(57)【要約】  高強度成形品の成形方法が提供される。その方法は、成形用組成物を準備するステップから始まる。成形用組成物は、約４０から６０重量％の間の繊維混合物と、約１５から４５重量％の接着剤とを備える。成形用組成物に約４３５から８７０ｐｓｉの間の圧縮圧力が適用される前に、モールドキャビティには、そのモールドキャビティの容量の約９０％まで、成形用組成物が充填される。約０．１から０．５ｍｍの間の所定の隙間が、前記モールドキャビティを定義する第１のモールド部品と第２のモールド部品との間で維持される。成形用組成物が実質的に硬化したとき、成形品はモールドキャビティから取り出される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の成形方法であって、
約４０から６０重量％の繊維混合物と、約１５から４５重量％の接着剤とを有する成形用組成物を準備するステップと、
前記成形用組成物をモールドキャビティの容量の約９０％まで充填するステップと、
前記成形用組成物に約４３５から８７０ｐｓｉの間の圧縮圧力を適用するステップと、
前記型穴を画定する第１のモールド部品と第２のモールド部品との間に、約０．１から０．５ｍｍの間の所定の隙間を維持するステップと、
前記成形用組成物が実質的に硬化したときに、前記型穴から前記成形品を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項２】
前記圧力は、約２０から６０秒の間の時間適用される、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項３】
前記第１のモールド部品及び前記第２のモールド部品は、約１１０から１８０℃の間の温度で維持される、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項４】
前記第１のモールド部品は、前記第２のモールド部品の温度より約２０℃高い温度で維持される、請求項３に記載の成形品の成形方法。
【請求項５】
前記成形用組成物が約９０％硬化したときに、前記第１のモールド部品と前記第２のモールド部品との間の前記隙間を増大させるステップをさらに備える、請求項２に記載の成形品の成形方法。
【請求項６】
前記隙間は、約１０ｍｍまで増大する、請求項５に記載の成形品の成形方法。
【請求項７】
前記成形品を所望の厚さに圧縮するステップをさらに備える、請求項６に記載の成形品の成形方法。
【請求項８】
前記成形品の表面にアイロンをかけるステップをさらに備える、請求項７に記載の成形品の成形方法。
【請求項９】
前記成形品を前記所望の厚さに圧縮するステップと、前記成形品の前記表面にアイロンをかけるステップとが、前記隙間を約０．０５から０．３ｍｍの間に減少させるステップをさらに備える、請求項８に記載の成形品の成形方法。
【請求項１０】
前記隙間は、約１５から６０秒の間の時間で減少する、請求項９に記載の成形品の成形方法。
【請求項１１】
前記成形用組成物の含水率は、約２０％より少ない、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項１２】
前記成形用組成物の含水率は、約４から１５％の間である、請求項１１に記載の成形品の成形方法。
【請求項１３】
前記繊維混合物の含水率が約１５％より少ない、請求項１１に記載の成形品の成形方法。
【請求項１４】
前記成形用組成物は、約４０重量％以下の添加剤をさらに有する、請求項１２に記載の成形品の成形方法。
【請求項１５】
前記添加剤は、硬化剤、流動促進剤及び離型剤からなる群のうちの１つ以上から構成される、請求項１４に記載の成形品の成形方法。
【請求項１６】
前記繊維混合物は複数の繊維を有し、前記複数の繊維の各々は約５０ｍｍまでの長さである、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項１７】
前記複数の繊維の各々は約２ｍｍまでの太さである、請求項１６に記載の成形品の成形方法。
【請求項１８】
前記複数の繊維の各々は、長さと太さの比が約２：１から２５：１の間である、請求項１７に記載の成形品の成形方法。
【請求項１９】
前記繊維混合物は、約５から３０重量％の間のアブラヤシ繊維をさらに有する、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項２０】
前記繊維混合物は、アブラヤシ繊維、ビールモルト、サトウキビパルプ、可塑剤、強化剤、及び耐衝撃性改良剤からなる群のうちの１つを有する、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項２１】
前記接着剤は、熱硬化性樹脂である、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項２２】
前記接着剤は、アミノ樹脂である、請求項２１に記載の成形品の成形方法。
【請求項２３】
前記接着剤は、メラミンをさらに有する、請求項２１に記載の成形品の成形方法。
【請求項２４】
前記接着剤は、メラミンホルムアルデヒド及びメラミンユリアホルムアルデヒドからなる群のうちの１つである、請求項２３に記載の成形品の成形方法。
【請求項２５】
前記成形用組成物を準備するステップは、
前記成形用組成物の各構成成分をそれぞれ計量するステップと、
実質的に均一で且つ十分に被覆された成形用組成物を形成するために、混合機内で前記成形用組成物の各構成成分を混合するステップと、を備える、請求項１に記載の成形品の成形方法。
【請求項２６】
前記成形用組成物を準備するステップは、液体混合物を形成するために、第２の混合機内で前記成形用組成物の各液体構成成分を混合するステップをさらに備える、請求項２５に記載の成形品の成形方法。
【請求項２７】
前記成形用組成物を準備するステップは、前記混合機内に前記液体混合物を吹き付けるステップをさらに備える、請求項２６に記載の成形品の成形方法。
【請求項２８】
前記混合機は、約２９ｒｐｍの回転速度で作動する、請求項２７に記載の成形品の成形方法。
【請求項２９】
成形品の成形方法であって、
約４０から６０重量％の繊維混合物と、約１５から４５重量％の接着剤とを有する成形用組成物をモールドのキャビティの容量の約９０％まで充填するステップと、
前記キャビティ内の前記成形用組成物に４３５から８７０ｐｓｉの範囲の圧縮圧力を適用するように前記モールドを作動させるステップと、
