JPS63107505A - 積層材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はリグノセルロース茎を主な原料とする積層材及
びその製造方法に関する。更に詳しくは断熱材、吸音材
、造作用建築材、家具用材、構造用建築材等の各種の建
築用材及びディスプレイ用材、工作材料等に用いられる
積層材及びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、木質合板、単板以外の建築用材としてパーティク
ルボード、ファイバボード等の加工木材及びポリスチレ
ン、ポリエチレン等の合成樹脂発泡体が知られている。

パーティクルボードは木材のチップに合成樹脂接着剤を
混合して熱圧硬化させてつくった板材であり、ファイバ
ボードは木材その他の植物性繊維を圧縮してつくった板
材である。パーティクルボードやファイバボードは実用
上異方性がなく、天然木材のような節、腐朽、形状寸法
の狂い、反り等の欠点がない、更にこれらのボードは、
用途に応じて所望の比重、厚さ、寸法を選択することが
できる０合成樹脂発泡体は軽量で加工性が良く、断熱性
にも優れているので、建築用断熱材として広く用いられ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述した加工木材は天然木材を主原料としてい
るため、供給量に限界があり、将来、需要を十分に満た
すことができず、高価格になる恐れがある。また合成樹
脂発泡体はもちろんパーティクルボード、ファイバボー
ド等の加工木材は、合板等の木質材と比較すると、材料
強度が低く、高密度化しても構造材として必要な強度が
得られない不具合があった。

本発明の目的は、世界的に豊富に存在し、廃棄処分すら
困難であったリグノセルロース茎を有効利用して主原料
とすることにより、需要に応じて安定して低価格で供給
し得る積層材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、市販合板及び従来の加工木材に比
較して同等もしくはそれ以上の強度を有する積層材及び
その製造方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、高い吸音性及び断熱性のある積層
材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、低比重から高比重の７１　ｅ
材及びその製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の構成を第１図及び第
２図に基づいて説明する。

本願第一発明は、開かれて圧延された複数のリグノセル
ロース茎４が積層されたＭ層材１０である。

本願第二発明は、リグノセルロース茎１をナイフ２によ
りＦａ繊維方向切開き、切開したリグノセルロース茎ｌ
を０．５〜１０ｋｇ／ｃ１の圧力で圧延機３により圧延
して片面が茎ｌの表皮１ａからなる圧延茎４を形成し、
複数の圧延茎４を互いに平行に配列してシート状物５を
形成し、シート状物５に樹脂接着剤を塗工し、接着剤を
塗工した複数枚のシート状物５を重ね合せてプレス機７
により常温〜１８０℃の温度と　５〜３０ｋｇ／　ｃｍ
”の圧力で熱圧成形する１１層材１０の製造方法である
。

本発明のリグノセルロース茎としては、高りやん、砂糖
さび、とうもろこし等の茎が挙げられる。好ましくは高
りゃん茎である。

第１図に示すように、リグノセルロース茎１は表皮１ａ
と芯１ｂと節１ｃからなる。この茎ｌは後述する接着強
度を高めるために、ナイフ２により繊維方向に分割する
か、又は繊維方向に切れ目を入れた後、圧延機３に送り
込まれる。圧延機３で茎１が広がり、片面が表皮１ａか
らなる圧延茎４となる０図示しないが、圧延機にナイフ
を設けて、リグノセルロース茎を切開きながら圧延して
もよい。

圧延機３の茎ｌに加えられる圧力はリグノセルロース茎
１の種類、積層材の目標比重等に応じて０．５〜１０ｋ
ｇ／　ｃｍ’の範囲から選ばれる。　　０．５ｋｇ／ｃ
ｍ’未満では十分な圧延効果が得られず、　１０ｋｇ／
ｃｍ’を越えると、茎ｌが破砕され連続体とならない、
圧延温度は常温でよい、圧延機３のロールの周面に螺旋
溝を設けると、茎ｌがばらばらにならずに、網状に圧延
される。

