(57)【要約】【課題】  接着材料として硼砂を使用した不燃ボードの製造方法を提供する。【解決手段】  骨材としての木材チップと、充填材としての土質成分および鉱物質成分と、接着材料としての硼砂とを加熱蒸気供給による高温高湿度雰囲気下において撹拌混合することによって、硼砂を溶解すると同時に、溶解した硼砂を骨材と充填材とに十分に含浸させた後、これをホットプレスによって所定の減容率にまで加熱圧縮成形する。耐熱性のホウ素化合物である硼砂が木材チップに含浸していることによって木材チップが不燃化される。【選択図】  図１
2010023462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材としての木材チップと充填材料と接着材料とを用途に応じて計量する計量工程と、計量した被成形材料を所定の含水率条件下において撹拌混合するブレンド工程と、ブレンド工程を経た被成形材料を所定厚みを有する層状に敷き均すフォーミング工程と、フォーミング工程を経た被成形材料を、所定の減容率に至るように加熱圧縮成形する熱プレス工程とを主要工程とする圧縮成形ボードの製造方法において、
前記接着材料として硼砂を使用し、前記ブレンド工程を加熱蒸気供給による高温高湿度雰囲気下において実施することによって硼砂を溶解するとともに溶解した硼砂を前記木材チップと充填材料とに含浸させた後、加熱蒸気を自然蒸散させながら前記フォーミング工程と熱プレス工程とを実施することを特徴とする不燃ボードの製造方法。
【請求項２】
骨材としての木材チップと充填材料と接着材料とを用途に応じて計量する計量工程と、計量した被成形材料を所定の含水率条件下において撹拌混合するブレンド工程と、ブレンド工程を経た被成形材料を所定厚みを有する層状に敷き均すフォーミング工程と、フォーミング工程を経た被成形材料を、所定の減容率に至るように加熱圧縮成形する熱プレス工程とを主要工程とする圧縮成形ボードの製造方法において、
前記接着材料として硼砂を配合し、前記ブレンド工程を加熱蒸気供給による高温高湿度雰囲気下において実施することによって硼砂を溶解するとともに、溶解した硼砂を前記木材チップと充填材料とに含浸させた後、前記熱プレス工程の前に乾燥工程を介在させて蒸気を吸収した被成形材料の含水率を強制的に低下させることによって、蒸気爆発現象を抑制しながら前記熱プレス工程を実施可能とすることを特徴とする不燃ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホルムアルデヒド等の有害物質の放散を皆無とするとともに、不燃性（耐火性）に関する所定の基準を満たすことができる不燃ボードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーティクルボード等の木質の骨材を使用する圧縮成形ボードは、木材チップを主体とする粉粒混合材料を加熱圧縮成形して製造されることから、間伐材や建築端材等を有効に利用することができるという環境に有利な特徴を有する。しかし、パーティクルボード等を建物の外壁回りに使用した場合には、耐火建物としての認定を受けることができず、建築地域の制限を受けたり、住宅関連融資制度が利用できない等の不都合が生じる。この結果、パーティクルボード等の用途は、屋内の造作用や家具等に限定されることとなり、森林資源に負担をかけることなく量産することができるという極めて有意義な特徴を有しながらも、建築材料としての利用度が低いという問題がある。
【０００３】
また、従来のパーティクルボード等においては、木材チップ等の粉粒混合材料を板状の一体物に成形するために、例えば、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、イソシアネート系の熱硬化性樹脂の有機接着剤が使用されており、長期間にわたってホルムアルデヒド等の有害物質を放散するという問題の外、廃棄処理に際しても合成樹脂特有の廃棄困難性が指摘されている。
【０００４】
パーティクルボード等における上記の問題は、原因が明確である。すなわち、耐火性が低い問題は、骨材として用いられる木材チップ起因するものであり、ホルムアルデヒド等の有害物質放散の問題は、合成樹脂系の有機接着剤に起因するものである。このうち、木材チップの使用は、パーティクルボードの本質を決定する要素であるので改善の対象とはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、木材チップに配合する充填材料に土質成分や鉱物質成分を含ませることによってパーティクルボードの耐火性を高める努力がなされているが、これらの成分を多用すると、骨材である木材チップ相互の直接的な重なり合いが確保できないこととなるためにパーティクルボードが脆くなるという別の問題が生じる。したがって、これらの成分の使用は、パーティクルボードの強度に影響を及ぼさない程度に抑えられ、耐火性がやや改善されるものの、不燃ボードというには、程遠いのが現状である。
【０００６】