前記成形用組成物の圧力に対応する水蒸気孔であって、所定の水蒸気量の制御を行うことにより前記成形用組成物に圧力を与えるように設定された前記水蒸気孔を提供することによって、所定の密度及び強度を有する成形品を生成するステップと、
前記成形用組成物が実質的に硬化したときに、前記モールドキャビティから前記成形品を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項３０】
前記孔は、前記成形用組成物に隣接する前記モールドの各モールド部品間の隙間を維持することによって提供される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記孔は、水蒸気の放出を所定の時間一時的に阻止するために、前記モールド内の前記成形用組成物によって一時的に塞がれる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記水蒸気量は、前記成形用組成物内に前記蒸気の気泡を生成することにより、所定の密度の多孔性成形品を生成するように制御される、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、例えばパレット又は家具の部品のような高強度成形品に関する。より詳細には、本発明は、高強度成形品を成形用組成物から成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ほとんどの製品は、例えばオイル、鉱物、木又は金属などの天然資源から製造されている。しかしながら、環境への意識の増大と共に、トレンドは天然資源を節約し、生成される廃棄物を最小化するため、製品を再利用及び再生する方向へ向かっている。
【０００３】
多くの研究対象となっている、製品の再利用及び再生に取って代わる環境にやさしい方法は、農業及び園芸の廃棄物を素材として利用することである。このような研究の目的は、廃棄物の最小化及び天然資源の保護の目的を実現するため、例えば木、金属、プラスチック、木片、パーティクルボード、その他のような従来の素材の代用品を発見することである。したがって、廃棄木材、農業廃棄物、及び園芸廃棄物を利用する成形品を製造するための多くの方法や、このような方法に利用される多くの成形用組成物が開示されている。
【０００４】
シーエス エンバイロメンタル テクノロジー ホン コン（香港）（CS Environmental Technology Limited Hong Kong（ＨＫ））により出願された欧州特許公開１１７６１７４号は、特に建築材料、階段の手摺り、ドア板、床板及び家具材料の製造のための分解可能な材料を開示する。この分解可能な材料は、ベース成分である園芸及び農業廃棄物と、接着剤とを備えている。そのベース成分は、植物繊維が、少なくとも２０メッシュのふるい、すなわち約０．８０ミリメートル（ｍｍ）またはそれより小さい開口を有するふるいを通過するのに十分に微細になるまで、植物繊維を破砕機で粉砕することによって準備される。
【０００５】
この分解可能な材料は、２０から６０℃の温度でベース成分に接着剤を加え、２００から６００回転毎分（rpm）の速度で２０から４０分間（min）、その結果として生じる混合物を混合することによって準備される。そして、この結果として生じる混合物の温度は、さらなる混合のため、さらに５から２０分の間に、８０から１００℃まで上げられる。この結果として生じる混合物がその後、室温まで冷却されたときに、その分解可能な材料が形成される。
【０００６】
ベース成分を占める植物繊維はとても微細であるので、成形品に必要な強度を与えるために大量の接着剤が必要とされる。大量の接着剤の使用は、製造費用を増加させる。また、より微細な繊維の使用は、よりきめの粗い繊維と比較して、より費用がかかる。
【０００７】
さらに、さらなる混合のため、分解可能な材料を８０から１００℃まで加熱する追加的な工程は、製造費用を増加させ、各製造サイクルのための処理時間を長くする。
【０００８】
同様に、チョー シアム ファイ，ガリ(Choo Thiam Huay, Gary)により出願された国際特許公開ＷＯ ０２／２０６６７号は、例えばテーブルトップ、パーティションまたはゴルフのティーのような成形品の製造のための植物繊維の使用を開示する。その成形品は、最高１０重量％のスターチを有する４０から６０重量％（ｗｔ％）の植物繊維、１０から５５重量％の水、及び、３から１０重量％の水溶性接着剤からなる成形用の混合物から形成される。その成形用の混合物は、型に注入され、破裂を防ぐため圧力を減少する前に、一定の期間、１５から６０℃の間の温度、及び、１０００から７０００ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の範囲の圧力にさらされる。続いて、温度及び圧力はそれぞれ、型から成形品を取り出す前に、１００から２００℃の間の温度に上昇されるとともに、５００から１５００ｐｓｉの間の圧力に上昇される。
【０００９】
成形用の混合物を形成するためにかなりの量の水が添加されるので、成形用の混合物の含水率はかなり高い。それゆえに、成形工程の間に大量の水分が蒸発し、処理の間、成形用の混合物の圧力を増大させ、これが次に圧力の突然の解放により型が開けられたときに、成形品の剥離の危険性を増加させる。
【００１０】
さらに、高い含水率により、接着剤が植物繊維を結合する結合剤として有効でない程度まで接着剤が希釈されるかもしれない。成形品は、このような状況の下で成形できない。
【００１１】
国際特許出願ＰＣＴ／ＳＧ０１／００１８０号において開示された成形品の別の欠点は、それが耐水性ではなく、それゆえに液体と接触した場合に分解されてしまうということである。したがって、成形品を耐水性材料で被覆し、耐水性被覆を乾燥させる追加的な処理ステップが必要とされる。これらの追加的なステップは、成形品を製造する費用に付加され、各製造サイクルのために必要とされる時間を長くする。
【００１２】
さらに、型及び成形用混合物が所望の温度に達するためにしばらく時間がかかるので、成形工程の間、処理温度を変化させることは、実用的でなく、処理温度を変化させることは、各製造サイクルのための処理時間を長びかせるだろう。
【００１３】
