JP4630607B2 - Manufacturing method of wood composite material - Google Patents
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Description
本発明は、木質複合材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a wood composite material.
木材を破砕した細長い木質チップを木質系成形材料とし、この木質チップに結合材を付着させ、木質チップをその長手方向に略揃えて配向させて積層して積層木質マットを形成し、この木質積層マットを加熱加圧することによって、木質複合材料を得る方法が知られている。得られる木質複合材料は、木質チップを配向させることによって曲げ強度が高くなる(例えば、特許文献1参照。)。 The wood chip is formed from a long and slender wood chip that is crushed wood, and a binder is attached to the wood chip, and the wood chips are aligned and aligned in the longitudinal direction to form a laminated wood mat. A method of obtaining a wood composite material by heating and pressing a mat is known. The obtained wood composite material has high bending strength by orienting the wood chips (see, for example, Patent Document 1).
上記木質チップを結合材で結合されてなる木質複合材料としては、例えば、単板積層材(LVL)、パーティクルボード、ミディアムデンシティーファイバーボード(MDF)(日本名を書いて下さい)、ハードボード等が挙げられる。しかしながら、上記木質複合材料は、使用される木質チップが植物資源からなり再生可能な資源材料であるが、結合材は、一般にフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、イソシアネート樹脂などの石油系材料であり、これらの石油系材料は、再生可能な天然資源ではなく、循環型材料とは言えない。 Examples of wood composite materials made by joining the above wood chips with a binder are, for example, single plate laminate (LVL), particle board, medium density fiber board (MDF) (write Japanese name), hard board, etc. Is mentioned. However, the above-mentioned wood composite material is a renewable resource material in which the wood chip used is made of plant resources, but the binder is generally a petroleum-based material such as phenol resin, melamine resin, urea resin, isocyanate resin, etc. These petroleum materials are not renewable natural resources and cannot be said to be recyclable materials.
また、細長い木質系成形材料と結合材の混和物を一方向に配向させながら積層することにより形成された木質マットは、ベルトコンベア等の搬送装置の上に載置されて、プレス装置に搬送されるが、搬送中の振動によって木質積層マットに積層されている木質チップ配向が乱れたり、積層が崩れてしまって、成形品の物性が低下してしまうという問題があった。 A wood mat formed by laminating an elongated mixture of wood-based molding material and binder in one direction is placed on a conveyor such as a belt conveyor and conveyed to a press. However, there has been a problem that the orientation of the wood chips laminated on the wood laminate mat is disturbed by vibration during conveyance, or the laminate is broken, resulting in deterioration of physical properties of the molded product.
このような問題を解決する方法として、例えば、使用済みの廃木材を、リサイクル使用するために破砕機で破砕されて分級された細長い木質チップと、天然成分であるタンニンを主成分とする接着剤(以降、タンニン系接着剤という)を含む結合剤とを混和し、この結合剤を加熱して硬化し、硬化した結合剤で木質チップ同士を結合させて再生可能な資源を原料とする天然型資源からなる木質複合材料を得る方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 As a method for solving such a problem, for example, an elongated wood chip obtained by crushing and classifying used waste wood by a crusher for recycling, and an adhesive mainly composed of tannin which is a natural component Natural type that uses renewable resources as a raw material by mixing with a binder containing tannin-based adhesive (hereinafter referred to as tannin-based adhesive), heating and curing the binder, and bonding wood chips with the cured binder A method for obtaining a woody composite material made of resources is known (for example, see Patent Document 2).
得られた木質複合材料は構造材としても十分に使用できる強度を有することが可能である。また、タンニン系接着剤からなる粘着性を有する結合材であると、木質系成形材料のマットをプレス機に搬送する際に、目立った配向の乱れや端部の積層崩れは起こらない。 The obtained wood composite material can have a strength enough to be used as a structural material. In addition, when the bonding material is made of a tannin adhesive and has a tackiness, when the mat of the wood-based molding material is conveyed to a press machine, noticeable disorder of orientation and collapse of the stacking of the end portion do not occur.
一方で近年、住宅部材に含まれる有害な揮発性物質などを原因とするシックハウス症候群の多発が社会的問題になっている。タンニン系接着剤は天然資源であり、従来のフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、イソシアネート樹脂などの石油系材料よりも人体への安全性に優れた素材であるが、硬化剤を併用する場合には硬化剤の種類によっては有害は揮発性物質を発生させる可能性がある。 On the other hand, in recent years, frequent occurrence of sick house syndrome caused by harmful volatile substances contained in housing members has become a social problem. Tannin-based adhesives are natural resources and are safer to humans than conventional petroleum-based materials such as phenolic resins, melamine resins, urea resins, and isocyanate resins. Depending on the type of curing agent, harmful can generate volatile substances.
