JP6504635B2 - 木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 - Google Patents
木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6504635B2 JP6504635B2 JP2018016655A JP2018016655A JP6504635B2 JP 6504635 B2 JP6504635 B2 JP 6504635B2 JP 2018016655 A JP2018016655 A JP 2018016655A JP 2018016655 A JP2018016655 A JP 2018016655A JP 6504635 B2 JP6504635 B2 JP 6504635B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wood
- mass
- adhesive
- mat
- board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 228
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 30
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 226
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 151
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 151
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 62
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 10
- JZLWSRCQCPAUDP-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine;urea Chemical compound NC(N)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JZLWSRCQCPAUDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 8
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 8
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 6
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 4
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 45
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 38
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 240000000797 Hibiscus cannabinus Species 0.000 description 8
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 2
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 2
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 2
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004507 Abelmoschus esculentus Species 0.000 description 1
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 description 1
- 235000011624 Agave sisalana Nutrition 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 1
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- 240000000907 Musa textilis Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 240000008670 Pinus densiflora Species 0.000 description 1
- 235000000405 Pinus densiflora Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- -1 polymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/02—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/08—Moulding or pressing
- B27N3/10—Moulding of mats
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Description
このような木質ボードに関する具体的な技術としては、例えば、多数のパーティクル(比重0.2以下のパーティクル)と接着剤との混合物を用いて熱圧成形することにより得られるパーティクルボード等が知られている(特許文献1参照)。
