JPH11510115A - リグノセルロースボードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 材料をパーティクルおよび／またはファイバに砕き、これを乾燥し、接着剤で接着し、マットを形成して完成ボードに圧縮成形し、マットに水蒸気を導入するリグノセルロースファイバ材料のボードを製造する方法。本発明によれば、制限された量の水蒸気を第一の噴射段階で導入する。その量はマットの表面層にのみ浸透し、これを加熱しかつ硬化するように調節される。したがって、表面層の密度が中央層よりも高いボードが得られ、後続の修正圧縮は、表面層の密度を維持しつつ中央層を拡張するところのより大きな厚さを与える。

Description

【発明の詳細な説明】 リグノセルロースボードの製造方法 本発明は請求の範囲第１項の前文に記載のリグノセルロースボードを製造する 方法に関する。 リグノセルロース材料のボードを製造する方法はよく知られており、かつ重要 で実用的な用途を有する。その製造は以下の主な段階、すなわち、原材料を砕い て適当なサイズのパーティクルおよび／またはファイバにする段階、材料を所定 の含水率あるいは含水量になるまで乾燥しかつ乾燥前または乾燥後に材料を接着 剤で接着する段階、接着された材料をいくつかの層から成るマットに成形する段 階、場合によっては冷間予圧縮、予熱、表面への水噴霧等を行い、ボードが完成 するまでストロークコンプレッサもしくは連続コンプレッサにおいて圧力および 熱作用下で加熱圧縮する段階を含んでいる。 従来の加熱圧縮中には、圧縮された材料がヒートコイルを用いて近傍の加熱板 またはスチールバンドから主に加熱される。これらの加熱装置の温度は圧縮すべ き製品の種類、使用する接着剤の種類、所望の容量等により、１５０〜２００℃ である。この方法では、材料中の水分は熱源に最も近い所で蒸発し、乾 いた層がこの領域にでき、圧縮を継続するにつれて水蒸気の前線（前面）が次第 にボードの各側から中心部に向かって移動する。乾燥した層ができるときは、こ の層の温度が少なくとも従来の接着剤の硬化が始まる１００℃であることを表し ている。水蒸気の前線が中心部に達したとき、中心部の温度は少なくとも１００ ℃に達し、ボードの中心も硬化を始めるので、圧縮は数秒内に停止することがで きる。これは従来の尿素ホルマルアルデヒド接着剤（ＵＦ）およびこれと類似の メラミン増強（ＭＵＦ）接着剤のような接着剤を用いた場合に当てはまる。硬化 温度の高い他の接着剤を用いるときは、何らかの硬化が開始する前にボード内に おいてより高温およびより大きな蒸気圧が要求される。ボードの密度特性をその 厚さ方向で制御する従来の熱圧法として様々な方法が開発された。表面層におい ては塗装性、強度その他の特性の向上のために高密度を達成し中央層（中間層） においては適当な低密度を達成することが望ましいことが多い。密度は、中央層 ではできるだけ低くしてボードの低重量と低コストを維持し、しかし受入れ可能 な横強度および他の同様の特性を達成できる十分な高さとすべきである。パーテ ィクルボードの製造時には、水分がわずかに多い粉砕チッ プを用いてボードの表面層の密度をとりわけて高くすることがしばしばある。均 一な材料構造を有するＭＤＦ（中密度ファイバボード）製造のための、熱源間の 距離を所定の方式で制御し、水蒸気前線がボードの中央部に移動するにつれて熱 源を徐々に端部に移動する、様々な圧縮方法が開発された。たとえば、連続圧縮 に関するスウェーデン特許第４６９２７０号および一段階ストロークコンプレッ サに関するスウェーデン特許出願第９３００７７２−２号を見ればよい。ＭＤＦ 製造のために開発された方法は、少なくとも部分的に、他のタイプのボードの製 造にも用いられている。 所望の密度を達成するには、コンプレッサにより高温で高い表面圧をかけなけ ればならない。これはいわゆるストロークコンプレッサにおける非連続圧縮の場 合は問題にならないが、このコンプレッサには厚さ寸法公差が悪い等の他の欠点 がある。連続コンプレッサを使用の場合は、高い表面圧および高温が同時に要求 される結果、スチールバンドと下に位置する加熱板との間のローラフェルトに関 して高精度の解決策を得るために経費がかさんだ。ボードをヒートコイルによっ て加熱する方法は、加熱に比較的時間がかかり、圧縮長さが長く（圧縮面が大き く） なる。