また、使用する用途によっては低コストな木質複合材料が望まれることもある。従来から、低コスト化の一つの方法として生産性を向上させることが検討されているが、熱伝導によって加熱硬化させる従来の熱プレス機では板厚の厚い板での生産性向上に限界があった。即ち、厚さがおよそ20mm以上の板の場合には、板中央部において接着剤が充分に硬化する温度まで加熱されるのに非常に時間がかかり、生産性が悪くて採算が合わなくなってしまうという問題があった。 Depending on the application to be used, a low-cost wood composite material may be desired. Conventionally, improving the productivity as one method for reducing the cost has been studied, but there is a limit to improving the productivity with a thick plate in the conventional hot press machine that is heat-cured by heat conduction. It was. That is, in the case of a plate having a thickness of about 20 mm or more, it takes a very long time to heat the adhesive to a temperature at which the adhesive is sufficiently cured at the center of the plate, resulting in poor productivity and poor profitability. There was a problem.
一般的に、タンニンは水溶液状態でpH4〜7程度の液性を示し、水溶液をそのまま加熱するのみでも硬化する。通常、タンニンの硬化には、そのまま加熱硬化させる方法以外に、酸性下でホルムアルデヒドを混合し、加熱して硬化させる方法がある。タンニンのこの硬化反応を利用して木質複合材料を製造する場合には、原材料となる木質系成形材料例えば木材を破砕した木質チップ等の表面に、タンニンとホルムアルデヒドとを混合した混合液を付着させ、混合液を付着された木質チップを成形金型中で加熱加圧してタンニンを硬化させれば、木質複合材料を得ることができる。 In general, tannin exhibits a liquidity of about pH 4 to 7 in an aqueous solution state, and is cured only by heating the aqueous solution as it is. Usually, there is a method for curing tannin, in addition to a method for curing by heating as it is, a method for mixing formaldehyde under an acidic condition and curing by heating. When using this curing reaction of tannin to produce a wood composite material, a mixed liquid of tannin and formaldehyde is adhered to the surface of a wood-based molding material that is a raw material, such as a wood chip crushed from wood. The wood composite material can be obtained by heating and pressing the wood chip to which the mixed solution is attached in a molding die to cure the tannin.
しかしながら、木質チップ中のヘミセルロースが充分に軟化されにくいので、上記方法では加圧しても木質チップ同士が充分に圧密され難く、得られる木質複合材料の曲げ強度が不十分であったり、バラツキが出たりする恐れがあり、実用的な強度が低い場合があるという問題点がある。しかも、未反応のホルムアルデヒドが残留すれば、それがシックハウス症候群の原因となり人体に有害となるという問題点もある。
本発明は、従来のタンニン系接着剤を用いた木質系複合材料の製造方法の問題点を鑑み、タンニン系接着剤を用いてしかも有害な揮発性物質を発生させることがなく、かつ実用強度に優れた木質系複合材料の製造方法を提供することにある。 In view of the problems of the method for manufacturing the wood composites using conventional tannin adhesive, generating moreover harmful volatile substances with tannin-based adhesive rather name and practical strength Another object of the present invention is to provide a method for producing a wood-based composite material excellent in the above.
請求項1記載の木質複合材料の製造方法は、木質系成形材料と、タンニンとヘキサメチレンテトラミンを含み、かつpHが7〜13のアルカリ性である接着剤組成物とを混和して混和物とし、この混和物を積層して木質積層マットを形成し、木質積層マット内に水蒸気を浸透させて加熱及び加圧して接着剤を硬化させることにより、木質系成形材料が硬化した接着剤で結合された木質複合材料を得ることを特徴とする。 The method for producing a wood composite material according to claim 1 comprises mixing a wood-based molding material and an alkaline adhesive composition containing tannin and hexamethylenetetramine and having a pH of 7 to 13 to form an admixture. This admixture is laminated to form a wood laminate mat, and the wood molding material is bonded with the cured adhesive by allowing water vapor to penetrate into the wood laminate mat and heating and pressing to cure the adhesive . It is characterized by obtaining a wood composite material.
請求項1記載の木質複合材料の製造方法は、木質系成形材料と、上記接着剤組成物とを混和して混和物とし、この混和物を積層して木質積層マットを形成し、木質積層マット内に高温水蒸気を浸透させて加熱及び加圧して結合剤を硬化させることにより、有害な揮発性物質の発生がない木質複合材料を得るものである。 The method for producing a wood composite material according to claim 1 comprises mixing a wood-based molding material and the adhesive composition into an admixture, and laminating the admixture to form a wood laminate mat. A wood composite material free from the generation of harmful volatile substances is obtained by infiltrating high-temperature steam therein and heating and pressurizing to cure the binder.