他の方法及び成形用組成物は、例えば食器類、容器及び包装材料などの成形品の製造に使用される。このような成形品は、高い強度を必要とせず、それゆえに、破損する前に大きな応力に対抗することができない。
【００１４】
以上のことから、実質的に耐水性であり、それゆえに耐水性材料のさらなる被覆を必要としない廃棄木材、農業及び／または園芸の廃棄物から高強度の成形品を成形する方法を有することが望ましい。また、処理温度の大幅な変化を必要としない高強度の成形品を成形する方法を有することが望ましい。さらに、高強度の成形品を経済的に且つ短い製造サイクル時間で形成する方法を有することが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、高強度成形品を成形用組成物から形成するための方法を提供することによってこれらの要求を満たす。本発明は、工程、器具、システム、装置または方法などを含む数多くの手段で実行することができると認識されるべきである。本発明のいくつかの実施例は、以下に記載される。
【００１６】
本発明の一実施例は、高強度成形品の成形方法を提供する。その方法は、成形用組成物を準備するステップから始まる。成形用組成物は、約４０から６０重量％の間の繊維混合物と、約１５から４５重量％の接着剤とを有する。モールドキャビティは、成形用組成物に約４３５から８７０ｐｓｉの間の圧縮圧力を適用する前に、モールドキャビティの容量の約９０％まで成形用組成物が充填される。約０．１から０．５ｍｍの間の所定の隙間は、モールドキャビティを画定する第１のモールド部品と第２のモールド部品との間で維持される。成形用組成物が実質的に硬化したときに、成形品はモールドキャビティから取り出される。圧縮圧力は好ましくは、約２０から６０秒の間適用される。
【００１７】
第１のモールド部品及び、第２のモールド部品は、約１１０から１８０℃の間の温度で維持されることが好ましい。より好ましくは、第１のモールド部品は、第２のモールド部品の温度より約２０℃高く維持される。
【００１８】
成形用組成物が約９０％硬化したときに、第１のモールド部品及び第２のモールド部品の間の隙間は、約１０ｍｍまで増大することが好ましい。
【００１９】
その成形品は、好ましくは所望の厚みに圧縮されるとともに、その成形品の表面は、約１５から６０秒の間で、第１のモールド部品と第２のモールド部品との間の隙間を約０．０５から０．３ｍｍの間に減少させることによって、アイロンをかけられることが好ましい。
【００２０】
その成形用組成物は、約４０重量％以下の添加剤を含むことが好ましい。その添加剤は、硬化剤、流動促進剤及び離型剤からなる群のうちの１つでもよい。
【００２１】
成形用組成物の含水率は、約２０％より少ないことが好ましい。また、成形用組成物の含水率は、約４から１５％の間であることがより好ましい。繊維混合物の含水率は、約１５％より少ないことが好ましい。
【００２２】
繊維混合物は、複数の繊維を有し、複数の繊維の各々が約５０ｍｍまでの長さ及び約２ｍｍまでの太さを有することが好ましい。複数繊維の各々の長さと太さの比は、約２：１から２５：１の間であることが好ましい。繊維混合物は、約５から３０重量％の間のアブラヤシ繊維を含むことが好ましい。その繊維混合物は、アブラヤシ繊維、ビールモルト、サトウキビパルプ、可塑剤、強化剤、及び耐衝撃性改良剤からなる群のうちの１つを含む。
【００２３】
その接着剤は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。接着剤は、アミノ樹脂であることがより好ましい。
【００２４】
接着剤はメラミンを含むことが好ましい。その接着剤は、メラミンホルムアルデヒド及びメラミンユリアホルムアルデヒドからなる群のうちの１つであってもよい。
【００２５】
成形用組成物は、好ましくは、実質的に均一で且つ十分に被覆された成形用組成物を形成するために、混合機内で成形用組成物の各構成成分を混合するステップの前に、成形用組成物の各構成成分をそれぞれ計量することにより準備される。成形用組成物の各液体構成成分は、液体混合物を形成するために、第２の混合機内で混合されることが好ましく、その液体混合物はその混合機内に吹き付けられることが好ましい。その混合機は、約２９ｒｐｍの回転速度で作動することが好ましい。
【００２６】
本発明の別の一実施例において、成形品の成形方法が提供される。その方法は、約４０から６０重量％の間の繊維混合物と、約１５から４５重量％の接着剤とを有する成形用組成物をモールドのキャビティに充填するステップから始まる。そのキャビティは、キャビティの容量の約９０％まで充填される。その後で、そのモールドは、キャビティ内の成形用組成物に４３５から８７０ｐｓｉの範囲の圧縮圧力を適用するように作動される。水蒸気孔が提供される。水蒸気孔は、成形用組成物の圧力に対応するとともに、所定の水蒸気量の制御を行うことによりその組成物に圧力を与えるように設定され、それによって、所定の密度及び強度を有する成形品を生成するようになっている。成形用組成物が実質的に硬化したときに、成形品はモールドキャビティから取り出される。
【００２７】
この孔は、成形用組成物に隣接するモールドの各モールド部品間の隙間を維持することによって提供されることが好ましい。この孔は、水蒸気の放出を所定の時間一時的に阻止するために、モールド内の成形用組成物によって一時的に塞がれてもよい。
【００２８】
水蒸気量は、成形用組成物内に蒸気の気泡を生成することにより、所定の密度の多孔性成形品を生成するように制御されることが好ましい。
【００２９】
本発明の他の態様及び効果は、一例として発明の原理を図示する添付の図面とともに以下の詳細な説明から明白になろう。
【００３０】
本発明は、添付の図面とともに以下の詳細な説明によって容易に理解されるだろう。
この説明を容易にするために、類似した参照番号は、類似した構造要素を表わす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
成形用組成物から高強度成形品を成形する方法が提供される。以下の説明において、数多くの具体的な詳細は、本発明の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、本発明は、いくつかまたはすべてのこれらの具体的な詳細なしで実施されることは当業者に理解されるだろう。他の例において、不必要に本発明を不明瞭にしないため、周知の工程操作は、詳述していない。
【００３２】
