JP4100311B2

JP4100311B2 - 表面強化木質材の製法

Info

Publication number: JP4100311B2
Application number: JP2003334222A
Authority: JP
Inventors: 雅博中川; 博之石川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP2004358947A

Description

本発明は、住宅用建材、家具、扉等に用いられる表面強化木質材の製法に関するものである。

従来より、住宅用建材、家具、扉等に用いられる木質材として、木質材に樹脂を含浸させて強化した表面強化木質材が用いられている。

表面強化木質材の製造時に木質材に樹脂を含浸させる方法として、従来より減圧・加圧法、あるいは塗布法が良く採用されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

減圧・加圧法によって製造する場合は、得られる表面強化木質材は内部の深い部分（表面から数百μｍ程度の部分）まで樹脂を含浸させることができるものの、処理時間が長いと共に装置が大型・高額であり、生産性が悪く製造コストが高いものであった。また塗布法によって製造する場合は、処理時間が短く装置も簡易なもので済むものの、得られる表面強化木質材は表面域に樹脂が塗布してあるだけで、木質材の内部にまで樹脂を含浸させることができず、十分な強度が得られないものであった。
特開昭６２−９９１０９号公報特公昭５２−８３６５号公報

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、減圧・加圧法のような大型・高額の装置を用いる必要がなくて処理時間も短く、木質材の内部にまで樹脂を含浸させて十分な強度を得ることができる表面強化木質材の製法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、搬送手段により木質材１を搬送しながら該木質材１の表面に樹脂６を含浸させる表面強化木質材の製法において、木質材１の送り方向と同方向に回転する供給ロール２にて木質材１の表面に樹脂６を塗布し、前記供給ロール２の下流側に配設されて木質材１の送り方向と反対方向に回転し且つ樹脂６を塗布する押圧反転ロール３にて木質材１の表面を押圧して圧縮することで前記表面に塗布した樹脂６を木質材１の表面から内部に含浸させることを特徴とするものである。このような構成とすることで、単に樹脂６を木質材１の表面に塗布するものと比べて木質材１の内部にまで樹脂６を速く含浸させることができて、十分強度が高い表面強化木質材が得られ、また、減圧・加圧法のような大型かつ高額の大掛かりな装置を用いる必要がないため、製造コストを低く抑えることができ、また、処理時間においても減圧・加圧法よりも短くて済むものである。

また、ゴム硬度７０以上のゴムか又は金属で形成された押圧反転ロール３を用いることを特徴とするものである。このような構成とすることで、木質材１を押圧する押圧反転ロール３の面圧を容易に大きくすることができる。

また、木質材１を押圧する押圧反転ロール３の面圧を０．５乃至１０ＭＰａとすることを特徴とするものである。このように、０．５ＭＰａ以上とすることで木質材１を押圧・圧縮させて木質材１の表面に付着した樹脂６が速く内部に浸され、１０ＭＰａ以下とすることで木質材１が破壊されるのを防止することができる。

また、樹脂６の分子量を２００乃至１０００とすることを特徴とするものである。このように、樹脂６の分子量を２００以上とすることで表面強化木質材に含浸されている樹脂６が硬くなり過ぎるのを防止すると共に、樹脂６の分子量を１０００以下とすることで木質材１へ含浸し難くなるのを抑えることができる。

また、樹脂６の木質材１への塗工量を３０乃至２００ｇ／ｍ^２とすることを特徴とするものである。このように、樹脂６の塗工量を３０ｇ／ｍ^２以上とすることで製品となった表面強化木質材の強度が低くなるのを防止すると共に、樹脂６の塗工量を２００ｇ／ｍ^２以下とすることで樹脂６の過供給によって加工不可とならないようにするものである。

また、樹脂６としてアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂を用いることを特徴とするものである。このような構成とすることで、生産性を向上したり製品の表面強化木質材の強度を向上させることができる。

本発明にあっては、大型かつ高額の大掛かりな装置を用いることなく木質材の内部にまで樹脂を速く含浸させることができて、十分強度が高い表面強化木質材が得られるものでありながら、製造コストを低く抑えると共に処理時間が短くなって生産性が向上する。

以下、本発明を図１及び図２に示す実施形態に基づいて説明する。本発明における表面強化木質材は、長尺シート状の木質材１を長手方向に搬送ロール等の搬送手段（図示せず）にて連続的に搬送し、搬送しながら木質材１に樹脂６を含浸させて製造するもので、搬送手段や木質材１の前処理、樹脂含浸後の後処理等については説明を省略し、本願の主旨である木質材１への樹脂含浸処理工程について説明する。

