高強度パーティクルボードの製造方法
【課題】木質チップのみで構成されるパーティクルボードであっても高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を発現し得るパーティクルボードを製造する。
【解決手段】レゾール型フェノール樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、樹脂含浸チップから表層１及び裏層２を、芯層３と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボード４の製造方法であって、含浸工程において、表層１及び裏層２の樹脂含浸チップには、重量平均分子量３００〜７００の範囲内であるフェノール樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得て、パーティクルボードを製造する。
【解決手段】レゾール型フェノール樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、樹脂含浸チップから表層１及び裏層２を、芯層３と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボード４の製造方法であって、含浸工程において、表層１及び裏層２の樹脂含浸チップには、重量平均分子量３００〜７００の範囲内であるフェノール樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得て、パーティクルボードを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質チップに接着剤を貼着した後熱圧成板するパーティクルボードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質パーティクルボード（以下単に「パーティクルボード」という。）は、住宅等の解体材、廃材（廃木材）、小径木、樹木の枝等の原料木材をナイフリングフレーカーやハンマーミルなどで切削して得られる木質チップ（木質小片）から製造され、家具等の芯材、住宅の壁材、床下地材、キッチンキャビネット等住宅機器の芯材等に利用されている。
パーティクルボードの製造は、乾燥した木質チップに吹き付け等により接着剤を塗布し、マット状に形成した後、ホットプレスに挿入して加熱及び加圧して板状に成形する方法等が採用されている。
多くのパーティクルボードは、図１に示すように、小サイズ（細粒）の木質チップを用いた表層１及び裏層２と、大サイズ（粗粒）の木質チップを用いた芯層３との三層から構成されている。
通常のパーティクルボード用の接着剤としては尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン共縮合樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート低重合物等があり、パーティクルボードの用途や、耐水性、耐久性等の必要な性能によって使い分けがされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
最近、地球環境保全や森林資源保護のために合板用原木の入手難が生じ、合板の価格高騰及び供給不足等の問題により、パーティクルボードを、従来は合板が使われている用途に使用したいというニーズがある。しかし、従来のパーティクルボードは、強度性能的に合板より劣り、その代替使用は余り進んでいない。
とりわけトラックボデー（架台）や輸送コンテナーの床材は、その上に重量物が積載され、さらに雨水等に曝されることもあるため、表面が硬く強靭で曲げ強度が高く、重量物を載せても余り撓まないいわゆるヤング率が高い他、耐水性、耐久性の要求性能が高い。そのため、従来は、アピトン材やクルイン材等、南洋材の中でも特に硬く強固な木材を材料とする合板が使われている。しかしながら、それらの樹種の材木は特に入手難であり、その代替材料が求められている。
【０００４】
また、特許文献２には、原木を剥いだ１枚板をパーティクルボードの片面または両面に接着して補強した、型枠用合板の代替が可能な型枠板が開示されている。
しかし、木質単板を用いることなく、木質チップのみを木質材料として用いたパーティクルボード（素地パーティクルボード）の場合、現行の日本工業規格（ＪＩＳ Ａ５９０８）で曲げ強さによる区分のうち最も強い「１８タイプ」でも縦方向・横方向の曲げ強さが１８Ｎ／ｍｍ２以上（横方向の曲げヤング係数３０００Ｎ／ｍｍ２以上）である。
【０００５】
これに対して、合板の日本農林規格（平成１５年２月２７日農林水産省告示第２３３号）の１級の構造用合板は、表示厚さ１５．０ｍｍ以上１８．０ｍｍ未満及び１８．０ｍｍ以上２１．０ｍｍ未満においては、曲げ強さ２４．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ曲げヤング係数が５０００Ｎ／ｍｍ２以上であるべきことが規定されている。
トラックボデーや輸送コンテナーの床材としての使用に耐え得る、高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を有するパーティクルボードを製造可能な方法は、いまだ知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２００６０８号公報
【特許文献２】特開２００１−９０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、木質チップのみで構成されるパーティクルボードであっても高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を発現し得るパーティクルボードを製造可能な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、レゾール型フェノール樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が５５〜７５質量％、樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量３００〜７００の範囲内であるフェノール樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法を提供する。
また、成形工程に先立って、表層及び裏層の樹脂含浸チップを予備乾燥する予備乾燥工程を備えることにより、一層容易に効率良く本発明の実施が可能になる。
【０００９】
また、本発明は、メラミン樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が７０〜８０質量％、樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓの範囲内であるメラミン樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法を提供する。
また、成形工程に先立って、表層及び裏層の樹脂含浸チップを予備乾燥する予備乾燥工程を備えることにより、一層容易に効率良く本発明の実施が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、
木質チップのみで構成されるパーティクルボードであっても、トラックボデーや輸送コンテナーの床材としての使用に耐え得る、高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を発現し得るパーティクルボードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】三層構成のパーティクルボードの一例を示す概略の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を好ましい実施の形態に基づいて説明する。
本形態例のパーティクルボードの製造方法は、少なくとも、（１）樹脂水溶液を木質チップに含浸させて樹脂含浸チップを得る含浸工程、（２）樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層する工程（フォーミング）、（３）加熱及び加圧して板状に成形する成形工程を、（１）〜（３）の順で有する。なお、（１）工程で得られた樹脂含浸チップを成形前に乾燥する場合には（１）と（２）の間に予備乾燥工程を設ける。
なお、以下の説明中、「表裏層」は「表層及び裏層」の略記である。
【００１３】