そして、従来の木質ボードでは、軽量性と機械特性の性能バランス、特に軽量性の観点において未だ十分とは言えず、より軽量であり、且つ十分な機械的強度を備える木質ボードが求められているのが現状である。
靱皮植物の芯材を含むチップ状の木質材料に、熱硬化型接着剤を付着させる接着剤塗布工程と、
前記熱硬化型接着剤が付着された前記木質材料をマット状に成形する成形工程と、
マット状に成形されたマット状物を熱圧成形する熱圧成形工程と、を備えており、
前記マット状物を前記熱圧成形に供するまでに、前記マット状物を構成している前記木質材料の含水率を8〜20質量%に調整し、
前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、
前記薄片状物と前記粉体状物との合計を100質量%とした場合に、前記薄片状物は55〜85質量%含有され、前記粉体状物は15〜45質量%含有されることを要旨とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記接着剤塗布工程よりも前に、前記木質材料を乾燥する乾燥工程を備えており、
前記接着剤塗布工程において、前記熱硬化型接着剤を水との混合物の形態で前記木質材料に付着させることによって、前記熱硬化型接着剤が付着された前記木質材料の含水率を8〜20質量%に調整しており、
前記乾燥工程後の前記木質材料の含水率は、前記接着剤塗布工程後の前記木質材料の含水率よりも低いことを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記熱硬化型接着剤は、ポリメリックMDI接着剤であり、
前記ポリメリックMDI接着剤の使用量は、前記木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、4〜6質量%であることを要旨とする。
全乾密度が0.2〜0.5g/cm3であり、
曲げ強度が8MPa以上であり、
前記木質材料は、靱皮植物の芯材を含んでおり、
前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、
前記薄片状物と前記粉体状物との合計を100質量%とした場合に、前記薄片状物は55〜85質量%含有され、前記粉体状物は15〜45質量%含有されることを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記熱硬化型接着剤は、ポリメリックMDI接着剤、フェノール樹脂系接着剤、及びユリアメラミン共縮合樹脂接着剤のうちの少なくとも1種であることを要旨とする。
靭皮植物の芯材を含むチップ状の木質材料と、熱硬化型接着剤とを含み、
前記木質材料の含水率(乾量基準)が8〜20質量%であり、
前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、
前記薄片状物と前記粉体状物との合計を100質量%とした場合に、前記薄片状物は55〜85質量%含有され、前記粉体状物は15〜45質量%含有されることを要旨とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記熱硬化型接着剤は、ポリメリックMDI接着剤であり、
前記ポリメリックMDI接着剤の含有量は、前記木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、4〜6質量%であることを要旨とする。
また、接着剤塗布工程よりも前に木質材料の乾燥工程を備えており、接着剤塗布工程において、熱硬化型接着剤を水との混合物の形態で木質材料に付着させることによって、木質材料の含水率を8〜20質量%に調整する場合には、軽量であり且つ機械的強度に優れる木質ボードを効率的に製造することができる。
更に、熱硬化型接着剤がポリメリックMDI接着剤であり、その使用量が4〜6質量%である場合には、木質材料を十分に接着することができるとともに、木質ボードをより軽量化することができる。
また、木質ボードにおける熱硬化型接着剤が、ポリメリックMDI接着剤、フェノール樹脂系接着剤、及びユリアメラミン共縮合樹脂接着剤のうちの少なくとも1種である場合、木質ボードをより軽量化することができる。
また、熱硬化型接着剤がポリメリックMDI接着剤であり、その含有量が4〜6質量%である場合には、木質材料を十分に接着することができるとともに、熱圧成形することにより得られる木質ボードをより軽量化することができる。
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。
本発明の木質ボードの製造方法は、靱皮植物の芯材を含むチップ状の木質材料に、熱硬化型接着剤を付着させる接着剤塗布工程と、熱硬化型接着剤が付着された木質材料をマット状に成形する成形工程と、マット状に成形されたマット状物を熱圧成形する熱圧成形工程と、を備える。そして、マット状物を熱圧成形に供するまでに、マット状物を構成している木質材料の含水率を8〜20質量%に調整し、前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、薄片状物と粉体状物との合計を100質量%とした場合に、薄片状物は55〜85質量%含有され、粉体状物は15〜45質量%含有されることを特徴とする。
尚、本明細書における「含水率」は、JIS Z2101に準拠した乾量基準の含水率を意味する。
