(57)【要約】【課題】本発明は、開口部を作成したときに発生する屑を再利用して同等の性能を持つ別の繊維系ボードの原料にする方法および同等の別の繊維系ボードの製造工程で発生する裁断屑を原料として含んでなる繊維系ボードの製造方法を提供せんとするものである。【解決手段】本発明の繊維系ボードの製造方法は、少なくとも次の第１〜第４の工程を順次経由して、貫通した開口部を有する繊維系ボードを製造する方法であって、前記Ｂ工程において発生する裁断屑を、別の繊維系ボードの製造における繊維の原料として含ませることを特徴とするものである。Ａ工程：繊維を原料とした、目付が１００〜４０００ｇ／ｍ２の範囲内の布状物を製造する工程。Ｂ工程：前記布状物に貫通した開口部を有するよう裁断する工程。Ｃ工程：前記裁断された布状物を積層する工程。Ｄ工程：前記積層された布状物を加熱した後、圧縮するか、または加熱と圧縮を同時に行い成形する工程。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも次のＡ〜Ｄの工程を順次経由して、貫通した開口部を有する繊維系ボードを製造する方法であって、前記Ｂ工程において発生する裁断屑を、別の繊維系ボードの製造における繊維の原料として含ませることを特徴とする繊維系ボードの製造方法。
Ａ工程：繊維を原料とした目付が１００〜４０００ｇ／ｍ２の範囲内の布状物を製造する工程。
Ｂ工程：前記布状物に貫通した開口部を有するよう裁断する工程。
Ｃ工程：前記裁断された布状物を積層する工程。
Ｄ工程：前記積層された布状物を加熱した後、圧縮するか、または加熱と圧縮を同時に行い成形する工程。
【請求項２】
前記Ａ工程において、別の繊維系ボードの製造の前記Ｂ工程において発生した裁断屑を、該繊維の原料として含ませることを特徴とする請求項１に記載の繊維系ボードの製造方法。
【請求項３】
該裁断屑となる開口部の断面積が最大の部分において、１個の開口部につき１２〜２０００ｃｍ２であることを特徴とする請求項１または２記載の繊維系ボードの製造方法。
【請求項４】
別の繊維系ボードの製造の前記Ｂ工程において発生する裁断屑が、前記Ａ工程の原料繊維の１〜８０重量％の割合で混合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維系ボードの製造方法。
【請求項５】
前記Ａ工程の原料繊維が、バインダーとなる熱可塑性樹脂からなる繊維を含有するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の繊維系ボードの製造方法。
【請求項６】
前記Ａ工程の原料繊維が、天然繊維およびポリ乳酸繊維であることを特徴とする請求項５記載の繊維系ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料使用量および産業廃棄物の発生を極小化させることによりエネルギー消費を抑え、環境に対する悪影響の少ない繊維系ボードの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維を主原料とした繊維系ボードとしては、木質系繊維に接着剤としてフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を混合させたボードがインシュレーションボード、ＭＤＦ（中密度繊維ボード）、ハードボード等が知られ、建材、自動車内装、電機、家具など様々な用途に使用されている。使用後の繊維系ボードは再度解繊し、木質繊維を再利用すること可能であるが、実際には接着剤成分を再利用する方法がない上に、木質系繊維と接着剤の分離、廃棄工程が必要であり、工程が長くコストが増大する問題があった（例えば特許文献１）。
【０００３】
