(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屑になっている再生利用された接着積層廃棄物を含む木材複合材料であって、前記着積層廃棄物が接着材料、グルー及び剥離材料を含み、前記剥離材料がシリコーンをベースとする薬剤を含み、前記屑が前記木材複合材料とされており、かつ前記接着積層廃棄物が、接着積層生産、接着積層プレス施設及び／又は接着積層物の末端使用者から得られることを特徴とする、木材複合材料。
【請求項２】
前記接着材料及び／又は前記剥離材料が、木質繊維をベースとする成分及び／又はプラスチック若しくはポリマーをベースとする又は他の有機の成分を含むことを特徴とする、請求項１に記載の木材複合材料。
【請求項３】
前記接着材料及び／又は前記剥離材料が、木質繊維をベースとする紙であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の木材複合材料。
【請求項４】
前記接着材料及び／又は前記剥離材料が、上質紙であることを特徴とする、請求項３に記載の木材複合材料。
【請求項５】
追加のプラスチックを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の木材複合材料。
【請求項６】
カップリング剤、タルク、着色剤、スリップ剤、難燃剤、防カビ剤及び紫外線安定剤からなる群から選択される添加剤を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の木材複合材料。
【請求項７】
木材複合材料の製造方法であって、接着積層廃棄物が、木材複合材料生産に再生利用され、接着材料、グルー及び剥離材料を含む前記接着積層廃棄物が、接着積層生産、接着積層プレス施設及び／又は接着積層物の末端使用者から集められ、前記接着積層廃棄物が屑にされ、かつ前記木材複合材料が前記屑から形成され、前記剥離材料がシリコーンをベースとする薬剤を含むことを特徴とする、木材複合材料の製造方法。
【請求項８】
追加のプラスチックを前記接着積層廃棄物に添加し、かつ前記接着積層廃棄物及び前記追加のプラスチックが、木材複合材料の生産に一つの流れとして導かれることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記接着積層廃棄物及び追加のプラスチックを、木材複合材料の生産に別々の流れとして導き、前記追加のプラスチックを前記接着積層廃棄物に添加することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記木材複合材料の製造前又は製造中に、カップリング剤、タルク、着色剤、スリップ剤、難燃剤、防カビ剤及び紫外線安定剤からなる群から選択される添加剤を前記接着積層廃棄物に添加することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記接着積層廃棄物が、前記木材複合材料の製造前に、切断され、かつ所望の粒径に選別されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記木材複合材料の生産に導かれる前記屑の前記粒径が、１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記接着積層廃棄物と、前記追加のプラスチックとの混合比が、調整されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１４】
前記接着積層廃棄物と、前記添加剤との混合比が、調整されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記屑が、押出、ダイカスト又はプレートプレスにより、前記木材複合材料にされることを特徴とする、請求項７〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプレアンブルに定義される木材複合材料及び請求項９のプレアンブルに定義される木材複合材料の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術からは、プラスチック出発物質を融解して、任意の添加剤及び着色剤と混合して、並びに特定の外形のダイを通して押し出して、物を形成する、様々な押出法が知られている。ダイから出てくるとき、生成物はその最終形状であるか、又は最終形状に近い。ダイから、生成物は較正装置に導かれ、そこでは正確で最終的な寸法が与えられて、更には冷却器として機能する貯水器に導かれ得る。生成物は、生産ラインで所望の大きさへとのこ引きされる。出発物質は、ほとんどの場合、粒状又は粉末形状で押出機に供給される。