複数の圧延茎４を互いに平行に配列してシート状物５が
形成される。圧延茎４はその節ＩＣを隣りの圧延茎４の
節ＩＣからずらして配列することが好ましい、配列した
複数の圧延茎４が分散しないように、全ての圧延茎４の
両端に粘着テープ６を仮りに貼るか、又は糸状のホット
メルト接着剤を塗工して固定するか、或いはミシンによ
り縫合せることが好ましい、複数の圧延茎４の各表皮側
を片面に揃えてシート状物５を形成すると、後述するシ
ート状物５同士の接着強度が均一になる。

圧延茎４を間隙なく敷き詰めると、より緻密なシート状
物５となる。

このシート状物５の片面又は両面に樹脂接着剤が塗工さ
れる。樹脂接着剤はイソシアネート系接着剤、熱硬化性
樹脂接着剤、常温硬化性樹脂接着剤又は水性エマルジョ
ン樹脂接着剤から選ばれた１種又は２種以上の接着剤で
ある。シート状物５にはこれらの接着剤を単独で又は混
合して塗工する。イソシアネート系接着剤としてはポリ
イソシアネート樹脂、自己乳化型ポリイソシアネート樹
脂等が挙げられる。イソシアネート系接着剤を用いると
、接着強度が大きくなる。熱硬化性樹脂接着剤としては
フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ
樹脂等が挙げられる。常温硬化性Ｍｉ４脂接着剤として
はエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、水性ビニルウレタ
ン系樹脂、フェノール・酢酸ビニル共重合エマルジョン
、その他縮合系樹脂等が挙げられる。水性エマルジョン
樹脂接着剤としてはポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体、スチレン・ブタジェン共重合体、メチル
メタアクリレート・ブタジェン共重合体、アクリル酸エ
ステル共重合体、アクリル酸エステル・酢酸ビニル共重
合体、アクリロニトリル・ブタジェン共重合体、イソプ
レン共重合体等が挙げられる。接着剤の塗工方法は、ス
プレーコーチインク、カーテンフローコーチインク、ロ
ーラコーティング、ディッピング等のいずれの方法でも
よい、接着剤の塗工量はシート状物１００重量部に対し
て５〜３０重量部の範囲から選ばれる。

接着剤を塗工した複数のシート状物を重ね合せてプレス
機７により熱圧成形する。シート状物を重ね合せる方法
には、 （ａ）構成する圧延茎を全て同一方向に配列して重ね合
せる方法（第３図参照）と、 （ｂ）構成する圧延茎をシート状物毎に直交するように
配列して重ね合せる方法（第４図参照）と、（Ｃ）構成
する圧延茎をランダムに交差するように配列して重ね合
せる方法（図示せず）がある。

（ａ）の方法で得られた積層材は、茎の繊維方向に対す
る曲げ強度が極めて高くなる。（ｂ）及び（ｃ）の方法
で得られた積層材は、茎の繊維方向に対する曲げ強度は
（ａ）のものに劣るが、茎の繊維方向に交差する方向の
曲げ強度は（ａ）のものより高く、かつ積層材として反
りが発生しにくい。

（ａ）の場合、隣接するシート状物の圧延茎の境目はず
らしておくことがより高い強度を得るために好ましい。

熱圧条件は使用する接着剤、シート状物の重ね合せ枚数
、積層材の目標比重等に応じて常温〜１８０℃の温度と
　５〜３０ｋｇ／ｃｍ”の圧力の範囲から選ばれる。第
２図に示すように、プレス機７で熱圧成形する時に、所
望の比重及び厚さを得るために、重ね合せたシート状物
５の周囲に所定の厚さのスペーサ８を配置することが望
ましい、またシート状物５を均一に加圧するために、シ
ート状物５の両面を金属板９で挾むことが望ましい。