さらに、繊維系ボードは単純な形状だけではなく開口部を有する形状の部材としても広く利用されている。その付形のための方法としては平板状の材料にドリル加工、ルーター加工等の切削加工を行うことが一般的であるが、加工屑の発生およびその処理等の問題があった。切削加工に伴い発生する加工屑を再利用する方法については開示されていない。
【０００４】
一方、木材資源の保護、石油由来原料の不使用等を目的とし、天然繊維とポリ乳酸系樹脂を混合させた繊維系ボード（例えば特許文献２および３）や合成繊維による繊維系ボード（例えば特許文献４）が知られている。これらの繊維系ボードは接着剤として機能させる樹脂が熱可塑性であることを利用し、一旦繊維の形態に加工した後、繊維同士を混合し布状物にしてから平板プレス機もしくは金型等により任意の形状に付形することが開示されている。しかしながら、開口部を有する形態の効率的な製造方法や、加工屑の再利用方法については開示されていない。
【特許文献１】特開２００４−２０４５７０号公報（段落[０００２]）
【特許文献２】特開２００４−１３０７９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４１６５５号公報
【特許文献４】特開２００５−１４４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記背景技術の課題に鑑みてなされたものであって、開口部を作成したときに発生する屑を再利用して同等の性能を持つ別の繊維系ボードの原料にする方法および同等の別の繊維系ボードの製造工程で発生する裁断屑を原料として含んでなる繊維系ボードの製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の繊維系ボードの製造方法は、少なくとも次のＡ〜Ｄの工程を順次経由して、貫通した開口部を有する繊維系ボードを製造する方法であって、前記Ｂ工程において発生する裁断屑を、別の繊維系ボードの製造における繊維の原料として含ませることを特徴とするものである。
Ａ工程：繊維を原料とした目付が１００〜４０００ｇ／ｍ２の範囲内の布状物を製造する工程。
Ｂ工程：前記布状物に貫通した開口部を有するよう裁断する工程。
Ｃ工程：前記裁断された布状物を積層する工程。
Ｄ工程：前記積層された布状物を加熱した後、圧縮するか、または加熱と圧縮を同時に行い成形する工程。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、あらかじめ不要となる部分が開口部になっており、開口部を作成するときに発生した廃棄物（裁断屑）を再び同等の製品の原料として利用するために、原材料使用量、廃棄物の発生量を低減することができる。また同様に不要となる部分が開口部となっているため、重量が低減され、取り扱いが容易なばかりでなく、輸送コストの低減、ドリル加工、ルーター加工等の切削加工時間の短縮、加工刃物の寿命増大が可能となる。さらには開口部を作成するときに発生した廃棄物を再び同等製品の原料として利用するために製品の質を落とすことなく再利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【０００９】
本発明において繊維系ボードとは、繊維を主原料とする圧縮成形材料である。形状は平板状に限定されず、金型を作成することにより凹凸や波型等の任意の３次元形状を持たせたものや立体物も含まれる。繊維系ボードの見かけ密度は特に限定されないが、使用用途に必要な強度および剛性、重量等を考慮すると、０．１〜１．３ｇ／ｃｍ３が好ましい。
【００１０】
本発明の繊維系ボードには少なくとも１個以上の貫通した開口部を有することが必要である。これにより開口部を作成するときに発生した廃棄物（裁断屑）を同等の製品への再利用でき、原材料使用量、廃棄物の発生量を低減すること、重量の低減、切削加工時間の短縮、刃物寿命の増大といった本発明特有の効果が得られる。なお、ここで述べる開口部とは、通常は平板状物や３次元凹凸形状物の一方の面から他方の面まで厚み方向に貫通した任意の形状の空洞である。立体物においては様々な方向に設計することができ、方向は限定されない。