上記熱硬化型接着剤としては、例えば、ユリア樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、ユリアメラミン共縮合樹脂接着剤等のユリアメラミン系樹脂接着剤、フェノール樹脂系接着剤、MDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)接着剤、ポリメリックMDI(ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート)接着剤、TDI(トリレンジイソシアネート)接着剤等のイソシアネート系接着剤等を用いることができる。尚、これらの接着剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの熱硬化型接着剤のなかでも、必要な使用量が相対的に少なく、得られる木質ボードをより軽量化することができるという観点から、ポリメリックMDI接着剤、ユリアメラミン共縮合樹脂接着剤、及びフェノール樹脂系接着剤のうちの少なくとも1種であることが好ましく、特にポリメリックMDI接着剤が好ましい。
特に、熱硬化型接着剤としてポリメリックMDI接着剤を用いる場合には、木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、4〜6質量%であることが好ましく、より好ましくは4.5〜5.5質量%である。この場合、木質材料を十分に接着することができるとともに、木質ボードをより軽量化することができる。
また、熱硬化型接着剤としてフェノール樹脂系接着剤を用いる場合には、木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、10〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは12〜15質量%である。この場合、木質材料を十分に接着することができるとともに、木質ボードをより軽量化することができる。
また、熱硬化型接着剤としてユリアメラミン共縮合樹脂接着剤を用いる場合には、木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、10〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは12〜15質量%である。この場合、木質材料を十分に接着することができるとともに、木質ボードをより軽量化することができる。
具体的には、例えば、撹拌羽根を備えるブレンダーに木質材料を配置し、撹拌しながら、接着剤成分を含む液状組成物(水との混合物)をスプレー塗布等により塗布することで、接着剤を付着させることができる。
尚、多層構造の木質ボードを製造する際には、各層を構成する木質材料ごとに、接着剤塗布工程が設けられることが好ましい。
上記靭皮植物は、靭皮繊維を採取できる植物であり、例えば、ケナフ、ヘンプ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、オクラ等の草本性の靭皮植物、雁皮、三椏、楮、雁皮、桑等の木本性の靭皮植物、麦、稲、竹、サトウキビ(バガス)、葦、エスパルト、トウモロコシ、パピルス、サバイグラス等の茎桿性の靭皮植物等が挙げられる。尚、これらの靭皮植物の芯材は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらのなかでも草本性の靭皮植物の芯材が好ましく、更には、ケナフの芯材(ケナフコア)が好ましい。ケナフの芯材は、特に比重が小さく、より軽量な木質ボードを製造することができる。また、ケナフは成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有するため、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等も期待できるため好ましい。
このレッティング工程は、池や川等の自然環境下において行われるレッティングであってもよいし、所望の微生物を含ませた人工的なレッティング環境下において行われるレッティングであってもよく、これらの両方を経るものであってもよい。
例えば、薄片状の木質材料は、集成して接着した際に接着面積が大きくなりやすいため、ボードの機械的強度をより向上させることができる。そのため、多層構造の木質ボードを製造する場合に、芯層を構成する木質材料として好適に用いることができる。
また、粉体状の木質材料は、相対的に細かいため、集成して接着した際に、表面の平滑性をより向上させることができる。そのため、多層構造の木質ボードを製造する場合に、表面となる層(表層や裏層)を構成する木質材料として好適に用いることができる。
また、粉体状の木質材料(粉体状物)の平均径は、例えば、レーザー回折・散乱法による体積基準での平均径D50が、0.01〜1.0mmであり、より好ましくは0.01〜0.7mm、更に好ましくは0.01〜0.5mmである。そして、この粉体状物は、目開き0.8〜1.2mmの篩を用いて(本発明では目開き1mmの篩を用いる)分級した際に、篩下となるものである。
1つは、含水によって芯材の質量が増加し、切削刃と衝突した際に切削刃に及ぼす力が大きくなるために、切削刃が芯材に入り込みやすくなることが考えられる。即ち、靭皮植物の芯材は、植物材料として極端に低密度であり、軽量な木質ボードの原料等としては適する。しかしながら、低密度であるために、乾燥状態や含水率が30質量%未満のような状態では、切削時の芯材の質量が小さく、切削刃が芯材に入り込むだけの力を加えることにならないのではないかと考えることができる。
更に、1つは、含水によって靭皮植物の芯材の脆さが低減され、切削に適した柔軟さを出現させることができると考えられる。即ち、含水率が低い状態では、切削刃と芯材とが衝突した際に、芯材が破裂するように破壊される割合が多くなり、粉体状の木質材料が増えてしまうのではないかと考えられる。この点、含水によって、芯材の柔軟さが増すことで、上述のような破壊が抑制されて、切削効率が向上されると考えられる。
このような観点から、切削時の含水率は、30〜70質量%であり、より好ましくは35〜60質量%、更に好ましくは40〜60質量%である。
リングフレーカーは、複数の切削刃がリング状に配置された構造を有する切削機器である。通常、複数の切削刃をリング状に保持できる切削刃保持体を有し、この切削刃保持体の所定位置に、切削刃を配置することで、切削刃がリング状に並ぶように構成される。