本発明の特徴は、リグノセルロース茎の圧延条件、シー
ト状物の熱圧成形条件により、同一の原材料であっても
１．低比重（０，３〜０．４）から高比重（０，８〜１
．０）の積層材が得られることにある。低比重（０，３
〜０．４）の積層材は高い吸音性及び断熱性を有するた
め、断熱材、吸音材等に適する。中比重（０，５〜０．
７）の積層材は造作用建築材、家具用材等に適する。高
比重（０，８〜１．０）の積層材は高い強度が得られる
ため、構造用建築材に適する。

更に高密度で高強度を有する積層材を製造するには、芯
を除去した茎を用いる方法と、表皮から脂分を除去した
茎を用いる方法が採られる。これらの方法には機械的方
法と化学的方法がある。芯の除去及び表皮の脱脂は、リ
グノセルロース茎の圧延前又は圧延後に行われる。圧延
前に芯を除去する場合には、リグノセルロース茎を繊維
方向に分割する必要があるため、圧延後に芯を除去した
方が作業効率が良い、芯の除去及び表皮の脱脂のための
機械的方法には、サンドペーパ、ワイヤブラシ、ナイフ
等が用いられる。また芯の除去及び表皮の脱脂のための
化学的方法には、ｐ）Ｉｔｏ以上のアルカリ水、煮沸水
又はベンゼン、アセトン。

アルコール等の有機溶剤に浸漬する方法がある。

なお、圧延前又は圧延後の茎に不燃化、防虫、防腐、染
色等の化学的処理を施せば、積層材の付加価値を高める
ことができる。特に、シート状物は薄いため、化学的処
理を容易に施すことができる。

また、木質単板、網、布等の面材を、重ね合せたシート
状物の片面又は両面に貼り合せたり、或いはシート状物
の間に挾込んで圧着することにより、より一層多用途の
積層材となる。

［作　用］ このような製造方法では、リグノセルロース茎を繊維方
向に切開した後、適度の圧力で圧延してリグノセルロー
ス茎を構成する繊維を切断せずに長尺の連続体を基礎材
料とする。このため、従来の切断したｌＩ！Ａｍを成形
したパーティクルボード、ファイバボードのような加工
木材に比して高い強度を有する。

特に茎の表皮を脱脂して接着剤の密着度を増加させるこ
とにより、また茎の芯を除去して積層材を茎の繊維質部
分だけで構成することにより、従来の加工木材に比して
数段高い強度を有するようになる。

茎の芯を除去せずに、又は圧延時及び熱圧成形時の圧力
を低くして、ａ層材の比重を小さくした場合には、８！
層材の内部及び表面に多数の間隙を生じるので、網状繊
維多孔材となり、高い吸音特性及び断熱特性が得られる
。

なお、本発明の積層材は、開かれて圧延された複数のリ
グノセルロース茎４を上記方法にようにシート状物にす
ることなく、茎４を適当な把持手段で複数層・複数列に
配列しなから仮りに固定した状態で熱圧成形して製造す
ることもできる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、世界的に豊富に存
在し、廃棄処分すら困難であったリグノセルロース茎を
有効利用して主原料とすることにより、需要に応じて安
定して低価格で供給することができる。

また、本発明の製造方法では茎を構成する繊維を全く切
断しないため、得られた積層材は市販合板及び従来の加
工木材に比較して同等もしくはそれ以上の強度を有し、
構造用建築材として用いることができる。

また、積層材の比重を低くすることにより、吸音特性及
び断熱特性に優れた積層材を製造することができる。

更に、本発明の製造の各段階で、不燃化、防虫、防腐、
染色等の化学処理を施せば１本発明の積層材の付加価値
を高めることができ、ディスプレイ用材１ｇｌき物、が
ん具、工作材料、雑貨物等の広範囲の分野にも活用する
ことができる。