【００１１】
開口部の断面積は１個の開口部につき１２〜２０００ｃｍ２であることが好ましい。１２ｃｍ２未満では、開口部を製造するコストに比較して得られる効果が少なく、２０００ｃｍ２を超えると開口部が大きくなりすぎ、強度、剛性が低くなるため現実的ではない。
【００１２】
本発明の繊維系ボードの製造方法は、少なくともＡ工程として目付が１００〜４０００ｇ／ｍ２の布状物を製造する工程を含むことが必要である。本発明においては、まず主原料である繊維を公知技術により加工し、織物、編物、不織布のいずれかの形態の布状物を得る。とりわけ繊維の方向性がランダムであるため均一性を得やすく、かつ生産性が高い不織布を用いることが好ましい。かかる布状物の目付は１００〜４０００ｇ／ｍ２に調整する。かかる布状物の目付が１００ｇ／ｍ２を下回ると、布状物の強度が少なく、取り扱いが難しいことのみならず、以下に述べるＣ工程にて目的のボード見かけ密度を得るために積層する枚数が多くなり、生産効率が低下する。かかる布状物の目付が４０００ｇ／ｍ２を超えると、第３工程にて目的のボード見かけ密度を得るためのきめ細かい投入重量設定が困難となる。なお、本発明においては、異なる目付の布状物を複数種製造して用いることも可能である。なお、目付はＪＩＳ  Ｌ  １９１３  ６．２「単位面積当たりの質量」に準じて測定するものである。
【００１３】
次に、少なくともＢ工程として、Ａ工程で得た布状物に貫通した開口部を有するよう裁断する工程が必要である。このＢ工程では、目的とする繊維系ボードの開口部の大きさ、形状、位置に応じて１個以上の貫通した開口部を有するように裁断する。つまり、加熱圧縮成形により繊維同士を接着させる前に、このＢ工程で裁断することにより、あらかじめ開口部を形成することができ、かつ裁断屑を再び別のボードの原料として、ボードの物性を低下させることなく、再利用することが可能となる。
【００１４】
Ｃ工程において、前記裁断された布状物を積層する。目的とするボードの見かけ密度を得るのに必要な重量の布状物を積み重ね、次のＤ工程に投入する準備を行う。
【００１５】
Ｄ工程において、前記積層された布状物を加熱した後、圧縮するか、または加熱と圧縮を同時に行い成形する。加熱と圧縮を同時に行うことが生産性を向上する観点では好ましい。接着剤、接着方法は特に限定されないが、例えば布状物にバインダーとなる熱可塑性樹脂を付着または担持させ、熱可塑性樹脂を介して圧縮成形する方法が適用できる。かかる接着剤として機能させる熱可塑性樹脂を繊維状に加工して混繊させ、かかる熱可塑性樹脂繊維を加熱溶融し、該繊維を介して圧縮成形する方法は、接着剤を繊維間に均一に混合させることが可能であり、より好ましい。
【００１６】
本発明の繊維系ボードの製造方法においては、別の繊維系ボードの製造のＢ工程で発生した裁断屑を、前記Ａ工程の原料として再利用することを特徴とする。例えば発生した裁断屑を繊維１本１本に解繊したのち、原料繊維に混綿もしくは交絡、合撚等の方法により混合させ、再利用する方法を採用することができる。特に布状物として好ましい態様である不織布を採用すれば、裁断屑の解繊が他の織物、編物といった態様に比べて容易であり、かつ原料繊維に混合する際に原料繊維と同時に混綿機あるいは開綿機、開繊機に投入すればよいので生産性が高く好ましい。このように別の繊維系ボードの製造のＢ工程で発生した裁断屑を、前記Ａ工程の原料として再利用することで、原材料使用量を低減する効果が得られ、コストダウンを達成することができるばかりでなく、従来廃棄物となっていた裁断屑を利用しているので、廃棄物量を削減でき、リサイクル製品として販売することが可能である。
【００１７】