先行技術からはまた、様々な木材−プラスチック複合材料及びその製造方法が知られている。木材−プラスチック複合材料は、主に、通常粒として押出に供給される、おがくず及びプラスチックから作られる。それ故、プラスチック同様、木材をベースとする出発物質も、まず初めに別のプロセスで粒状に押し出されなければならない。しかしながら、そのように押出機に出発物質成分を供給し、それらを生成物にすることが可能である。これには、不均質で低比重な出発物質にもかかわらず、確実に安定供給するために、様々な種類の強制供給装置を使用することが必要とされる。その方法はダイレクトフィードと呼ばれる。
【０００３】
押出法により作られる木材−プラスチック複合材料は、木材をベースとする構成成分、及び充填剤(filler)のような様々な加工補助剤を、マトリックスプラスチックに添加することにより製造される。使用される木材をベースとする構成成分は、典型的にはおがくずであるが、ウッドチップ又は化学パルプ繊維でもよい。プラスチック複合材料中、添加される木材をベースとする構成成分の割合は５〜９０％であり、用途に従って大きく変化する。例えば、屋外使用が意図される物では、木材をベースとする構成成分の割合は５０％未満である。使用されるプラスチックは、最も典型的にはポリオレフィン、例えば、ＰＰ、ＬＤＰＥ又はＨＤＰＥであるが、代わりにＰＶＣ、ＰＳ若しくは他の何らかの熱可塑性ポリマー、又は様々なプラスチックの混合物でもよい。使用されるプラスチックは、未使用又は再生利用プラスチックであってもよい。
【０００４】
マトリックスに添加される木材をベースとする構成成分により、外形を強化することを望むとき、繊維の長さ及び添加される構成成分の形状が考慮されなければならない。木材−プラスチック複合材料中に使用されるおがくずは、実際に生成物を強化するのではなく、むしろプラスチックマトリックス中で単に充填剤として機能するように成形される。木材−プラスチック複合材料中に、典型的に使用されるおがくずの大きさは、４０〜６０メッシュ（２５０〜４２５μｍ）の範囲内であり、おがくずが使用されるときには、木質繊維の元の長さが、出発物質の生産場所、例えば、製材所ですでに失われているものもある。更に、おがくずから作られる木材−プラスチック複合材料の出発物質は、実処理の前に造粒による前処理がされる。そのような機械的ストレスは木質繊維をさらにより短くし、追加的な処理はまたマトリックスプラスチックの性質を悪化させる。追加的な処理はまた生産費用を増大させる。
【０００５】
通常、おがくず又はウッドチップは、実処理の前に乾燥させることが必要とされる。なぜなら、充填物(filler)中の含水量が高いと、製造品の質を弱めるからである。処理中に気化する水蒸気は、外形に気泡を作り、これは製品の機械的性質だけでなくその外見にも影響を与える。追加的な処理として行われる乾燥は、追加的な費用がかかるだけでなく、爆発の危険性もあるため、望まれていない工程である。
従来の木材−プラスチック複合材料は、純粋なプラスチックに比べて比較的高い吸水性及び膨潤性を有している。これは、木質繊維の親水性及びおがくず粒子の比較的大きい表面積によりもたらされる。屋外使用が意図される複合材料では、木材をベースとする構成成分の割合は４５％を超えないかもしれず、好ましくは４０％未満であることが、一般に知られている。複合材料の価格は、必要とされるマトリックスプラスチックの割合及び価格により決められ、使用場所での厳しい湿度条件により、製品の価格は著しく上昇する。
先行技術からはまた、粒状にされた木材廃棄物、及び再生利用プラスチックに由来する木材複合材料の製造が知られている。米国4874095号公報からはまた、紙及び熱可塑性物質に由来する木材複合材料の製造が、並びに米国20020034629号及び米国3718536号公報からはまた、木材及びプラスチックをベースとする物質に由来する木材複合材料の製造が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（本発明の目的）