成形用組成物は、約４０から６０重量％の繊維混合物と、約１５から４５重量％の接着剤を有する。成形用組成物は、約４０重量％以下の添加剤を含んでもよい。
【００３３】
成形用組成物の含水率は、好ましくは約２０％より少なく、より好ましくは約４から１５％の間である。より高い含水率の場合は、成形用組成物の接着剤の濃度を希釈する。したがって、より高い含水率を有する成形用組成物を硬化させるためには、より長い処理時間が必要とされる。
【００３４】
さらに、成形用組成物の含水率を約２０％未満に保つと、真菌の発生を妨げるために成形品から水分を除去する更なる硬化後工程が必要でなくなる。処理工程の数を最小化することによって、成形品は、安い費用で且つより短い製造サイクル時間において生成される。
【００３５】
水分は、繊維混合物、並びに、場合によっては接着剤及び添加剤に同様に内在するので、水の添加は必要とされない。繊維混合物の含水率は、約１５％より少ないことが好ましい。むしろ、成形用組成物の含水率は、例えばアルコールのような水より低い沸点を有する補助溶剤を約１０から２０重量％加えることによって減少させてもよい。
【００３６】
繊維混合物は、建築構造物、中古家具、中古の木製パレット及びおがくず、及び／又は、例えば葉、茎及び枝のような農業及び園芸の廃棄物からの木材廃棄物から構成されてもよい。木材廃棄物及び農業及び園芸の廃棄物からの繊維は、低コストで容易に利用でき、成形品に良好な防音特性及び断熱特性を与える。さらに、このような繊維はまた、成形品に硬さを与え、応力を受けたときに変形に抗するように作用する。
【００３７】
繊維は、約５０ミリメートル（ｍｍ）までの長さ、約２ｍｍまでの太さ、長さと太さの比が約２：１から２５：１の間が好ましい。成形品のその強度は、接着剤による結合からではなく繊維から得られるので、より長い繊維によって結合のための表面積がより小さくなったとしても、より長い繊維を使用することが好ましい。したがって、より長い繊維が成形用組成物において使用される場合、接着剤はより少ない量で済む。
【００３８】
成形品の弾力性及び延性を増加させるために、約５から３０重量％の間のアブラヤシ繊維を繊維混合物に含ませることにより、成形品の脆性を小さくしてもよい。しかしながら、一般的にアブラヤシ繊維の大きさは小さく、通常、約５０ｍｍまでの長さと、約０．３から１ｍｍの間の太さを有するので、アブラヤシ繊維の含有量をより大きくすると、成形品の強度を減少させる可能性がある。したがって、繊維混合物におけるアブラヤシ繊維の組成は、成形品の所望の特性によって変化させてもよい。
【００３９】
また、アブラヤシ繊維は、低い含水率を有し、且つ、良好な分散剤であるとともに圧力を受けたときに結合剤として機能するリグニンを含むので、アブラヤシ繊維を添加することが好ましい。
【００４０】
アブラヤシ繊維は、例えばアブラヤシの幹、葉及び果実のような様々な部分から得られる。アブラヤシのこれらの部分は、通常捨てられている。したがって、本発明は、廃棄物を減少させ、アブラヤシの焼却によって生じる環境汚染を最小化する方法を提供する。
【００４１】
費用が少なくてすむことの他に、アブラヤシ繊維は、様々な大きさで年中容易に利用できる。
【００４２】
あまり好適ではないが、例えば、ビールモルト及びサトウキビパルプ、または、可塑剤、強化剤または耐衝撃性改良剤のような化学薬品などの代替物は、成形品の延性及び弾力性を改善するために、アブラヤシ繊維の代わりに使用してもよい。
【００４３】
接着剤は、例えば、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、アリル基樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、シリコン、ポリエステル、多環芳香族またはフランのような熱硬化性樹脂であることが好ましい。より好ましくは、接着剤はアミノ樹脂であり、このような樹脂は、繊維混合物とよく混合されて均一な混合物を形成し、熱、応力及び化学薬品に抵抗力のある成形品を形成することになるからである。アミノ樹脂は、例えば、アニリン、エチレン尿素、グアナミン、メラミン、スルホンアミド、チオ尿素及びホルムアルデヒドを有する尿素のようなアミノ基（‐ＮＨ２）を持つ化合物を反応させることによって生成される熱硬化性プラスチック材料である。
【００４４】
好ましくは、接着剤は、成形品に耐熱性及び耐水性と同様に耐久性を与えるメラミンを含む。メラミンを含んでいる接着剤の例は、メラミンホルムアルデヒド及びメラミンユリアホルムアルデヒドを含む。メラミンユリアホルムアルデヒドで形成される成形品は、成形工程の間に、アミノ樹脂中のほとんどすべてのホルムアルデヒドが気化し、成形品中にごくわずかな量のホルムアルデヒドしか残さないので、ごくわずかな量のホルムアルデヒドしか含まない。したがって、このような成形品からの自由なホルムアルデヒドの放出は最小であり、それゆえに、健康への悪影響をもたらさない。
【００４５】
添加剤は、接着剤の硬化工程を加速する塩化アンモニウムのような硬化剤を約０．１から０．４重量％、成形用組成物の流動を促進するタピオカ粉のような流動促進剤を約６から１８重量％、及び、モールドから成形品を取り出すのを助ける好ましくは大豆レシチンのような離型剤を約０．２から０．９重量％含む。
【００４６】
大豆レシチンは、植物ベースで、再生可能であり、生物分解可能であり、いかなる有害添加物も含まず、成形の間、いかなる有害な蒸気も放散しないので、好適な離型剤である。
【００４７】
表１Ａ，表１Ｂ及び表１Ｃは、本発明の一実施例によるパレットを成形するために使用される成形用組成物の例を示す。
【００４８】
【表１Ａ】
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【００４９】
【表１Ｂ】
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【００５０】
【表１Ｃ】
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表２は、本発明の一実施例によるトレイを形成するために使用される成形用組成物の例を示す。
【００５１】
【表２】
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表３は、本発明の一実施例による植木鉢を形成するために使用される成形用組成物の例を示す。