このリングフレーカーは、大きく分けて2種が知られている。一方は、被切削物よりも切削刃が内側に配置された形態であり、他方は、被切削物よりも切削刃が外側に配置された形態である。
即ち、前者は、複数の切削刃がリング状に配置された切削刃保持体が、被切削物よりも内周側に配置された切削機器である。そして、被切削物は、リング状の保持体の外周側から内側へ向かって切削刃に押し付けられて切削される。また、後者は、複数の切削刃がリング状に配置された切削刃保持体が、被切削物よりも外周側に配置された切削機器である。そして、被切削物は、リング状の保持体の内周側から外側へ向かって切削刃に押し付けられて切削される。
そして、上述のうち、被切削物よりも切削刃が外側に配置された形態のリングフレーカーが好ましい。その理由は、上述したように、軽量な芯材が含水によって質量増加され、より効果的に遠心力を利用できるため、薄片状の木質材料をより多く得易いためである。
尚、靱皮植物の芯材以外の他の木質材料としては、本発明の効果が得られる限り特に限定されないが、例えば、靱皮植物の靱皮繊維、スギ、ヒノキ、アカマツ等の廃材等から得られるものが挙げられる。
マット状への成形方法は特に限定されず、通常、公知のフォーミングマシン(マット成形機)が用いられ、所定寸法のマット状物が得られる。この際、形状、寸法又は種類等の異なる木質材料を用いて、隣接する層の構成が異なる多層構造のマット状物を形成することにより、多層構造の木質ボードを製造することができる。
具体的には、例えば、表層、芯層及び裏層をこの順に備える3層構造のマット状物を形成することにより、3層構造の木質ボードを製造することができる。特に、篩等で分級された木質材料を用意し、相対的にサイズが粗い篩上木質材料(例えば、薄片状物)によって上記芯層を構成し、相対的にサイズが細かい篩下木質材料(例えば、粉体状物)によって上記表層及び裏層を構成することによって、軽量であり、機械的強度に優れるとともに、表面平滑性に優れる木質ボードを製造することができる。
また、3層構造のマット状物を形成する際、各層の質量比は特に限定されないが、例えば、この質量比(表層:芯層:裏層)を、1〜2:6〜8:1〜2とすることができる。
ここで、本発明の製造方法においては、熱圧成形時における接着剤の熱硬化反応を効果的に促し、軽量であり且つ機械的強度に優れる木質ボードを製造するために、マット状物を熱圧成形に供するまでに、マット状物を構成している木質材料の含水率を8〜20質量%に調整する必要がある。
この含水率が8質量%未満である場合、十分な機械的強度(特に曲げ強度や剥離強さ)を有する木質ボードが得られないおそれがある。一方、20質量%を超える場合、熱圧成形時に水蒸気が発生し、その影響により木質ボードが破損(パンク)してしまうおそれがある。更には、熱圧成形に要する時間が大幅に増加し、生産効率の低下を招いたり、木質材料にダメージを与えてしまったりするおそれがある。
尚、この含水率は、得られる木質ボードの軽量性及び機械的強度の観点や、マット状物の操作性の観点から、8〜18質量%(特に、更には8〜15質量%、特に8〜12質量%)とすることがより好ましい。
(a)接着剤塗布工程後、又はマット状物の成形工程後に、木質材料の含水率を測定し、目的の設定値との差に応じて、乾燥や水の供給等による含水率の調整工程を行うことによって、熱圧成形に供される木質材料の含水率(乾量基準)を8〜20質量%に調整する方法、
(b)接着剤塗布工程よりも前に、必要に応じて、木質材料を乾燥する乾燥工程を設け、接着剤塗布工程において、熱硬化型接着剤を水との混合物の形態で木質材料に付着させることによって、熱硬化型接着剤が付着された木質材料の含水率(乾量基準)を8〜20質量%に調整する方法等が挙げられる。尚、木質材料の含水率は成形工程を経ることによってほとんど変化せず、接着剤塗布工程後の木質材料の含水率と、成形工程後のマット状物を構成する木質材料の含水率は、乾燥工程等を別途設けていない限り、同程度といえる。
上記(b)の方法である場合、原料として用いる木質材料の乾燥度合いから、目的の含水率に調整するために必要な水の量を容易に推測することができる。更には、その量の水と、接着剤とで混合物を調製することによって、含水率の制御を容易に行うことができるとともに、接着剤の塗布性の向上化を図ることができるため、非常に効率良く木質ボードを製造することができる。また、乾燥工程を設けることで、混合物中における水の量を増加させることができ、粘度の高い接着剤や固形状の接着剤を使用する場合に、その操作性をより向上させることができる。更には、木質材料として、上述の含水率が30質量%以上に調整された靭皮植物の芯材を切削して得られる薄片状物を含む切削物を用いる場合に、乾燥工程を設けることで、効率的に接着剤塗布工程に移行することができる。
尚、上記(b)の方法における接着剤塗布工程に供される木質材料は、その含水率が乾燥工程等により、接着剤塗布工程後の木質材料の含水率の設定値よりも低い値[例えば、設定値よりも10〜90%低い値(特に20〜80%低い値)]に調整されたものである。具体的には、18質量%以下(特に3〜15質量%、更には3〜10質量%、特に3〜8質量%、更には4〜6質量%)の含水率に調整されたものであることが好ましい。
また、プレス条件(温度、時間、圧力等)は特に限定されず、使用する接着剤の種類、目的とする木質ボードの厚さや密度等により適宜設定される。具体的には、例えば、120〜220℃の温度、10〜30kg/cm2の圧力にて、ボード厚1mmに対し15〜25秒のプレス時間という条件で行うことができる。
また、本発明の製造方法により得られる木質ボードの全乾密度は、0.2g/cm3以上(通常、0.7g/cm3以下)であり、特に0.22〜0.5g/cm3、更には0.25〜0.4g/cm3、特に0.28〜0.35g/cm3、更には0.3g/cm3以上、0.35g/cm3未満とすることができる。尚、この全乾密度は、アルキメデス法を用いて測定することができる。