本発明の目的は、上述された欠点を取り除くことである。本発明の特定な一目的は、新しい種類の木材複合材料及びその製造方法を開示することである。本発明の別の目的は、接着積層廃棄物を処理する新規な方法及び処理と連動して生産される有用物を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の概要）
本発明に従う物及び方法は、本請求項に記載されていることにより特徴付けられる。
本発明は木材複合材料に基づく。本発明に従えば、木材複合材料は、接着材料、グルー(glue)及び剥離材料を含み、かつ屑(chaff)になっている接着積層廃棄物から形成され、その屑が木材複合材料になる。
更に、本発明は木材複合材料を製造する方法に基づく。本発明に従えば、屑とされ、かつ接着材料、グルー及び剥離材料を含む接着積層廃棄物は、好ましくは、接着積層材料を事前造粒することなしに、木材複合材料にされる。
本発明の一態様では、屑は、押出加工、ダイカスト、プレートプレス又は同じような方法により、木材複合材料とされる。
これに関連して、木材複合材料は、接着積層産業及びその買い手から得られ、かつ接着材料、例えばラベル、表面物質等、グルー及び剥離材料を含む廃棄物からなる複合物に言及する。
好ましい一態様では、接着積層廃棄物は、グルー線(glue line)が配置されている接着材料から形成され、そしてグルー線を保護するシートとして機能するように、グルー線の上には、剥離材料が適用されており、剥離材料は適用部位で容易に剥離することができる。
【０００８】
本発明の一態様では、グルーは、分散系グルー、ホットメルトグルー又はその混合物からなる群から選択される。それ自体知られているグルーは、接着積層物に使用され得る。
本発明の一態様では、接着材料及び／又は剥離材料は、木材をベースとする成分(wood-based component)及び／又はプラスチック若しくはポリマーをベースとする成分又は他の有機の成分を含む。
本発明の一態様では、接着材料及び／又は剥離材料は、木質繊維をベースとする紙又は板紙等である。一態様では、接着材料及び／又は剥離材料は、上質紙、すなわち、ウッドフリー紙であり、それ故リグニンを含有しない。一態様では、木質繊維をベースとする紙又は板紙等は、プラスチック若しくはポリマーをベースとする物質を含むか、又はプラスチック若しくはポリマーをベースとする物質で処理される。一態様では、接着材料及び／又は剥離材料は、実質的にプラスチック又はポリマーをベースとする物質から形成されてもよい。
【０００９】
本発明の一態様では、剥離材料はシリコーンをベースとする成分を含む。好ましくは、剥離材料はシリコーン処理される。
本発明の一態様では、接着積層廃棄物は、未使用の又は再生利用のプラスチックでもよい追加のプラスチックを含む。本発明に従えば、木材複合材料は追加のプラスチックの有無に関わらず製造され得る。
好ましい一態様では、追加のプラスチック、例えば、ポリオレフィン、ポリプロペン、ポリエテン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ）、ＰＶＣ若しくは他の適当なプラスチック又はその混合物を接着積層廃棄物に添加して、木材複合材料を製造する。一態様では、接着積層廃棄物及び追加のプラスチックが、木材複合材料の生産に一つの流れ(flow)として導かれる。別の態様では、接着積層廃棄物及び追加のプラスチックが、木材複合材料の生産に別々の流れとして導かれる。好ましくは、接着積層廃棄物及び追加のプラスチックは、木材複合材料を製造する前に、混合されて均一混合物とされるとよい。これとは別に、追加のプラスチックが、木材複合材料の製造に併せて接着積層廃棄物に導かれる。一態様では、添加されるプラスチックの量は、好ましくは、５０％未満であり、より好ましくは、１０〜３０％の範囲内である。一態様では、接着積層廃棄物又はその構成成分のうちのいくらかは、追加のプラスチックを添加することなしに、十分な量のプラスチック又はポリマーをベースとする成分を含む。
【００１０】
本発明の一態様では、接着積層廃棄物は添加剤を含む。本発明の一態様では、屑を木材複合材料にする前、例えば押出前に、及び／又は木材複合材料の製造中、例えば押出中に、所望の、かつ適当な添加剤を接着積層屑に添加する。一態様では、添加剤には、接着積層屑とポリマー／プラスチックとの接着を向上させるためにカップリング剤、例えばＭＡＰＰ（無水マレイン酸誘導体）が、表面を滑らかにするため、及び剛性を付与するためにタルクが、着色剤が、及び／又はスリップ剤が使用されてもよい。また様々な難燃剤、防カビ剤、紫外線安定剤等も、添加剤として使用されてもよい。