【００５２】
【表３】
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図１は、本発明の一実施例による成形用組成物を準備する方法１０を図示するフローチャートである。成形用組成物は、約４０から６０重量％の繊維混合物と、約１５から４５重量％のメラミンユリアホルムアルデヒドと、約０．１から０．４重量％の塩化アンモニウムと、約６から１８重量％のタピオカ粉と、約０．２から０．９重量％の大豆レシチンとを備えている。
【００５３】
方法１０は、増量の原則(gain-in-weight principle)を用いて、または真空下において、成形用組成物の各構成成分をそれぞれ計量するステップ１２から始まる。
【００５４】
次に、成形用組成物の構成成分は、実質的に均一で十分に被覆された成形用組成物を形成するために、約３００から６００秒の間、混合機で混合される（１４）。
【００５５】
繊維混合物は、まず混合機に加えられ、タピオカ粉の添加の前に約１０秒（ｓ）間混合される。タピオカ粉及び繊維混合物は、約２０秒間混合される。その後、大豆レシチンに続いてメラミンユリアホルムアルデヒド、次に塩化アンモニウムが混合機に加えられ、そして、成形用組成物の均質性を達成するために、さらに約３００秒間混合される。
【００５６】
メラミンユリアホルムアルデヒド及び塩化アンモニウムのような液体構成成分は、空気圧アクチュエータまたは容積測定スクリューフィーダによって混合機内に供給される。
【００５７】
好ましい実施例において、液体構成成分は、繊維混合物中で繊維を均一に被覆するために混合機内に吹き付けられる（１６）。混合機内への液体構成成分を吹き付けるステップ１６は、成形用組成物中での液体構成成分の均一な分配を保証する。空気式膜ポンプ又は吹付けノズルは、液体構成成分の混合機への吹付け（１６）に使われる。
【００５８】
成形用組成物が１つ以上の液体構成成分を含む場合、その液体構成成分は、混合機内への吹き付け（１６）の前に液体混合物を形成するために、約２００秒間、第２の混合機内で混合される（１８）。液体構成成分の混合（１８）は、成形用組成物の構成成分の混合（１２）と並行して行ってもよい。
【００５９】
一対のロータ軸及び重なり合うパドルを有する混合機の使用は、成形用組成物の均質性を達成するために必要とされる混合時間を減少させ、混合機内で流動領域を生成するのに好ましい。流動領域の生成は、混合中の摩擦を減少させ、したがって、熱の発生を最小化して成形用組成物の早すぎる硬化を防ぐ。
【００６０】
混合機は、約１０から２００回転毎分（ｒｐｍ）の回転速度で作動させてもよいのだが、成形用組成物に作用する剪断力及び発生する熱を最小化するために、約２９ｒｐｍの回転速度で混合機を作動することが好ましい。高い剪断力は、繊維を破断させる。
【００６１】
混合機は、残留物を最小にして成形用組成物の効率的な取り出しを可能にするため、高さが少なくとも約６００ｍｍで、幅が少なくとも約６００ｍｍの側部扉を備えていてもよい。また、大きい側部扉の備えることにより、速い点検、高速洗浄及び良好なアクセスを可能にする。
【００６２】
成形用組成物の含水率は、好ましくは約２０％より少なく、より好ましくは約４から１５％である。より高い含水率により、成形用組成物は、均等に繊維を被覆するために混合機からの剪断力を分散するのに不十分な粘性を有することになる。
【００６３】
図２は、本発明の一実施例による繊維混合物を準備する方法５０を図示するフローチャートである。方法５０は、多量の木材廃棄物、農業廃棄物または園芸廃棄物が第１の粉砕機に受け入れられ、複数の廃棄物の破片へ粉砕され（５２）、廃棄物の各破片が約１０から８０ｍｍの間の長さで、約２から２０ｍｍの幅に粉砕されたときに開始される。
【００６４】
複数の廃棄物の破片は、複数の繊維への粉砕（５６）のために第２の粉砕機へ運搬される前に、直径約８０ｍｍの複数の開口を有する第１のワイヤメッシュでふるいにかけられる（５４）。そして、各繊維が約５から５０ｍｍの間の長さで、約２から１０ｍｍの間の幅の複数の繊維は、直径約５０ｍｍの複数の開口を有する第２のワイヤメッシュでふるいにかけられる（５８）。
【００６５】
複数の繊維は、金属探知機を用いて金属片と分離される（６０）。金属片は、複数のアブラヤシ繊維と共に第３の粉砕機に入れられる前に、複数の繊維から除去される。結果として生成される繊維混合物は、次に、約５０ｍｍまでの長さで、約２ｍｍまでの太さを有する繊維に粉砕される（６２）。それに続いて、繊維混合物は、直径約２０ｍｍの複数の開口を有する第３のワイヤメッシュでふるいにかけられる（６４）。
【００６６】
単一の粉砕機が所望の繊維寸法を有する繊維混合物を準備するために使用してもよいのだが、３つの別々の粉砕機を使用する方が、材料の取り扱い及びカッターの位置合わせにかかる手間を最小にし、さらに粉砕機が動かなくなるのを防ぐために好ましい。ふるいにかける代わりに、異物、必要以上に大きい粒子及び大きい繊維は、手で除去してもよい。
【００６７】
繊維混合物は、次に、約１５％未満の含水率になるように乾燥される（６６）。繊維混合物は、約１から２週間、乾燥のため、乾燥室のセメント床上に広げられてもよい。繊維混合物は、スポットライト、ドライエアブロワ、太陽からの紫外線（ＵＶ）光、または、加熱システムを有するロータリドライヤを使用して乾燥させてもよい。時折、繊維混合物は、均一の乾燥を達成するために他の場所に広げられてもよい。配送またはサイロでの貯蔵の前に、所望の繊維寸法、含水率及び組成を達成しているかどうかを確認するために、繊維混合物のサンプルを無作為に分析してもよい。
【００６８】
繊維混合物は、スクリューコンベヤで製造工場周辺に輸送されてもよい。繊維混合物は、空力制御コンベヤを用いてスクリューコンベヤから格納サイロまで運搬されてもよい。
【００６９】
成形用組成物から成形品を製造するためのプレス機は、本発明の一実施例による図３及び図４に図示されている。
【００７０】