さらには、連続圧縮の加熱板に十分な可撓性をもたせることは実際上不可 能であり、かつ密度特性をストロークコンプレッサの場合と同じ許容範囲で設計 することはできない。 現在の連続コンプレッサは温度に関しても（ローラフェルトの潤滑油による） 限界があり、必ずしもすべてのタイプのボードが圧縮できる訳ではない。 ボード製造のもう一つの方法は、ストロークコンプレッサの加熱板間に水蒸気 を導入するものであるが、これもあまり功を奏していない。水蒸気の導入によっ て材料が急速に加熱されるため、加熱に要する時間はきわめて短縮された。さら に、圧縮に対する材料の抵抗が水蒸気導入によって大幅に減少する。これは正の 効果であり、コンプレッサは、より小さな圧縮力を与えると共に短く（圧縮面を 少なく）することができるということを意味する。この方法によるボードで所望 の密度特性を得るには従来の高い表面圧の圧縮技術と圧縮サイクルの始めにおい て従来の加熱板からの熱伝導とを用いねばならず、したがって高密度の表面層を 得るには長い加熱期間が必要であった。その後に始めて水蒸気をボードの中央部 に吹き付けることができた。したがって、新しく形成された高密度の表面層に水 蒸気を吹き 付けなければならないことから問題が生じた。また、高圧と熱伝導が要求される ために所要の圧縮時間がかなり長くなった。これらすべてを要因として水蒸気コ ンプレッサの容量がかなり低下し、あるいはその代わりに圧縮表面が増大し、均 一密度を望む場合に要求される力に比してより大きな圧縮力が要求される。 強度の低い軟質表面層、容認できない塗装性等は上述の製造方法を用いたため に生じるもので、このような層は研磨して除去せねばならない。したがって、ボ ードのタイプ、厚さ等により５〜１５％の材料損失を生じる。 水蒸気導入による連続プロセス加熱を用いるボードの製造も長い間知られてい る。たとえばＥＰ ３８３５７２、ＵＳ ２４８０８５１、ＧＢ ９９９６９６ 、ＤＥ ２０５８８２０、ＤＥ ３６４０６８２、ＤＥ ４００９８８３、およ びＡＵ ５７３９０／８６を見ればよい。 水蒸気は材料マットにスチームボックスを用いて噴射できるが、これにはある 欠点がある。その欠点をなくすため、蒸気導入部材として働く穿孔された圧縮ロ ールを有する装置が開発された。その装置がＳＥ ５０２８１０に記載されてい る。 ＳＥ ５０２２７２は蒸気加熱の長所を利用して完成（仕上がり）ボードの所 望密度特性を達成する方法を記載している。圧縮は二段階で行い、マットは、第 一段階で、マットの厚さを横切ってほぼ均一の密度特性をもつ適度な密度に圧縮 される。第二段階では、マットは、ボードの表面層が中央部分よりも高密度であ るように密度特性が不均一である高密度に圧縮される。両段階の間にボードは十 分もしくは部分的に硬化される。 本発明の目的は、所望の密度特性をもつファイバボードを製造する従来技術に おける欠点を取り除くと共に、ファイバマットの蒸気加熱を利用することにある 。 本発明によれば、その目的は請求の範囲第１項の前文に記載の方法および同請 求の範囲の本文に記載の各段階によって達成される。 この方法で水蒸気を導入することによって、ファイバマットは、表面層が軟ら かくて水蒸気の導入により硬化するが中央層は実質的に影響されない不均一な構 造がもたらされる。したがって、後続の修正（較正）圧縮が、予圧縮時よりも大 きい厚さで生じる一定密度特性のボードを作り、影響を受けない中央層は、密度 を実質的に維持する表面層下で広がることができるよ うな状態が生まれる。したがって、中央層の密度は表面層の密度より低い。はじ めに述べたように、ボードの表面層の密度が残る部分より高いことが望ましい場 合が多く、本発明の方法はこれを達成する簡単にしてかつ経費のかからない解決 策を提供するものであり、このような密度のボードを製造するために従来技術が もっている欠点は回避される。 マットは蒸気噴射時またはその直前に予圧縮すべきである。 この方法はとりわけボードの連続製造に適しており、水蒸気は予圧縮に使用す るローラのところで導入することが好ましい。 密度の高い表面層の厚さは導入する水蒸気の量の調節によってもたらされるの で、ボードの曲げ強さおよび処理しやすさ等の特性は用途別に各々合わせること ができる。 本発明の方法の上述ならびに他の好適な実施形態はその後の従属項に記載され ている。 本発明の好適な実施形態を以下に詳細に説明しかつ図面に示す。 第１図はマットの長手方向および圧縮時のボードの概略断面図である。 