本発明のマット状物は、熱圧成形されることにより木質ボードとなる熱圧成形前のマット状物であって、靭皮植物の芯材を含むチップ状の木質材料と、熱硬化型接着剤とを含み、木質材料の含水率(乾量基準)が8〜20質量%であり、木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、薄片状物と粉体状物との合計を100質量%とした場合に、薄片状物は55〜85質量%含有され、粉体状物は15〜45質量%含有されることを特徴とする。
特に、熱硬化型接着剤がポリメリックMDI接着剤である際、その含有量は、木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、4〜6質量%であることが好ましく、より好ましくは4.5〜5.5質量%である。この場合、熱圧成形に供することにより、木質材料を十分に接着することができるとともに、得られる木質ボードをより軽量化することができる。
また、熱硬化型接着剤がフェノール樹脂系接着剤である際、その含有量は、木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、10〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは12〜15質量%である。この場合、熱圧成形に供することにより、木質材料を十分に接着することができるとともに、得られる木質ボードをより軽量化することができる。
また、熱硬化型接着剤がユリアメラミン共縮合樹脂接着剤である際、その含有量は、木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、10〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは12〜15質量%である。この場合、熱圧成形に供することにより、木質材料を十分に接着することができるとともに、得られる木質ボードをより軽量化することができる。
この含水率が8質量%未満である場合、熱圧成形によって、十分な機械的強度(特に曲げ強度や剥離強さ)を有する木質ボードが得られないおそれがある。一方、20質量%を超える場合、熱圧成形時に水蒸気が発生し、その影響により得られる木質ボードが破損(パンク)してしまうおそれがある。更には、熱圧成形に要する時間が大幅に増加し、生産効率の低下を招いたり、木質材料にダメージを与えてしまったりするおそれがある。
尚、この含水率は、熱圧成形することによって得られる木質ボードの軽量性及び機械的強度の観点や、マット状物の操作性の観点から、8〜18質量%(特に、更には8〜15質量%、特に8〜12質量%)とすることがより好ましい。
本発明の木質ボードは、チップ状の木質材料が熱硬化型接着剤を介してボード状に熱圧成形された木質ボードであって、全乾密度が0.2〜0.5g/cm3であり、曲げ強度が8MPa以上であり、木質材料は、靱皮植物の芯材を含んでおり、木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、薄片状物と粉体状物との合計を100質量%とした場合に、薄片状物は55〜85質量%含有され、粉体状物は15〜45質量%含有されることを特徴とする。
尚、木質材料及び熱硬化型接着剤については、それぞれ、上記[1]の木質ボードの製造方法における木質材料及び熱硬化型接着剤の各説明をそのまま適用することができる。
上記木質ボードのはく離強さは、0.15MPa以上であり、特に0.15〜0.45MPa、更には0.15〜0.40MPa、特に0.17〜0.40MPa、更には0.18〜0.35MPaとすることができる。
上記木質ボードの吸水厚さ膨脹率は、12%以下であり、特に5〜12%、更には6〜12%、特に8〜12%、更には9〜12%とすることができる。
尚、これらの各物性は、JIS A5908に準じて測定又は評価されるものである。
多層構造の木質ボードとしては、例えば、表層、芯層及び裏層を、この順に備える3層構造の木質ボード等を挙げることができる。この場合、篩で分級された相対的にサイズが粗い篩上木質材料(薄片状物)によって上記芯層を構成し、篩で分級された相対的にサイズが細かい篩下木質材料(粉体状物)によって上記表層及び裏層を構成することによって、軽量であり、機械的強度に優れるとともに、表面平滑性に優れる木質ボードとすることができる。
[1]木質ボードの製造
<実施例1>
(1−1)チップ状の木質材料の作製
ケナフ(靱皮植物)の芯材(ケナフコア、含水率;約10質量%)を用意し、ウッドチッパー(木材粉砕機)にて切断することにより、ケナフコアの木質片(長さ;20〜40mm)を得た。その後、得られた木質片を水に浸漬させ、木質片の含水率を30質量%以上に調整した。次いで、含水率が調整された木質片をナイフリングフレーカーにて切削し、チップ状の木質材料を作製した。
得られたチップ状の木質材料を乾燥炉にて乾燥することにより、木質材料の含水率を5質量%に調整した。
その後、乾燥された木質材料をロータリースクリーン[篩;目開き1mm(JIS Z8801に準拠した公称目開きW=1.00mmの篩)]により、篩を通過した篩下木質材料(粉体状物、平均粒径D50;0.5mm)と、篩を通過しなかった篩上木質材料(薄片状物、平均厚み;0.4mm、主面における最大長さL1;25〜35mm))の2つの群に篩い分けした。尚、薄片状物の平均厚みは、無作為に抽出した20個の平均値である。また、この薄片状物の最大長さL1に対する、最大厚さL2(上下方向の最大長さ)は1/3以下であった。
篩分けされた各群の木質材料(篩上木質材料、篩下木質材料)に対し、それぞれ、熱硬化型接着剤を塗布した。