後述するパーティクルボードの製造方法によれば、厚さ９ｍｍ〜５０ｍｍにおいて曲げ強さ２４．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ曲げヤング係数が５０００Ｎ／ｍｍ２以上であるパーティクルボード（本発明において、「高強度パーティクルボード」という。）を得ることができる。
【００１４】
＜木質チップ＞
木質チップの製造は、通常の様に行う。即ち材料は住宅解体材、合板製材その他建材製造廃材、間伐材などであり、ハンマーミルやナイフリングフレーカーなど通常のチッパー設備を使ってチップにすることができる。チップ製造時の金属等の異物除去や、チップの乾燥等は、通常の様に行う。
【００１５】
表裏層に用いる木質チップは、長さ５ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下とし、且つ芯層に用いる木質チップは、長さ４０ｍｍ以下、厚さ２ｍｍ以下、幅３０ｍｍ以下となるようにチッパーやシフターを調整する。
木質チップは所定のサイズに調整しても木材相手なので１００％がコントロールされることはないので、質量換算で９０％以上が規定の範囲に入っていれば実用上は問題無い。
【００１６】
表裏層の木質チップが長さ５ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下であることにより、樹脂を含浸させた表層及び裏層が樹脂でコーティングされた様な緻密な板面を形成し、荷物が引っ掛かること無く丈夫なパーティクルボードが得られる。もしこれより大きなチップであれば樹脂の浸透が内部まで届かずチップの強化が不十分で表面に小さな窪みが発生しパーティクルボードの性能低下や荷物が引掛かるなどの不都合が生じる。またこれより小さなチップであればパーティクルボードの曲げ強度の低下などが起きる。
芯層の木質チップが長さ４０ｍｍ以下、厚さ３ｍｍ以下、幅５ｍｍ以下であることにより、強固ではあるが、適当な空隙を有しパーティクルボード全体の比重を下げる事ができる。
【００１７】
＜表裏層用の接着剤樹脂＞
表裏層の木質チップの接着に用いる接着剤は、耐久性及び耐水性の観点から、フェノール樹脂またはメラミン樹脂が用いられる。これにより耐久性及び耐水性に優れたパーティクルボードを得ることができる。
【００１８】
本発明で表裏層の木質チップの接着に用いるフェノール樹脂接着剤は、レゾール型のフェノール樹脂（初期縮合物）であり、さらに少量のワックスエマルジョンが添加された水性配合物として調製される。フェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物（フェノール−ホルムアルデヒド）が好ましい。
【００１９】
通常のパーティクルボード用フェノール樹脂の平均分子量は、重量平均分子量８００〜７０００程度であるのに対し、本発明の場合、表裏層には、重量平均分子量３００〜７００の範囲内であるフェノール樹脂接着剤を用いる。表裏層に使う接着剤樹脂が上記の範囲内であることにより、樹脂が木質チップの内部に浸透し、木質チップを内部から補強するとともに、木質チップ間の接着もより強固になる。
【００２０】
本発明で用いる表裏層の木質チップの接着に用いるメラミン樹脂接着剤は、メラミンとホルムアルデヒドとの縮合物（メラミン−ホルムアルデヒド）であり、さらに少量のワックスエマルジョン、更には塩化アンモニウムや硫酸アンモニウム等の硬化剤が添加された水性配合物として調製される。なお、本発明で使用するメラミン樹脂は、合板や通常のパーティクルボードの製造に使われるメラミン樹脂の様に尿素と共縮合されていない純粋なメラミン樹脂である。但し、その性能に悪影響をあまり及ぼさない限り、１０％程度以下の範囲で他の成分を添加することは構わない。
【００２１】
なおフェノール樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエイションクロマトグラフィー）により、分子量既知のポリスチレン（ＰＳ）に換算した分子量を示す。ＧＰＣの測定条件は、具体的には下記の条件を用いる事が出来る。測定装置は東ソー（株）製「ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ」、カラムは昭和電工（株）製「ＫＦ−８０２」を２本と「ＫＦ−８０３」を１本、検出器は示差屈折計を用い、データ処理は東ソー（株）製「ＧＰＣ−８０２０モデルIIバージョン４．３０」、溶媒はテトラヒドロフラン、流量は１．０ｍｌ／分、カラム温度は４０℃。標準は前記「ＧＰＣ−８０２０モデルIIバージョン４．３０」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。使用したポリスチレンは東ソー（株）製「Ａ−５００」、「Ａ−１０００」、「Ａ−２５００」、「Ａ−５０００」、「Ｆ−１」、「Ｆ−２」、「Ｆ−４」、「Ｆ−１０」、「Ｆ−２０」、「Ｆ−４０」、「Ｆ−８０」、「Ｆ−１２８」。試料は、樹脂固形分換算で０．５質量％のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの（５０μｌ）。
【００２２】
通常のパーティクルボード用接着剤は、製造上から樹脂固形分（不揮発分）の含有率は出来るだけ高い方が望ましいが、接着力の観点から、木質チップへの含浸工程前にある程度縮合を進めた初期縮合物が用いられるため、樹脂粘度や貯蔵安定性の制限がある。このため、一般にパーティクルボード用接着剤は、樹脂粘度は５０〜２００ｍＰａ・ｓ且つ樹脂固形分の含有率はフェノール樹脂で４０〜５０質量％、メラミン樹脂で６０〜７０質量％である。
しかし本発明では、表裏層用の樹脂接着剤の機能は、木質チップ間の接着だけでなく、木質チップ内部への浸透もある。その両機能を最大限発揮させるために、表裏層用のフェノール樹脂接着剤の平均分子量を上述のように通常よりも小さくしている。結果的に接着剤樹脂の縮合度が低く、樹脂粘度が低く貯蔵安定性も大幅に伸びる事から、接着剤の粘度は一般と同程度（５０〜２００ｍＰａ・ｓ）でありながら、樹脂固形分の含有率を、フェノール樹脂では５５〜７５質量％、メラミン樹脂では７０〜８０質量％に高めることが可能である。
そして、高濃度の接着剤樹脂を木質チップに供給することにより、接着剤の一部が木質チップ内部へ浸透しても、木質チップ間を接着する接着剤が不足することがなく、さらに、比較的水分が少ないため、ホットプレス解圧時のパンクが無い等のメリットがある。
【００２３】
表裏層に使う接着剤樹脂の平均分子量が上記の範囲を超えた場合にはチップへの樹脂の浸透が充分でなく従ってチップの補強が充分になされず、得られるパーティクルボードの性能が本発明の値に達しない。また、必然的に樹脂液の不揮発分を低くせざるを得ず結果的に樹脂とともに多くの水分をチップに付与する事となり、水気の多い粘りの強い接着剤の為にチップがプラント内壁に付着したり、チップ同志が塊状になったりしてプラント内部をスムーズに移動できず、またそのためにフォーミング工程においても均一なマット形成が出来ず良い製品が得られない。樹脂含浸チップを乾燥するに際しても蒸発させるためのエネルギーが多く乾燥設備も大掛かりとなり経済的に割高となってしまう。
表裏層に使う接着剤樹脂の平均分子量が上記の範囲を下回る場合には、樹脂の縮合が充分で無いため充分な接着力が得られず、得られるパーティクルボードの性能が本発明の値に達しない。また未反応のホルムアルデヒドが多く、得られるパーティクルボードのホルムアルデヒド放散量が多く有害なものとなる。
【００２４】
フェノール樹脂接着剤の製造においては、フェノールに対するホルムアルデヒドのモル比（以下Ｆ／Ｐモル比と称す）は、１．４〜３．０が好ましく、１．６〜２．５がより好ましい。縮合反応に使用する触媒は、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等の無機の強アルカリ性のものを用いる。反応温度は、８０〜９５℃が好ましい。反応終点は、Ｆ／Ｐモル比及び触媒の種類と量を決めて予め作成した、分子量と粘度の換算表を用いて、所定の粘度に到達したかどうかで決めることができる。
【００２５】
メラミン樹脂接着剤の製造においては、メラミンに対するホルムアルデヒドのモル比（以下Ｆ／Ｍモル比と称す）は、１．６〜３．０が好ましく、１．８〜２．５がより好ましい。縮合反応に使用する触媒は、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等の無機の強アルカリ性のものを用いる。反応系のｐＨは、９．０〜１１が好ましく、９．５〜１０．５がより好ましい。反応温度は、８０〜９８℃が好ましい。反応終点は、Ｆ／Ｍモル比及び触媒の種類と反応系のｐＨを決めて予め作成した、分子量と粘度の換算表を用いて、所定の粘度に到達したかどうかで決めることができる。
【００２６】