［実施例］ 次に本発明の実施例を詳しく説明する。

〈実施例１〉 重量が約５０ｇで長さ３０ｃ＋ｓの高りやん基２４木を
それぞれナイフにより繊維方向に切開いた。これらの高
りゃん茎を溝付き圧延機と溝なし圧延機に連続して送り
込み常温で圧延した。溝付き圧延機はロールとロールの
クリアランスが１．５■で、溝のピッチは８１、溝の深
さは３■であった。溝なし圧延機はロールとロールのク
リアランスが　１．０ｍｍであった・ 圧延した高りゃん茎は片面が茎の表皮からなり、他面が
茎の芯からなるものであった。この圧延茎４枚を一組と
して各表皮側を上面に揃えてかつ互いに平行に配列した
後、これらの両端を粘着テープで継し）で８８．５　ｇ
のシート状物（１■履Ｘ３００層璽Ｘ　３００ｍ■）を
　６枚つくった。６枚のシート状物のそれぞれの両面に
自己乳化型ポリイソシアネート樹脂２１ｇ（固形分）を
水で二倍に希釈した接着剤をスプレー塗工した。

第１図に示すように、接着剤を塗工したシート状物５を
６枚重ね合せた。芯層５ｂの２枚は圧送室の配列方向を
同一にし、両表Ｆｅ　５　ａ及び５Ｃの４枚は芯層５ｂ
の圧送室の配列方向と直交する方向にして重ね合せた。

第２図に示すように、重ね合せたシート状物５を２思■
Ｘ３５０璽ｍＸ３５０■層の２枚の金属板９で挾み、そ
の周辺部に６■厚のスペーサ８を配置し、　１５０℃、
１２ｋｇ／ｃｍ２．２分間の条件でプレス機７により熱
圧成形した。シート状物から水分が蒸発し、比重が０．
８で６腸朧×３００ｍｍ　Ｘ　３００ｍｍの積層材１０
を得た。

この積層材の曲げ強度は４８３ｋｇｆ／ｃｍ”であり、
従来のパーティクルボード、ファイバボード等の加工木
材に比べて高い曲げ強度を示し、従来の型枠用合板と同
等もしくはそれ以上の曲げ強度を示した。

〈実施例２〉 実施例１と同種の高りやん茎３２本をそれぞれナイフに
より繊維方向に２分割した。これらの高り帝ん茎を実施
例１と同じ溝なし圧延機に連続して送り込み常温で圧延
した。圧送室の表皮の脂分をのサンドベーパにより研磨
して除去した０次いでナイフにより圧送室の芯を除去し
た。

実施例１と同様に圧送室を配列してシー）状物を８枚つ
くった。８枚のシート状物のそれぞれの両面に自己乳化
型ポリイソシアネート樹脂１５ｇ（固形分）を木で二倍
に希釈した接着剤をスプレー塗工した。

第５図に示すように、接着剤を塗工したシート状物５を
８枚重ね合せた。芯層５ｂの４枚は圧送室の配列方向を
同一にし、両表層５ａ及び５ｃの４枚は芯層５ｂの圧送
室の配列方向と直交する方向にして重ね合せた。このと
き各シート状物を表皮面同士又は芯面同士が対向するよ
うに、しかも表皮面が両表層５ａ及び５Ｃの外面になる
ように重ね合せた。

重ね合せたシート状物を２枚の金属板で挾み、その周辺
部にスペーサを配置し、　１５０℃、１２ｋｇ／ｃ１．
４分間の条件でプレス機により熱圧成形した。シート状
物から水分が蒸発し、比重が０．８で６■冒Ｘ　３００
ｗ層Ｘ　３００ｍ１の積層材を得た。

この積層材の曲げ強度は７１７ｋｇｆ／ｃ＋ｗ２であり
、従来の加工木材に比べて極めて高い曲げ強度を示し、
従来の〒７ｐｅ　１合板（構造用合板の日本農林規格、
農林水産省告示第８８４号）と同等もしくはそれ以上の
曲げ強度を示した。