又、上記請求項1記載の製造方法における接着剤組成物を用いると、タンニン系接着剤をアルカリ性とすることで木質チップ中のヘミセルロースを加水分解して軟化させ、木質積層マットが適度に圧密されて強度のバラツキがなく、人体に安全で、かつ充分な実用強度を有する木質複合材料を得ることができる。 Moreover, when the adhesive composition in the manufacturing method according to claim 1 is used, the tannin-based adhesive is made alkaline to hydrolyze and soften the hemicellulose in the wooden chip, and the wooden laminated mat is appropriately consolidated. Therefore, it is possible to obtain a wood composite material that is free of strength variation, is safe for the human body, and has sufficient practical strength.
上記タンニン系接着剤は、天然木材からの抽出成分であり、木質系成形材料との親和性が良く、適度な粘着性を有し、更に、硬化すると高強度になるので好ましい。タンニンを抽出する樹木は特に限定されないが、ラジアータパインやミモザ(別称:ワットル、アカシア)、ケブラチョから採取される縮合型タンニンが好ましい。 The tannin-based adhesive is an extracted component from natural wood, has good affinity with a wood-based molding material, has an appropriate tackiness, and further has a high strength when cured, and thus is preferable. The tree from which tannin is extracted is not particularly limited, but condensed tannin collected from radiata pine, mimosa (other names: wattle, acacia) and quebracho is preferable.
タンニンを抽出する樹木の樹齢は特に限定されるものではないが、例えばミモザの場合には樹齢8〜10年のものが接着剤としての性能や生産性から好ましい。生産地についても特に限定されるものではないが、例えばミモザの場合には南米やアフリカ産のものが好ましいく、ケブラチョの場合には南米産のものが好ましい。タンニンには糖などの不純物が混入していても特に問題にはならないが、高強度の木質複合材料としたい場合には、不純物は少ない方がよい。タンニンの純度は例えばStiasny Value(SV)で評価することができる。好ましいSVは50以上である。さらに好ましくは70以上である。 The age of the tree from which the tannin is extracted is not particularly limited. For example, in the case of mimosa, a tree having an age of 8 to 10 years is preferable from the viewpoint of performance and productivity as an adhesive. There are no particular restrictions on the production area, but for example mimosa is preferably from South America or Africa, and quebracho is preferably from South America. Even if impurities such as sugar are mixed in tannin, there is no particular problem. However, when it is desired to make a high-strength wood composite material, it is better to have less impurities. The purity of tannin can be evaluated by, for example, Stiasny Value (SV). A preferred SV is 50 or more. More preferably, it is 70 or more.
SVは例えば以下のようにして求めることができる。予め乾燥した試料(樹皮抽出物、或いは標準カテキン)を、容量25mlの丸底フラスコに約100mg秤り取り、蒸留水10ml、37%ホルムアルデヒド水溶液2ml、塩酸(10規定)1mlをこの順に添加した後、フラスコを加熱し、30分間沸騰させる。加熱後直ちに、予め重量を測定したガラスフィルターで試料を一気にろ過し、熱水、メタノールで順次洗浄する。ガラスフィルターを105℃のオーブンで一晩乾燥させ、重量を測定し、残渣重量を算出する。SVは、以下の式を用いて算出した。値の補正のために、標準のカテキンのSVも測定する。
SV=(残渣重量/試料重量)×(104.1/標準カテキンのSV)×100
For example, SV can be obtained as follows. About 100 mg of a pre-dried sample (bark extract or standard catechin) was weighed in a round bottom flask with a capacity of 25 ml, and 10 ml of distilled water, 2 ml of 37% formaldehyde aqueous solution and 1 ml of hydrochloric acid (10 N) were added in this order. The flask is heated and boiled for 30 minutes. Immediately after the heating, the sample is filtered at once with a glass filter whose weight has been measured in advance, and washed with hot water and methanol sequentially. The glass filter is dried in an oven at 105 ° C. overnight, the weight is measured, and the residue weight is calculated. SV was calculated using the following equation. Standard catechin SV is also measured for value correction.
SV = (residue weight / sample weight) × (104.1 / SV of standard catechin) × 100
タンニンは木材から抽出したままで用いても良いが、接着剤としての性能や粘度等で改質の必要がある場合には変性させて改質して用いても良い。タンニンは粉体のまま木質系成形材料と混和しても良いが、製造時の扱いやすさや木質複合材料の性能を考慮すると水や有機溶剤に溶解又は分散させて使用することが好ましい。この場合タンニン濃度は20重量%〜70重量%が好ましい。粘度については10、000cps以下が好ましく、木質系成形材料との混和を接着剤のスプレー塗布によって行う場合には2、000cps以下が取り扱い易く好ましい。 Tannin may be used as it is extracted from wood, but it may be used after being modified by modification if it needs to be modified due to performance as an adhesive, viscosity, or the like. Tannin may be mixed with the wood-based molding material in the form of powder, but it is preferable to use it by dissolving or dispersing it in water or an organic solvent in view of ease of handling and the performance of the wood composite material. In this case, the tannin concentration is preferably 20% by weight to 70% by weight. The viscosity is preferably 10,000 cps or less, and is preferably 2,000 cps or less because it is easy to handle when mixing with the wood-based molding material by spray application of an adhesive.
