(57)【要約】【課題】  低級な紙パルプを使用しても、高品質な成形体を能率よく多量生産できる。【解決手段】  古紙を乾式開繊し、あるいは原料パルプを乾式粉砕して分散紙パルプとする乾式開繊工程と、分散紙パルプを含む紙パルプを１バッチ分計量する計量工程と、計量工程で計量された分散紙パルプを定量の水に分散して１バッチのスラリーとするスラリー調整工程と、スラリー調整工程で得られた１バッチのスラリーを脱水成形して、厚さを３ｍｍ以上とする成形体とする脱水成形工程とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料パルプを乾式粉砕し、あるいは紙を乾式開繊して分散紙パルプとする乾式開繊工程と、この乾式開繊工程で得られる分散紙パルプを１バッチ分計量する計量工程と、計量工程で計量された分散紙パルプを定量の水に分散して１バッチのスラリーとするスラリー調整工程と、スラリー調整工程で得られた１バッチのスラリーを脱水成形する脱水成形工程とからなる紙パルプの脱水成形方法。
【請求項２】
乾式開繊工程において古紙を乾式開繊する請求項１に記載される紙パルプの脱水成形方法。
【請求項３】
脱水成形工程において、１バッチのスラリーを、厚さが３ｍｍ以上の成形体とする請求項１に記載される紙パルプの脱水成形方法。
【請求項４】
脱水成形工程が１バッチのスラリーをプレス成形金型に供給し、プレス成形金型で圧搾してスラリーを脱水成形して成形体とする請求項１に記載される紙パルプの脱水成形方法。
【請求項５】
スラリー調整工程において、１０重量％以上の分散紙パルプを含むスラリーとする請求項１に記載される紙パルプの脱水成形方法。
【請求項６】
スラリー調整工程において、５０重量％以上の分散紙パルプを含むスラリーとする請求項１に記載される紙パルプの脱水成形方法。
【請求項７】
成形体が建材や自動車部品等の機能性工業部品である請求項１に記載される紙パルプの脱水成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として原料パルプや古紙を使用して、高品質な成形体を製作して、再生シートや緩衝材などの用途のみならず、建材・自動車部品等の機能性工業部品まで製造できる紙パルプの脱水成形方法に関する。本発明により、再生品の使用サイクルを長期化することが実現され、炭素固定の観点から見た場合非常に有用となる。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙パルプの脱水成形方法は、古紙素材をパルパーと呼ばれる湿式開繊装置に投入し、あるいは原料パルプを粉砕して得られる分散紙パルプを水に混合して、３％未満の非常に薄い濃度の紙パルプスラリーとする。この開繊方法は、紙繊維の結合力である水素結合を解くことで、繊維へのダメージを少なくして開繊できる特徴がある。得られたスラリーは、表面に金網を貼り付けた多孔金型により、その表面に真空吸引して所定の厚さに紙繊維を吸引するようにして脱水成形される、いわゆるパルプモールドされる。
【０００３】
しかしながら、この方式では、厚くて高品質な成形体を能率よく製造できない欠点がある。なぜならば、この方法は、スラリーを真空吸引して濾過成形するもので、真空により水の流れを作り、水に分散している紙パルプを金網で捕集するために、金網の表面に捕集された層が厚く積層されると、水の通過抵抗が著しく大きくなって水が透過できなくなるために、一定以上の厚さに捕集できなくなり、また、補集される厚さを一定にできないからである。金網に補集される紙パルプの厚みは、紙パルプの濾水性に大きく依存する。このため、組成の安定しない低質な古紙パルプを使用すると、厚さのばらつきは特に大きくなる。
【０００４】
厚物を脱水成形する方法として、プレス式脱水成形が使用される。この方法は、分散紙パルプを水に分散したスラリーを、閉鎖できるプレス金型の中に供給する。プレス金型は、プレスしてスラリーの水を除去するために無数の排水孔を開口している。この多孔金型は油圧シリンダー等で圧縮されて、スラリーを加圧して脱水成形する。この方法が、前記の真空吸引の脱水成形と大きく異なる点は、スラリーに与えられる加圧力を相当に大きくできることである。油圧シリンダー等の物理的圧縮力を用いるために、真空度と比べて数十倍、数百倍という加圧力でスラリーを脱水成形できる。このため、この方法では、分散紙パルプを使用しながら、原理的には厚物の成形も可能となる。
【０００５】