本発明においては、別の繊維系ボードの製造工程において、加熱圧縮成形加工の前に開口部を裁断し、その裁断屑を再利用するので、繊維の熱劣化や、樹脂の分子量低下等がないため、繊維系ボードの性能を損なうことなく、ほとんど同等の曲げ強度、釘保持性、寸法安定性を持つ繊維系ボードが得られる。
本発明の繊維系ボードの製造方法においては、前記Ｂ工程で発生する裁断屑を、別の繊維系ボードの製造のＡ工程に混合させて、原料繊維として再び利用することが好ましい。例えば発生した裁断屑を、繊維１本１本に解繊したのち、原料繊維に混綿もしくは交絡、合撚等の方法により混合させ、再利用する方法を採用することができる。特に布状物として好ましい態様である不織布を採用すれば、裁断屑の解繊が他の織物、編物といった態様に比べて容易であり、かつ原料繊維に混合する際に原料繊維と同時に混綿機あるいは開綿機、開繊機に投入すればよいので生産性が高く好ましい。
【００１８】
かかるＢ工程で発生した裁断屑を、前記Ａ工程の原料として再利用する際の、裁断屑の混合割合としては原料繊維の１〜８０重量％が好ましい。かかる混合割合が１重量％未満では、裁断屑の発生割合に比較して利用割合が少なく、有効に利用できない。８０重量％を超えると、未使用原料のみにより製造したボードとの品質差が大きくなりすぎ、別品番として管理する必要がでてくるため、生産効率が悪い。
【００１９】
本発明の繊維系ボードにおいては、原料として非木質系の天然繊維およびポリ乳酸系樹脂を繊維化したものを用いることが好ましい。この構成にすることで非木質系原料を使用し、生分解性、低燃焼熱量の材料により構成されるため、木材の浪費を抑制し、使用後の処分が容易である。また、焼却処分あるいはサーマルリサイクル、コンポスト処理等を行った後に発生するＣＯ２量は原料の植物が光合成により取り込んだＣＯ２量と同等であるため、材料として大気中のＣＯ２濃度を増加させることがない。なお、前記効果は製造工程にて発生する屑だけでなく、使用後の製品の処分についても有効に作用するものである。
【００２０】
かかる天然繊維としては、草本系のセルロース系繊維を採用することがより好ましい。具体的には(a)バガス、ムギワラ、アシ、パピルス、タケ類のイネ科植物パルプ、(b)木綿、(c)ケナフ、ローゼル、アサ、アマ、ラミー、ジュート、ヘンプ等の靭皮繊維、(d)サイザルアサ、マニラアサ等の葉脈繊維等が挙げられる。
【００２１】
これらのうちでも、一年草であって熱帯地方および温帯地方での成長が極めて早く容易に栽培できる草本類に属するケナフから採取される繊維を採用することが、天然資源の有効活用の面から好ましい。特にケナフの靭皮にはセルロース分が６０重量％以上と高い含有率で存在していることから、ケナフ靭皮から採取されるケナフ繊維の利用が繊維強度の面から好ましい。
【００２２】
かかる天然繊維のバインダーとしては、天然物を原料とし生分解性を有するポリ乳酸系樹脂を使用することが好ましい。かかるポリ乳酸系樹脂は非石油系の生分解性プラスチックであると共に、製造工程においても石油系の溶剤をほとんど使用しないために、繊維系ボードの製造、使用、廃棄の段階を全体で考えたとき、環境への負荷を少なくすることができる。また、かかるポリ乳酸系樹脂は、融点が１６０〜１８０℃程度であって適度な耐熱性を有すると共に成形性に優れ、天然繊維との接着性にも優れているものが好ましく使用される。
【００２３】
かかるポリ乳酸系樹脂としては、ポリ乳酸ホモポリマーの他、乳酸コポリマー、ブレンドポリマーを含むものである。乳酸系ポリマーの重量平均分子量は、一般に５〜５０万である。また、ポリ乳酸樹脂におけるＬ−乳酸単位、Ｄ−乳酸単位の構成モル比Ｌ／Ｄは、１００／０〜０／１００のいずれであっても良いが、高い融点を得るにはＬ乳酸あるいはＤ乳酸いずれかの単位を７５モル％以上、さらに高い融点を得るにはＬ乳酸あるいはＤ乳酸のいずれかの単位を９０モル％以上含むことが好ましい。
【実施例】
【００２４】