タンニンの水溶液は通常pH4〜7程度である。タンニン水溶液は、pHを調整することでタンニン接着剤の反応性や物性を調整することができる。本発明では、pHはアルカリ性が好ましい。好ましいpHは7以上13以下、より好ましくは7以上12以下である。pHをアルカリ性にすることによって、タンニン系接着剤の反応速度が適度に遅くなって本発明に適したものとなり、接着剤の取り扱いがしやすく、木質複合材料の生産性と性能が良くなる。つまり、適度な反応速度であるために、接着剤配合後、プレス機に投入するまでには接着剤の硬化は起こらず、プレス機で加熱加圧した時に初めて硬化するものとなる。 The aqueous solution of tannin is usually about pH 4-7. The tannin aqueous solution can adjust the reactivity and physical properties of the tannin adhesive by adjusting the pH. In the present invention, the pH is preferably alkaline. The pH is preferably 7 or more and 13 or less, more preferably 7 or more and 12 or less. By making the pH alkaline, the reaction rate of the tannin-based adhesive becomes moderately slow and suitable for the present invention, the adhesive is easy to handle, and the productivity and performance of the wood composite material are improved. In other words, since the reaction rate is moderate, the adhesive is not cured by the time it is put into the press machine after blending the adhesive, but is cured only when heated and pressed by the press machine.
pHが酸性の場合には、反応が早すぎてプレス機投入前に硬化してしまうことがある。また、pHをアルカリ性にすることによって、プレス時に高温水蒸気が作用して木質系成形材料中のヘミセルロースが加水分解されることで、木質系成形材料の軟化がおこるが、アルカリによって加水分解が更に促進される。この軟化作用によって、低いプレス圧力であっても木質チップの圧密が可能となり、製品の厚さ方向の密度を均一にすることができ、耐水性が良くなり、さらに、プレス時の圧力を下げることができるので好ましい。更にその結果として強度や耐水性などの製品性能が良くなる。 If the pH is acidic, the reaction may be too fast and harden before the press is charged. In addition, by making the pH alkaline, high-temperature steam acts during pressing to hydrolyze the hemicellulose in the wooden molding material, which softens the wooden molding material. However, hydrolysis is further accelerated by alkali. Is done. Due to this softening action, it is possible to consolidate the wood chips even at low pressing pressures, the density in the thickness direction of the product can be made uniform, the water resistance is improved, and the pressure during pressing is lowered. Is preferable. As a result, product performance such as strength and water resistance is improved.
しかしながら、pHが13より大きければアルカリが強すぎて取り扱いに注意する必要があるし、アルカリが強すぎて木材成分(例えば、ヘミセルロース)が軟化を通り越して一部分解して変性し、木質複合材料が黒く着色する可能性があるので好ましくない。タンニン水溶液のpHは硬化剤と混合する前に予め調整しておくことが好ましい。pHを調整するアルカリの種類は特に限定されないが、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどが挙げられる。 However, if the pH is higher than 13, the alkali is too strong and care must be taken, and the alkali is too strong and the wood component (for example, hemicellulose) is partially decomposed and modified through the softening. Since it may be colored black, it is not preferable. The pH of the tannin aqueous solution is preferably adjusted in advance before mixing with the curing agent. Although the kind of alkali which adjusts pH is not specifically limited, Sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. are mentioned.
上記ヘキサメチレンテトラミンはタンニンを架橋・硬化するための硬化剤として作用する。ヘキサメチレンテトラミンを用いることで木質複合材料を高強度なものとすることができ、生産性にすぐれ、有害な揮発性物質が発生せず、さらに材料コストが安価である。ヘキサメチレンテトラミンは粉体状のものでもペレット状のものでもどちらでもよい。ヘキサメチレンテトラミンの添加量はタンニン固形分に対して、1重量%〜20重量%が好ましい。更に好ましくは3重量〜10重量%である。1重量%未満であればタンニンの硬化が進行しにくく実用上充分な接着強度が発現しない可能性があり、20重量%より大であれば硬化反応が早すぎてプレス機投入前に硬化してしまう可能性があり、また経済性が悪くなってしまうとなる。 The hexamethylenetetramine acts as a curing agent for crosslinking and curing tannin. By using hexamethylenetetramine, the wood composite material can be made high in strength, excellent in productivity, no harmful volatile substances are generated, and the material cost is low. Hexamethylenetetramine may be in the form of powder or pellets. The amount of hexamethylenetetramine added is preferably 1% by weight to 20% by weight with respect to the tannin solid content. More preferably, it is 3 to 10% by weight. If it is less than 1% by weight, curing of tannin is difficult to proceed, and there is a possibility that a practically sufficient adhesive strength may not be exhibited. If it is more than 20% by weight, the curing reaction is too early and is cured before the press machine is charged. There is a possibility that it will end up, and the economy will become worse.