しかしながら、このプレス式の脱水成形には２つの大きな欠点がある。一つは繊維のへタリが大きく、なおかつ短繊維の多い古紙等の低級な古紙パルプを使用すると、濾水性が非常に悪く、加圧力を大きくしても短時間で脱水できない。それは、多孔金型の金網付近に緻密な繊維層が形成されて濾水を阻害することに起因する。濾水性は、分散紙パルプを少なくしバージンパルプ等の良質繊維を配合を多くして改善できる場合もある。それは良質繊維で水の通る空隙を確保して濾水性を改善することができるからである。ただ、厚い成形体を製造するには、良質パルプを多量に使用する必要がある。このため、成形体の製造コストが高くなるばかりでなく、古紙パルプを有効に再利用することができなくなる。
【０００６】
また、プレス脱水成形のもう一つの欠点として、計量精度が非常に悪くて均質な成形体を製造できなくなることである。この欠点は、前記の真空吸引成形も同じである。この欠点は、スラリーに含まれる紙パルプの濃度を一定に制御するのが難しいことに起因する。通常、この種のスラリーは、紙パルプ等の固形分重量と水重量を比率混合しパルパーでスラリー化して製作される。このスラリーは、体積または重量を計量して、脱水成形プレスに供給される。スラリーに含まれる水分は、脱水成形、乾燥という工程で抜かれるので、脱水成形製品の重量精度はスラリー濃度に大きく左右され、特に組成の安定しない古紙では更に精度が落ちやすい。
【０００７】
上記、２つの大きな欠点が有ることから、厚物成形品は、重量物の梱包資材等にしか使用されていないのが現状である。
【０００８】
紙パルプの濾過性を向上することを目的として、湿式解繊した古紙パルプを原料として使うのではなく、予め乾式で解繊した紙パルプをスラリー原料として使うことによって、低密度で厚い形成体を製造する技術が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２０００−１２００００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この公報は、古紙を原料として、低密度性と緩衝性と生産性に優れた低密度体が記載される。さらに、この公報には、乾式解繊処理して得られた古紙パルプを、水に分散して調製されたスラリーを、脱水、乾燥して得られ、かつ密度が０．０２〜０．３０ｇ／ｃｍ３である低密度体の製造方法が記載される。とくに、低密度体の厚みを１０ｍｍ以上とすることも記載される。
【００１０】
この公報に記載される紙パルプの脱水成形方法は、古紙を乾式開繊してスラリーとする。スラリーは、古紙パルプを水に分散した後、１〜２時間以内に脱水成形される。このスラリーはスムーズに濾過されるので、厚い成形体を能率よく製造できる。この方法は、たとえば緩衝材等の低密度な成形体としては好ましいものを製造できる。しかしながら、一定の品質が要求される、建材や自動車部品等の機能性工業部品の製造には適さない。ひとつの成形体の紙パルプ量を正確にコントロールするのが難しいことから、一定の品質のものを製造できないからである。紙パルプの含有量を一定にできない不均質な成形体は、高品質な機能性工業部品とはならない。とくに、前述の公報に記載される方法は、成形金型に所定量のスラリーを供給して余分の紙パルプをウォータジェットで切断するために、ひとつの成形体の紙パルプの量を正確にコントロールするのが極めて難しく、紙パルプ量を正確に制御して高品質な成形体とすることはできない。とくに、高比重の成形体は、表面が平滑面となるが、紙パルプ量が一定でないと、表面にむらができて表面全体を綺麗に成形できなくなる欠点がある。
【００１１】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、低級な紙パルプを使用しても、高品質な成形体を能率よく多量生産できる紙パルプの脱水成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の脱水成形方法は、前述の目的を達成するために、以下の工程で分散紙パルプを脱水成形する。本発明の脱水成形方法は、たとえば紙パルプをシート状に結合している原料パルプを乾式粉砕し、あるいは紙を乾式開繊して分散紙パルプとする乾式開繊工程と、この乾式開繊工程で得られる分散紙パルプを含む紙パルプを１バッチ分計量する計量工程と、計量工程で計量された分散紙パルプを定量の水に分散して１バッチのスラリーとするスラリー調整工程と、スラリー調整工程で得られた１バッチのスラリーを脱水成形する脱水成形工程とからなる。乾式開繊工程において、好ましくは古紙を乾式開繊して古紙を有効利用する。脱水成形工程において、１バッチのスラリー量は、好ましくは、成形体の厚さを３ｍｍ以上とする。
【００１３】