木質材１は、単板や合板や繊維質のものや、これらを組み合わせたもの等どのようなものであってもよく、図１及び図２に示す本実施形態では裏面側となる合板１１に表面側となる単板１２を接着剤１３によって貼着したものを用いる。この木質材１は、所定の幅と厚みを有する長尺シート状に形成され、その長手方向に連続的に送り出すように搬送ロール等からなる搬送手段にて搬送される。そして、搬送しながら木質材１の上面（本実施形態では表面）に樹脂６を供給して含浸させる。

木質材１へ樹脂６を含浸する樹脂含浸手段は、搬送中の木質材１の上流側より順に配設される供給ロール２と、押圧反転ロール３とからなる。供給ロール２は、その円筒状側面が搬送される木質材１の上面（即ち表面）に接触するよう上側に配置してある。なお、木質材１の下面側には、木質材１を支持するためのレールやロール等を配設するもので、本実施形態では木質材１の前記供給ロール２と接触する部分及び、後述する押圧反転ロール３と接触する部分の下面側に木質材１を支持する支持ロール４（４１，４２）を配設してある。

この供給ロール２には、補助ロール５（５１）が側方より接触して回転するように配設してあり、供給ロール２と補助ロール５１の接触部分を中心として供給ロール２と補助ロール５１の水平よりも上方向きの側面に樹脂６を載置手段（図示せず）により載置してある。このようにすることで、前述のように供給ロール２及び補助ロール５１に載置された樹脂６が供給ロール２の側面に付着した状態で供給ロール２が回転し、供給ロール２が木質材１と接触した時に側面に付着した樹脂６が木質材１の上面に供給（付着）されることとなる。

供給ロール２の下流側には、硬質ゴム又は金属からなる押圧反転ロール３が配設される。押圧反転ロール３は、その円筒状側面が搬送される木質材１の上面に接触するよう上側に配置してある。そして、この押圧反転ロール３にも、上述したのと同様に補助ロール５２及び載置手段（図示せず）を配設して樹脂６を載置し、押圧反転ロール３を介して木質材１に樹脂６を供給することができる。

この押圧反転ロール３は、回転方向が木質材１の送り方向と反対方向（図中の矢印ロ方向）となっている。上記供給ロール２及び支持ロール４をはじめその他の搬送用のロールは、回転方向が木質材１の送り方向と同方向（図中の矢印イ方向）であって、木質材１との接触部分は該木質材１と同速度で移動するため互いに摺動することはないのであるが、押圧反転ロール３においては、木質材１との接触部分が該木質材１と反対方向に移動するため互いに摺動することとなる。

そして更に、押圧反転ロール３は木質材１に対して押圧力を負荷するものである。木質材１の押圧は、例えば油圧シリンダ等からなる押圧手段（図示せず）によって押圧反転ロール３を木質材１に直交するように下方に押圧力を負荷すると共に、木質材１の下方の支持ロール４２で押圧力を受け、押圧反転ロール３と支持ロール４２とで木質材１を挟み込んで弾性変形にて圧縮する（厚みを薄くする）ものである。圧縮された木質材１は、弾性力による復元力にて膨張して元の厚みに戻るが、このとき木質材１の上面に付着した樹脂６が速く内部に吸い込まれて含浸される。

このように、上流側に配設した供給ロール２を介して樹脂６を木質材１の上面に供給して下流側に配設した押圧反転ロール３にて木質材１を押圧することで、単に樹脂６を木質材１の表面に塗布するものと比べて木質材１の内部にまで樹脂６を速く含浸させることができて、十分強度が高い表面強化木質材が得られる。この時、押圧反転ロール３の回転方向を木質材１の送り方向と逆方向としたことで、木質材１との接触部分が互いに摺動して樹脂６を木質材１にすり込むこととなって、樹脂６を木質材１の内部に含浸させるのに寄与している。そして、この方法においては従来からの減圧・加圧法のような大型かつ高額の大掛かりな装置を用いる必要がないため、製造コストを低く抑えることができ、また、処理時間においても減圧・加圧法よりも短くて済むものである。

また、この表面強化木質材の製法において、ゴム硬度７０以上のゴムか又は金属で形成された押圧反転ロール３を用い、０．５乃至１０ＭＰａの面圧で木質材１を押圧することが好ましい。木質材１の押圧・圧縮は、押圧反転ロール３の面圧（接触面圧）が大きい程圧縮量が大きくなり、樹脂６の含浸深さも深くなるため、その下限を０．５ＭＰａとし、また、面圧が大き過ぎると木質材１が破壊されてしまうため、その上限を１０ＭＰａとすることが好ましいものである。

