JPH09225906A - 圧縮木質材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体比重を高めることなく、曲げ強度、表面
平滑性、表面硬度、寸法安定性等に優れた圧縮木質材を
提供する。 【構成】 繊維飽和点以下に含水率調整された木質材の
表裏面を予備加熱した後、表裏の材温が高いうちに該木
質材の結晶成分であるセルロースの軟化点以上の温度に
て加熱圧縮し、その後解圧し、該木質材の材温を低下さ
せた後、セルロースの軟化点以上の温度にて再度加熱圧
縮し、その後解圧冷却することにより、該木質材の表裏
面およびその厚さ方向の中心にそれぞれ加熱圧縮により
圧縮化された高比重層２が設けられてなる圧縮木質材１
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は木質材を加熱圧縮し
て得られる圧縮木質材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧縮木質材は、木質材を湿潤状態
であるいは水蒸気雰囲気中で加湿加温して高含水率・高
温状態とした後、加熱圧縮して製造されている。

【０００３】上記従来技術は、木質材中に多量の水分が
存在する状態で高温の中で加熱圧縮して圧縮木質材を得
るものであり、セルロース、ヘミセルロース、リグニン
等の木材成分を軟化させ、特に非結晶成分であるヘミセ
ルロースおよびリグニンに対しては水分が可塑剤として
大きく作用してそれらの軟化温度をそれぞれ約６０℃に
まで低下させ、木質材の可塑性を増大させつつ加熱圧縮
を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高含水
率状態で木質材の加熱圧縮を行う従来技術による場合、
木質材の内部に存在する水分の高蒸気圧力が圧締の解圧
時に圧縮状態を復元しようとする力として働き、更に解
圧によるスプリングバック現象と相まって、圧縮状態を
維持することが困難である。

【０００５】また、特に比重の低い木質材においては、
圧縮が容易になされるものの、水分の高蒸気圧力が圧締
の解圧時に一瞬のうちに放出されることによりパンク
（層間剥離）が発生するおそれがある。

【０００６】高蒸気圧力の影響を防止するために、圧締
圧縮状態を保持しつつ冷却することも考えられるが、生
産性がきわめて低く、コストを大幅に上昇させるので実
際的ではない。

【０００７】更に、圧縮化状態を維持することができた
としても、高含水率状態にある木質材全体に亘って圧縮
化されることから、高比重の木質材となってしまう。こ
のことは、圧縮化状態の維持により材積が小さくなり、
製品歩留まりを低下させ、コストを大幅に上昇させるこ
とを意味している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術に
よる問題点を解決することのできる新規な圧縮木質材お
よびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】すなわち、本発明による圧縮木質材は、繊
維飽和点以下に含水率調整された木質材の表裏面および
その厚さ方向の中心にそれぞれ加熱圧縮により圧縮化さ
れた高比重層が設けられてなることを特徴とする。

【００１０】また、本発明による圧縮木質材の製造方法
は、繊維飽和点以下に含水率調整された木質材の表裏面
を予備加熱した後、表裏の材温が高いうちに該木質材の
結晶成分であるセルロースの軟化点以上の温度にて加熱
圧縮し、その後解圧し、該木質材の材温を低下させた
後、セルロースの軟化点以上の温度にて再度加熱圧縮
し、その後解圧冷却することにより、該木質材の表裏面
およびその厚さ方向の中心にそれぞれ加熱圧縮により圧
縮化された高比重層を形成することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】木質材としては、木材の挽材ある
いは集成材、単板積層材、合板、パーティクルボード、
繊維板等の加工材が用いられる。

【００１２】これら木質材には針葉樹材および広葉樹材
のいずれもが使用可能であり、特に柔らかいもの、低比
重のものが好適に用いられる。

【００１３】木質材は、その含水率を繊維飽和点以下、
好ましくは３５％以下に調整される。このため、木質材
として挽材が用いられる場合、木材を製材前に乾燥した
後挽材とするか、あるいは乾燥せずに挽材とした後に乾
燥して得られる。加工材を用いる場合にはその製造過程
で繊維飽和点以下に含水率調整される。

【００１４】繊維飽和点以下に含水率調整された木質材
の表裏面を予備加熱して、表裏の材温を高める。予備加
熱は、木質材をドライヤーに投入したり、熱盤間に挟む
等の任意の方法で行われ、木質材の表裏面における材温
を好ましくは８０℃以上に高めるものである。

