JP3813988B2 - リグノセルロースボードの連続製造方法 - Google Patents

Description

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。
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。
加熱は圧縮すべきマットに水蒸気を送出あるいは供給することによっても達成される。この方法では加熱時間が大幅に短縮され、さらに、水蒸気が導入されると圧縮に対する材料の抵抗が大幅に減少し、要求される圧縮力がより少なくかつ圧縮面がより小さくなる。マット材料に水蒸気を噴射するには噴射ボックスを用いることができるが、これにはある欠点がある。その欠点を回避するため、穿孔されて蒸気送出部材として機能する圧縮ローラが開発された。このような装置はＳＥ ５０２８１０に開示されている。
材料の加熱に蒸気噴霧を使用することは当業界ではよく知られている。たとえば、ＥＰ ３８３５７２、ＵＳ ２４８０８５１、ＧＢ ９９９６９６、ＤＥ ２０５８８２０、ＤＥ ３６４０６８２、ＤＥ ４００９８８３およびＡＵ ５７３９０／８６はファイバボード製造の連続工程における様々な蒸気噴射方法の例を示している。
ＤＥ ３６４０６８２の方法では、蒸気噴射は予圧縮の段階で行なわれる。予圧縮の直後に、材料マットはスチームボックスまたは類似の装置を通過し、そこで結合剤の硬化温度を超えない温度範囲すなわち通常６５〜９０℃の水蒸気の流れにさらされる。材料は次いで、さらに加熱されて硬化しつつ完成形状に圧縮される。
この方法による水蒸気は、実際の予圧縮後に噴霧され、主として後続の処理段階への準備であるので、予圧縮段階において材料の状態に影響を及ぼすものではない。
ＤＥ ２０５８８２０の方法では、実際の水蒸気は予圧縮段階で導入される。そのため、ファイバマットの温度が上昇し、接着剤または結合剤の硬化が始まる。従来の接着剤の硬化は１００℃を超える温度で始まる。そのため、後続の処理段階を行う際に問題が生じる。
本発明の目的は、後続段階の実施が困難にならないような水蒸気送出をもつ予圧縮を達成することにある。
この目的は本発明における請求の範囲第１項の前文および請求の範囲第１項の本文に記載の方法により達成される。
予圧縮段階で、水蒸気を記載範囲の指定の温度で導入することにより、ファイバのスプリングバック特性が、温度上昇およびある程度は含水量の増加のために、使用された接着剤の実質的な硬化を生じることなく減少し、最終圧縮の実施をより困難にすることはない。
本発明の方法により、従来の技術による予圧縮に比較してより小さな厚さまで予圧縮を達成することができる。これに代えて、完成したファイバ材料の結果は、現在のプレコンプレッサよりも寸法の小さなプレコンプレッサを製造することができるということで利用されるかもしれない。
さらに、仕上コンプレッサは、本発明によって予圧縮した後のファイバ部材の厚さが小さいため、圧縮ゾーンをより短くして製造することができる。別の方法では、予圧縮段階の温度を上げることによって、仕上コンプレッサが硬化ゾーンをより短くして製造される。
要するに、これらの長所があるので、従来の技術に比較して製造プロセスのコスト効果が高い。
好適な実施形態によれば、水蒸気は予圧縮に使用するローラを通して直接導入する。この方法では、従来の方法による蒸気送出における欠点をスチームボックスまたは同様の装置を使用して回避する。従来の蒸気送出システムでは、ファイバマット／織物がスチームボックスに対して滑るため、かなりの磨耗が生じ、スチームボックスの滑動面を定期的に交換しなければならず、またファイバマット／織物がスチームボックスに対して滑るため、端縁の密封に関して問題がある。
本発明の代替実施形態の長所は、マットの厚さが予圧縮段階でかなり減少して完成（仕上り）ファイバボードの厚さの２〜３倍相当の厚さとなるところにある。
上述の長所ならびに本発明の方法によるその他の好適な実施形態は従属項に記載する。
本発明の方法は、以下の本発明の好適な実施形態の詳細な説明において添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
第１図は本発明の方法を用いる装置全体の概略断面図である。
第２図は水蒸気を導入するローラの概略断面図である。
第３図は、第２図のローラの一部分の断面図である。
第４図は、第３図のローラの一部分の軸方向断面図である。