そして、０．５乃至１０ＭＰａの面圧を得るには、押圧反転ロール３をゴム硬度７０以上のゴムか又は金属で形成するのが好ましい。押圧反転ロール３を金属よりも表面硬度が低い部材や、ゴム硬度７０未満のゴム等の硬度が低い部材で形成すると、押圧反転ロール３を木質材１に押圧しても接触部分が変形して接触面積が広くなるため、高い面圧（即ち０．５ＭＰａ以上の面圧）が得られないが、上記の部材で形成すると接触部分の変形が小さく抑えられて高い（０．５ＭＰａ以上の）面圧が得られる。

また、この表面強化木質材の製法において、樹脂６の分子量を２００乃至１０００とすることが好ましい。樹脂６の分子量を２００未満とすると、製品の表面強化木質材に含浸されている樹脂６が硬くなり過ぎて、例えば建材等として使用した時にクラックが生じ易く、樹脂６の分子量を１０００超とすると、木質材１へ含浸し難くなるため、上記範囲内とするのが良い。

また、この表面強化木質材の製法においては、樹脂６の塗工量（即ち木質材１への単位面積あたりの供給量）を３０乃至２００ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。樹脂６の塗工量が小さい方が製品となった表面強化木質材の強度が低く、また、樹脂６の塗工量が大き過ぎると加工できないため、上記範囲内とするのが良い。

また、樹脂６としては、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂やメラミン系樹脂が好ましい。また、木質材１の両面に樹脂６を含浸させてもよい。

実施例（実施例１〜実施例５）と比較例（比較例１〜比較例５）の物性評価について説明する。試験条件，評価試験について以下に説明し、そのうち個別条件については表１にまとめて記載した。
＜木質材（共通）＞
・合板（幅３００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×厚さ１２ｍｍ）に単板（厚さ０．２ｍｍ、幅と長さは合板に同じ、材質はオーク）をＳＢＲ系接着剤（塗布量１００ｇ／ｍ^２）にて接着して形成した
＜樹脂含浸処理工程＞
・木質材を１０ｍ／分の送り速度で搬送した（共通条件）
・木質材に含浸させた樹脂の硬化はＵＶ照射で行い、ＵＶ照射の条件は照度１６０ｍＷ／ｃｍ^２、熱量２６０ｍＪ／ｃｍ^２、照射距離２００ｍｍとした（共通条件）
・樹脂の種類，樹脂の分子量，押圧反転ロールによる木質材の押圧面圧（ＭＰａ），樹脂の木質材への塗工量（ｇ／ｍ^２）は表１に示す通りとした（個別条件）
＜物性評価（共通）＞
・樹脂の含浸深さ（ｍｍ）：表面強化木質材を切断して断面より計測した
・強度試験（耐キャスター試験）：キャスター（径φ５０ｍｍ金属製）に２５ｋｇの荷重を負荷し、表面強化木質材の表面の同一箇所を１０００回走行させ、走行部分の凹み深さ（ｍｍ）を計測した
以上の条件で物性評価を行い、その結果を表１に示す。実施例１を標準状態とする。なお、比較例４及び比較例５については、下記の理由で物性評価ができなかった。

比較例１に示すように、樹脂の分子量が１０００を超えると、含浸深さが浅いため凹み深さが深くなって強度が低下しているのが分かる。

また、比較例２に示すように、押圧反転ロールの面圧が０．５ＭＰａより低いと、含浸深さが浅いため標準凹み深さが深くなって強度が低下しているのが分かる。

また、比較例３に示すように、樹脂の塗工量が３０ｇ／ｍ^２より低いと、含浸深さが浅いため標準凹み深さが深くなって強度が低下しているのが分かる。

また、比較例４に示すように、押圧反転ロールによる木質材の押圧面圧を１５（ＭＰａ）としたところ、木質材が破壊されて物性評価ができなかった。

また、比較例５に示すように、樹脂の塗工量を３００ｇ／ｍ^２としたところ、含浸されずに木質材の表面に残った樹脂が多過ぎて以降の加工が不可能であった。このため、物性評価ができなかった。

次に、木質材１の表面に突板７を貼り付けた合板の実施例６と比較例６及び比較例７の比較結果について説明する。

まず、突板７を貼り付ける木質材１について説明する。実施例６においては、幅３００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×厚さ１２ｍｍの合板に以下の樹脂含浸処理工程を施した表面強化木質材を用いる。
＜樹脂含浸処理工程＞
・木質材を１０ｍ／分の送り速度で搬送した
・木質材に含浸させた樹脂の硬化はＵＶ照射で行い、ＵＶ照射の条件は照度１６０ｍＷ／ｃｍ^２、熱量２６０ｍＪ／ｃｍ^２、照射距離２００ｍｍとした
・樹脂はアクリル系樹脂とエポキシ系樹脂の混合樹脂，樹脂の粘度１００ｍＰａＳ，樹脂の分子量６００，樹脂の木質材への塗工量５０ｇ／ｍ^２
また、比較例６の木質材としては幅３００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×厚さ１２ｍｍの合板に樹脂含浸処理工程を施さないものを用い、比較例７の木質材としては幅３００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×厚さ９ｍｍの合板の表面にＳＢＲ系接着剤にてＭＤＦ層を貼り合わせたものを用いた。