【００１５】次いで、予備加熱された木質材の表裏材温
が高いうちに、これを、上下の熱盤の間隔を規制する厚
さ規制治具（一般にディスタンスバーと呼ばれる）が取
り付けられたホットプレス装置の熱盤間に挿入する。

【００１６】このときに用いられる厚さ規制治具は、最
終的に得ようとする圧縮木質材の厚みよりも厚いものと
される。

【００１７】ホットプレス装置における木質材の熱圧圧
締は、その熱圧温度を、木質材の結晶成分であるセルロ
ースの軟化点以上の温度として行われる。

【００１８】木質材中の結晶成分であるセルロースの軟
化点温度は、樹種によって若干異なるものの、概ね２０
０〜２５０℃であり、しかも木質材の含水率にかかわら
ずほぼ一定している。従って、本発明では熱圧温度を２
００℃以上として圧締する必要がある。

【００１９】なお、木質材の非結晶成分であるヘミセル
ロース、リグニンの軟化点温度は木質材の含水率によっ
て大きく変化し、絶乾状態におけるヘミセルロースおよ
びリグニンの軟化点温度はそれぞれ約１８０℃、約１５
０℃であるが、木質材の繊維飽和点である３５％の含水
率においては共に軟化点温度が６０℃付近にまで低下す
る。従って、繊維飽和点以下に含水率調整された木質材
を用いる本発明において、セルロースの軟化点以上の温
度で熱圧圧締することにより、結晶成分であるセルロー
スが熱軟化すると同時に、非結晶成分であるヘミセルロ
ースおよびリグニンも軟化溶融する。

【００２０】圧締時間および圧締圧力は、使用する木質
材の種類、樹種、材自体の比重、柔らかさ等に応じて任
意に設定されるが、一般に圧締時間１〜７分、圧締圧力
５〜２５ｋｇ／ｃｍ^２とすることが好ましい。

【００２１】ホットプレス装置の上下熱盤間にて加熱圧
縮された木質材は、熱盤の熱が表裏部分に伝わり、該表
裏部分において熱軟化および圧縮力による圧縮化が進行
するが、繊維飽和点以下の含水率に調整されていること
から、熱伝達は比較的緩慢な速度で内部に移行され、従
って木質材の表裏部分のみが早期に圧縮化される。特
に、本発明においては、熱圧前に予備加熱により木質材
の表裏材温が高められているため、熱圧による木質材の
表裏部分の圧縮化が効率的且つ早期に行われる。

【００２２】以上のようにして表裏部分が圧縮化された
木質材が得られた後に解圧する。

【００２３】次に、該木質材の材温を低下させた後、木
質材の結晶成分であるセルロースの軟化点以上の温度に
て再度加熱圧縮する。

【００２４】木質材の材温低下は、木質材を冷却または
自然放置によって行われ、その材温を１００℃以下、好
ましくは８０℃以下にまて低下させるものである。１０
０℃以下に木質材の材温を低下させることにより、先の
加熱圧縮により軟化または軟化溶融された結晶成分のセ
ルロース、非結晶成分のヘミセルロース、リグニンが木
質材の内部に固定され、圧縮化された木質材の表裏部分
が固定される。

【００２５】材温の低下された木質材は、上下の熱盤の
間隔を規制する厚さ規制治具が取り付けられたホットプ
レス装置の熱盤間に挿入されて、セルロースの軟化点以
上の温度にて加熱圧縮される。

【００２６】このときの厚さ規制治具は、最終的に得よ
うとする圧縮木質材と略同等の厚さのものが用いられ
る。また、厚さ規制治具は、初めの木質材の厚さの６０
〜９５％、より好ましくは６５〜９２％の厚さを有する
ものが好適に用いられる。換言すれば初めの木質材に対
する圧縮率が５〜４０％、より好ましくは８〜３５％と
なるように厚さ規制治具が取り付けられる。

【００２７】木質材の圧縮率が５％未満であると、表裏
両面に対する圧縮化が不十分となり、高比重層として必
要な強度を得ることができない。逆に、圧縮率が４０％
を超えると、表裏両面の圧縮化は十分に行われて高比重
層としての必要強度が得られるものの、全体比重が高く
なって重量増を招き、また過大な圧縮率を与えることに
よる材積の減少、すなわち原材料のロスが大きくなるた
めに歩留まりが低下し、コストアップの原因となるので
好ましくない。