脱水成形工程においては、１バッチのスラリーをプレス成形金型に供給し、プレス成形金型で圧搾してスラリーを脱水成形して成形体とすることができる。また、スラリー調整工程において、好ましくは１０重量％以上、さらに好ましくは５０重量％以上の分散紙パルプを含むスラリーとする。スラリーは分散紙パルプの含有量を多くして、製造コストを低減しながら古紙を有効利用できる。成形体は、建材や自動車部品等の機能性工業部品を製作することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の紙パルプの脱水成形方法は、古紙パルプでない紙パルプは勿論、安価な古紙パルプを使用しても、高品質な成形体を生産できる特徴がある。それは、乾式で粉砕あるいは開繊した分散紙パルプを、水に分散することなく乾式で１バッチ分を計量し、計量された１バッチ分の分散紙パルプを水に混合して１バッチ分のスラリーとし、このスラリーを脱水成形してひとつの成形体とするからである。この方法で製造される成形体は、固形分のみを計量するので、従来のスラリー計量に比べて飛躍的に計量精度を向上できる。乾式で粉砕あるいは開繊した分散紙パルプを水を添加しない状態で測定するために、スラリーに含まれる水による計量誤差が問題とならないからである。このため、１バッチ分として計量されたスラリーには、正確にひとつの成形体を成形する紙パルプが含まれる。この１バッチ分のスラリーからひとつの成形体を脱水成形するので、製造される成形体には、最適量の紙パルプが含まれ、均一で高品質な成形体となる。この状態で成形された成形体は、表面全体を均一で美しい面に成形できるので、古紙パルプを使用しても、高品質な機能性工業部品とすることができる。また、この方法は１バッチ分のスラリーを調合して、これを脱水成形するので、巨大なスラリータンク等が必要なく、局所的に必要最小限な水のみしか使用しない。このため、排水処理等のさまざまな問題も極めて簡単になる。
【００１５】
また、本発明の脱水成形工程は、乾式で粉砕あるいは開繊して得られる分散紙パルプを水に添加してスラリーとし、このスラリーから成形体を製作するので、紙パルプが中心部まで完全に膨潤する前に脱水成形することができ、ミクロ的に見れば、紙パルプの弾力性が失われていない状態で脱水成形されるので、多孔金型の金網付近に緻密な繊維層が形成されにくく、濾水性が大きく改善されて、脱水成形工程における濾水時間を１／１０以下に短縮して、能率よく多量生産できる特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための脱水成形工程を例示するものであって、本発明は脱水成形工程を以下のものに特定しない。
【００１７】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１８】
以下の工程で、分散紙パルプを使用して成形体を製造する。
［乾式開繊工程］
古紙を使用する場合、この工程で、古紙はおおむね乾燥された状態で乾式開繊されて、綿毛状の分散紙パルプとする。古紙を粉砕して開繊する装置は、ソウミル式・ハンマーミル式・ピンミル式・ディスクリファイナ一式等が用いられるが、その種類は問わない。また、開繊粉砕時の繊維ダメージを抑制するために、ある程度水分を含有させても構わない。
【００１９】
乾式開繊する古紙は、雑誌・新聞紙・ダンボール紙・ＯＡ用紙・製紙工場損紙等さまざまな種類のものが使用できるが、これ等をひとつで、あるいは複数種を混合したものを使用する。
【００２０】
古紙によらず原料パルプを乾式で粉砕して分散紙パルプとすることもできる。この状態で使用される原料パルプは、紙パルプをシート状に結合したもので、粉砕して分散紙パルプとする。また、原料パルプから製造される分散紙パルプと、古紙を開繊して得られる分散紙パルプとを混合して使用することもできる。また、原料パルプには、濾水度（フリーネス）が５００ミリリットル以下の低級なものを使用することができる。また、低級な原料パルプを粉砕した分散紙パルプと、古紙から得られる分散紙パルプとを混合して使用することもできる。
【００２１】
［計量工程］
開繊して粉砕された綿毛状の分散紙パルプを１バッチ分計量する。複数の分散紙パルプを混合して使用する場合、各々の分散紙パルプを別々に計量して混合する。たとえば、計量された古紙パルプに、古紙パルプでない計量された紙パルプを混合して１バッチ分の紙パルプとすることもできる。古紙パルプに古紙パルプでない紙パルプを混合して１バッチ分の紙パルプを計量する場合、古紙パルプの混合量を１０重量％以上、好ましくは５０重量％以上とする。
