いて、望ましくは約２〜ｇ重量％
の醐体分を含む水性スラリー中へ一緒に混合される。し
かしながら、技術者の希望に従って多少の水も利用する
ことができる。
前記の一次結合剤およびセルロース配合成分の外に、他
の材料もスラリーに含有させうる。例えば、二次結合剤
は、−次結合剤とセルロース材料間の接着性をよくする
だめに使用されて、フェルト状の固体の湿潤ブランケッ
トが加工中に一層容易に保持されるように湿潤強度を高
め、最終製品の耐衝撃性などを改善する。そのような二
次結合剤としては１例えばデンプン粉、ポリビニル・ア
ルコール、フオンデュ・セメント、ポートランド・セメ
ント５　メデュザ・セメントなどを挙げることができる
。フオンデュ・セメントは水に対して親和力があって、
フェルトにする間に長網抄紙機を介して損失され難いの
で、特に望ましい。これらの材料の量はそれらの性質に
よって変わる。例えば、−失語合剤１００部に対して約
１０−１５０重量部のデンプン粉を使用する（約２０〜
１００部のデンプン粉が望ましい）。同様に、約う０〜
１００部（望１しくは約５０〜９０部）のセメントが使
用される。通常の条件において、結合剤を沈殿するだめ
にｐＨの調節用にミョウバンや水酸化アンモニウムのよ
うな湿ヒ終端添加物が必要である。任意であるが、本組
成物は湿性−強力樹脂およびガラス繊維或いは他の補強
用繊維のような別の添加物も含むことができる。その補
強用繊維は成形工程時の温度に影響されないことが望ま
しいＯ 本発明のセルロース質成分は典型的には最終製品の約１
１３〜９４％（重量）、望ましくは約６０〜９２％、最
適には約７ろ〜９０％を構成する。
前述のスラリー調製における第１工程として、セルロー
ス質成分のスラリーが調製される。例えば、空気羽根車
ビータ−のような普通のビータ−技術を使用して、マス
ター・バッチスラリーが寸断した新聞用紙、分散状のパ
ルプおよび植物の穀粉から調製される。マスター・バッ
チは種々の方法において有利に使用される。例えば、そ
れは周知の方法によって要綱抄紙機上でフェルトにされ
る。フェルトにされた材料は後者の用途にぬれた状態で
保持されるか、或いはドラムまたは他の適当な装置を使
って乾燥され、同様に保持される。
これとは別に、それはさらに二次結合剤、補強材、充て
ん剤などと混合されて最終製品に成形される。
乾燥マスター・バッチを使用する場合は、それは粉砕さ
れ、乾燥状態で他の必要な配合成分と混合され、そして
最終形状に圧縮されるか、または再びパルプにして、他
の成分と混合そして所望の形状にされる。
スラリーから最終製品に成形する望ましい方法は普通、
スラリーにフオンデュ・セメント、デンプン、補強材料
、湿性強力樹脂などのような二次添加物を添加すること
を含む、その後スラリーのｐＨをミョウバン、および水
酸化アンモニウムのような塩基或いは周知の他の方法で
調節する。次に一次結合剤を添加してそれを固体粒子の
上に沈殿させ、所望の形状にされるスラリーにする。
スラリーの成分および特性は技術者の希望に実脅的に依
存して変えることができる。さらに、得られたスラリー
の用途は、セルロース含量が比較的高い（例えば、９０
％）レベルから比較的低い（例えば、）１５％）レベル
に調整される家具から壁および床カバーに及ぶ製品を作
製することができるので、一般に極めて多様であるが、
好みがあることは明らかである。例えば、材料を家具の
ような機能的品物として使用しようとする場合には、高
レベル（３５〜ｌｌＯ％）の−人語合剤が４５％と低い
セルロース含量と組み合せることが望ましい場合が多い
。一方、壁や床カバーのようなシート材を意図する場合
には、高セルロース含量（８５％程度）と対応する低結
合剤含量と組み合せて使用することが望ましい。
シート製品を望む場合には、シートは前述のように調製