第２図は本発明により製造したボードの拡大断面図である。 第３図は第２図に示すボードの密度特性を示す線図である。 第４図は水蒸気を導入するローラの概略断面図である。 第５図は第３図のローラの一部断面図である。 第６図は第５図のローラの軸方向断面図である。 第７図は本発明の好適な実施形態による別の処理段階を示す概略断面図である 。 第１図は、ファイバマット１が矢印Ａ方向に送られ圧縮されてボード２１とな るところを示す。マットは一対のローラ２、３により所望の表面密度に近い密度 まで予圧縮される。水蒸気はローラ２、３を通して以下にさらに詳しく説明する ように導入される。ローラ２、３を通して導入される水蒸気の量は、水蒸気が浸 透してマットの表面層のみを加熱するように慎重に調節される。この表面層の厚 さは加えられる水蒸気の量に比例するので水蒸気の量によって調節できる。 表面層は導入された水蒸気の加熱によって軟化しかつ硬化する。水蒸気が浸透 しないマットの中央層は影響を受けない。 一対のローラ２、３を通過後、マットは修正ゾーンに送られ、ここで所望の仕 上がり厚さに修正される。この厚さはマットがローラ２、３を通過するときの厚 さよりも大きく、そのため影 響を受けない中央層が拡大する。このゾーンを通過するときに中央層が硬化する 程度に熱が導入される。ローラコンプレッサ２２は、たとえば従来のローラフェ ルトもしくはハイドロリックフェルト等の別の装置でもよい。その結果、完成（ 仕上り）ボードの表面層は中央層より密度が高い。対ローラ２２間の圧縮段階中 、熱が導入され、ボードを圧縮する間に中央層が硬化して既存の膨張力に耐える 強度を得るまで加熱される。 第２図は完成ボード２１の断面を示す。表面層２１ａおよび２１ｂの密度はお よそ８００ｋｇ／ｍ³であり、中央層の密度はおよそ６００ｋｇ／ｍ³である。こ れを第３図の線図に示す。 ローラ２、３は両方もしくはいずれかをＳＥ ５０２８１０に記載されかつ第 ４図、第５図および第６図に示すように設計することができる。 第５図に示された圧縮および噴射ローラ２はマット１に水蒸気を送る穿孔ケー シング面６を有して構成される。軸方向チャンネルシステム７をローラ２の周囲 のケーシング面６の内側に設ける。チャンネルシステム７は水蒸気をローラ２の 全面、すなわちマット１の幅に沿って分配するように構成されている。調整可能 なスライディングシュー（第６図）がローラ２の端部 に密封係合されており、チャンネルシステム７に水蒸気を導入する。水蒸気の導 入は、マット１が圧縮されるローラ２の限定された（扇形の）部分（第４図）に 対して行われる。この限定部分９は、そのまわりに見られるように、ローラ２が マット１に接触する封止ゾーン１０によりその両側が囲まれている。チャンネル システム７はローラ２の対向端で閉じることができる。代替実施形態では、スラ イディングシュー８を両端に各々設けることができる。 スライディングシュー８は、これが周方向に調節可能であるように、調節可能 なスタンドによって正しい位置に保持される。この方法では、蒸気噴射部９の位 置を変えることができる。スライディングシュー８は、ローラ２の端部の処理面 を支承する低摩擦材料で作られた交換可能な磨耗部１４を含むことが好ましい。 これにより、スライディングシュー８は、ばね、圧縮空気、油圧等によりローラ ２の端部に保持かつ押しつけられてシール面における漏れを最小限にとどめるこ とができる。 スライディングシュー８は一つまたは各々表面積の異なる二つ以上のチャンネ ル１１、１２、１３を設けて構成することができる。交換可能な磨耗部１４内に 様々な開口を画定すれば、 この磨耗部は変更可能な開口をもつスライディングプレートとして使用すること もできる。したがって、蒸気噴射部９の大きさも変えることができる。さらに、 水蒸気の流れおよび圧力を噴射部９の箇所によって各々変えることもできる。ス ライディングシュー８のチャンネルは洗浄および吸引のために使用することもで きる。 第６図は、ローラ２の端部に対するスライディングシュー８の接触面を示す。 これによれば、スライディングシュー８には、蒸気用噴射チャンネル１１、洗浄 チャンネル１２および吸引チャンネル１３が備えられている。 ローラ２の穿孔ケーシング面６は、ローラ上に加熱収縮させたリング形状の、 打抜きまたはドリルで穴あけされたシートメタルとすることができる。