具体的には、撹拌羽根を備えるブレンダーに木質材料を配置し、撹拌しながら、熱硬化型接着剤(ポリメリックMDI接着剤、商品名「コスモネート M−50W」、三井化学SKCポリウレタン社製)及び水からなる液状組成物[各成分の質量比(熱硬化型接着剤:水)は1:1]を吹き付けることにより、接着剤を塗布した。そして、接着剤が付着され、且つ含水率が10質量%の木質材料を得た。尚、液状組成物の使用量は、木質材料の全乾状態を100質量%として、10質量%(接着剤;5質量%、水;5質量%)である。
接着剤が付着された各群の木質材料(篩上木質材料、篩下木質材料)を用いて、フォーミングマシン(マット成形機)により、篩下木質材料によって構成される表層、篩上木質材料によって構成される芯層、及び、篩下木質材料によって構成される裏層をこの順に備える3層構造のマット状物[各層の質量比(表層:芯層:裏層)は1.5:7:1.5]を成形した。
尚、マット状物を構成している木質材料の含水率は、10質量%のままであった。
得られた3層構造のマット状物を、プレス機により、プレス温度180℃、プレス圧力20kg/cm2、プレス時間300秒の条件にて熱圧成形した後、離型して、3層構造の実施例1の木質ボード(厚み;15mm)を製造した。
上記実施例1における(1−2)乾燥工程において、木質材料の含水率を3質量%に調整し、且つ、上記実施例1における(1−3)接着剤塗布工程において、液状組成物である熱硬化型接着剤[ユリアメラミン共縮合樹脂接着剤、商品名「UB−X」、J−ケミカル社製、樹脂分:水分(質量比)=3:2]を用いて、接着剤が付着され、且つ含水率が13質量%の木質材料を得たこと以外は、実施例1と同様にして木質ボード(実施例2)を得た。
尚、液状組成物の使用量は、投入した木質材料の全乾状態を100質量%として、25質量%である。
上記実施例1における(1−2)乾燥工程において、木質材料の含水率を3質量%に調整し、且つ、上記実施例1における(1−3)接着剤塗布工程において、液状組成物である熱硬化型接着剤[フェノール樹脂接着剤、商品名「レヂトップPL−3630」、群栄化学工業社製、樹脂分:水分(質量比)=1:1)]及び水からなる液状組成物を用いて、接着剤が付着され、且つ含水率が18質量%の木質材料を得たこと以外は、実施例1と同様にして木質ボード(実施例3)を得た。
尚、液状組成物の使用量は、投入した木質材料の全乾状態を100質量%として、30質量%である。
上記実施例1における(1−3)接着剤塗布工程において、熱硬化型接着剤(ポリメリックMDI接着剤、商品名「コスモネート M−50W」、三井化学SKCポリウレタン社製)及び水からなる液状組成物[各成分の質量比(熱硬化型接着剤:水)は1:5]を用いて、接着剤が付着され、且つ含水率が30質量%の木質材料を得たこと以外は、実施例1と同様にして木質ボード(比較例1)を得た。
尚、液状組成物の使用量は、投入した木質材料の全乾状態を100質量%として、30質量%である。
上記実施例1における(1−2)乾燥工程において、木質材料の含水率を3質量%に調整し、且つ、上記実施例1における(1−3)接着剤塗布工程において、熱硬化型接着剤(ポリメリックMDI接着剤、商品名「コスモネート M−50W」、三井化学SKCポリウレタン社製)及び水からなる液状組成物[各成分の質量比(熱硬化型接着剤:水)は1:0.4]を用いて、接着剤が付着され、且つ含水率が5質量%の木質材料を得たこと以外は、実施例1と同様にして木質ボード(比較例2)を得た。
尚、液状組成物の使用量は、投入した木質材料の全乾状態を100質量%として、7質量%である。
実施例1〜3及び比較例1〜2の各木質ボードにおける、曲げ強度、はく離強さ、及び吸水厚さ膨脹率をJIS A5908に準じて測定した。更には、全乾密度をアルキメデス法により測定した。また、実施例1の木質ボードにおいては、熱伝導率、及びホルムアルデヒド放出量についても、JIS A5908に準じて測定した。これらの結果を表1に示す。
尚、比較例1においては、熱圧成形時に水蒸気が発生し、それにより木質ボードが破損(パンク)してしまったため、各物性の測定は行わなかった。
熱圧成形に供するまでに木質材料の含水率を所定の範囲(8〜20質量%)に制御した実施例1〜3の木質ボードの製造方法によれば、全乾密度が0.30〜0.33g/cm3であり、曲げ強度が9〜12MPaであり、はく離強さが0.06〜0.35MPaであり、吸水厚さ膨脹率が8〜20%である木質ボードが得られた。
これに対し、熱圧成形に供するまでに木質材料の含水率が所定の範囲(8〜20質量%)に制御されておらず、その含水率が30質量%と低い比較例1の製造方法では、熱圧成形時に水蒸気が発生し、それにより木質ボードが破損(パンク)してしまった。
また、熱圧成形に供するまでに木質材料の含水率が所定の範囲(8〜20質量%)に制御されておらず、その含水率が5質量%と低い比較例2の製造方法により得られた木質ボードにおいては、全乾密度が0.30g/cm3であり、曲げ強度が5MPaであり、はく離強さが0.11MPaであり、吸水厚さ膨脹率が15%であり、実施例よりも機械的強度に劣っていた。
以上のことから、本実施例の製造方法によれば、軽量であり且つ機械的強度に優れる木質ボードを製造できることが確認できた。
Claims (7)
- 木質ボードの製造方法であって、
靱皮植物の芯材を含むチップ状の木質材料に、熱硬化型接着剤を付着させる接着剤塗布工程と、
前記熱硬化型接着剤が付着された前記木質材料をマット状に成形する成形工程と、
マット状に成形されたマット状物を熱圧成形する熱圧成形工程と、を備えており、
前記マット状物を前記熱圧成形に供するまでに、前記マット状物を構成している前記木質材料の含水率(乾量基準)を8〜20質量%に調整し、
前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、