され、層状に積層され、プレスまたはエンボシングによ
って複合構造物（床やタイル製品用のウッド型シート材
料として有用である）にされる、。また、それらのシー
トは粉砕して粉砕原料にすることができる。
家具のような装飾用に成形される物はスラリーまたは粉
砕原料から直接調製される。スラリーを使用するときは
、所望の形状を有する鋳造物が金属または望ましくはシ
リコーン、ゴム成形用材料を使用して調製される。その
鋳造装置は過剰の水分除去を助けるために真空装置を備
えるか、或いは通常の非真空型鋳造装置である。いずれ
の場合にも、結合剤をコートされたスラリーは鋳造装置
にポンプで送られて、望ましくはその鋳造物をガーゼで
覆って輪郭のついた裏板を使用して固体に粗成形するこ
とによって予備成形される。ガーゼは過剰水を漏出させ
ると共に湿性パルプに傷を与えることなく裏板を分離さ
せる。予備成形が完了したら、裏板を分離し、ガーゼを
除去して、裏板を再び挿入する。次に、再終工程として
成形された材料は熱と圧力の下で乾燥、冷却そしてプレ
スから除去されて高密度の製品となる。
粉砕原料を使用する場合は、全ての所望成分からなるシ
ート材料が調製そして乾燥される。次にそのシートは望
ましくは均一な粒径を有する原料に粉砕される。これは
、粉砕する前にシートを冷却することによって有利に達
せられることがわかった。しかし、冷却することなくシ
ートを粉砕すると、塊および不均一な粒子がしばしば得
られる。
実質的に不均一な粒子の使用は望ましくない外観および
強度特性をもたらすので避けるべきである。
粉砕された原料は次に鋳型の中に置かれ、そこで前述の
ように高密度製品を得るために圧力下で加熱される。
上記の方法によって、広範囲の密度、例えば００１６〜
０．８８，９／ｄ（１〜５５　ｐｄｆ）を有する製品を
調製することができる。しかしながら、それらの方法は
、技術者の希望によって約０．３２〜ｏ、ｓｇ！９／ｄ
（２ｏ−５５ｐｃｆ）、特に約Ｏ，Ｕ〜Ｏ，Ｆ３８　Ｅ
／７　（５０〜５５　ｐｃｆ　）の密度を有する製品の
調製に特に有用である。
本発明の利点および特徴は次の実施例（説明のだめのも
のであって発明の範囲を限定するものではない）を参照
することによってさらに明確に理解できるものと思われ
る。
例　　１ 本例はマスター・バッチの調製を説明する。２重量％の
固体分からなる混合体を・・イドロパルブ装置内で１０
分間パルプにしだ。その混合体は水とサルファイド・パ
ルプ７、５２　Ｋ９（１６，６ｌｂ）と、新聞用紙７．
５２Ｋｇとベカンの穀粉７．５．２　Ｋりからなった。
ヨルダン式精砕機で精砕後、その原料を１％固体分の軟
度に希釈して、長網抄紙機の湿潤ゲージ’５７５２　　
インチの線上でフェルトにされた。得られた材料は良好
な湿潤強度を有し、巻取って密閉容器に貯蔵した。
例　　２ ７４の水と９９．９　Ｆ　（乾燥重量）のマスター・バ
ッチ（例１）からエア・インペラー・ピータ−でスラリ
ーを調製した。次に、そのスラリーに２５Ｉ（乾燥量基
準）の湿性強力樹脂（ヘルクルズ社製のＫｙｍｅｎｅ　
２０６　＋４　、３．５％の水溶液とシテ）と６７９の
テンプン粉を添加した。１２ｇのミョウバンとｐＨを７
にするのに十分な量の水酸化アンモニウム溶液を添加後
、２５ｇの自然架橋性アクリル・ラテックス−失語合剤
（Ｂ　、　Ｆ　、グツドリッチ社製のＨｙｃａｒ　２６
７１　）を添加した。その結合剤は直ちに微粒子材料の
上に沈殿した。その微粒物質を長網抄紙機型の線上でフ
ェルトにして約１．７１６インチの厚さの製品にしだ。
この製品はその本来の形を失うことなく湿潤状態で保持
、処理そして輸送することができた。ドラム上、約ＩＦ
１９℃（３００Ｆ）の温度で乾燥したとき、乾燥された
製品は同様にその本来の形を維持し、処理および輸送す
ることができた。この材料は後述のように（１）粉砕と