〈実施例３〉 圧送室の芯を除去しない他は、実施例２と同じ方法でシ
ート状物（１１腸Ｘ　３００ｍｍ　Ｘ　３００ｍｍ）を
６枚つくった。６枚のシート状物のそれぞれの両面に樹
脂率６４％のメラミン樹脂接着剤３０ｇ（固形分）と１
０％のＭｌ（４Ｃ１水溶液３ｇをスプレー塗工した。実
施例１と同様に接着剤を塗工し、かつ重ね合せた６枚の
シート状物を、実施例２と同様に熱圧成形し、比重が０
．５３テ８ｍｍＸ　３００℃ｗ　Ｘ　３００ｍｍ　（７
）積層材を得た。

この積層材の曲げ強度は４７９ｋｇｆ／ｃｍ”であり、
従来の加工木材に比べて優れた吸音特性、断熱特性を有
した。

〈実施例４〉 実施例１と同種の高り壱ん茎をナイフにより繊維方向に
２分割した。これらの高りやん茎を０．５％のＮａＯＨ
水溶液中に浸漬し６時間煮沸して、高りゃん茎の表皮の
脂分と芯を処理除去した。これらの高り◆ん茎を実施例
２と同じように、圧延し、接着剤をスプレー塗工し、配
列した後、熱圧成形した。

比重が０．５５で８ｍｍＸ　３０ｈｍ　Ｘ　３００ｍｍ
の積層材を得た。このＩｌ！層材の曲げ強度は３２０ｋ
ｇｆ／ｃｍ２であった。

〈実施例５〉 砂糖きびの圧送室を　４枚配列してシート状物（０，５
ｍｍＸ　３００ｍｍ　Ｘ　３００ｍｍ）を形成した。こ
のシート状物１２枚のそれぞれの両面に、自己乳化型ポ
リイソシアネート樹脂２５ｇ（固形分）を木で二倍に希
釈し、これに発泡剤２０ｇを加えた接着剤をスプレー塗
工した。

第６図に示すように、画表層５ａ及び５ｃの４枚のシー
ト状物のｍｆａ方向と、中間層５ｄ及び５ｅの４枚のシ
ート状物の繊維方向と、芯層５ｂの４枚のシート状物の
繊維方向とをそれぞれ直交させて重ね合せた。その周辺
部に１２鳳層厚のスペーサを配置し、　１５０℃、８　
ｋｇ／ｃｍ”　、　４分間の条件で熱圧成形した。シー
ト状物から水分が蒸発し。

比重が０，３で１２ｍｍＸ　３００ｍｍ　Ｘ　３００ｍ
ｍの多孔質の積層材を得た。

この積層材は従来の加工木材に比べて優れた吸音特性、
断熱特性を有した。

〈実施例６〉 とうもろこしの圧延茎を４枚配列してシート状物（１ｍ
ｍＸ　３００ｍｍ　Ｘ　３００層厘）を形成した。とう
もろこしのシート状物１４枚を水２３００　ｇに非反応
型水性赤色顔料（固形分４５％）　２３０　ｇを均一に
溶解した液中に２日間浸漬した。これらのシート状物を
　１００℃の熱風乾燈機中で一昼夜乾燥して赤色に着色
させた０次に赤色に着色したシート状物１４枚のそれぞ
れの両面に自己乳化型ポリイソシアネート樹脂２５ｇ（
固形分）を木で二倍に希釈した接着剤をスプレー塗工し
た。

画表層の８枚のシート状物のｍ維方向と、芯層の６枚の
シート状物のａｍ方向とを互いに直交させて重ね合せた
。その周辺部に１２履麿厚のスペーサを配若し、　１５
０℃、　１５ｋｇ／ｃ＋ｓ”　、　４分間の条件で熱圧
成形した。

シート状物から水分が蒸発し、比重が０．７で１２＋ｕ
ｓＸ　３００ｍ■Ｘ３０θｉ＋ｖ＋の繊維の内部まで一
様に赤色に着色した積層材を得た。この積層材は、高温
多湿下においても色落ちがなく、かつ水中においても脱
色は見られなかった。