上記実施例６，比較例６，比較例７の木質材の表面にＳＢＲ系接着剤４５ｇにて厚さ０．２ｍｍの突板を貼り合わせてそれぞれ試験片を得た（図３乃至図５参照）。そして、それぞれの試験片について以下の物性評価を行った。なお、図中の６’は木質材１中に含浸された樹脂（即ち樹脂層）を、７は突板を、８はＭＤＦ層を示す。
＜物性評価＞
・強度試験（耐キャスター試験）：キャスター（径φ５０ｍｍ金属製）に２５ｋｇの荷重を負荷し、表面強化木質材の表面の同一箇所を１０００回走行させ、走行部分の凹み深さ（ｍｍ）を計測した
・寸法変化率：気乾状態から気温４０℃及び湿度９０％で平衡に達した状態に移行した際の寸法変化率を計測した
結果を表２に示す。

表２より、実施例６のものは耐キャスター性能及び寸法変化率において比較例６，比較例７よりも優れているのが分かる。

次に、本発明の表面強化木質材からなる防音床材の実施例７と比較例８，比較例９の比較結果について説明する。

実施例７，比較例８，比較例９は、基本的にはそれぞれ上記実施例６，比較例６，比較例７で得た突板を貼り付けた木質材に実を設けると共に裏面に下記のクッション材を貼着して防音床材としたものであるが、実施例７においては、実施例６で木質材の片面に樹脂を含浸させるところを表裏両面に樹脂を含浸させた木質材に突板及びクッション材を貼り付けたものである（図６乃至図８参照）。なお、図中の９はクッション材を示す。
＜クッション材＞
・ポリエステル系不織布（バインダー：アクリル系樹脂）とポリエステル系不織布シート（ポリエチレンラミネート品）の２層よりなる
・厚さ５ｍｍ
・面密度３２０ｇ／ｍ^２
上記実施例６，比較例６，比較例７の試験片について以下の物性評価を行った。
＜物性評価＞
・強度試験（耐キャスター試験）：キャスター（径φ５０ｍｍ金属製）に２５ｋｇの荷重を負荷し、防音床材の表面の同一箇所を１０００回走行させ、走行部分の凹み深さ（ｍｍ）を計測した
・強度試験（実折れ試験）：キャスター（径φ５０ｍｍ金属製）に２５ｋｇの荷重を負荷し、隣接する防音床材の跨る同一箇所を３００００回走行させ、結合している実の破損（実折れ）の有無を評価した
・防音試験：ＪＩＳＡ１４１８に準拠して計測した
結果を表３に示す。

表３より、実施例７のものは強度（耐キャスター性，実折れ）及び防音性能において比較例８，比較例９よりも優れているのが分かる。

本発明の一実施形態の要部説明図である。木質材の断面図である。実施例６の断面図である。比較例６の断面図である。比較例７の断面図である。実施例７の断面図である。比較例８の断面図である。比較例９の断面図である。

符号の説明

１木質材
２供給ロール
３押圧反転ロール
６樹脂

Claims

搬送手段により木質材を搬送しながら該木質材の表面に樹脂を含浸させる表面強化木質材の製法において、木質材の送り方向と同方向に回転する供給ロールにて木質材の表面に樹脂を塗布し、前記供給ロールの下流側に配設されて木質材の送り方向と反対方向に回転し且つ樹脂を塗布する押圧反転ロールにて木質材の表面を押圧して圧縮することで前記表面に塗布した樹脂を木質材の表面から内部に含浸させることを特徴とする表面強化木質材の製法。
ゴム硬度７０以上のゴムか又は金属で形成された押圧反転ロールを用いることを特徴とする請求項１記載の表面強化木質材の製法。
木質材を押圧する押圧反転ロールの面圧を０．５乃至１０ＭＰａとすることを特徴とする請求項１又は２記載の表面強化木質材の製法。
樹脂の分子量を２００乃至１０００とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表面強化木質材の製法。
樹脂の木質材への塗工量を３０乃至２００ｇ／ｍ^２とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面強化木質材の製法。
樹脂としてアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面強化木質材の製法。