表裏層用の接着剤樹脂組成物の粘度は、Ｂ型粘度計による粘度（２５℃）が５０〜２００ｍＰａの範囲内であることが好ましい。これにより、チップへの供給（吹き付けや塗布等）に際し、パイプラインを介した搬送のハンドリング性に優れたものとなる。
【００２７】
＜芯層用の接着剤樹脂＞
芯層に使う接着剤樹脂は、フェノール樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤等が挙げられ、常法の様に各々単独又は混合した状態で使用する事が出来る。これにより、上述したように比較的大きな芯層用の木質チップをしっかり接着することができる。
【００２８】
芯層用のフェノール樹脂接着剤及びメラミン樹脂接着剤は、通常のパーティクルボード用に用いられるフェノール樹脂（樹脂不揮発分４０〜５０質量％、樹脂粘度５０〜２００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量８００〜７０００）又はメラミン樹脂（樹脂不揮発分６０〜７０質量％、樹脂粘度５０〜２００ｍＰａ・ｓ）でも良く、上記表裏層に用いられるものと同じフェノール樹脂又はメラミン樹脂でも良い。
【００２９】
イソシアネート系接着剤は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の２核体（単量体）もしくは４核体（２量体）等のポリイソシアネートや、これらポリイソシアネートとポリオールとの初期縮合物を使用することができる。ポリオールとしては、各種のアルキレングリコール類やトリオール類、その他各種のポリオール類などが挙げられる。
イソシアネート系接着剤は水分を含まず、むしろ硬化する過程で水分を取り込む性質を有する。このため、芯層用に単独で用いる場合、イソシアネート系接着剤は、表裏層の接着剤樹脂の比率が通常より高く水分が多くなり熱圧時にパンク現象を生じがちな本発明の製造方法では、好適な接着剤である。
イソシアネート系接着剤をフェノール樹脂接着剤又はメラミン樹脂接着剤と混合して用いる場合には、少量のワックスエマルジョンを添加して水性配合物とすることが好ましい。
表裏層にフェノール樹脂接着剤を用いる場合、芯層にもフェノール樹脂接着剤を単独で用いるか、またはフェノール樹脂接着剤とイソシアネート系接着剤と少量のワックスエマルジョンを含有する水性配合物が好ましい。
表裏層にメラミン樹脂接着剤を用いる場合、芯層にもメラミン樹脂接着剤を単独で用いるか、またはメラミン樹脂接着剤とイソシアネート系接着剤と少量のワックスエマルジョンを含有する水性配合物が好ましい。
【００３０】
＜含浸工程及び塗布工程＞
表裏層は接着剤樹脂を木質チップに含浸する含浸工程を、芯層は接着剤樹脂を木質チップに塗布する塗布工程を、それぞれ別に行う。
詳しくは後述するが、木質チップに対する樹脂固形分の量は、表裏層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部、かつ芯層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を６〜１６質量部とすることが好ましい。また、表裏層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１８〜７０質量部、かつ芯層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を８〜１２質量部とすることがより好ましい。
【００３１】
＜含浸工程＞
表裏層には、上記表裏層用の接着剤水性配合物を、樹脂含浸チップ中の樹脂固形分（含脂率）がチップ絶乾量に対し１５〜８０質量％の範囲内となるように使用する。これにより、十分な量の樹脂の浸透による木質チップの十分な補強及び木質チップ間の接着が充分に行われパーティクルボード表面が緻密になり、かつ耐久性・耐水性に優れた高性能なパーティクルボードを得ることができる。
表裏層用の樹脂含浸チップ中の樹脂固形分（含脂率）が８０％を超えると、パーティクルボードの性能はもう余り向上しないのにコストが高くなり経済的ではなく、また、乾燥に要する設備が大きくなりすぎ実用的でない。
【００３２】
＜塗布工程＞
芯層には、上記芯層用の接着剤樹脂を、樹脂塗布チップ中の樹脂固形分がチップ絶乾量に対し６〜１６質量％の範囲内となるように塗布する。これにより、表裏層用チップに比較して大きな芯層用チップをしっかりと接着することができる。
【００３３】
芯層にフェノール樹脂接着剤若しくはメラミン樹脂接着剤を用いる場合、樹脂塗布チップ中の樹脂固形分が１６質量％を超えると、マット中の水分過多による熱圧成型時のパンク現象（解圧時水蒸気圧が高くなりパーティクルボード内に膨れが発生し製品にならない）及びチップの粘結力が強くなり過ぎてチップがプラント内をスムーズに移動せず、またフォーミングが上手くできず使用に耐えるパーティクルボードの製造が困難である。
芯層にイソシアネート系接着剤を用いる場合、樹脂塗布チップ中の樹脂固形分が１６質量％を超えると、パーティクルボードの性能はもう余り向上しないのにコストが高くなり経済的ではなく、ホットプレスの熱盤上にこぼれ落ちたチップが熱盤と接着し、場合によってはパーティクルボードが熱盤から取り出せなくなるトラブルになる恐れがある。
【００３４】
＜予備乾燥工程＞
表裏層に使う接着剤樹脂は、上述したように通常の接着剤に比べ縮合度が低く（平均分子量が小さく）、粘着性が少なく、樹脂含浸チップの粘結力が小さい。本発明では、樹脂含浸チップが多量の接着剤樹脂を含有するので、特に風力でチップを飛ばしてチップの粒径を連続的に変化させる方式のフォーミングシステムでの操業では、樹脂含浸チップが機器に付着したり、樹脂含浸チップ同士が粘結し合い、樹脂含浸チップの順調な搬送やフォーミングが困難である場合がある。そこで、本発明では、フォーミングに先立って表裏層用の樹脂含浸チップを予備乾燥する事が、機器への付着等のないスムーズなフォーミングが可能になる点から好ましい。
【００３５】
かかる、表裏層用の樹脂含浸チップの予備乾燥は１００℃以下の温度条件で行う方法が挙げられる。乾燥温度が１００℃を超えると、表裏層に用いた上記の接着剤樹脂は、予備乾燥の間に縮合反応が進みチップへの含浸が不十分となり、また接着力も低下し易くなる。また、乾燥温度が低ければ、乾燥時間が３０分以上でも樹脂への影響は少ないが、パーティクルボードの生産効率の点から予備乾燥は３０分以内に行うことが好ましい。このように乾燥効率及び生産性の点から、表裏層の樹脂含浸チップの乾燥は、６０〜１００℃で含水率が５〜２０％になるように加熱乾燥させることが好ましい。
なお、芯層用の樹脂塗布チップは、特にイソシアネート系接着剤を用いると接着剤中に水分が含まれないので、予備乾燥をする必要はない。
【００３６】
予備乾燥には、熱風を用いる気流乾燥機、回転乾燥機、トンネル乾燥機等、その他高周波やマイクロ波乾燥機等が使われる。熱風を使う場合はチップを十分攪拌しながら乾燥させ、チップの温度むらがないようにする。
【００３７】
＜フォーミング工程＞
木質チップと樹脂が混練された表裏層用の樹脂含浸チップ及び芯層用の樹脂塗布チップは、裏層、芯層、表層の順番で所定の厚さでマット状に成形し、三層に重ねていく。この過程をフォーミングと云い、各層をマットと云う。表層及び裏層の厚さは、熱圧後で例えば０．５〜２．０ｍｍ程度が好ましい。
【００３８】
フォーミングは通常の方法で行うが、通常行われている多数のピンを植え付けたロール群で樹脂含浸チップ又は樹脂塗布チップを均しながらコンベアー上に落としていく方法や、樹脂含浸チップ又は樹脂塗布チップを風力で飛ばしながらコンベアー上に落としていく方法が通常使われている。
【００３９】
三層のマットにフォーミングされたものは、加熱及び加圧（熱圧）を行いパーティクルボードとする。ホットプレスの熱盤は平滑面で表裏層のマットに接触し、表裏層を平滑に成形する。本発明においては、ホットプレスは多段熱盤方式、連続プレス方式いずれもが使用可能である。表裏層の樹脂分が多いことから、特に多段熱盤方式では無圧状態で或る時間熱盤上に放置される事に由来する、パーティクルボード表面の劣化が無く製品歩留まりの向上効果がある。連続プレス方式では通常のパーティクルボードと同様特に問題無く生産される。熱圧条件は１６０〜２３０℃、２５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２とし（ただし１ｋｇｆは約９．８Ｎ）、時間はパーティクルボードの厚さ１ｍｍ当たり１０〜２５秒の範囲が適当である。解圧時は常法の様に圧力を徐々に下げ、パンクを発生させないようにする。
【００４０】
パーティクルボードの性能とその比重は密接に関係するが、本発明の目的を果たすためにはパーティクルボードの密度を０．８〜１．０ｇ／ｃｍ３とする事が望ましい。