このシー トメタル用の軸方向支持成形品１５は、フライス加工または鋳造によりローラの ケーシングシートメタル１６に形成されるか、もしくはシートメタルがケーシン グシートメタル１６の凹所に取り付けられる別個の成形品として構成されてもよ い。これらの成形品は同時に、ケーシング面６の内側に設けられたチャンネルシ ステム７を制限することができる。 スライディングシュー８により覆われていないローラ端部のチャンネルシステ ム７の開口は低摩擦材料から作られた調節可能なスライディングリングを該端部 に押圧して密封することができる。 第７図は、実際の圧縮前後に行うことが好ましい様々な処理段階を含む本発明 による方法を示す。マット材料１は所定の温度、含水率および密度となる。 完成圧縮ボード２１はアフターコンディショニングゾーン２０を通過する。さ らに、圧縮されたボードから放出されるホルマルアルデヒド等のガスがこのゾー ンで収集される。圧縮から生じるボードの高温はボードを取扱いしにくくなる程 度まで柔軟にするため、ボードはこのコンディショニングゾーンで冷却される。 本発明の方法の好適な実施形態に関する以上の説明は両側の密度が高い表面層 のボードの製造について記載したものである。当業者には分かるように、水蒸気 をマットの片側にのみ導入してその側の密度を高くしたボードを製造することも できる。同様に、水蒸気の量を調節してマットの両側にそれぞれ異なる量の水蒸 気を導入し、増大した密度で厚さが 異なる表面層をもったボードを得ることができることも分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シスレゴード，ラシユ−オツト スウエーデン国、エス−855 90・スンス バル、ベステツロ・4159 (72)発明者 シエーデイン，チエル スウエーデン国、エス−860 33・ベリエ フオツシエン、ペー・ウー・ボツクス・ 3640 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．材料をパーティクルもしくはファイバまたはその両方に砕き、乾燥し、接着 剤で接着し、マットを形成して、完成ボードに圧縮成形し、前記マットに水蒸気 を導入するリグノセルロースファイバ材料のボードを製造する方法であって、第 一の水蒸気噴射段階において、前記水蒸気が前記マットの表面層にのみ浸透して これを加熱かつ硬化するように制限された量の水蒸気が導入されることを特徴と する方法。 ２．前記マットが予圧縮され、該予圧縮中またはその直後に前記制限された量の 水蒸気が導入される請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記方法が連続プロセスで行われ、圧縮ローラの少なくとも一つが前記予圧 縮に使用される請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．前記制限された量の水蒸気が前記圧縮ローラの少なくとも一つを通して導入 される請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記マットの蒸気加熱された表面層は、前記表面層が中央層よりも高い密度 をもつように所望のボード厚さに修正圧縮さ れる請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方法。 ６．前記中央層が拡張される請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記修正プロセスは、前記中央層の拡張を可能にするために予圧縮で得られ る厚さよりも大きな厚さで行われる請求の範囲第６項に記載の方法。 ８．導入する水蒸気の量は高密度層の所望の厚さにより調節される請求の範囲第 ５項から第７項のいずれか一項に記載の方法。 ９．前記修正圧縮が加熱されつつ行われる請求の範囲第５項から第８項のいずれ か一項に記載の方法。 １０．前記加熱は修正圧縮中に行われ、前記中央層が硬化するまで継続される請 求の範囲第９項に記載の方法。 １１．前記マットが前記予圧縮の前にプレコンディショニングされる請求の範囲 第２項から第１０項のいずれか一項に記載の方法。 １２．前記完成圧縮ボードは、該ボードの含水率を変更するためにアフターコン ディショニングされ、該ボードから放出されるガスを分離する請求の範囲第１項 から第１１項のいずれか一項に記載の方法。 １３．前記ボードが前記アフターコンディショニングで冷却される請求の範囲第 １２項に記載の方法。