マット１は、第１図に示すように、適当なサイズのパーティクルおよび／またはファイバ、接着剤等を含み、これらが図の矢印Ａの方向に送られる。圧縮工程を経る前に、マット１はプレコンディショニングゾーン１９で所定の温度、含水率および密度に調整される。マットは次いで一対のローラ２、３間に送られて予圧縮され、ここで完成ボードの厚さの１５〜２５倍相当の厚さから完成ボードの厚さの２〜３倍相当の厚さまで圧縮される。すなわちここでマットは当初の厚さの約１０％に圧縮される。このプレコンディショニング中に水蒸気を導入するが、これは従来の方法ではスチームボックスにより行う。本発明の好適な実施形態では、水蒸気は予圧縮ローラ２、３の片方または両方を介して直接に取り入れる。
水蒸気の導入はこれによってファイバマットの温度が６０〜９５℃、好ましくは８０〜９０℃となるように調節される。水蒸気の導入によってもたらされる温度上昇およびある程度は含水率の増加により、ファイバマットのスプリングバック特性が減少するため、その圧縮抵抗が減少する。温度上昇が上述の温度を超えないようにすることによって、通常用いられる接着剤の硬化も同時に防止される。１００℃を超える温度は接着剤がかなり硬化する前に達していなければならないからである。水蒸気の噴射時には、ファイバマットの密度を１００〜５００ｋｇ／ｍ³とすべきであり、約３００ｋｇ／ｍ³が好適である。ファイバマットに含まれる空気は水蒸気によって逆方向、すなわちマットの送り方向と反対側に押し出される。
予圧縮を経て、マットはさらに仕上コンプレッサ２０に送られ、完成ボードの厚さに圧縮される。プレコンプレッサ２、３と仕上コンプレッサ２０との間の距離は、その間の転送中に起こる冷却を最小限とするため、できる限り短くすべきである。
仕上コンプレッサ２０の圧縮ゾーンは通常より短い。本発明の方法による予圧縮段階においてファイバマットの厚さがかなり減少しているからである。さらに、仕上コンプレッサ２０の入口温度は従来技術における通常の温度より高いので、硬化ゾーンが通常より短い。
仕上コンプレッサ２０を経て、ボード材料は従来タイプのアフタコンディショニングゾーンを通り、ここで冷却される。
ローラ２、３は両方または片方をＳＥ ５０２８１０に記載されると共に第２図、第３図および第４図に示された方法により構成することができる。
第３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を有して構成されている。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４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２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４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。

Claims (9)

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、これを乾燥し、接着剤で接着してマットを形成し、完成ボードに圧縮し、このマットが水蒸気を導入されつつ予圧縮される、リグノセルロースファイバ材料のボードを連続的に製造する方法であって、ファイバマットの温度が６０〜９５℃の範囲内の値まで増大するように制限された量の水蒸気が予圧縮中に導入されることを特徴とする方法。
2. 前記値が８０〜９０℃の範囲内にある請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 予圧縮のために少なくとも一つのニップローラが使用され、水蒸気がニップローラの少くとも一つを通して導入される請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。
4. 前記ファイバマットは、水蒸気の導入中、１００〜５００ｋｇ／ｍ³の範囲内の密度にされる請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記密度が約３００ｋｇ／ｍ³である請求の範囲第４項に記載の方法。
6. 前記マットは、ファイバボードの完成厚さの２〜５倍の厚さに予圧縮される請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記マットが予圧縮前にコンディシヨニングされる請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記コンディショニングが、所定の温度、含水率および密度に調整することを含む請求の範囲第７項に記載の方法。
9. 導入される水蒸気の量が制御される請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の方法。

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