熱圧後には、耳きり（トリミング）や検査等の工程は、通常の様に行う。強固に樹脂が含浸された表裏層の表面が緻密で、且つ硬いので、表面の研磨（サンダー）は不要であるが、精密な厚み調整等が必要な場合は行うこともできる。
【００４１】
本発明によれば、構造用合板に匹敵する、高い曲げ強さ（２４．０Ｎ／ｍｍ２以上）及び曲げヤング係数（５０００Ｎ／ｍｍ２以上）を有する高強度パーティクルボードを製造することができる。
本発明によって得られる高強度パーティクルボードは、トラックボデーや輸送コンテナーの床材等のように、その上に重量物が積載される、従来合板が使用されている用途にも好適に用いることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、パーティクルボードの物性は、曲げヤング係数以外はＪＩＳ Ａ５９０８により、曲げヤング係数は、合板の日本農林規格（構造用合板の小試験片による１級の曲げ試験）により、評価した。
【００４３】
（実施例１）
表裏層用の木質チップとして、９０％以上が長さ４ｍｍ以下、厚さ０．３ｍｍ以下、幅１ｍｍ以下のサイズの木質チップを作製した。また、表裏層用の接着剤配合物として、不揮発分が６０質量％、粘度が１００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量は５００のフェノール樹脂と市販のワックスエマルジョン（ダイヤプルーフＷＹ−４、固形分４５％、大日本色材工業（株））を混合したものを調製した。
ブレンダーを用いて上記表裏層用の木質チップに上記表裏層用の接着剤配合物を混練して、表裏層用の樹脂含浸チップを製造した。
表裏層用の樹脂含浸チップ中、チップの絶乾量１００質量部に対してフェノール樹脂の樹脂固形分（縮合物の不揮発分）は２０質量部、ワックスの固形分は０．５質量部の比率で配合されている。
表裏層用の樹脂含浸チップは、８０℃の熱風ドライヤーで樹脂固形分に対する水分率が１５％になるまで３０分間乾燥した。
【００４４】
一方、芯層用の木質チップとして、９０％以上が長さ３０ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下のサイズの木質チップを作製した。また、芯層用の接着剤配合物として、市販のフェノール樹脂（不揮発分が４５質量％、粘度が１００ｍＰａ・ｓ）とＭＤＩ（ミリオネートＭＲ−１００、日本ポリウレタン工業（株））を９：１の重量比で混合し、さらに市販のワックスエマルジョン（ダイヤプルーフＷＹ−４、固形分４５％、大日本色材工業（株））を混合したものを用意した。
ブレンダーを用いて上記芯層用の木質チップに上記芯層用の接着剤配合物を混練して、芯層用の樹脂塗布チップを製造した。
芯層用の樹脂塗布チップ中、チップの絶乾量１００質量部に対してフェノール樹脂の樹脂固形分（フェノール樹脂の固形分とＭＤＩの合計）は１０質量部、ワックスの固形分は１質量部の比率で配合されている。
【００４５】
表裏層用の樹脂含浸チップと芯層用の樹脂塗布チップをそれぞれ計量し、常法の通り三層マットに形成し、２００℃、３５ｋｇｆ／ｃｍ２で６分間熱圧し、実施例１のパーティクルボード（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）を製造した。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４６】
（実施例２）
表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して７０質量部とした以外は、実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４７】
（実施例３）
表裏層及び芯層に用いるフェノール樹脂の代わりに不揮発分が７５質量％かつ粘度が１００ｍＰａ・ｓのメラミン樹脂を用いた以外は実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４８】
（実施例４）
表裏層及び芯層に用いるフェノール樹脂の代わりに不揮発分が７５質量％かつ粘度が１００ｍＰａ・ｓのメラミン樹脂を用いた以外は実施例２と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４９】
以上の実施例１〜４の評価結果を表１にまとめて示す。ここで、「含脂率」は、木質チップの絶乾量１００質量部に対する樹脂固形分の比率をいう。
【００５０】
【表１】
【００５１】
（比較例１）
表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して９０質量部とした以外は、実施例１と同様にしてパーティクルボードの製造を試みた。しかし、表裏層用の樹脂含浸チップの粘性が大きく、マットの形成ができなかった。
【００５２】
（比較例２）
表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して１３質量部とした以外は、実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表２のようであり、曲げ強度は高強度パーティクルボードの要件を充足するが、曲げヤング係数は高強度パーティクルボードの要件に満たないものであった。
【００５３】
（比較例３）
表裏層に用いる接着剤配合物に不揮発分が７８質量％、粘度が１００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量は２００のフェノール樹脂を用いた以外は実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表２のようであり高強度パーティクルボードの要件に満たないものであった。
【００５４】
（比較例４）
表裏層に用いるフェノール樹脂の重量平均分子量を８００、且つ表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して３０質量部とした以外は実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した。表裏層用の樹脂含浸チップの粘性が大きく、マットの形成は困難であった。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表２のようであり、曲げ強度は高強度パーティクルボードの要件を充足するが、曲げヤング係数は高強度パーティクルボードの要件に満たないものであった。
【００５５】
以上の比較例１〜４の評価結果を表２にまとめて示す。
【００５６】
【表２】
【符号の説明】
【００５７】
１…表層、２…裏層、３…芯層、４…パーティクルボード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質チップに接着剤を貼着した後熱圧成板するパーティクルボードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質パーティクルボード（以下単に「パーティクルボード」という。）は、住宅等の解体材、廃材（廃木材）、小径木、樹木の枝等の原料木材をナイフリングフレーカーやハンマーミルなどで切削して得られる木質チップ（木質小片）から製造され、家具等の芯材、住宅の壁材、床下地材、キッチンキャビネット等住宅機器の芯材等に利用されている。
パーティクルボードの製造は、乾燥した木質チップに吹き付け等により接着剤を塗布し、マット状に形成した後、ホットプレスに挿入して加熱及び加圧して板状に成形する方法等が採用されている。
多くのパーティクルボードは、図１に示すように、小サイズ（細粒）の木質チップを用いた表層１及び裏層２と、大サイズ（粗粒）の木質チップを用いた芯層３との三層から構成されている。
通常のパーティクルボード用の接着剤としては尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン共縮合樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート低重合物等があり、パーティクルボードの用途や、耐水性、耐久性等の必要な性能によって使い分けがされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
最近、地球環境保全や森林資源保護のために合板用原木の入手難が生じ、合板の価格高騰及び供給不足等の問題により、パーティクルボードを、従来は合板が使われている用途に使用したいというニーズがある。しかし、従来のパーティクルボードは、強度性能的に合板より劣り、その代替使用は余り進んでいない。