一態様では、接着積層廃棄物は金属性成分を含む。
【００１１】
本発明の一態様では、接着積層廃棄物と、追加のプラスチック及び／又は添加剤との混合比は、本方法中で調整される。接着積層屑の粒径、並びに追加のプラスチックの量及び質を変えることにより、並びに他の充填剤及び強化剤を添加することにより、木材複合材料の性質を、それぞれの物の用途に適するよう仕立て得る。おがくずから製造される従来の木材−プラスチック複合材料と比較すると、おがくずの粒径及び形状は生産される複合材料の力学的性質にかなりの影響を有するのに対し、接着積層廃棄物屑から提供される複合材料は、その力学的性質に関して、より著しく多機能性である。好ましくは、木材複合材料の力学的性質、例えば、弾性、吸水性、及び他の力学的性質は、屑の粒径及び／又は追加のプラスチックの量及び質を変えることにより調整される。
好ましい一態様では、木材複合材料中の接着積層廃棄物の割合は、実質的に５０％を超える。
【００１２】
本発明の一態様では、木材複合材料を製造する前に、接着積層廃棄物は切断されて、所望の粒径の屑材料に選別される。一態様では、生産へと導かれるべき屑の粒径は、１〜１０ｍｍである。一態様では、屑の粒径は３〜５ｍｍである。
接着積層廃棄物は、本発明に従う方法と併せて切断されてもよく、又はすでに屑形状であってもよい。
それ自体知られている適当な生産方法はどれでも、本発明と併せて使用できる。
【００１３】
完成した接着積層生成物、及びそれら又はそれらの製造から生成される廃棄材料は、木材複合材料を製造するために使用されてもよい。生産廃棄物、並びにさらなる処理及び最終用途からの再生利用材料もまた、使用されてもよい。
本発明の一態様では、接着積層廃棄物は、接着積層生産から得られ、これは主に生産廃棄物、リールから切り離された縁部ストリップ廃棄物、及びリールエンドからなり、また、接着積層プレス施設から得られ、これは主にリールエンド、打抜きステッカー及びラベルから残される接着材料、及び廃棄物からなり、及び／又はプレスされたステッカー及びラベル等を製品に接着する(glue)接着積層物の末端使用者から得られる。末端使用者から得られる廃棄物は、主に剥離材料、リールエンド及び完成した生成物から得られる廃棄物からなる。様々な工程から得られる接着積層廃棄物の種類によりその組成が異なり、混合されて適当な接着積層廃棄混合物とされ得る。このように、前記製品のライフサイクルのうち様々な工程から得られる廃棄物を集めて、集めた廃棄物を再生利用することにより、再生利用及び持続的発展の理念を果たすことができる。
【００１４】
すでに知られている木材−プラスチック複合材料中のおがくず及び木材をベースとする構成成分は、紫外線により分解するリグニンを含み、これは木材の性質を悪化させる。本発明で使用される接着積層に使用される紙は、たいていの場合、化学パルプでできており、それ故リグニンを含まない。これは、リグニンなしで、接着積層の繊維区分をより均一に、より安定に、より強固にさせる。化学パルプ繊維はまた、機械的に粉砕されてきた繊維物質よりも長い。
【００１５】
本発明に従う方法は、様々な種類の接着積層廃棄物質の処理における使用、及び木材複合材料の製造に適している。処理中に形成される産物は、様々な用途で、例えば、エッジボード、リールコア、建築材料、パティオボード、設計製品等として利用され得る。
本発明に従う方法は、接着積層廃棄物の処分と、利用可能な産物の生産を同時に行い得る。接着積層廃棄物を、通常の紙の再生利用に利用することはできない。それは接着積層廃棄物中に含有されるグルー、プラスチック、ポリマー、シリコーン等が原因である。
【００１６】
本発明に従う木材複合材料は極めて環境にやさしく、持続的発展の理念を進展させる。本発明は、それ自体再生利用材料であり、再生利用材料として利用され得る物を提供する。これはまた、常日頃からより厳しい、環境規準を満たしてもいる。
本発明に従う物は、耐候性であり、柔軟であり、機械的に強く、容易に製造中に鋳造でき、かつ耐摩耗性である。本発明に従う物はまた、容易に作業が行われ、良い弾性を有する。その弾性のおかげで、割れることなく、前もってドリル穴を開ける必要なしに、物に容易にくぎを打ち付けることができる。