再鋳造および（２）積層をすることが容易であった。
例　　　う 一定量のマスター・バ：７Ｆ−を１ｌ１９℃（３００Ｆ
）でドラム乾燥して後の使用のために保存した。
次に、厚さ３１５２インチのシート材料をフイツツミル
（Ｆｉｔｚｍｉｌｌ）によって粉砕した、そして２種類
の混合物を次のように調製した。
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１１ｎ
　　　ＩＩＩＡマスター・バッチ（乾燥重量）　　　　
　９００９　９００ｇペカン殻粉　穀粉　　　　　　　
　３６．２．９　　−フオンデュ・セメント　　　　　
　　　　−７２１＋９デンプン粉　　　　　　　　　　
　　　３０ｇ　　　うｏｇガラス繊維　　　　　　　　
　　　　　　９．６．９　　９．６９ミヨウバン　　　
　　　　　　　　　　　　３６，９　　５６ｇ水酸化ア
ルミニウム　　　　　　　　　　＊　　　＊註　＊：　
体積は測定しなかった。ｐＨを７に調整するのに十分な
量を添加した。
これらの混合物の調製において、マスター・バッチと過
剰のベカン穀粉は水でスラリーにして、残りの成分を順
次添加した。その混合体を水酸化アンモニウムで中性に
し、最終工程として一次結合剤を添加した。結合剤は直
ちに微粒材料の上に沈殿した。
それぞれのスラリーは適当な型にポンプで送シ込んだ。
１例として、９×９ｘ％　のアルミニウムの型にスラリ
ーを充てんし、ガーゼで覆い、裏板を挿入した。冷圧を
加えて過剰水を絞り出した。
次に裏板を除去し、ガーゼを除去して、裏板を再挿入し
た。湿性成形材料は最後に１７７〜２０１１℃（３５０
〜ＩＩｏ　ｏＦ）で７〜１５分間乾燥して９インチ平方
の乾燥タイルを得た。例３Ａのセルロース含ｉｉ）：約
７９％、一方例３Ｂのセルロース含量は約７３．５％で
あった。
これらのタイルはＡ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　　Ｄ　−１０３７７
８に従って表面に垂直な方向の引張り強さおよびくぎ引
き出しの試験を行った。それらはＡＮＳＩ／ＡＴＭ　　
Ｃ−２０９−７２に記載の方法に従って直角方向の強度
試験も行った。得られた結果を下表に示す： 試　　験　　　　　　試験結果（５測定値の平均値）（
破断係数、にり／ｍ）　　　　　　　５ｇ５　　１０５
．６見掛けの密度（ｇ／ｃ＋＋り　　　　　０．５２’
　　　　　００６９例　　ヰ 例うで説明した乾性マスター・）（ソチを使用して、２
％の固体含量を有する水性スラリーを次の成分から調製
した； 成　　分　　　　　　　　　　　　　　　　　量マスタ
ー・バッチ（乾燥重り　　　　　　　　１１５ｏｇフオ
ンデュ・セメント　　　　　　　　　　　　７２．’Ｊ
、９デンプン粉　　　　　　　　　　　　　　　　　３
０ｇそのスラリーをヨルダン精砕機によって精砕した、
固体含量を１．５％に調整して、次の成分を順次添加し
たニ ガラス繊維　　　　　　　　　　　　　　１ヰＩ４ｇミ
ョウバン　　　　　　　　　　　　　　　　　３６ｇ水
酸化アンモニウム　　　　　　　　　　　　　　＊註　
＊：体積は測定せず、　ｐＨを７に調整するのに十分な
量を添加。
固体含量は１％に調整し、スラリーは長網抄紙機の線上
でフェルトにして湿潤マット材を得た・そのマットは１
４９℃（３００Ｆ）で乾燥してセルロース含量が約１１
９％の１．／１６インチ厚さの層得た。このシートは種
々の方法で次のように処理した： 例　　　）↓Ａ 本例は例ヰのシートを粉砕しその粉末を型に成形するこ
とによるシート製品の調製を説明する。
例ヰに従って調製したｌ／１６インチ厚さのシートの所
定量を約１〜２インチのストリップに切断し、粉末ドラ
イ・アイスで３０秒間覆い、ドライアイスを含むシート
をフイツツミルヘ供給した。得られた粒子は実質的に均
一なサイズで、塊が含まれず、凍結乾燥コーヒーに匹適