図３は、本発明の一実施例による成形品を成形するためのプレス機１００を図示する。プレス機１００は、第１のプラテン１０４、及び、第２のプラテン１０８に結合されるプランジャ１０６を有するフレーム１０２を備えている。モールドキャビティ１１１を画定する第１のモールド部品または雌型部１１０は、第１のプラテン１０４上に備えられる一方、モールドのプランジャ１１３を画定する第２のモールド部品または雄型部１１２は、第２のプラテン１０８に結合されている。プランジャ１０６は、モールドキャビティ１１１の方へ及びモールド１１１から離れるようにモールドプランジャ１１３を移動させる。第２のモールド部品１１２は、１つ以上のガイドピン１１４を備えていてもよい。このガイドピン１１４は、プランジャ１０６の作動中に、モールドプランジャ１１３をモールドキャビティ１１１と整列させるため、第１のモールド部品１１０の相補的な細長い凹部１１５と協働するようになっている。
【００７１】
プレス機１００は、機械式プレス機、空気式プレス機または油圧式プレス機であってもよい。油圧式プレス機の使用は、制御をより柔軟に行えるという点で好ましい。つまり、適用される力、方向、速度、圧力保持の継続時間等を適宜調整することができる。
【００７２】
成形品を形成するため、モールドキャビティ１１１は最初に、モールドキャビティ１１１の容量の約９０％まで成形用組成物１１６によって充填されている。モールドキャビティ１１１の充填の度合いは、成形品の圧縮比、すなわち、湿っているときの重量と成形品の乾燥したときの重量との比率である。成形品の湿っているときの重量は、成形品を形成するために用いられる成形用組成物の重量である一方、成形品の乾燥したときの重量は、硬化後の成形品の重量である。圧縮比は、好ましくは約４：１から１４：１の間である。横方向で約１％、縦方向で約１．５％の収縮率が好ましい。
【００７３】
第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２は、それぞれ第１の熱オイル加熱システム１３０及び第２の熱オイル加熱システム１３２によって、約１１０から１８０℃の温度に維持される。熱制御装置（図示せず）は、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の温度を調整するために備えられている。第１のモールド部品１１０は、好ましくは、成形用組成物１１６がモールドキャビティ１１１に充填されたときの損失熱を補い、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の熱膨張による第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の故障を防ぐため、第２のモールド部品１１２の温度より約２０℃高い温度に維持される。
【００７４】
モールドプランジャ１１３は、モールドプランジャ１１３が成形用組成物１１６と接触する直前まで約８０ミリメートル毎秒（ｍｍ／ｓ）の速度でモールドキャビティ１１１へ向かって移動する。そして、速度は、約０．５から３ｍｍ／ｓの間の速度まで減速されて、成形用組成物１１６に急な衝撃がかかるのを防止するようになっている。この急な衝撃は、モールドプランジャ１１３及び成形用組成物１１６に応力を誘発するので望ましくない。モールドプランジャ１１３がモールドキャビティ１１１に接近する速度を減速するために、リミットスイッチ（図示せず）を使用してもよい。
【００７５】
成形用組成物１１６をモールドキャビティ１１１へ充填するステップと、成形用組成物１１６をモールドプランジャ１１３に接触するように移動させるステップとの間の時間は、成形用組成物１１６が均等に硬化するのを確実にするために最小にするのが好ましい。
【００７６】
モールドプランジャ１１３が成形用組成物１１６に徐々に接触するので、約４３５から８７０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の間の圧縮圧力が成形用組成物１１６に適用され、成形工程の間維持される。圧縮圧力は、モールドキャビティ１１１の表面積及びモールドキャビティ１１１内の成形用組成物１１６の容積によって割られるプレス圧力として定義される。
【００７７】
モールドキャビティ１１１に向かうモールドプランジャ１１３の移動は、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の間の隙間が、約０．１から０．５ｍｍの間の所定の隙間になったときに停止する。第２のモールド部品１１２は、成形用組成物１１６の実質的な硬化を可能にするために、約２０から６０秒間その位置に保持される。
【００７８】
第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２からの熱は、成形用組成物１１６の水分を蒸発させ、成形用組成物１１６の膨張という結果を導く。成形用組成物１１６に適用された圧力及びその膨張により、第１のモールド部品１１０と第２のモールド部品１１２間とのモールドキャビティ１１１内の空間が満たされる。水蒸気の形態である水分は、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２間の所定の隙間を通じて放出される。
【００７９】
成形用組成物１１６の温度が上昇すると、成形用組成物１１６の接着剤は硬化し始め、成形用組成物１１６の粘性を増大させる。
【００８０】
図４は、本発明の一実施例による成形品の形成中の第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の拡大図を示す。約０．１から０．５ｍｍの間の所定の隙間Ｃは、第１のモールド部品１１０と第２のモールド部品１１２との間で維持され、孔１１８を形成する。
【００８１】
成形用組成物１１６の外表面層１２０が第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２から直接熱を受けるので、外表面層１２０は、残りの成形用組成物１１６より高い温度であり、より速い速度で硬化して、成形用組成物１１６の周りに表皮１２２を形成する。表皮１２２は絶縁体として作用し、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２から成形用組成物１１６への熱伝達を減少させる。
【００８２】
成形用組成物１１６が膨張するので、孔１１８が塞がれ、水蒸気の放散が防止される。したがって、成形用組成物１１６の水分が蒸発するが、排出することができないので、成形用組成物１１６の圧力は増大する。閉じ込められた水蒸気は、成形用組成物１１６内に複数の蒸気ポケット１２４を形成し、成形用組成物１１６の内部に多孔性構造１２６の形成を引き起こす。