前記薄片状物と前記粉体状物との合計を100質量%とした場合に、前記薄片状物は55〜85質量%含有され、前記粉体状物は15〜45質量%含有されることを特徴とする木質ボードの製造方法。 - 前記接着剤塗布工程よりも前に、前記木質材料を乾燥する乾燥工程を備えており、
前記接着剤塗布工程において、前記熱硬化型接着剤を水との混合物の形態で前記木質材料に付着させることによって、前記熱硬化型接着剤が付着された前記木質材料の含水率(乾量基準)を8〜20質量%に調整しており、
前記乾燥工程後の前記木質材料の含水率は、前記接着剤塗布工程後の前記木質材料の含水率よりも低い請求項1に記載の木質ボードの製造方法。 - 前記熱硬化型接着剤は、ポリメリックMDI接着剤であり、
前記ポリメリックMDI接着剤の使用量は、前記木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、4〜6質量%である請求項1又は2に記載の木質ボードの製造方法。 - チップ状の木質材料が熱硬化型接着剤を介してボード状に熱圧成形された木質ボードであって、
全乾密度が0.2〜0.5g/cm3であり、
曲げ強度が8MPa以上であり、
前記木質材料は、靱皮植物の芯材を含んでおり、
前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、
前記薄片状物と前記粉体状物との合計を100質量%とした場合に、前記薄片状物は55〜85質量%含有され、前記粉体状物は15〜45質量%含有されることを特徴とする木質ボード。 - 前記熱硬化型接着剤は、ポリメリックMDI接着剤、フェノール樹脂系接着剤、及びユリアメラミン共縮合樹脂接着剤のうちの少なくとも1種である請求項4に記載の木質ボード。
- 熱圧成形されることにより木質ボードとなる熱圧成形前のマット状物であって、
靭皮植物の芯材を含むチップ状の木質材料と、熱硬化型接着剤とを含み、
前記木質材料の含水率(乾量基準)が8〜20質量%であり、
前記木質材料の形状を、目開き1mmの篩を用いて分級した際に、篩上となる薄片状物及び篩下となる粉体状物とし、
前記薄片状物と前記粉体状物との合計を100質量%とした場合に、前記薄片状物は55〜85質量%含有され、前記粉体状物は15〜45質量%含有されることを特徴とするマット状物。 - 前記熱硬化型接着剤は、ポリメリックMDI接着剤であり、
前記ポリメリックMDI接着剤の含有量は、前記木質材料を全乾状態で100質量%とした場合に、4〜6質量%である請求項6に記載のマット状物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016207300 | 2016-10-21 | ||
JP2016207300 | 2016-10-21 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017038762A Division JP6299007B1 (ja) | 2016-10-21 | 2017-03-01 | 木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018069742A JP2018069742A (ja) | 2018-05-10 |
JP6504635B2 true JP6504635B2 (ja) | 2019-04-24 |
Family
ID=61756500
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017038762A Active JP6299007B1 (ja) | 2016-10-21 | 2017-03-01 | 木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 |
JP2018016655A Active JP6504635B2 (ja) | 2016-10-21 | 2018-02-01 | 木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017038762A Active JP6299007B1 (ja) | 2016-10-21 | 2017-03-01 | 木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6299007B1 (ja) |
WO (1) | WO2018074491A1 (ja) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10305409A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-17 | Takeshi Kono | イネ科植物リグニンを使用したボードとその製造方法 |
JP2000006117A (ja) * | 1998-06-26 | 2000-01-11 | Mitsui Chemicals Inc | 木質繊維板およびその製造方法 |
JP2001038707A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-13 | Mitsui Chemicals Inc | 木質繊維板の製造方法 |
JP2001293706A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-23 | Matsushita Electric Works Ltd | パーティクルボード |
JP2002192507A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-07-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 繊維板の製造方法 |