する軟度（コンシスチンシー）を有した。
この材料の所定量（ドライアイヌの昇華後室温において
）を％インチの型に入れて、約２１８℃（ｌ１２５Ｆ）
で２０分間約７７に７／ｄ（１１００ｐｓｉ）の圧力下
で圧縮した。
得られた公称％インチ厚さの板はＡＳＴＭのＤ−１０３
７−７１Ｊに従って直角方向の引張シ強さと垂直方向の
ねじ引き出しの試験をした、その結果を下表に示す 板厚（Ｃ１＊）　　　　　　　　　１．２７　　　１，
２８１．１７見掛は密度（ｙ／７）　　　　　０．８１
　　　０．７キ　　１１１破断係数（Ｋり／ｄ）　　　
　２４ｇ　　　　３７７　　１７１例　　　４Ｂ 本例は、積層したビニル構造物を提供するため例４で得
られた複数の層のラミネーションヲ説明する。例４に従
って調製した７層のシートをプレスに入れて２１う℃で
２０分間約ｇ１．２にり／ｄ（１１６０ｐｓｉ）　　の
圧力下に置いた。プレスの片面は材料の面に木目仕上げ
をする木目エンボシング板を備えた。得られた製品は装
飾用壁パネルや家具用の内張り材で見られるような明確
な木目模様を有した。後者は典型的には先行技術におい
てハードボードによって提供される。
例　　　５ 本例は成形品の乾式成形を説明する。湿性最終添加物（
水、Ｋｙｍｅｎｅ、　　ミョウバン、および水酸化アン
モニウム）を除いた配合成分の割合は例３Ｂに示す。粉
砕したマスター・バッチをセメント、デンプン、ガラス
繊維、ポリヒニルアルコールおよび結合剤と一緒に乾式
混合し、その混合体を型に入れた。その型を約７７にり
／ｃｔ　（１１００ｐｓｉ）の圧力下で約２０）１℃に
約２０分間加熱して、例うおよび例１１ニよって得られ
た製品より若干不満足な製品が得られた。
本発明は以上の記載、説明だけに限定されず、特許請求
の範囲の意図する全ての変更、改良を包含する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. １．１００重量部の一次結合剤と、約２５〜７００重量
    部の新聞用紙と、約２５〜５００重量部の亜硫酸パルプ
    と、約２５〜５００重量部の植物穀粉と、適量の水から
    なることを特徴とするセルロースを主成分とする成形性
    組成物。
  2. ２．１００重量部の一次結合剤と、約２５〜７００重量
    部の新聞用紙と、約２５〜５００重量部の亜硫酸パルプ
    と、約２５〜５００重量部の植物穀粉と、適量の水と、
    適量の補強用繊維からなることを特命とするセルロース
    を主成分とする成形性組成物。
  3. ３．１００重量部の一次結合剤と、約２５〜７００重量
    部の新聞用紙と、約２５〜５００重量部の亜硫酸パルプ
    と、約２５〜５００重量部の植物穀粉からなることを特
    徴とする所望の形状を有するセルロースを主成分とする
    製品。 ヰ、　約２５〜７００重量部の新聞用紙と５約２５〜５
    ００重量部の亜硫酸ノ々ルプと、約２５〜５００重量部
    の植物穀粉と、任意の他の成分からなる水性スラリーを
    調製する工程と；前記スラリーの固体成分上に続いて添
    加する一次結合剤が沈殿するのに必要なｐＨを調整する
    工程と； 前記−次結合剤の１００重量部を前記スラリーに分散さ
    せる工程と； 前記スラリーを所望の形状に配置する工程と； 過剰の水を除去して予備成形品を作る工程と； 前記予備成形品を乾燥する工程からなることを特徴とす
    る所望の形状を有するセルロースを主成分とする品物の
    製造方法。
JP58178398A 1982-09-30 1983-09-28 セルロ−スを主成分とする成形性組成物 Pending JPS5982499A (ja)

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