【００８３】
また、成形用組成物１１６からの水蒸気の排出による熱損失も防止され、成形用組成物１１６の温度の上昇をもたらす。複数の蒸気ポケット１２４の大きさは、成形用組成物１１６の温度の上昇によって増大する。
【００８４】
第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２が９０℃より低い温度に維持される場合、蒸発する水分の量は減少し、蒸気ポケットの形成は減少する。これに対応して、より高い密度を有する成形品が生成される。逆に、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２のより高い温度は、より低い密度を有する成形品の形成という結果を導く。
【００８５】
第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２のより高い温度は、成形品の製造時間を短縮する。しかしながら、このような高い温度は、成形用組成物１１６の繊維を燃焼させ、成形用組成物１１６の水分をあまりに多く蒸発させ、乾燥しすぎた成形品の形成という結果を導くので、約１８０℃以上の温度は望ましくない。
【００８６】
それゆえに、第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の温度は、約１１０から１８０℃の間で好ましくは維持される。第１のモールド部品１１０及び第２のモールド部品１１２の温度がこのような範囲内にある場合、成形用組成物１１６の温度は約１００から１６０℃の間にあることが実験によりわかっている。成形用組成物１１６の内部の熱の分布を制御することによって、多孔性構造１２６内での複数の蒸気ポケット１２４の均一な分布を確実にして成形品を均一の密度で形成するように、成形用組成物１１６からの水分の蒸発が制御されてもよい。
【００８７】
成形用組成物１１６の圧力が外部の圧力を上回る場合、孔１１８の閉塞は解除され、余分な成形用組成物１１６、成形用組成物１１６からの水蒸気、及び接着剤の硬化による蒸気が孔１１８を通じて放出され、成形用組成物１１６の圧力が低下する。
【００８８】
隙間Ｃは、成形工程の間、水蒸気の発散を可能にするように算出されている一方、第１のモールド部品１１０と第２のモールド部品１１２との間のモールドキャビティ１１１の空間を塞ぐのに十分な圧力を維持するようになっている。第１のモールド部品１１０と第２のモールド部品１１２との間の隙間Ｃを調整することによって、孔１１８の大きさ、成形用組成物１１６の圧力及び温度、並びに放出される余分な成形用組成物１１６の量が制御されてもよい。
【００８９】
例えば、隙間Ｃが大きいと、より多くの水蒸気及び成形用組成物が放出され、その結果、圧力が低くなり、蒸気の膨張が小さくなり、成形品が高い密度で成形されるようになる。逆に、隙間Ｃが小さいと、水蒸気の発散を制限し、蒸気の膨張を誘発し、より低い密度で成形品が生成される。
【００９０】
しかしながら、隙間Ｃが大きすぎると、成形用組成物１１６によって孔１１８を塞ぐことができないので、望ましくない。それゆえに、圧力が大きくならず、しかも成形用組成物が第１のモールド部品１１０と第２のモールド部品１１２との間のモールドキャビティ１１１の空間を塞がない。この場合、形成される成形品は、所望の形状にはならない。
【００９１】
また、隙間Ｃの大きさは、成形用組成物１１６の含水率に依存する。成形用組成物１１６が含む水分が少ない場合、隙間Ｃを小さくするのが好ましく、成形用組成物が含む水分が多い場合、このような条件では、水蒸気の放出が多いので、隙間Ｃを大きくするのが好ましい。
【００９２】
成形用組成物１１６が実質的に硬化したとき、好ましくは約９０％が硬化したとき、成形品が形成される。成形品の含水率は、好ましくは約２から５％の間である。そして、プランジャ１０６は、成形工程の間、排出されるすべての不必要な蒸気を放出するため、隙間Ｃを約１０ｍｍまで増大させるように作動する。
【００９３】
成形用組成物１１６が実質的に硬化する前に、隙間Ｃが増大する場合、成形用組成物１１６から除去される水分の量が不十分となり、成形品が軟らかく、モールドキャビティ１１１及びモールドプランジャ１１３に付着する傾向がある。そして、モールドキャビティ１１１からのモールドプランジャ１１３の分離により、外表面層１２０が変形し、多孔性構造１２６が損傷する。それゆえに、成形用組成物１１６からの水分の除去は、処理及び搬送中に応力及びひずみに耐えるのに十分な強度を有する成形品を得るために極めて重要である。
【００９４】
不必要な蒸気の放出に続き、隙間Ｃを約０．０５から０．３ｍｍの間まで減少させて約１５から６０秒の間保持することにより、成形品を所望の厚みに圧縮するとともに良好な表面仕上げ加工を提供するように成形品の表面にアイロンをかけてもよい。水分がさらに蒸発すると、結果として安定性のある成形品が形成される。
【００９５】
その後、プランジャ１０６がモールドプランジャ１１３をモールドキャビティ１１１から引き離すように作動し、成形品がその後の処理のために取り出される。成形品は、突き出し及び配置する機構でモールドキャビティ１１１から取り出されてもよい。
【００９６】
モールドキャビティ１１１は、不必要な蒸気を放出し、さらにモールドキャビティ１１１から成形品の取り出しを助けるために、隙間Ｃが約１０ｍｍまで増大したときに、成形品をモールドキャビティ１１１から持ち上げるための排出機構を備えることが好ましい。
【００９７】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施例による排出機構１３４の断面図を示す。図５Ａは停止した排出機構１３４の図である一方、図５Ｂは動作中の排出機構１３４の図である。
【００９８】
最初に図５Ａを参照すると、排出機構１３４は、モールドキャビティ１１１内に収容され、成形品１３６の下に配置されている。排出機構１３４は、シャフト１４２によってベース１４０に結合されるヘッド１３８と、シャフト１４２を取り巻くばね１４４を備えている。停止中は、ばね１４４は圧縮されていない状態にある。
【００９９】
本実施例において、排出機構１３４は空気式システム（図示せず）によって作動される。シャフト１４２は、空気式システムから空気の損失を防ぐためにＯリング１４６を備えていてもよい。別の実施例において、排出機構１３４は、油圧式システムによって作動されてもよい。