以下に、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。なお、物性の測定には以下の方法を用いた。
【００２５】
Ａ．繊度（ｄｔｅｘ）
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５（１９９９）  ８．５．１  Ａ法基づき、試料若干量を金ぐしで平行に引きそろえ、これを切断台上に載せ、適度の力でまっすぐに張ったままゲージ板を圧着し、安全かみそりなどの刃で３０ｍｍの長さに切断し、繊維を数えて３００本を一組とし、その質量を量り、見掛け繊度を求める。この見掛け繊度と別に測定した平衡水分率とから、次の式によって繊度を算出し、正量繊度を算出した。
正量繊度（ｄｔｅｘ）＝Ｄ'×（１００＋Ｒｃ）／（１００＋Ｒｅ）
ここに、Ｄ'：見かけ繊度（ｄｔｅｘ）
Ｒｃ：公定水分率（％）
Ｒｅ：平衡水分率（％）。
【００２６】
Ｂ．目付
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３：１９９８  ６．２に記載の方法で目付（単位面積当たりの質量）を測定した。
試料から３００ｍｍ×３００ｍｍの試験片を、鋼製定規とかみそり刃とを用いて３枚採取した。標準状態における試験片の質量を測定して、単位面積当たりの質量を次の式によって求め、平均値を算出した。
ｍｓ＝ｍ／Ｓ
ここに、ｍｓ：単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ２）
ｍ：試験片の質量（ｇ）
Ｓ：試験片の面積（ｍ２）。
【００２７】
［実施例１］
（Ａ工程）
原料として天然繊維であるケナフの靭皮繊維を繊維長６５ｍｍにカットしたもの６２ｋｇおよびポリ乳酸短繊維６．６デシテックス５１ｍｍ２６ｋｇ、前の生産ロットで発生した裁断屑を解繊したもの１２ｋｇを準備した。これを混綿した後、ローラーカード、ニードルパンチング装置を用いて目付約１０００ｇ／ｍ２、幅２ｍ、長さ４５ｍ、厚み約８ｍｍ、面積９０ｍ２の不織布を得た。該不織布において目付が極端に小さい耳部はカットしたのち解繊して、飛散した風綿や落綿で汚れの少ないものはそのまま原料として混綿機に投入して再利用した。
【００２８】
（Ｂ工程）
次に得られた不織布を長さ方向に１ｍ毎に裁断し、縦１ｍ、横２ｍの長方形の不織布４５枚を得た。この不織布全数について、長方形の頂点から縦、横にそれぞれ（２５ｃｍ、２５ｃｍ）、（２５ｃｍ、７５ｃｍ）、（２５ｃｍ、１２５ｃｍ）、（２５ｃｍ、１７５ｃｍ）、（７５ｃｍ、２５ｃｍ）、（７５ｃｍ、７５ｃｍ）、（７５ｃｍ、１２５ｃｍ）、（７５ｃｍ、１７５ｃｍ）の位置を中心とする直径２０ｃｍの円形の開口部を合計８個作成した。この開口部を作成するときに発生した裁断屑１１．３ｋｇと裁断ミスにより寸法誤差が大きくなった不織布１枚約１．７５ｋｇおよび前工程において生産終了間際に発生し、原料に戻せなかった耳部、風綿、落綿０．５ｋｇは回収して解繊し、次の生産ロットの原料として利用した。
【００２９】
（Ｃ工程）
次に８個の円形開口部を持った不織布を１５枚積層した。
【００３０】
（Ｄ工程）
プレス定盤間隔を２１ｍｍに設定した高周波誘導加熱プレス機を用いて、内部温度が２００℃となるまで加熱加圧成形し、次にプレス定盤間隔を２０ｍｍに設定した水冷式冷却プレス装置にて形状を保持したまま６０℃まで冷却した。得られた原板を回転式チップソーにより裁断し、中央に直径約２０ｃｍの円形開口部を持つ１辺が４５ｃｍの正方形の繊維系ボード８枚を得た。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明により製造される繊維系ボードは建材、自動車、電機、家具、遊技機、ゲーム機等の用途の部材として利用される。特に大きな開口部を有するスピーカーのフロントバッフル、化粧板の芯材、パチンコ盤面ボード等に特に好適に用いられる。