とりわけトラックボデー（架台）や輸送コンテナーの床材は、その上に重量物が積載され、さらに雨水等に曝されることもあるため、表面が硬く強靭で曲げ強度が高く、重量物を載せても余り撓まないいわゆるヤング率が高い他、耐水性、耐久性の要求性能が高い。そのため、従来は、アピトン材やクルイン材等、南洋材の中でも特に硬く強固な木材を材料とする合板が使われている。しかしながら、それらの樹種の材木は特に入手難であり、その代替材料が求められている。
【０００４】
また、特許文献２には、原木を剥いだ１枚板をパーティクルボードの片面または両面に接着して補強した、型枠用合板の代替が可能な型枠板が開示されている。
しかし、木質単板を用いることなく、木質チップのみを木質材料として用いたパーティクルボード（素地パーティクルボード）の場合、現行の日本工業規格（ＪＩＳ Ａ５９０８）で曲げ強さによる区分のうち最も強い「１８タイプ」でも縦方向・横方向の曲げ強さが１８Ｎ／ｍｍ２以上（横方向の曲げヤング係数３０００Ｎ／ｍｍ２以上）である。
【０００５】
これに対して、合板の日本農林規格（平成１５年２月２７日農林水産省告示第２３３号）の１級の構造用合板は、表示厚さ１５．０ｍｍ以上１８．０ｍｍ未満及び１８．０ｍｍ以上２１．０ｍｍ未満においては、曲げ強さ２４．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ曲げヤング係数が５０００Ｎ／ｍｍ２以上であるべきことが規定されている。
トラックボデーや輸送コンテナーの床材としての使用に耐え得る、高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を有するパーティクルボードを製造可能な方法は、いまだ知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２００６０８号公報
【特許文献２】特開２００１−９０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、木質チップのみで構成されるパーティクルボードであっても高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を発現し得るパーティクルボードを製造可能な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、レゾール型フェノール樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が５５〜７５質量％、樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量３００〜７００の範囲内であるフェノール樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法を提供する。
また、成形工程に先立って、表層及び裏層の樹脂含浸チップを予備乾燥する予備乾燥工程を備えることにより、一層容易に効率良く本発明の実施が可能になる。
【０００９】
また、本発明は、メラミン樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が７０〜８０質量％、樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓの範囲内であるメラミン樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法を提供する。
また、成形工程に先立って、表層及び裏層の樹脂含浸チップを予備乾燥する予備乾燥工程を備えることにより、一層容易に効率良く本発明の実施が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、
木質チップのみで構成されるパーティクルボードであっても、トラックボデーや輸送コンテナーの床材としての使用に耐え得る、高い曲げ強さ及び曲げヤング係数を発現し得るパーティクルボードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】三層構成のパーティクルボードの一例を示す概略の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を好ましい実施の形態に基づいて説明する。
本形態例のパーティクルボードの製造方法は、少なくとも、（１）樹脂水溶液を木質チップに含浸させて樹脂含浸チップを得る含浸工程、（２）樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層する工程（フォーミング）、（３）加熱及び加圧して板状に成形する成形工程を、（１）〜（３）の順で有する。なお、（１）工程で得られた樹脂含浸チップを成形前に乾燥する場合には（１）と（２）の間に予備乾燥工程を設ける。
なお、以下の説明中、「表裏層」は「表層及び裏層」の略記である。
【００１３】
後述するパーティクルボードの製造方法によれば、厚さ９ｍｍ〜５０ｍｍにおいて曲げ強さ２４．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ曲げヤング係数が５０００Ｎ／ｍｍ２以上であるパーティクルボード（本発明において、「高強度パーティクルボード」という。）を得ることができる。
【００１４】
＜木質チップ＞
木質チップの製造は、通常の様に行う。即ち材料は住宅解体材、合板製材その他建材製造廃材、間伐材などであり、ハンマーミルやナイフリングフレーカーなど通常のチッパー設備を使ってチップにすることができる。チップ製造時の金属等の異物除去や、チップの乾燥等は、通常の様に行う。
【００１５】
表裏層に用いる木質チップは、長さ５ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下とし、且つ芯層に用いる木質チップは、長さ４０ｍｍ以下、厚さ２ｍｍ以下、幅３０ｍｍ以下となるようにチッパーやシフターを調整する。
木質チップは所定のサイズに調整しても木材相手なので１００％がコントロールされることはないので、質量換算で９０％以上が規定の範囲に入っていれば実用上は問題無い。
【００１６】
表裏層の木質チップが長さ５ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下であることにより、樹脂を含浸させた表層及び裏層が樹脂でコーティングされた様な緻密な板面を形成し、荷物が引っ掛かること無く丈夫なパーティクルボードが得られる。もしこれより大きなチップであれば樹脂の浸透が内部まで届かずチップの強化が不十分で表面に小さな窪みが発生しパーティクルボードの性能低下や荷物が引掛かるなどの不都合が生じる。またこれより小さなチップであればパーティクルボードの曲げ強度の低下などが起きる。
芯層の木質チップが長さ４０ｍｍ以下、厚さ３ｍｍ以下、幅５ｍｍ以下であることにより、強固ではあるが、適当な空隙を有しパーティクルボード全体の比重を下げる事ができる。
【００１７】
＜表裏層用の接着剤樹脂＞
表裏層の木質チップの接着に用いる接着剤は、耐久性及び耐水性の観点から、フェノール樹脂またはメラミン樹脂が用いられる。これにより耐久性及び耐水性に優れたパーティクルボードを得ることができる。
【００１８】
本発明で表裏層の木質チップの接着に用いるフェノール樹脂接着剤は、レゾール型のフェノール樹脂（初期縮合物）であり、さらに少量のワックスエマルジョンが添加された水性配合物として調製される。フェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物（フェノール−ホルムアルデヒド）が好ましい。
【００１９】
通常のパーティクルボード用フェノール樹脂の平均分子量は、重量平均分子量８００〜７０００程度であるのに対し、本発明の場合、表裏層には、重量平均分子量３００〜７００の範囲内であるフェノール樹脂接着剤を用いる。表裏層に使う接着剤樹脂が上記の範囲内であることにより、樹脂が木質チップの内部に浸透し、木質チップを内部から補強するとともに、木質チップ間の接着もより強固になる。
【００２０】
本発明で用いる表裏層の木質チップの接着に用いるメラミン樹脂接着剤は、メラミンとホルムアルデヒドとの縮合物（メラミン−ホルムアルデヒド）であり、さらに少量のワックスエマルジョン、更には塩化アンモニウムや硫酸アンモニウム等の硬化剤が添加された水性配合物として調製される。なお、本発明で使用するメラミン樹脂は、合板や通常のパーティクルボードの製造に使われるメラミン樹脂の様に尿素と共縮合されていない純粋なメラミン樹脂である。但し、その性能に悪影響をあまり及ぼさない限り、１０％程度以下の範囲で他の成分を添加することは構わない。
【００２１】