【０１００】
隙間Ｃが増大する、または、成形品１３６がモールドキャビティ１１１から取り出される場合、空気式システムが作動し、ベース１４０に力を及ぼし、図５Ｂにて図示したように、排出機構１３４をＸ方向に駆動し、この工程中にばね１４４を圧縮する。したがって、成形品１３６は、モールドキャビティ１１１から持ち上げられる。
【０１０１】
排出機構１３４は、空気式システムの動作を停止させることによって図５Ａに図示される停止位置に戻される。これに対応して、ばね１４４はその圧縮状態から解放される。ばね１４４の伸長により、ベース１４０に力を及ぼし、排出機構１３４を停止位置に到達するまでＸ方向と反対方向に移動させる。
【０１０２】
空気式または油圧式システムは、モールドプランジャ１１３がモールドキャビティ１１１に近づく速度を減少させるために用いられる同じリミットスイッチを用いて作動されてもよい。
【０１０３】
図４を再び参照すると、接着剤及び繊維混合物があまりに多くの熱を吸収して焦げたようになる可能性があるので、成形用組成物１１６は、長期間、モールドキャビティ１１１に放置すべきでない。また、成形用組成物１１６が、長期間、モールドキャビティ１１１に放置されると、あまりに多くの水分が失われるので、ひび及び変形が発生する可能性がある。
【０１０４】
モールドキャビティ１１１が充填される度合いは、成形品の密度に影響を及ぼす。成形用組成物１１６のモールドキャビティ１１１内への充填が不十分な場合、成形用組成物１１６の量は、第１のモールド部品１１０と第２のモールド部品１１２との間のモールドキャビティ１１１の空間を満たすのに不十分であり、多孔性構造１２６を形成するのに不十分な圧力となる。このように、成形用組成物１１６のモールドキャビティ１１１内への充填が不十分な場合、高い含水率を有する高密度の成形品が形成される。
【０１０５】
図６は、本発明の別の実施例による成形品の成形方法１５０を示すフローチャートである。方法１５０は、成形用組成物を第１のモールド部品のモールドキャビティに充填するステップ１５２から始まる。モールドキャビティは、モールドキャビティの容量の約９０％まで充填されてもよい（１５２）。
【０１０６】
成形用組成物の硬化を可能にするために、約４３５から８７０ｐｓｉの間の圧縮圧力が約２０から６０秒の間、成形用組成物に適用される（１５４）。成形用組成物の硬化中に、余分な成形用組成物、水蒸気、及び放出された他の蒸気の排出を可能にするため、約０．１から０．５ｍｍの所定の隙間が第１のモールド部品と第２のモールド部品との間に維持される（１５６）。第１のモールド部品及び第２のモールド部品は、約１１０から１８０℃の間の温度に維持される。成形用組成物がモールドキャビティに供給されるときの熱損失を補い、第１のモールド部品及び第２のモールド部品の熱膨張によって第１のモールド部品と第２のモールド部品とが動かなくなるのを防ぐため、第１のモールド部品は、第２のモールド部品の温度より約２０℃高い温度に維持されることが好ましい。
【０１０７】
第１のモールド部品及び第２のモールド部品間の隙間は、成形用組成物が実質的に硬化した、好ましくは約９０％硬化したとき、約１０ｍｍまで増大し（１５８）、成形品を形成する。この隙間は、成形用組成物の硬化中に放出される水蒸気及び他の蒸気が実質的に排出されたとき、約１５から６０秒の間で、約０．０５から０．３ｍｍの間まで減少する（１６０）。これは、モールドキャビティから成形品を取り出す（１６２）前に、成形品を所望の厚みに圧縮し、成形品の表面にアイロンをかけるために実行される。
【０１０８】
表４Ａ及び表４Ｂは、本発明の一実施例によるパレットを形成するために用いる工程のパラメータの例を示す。
【表４Ａ】
2008502517.tif 000008
【表４Ｂ】
2008502517.tif 000009
表５Ａ及び表５Ｂは、本発明の一実施例による植木鉢を形成するために用いる工程のパラメータの例を示す。
【表５Ａ】
2008502517.tif 000010
【表５Ｂ】
2008502517.tif 000011
パレット、トレイ及び植木鉢の他に、例えば、パーティションボード、弾薬容器、スピーカボード、電子ケーシング、カップ、プレート、自動車バンパー、自動車のハンドル、パネル板、カーシート、チェアシート及びテーブルトップのような様々な製品を成形するために本発明が用いられてもよいことが理解されるであろう。
【０１０９】
本発明の他の実施例は、本明細書及び本発明の実施例を考慮することにより当業者には明白であろう。本明細書及び特許請求の範囲において用いられているような「備える(comprising)」という語句、及び、「備える(comprising)」という語句の形式は、本発明を変形させたり、本発明に追加することを除外することを意図するものではない。さらに、ある専門用語は明瞭な記述のために使用され、本発明を限定する意図を有しない。上記した実施例及び好適な特徴は、添付の特許請求の範囲によって定義される発明の典型例であるとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の一実施例に係る成形用組成物を準備する方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例に係る繊維混合物を準備する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例に係る成形品を形成するためのプレス機を示す。
【図４】本発明の一実施例に係る成形品の形成中のモールドキャビティ及びモールドプランジャの拡大図である。
【図５Ａ】本発明の実施例に係る停止した状態の排出機構の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例に係る作動中の排出機構の断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る成形品の成形方法を示すフローチャートである。
【図１】
2008502517.tif 000012
【図２】
2008502517.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2008502517.tif 000020
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