【００２２】
［スラリー調整工程］
計量工程で計量された分散紙パルプを定量の水に分散して１バッチのスラリーとする。この工程において、紙パルプに対して重量比で数倍〜数十倍の分散紙パルプを水に分散させる。分散紙パルプの濃度は、成形品の必要強度・用途に応じて調整する。分散性・均一性を重視する場合は水を多くすることが有効であるが、脱水ストロークが伸びて装置が大きくなる欠点がある。こういった製造装置の制約も関係してくるので、それほど均一性が重視されない厚物成形の場合は、水を少なくしたスラリーとする。
【００２３】
この工程で、スラリーに紙パルプを結合するバインダー等の結合剤を添加して成形体の強度を向上できる。ただ、バインダーを添加しないで、成形体を脱水成形して製作することもできる。バインダーには、成形体の物性を向上させるための種々のものが使用され、すでに使用されており、あるいはこれから開発されるものが使用できるので、その種類や配合を特定しない。
【００２４】
［脱水成形工程］
スラリー調整工程で得られた１バッチ分のスラリーを脱水成形して、厚さを３ｍｍ以上とする成形体をとする。
【実施例１】
【００２５】
［乾式開繊工程］
古紙として新聞紙を、ソウミル式の開繊装置を使用して乾式開繊し、綿毛状の分散紙パルプとする。
［計量工程］
１バッチ分の紙パルプとして、１００ｇの分散紙パルプを計量する。
［スラリー調整工程］
１００ｇの分散紙パルプを、１９００ｇの水に分散して、紙パルプの濃度が５重量％となるスラリーとする。紙パルプを均一に分散させるために、高速ミキサーで機械的に撹拌する。
［脱水成形工程］
得られた１バッチ分のスラリーを脱水成形プレスに供給して脱水成形する。脱水成形プレスとして、図１に示す構造のものを使用する。この脱水成形プレスは、紙パルプを板状に成形するために、上方を開口している雌金型１と、この雌金型１に挿入されて、供給されたスラリーを脱水成形するプレス金型２と、プレス金型２をプレスする油圧シリンダー３とを備えている。雌金型１は、スラリーに含まれる水を排水する貫通孔を底板に開口しており、底板の表面に多孔板を配設している。プレス金型２も排水する貫通孔を無数に開口している。雌金型１には、プレス金型２を上昇させた状態で、１バッチ分の紙パルプを計量して調合されたスラリーが供給される。その後、プレス金型２を油圧シリンダー３で降下されて、スラリーを圧搾して脱水成形する。プレス金型２の外周面は雌金型１の内側面を摺動して、この間から水が漏れないようにして、スラリーを脱水成形して成形体とする。
【００２６】
その後、プレス金型２を上昇させて成形体を雌金型１から取り出す。製作された成形体は、厚さが１０ｍｍ、外形が１００×１５０ｍｍとする板状であって、表面は綺麗な平面に成形される。
【実施例２】
【００２７】
計量工程で、古紙を開繊して得られる８０重量％の古紙パルプに、原料パルプを粉砕して得られる２０重量％の分散紙パルプを添加する以外、実施例１と同じようにして、成形体を製作する。原料パルプは濾水度が４５０ミリリットルの叩解パルプを使用する。この工程で製作された成形体も、表面全体が綺麗で均質な板材に成形される。
【実施例３】
【００２８】
計量工程で、古紙を開繊した７０重量％の古紙パルプに、３０重量％のシート状の原料パルプの乾式粉砕品である分散紙パルプを添加する以外、実施例１と同じようにして、成形体を製作する。原料パルプは濾水度が４００ミリリットルの叩解パルプを使用する。この工程で製作された成形体も、表面全体が綺麗で均質な板材に成形される。
【実施例４】
【００２９】
計量工程で、６０重量％の分散紙パルプに、４０重量％のリンターパルプを添加する以外、実施例１と同じようにして、成形体を製作する。原料パルプは濾水度が４５０ミリリットルの叩解パルプを使用する。この工程で製作された成形体も、表面全体が綺麗で均質な板材に成形される。
【実施例５】
【００３０】
計量工程で計量する分散紙パルプの量を１００ｇとし、これを３９００ｇの水に分散して、スラリー調整工程で分散紙パルプの濃度を２．５重量％とする以外は、実施例１と同じようにして、成形体を製作する。この工程で製作された成形体も、表面全体が綺麗で均質な板材に成形される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の脱水成形工程に使用する脱水成形プレスの概略断面図
【符号の説明】
【００３２】
１…雌金型
２…プレス金型
３…油圧シリンダー
【図１】
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