なおフェノール樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエイションクロマトグラフィー）により、分子量既知のポリスチレン（ＰＳ）に換算した分子量を示す。ＧＰＣの測定条件は、具体的には下記の条件を用いる事が出来る。測定装置は東ソー（株）製「ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ」、カラムは昭和電工（株）製「ＫＦ−８０２」を２本と「ＫＦ−８０３」を１本、検出器は示差屈折計を用い、データ処理は東ソー（株）製「ＧＰＣ−８０２０モデルIIバージョン４．３０」、溶媒はテトラヒドロフラン、流量は１．０ｍｌ／分、カラム温度は４０℃。標準は前記「ＧＰＣ−８０２０モデルIIバージョン４．３０」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。使用したポリスチレンは東ソー（株）製「Ａ−５００」、「Ａ−１０００」、「Ａ−２５００」、「Ａ−５０００」、「Ｆ−１」、「Ｆ−２」、「Ｆ−４」、「Ｆ−１０」、「Ｆ−２０」、「Ｆ−４０」、「Ｆ−８０」、「Ｆ−１２８」。試料は、樹脂固形分換算で０．５質量％のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの（５０μｌ）。
【００２２】
通常のパーティクルボード用接着剤は、製造上から樹脂固形分（不揮発分）の含有率は出来るだけ高い方が望ましいが、接着力の観点から、木質チップへの含浸工程前にある程度縮合を進めた初期縮合物が用いられるため、樹脂粘度や貯蔵安定性の制限がある。このため、一般にパーティクルボード用接着剤は、樹脂粘度は５０〜２００ｍＰａ・ｓ且つ樹脂固形分の含有率はフェノール樹脂で４０〜５０質量％、メラミン樹脂で６０〜７０質量％である。
しかし本発明では、表裏層用の樹脂接着剤の機能は、木質チップ間の接着だけでなく、木質チップ内部への浸透もある。その両機能を最大限発揮させるために、表裏層用のフェノール樹脂接着剤の平均分子量を上述のように通常よりも小さくしている。結果的に接着剤樹脂の縮合度が低く、樹脂粘度が低く貯蔵安定性も大幅に伸びる事から、接着剤の粘度は一般と同程度（５０〜２００ｍＰａ・ｓ）でありながら、樹脂固形分の含有率を、フェノール樹脂では５５〜７５質量％、メラミン樹脂では７０〜８０質量％に高めることが可能である。
そして、高濃度の接着剤樹脂を木質チップに供給することにより、接着剤の一部が木質チップ内部へ浸透しても、木質チップ間を接着する接着剤が不足することがなく、さらに、比較的水分が少ないため、ホットプレス解圧時のパンクが無い等のメリットがある。
【００２３】
表裏層に使う接着剤樹脂の平均分子量が上記の範囲を超えた場合にはチップへの樹脂の浸透が充分でなく従ってチップの補強が充分になされず、得られるパーティクルボードの性能が本発明の値に達しない。また、必然的に樹脂液の不揮発分を低くせざるを得ず結果的に樹脂とともに多くの水分をチップに付与する事となり、水気の多い粘りの強い接着剤の為にチップがプラント内壁に付着したり、チップ同志が塊状になったりしてプラント内部をスムーズに移動できず、またそのためにフォーミング工程においても均一なマット形成が出来ず良い製品が得られない。樹脂含浸チップを乾燥するに際しても蒸発させるためのエネルギーが多く乾燥設備も大掛かりとなり経済的に割高となってしまう。
表裏層に使う接着剤樹脂の平均分子量が上記の範囲を下回る場合には、樹脂の縮合が充分で無いため充分な接着力が得られず、得られるパーティクルボードの性能が本発明の値に達しない。また未反応のホルムアルデヒドが多く、得られるパーティクルボードのホルムアルデヒド放散量が多く有害なものとなる。
【００２４】
フェノール樹脂接着剤の製造においては、フェノールに対するホルムアルデヒドのモル比（以下Ｆ／Ｐモル比と称す）は、１．４〜３．０が好ましく、１．６〜２．５がより好ましい。縮合反応に使用する触媒は、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等の無機の強アルカリ性のものを用いる。反応温度は、８０〜９５℃が好ましい。反応終点は、Ｆ／Ｐモル比及び触媒の種類と量を決めて予め作成した、分子量と粘度の換算表を用いて、所定の粘度に到達したかどうかで決めることができる。
【００２５】
メラミン樹脂接着剤の製造においては、メラミンに対するホルムアルデヒドのモル比（以下Ｆ／Ｍモル比と称す）は、１．６〜３．０が好ましく、１．８〜２．５がより好ましい。縮合反応に使用する触媒は、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等の無機の強アルカリ性のものを用いる。反応系のｐＨは、９．０〜１１が好ましく、９．５〜１０．５がより好ましい。反応温度は、８０〜９８℃が好ましい。反応終点は、Ｆ／Ｍモル比及び触媒の種類と反応系のｐＨを決めて予め作成した、分子量と粘度の換算表を用いて、所定の粘度に到達したかどうかで決めることができる。
【００２６】
表裏層用の接着剤樹脂組成物の粘度は、Ｂ型粘度計による粘度（２５℃）が５０〜２００ｍＰａの範囲内であることが好ましい。これにより、チップへの供給（吹き付けや塗布等）に際し、パイプラインを介した搬送のハンドリング性に優れたものとなる。
【００２７】
＜芯層用の接着剤樹脂＞
芯層に使う接着剤樹脂は、フェノール樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤等が挙げられ、常法の様に各々単独又は混合した状態で使用する事が出来る。これにより、上述したように比較的大きな芯層用の木質チップをしっかり接着することができる。
【００２８】
芯層用のフェノール樹脂接着剤及びメラミン樹脂接着剤は、通常のパーティクルボード用に用いられるフェノール樹脂（樹脂不揮発分４０〜５０質量％、樹脂粘度５０〜２００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量８００〜７０００）又はメラミン樹脂（樹脂不揮発分６０〜７０質量％、樹脂粘度５０〜２００ｍＰａ・ｓ）でも良く、上記表裏層に用いられるものと同じフェノール樹脂又はメラミン樹脂でも良い。
【００２９】
イソシアネート系接着剤は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の２核体（単量体）もしくは４核体（２量体）等のポリイソシアネートや、これらポリイソシアネートとポリオールとの初期縮合物を使用することができる。ポリオールとしては、各種のアルキレングリコール類やトリオール類、その他各種のポリオール類などが挙げられる。
イソシアネート系接着剤は水分を含まず、むしろ硬化する過程で水分を取り込む性質を有する。このため、芯層用に単独で用いる場合、イソシアネート系接着剤は、表裏層の接着剤樹脂の比率が通常より高く水分が多くなり熱圧時にパンク現象を生じがちな本発明の製造方法では、好適な接着剤である。
イソシアネート系接着剤をフェノール樹脂接着剤又はメラミン樹脂接着剤と混合して用いる場合には、少量のワックスエマルジョンを添加して水性配合物とすることが好ましい。
表裏層にフェノール樹脂接着剤を用いる場合、芯層にもフェノール樹脂接着剤を単独で用いるか、またはフェノール樹脂接着剤とイソシアネート系接着剤と少量のワックスエマルジョンを含有する水性配合物が好ましい。
表裏層にメラミン樹脂接着剤を用いる場合、芯層にもメラミン樹脂接着剤を単独で用いるか、またはメラミン樹脂接着剤とイソシアネート系接着剤と少量のワックスエマルジョンを含有する水性配合物が好ましい。
【００３０】
＜含浸工程及び塗布工程＞
表裏層は接着剤樹脂を木質チップに含浸する含浸工程を、芯層は接着剤樹脂を木質チップに塗布する塗布工程を、それぞれ別に行う。
詳しくは後述するが、木質チップに対する樹脂固形分の量は、表裏層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部、かつ芯層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を６〜１６質量部とすることが好ましい。また、表裏層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１８〜７０質量部、かつ芯層では木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を８〜１２質量部とすることがより好ましい。
【００３１】
＜含浸工程＞