タンニンとヘキサメチレンテトラミンは予め混合してタンニン系接着剤組成物としておいてもよいし、混合せずに別々に木質チップと混和させることもできる。また、タンニンを水溶液として用いる場合には、ヘキサメチレンテトラミンは固体そのままで、或いは水溶液化して予めタンニンに配合して接着剤組成物とすることができる。 Tannin and hexamethylenetetramine may be mixed in advance to form a tannin-based adhesive composition, or may be mixed separately with a wood chip without mixing. Further, when tannin is used as an aqueous solution, hexamethylenetetramine can be used as an adhesive composition by mixing it with tannin in the form of an aqueous solution as it is.
本発明は、木質系成形材料が木質チップの場合に最も効果が大きい。上記細長い木質チップの形状は特に限定されるものではない。形状としては例えば、ブロック状、平板状、ストランド状、フレーク状、チップ、木粉、ファイバーなどが挙げられる。 The present invention is most effective when the wood-based molding material is a wood chip. The shape of the elongated wooden chip is not particularly limited. Examples of the shape include block shape, flat plate shape, strand shape, flake shape, chip, wood flour, and fiber.
木質チップの原料樹種としては、スギ、ヒノキ、マツ、スプルース、ファーなどの針葉樹類;シラカバ、アピトン、センゴンラウト、アスペンなどの広葉樹類が挙げられるが、これらの樹木だけでなく竹、コウリャンといった植物材料をも含めることができる。 The raw material species of wood chips include conifers such as cedar, cypress, pine, spruce, and fur; broad-leaved trees such as birch, apiton, sengonlaut, and aspen. Can also be included.
利用できる形態としては、上記樹種の丸太、間伐材等の生材料、工場や住宅建築現場で発生する端材、部材輸送後に廃棄される廃パレット材、建築解体時に発生する解体廃材等が挙げられる。特に、解体廃材、廃パレット材、間伐材、製材時に発生する端材、燃料や製紙用原料として使用される木質材料等のリサイクル材が好ましい。 Available forms include logs of the above tree species, raw materials such as thinned wood, scraps generated at factories and residential construction sites, waste pallet materials discarded after transporting parts, demolition waste generated at the time of building demolition, etc. . In particular, recycled materials such as demolition waste, waste pallet material, thinned wood, scraps generated during lumbering, and wood materials used as fuel and papermaking raw materials are preferred.
上記原材料を木質チップに加工する方法としては、ハンマーミル、表面に刃物のついたロールを回転させて木材を破砕する一軸破砕機、回転刃がかみ合った構造の二軸もしくは多軸破砕機等の破砕機が使用されるが、ベニア加工をしたものを割り箸状に切断してスチックにするロータリーカッター、丸太などを回転刃で切削してストランドにするフレーカー等も使用できる。特に原料としてリサイクル材料を使用する場合、異物が混入しやすいので回転刃の耐久性を考慮して、破砕機が好ましい。 Methods for processing the above raw materials into wood chips include a hammer mill, a uniaxial crusher that crushes wood by rotating a roll with a blade on the surface, a biaxial or multiaxial crusher with a structure in which rotating blades are engaged, etc. Although a crusher is used, a rotary cutter that cuts veneered material into a chopsticks shape to make a stick, a flaker that cuts a log with a rotary blade into a strand, and the like can also be used. In particular, when a recycled material is used as a raw material, foreign materials are likely to be mixed in, so that a crusher is preferable in consideration of the durability of the rotary blade.
上記の方法で得られた木質チップはサイズのバラツキがあるので、分級工程によって所定のサイズの木質チップをする。このときの分級方法としては、ローラースクリーン方式や振動メッシュ方式、風選方式等があり、必要に応じて使い分ければよい。上記木質チップの大きさは特に限定されないが、強度・弾性率が必要な場合には長さが20mm以上150mm以下が好ましい。20mmより小さいと製品の強度・弾性率が低くなってしまい、150mmより大きいと強度ばらつきが大きくなってしまう。 Since the wood chips obtained by the above method vary in size, the wood chips of a predetermined size are formed by a classification process. As a classification method at this time, there are a roller screen method, a vibrating mesh method, a wind selection method, and the like. The size of the wood chip is not particularly limited, but when strength and elastic modulus are required, the length is preferably 20 mm or more and 150 mm or less. If it is smaller than 20 mm, the strength and elastic modulus of the product will be low, and if it is larger than 150 mm, the variation in strength will be large.
また、木質チップの長さが20mm以上150mm以下の場合には、積層した木質マットの木質チップ同士の隙間が大きいので、長さが20mm未満の小さい木質チップを使用するパーチクルボードなどと比較すると、木質マット内部への蒸気の通りが良く極めて短時間に木質マットを加熱させることができ、蒸気プレスの特長を効果的に発現させることができる。 Further, when the length of the wood chip is 20 mm or more and 150 mm or less, the gap between the wood chips of the laminated wood mat is large, so that the wood chip is smaller than a particle board using a small wood chip having a length of less than 20 mm. The steam inside the mat is good and the wood mat can be heated in a very short time, and the features of the steam press can be effectively expressed.
木質チップは、含水率を一定範囲に調整しておくことが好ましい。含水率を一定にすることで生産時の成形品の品質バラツキがなくなる。好ましい含水率としては0重量%〜14重量%である。タンニン系接着剤を水溶液として使用する場合には木質チップの含水率は0重量%〜10重量%が好ましい。含水率が10重量%を越えると製造直後の木質複合材料の含水率が高くなってしまい、出荷するまでに長期間養生する必要があるので好ましくない。 The wood chip is preferably adjusted to have a moisture content within a certain range. By making the water content constant, there is no variation in the quality of the molded product during production. A preferable water content is 0 to 14% by weight. When the tannin-based adhesive is used as an aqueous solution, the moisture content of the wood chip is preferably 0 to 10% by weight. If the water content exceeds 10% by weight, the water content of the woody composite material immediately after production becomes high, and it is necessary to cure for a long time before shipping.
含水率を調整された木質チップは、上記接着剤組成物と混和される。接着剤組成物の混和量は、木質系成形材料の密度、形状、表面状態にもよるが、通常は木質チップの重量に対して、タンニンの固形分で1重量%〜20重量%が好ましい。 The wood chip having the adjusted moisture content is mixed with the adhesive composition . The admixture of the adhesive composition depends on the density, shape and surface state of the wood-based molding material, but is usually preferably 1% by weight to 20% by weight in terms of solid content of tannin with respect to the weight of the wood chip.
上記木質チップと接着剤組成物との混和手段としては、木質チップと接着剤組成物をヘンシェルミキサー(ヘンシェル社製、高速混合機)のような高速ミキサーに投入して混和して混和物とする方法が挙げられる。接着剤組成物が液体の場合には、例えばコンベア上やドラムブレンダー内等で木質チップに対し、スプレー等の塗布手段を用いることにより、木質チップの表面に接着剤組成物を付着させた混和物とする。この混和物を積層して加熱及び加圧すれば、均一で安定した強度の木質複合材料が得られる。木質チップが板材やブロック状の部材の場合は、刷毛塗りやローラー塗りによって混合することもできる。 Examples of the mixing means wood chips and adhesive composition to wood chips and adhesive composition a Henschel mixer (Henschel Co., a high-speed mixer) and blend by mixing was poured into a high speed mixer, such as a A method is mentioned. When the adhesive composition is liquid, for example, an admixture in which the adhesive composition is attached to the surface of the wooden chip by using a coating means such as spray on the wooden chip on a conveyor or in a drum blender. And If this mixture is laminated and heated and pressed, a uniform and stable woody composite material can be obtained. When the wood chip is a plate material or a block-like member, it can be mixed by brush coating or roller coating.
上記木質系成形材料と接着剤組成物の混和物は、木質チップを積層して木質積層マットを形成する。具体的には、接着剤組成物が付着された木質チップ即ち混和物を成形金型の中に投入し、積層して木質積層マットとすることで行うことができる。木質チップを一方向に配向させる必要がある場合には、一定間隔に分割されたフォーミング型や、オリエンテッドストランドボード(OSB)等の製造で用いられるディスクオリエンター等の配向積層装置が用いられる。 The mixture of the wood-based molding material and the adhesive composition forms a wood laminate mat by laminating wood chips. Specifically, it can be carried out by putting a wood chip to which an adhesive composition is attached, that is, an admixture, into a molding die and laminating it to form a wood laminate mat. When it is necessary to orient the wood chips in one direction, an orientation laminating apparatus such as a forming type divided at regular intervals or a disk orienter used in manufacturing an oriented strand board (OSB) or the like is used.
上記木質積層マットを、木質マットの内部に水蒸気を浸透させながら加熱及び加圧するプレス装置、例えば一般的な蒸気プレス装置の加圧盤の間に配置して加圧及び加熱成形する。加熱と加圧とは同時に行っても良いし、加圧をした後に加熱をしても良いし、加熱した後に加圧しても良い。水蒸気の噴射は、木質積層マットが蒸気プレス機の加圧盤の間に配置されている間であれば、どのタイミングで噴射しても良い。加熱温度は100℃〜250℃が好ましく、それゆえ水蒸気の温度は100℃〜250℃が好ましい。また、加圧板の加圧圧力は、1〜10MPaが好ましい。また、加熱・加圧処理時間は、接着剤が硬化する時間だけ行えば良い。 The above-mentioned wood laminate mat is placed between a press device for heating and pressurizing while allowing water vapor to penetrate into the wood mat, for example, a press plate of a general steam press device, and pressurizing and thermoforming. Heating and pressurization may be performed at the same time, heating may be performed after pressurization, or pressurization may be performed after heating. The steam may be sprayed at any timing as long as the wood laminate mat is disposed between the press panels of the steam press. The heating temperature is preferably 100 ° C. to 250 ° C. Therefore, the temperature of water vapor is preferably 100 ° C. to 250 ° C. Moreover, the pressurizing pressure of the pressure plate is preferably 1 to 10 MPa. Further, the heating / pressurizing treatment time may be performed only for the time during which the adhesive is cured.
請求項1記載の木質複合材料の製造方法においては、木質系成形材料と、タンニンとヘキサメチレンテトラミンを含む接着剤組成物とを混和して混和物とし、この混和物を積層して木質積層マットを形成し、木質積層マット内に水蒸気を浸透させて加熱及び加圧して接着剤を硬化させることにより、木質系成形材料が硬化した接着剤で結合された木質複合材料を得る構成としていることから、再生可能な天然資源を原料とする天然資源型からなる木質複合材料を得ることができ、しかも得られた木質複合材料は有害な触媒などを使用しないので、有害な揮発性物質が発生しない。 The method for producing a wood composite material according to claim 1, wherein the wood molding material and an adhesive composition containing tannin and hexamethylenetetramine are mixed to form a mixture, and the mixture is laminated to form a wood laminate mat. From the structure, a wood composite material in which a wood-based molding material is bonded with a cured adhesive is obtained by infiltrating water vapor into the wood laminate mat and heating and pressing to cure the adhesive. In addition, a wood composite material of a natural resource type using renewable natural resources as a raw material can be obtained, and the obtained wood composite material does not use a harmful catalyst, so that no harmful volatile substances are generated.
さらに、請求項1記載の木質複合材料の製造方法においては、接着剤組成物をアルカリ性とすることで、上記ヘミセルロースを加水分解して軟化させることが出来るので、得られる木質複合材料は、適度に圧密されて強度のバラツキがなく、かつ充分な実用強度と耐水性とを有する木質複合材料となるのである。 Furthermore, in the method for producing a wood composite material according to claim 1, since the hemicellulose can be hydrolyzed and softened by making the adhesive composition alkaline, the wood composite material obtained is appropriately This is a wood composite material which is compacted and does not vary in strength and has sufficient practical strength and water resistance.
以下に本発明の実施例及び比較のために行った実施例(以下、比較例という。)を説明する。 Examples of the present invention and examples carried out for comparison (hereinafter referred to as comparative examples) will be described below.
(実施例1)
木質複合材料を、以下の製造プロセスで成形した。木質系成形材料として、木材廃棄物を一軸破砕機にて破砕したボード用の木質チップ(木材廃棄物処理業者より購入したもの。)を、ローラースクリーン方式であるウエーブローラースクリーン装置(たいへい社製)を用いて、厚さ又は幅1mm〜8mmの木質チップに分級した。木質チップは含水率6重量%となるように調整した。
Example 1
The wood composite material was molded by the following manufacturing process. As a wood-based molding material, a wooden chip for boards (purchased from a wood waste disposal contractor) that crushed wood waste with a uniaxial crusher is a roller roller type wave roller screen device (manufactured by Taihei Co., Ltd.). ) Was used to classify wood chips with a thickness or width of 1 mm to 8 mm. The wood chip was adjusted to have a moisture content of 6% by weight.
タンニンとしては、SV82のミモザタンニンを使用し、タンニン系接着剤を以下のようにして調整した。まず、タンニンの粉体を約40℃の温水に濃度40重量%になるように溶解させた。その後、濃度50重量%の水酸化ナトリウム水溶液でpH10に調整した。硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンの40重量%水溶液を用い、タンニン固形分に対してヘキサメチレンテトラミン固形分が10重量%になるように配合した上記接着剤を作成した。 As tannin, SV82 mimosa tannin was used, and a tannin-based adhesive was prepared as follows. First, tannin powder was dissolved in hot water at about 40 ° C. to a concentration of 40% by weight. Thereafter, the pH was adjusted to 10 with an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 50% by weight. Using the 40% by weight aqueous solution of hexamethylenetetramine as the curing agent, the above adhesive was formulated so that the hexamethylenetetramine solid content was 10% by weight with respect to the tannin solid content.
木質チップとタンニン系接着剤とは、木質系成形材料100重量部に対して接着剤12重量部になるように計量しドラムブレンダーに投入して接着剤を噴霧して混和し、木質チップ表面に接着剤が付着した混和物を得た。次にこの混和物をOSLフォーミングマシーン(たいへい社製)に投入し、フォーミング金型(縦2000mm、横500mm、高さ100mm)に投入した。フォーミング型内は金属製の仕切り板(厚み2mm)を用いて、50mm間隔に10等分したものを用い、木質チップを長さ方向に略揃えて配向積層し、木質積層マットとした。木質積層マットの厚さは約100mmとした。 The wood chip and the tannin-based adhesive are weighed so as to be 12 parts by weight of the adhesive with respect to 100 parts by weight of the wood-based molding material, put into a drum blender, sprayed and mixed with the adhesive , An admixture with an adhesive attached was obtained. Next, this mixture was put into an OSL forming machine (manufactured by Taihei Co., Ltd.) and put into a forming die (length 2000 mm, width 500 mm, height 100 mm). In the forming mold, a metal partition plate (thickness 2 mm) was used which was divided into 10 equal parts at intervals of 50 mm, and the wood chips were aligned and laminated substantially in the length direction to obtain a wood laminate mat. The thickness of the wood laminate mat was about 100 mm.
次に、フォーミング型、仕切り板を脱型し、木質積層マットを蒸気プレス機(川崎油工社製、300トンプレス機)の加圧盤の間に配置した。木質積層マット配置後、0.9MPa、180℃の高温水蒸気を1分間噴射し、その後木質積層マットの厚さが20mmになるように加圧盤を閉じ、温度180℃で5分間保持して木質複合材料を得た。 Next, the forming mold and the partition plate were removed from the mold, and the wood laminate mat was placed between the press plates of a steam press machine (Kawasaki Yuko Co., Ltd., 300-ton press machine). After placing the wood laminate mat, spray high-temperature steam at 0.9MPa and 180 ° C for 1 minute, then close the pressure plate so that the thickness of the wood laminate mat is 20mm, and hold it at 180 ° C for 5 minutes to keep the wood composite Obtained material.
上記木質複合材料からサンプルを切り出し、JIS K 5908に準じて曲げ試験を、吸水厚さ膨張率(JIS K 5908)、ホルムアルデヒド放散量(JIS K 5908)を測定した。(それぞれの測定方法を書いて下さい。JISがあればその番号でOKです。) A sample was cut out from the wood composite material, and a bending test was performed according to JIS K 5908, and a water absorption thickness expansion coefficient (JIS K 5908) and a formaldehyde emission amount (JIS K 5908) were measured. (Write each measurement method. If there is JIS, that number is OK.)
(実施例2)
pHを7に調整した以外は実施例1と同様にして木質複合材料を得、同様にして曲げ強度、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
(Example 2)
A wood composite material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pH was adjusted to 7, and the bending strength, the water absorption thickness expansion rate, and the formaldehyde emission amount were measured in the same manner.
(比較例1)
pH調整をせずpH4のままのタンニン系接着剤を用いた以外は実施例1と同様にして木質複合材料を得、同様にして曲げ試験、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
(Comparative Example 1)
A wood composite material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a tannin-based adhesive that was not pH-adjusted and remained at pH 4 was used, and the bending test, water absorption thickness expansion rate, and formaldehyde emission amount were measured in the same manner.
(比較例2)
ヘキサメチレンテトラミンの代わりにホルマリン37重量%水溶液を使用し、タンニン固形分に対してホルマリンが10重量%になるように配合した接着剤組成物とした以外は実施例1と同様にして木質複合材料を得、同様にして曲げ試験、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
(Comparative Example 2)
A wood composite material in the same manner as in Example 1 except that a formalin 37% by weight aqueous solution was used in place of hexamethylenetetramine, and the adhesive composition was formulated so that the formalin was 10% by weight with respect to the tannin solid content. In the same manner, the bending test, the water absorption thickness expansion coefficient, and the formaldehyde emission amount were measured.
(比較例3)
高温水蒸気を木質積層マットに噴射せず、加圧盤を加熱して加圧と加熱とを行うプレス機を用い、加熱及び加圧を、加熱加圧盤の表面温度を180℃で5分間保持した以外は実施例1と同様にして木質複合材料を得、同様にして曲げ試験、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
(Comparative Example 3)
Except that the surface temperature of the heating and pressing plate is maintained at 180 ° C. for 5 minutes using a press machine that heats and pressurizes the pressing plate without spraying high-temperature steam onto the wood laminate mat. Obtained a wood composite material in the same manner as in Example 1, and the bending test, the water absorption thickness expansion coefficient, and the formaldehyde emission amount were measured in the same manner.
曲げ強度、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量の測定結果を表1に示す。 Table 1 shows the measurement results of bending strength, water absorption thickness expansion rate, and formaldehyde emission.
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