本発明に従う方法は非常に単純であり、投資及び処理費用を削減する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（発明の詳細な説明）
以下の項で、本発明は、詳細な例示的態様を用いて説明されるだろう。
【実施例１】
【００１８】
包装エッジボードとして使用されることが意図される外形は、包装バインダーの締め付けにより引き起こされる、鋭い圧縮力に耐えられるほどに頑丈かつ十分な弾性がなければならない。エッジボードとしての使用に適した外形を製造する意図でもって、接着積層物を切って屑にして、屑を４及び５ｍｍの粒径に選別した。出発物質流(flow)中、両方の粒径は等しい割合であった。ＬＤＰＥ１０％を屑に添加して、１５８ｋｇ／時間の生産速度、塊の温度が１３７℃で、生成物をＬ字形状に押し出した。３０×１５０×７．５ｍｍの試験サンプルを、エッジボード形状から切り離して、標準規格SFS-EN ISO 178に従う３点屈曲(3-point flexion)を使用して曲げた。物質に対して得られた曲げ強度は２９．３Ｎ／ｍｍ2であり、弾性率は１０３０Ｎ／ｍｍ2であった。
【実施例２】
【００１９】
積層リールコアは、使用中リールに加えられる力に耐えるため、及び積層リールを寸法的に正確なものとするため、頑丈で硬くなければならない。コアの外形の製造において、ＰＰ１５％、タルク１０％及びカップリング試薬３％を３ｍｍの接着積層屑に添加した。押出機で可塑化された塊を、１４０ｋｇ／時間の速度、塊の温度が１８５℃で、コア型に通した。材料試験のため、１００ｍｍの断片をコアから切り離して、１０ｍｍ／分の速度で、水平方向と垂直方向の両方において圧縮強度を試験した。材料に対して得られた圧縮強度は、水平方向で２．９±０．１ｋＮであり、垂直方向で７８．８±１．２ｋＮであった。
【実施例３】
【００２０】
屋外使用が意図されるパティオボードは、機械的に頑丈でなければならず、また製品中に吸収される水分が、微生物増殖、寸法の変化又は水分が原因の他の変化を引き起こさないよう、低い吸水性を有していなければならない。屋外使用に適した物を生産する意図でもって、ＬＤＰＥ３０％を４ｍｍの接着積層屑に添加した。材料試験のため、８０ｋｇ／時間の生産速度、塊の温度が１７０℃で、生成物をＬ字形状に押し出した。試験サンプルをＬ字形状から切り離して、標準規格SFS-EN ISO 62に従って吸水度を試験した。２４−４８−７２−１９２−３８４及び１１５２時間後に得られた吸水度は、０．６９−０．８８−０．９３−１．５３−１．８７及び４．１０％であった。
【実施例４】
【００２１】
より厳しい条件での屋外使用に適したパティオボードの吸水性を更に改善する意図でもって、カップリング試薬５％を上述の出発物質に添加して、それ以外は実施例３に従ってサンプルを生産した。２４−４８−７２−１９２−３８４及び１１５２時間後に、該材料に対して得られた吸水度は、０．５０−０．６４−０．８３−１．２６−１．３８及び２．７５％であった。
【実施例５】
【００２２】
低い吸水性及び機械的強度に加えて、屋外使用が意図されるパティオは、容易に作業が行われなければならない。従来のすでに知られている木材複合材料における典型的な問題は、くぎを打つ間に簡単に割れてしまうことである。
パティオボードの外形の製造において、タルク１０％、ＰＰ２３％、及びカップリング試薬３％を接着積層屑に添加した。得られた材料を１２０ｋｇ／時間の速度、塊の温度が１７５℃で、押し出した。生成したパティオボードを、標準規格EN 310に従う３点屈曲を使用して試験した。得られた曲げ強度は１３．５Ｎ／ｍｍ2であった。生成したボードを正確に複雑な形状に切ることさえもできて、所望のときに、ボードに割れが入る危険性なしに、くぎを打ち又はねじを締め得るため、ボードは容易に作業が行われ、固定される。
【００２３】
要約すると、接着積層物をベースとする材料は、容易に利用可能な木材複合製品を提供し、その製品は、さまざまな用途に対して、所望の性質、例えば、強度、安定性、弾性、レジリエンス及び作業性を備えることができた、ということを試験は示している。提供された製品の性質は、それぞれの用途で必要とされる基準を満たす、ということが観察された。
本発明に従う方法は、様々な態様で、様々な種類の木材複合材料の製造、及び接着積層廃棄物の処理における使用に適している。
本発明の態様は、上述の実施例に制限されるものではなく、むしろ、本請求項の範囲内で多くの変形が可能である。