表裏層には、上記表裏層用の接着剤水性配合物を、樹脂含浸チップ中の樹脂固形分（含脂率）がチップ絶乾量に対し１５〜８０質量％の範囲内となるように使用する。これにより、十分な量の樹脂の浸透による木質チップの十分な補強及び木質チップ間の接着が充分に行われパーティクルボード表面が緻密になり、かつ耐久性・耐水性に優れた高性能なパーティクルボードを得ることができる。
表裏層用の樹脂含浸チップ中の樹脂固形分（含脂率）が８０％を超えると、パーティクルボードの性能はもう余り向上しないのにコストが高くなり経済的ではなく、また、乾燥に要する設備が大きくなりすぎ実用的でない。
【００３２】
＜塗布工程＞
芯層には、上記芯層用の接着剤樹脂を、樹脂塗布チップ中の樹脂固形分がチップ絶乾量に対し６〜１６質量％の範囲内となるように塗布する。これにより、表裏層用チップに比較して大きな芯層用チップをしっかりと接着することができる。
【００３３】
芯層にフェノール樹脂接着剤若しくはメラミン樹脂接着剤を用いる場合、樹脂塗布チップ中の樹脂固形分が１６質量％を超えると、マット中の水分過多による熱圧成型時のパンク現象（解圧時水蒸気圧が高くなりパーティクルボード内に膨れが発生し製品にならない）及びチップの粘結力が強くなり過ぎてチップがプラント内をスムーズに移動せず、またフォーミングが上手くできず使用に耐えるパーティクルボードの製造が困難である。
芯層にイソシアネート系接着剤を用いる場合、樹脂塗布チップ中の樹脂固形分が１６質量％を超えると、パーティクルボードの性能はもう余り向上しないのにコストが高くなり経済的ではなく、ホットプレスの熱盤上にこぼれ落ちたチップが熱盤と接着し、場合によってはパーティクルボードが熱盤から取り出せなくなるトラブルになる恐れがある。
【００３４】
＜予備乾燥工程＞
表裏層に使う接着剤樹脂は、上述したように通常の接着剤に比べ縮合度が低く（平均分子量が小さく）、粘着性が少なく、樹脂含浸チップの粘結力が小さい。本発明では、樹脂含浸チップが多量の接着剤樹脂を含有するので、特に風力でチップを飛ばしてチップの粒径を連続的に変化させる方式のフォーミングシステムでの操業では、樹脂含浸チップが機器に付着したり、樹脂含浸チップ同士が粘結し合い、樹脂含浸チップの順調な搬送やフォーミングが困難である場合がある。そこで、本発明では、フォーミングに先立って表裏層用の樹脂含浸チップを予備乾燥する事が、機器への付着等のないスムーズなフォーミングが可能になる点から好ましい。
【００３５】
かかる、表裏層用の樹脂含浸チップの予備乾燥は１００℃以下の温度条件で行う方法が挙げられる。乾燥温度が１００℃を超えると、表裏層に用いた上記の接着剤樹脂は、予備乾燥の間に縮合反応が進みチップへの含浸が不十分となり、また接着力も低下し易くなる。また、乾燥温度が低ければ、乾燥時間が３０分以上でも樹脂への影響は少ないが、パーティクルボードの生産効率の点から予備乾燥は３０分以内に行うことが好ましい。このように乾燥効率及び生産性の点から、表裏層の樹脂含浸チップの乾燥は、６０〜１００℃で含水率が５〜２０％になるように加熱乾燥させることが好ましい。
なお、芯層用の樹脂塗布チップは、特にイソシアネート系接着剤を用いると接着剤中に水分が含まれないので、予備乾燥をする必要はない。
【００３６】
予備乾燥には、熱風を用いる気流乾燥機、回転乾燥機、トンネル乾燥機等、その他高周波やマイクロ波乾燥機等が使われる。熱風を使う場合はチップを十分攪拌しながら乾燥させ、チップの温度むらがないようにする。
【００３７】
＜フォーミング工程＞
木質チップと樹脂が混練された表裏層用の樹脂含浸チップ及び芯層用の樹脂塗布チップは、裏層、芯層、表層の順番で所定の厚さでマット状に成形し、三層に重ねていく。この過程をフォーミングと云い、各層をマットと云う。表層及び裏層の厚さは、熱圧後で例えば０．５〜２．０ｍｍ程度が好ましい。
【００３８】
フォーミングは通常の方法で行うが、通常行われている多数のピンを植え付けたロール群で樹脂含浸チップ又は樹脂塗布チップを均しながらコンベアー上に落としていく方法や、樹脂含浸チップ又は樹脂塗布チップを風力で飛ばしながらコンベアー上に落としていく方法が通常使われている。
【００３９】
三層のマットにフォーミングされたものは、加熱及び加圧（熱圧）を行いパーティクルボードとする。ホットプレスの熱盤は平滑面で表裏層のマットに接触し、表裏層を平滑に成形する。本発明においては、ホットプレスは多段熱盤方式、連続プレス方式いずれもが使用可能である。表裏層の樹脂分が多いことから、特に多段熱盤方式では無圧状態で或る時間熱盤上に放置される事に由来する、パーティクルボード表面の劣化が無く製品歩留まりの向上効果がある。連続プレス方式では通常のパーティクルボードと同様特に問題無く生産される。熱圧条件は１６０〜２３０℃、２５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２とし（ただし１ｋｇｆは約９．８Ｎ）、時間はパーティクルボードの厚さ１ｍｍ当たり１０〜２５秒の範囲が適当である。解圧時は常法の様に圧力を徐々に下げ、パンクを発生させないようにする。
【００４０】
パーティクルボードの性能とその比重は密接に関係するが、本発明の目的を果たすためにはパーティクルボードの密度を０．８〜１．０ｇ／ｃｍ３とする事が望ましい。
熱圧後には、耳きり（トリミング）や検査等の工程は、通常の様に行う。強固に樹脂が含浸された表裏層の表面が緻密で、且つ硬いので、表面の研磨（サンダー）は不要であるが、精密な厚み調整等が必要な場合は行うこともできる。
【００４１】
本発明によれば、構造用合板に匹敵する、高い曲げ強さ（２４．０Ｎ／ｍｍ２以上）及び曲げヤング係数（５０００Ｎ／ｍｍ２以上）を有する高強度パーティクルボードを製造することができる。
本発明によって得られる高強度パーティクルボードは、トラックボデーや輸送コンテナーの床材等のように、その上に重量物が積載される、従来合板が使用されている用途にも好適に用いることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、パーティクルボードの物性は、曲げヤング係数以外はＪＩＳ Ａ５９０８により、曲げヤング係数は、合板の日本農林規格（構造用合板の小試験片による１級の曲げ試験）により、評価した。
【００４３】
（実施例１）
表裏層用の木質チップとして、９０％以上が長さ４ｍｍ以下、厚さ０．３ｍｍ以下、幅１ｍｍ以下のサイズの木質チップを作製した。また、表裏層用の接着剤配合物として、不揮発分が６０質量％、粘度が１００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量は５００のフェノール樹脂と市販のワックスエマルジョン（ダイヤプルーフＷＹ−４、固形分４５％、大日本色材工業（株））を混合したものを調製した。
ブレンダーを用いて上記表裏層用の木質チップに上記表裏層用の接着剤配合物を混練して、表裏層用の樹脂含浸チップを製造した。
表裏層用の樹脂含浸チップ中、チップの絶乾量１００質量部に対してフェノール樹脂の樹脂固形分（縮合物の不揮発分）は２０質量部、ワックスの固形分は０．５質量部の比率で配合されている。
表裏層用の樹脂含浸チップは、８０℃の熱風ドライヤーで樹脂固形分に対する水分率が１５％になるまで３０分間乾燥した。
【００４４】
一方、芯層用の木質チップとして、９０％以上が長さ３０ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下のサイズの木質チップを作製した。また、芯層用の接着剤配合物として、市販のフェノール樹脂（不揮発分が４５質量％、粘度が１００ｍＰａ・ｓ）とＭＤＩ（ミリオネートＭＲ−１００、日本ポリウレタン工業（株））を９：１の重量比で混合し、さらに市販のワックスエマルジョン（ダイヤプルーフＷＹ−４、固形分４５％、大日本色材工業（株））を混合したものを用意した。
ブレンダーを用いて上記芯層用の木質チップに上記芯層用の接着剤配合物を混練して、芯層用の樹脂塗布チップを製造した。
芯層用の樹脂塗布チップ中、チップの絶乾量１００質量部に対してフェノール樹脂の樹脂固形分（フェノール樹脂の固形分とＭＤＩの合計）は１０質量部、ワックスの固形分は１質量部の比率で配合されている。
【００４５】
表裏層用の樹脂含浸チップと芯層用の樹脂塗布チップをそれぞれ計量し、常法の通り三層マットに形成し、２００℃、３５ｋｇｆ／ｃｍ２で６分間熱圧し、実施例１のパーティクルボード（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）を製造した。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４６】
（実施例２）
表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して７０質量部とした以外は、実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４７】