〈実施例７〉 実施例６と同じとうもろこしのシート状物１４枚のそれ
ぞれの両面に自己乳化型ポリイソシアネート樹脂及びユ
リア樹脂（固形分４８％）からなる接着剤をスプレー塗
工した。塗工量はシート状物に対し、各樹脂の有効成分
として３重量％であった。

画表層の６枚のシート状物のｍ！Ｉ方向と、中間層の８
枚のシート状物のｍ維方向と、芯層の２枚のシート状物
の繊維方向とをそれぞれ直交させて重ね合せた。これら
のシート状物の両面に厚さ１ｍｍの木質単板を、その繊
維方向が画表層のシート状物のｔａ繊維方向同一になる
ように重ね合せた。その周辺部に１２履麿厚のスペーサ
を配置し、１５０℃、２０ｋｇ／ａｍ”　、　４分間の
条件で熱圧成形した。

シート状物から水分が蒸発し、比重が０．９で１２ａ＋
ｓＸ　３００ｍｍ　Ｘ　３００ｍｍの単板張りの積層材
を得た。

この！ａ層材は、従来の合板に比べて同等以上の曲げ強
度を有し、価格は２分の１であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層材の製造工程図。 第２図はそのプレス工程を示す図。 第３図は構成する圧延茎の配列方向を全て同一にしたシ
ート状物の重ね合せ方法を示す正面図。 第４図は構成する圧延茎の配列方向を互いに直交させた
シート状物の重ね合せ方法を示す正面図。 ：５５図は本発明実施例のシート状物の別の重ね合せ方
法を示す斜視図。 第６図は本発明実施例のシート状物の更に別の重ね合せ
方法を示す正面図。 ｌ：リグノセルロース茎、１ａ：茎の表皮、１ｂ＝茎の
芯、３：圧延機、４：圧延茎、５：シート状物、７：プ
レス機、１０：ｔ１層材。 ［＝　　”］ し−ｊ 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）開かれて圧延された複数のリグノセルロース茎が積
   層された積層材。 ２）リグノセルロース茎とともに面材が積層された特許
   請求の範囲第１項に記載の積層材。 ３）リグノセルロース茎は高りゃん茎である特許請求の
   範囲第１項に記載の積層材。 ４）リグノセルロース茎を繊維方向に切開き、このリグ
   ノセルロース茎を０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で
   圧延して片面が茎の表皮からなる圧延茎を形成し、複数
   の前記圧延茎を互いに平行に配列してシート状物を形成
   し、前記シート状物に高分子樹脂接着剤を塗工し、前記
   接着剤を塗工した複数の前記シート状物を重ね合せて常
   温〜１８０℃の温度と５〜３０ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で
   熱圧成形する積層材の製造方法。 ５）シート状物は茎の表皮から脂分を除去した後に形成
   される特許請求の範囲第４項に記載の積層材の製造方法
   。 ６）シート状物は茎の表皮から脂分を除去する前に形成
   される特許請求の範囲第４項に記載の積層材の製造方法
   。 ７）シート状物は茎の芯を除去した後に形成される特許
   請求の範囲第４項に記載の積層材の製造方法。 ８）シート状物は茎の芯を除去する前に形成される特許
   請求の範囲第４項に記載の積層材の製造方法。 ９）複数の圧延茎の各表皮側を片面に揃えてシート状物
   を形成する特許請求の範囲第４項に記載の積層材の製造
   方法。 １０）樹脂接着剤はイソシアネート系樹脂接着剤、熱硬
   化性樹脂接着剤、常温硬化性樹脂接着剤又は水性エマル
   ジョン樹脂接着剤から選ばれた１種又は２種以上の接着
   剤である特許請求の範囲第４項に記載の積層材の製造方
   法。 １１）接着剤を塗工した複数のシート状物を面材ととも
   に重ね合せて熱圧成形する特許請求の範囲第４項に記載
   の積層材の製造方法。 １２）リグノセルロース茎は高りゃん茎である特許請求
   の範囲第４項に記載の積層材の製造方法。