【００２８】木質材の圧縮率は、上記範囲内において、
使用する木質材の樹種、比重、得ようとする表裏面の硬
度等に応じて任意に選択することができ、その選択され
た圧縮率に対応して厚さ規制治具をセットする。

【００２９】圧締時間および圧締圧力は、使用する木質
材の種類、樹種、材自体の比重、柔らかさ等に応じて任
意に設定されるが、一般に圧締時間１〜７分、圧締圧力
５〜２５ｋｇ／ｃｍ^２とすることが好ましい。

【００３０】木質材は先に一度ホットプレス装置にて熱
圧圧締されているため、その表裏部が圧縮化されると共
に、その熱により表裏部および該表裏部内層近傍におい
て含有水分が蒸発されて略絶乾状態を呈している。この
ような状態にある木質材が再度セルロースの軟化点以上
の温度（２００℃以上）にて加熱圧縮されることとなる
ため、既に先の熱圧圧締により圧縮化され略絶乾状態に
ある表裏部およびその内層近傍においては圧縮化はそれ
以上進行せず、比較的高含水状態に維持されている木質
材の厚さ方向の中心部において結晶成分のセルロースお
よび非結晶成分のヘミセルロース、リグニンが熱軟化な
いし溶融し、圧締による圧縮力で圧縮化が進行すること
になる。

【００３１】このようにして木質材の厚さ方向の中心に
おいて圧縮化をなした後、解圧冷却する。

【００３２】木質材の表裏面の高比重層の硬さはＪＩＳ
Ｚ−２００７による木材の硬さ試験法において１．５
ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、また、厚さ
方向の中心に形成される高比重層の硬さは同試験法にお
いて１．２ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。
これにより表面の耐衝撃性が十分なものとなって傷がつ
きにくくなり、材自体の曲げ強度を向上させると共に、
疎水性、膨潤率、吸水率の減少により木質材としての寸
法安定性を向上させる。なお、上記試験法による硬さの
数値は、その各々の高比重層を研削等により外面に露出
させた状態で測定したものである。

【００３３】以上のようにして、繊維飽和点以下に含水
率調整された木質材の表裏面およびその厚さ方向の中心
に、それぞれ加熱圧縮により圧縮化された高比重層２、
２、２が設けられて成ることを特徴とする本発明の圧縮
木質材１が得られる（図１）。

【００３４】かかる木質板は、その表面に必要に応じて
下地処理、着色塗装、柄模様印刷、上塗り塗装等のダイ
レクト化粧や、突板、化粧紙、化粧合成樹脂フィルム等
の化粧材を積層することによるオーバーレイ化粧が施さ
れる化粧板の基材として好適に用いられ、該化粧板は建
築用材や建具または家具用材として有効に利用されるも
のである。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、全体比重を高めること
なく、木質材の表裏面およびその厚さ方向の中心にそれ
ぞれ高比重層が形成されるため、軽量でありながら曲げ
強度、表面平滑性、表面硬度の向上がなされ、また表裏
のバランスが保たれることから反りやねじれを発生させ
ることのない圧縮木質材が得られる。

【００３６】表裏面および厚さ方向中心にそれぞれ形成
される高比重層は、木質材の結晶成分であるセルロース
が軟化され、また非結晶成分であるヘミセルロース、リ
グニンが軟化溶融された後に圧縮されて高比重に硬化し
て形成されるものであるため、疎水性の被膜となり、圧
縮化による親水性の低減と相まって、膨潤率および吸水
率を減少させることができ、木質材の寸法安定性を大幅
に向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧縮木質材の概略構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 圧縮木質材 ２ 高比重層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維飽和点以下に含水率調整された木質
   材の表裏面およびその厚さ方向の中心にそれぞれ加熱圧
   縮により圧縮化された高比重層が設けられてなることを
   特徴とする圧縮木質材。
2. 【請求項２】 繊維飽和点以下に含水率調整された木質
   材の表裏面を予備加熱した後、表裏の材温が高いうちに
   該木質材の結晶成分であるセルロースの軟化点以上の温
   度にて加熱圧縮し、その後解圧し、該木質材の材温を低
   下させた後、セルロースの軟化点以上の温度にて再度加
   熱圧縮し、その後解圧冷却することにより、該木質材の
   表裏面およびその厚さ方向の中心にそれぞれ加熱圧縮に
   より圧縮化された高比重層を形成することを特徴とする
   圧縮木質材の製造方法。