（実施例３）
表裏層及び芯層に用いるフェノール樹脂の代わりに不揮発分が７５質量％かつ粘度が１００ｍＰａ・ｓのメラミン樹脂を用いた以外は実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４８】
（実施例４）
表裏層及び芯層に用いるフェノール樹脂の代わりに不揮発分が７５質量％かつ粘度が１００ｍＰａ・ｓのメラミン樹脂を用いた以外は実施例２と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表１のようであり、高強度パーティクルボードに該当するものであった。
【００４９】
以上の実施例１〜４の評価結果を表１にまとめて示す。ここで、「含脂率」は、木質チップの絶乾量１００質量部に対する樹脂固形分の比率をいう。
【００５０】
【表１】
【００５１】
（比較例１）
表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して９０質量部とした以外は、実施例１と同様にしてパーティクルボードの製造を試みた。しかし、表裏層用の樹脂含浸チップの粘性が大きく、マットの形成ができなかった。
【００５２】
（比較例２）
表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して１３質量部とした以外は、実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した（厚さ１５ｍｍ、比重０．８８）。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表２のようであり、曲げ強度は高強度パーティクルボードの要件を充足するが、曲げヤング係数は高強度パーティクルボードの要件に満たないものであった。
【００５３】
（比較例３）
表裏層に用いる接着剤配合物に不揮発分が７８質量％、粘度が１００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量は２００のフェノール樹脂を用いた以外は実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表２のようであり高強度パーティクルボードの要件に満たないものであった。
【００５４】
（比較例４）
表裏層に用いるフェノール樹脂の重量平均分子量を８００、且つ表裏層用の樹脂含浸チップ中、フェノール樹脂の樹脂固形分をチップの絶乾量１００質量部に対して３０質量部とした以外は実施例１と同様にしてパーティクルボードを製造した。表裏層用の樹脂含浸チップの粘性が大きく、マットの形成は困難であった。
得られたパーティクルボードの物性を評価したところ表２のようであり、曲げ強度は高強度パーティクルボードの要件を充足するが、曲げヤング係数は高強度パーティクルボードの要件に満たないものであった。
【００５５】
以上の比較例１〜４の評価結果を表２にまとめて示す。
【００５６】
【表２】
【符号の説明】
【００５７】
１…表層、２…裏層、３…芯層、４…パーティクルボード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾール型フェノール樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、
含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が５５〜７５質量％で樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓの範囲内であるフェノール樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法。
【請求項２】
含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップに供給するフェノール樹脂水溶液の重量平均分子量が３００〜７００の範囲内である請求項１記載のパーティクルボードの製造方法。
【請求項３】
メラミン樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、
含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が７０〜８０質量％で樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓの範囲内であるメラミン樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法。
【請求項４】
成形工程に先立って、表層及び裏層の樹脂含浸チップを予備乾燥する予備乾燥工程を備え、雰囲気温度６０〜１００℃で含水率が５〜２０％になるように表層及び裏層の樹脂含浸チップを加熱乾燥させる請求項１、２又は３に記載のパーティクルボードの製造方法。
【請求項５】
表層及び裏層には、長さ５ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下の木質チップを用い、かつ、芯層には、長さ４０ｍｍ以下、厚さ３ｍｍ以下、幅５ｍｍ以下の木質チップを用いる請求項１、２、３又は４に記載のパーティクルボードの製造方法。
【請求項１】
レゾール型フェノール樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、
含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が５５〜７５質量％で樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓの範囲内であるフェノール樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法。
【請求項２】
含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップに供給するフェノール樹脂水溶液の重量平均分子量が３００〜７００の範囲内である請求項１記載のパーティクルボードの製造方法。
【請求項３】
メラミン樹脂の水溶液を木質チップに含浸して樹脂含浸チップを得る含浸工程と、前記樹脂含浸チップから表層及び裏層を、芯層と合わせた三層のマットを相互に積層し、加熱及び加圧して板状に成形する成形工程とを備えるパーティクルボードの製造方法であって、
含浸工程において、表層及び裏層の樹脂含浸チップには、樹脂固形分の含有率が７０〜８０質量％で樹脂粘度が５０〜２００ｍＰａ・ｓの範囲内であるメラミン樹脂の水溶液を供給し、木質チップの絶乾量１００質量部に対して樹脂固形分を１５〜８０質量部含有する樹脂含浸チップを得ることを特徴とするパーティクルボードの製造方法。
【請求項４】
成形工程に先立って、表層及び裏層の樹脂含浸チップを予備乾燥する予備乾燥工程を備え、雰囲気温度６０〜１００℃で含水率が５〜２０％になるように表層及び裏層の樹脂含浸チップを加熱乾燥させる請求項１、２又は３に記載のパーティクルボードの製造方法。
【請求項５】
表層及び裏層には、長さ５ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下、幅２ｍｍ以下の木質チップを用い、かつ、芯層には、長さ４０ｍｍ以下、厚さ３ｍｍ以下、幅５ｍｍ以下の木質チップを用いる請求項１、２、３又は４に記載のパーティクルボードの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２０８１３３（Ｐ２０１０−２０８１３３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６３４２（Ｐ２００９−５６３４２）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【出願人】（５０１２９８１３３）ＤＩＣ北日本ポリマ株式会社 (6)
【出願人】（０００２０３９７７）太平工業株式会社 (41)
【出願人】（５９４１６２５１５）阪和興業株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【出願人】（５０１２９８１３３）ＤＩＣ北日本ポリマ株式会社 (6)
【出願人】（０００２０３９７７）太平工業株式会社 (41)
【出願人】（５９４１６２５１５）阪和興業株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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