JP2003200407A (ja) * | 2001-10-24 | 2003-07-15 | Shuichi Kawai | バインダレスボード及びその製造方法 |
JP2003311720A (ja) * | 2002-04-22 | 2003-11-05 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | 熱圧成形ボードの製造方法 |
JP2004074752A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Mitsui Takeda Chemicals Inc | 木質ボード |
JP2008155531A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 植物細片含有成形品の製造方法 |
JP2012171147A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Panasonic Corp | 木質ボードとその製造方法 |
-
2017
- 2017-03-01 JP JP2017038762A patent/JP6299007B1/ja active Active
- 2017-10-17 WO PCT/JP2017/037601 patent/WO2018074491A1/ja active Application Filing
-
2018
- 2018-02-01 JP JP2018016655A patent/JP6504635B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018074491A1 (ja) | 2018-04-26 |
JP2018069742A (ja) | 2018-05-10 |
JP6299007B1 (ja) | 2018-03-28 |
JP2018069722A (ja) | 2018-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1115942B1 (en) | Arundo donax composite panel and method for producing same | |
US5554330A (en) | Process for the manufacturing of shaped articles | |
CN101148056A (zh) | 无甲醛复合秸秆板生产工艺方法和用途 | |
JP7522403B2 (ja) | 木質系材料及びその製造方法 | |
Hidayat et al. | Effect of wood species and layer structure on physical and mechanical properties of strand board | |
Hashim et al. | Evaluations of some properties of exterior particleboard made from oil palm biomass | |
JP2017154300A (ja) | パーティクルボード | |
JP2014008617A (ja) | パーティクルボード | |
JP6504635B2 (ja) | 木質ボード及びその製造方法並びにマット状物 | |
JP5963195B2 (ja) | オイルパーム圧密材 | |
JP3515099B2 (ja) | 木質系複合材の製造方法 | |
WO2013118531A1 (ja) | パーティクルボード | |
JP5914825B2 (ja) | 繊維ボード | |
JP6504634B2 (ja) | 木質ボード | |
Widyorini et al. | Some of the properties of binderless particleboard manufactured from bamboo | |
WO2019117799A1 (en) | Hybrid resin particle-board | |
CN106046828B (zh) | 一种防摔耐用的植物纤维餐具 | |
JP2015147354A (ja) | 木質ボードの製造方法 | |
JP5934908B2 (ja) | パーティクルボードの製造方法 | |
JP6168357B2 (ja) | 木質積層板及びその製造方法、並びに、木質圧密積層板及びその製造方法 | |
Prasetiyo et al. | The potential of using agricultural waste: Corn husk for particleboard raw material | |
Biswas | Physical and mechanical properties of UF bonded and without binding agent bagasse MDF | |
JP2019171633A (ja) | 切削物、木質ボード及びそれらの製造方法 | |
CN116238025A (zh) | 木质板 | |
JP6592819B2 (ja) | 木質ボード及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180219 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190131 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190320 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6504635 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |