木質系ボード及びその製造方法
【課題】吸水、吸湿処理時の含水率及び寸法変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供する。
【解決手段】木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードに関する。前記木質要素片に多価カルボン酸を含む。ＪＩＳ Ａ ５９０８で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下である。
【解決手段】木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードに関する。前記木質要素片に多価カルボン酸を含む。ＪＩＳ Ａ ５９０８で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質要素片を用いた木質系ボード及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合板、パーティクルボードや繊維板、集成材、単板積層材、ＯＳＢ（オリエンティッド・ストランド・ボード）など、木質要素片を接着してなる木質系ボードは、建材、家具等に広く使われている。木質要素片原料としては、木材が多く使われるが、パーティクルボードや繊維板には竹、ケナフ、亜麻などの草本類、あるいはイネワラ、ムギワラ、さとうきびの絞り粕であるバガス、油を採取した後の油ヤシ繊維などの農産廃棄物を加工して得られる、パーティクルや微細繊維を原料として製造することが可能である。木質系ボードには接着剤として、主としてフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ系樹脂やイソシアネート樹脂系接着剤が使用されている。
【０００３】
木質要素片は水分の浸入によって膨張するため、木質系ボードは吸水、吸湿処理時に含水率が増加し、寸法が膨張する問題があった。また、圧縮して製造する木質系ボードは圧縮方向、つまり厚さ方向に対しての圧縮応力が成形品内に残留し、水分の浸入によってこの方向へ大きく膨張するといった問題があった。この問題に対して、接着剤の増量、撥水剤の添加や、樹脂含浸といった手段が開発されてきたが、コスト面の問題や長期の寸法安定性の問題がある。また、水蒸気で加熱をしながら圧縮処理することで膨張の問題を解決する手法も開発されたが、処理に長時間を要するなどの問題がある。
【０００４】
また、木質要素片に各種機能性薬剤や無水酢酸を含浸し一体化してなる機能性木質材料も提案されているが（例えば、特許文献１乃至３参照）、薬剤の放散などの問題があると共に膨張等の変形について対処しうるものではない。また、水蒸気で加熱をしながら圧縮処理するなど、一般の成形機では成形が不可能で、処理に長時間を要し、プロセスコスト面などの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９７８９０号公報
【特許文献２】特開平８−４１４３７号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、吸水、吸湿処理時の含水率及び寸法変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボード及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る木質系ボードは、木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードにおいて、前記木質要素片に多価カルボン酸を含み、ＪＩＳ Ａ ５９０８で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明にあっては、前記多価カルボン酸の固形分添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、２質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明にあっては、前記多価カルボン酸の種類がクエン酸、リンゴ酸、マレイン酸から選ばれた一種または二種以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明にあっては、表裏層に用いる前記木質要素片にのみ多価カルボン酸を添加することが好ましい。
【００１１】
本発明にあっては、前記木質要素片にパラトルエンスルホン酸を含むことが好ましい。
【００１２】
本発明にあっては、前記パラトルエンスルホン酸の添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、０．１質量％以上０．４質量％以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明にあっては、前記木質要素片にリン酸塩を含むことが好ましい。
【００１４】
本発明にあっては、前記接着剤がイソシアネート樹脂系接着剤であることが好ましい。
【００１５】
本発明にあっては、前記接着剤がレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る木質系ボードの製造方法は、木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、前記木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とするものである。
本発明に係る木質系ボードの製造方法は、木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、接着剤に多価カルボン酸を溶解させた液体を前記木質要素片に混合し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、吸水、吸湿処理時の含水率及び寸法変化を抑制し、高い寸法安定性を有するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１９】
本実施の形態は、木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードにおいて、木質要素片に多価カルボン酸を含み、木質系ボードのＪＩＳ Ａ ５９０５で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下であることを特徴としている。この場合、複数のカルボキシル基を有する多価カルボン酸が木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とエステル結合し、水酸基を減少させ、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。尚、上記の平衡含水率は小さいほど好ましいので、０％以上であることが好ましい。
【００２０】
木質系ボードとしては、合板、パーティクルボードや繊維板、集成材、単板積層材、ＯＳＢ（オリエンティッド・ストランド・ボード）など、木質要素片を接着してなる板材であれば良く、特に限定されない。木質要素片の原料としては、木材が多く使われ、単板、チップ、パーティクル、繊維、挽き板などが用いられる。パーティクルボードや繊維板の原料としては、木材以外に竹、ケナフ、亜麻などの草本類、あるいはイネワラ、ムギワラ、さとうきびの絞り粕であるバガス、油を採取した後の油ヤシ繊維などの農産廃棄物を加工して得られる、パーティクルや微細繊維を原料として製造することが可能である。
【００２１】
本実施の形態で用いられる木質要素片の大きさについては、特に限定されないが、成形品の用途によって木質要素片の大きさを選択することが好ましい。強度が必要な場合はより繊維長のある木質要素片が適しており、表面平滑性が求められる場合は、微細繊維など細かい木質要素片が適している。
【００２２】
木質系ボードには接着剤として、主としてフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ系樹脂やイソシアネート樹脂系接着剤が使用されており、特に限定されないが、成形品の木質系ボードの用途によって接着剤の種類、添加量を選択することが好ましい。強度が必要な場合は添加量を増加させ、耐水性が求められる場合は、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂系接着剤など耐水性が高い接着剤が適している。接着剤はその固形分添加率が、木質要素片の乾燥質量に対して３質量％以上３０質量％以下となるように配合するのが好ましく、この場合、木質系ボードの強度を確保することができる。より好ましくは、接着剤の固形分添加率が木質要素片の乾燥質量に対して５質量％以上２５質量％以下となるようにする。
【００２３】
本発明において、必須成分として多価カルボン酸を用いている。複数のカルボキシル基を有している化合物であれば、特に限定されないが、多価カルボン酸としては、例えばクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、フタル酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、イタコン酸、グルタル酸ペンタン二酸、グルコン酸、グルタコン酸、ペンテン二酸などが挙げられる。また、無水物も使用できる。このうち、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、イタコン酸などは、植物を原料として製造しており、その他のものも製造可能なものが多い。植物を原料とした場合、化石資源の使用が抑制できるため、環境へ負担をかけず接着用組成物を得ることができる。
【００２４】
木質要素片は水酸基を多く有しており、親水性が高く、このため、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率が大きく増加し、その水分により、木質系ボードが膨潤し、寸法が大きく変化してしまう。多価カルボン酸を添加することにより、この木質要素片中の水酸基と多価カルボン酸とエステル化反応することにより、木質要素片中の水酸基量が減少するため、成形後の耐水性が向上する。
【００２５】
また、本実施の形態において、多価カルボン酸の固形分添加率が木質要素片の乾燥質量に対して、２質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。この場合、木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基と多価カルボン酸のエステル結合により水酸基を減少させ、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供しやすくなる。多価カルボン酸の固形分添加率が２質量％以上であると、多価カルボン酸の量が十分で、木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基の減少は多くなり、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制でき、寸法安定性を向上させることができる。また、多価カルボン酸の固形分添加率が２０質量％以下であれば、多価カルボン酸の量が十分であり、木質系ボードの耐水性を向上させることができる。また、木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの加水分解を抑えることができ、木質系ボードの強度が低下しにくく、酸の残留による接着剤の硬化阻害などが起こりにくくなる。多価カルボン酸の固形分添加率のより好ましい範囲は、１質量％以上２５質量％以下であり、この場合には、より高い寸法安定性を得ることができる。多価カルボン酸の固形分添加率のさらに好ましい範囲は、２．５質量％以上２０質量％以下であり、この場合には、さらに高い寸法安定性を得ることができる。
【００２６】
また、本実施の形態において、多価カルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸から選択される組成物とするのが好ましい。多価カルボン酸のエステル化反応は多価カルボン酸の沸点付近の温度で促進される。ＴＧ−ＤＴＡによる測定を行うとクエン酸、リンゴ酸の沸点は１８０℃前後、マレイン酸は沸点１３０℃である。上記に挙げた接着剤を用いた場合、木質系ボードの成形温度はおおよそ１４０℃から２００℃の範囲であり、この範囲の温度での加熱において木質要素片中の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応が発現し、成形後の耐水性が向上しやすくなる。
【００２７】
木質要素片に多価カルボン酸を分散させる方法には、木質要素片を多価カルボン酸水溶液に浸漬する、多価カルボン酸水溶液をロールや刷毛等で塗布する、スプレー等で水溶液を散布する、多価カルボン酸粉末を散布する、さらに減圧・加圧、加温するなどの方法があり、特に限定されない。
【００２８】
ここで、本実施の形態において、木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布するのが好ましい。多価カルボン酸は常温（２０℃程度）で固体であるが、加温により溶融し粘度が低下して木質要素片に浸透する。木質要素片の内部に浸透しすぎた場合、木質要素片の表面に多価カルボン酸が多く分散している場合に比べ、耐水性が低下する。木質要素片の表面から水分が浸入することを防止するためには木質要素片の表面に多価カルボン酸が多く分散していることが好ましく、そのためには、溶液濃度が２０質量％以上の濃厚水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布することが有効である。尚、多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液を用いる場合は、浸透性等を考慮して、多価カルボン酸の濃度を８０質量％以下にするのが好ましい。
【００２９】
また、本実施の形態において、木質系ボードの表裏層に用いる木質要素片にのみ多価カルボン酸を添加することができる。この場合、木質系ボードの実使用時での水分の浸入はボードの表裏層からが相対的に多いため、表裏層からの水分の浸入に対して、高い疎水性を付与できるものである。パーティクルボードは通常表裏層と内層とは異なるチップ・接着剤配合物を使用することができる。表面部は製板後表面の凹凸が小さく良好な外観が得られるよう、比較的小さなチップを使用し、接着剤の割合を多くする場合が多いが、水分の浸入により、表面の平滑性が低下する。表裏層に用いる木質要素片に多価カルボン酸を添加することで、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の表面の平滑性低下を抑制できる木質系ボードを提供できる。
【００３０】
また、本実施の形態において、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にリン酸塩を含むことを特徴としている。リン酸塩は多価カルボン酸と木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とのエステル結合を促進し、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。リン酸塩としては、例えばアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、などがあり、それらの塩、一水素塩、二水素塩なども含まれる。リン酸塩の添加量は接着剤、多価カルボン酸の種類、添加量などにより適宜設定され、限定されないが、多価カルボン酸１００質量部に対して０〜１０質量部であると好ましい。１０質量部未満であれば過剰でなく、十分に反応を促進することができる。
【００３１】
また、本発明において、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にパラトルエンスルホン酸を含むことを特徴としている。パラトルエンスルホン酸は多価カルボン酸と木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とのエステル結合を酸触媒として促進し、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。パラトルエンスルホン酸としては、例えば一水和物なども含まれる。パラトルエンスルホン酸の添加量は接着剤、多価カルボン酸の種類、添加量などにより適宜設定され、限定されないが、木質要素片の乾燥質量に対して、０．１質量％以上０．４質量％以下であると好ましい。０．１質量％未満であれば、促進効果が不足するおそれがある。０．４質量％以下であれば過剰でなく、十分に反応を促進することができる。
【００３２】
また、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にワックスなどの撥水剤や硬化促進剤、ホルムアルデヒドが放散する場合のホルムアルデヒドキャッチャー剤、小麦粉、クルミ粉、炭酸カルシウム粉末、糖類などの増量剤などを添加することができる。
【００３３】
また、本実施の形態において、接着剤がイソシアネート樹脂系接着剤であることが好ましい。イソシアネート樹脂系接着剤中のイソシアネート基は、水酸基だけでなく、カルボキシル基とも反応するため、余剰の多価カルボン酸が存在しても、イソシアネート樹脂系接着剤と反応するため、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。さらに、反応系内にホルムアルデヒドを含まず、また、分解によってホルムアルデヒドが発生する第３級アミン等を含んでいないため、ホルムアルデヒドの放散を抑制できる。
【００３４】
また、本実施の形態において、接着剤がレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤であることが好ましい。木質系ボード用のフェノール樹脂系接着剤としては、ノボラックタイプではなく、レゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤が多く用いられている。この場合、多価カルボン酸は木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とエステル結合するだけでなく、酸触媒としてレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤の硬化を促進するため、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。
【００３５】
上記のような木質系ボードを製造するにあたっては、木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することが好ましい。このように多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の濃厚水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布させることにより、木質要素片の表面に多く多価カルボン酸が残留し、これにより、表面からの水分の浸入に対して、高い疎水性を付与できるものである。そして、この方法により木質系ボードを製造することで、吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供しやすくできる。
【００３６】
また、本実施の形態において、木質系ボードを製造するにあたっては、接着剤に多価カルボン酸を溶解させた液体を前記木質要素片に混合し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することが好ましい。このように接着剤に多価カルボン酸を溶解させ木質要素片に混合することにより、木質要素片の表面に多く多価カルボン酸が残留し、これにより、表面からの水分の浸入に対して、高い疎水性を付与できるものである。そして、この方法により木質系ボードを製造することで、吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供しやすくできる。
【００３７】
接着剤を分散させる前に多価カルボン酸を分散させる場合は、木質要素片は前もって接着や成形に適した含水率まで乾燥するのがよい。成形圧力、成形温度、成形時間なども木質要素片の種類、形状や表面性、ボードの厚さなどにより適宜設定されるが、成形温度に関しては１４０〜２００℃であることが好ましい。２００℃以下であれば多価カルボン酸の揮発が急激に進行しにくくなると共に木質要素片の劣化が進行しにくくなるため、ボードとしての物性が低下しにくくなる。また１４０℃以上であれば、反応速度が低下しにくくなり、硬化を充分に行うことができる。尚、好ましい成形圧力は０．５〜４ＭＰａ、好ましい成形時間は３〜２０分であるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
また、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にリン酸塩、パラトルエンスルホン酸を含む場合は、いずれも多価カルボン酸と同様に水溶性であるため、接着剤に溶解させ木質要素片に混合する方法や、粉末状の多価カルボン酸にリン酸塩、パラトルエンスルホン酸粉末を混合させて、木質要素片に混合する方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４０】
＜実施例１＞
木質要素片として、厚さ２〜１０ｍｍ、長さ２０〜１００ｍｍの針葉樹チップを調製した。この木質要素片に２５質量％濃度の無水マレイン酸水溶液をドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して無水マレイン酸の固形分添加率が１８質量％となるようスプレーで噴霧した。その後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００４１】
この木質要素片をドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００４２】
＜実施例２＞
実施例１と同様の木質要素片を含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、ドラムブレンダー中で、無水マレイン酸粉末を木質要素片の乾燥質量に対して無水マレイン酸の固形分添加率が３質量％となるよう分散した。その後、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００４３】
＜実施例３＞
実施例１と同様の木質要素片に５０質量％濃度のクエン酸水溶液をドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対してクエン酸の固形分添加率が１５質量％となるようスプレーで噴霧した後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００４４】
この木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。
【００４５】
また、実施例１と同様の木質要素片を含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、ドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。
【００４６】
上記の２種類の木質要素片のうち、クエン酸を分散した木質要素片を表裏層に、クエン酸を分散しない木質要素片を内層として、積層して積層マットとした。表層：内層：裏層の質量比は１：１：１とした。この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００４７】
＜実施例４＞
木質要素片として、ケナフ茎部の外皮部分となる靱皮から得られたケナフ繊維束（平均長さ４０ｍｍ、平均径８２μｍ）を用いて作成した繊維マット（含水率３％、単位面積あたりの質量６５０ｇ／ｍ２）を調製した。
【００４８】
リンゴ酸１００質量部を水４００質量部に溶解させ、２０質量％水溶液を調製した後、リン酸水素二ナトリウムを８質量部添加した。
【００４９】
また、接着剤としてフェノール樹脂接着剤（品番：ＰＬ３７２５、群栄化学社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、上記リンゴ酸・リン酸水素二ナトリウム水溶液とを質量比で１：１で混合し、その液に繊維マットを含浸し、木質要素片の乾燥質量に対して、フェノール樹脂接着剤の固形分添加率が１５質量％、リンゴ酸の固形分添加率が１５質量％、リン酸水素二ナトリウムの固形分添加率が１．５質量％となるよう、絞りにより調整した。
【００５０】
この含浸した繊維マットを含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、２枚重ねて熱盤温度２００℃、圧力２ＭＰａで１０分間プレス成形し成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３の繊維ボードを得た。
【００５１】
＜実施例５＞
木質要素片として、平均長さ５ｍｍの広葉樹ファイバーを調製した。また、接着剤としてレゾールタイプのフェノール樹脂接着剤（品番：PX―３４１、アイカ工業社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、クエン酸２０質量％水溶液とを質量比で１：１で混合し、その液を木質要素片にエアブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対してフェノール樹脂接着剤およびクエン酸の固形分添加率がともに８質量％となるようスプレーで噴霧した。その後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００５２】
その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１９０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５３】
＜実施例６＞
実施例５と同様にして作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、クエン酸２０質量％水溶液と、増量剤としてショ糖２０質量％水溶液とを質量比で２：１：１で混合し、木質要素片の乾燥質量に対して、フェノール樹脂接着剤の固形分添加率が８質量％、クエン酸及びショ糖の固形分添加率がそれぞれ４質量％となるようスプレーで噴霧した。上記以外は実施例５と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５４】
＜実施例７＞
実施例５と同様にして作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、クエン酸２０質量％水溶液と、パラトルエンスルホン酸０．０５質量％水溶液とを質量比で１：１：１で混合し、木質要素片の乾燥質量に対して、フェノール樹脂接着剤およびクエン酸の固形分添加率がともに８質量％、パラトルエンスルホン酸の固形分添加率が０．２質量％となるようスプレーで噴霧した。上記以外は実施例５と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５５】
＜実施例８＞
プレス時間を３分とした以外は実施例７と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５６】
＜実施例９＞
パラトルエンスルホン酸０．１２５質量％水溶液を用い、木質要素片の乾燥質量に対してパラトルエンスルホン酸の固形分添加率を０．５質量％とした以外は実施例８と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５７】
＜実施例１０＞
パラトルエンスルホン酸０．０２質量％水溶液を用い、木質要素片の乾燥質量に対してパラトルエンスルホン酸の固形分添加率を０．０８質量％とした以外は実施例８と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５８】
＜実施例１１＞
プレス時間を３分とした以外は実施例５と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５９】
＜比較例１＞
実施例１と同様の木質要素片（多価カルボン酸を含まず）を含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、ドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００６０】
＜比較例２＞
実施例４と同様の繊維マット（多価カルボン酸を含まず）に接着剤としてフェノール樹脂接着剤（品番：ＰＬ３７２５、群栄化学社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０％水溶液を含浸し、木質要素片の乾燥質量に対してフェノール樹脂接着剤の固形分添加率が１５質量％となるよう、絞りにより調整した。
【００６１】
この含浸した繊維マットを含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、２枚重ねて熱盤温度２００℃、圧力２ＭＰａで１０分間プレス成形し成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３の繊維ボードを得た。
【００６２】
＜比較例３＞
実施例５と同様の木質要素片（多価カルボン酸を含まず）に接着剤としてフェノール樹脂接着剤（品番：PX―３４１、アイカ工業社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０％水溶液をエアブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対してフェノール樹脂接着剤の固形分添加率が１６質量％となるようスプレーで噴霧した。その後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００６３】
その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１９０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで３分間圧締して成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００６４】
本実施例１から４、比較例１、２で得られたボードについて、ＪＩＳ Ａ ５９０５および５９０８に準じて２０℃６５％の平衡含水率、吸水厚さ膨張率を測定した。また、２４時間吸水試験時の長さ変化率、２０℃６５％の平衡含水率となった状態から６０℃３０％の恒温恒湿槽に１２０時間入れた後の、厚さ収縮率及び長さ収縮率を測定した。結果を表１に示す。
【００６５】
また、本実施例５から１１、比較例３で得られたボードについては、上記の測定に加えてＪＩＳ Ａ ５９０５に準じて剥離強さを測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質要素片を用いた木質系ボード及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合板、パーティクルボードや繊維板、集成材、単板積層材、ＯＳＢ（オリエンティッド・ストランド・ボード）など、木質要素片を接着してなる木質系ボードは、建材、家具等に広く使われている。木質要素片原料としては、木材が多く使われるが、パーティクルボードや繊維板には竹、ケナフ、亜麻などの草本類、あるいはイネワラ、ムギワラ、さとうきびの絞り粕であるバガス、油を採取した後の油ヤシ繊維などの農産廃棄物を加工して得られる、パーティクルや微細繊維を原料として製造することが可能である。木質系ボードには接着剤として、主としてフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ系樹脂やイソシアネート樹脂系接着剤が使用されている。
【０００３】
木質要素片は水分の浸入によって膨張するため、木質系ボードは吸水、吸湿処理時に含水率が増加し、寸法が膨張する問題があった。また、圧縮して製造する木質系ボードは圧縮方向、つまり厚さ方向に対しての圧縮応力が成形品内に残留し、水分の浸入によってこの方向へ大きく膨張するといった問題があった。この問題に対して、接着剤の増量、撥水剤の添加や、樹脂含浸といった手段が開発されてきたが、コスト面の問題や長期の寸法安定性の問題がある。また、水蒸気で加熱をしながら圧縮処理することで膨張の問題を解決する手法も開発されたが、処理に長時間を要するなどの問題がある。
【０００４】
また、木質要素片に各種機能性薬剤や無水酢酸を含浸し一体化してなる機能性木質材料も提案されているが（例えば、特許文献１乃至３参照）、薬剤の放散などの問題があると共に膨張等の変形について対処しうるものではない。また、水蒸気で加熱をしながら圧縮処理するなど、一般の成形機では成形が不可能で、処理に長時間を要し、プロセスコスト面などの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９７８９０号公報
【特許文献２】特開平８−４１４３７号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、吸水、吸湿処理時の含水率及び寸法変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボード及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る木質系ボードは、木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードにおいて、前記木質要素片に多価カルボン酸を含み、ＪＩＳ Ａ ５９０８で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明にあっては、前記多価カルボン酸の固形分添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、２質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明にあっては、前記多価カルボン酸の種類がクエン酸、リンゴ酸、マレイン酸から選ばれた一種または二種以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明にあっては、表裏層に用いる前記木質要素片にのみ多価カルボン酸を添加することが好ましい。
【００１１】
本発明にあっては、前記木質要素片にパラトルエンスルホン酸を含むことが好ましい。
【００１２】
本発明にあっては、前記パラトルエンスルホン酸の添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、０．１質量％以上０．４質量％以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明にあっては、前記木質要素片にリン酸塩を含むことが好ましい。
【００１４】
本発明にあっては、前記接着剤がイソシアネート樹脂系接着剤であることが好ましい。
【００１５】
本発明にあっては、前記接着剤がレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る木質系ボードの製造方法は、木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、前記木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とするものである。
本発明に係る木質系ボードの製造方法は、木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、接着剤に多価カルボン酸を溶解させた液体を前記木質要素片に混合し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、吸水、吸湿処理時の含水率及び寸法変化を抑制し、高い寸法安定性を有するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１９】
本実施の形態は、木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードにおいて、木質要素片に多価カルボン酸を含み、木質系ボードのＪＩＳ Ａ ５９０５で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下であることを特徴としている。この場合、複数のカルボキシル基を有する多価カルボン酸が木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とエステル結合し、水酸基を減少させ、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。尚、上記の平衡含水率は小さいほど好ましいので、０％以上であることが好ましい。
【００２０】
木質系ボードとしては、合板、パーティクルボードや繊維板、集成材、単板積層材、ＯＳＢ（オリエンティッド・ストランド・ボード）など、木質要素片を接着してなる板材であれば良く、特に限定されない。木質要素片の原料としては、木材が多く使われ、単板、チップ、パーティクル、繊維、挽き板などが用いられる。パーティクルボードや繊維板の原料としては、木材以外に竹、ケナフ、亜麻などの草本類、あるいはイネワラ、ムギワラ、さとうきびの絞り粕であるバガス、油を採取した後の油ヤシ繊維などの農産廃棄物を加工して得られる、パーティクルや微細繊維を原料として製造することが可能である。
【００２１】
本実施の形態で用いられる木質要素片の大きさについては、特に限定されないが、成形品の用途によって木質要素片の大きさを選択することが好ましい。強度が必要な場合はより繊維長のある木質要素片が適しており、表面平滑性が求められる場合は、微細繊維など細かい木質要素片が適している。
【００２２】
木質系ボードには接着剤として、主としてフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ系樹脂やイソシアネート樹脂系接着剤が使用されており、特に限定されないが、成形品の木質系ボードの用途によって接着剤の種類、添加量を選択することが好ましい。強度が必要な場合は添加量を増加させ、耐水性が求められる場合は、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂系接着剤など耐水性が高い接着剤が適している。接着剤はその固形分添加率が、木質要素片の乾燥質量に対して３質量％以上３０質量％以下となるように配合するのが好ましく、この場合、木質系ボードの強度を確保することができる。より好ましくは、接着剤の固形分添加率が木質要素片の乾燥質量に対して５質量％以上２５質量％以下となるようにする。
【００２３】
本発明において、必須成分として多価カルボン酸を用いている。複数のカルボキシル基を有している化合物であれば、特に限定されないが、多価カルボン酸としては、例えばクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、フタル酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、イタコン酸、グルタル酸ペンタン二酸、グルコン酸、グルタコン酸、ペンテン二酸などが挙げられる。また、無水物も使用できる。このうち、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、イタコン酸などは、植物を原料として製造しており、その他のものも製造可能なものが多い。植物を原料とした場合、化石資源の使用が抑制できるため、環境へ負担をかけず接着用組成物を得ることができる。
【００２４】
木質要素片は水酸基を多く有しており、親水性が高く、このため、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率が大きく増加し、その水分により、木質系ボードが膨潤し、寸法が大きく変化してしまう。多価カルボン酸を添加することにより、この木質要素片中の水酸基と多価カルボン酸とエステル化反応することにより、木質要素片中の水酸基量が減少するため、成形後の耐水性が向上する。
【００２５】
また、本実施の形態において、多価カルボン酸の固形分添加率が木質要素片の乾燥質量に対して、２質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。この場合、木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基と多価カルボン酸のエステル結合により水酸基を減少させ、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供しやすくなる。多価カルボン酸の固形分添加率が２質量％以上であると、多価カルボン酸の量が十分で、木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基の減少は多くなり、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制でき、寸法安定性を向上させることができる。また、多価カルボン酸の固形分添加率が２０質量％以下であれば、多価カルボン酸の量が十分であり、木質系ボードの耐水性を向上させることができる。また、木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの加水分解を抑えることができ、木質系ボードの強度が低下しにくく、酸の残留による接着剤の硬化阻害などが起こりにくくなる。多価カルボン酸の固形分添加率のより好ましい範囲は、１質量％以上２５質量％以下であり、この場合には、より高い寸法安定性を得ることができる。多価カルボン酸の固形分添加率のさらに好ましい範囲は、２．５質量％以上２０質量％以下であり、この場合には、さらに高い寸法安定性を得ることができる。
【００２６】
また、本実施の形態において、多価カルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸から選択される組成物とするのが好ましい。多価カルボン酸のエステル化反応は多価カルボン酸の沸点付近の温度で促進される。ＴＧ−ＤＴＡによる測定を行うとクエン酸、リンゴ酸の沸点は１８０℃前後、マレイン酸は沸点１３０℃である。上記に挙げた接着剤を用いた場合、木質系ボードの成形温度はおおよそ１４０℃から２００℃の範囲であり、この範囲の温度での加熱において木質要素片中の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応が発現し、成形後の耐水性が向上しやすくなる。
【００２７】
木質要素片に多価カルボン酸を分散させる方法には、木質要素片を多価カルボン酸水溶液に浸漬する、多価カルボン酸水溶液をロールや刷毛等で塗布する、スプレー等で水溶液を散布する、多価カルボン酸粉末を散布する、さらに減圧・加圧、加温するなどの方法があり、特に限定されない。
【００２８】
ここで、本実施の形態において、木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布するのが好ましい。多価カルボン酸は常温（２０℃程度）で固体であるが、加温により溶融し粘度が低下して木質要素片に浸透する。木質要素片の内部に浸透しすぎた場合、木質要素片の表面に多価カルボン酸が多く分散している場合に比べ、耐水性が低下する。木質要素片の表面から水分が浸入することを防止するためには木質要素片の表面に多価カルボン酸が多く分散していることが好ましく、そのためには、溶液濃度が２０質量％以上の濃厚水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布することが有効である。尚、多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液を用いる場合は、浸透性等を考慮して、多価カルボン酸の濃度を８０質量％以下にするのが好ましい。
【００２９】
また、本実施の形態において、木質系ボードの表裏層に用いる木質要素片にのみ多価カルボン酸を添加することができる。この場合、木質系ボードの実使用時での水分の浸入はボードの表裏層からが相対的に多いため、表裏層からの水分の浸入に対して、高い疎水性を付与できるものである。パーティクルボードは通常表裏層と内層とは異なるチップ・接着剤配合物を使用することができる。表面部は製板後表面の凹凸が小さく良好な外観が得られるよう、比較的小さなチップを使用し、接着剤の割合を多くする場合が多いが、水分の浸入により、表面の平滑性が低下する。表裏層に用いる木質要素片に多価カルボン酸を添加することで、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の表面の平滑性低下を抑制できる木質系ボードを提供できる。
【００３０】
また、本実施の形態において、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にリン酸塩を含むことを特徴としている。リン酸塩は多価カルボン酸と木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とのエステル結合を促進し、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。リン酸塩としては、例えばアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、などがあり、それらの塩、一水素塩、二水素塩なども含まれる。リン酸塩の添加量は接着剤、多価カルボン酸の種類、添加量などにより適宜設定され、限定されないが、多価カルボン酸１００質量部に対して０〜１０質量部であると好ましい。１０質量部未満であれば過剰でなく、十分に反応を促進することができる。
【００３１】
また、本発明において、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にパラトルエンスルホン酸を含むことを特徴としている。パラトルエンスルホン酸は多価カルボン酸と木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とのエステル結合を酸触媒として促進し、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。パラトルエンスルホン酸としては、例えば一水和物なども含まれる。パラトルエンスルホン酸の添加量は接着剤、多価カルボン酸の種類、添加量などにより適宜設定され、限定されないが、木質要素片の乾燥質量に対して、０．１質量％以上０．４質量％以下であると好ましい。０．１質量％未満であれば、促進効果が不足するおそれがある。０．４質量％以下であれば過剰でなく、十分に反応を促進することができる。
【００３２】
また、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にワックスなどの撥水剤や硬化促進剤、ホルムアルデヒドが放散する場合のホルムアルデヒドキャッチャー剤、小麦粉、クルミ粉、炭酸カルシウム粉末、糖類などの増量剤などを添加することができる。
【００３３】
また、本実施の形態において、接着剤がイソシアネート樹脂系接着剤であることが好ましい。イソシアネート樹脂系接着剤中のイソシアネート基は、水酸基だけでなく、カルボキシル基とも反応するため、余剰の多価カルボン酸が存在しても、イソシアネート樹脂系接着剤と反応するため、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。さらに、反応系内にホルムアルデヒドを含まず、また、分解によってホルムアルデヒドが発生する第３級アミン等を含んでいないため、ホルムアルデヒドの放散を抑制できる。
【００３４】
また、本実施の形態において、接着剤がレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤であることが好ましい。木質系ボード用のフェノール樹脂系接着剤としては、ノボラックタイプではなく、レゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤が多く用いられている。この場合、多価カルボン酸は木質要素片中のセルロース、ヘミセルロースなどの水酸基とエステル結合するだけでなく、酸触媒としてレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤の硬化を促進するため、ボード成形後の吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供できるものである。
【００３５】
上記のような木質系ボードを製造するにあたっては、木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することが好ましい。このように多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の濃厚水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布させることにより、木質要素片の表面に多く多価カルボン酸が残留し、これにより、表面からの水分の浸入に対して、高い疎水性を付与できるものである。そして、この方法により木質系ボードを製造することで、吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供しやすくできる。
【００３６】
また、本実施の形態において、木質系ボードを製造するにあたっては、接着剤に多価カルボン酸を溶解させた液体を前記木質要素片に混合し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することが好ましい。このように接着剤に多価カルボン酸を溶解させ木質要素片に混合することにより、木質要素片の表面に多く多価カルボン酸が残留し、これにより、表面からの水分の浸入に対して、高い疎水性を付与できるものである。そして、この方法により木質系ボードを製造することで、吸水、吸湿処理時の含水率変化を抑制し、高い寸法安定性を有する木質系ボードを提供しやすくできる。
【００３７】
接着剤を分散させる前に多価カルボン酸を分散させる場合は、木質要素片は前もって接着や成形に適した含水率まで乾燥するのがよい。成形圧力、成形温度、成形時間なども木質要素片の種類、形状や表面性、ボードの厚さなどにより適宜設定されるが、成形温度に関しては１４０〜２００℃であることが好ましい。２００℃以下であれば多価カルボン酸の揮発が急激に進行しにくくなると共に木質要素片の劣化が進行しにくくなるため、ボードとしての物性が低下しにくくなる。また１４０℃以上であれば、反応速度が低下しにくくなり、硬化を充分に行うことができる。尚、好ましい成形圧力は０．５〜４ＭＰａ、好ましい成形時間は３〜２０分であるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
また、多価カルボン酸に加えて、木質要素片にリン酸塩、パラトルエンスルホン酸を含む場合は、いずれも多価カルボン酸と同様に水溶性であるため、接着剤に溶解させ木質要素片に混合する方法や、粉末状の多価カルボン酸にリン酸塩、パラトルエンスルホン酸粉末を混合させて、木質要素片に混合する方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４０】
＜実施例１＞
木質要素片として、厚さ２〜１０ｍｍ、長さ２０〜１００ｍｍの針葉樹チップを調製した。この木質要素片に２５質量％濃度の無水マレイン酸水溶液をドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して無水マレイン酸の固形分添加率が１８質量％となるようスプレーで噴霧した。その後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００４１】
この木質要素片をドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００４２】
＜実施例２＞
実施例１と同様の木質要素片を含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、ドラムブレンダー中で、無水マレイン酸粉末を木質要素片の乾燥質量に対して無水マレイン酸の固形分添加率が３質量％となるよう分散した。その後、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００４３】
＜実施例３＞
実施例１と同様の木質要素片に５０質量％濃度のクエン酸水溶液をドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対してクエン酸の固形分添加率が１５質量％となるようスプレーで噴霧した後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００４４】
この木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。
【００４５】
また、実施例１と同様の木質要素片を含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、ドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。
【００４６】
上記の２種類の木質要素片のうち、クエン酸を分散した木質要素片を表裏層に、クエン酸を分散しない木質要素片を内層として、積層して積層マットとした。表層：内層：裏層の質量比は１：１：１とした。この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００４７】
＜実施例４＞
木質要素片として、ケナフ茎部の外皮部分となる靱皮から得られたケナフ繊維束（平均長さ４０ｍｍ、平均径８２μｍ）を用いて作成した繊維マット（含水率３％、単位面積あたりの質量６５０ｇ／ｍ２）を調製した。
【００４８】
リンゴ酸１００質量部を水４００質量部に溶解させ、２０質量％水溶液を調製した後、リン酸水素二ナトリウムを８質量部添加した。
【００４９】
また、接着剤としてフェノール樹脂接着剤（品番：ＰＬ３７２５、群栄化学社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、上記リンゴ酸・リン酸水素二ナトリウム水溶液とを質量比で１：１で混合し、その液に繊維マットを含浸し、木質要素片の乾燥質量に対して、フェノール樹脂接着剤の固形分添加率が１５質量％、リンゴ酸の固形分添加率が１５質量％、リン酸水素二ナトリウムの固形分添加率が１．５質量％となるよう、絞りにより調整した。
【００５０】
この含浸した繊維マットを含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、２枚重ねて熱盤温度２００℃、圧力２ＭＰａで１０分間プレス成形し成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３の繊維ボードを得た。
【００５１】
＜実施例５＞
木質要素片として、平均長さ５ｍｍの広葉樹ファイバーを調製した。また、接着剤としてレゾールタイプのフェノール樹脂接着剤（品番：PX―３４１、アイカ工業社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、クエン酸２０質量％水溶液とを質量比で１：１で混合し、その液を木質要素片にエアブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対してフェノール樹脂接着剤およびクエン酸の固形分添加率がともに８質量％となるようスプレーで噴霧した。その後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００５２】
その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１９０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５３】
＜実施例６＞
実施例５と同様にして作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、クエン酸２０質量％水溶液と、増量剤としてショ糖２０質量％水溶液とを質量比で２：１：１で混合し、木質要素片の乾燥質量に対して、フェノール樹脂接着剤の固形分添加率が８質量％、クエン酸及びショ糖の固形分添加率がそれぞれ４質量％となるようスプレーで噴霧した。上記以外は実施例５と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５４】
＜実施例７＞
実施例５と同様にして作成したフェノール樹脂２０質量％水溶液と、クエン酸２０質量％水溶液と、パラトルエンスルホン酸０．０５質量％水溶液とを質量比で１：１：１で混合し、木質要素片の乾燥質量に対して、フェノール樹脂接着剤およびクエン酸の固形分添加率がともに８質量％、パラトルエンスルホン酸の固形分添加率が０．２質量％となるようスプレーで噴霧した。上記以外は実施例５と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５５】
＜実施例８＞
プレス時間を３分とした以外は実施例７と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５６】
＜実施例９＞
パラトルエンスルホン酸０．１２５質量％水溶液を用い、木質要素片の乾燥質量に対してパラトルエンスルホン酸の固形分添加率を０．５質量％とした以外は実施例８と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５７】
＜実施例１０＞
パラトルエンスルホン酸０．０２質量％水溶液を用い、木質要素片の乾燥質量に対してパラトルエンスルホン酸の固形分添加率を０．０８質量％とした以外は実施例８と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５８】
＜実施例１１＞
プレス時間を３分とした以外は実施例５と同様にして、厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００５９】
＜比較例１＞
実施例１と同様の木質要素片（多価カルボン酸を含まず）を含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、ドラムブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対して固形分添加率が１５質量％となるよう、イソシアネート樹脂系接着剤（ウッドキュア３００、日本ポリウレタン社製）をスプレーで噴霧した。その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１８０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで５分間圧締して成形体を形成して厚さ１２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のパーティクルボードを得た。
【００６０】
＜比較例２＞
実施例４と同様の繊維マット（多価カルボン酸を含まず）に接着剤としてフェノール樹脂接着剤（品番：ＰＬ３７２５、群栄化学社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０％水溶液を含浸し、木質要素片の乾燥質量に対してフェノール樹脂接着剤の固形分添加率が１５質量％となるよう、絞りにより調整した。
【００６１】
この含浸した繊維マットを含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した後、２枚重ねて熱盤温度２００℃、圧力２ＭＰａで１０分間プレス成形し成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３の繊維ボードを得た。
【００６２】
＜比較例３＞
実施例５と同様の木質要素片（多価カルボン酸を含まず）に接着剤としてフェノール樹脂接着剤（品番：PX―３４１、アイカ工業社製）を希釈して作成したフェノール樹脂２０％水溶液をエアブレンダー中で、木質要素片の乾燥質量に対してフェノール樹脂接着剤の固形分添加率が１６質量％となるようスプレーで噴霧した。その後、含水率３％まで乾燥器で８０℃乾燥した。
【００６３】
その後、木質要素片を積層して積層マットとし、この積層マットを、加熱プレス装置で、１９０℃に加熱しながら面圧２．５ＭＰａで３分間圧締して成形体を形成して厚さ２ｍｍ、気乾密度０．７５ｇ／ｃｍ３のファイバーボードを得た。
【００６４】
本実施例１から４、比較例１、２で得られたボードについて、ＪＩＳ Ａ ５９０５および５９０８に準じて２０℃６５％の平衡含水率、吸水厚さ膨張率を測定した。また、２４時間吸水試験時の長さ変化率、２０℃６５％の平衡含水率となった状態から６０℃３０％の恒温恒湿槽に１２０時間入れた後の、厚さ収縮率及び長さ収縮率を測定した。結果を表１に示す。
【００６５】
また、本実施例５から１１、比較例３で得られたボードについては、上記の測定に加えてＪＩＳ Ａ ５９０５に準じて剥離強さを測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードにおいて、前記木質要素片に多価カルボン酸を含み、ＪＩＳ Ａ ５９０８で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下であることを特徴とする木質系ボード。
【請求項２】
前記多価カルボン酸の固形分添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、２質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の木質系ボード。
【請求項３】
前記多価カルボン酸の種類がクエン酸、リンゴ酸、マレイン酸から選ばれた一種または二種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の木質系ボード。
【請求項４】
表裏層に用いる前記木質要素片にのみ多価カルボン酸を添加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項５】
前記木質要素片にパラトルエンスルホン酸を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項６】
前記パラトルエンスルホン酸の固形分添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、０．１質量％以上０．４質量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の木質系ボード。
【請求項７】
前記木質要素片にリン酸塩を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項８】
前記接着剤がイソシアネート樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項９】
前記接着剤がレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項１０】
木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、前記木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とする木質系ボードの製造方法。
【請求項１１】
木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、接着剤に多価カルボン酸を溶解させた液体を前記木質要素片に混合し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とする木質系ボードの製造方法。
【請求項１】
木質要素片同士が接着剤によって加熱接着されている木質系ボードにおいて、前記木質要素片に多価カルボン酸を含み、ＪＩＳ Ａ ５９０８で規定される２０℃６５％の平衡含水率が１０％以下であることを特徴とする木質系ボード。
【請求項２】
前記多価カルボン酸の固形分添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、２質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の木質系ボード。
【請求項３】
前記多価カルボン酸の種類がクエン酸、リンゴ酸、マレイン酸から選ばれた一種または二種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の木質系ボード。
【請求項４】
表裏層に用いる前記木質要素片にのみ多価カルボン酸を添加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項５】
前記木質要素片にパラトルエンスルホン酸を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項６】
前記パラトルエンスルホン酸の固形分添加率が前記木質要素片の乾燥質量に対して、０．１質量％以上０．４質量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の木質系ボード。
【請求項７】
前記木質要素片にリン酸塩を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項８】
前記接着剤がイソシアネート樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項９】
前記接着剤がレゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の木質系ボード。
【請求項１０】
木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、前記木質要素片に多価カルボン酸の濃度が２０質量％以上の水溶液または粉末状の多価カルボン酸を散布し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とする木質系ボードの製造方法。
【請求項１１】
木質要素片同士が接着剤によって接着される木質系ボードの製造方法において、接着剤に多価カルボン酸を溶解させた液体を前記木質要素片に混合し、１４０℃以上２００℃以下で加熱接着成形することを特徴とする木質系ボードの製造方法。
【公開番号】特開２０１２−２１４０１３（Ｐ２０１２−２１４０１３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７６６９８（Ｐ２０１１−２７６６９８）
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]