また、有害物質の放散の問題については、建築材料全般について、有機溶剤の使用量を抑えた、水性タイプのホルムアルデヒド低放散性の接着材料に切り替えが進んでいるが、水性タイプとしても接着機能を発揮する物質自体が合成樹脂であることには変わりはなく、廃棄困難性の問題は解決されない。また、水性タイプの接着材料は、現実の使用における接着力において、木材チップに対する浸透力が強い有機溶剤を用いる接着材料に劣るといわざるを得ない。この結果、接着以前の単位素材自体が独立して一定の強度を有するコンパネや集成材と異なり、接着材料に対する強度確保の依存性が高いパーティクルボードにおいては、接着材料の切り替えが進んでいないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記従来の対応策によっては、パーティクルボード等の耐火性、有害物質の放散性および廃棄困難性が十分に改善されない現状に鑑み、合成樹脂系の接着材料に代えて、耐火機能と接着機能との双方の機能を発揮することができる無害な接着材料を検討するとともに、新たに採用する接着材料をパーティクルボードに適用することを可能にするための工程を含むパーティクルボードの製造方法、すなわち、有害物質の放散が皆無であって、無公害自然廃棄も可能である不燃ボードの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採用する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の不燃ボードの製造方法は、骨材としての木材チップと充填材料と接着材料とを用途に応じて計量する計量工程と、計量した被成形材料を所定の含水率条件下において撹拌混合するブレンド工程と、ブレンド工程を経た被成形材料を所定厚みを有する層状に敷き均すフォーミング工程と、フォーミング工程を経た被成形材料を、所定の減容率に至るように加熱圧縮成形する熱プレス工程とを主要工程とする圧縮成形ボードの製造方法において、接着材料として硼砂を使用し、ブレンド工程を加熱蒸気供給による高温高湿度雰囲気下において実施することによって硼砂を溶解するとともに溶解した硼砂を木材チップと充填材料とに含浸させた後、加熱蒸気を自然蒸散させながらフォーミング工程と熱プレス工程とを実施することを特徴とする。
【００１０】
上記請求項１に記載の発明においては、接着材料として、従来の合成樹脂系の接着材料に代えて硼砂が使用される。硼砂は、化学式（Ｎａ２［Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４］・８Ｈ２Ｏ）で示される耐火性の非金属固体化合物であって、白色透明の砂状結晶であるところの硼砂そのものとして産出される。硼砂を組成するホウ素は、一般には、耐熱ガラス製品（耐熱ガラス食器類を含む）の添加物として知られ、無害物質である。硼砂は、金属質でも土質でもなく、いずれかとすれば鉱物質に属すると思われるが、それにもかかわらず、水溶性であることに際立った特徴がある。これは上記化学式からも窺い知ることができる。水に溶けて水和状態となった硼砂は、水分を除去することにより再結晶化することができる。太古の湖が干上がって硼砂鉱床が形成されたという硼砂生成の由来からして当然のことである（桜井弘編著，元素１１１の新知識，講談社，Ｐ４７）。すなわち、木材チップに充填材料とともに配合された硼砂は、水和（溶解）と再結晶化により耐火性に富む無害な接着材料として利用することができるのである。
【００１１】
しかし、硼砂固有の耐火性を木材チップおよび充填材料に及ぼすためには、これらの被成形材料に硼砂を十分に含浸させる必要がある。このための方法として案出されたのが、加熱蒸気を供給することによる高温高湿度雰囲気下でこれらの被成形材料を撹拌混合する上記ブレンド工程である。硼砂は、蒸気の供給による温度と湿度とによって短時間内に溶解し、同時に行われる撹拌混合によって木材チップおよび充填材料全体に行き渡ってこれらの材料に含浸する。しかも、蒸気を過剰に供給しても、不要な蒸気は、木材チップ等の隙間を通過して逃げてくれるので、水を供給する場合のような微妙な水加減は不要であり、存分に蒸気を供給することができる。
【００１２】
上記、ブレンド工程を経たブレンド材料は、引き続くフォーミング工程において所定厚みを有する層状に敷き均され、ブレンド工程において供給された蒸気は、敷き均された被成形材料の広い表面積から効率よく自然蒸散することができる。したがって、引き続く熱プレス工程までの時間を調節することによって含水率を調節することができる。また、熱プレス工程中においてもある程度自然放散する。ただし、このような製造プロセス中における蒸気の自然蒸散による含水率の調節には、限度がある。したがって、本製造方法は、含水率が高めであっても熱プレス可能な低密度の不燃ボードの製造に適する。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の不燃ボードの製造方法は、骨材としての木材チップと充填材料と接着材料とを用途に応じて計量する計量工程と、計量した被成形材料を所定の含水率条件下において撹拌混合するブレンド工程と、ブレンド工程を経た被成形材料を所定厚みを有する層状に敷き均すフォーミング工程と、フォーミング工程を経た被成形材料を、所定の減容率に至るように加熱圧縮成形する熱プレス工程とを主要工程とする圧縮成形ボードの製造方法において、接着材料として硼砂を配合し、ブレンド工程を加熱蒸気供給による高温高湿度雰囲気下において実施することによって硼砂を溶解するとともに、溶解した硼砂を木材チップと充填材料とに含浸させた後、記熱プレス工程の前に乾燥工程を介在させて蒸気を吸収した被成形材料の含水率を強制的に低下させることによって、蒸気爆発現象を抑制しながら熱プレス工程を実施可能とすることを特徴とする不燃ボードの製造方法。
【００１４】
上記請求項２に記載の発明と前述の請求項１に記載の発明との違いは、加熱蒸気を供給しながら行うブレンド工程と熱プレス工程との間に乾燥工程を介在させることである。乾燥工程は、蒸気を吸収した被成形材料の含水率を強制的に低下させることを目的とするものであり、そのための手段は、任意である。含水率を低下させるのは、高含水率のままブレンド材料を高減容率に熱プレスした場合に発生する蒸気爆発現象を阻止するためである。なお、蒸気爆発現象の発生は、ブレンド材料の配合率、含水率、プレス温度、プレス時間、減容率等の総合的な条件によって支配されているのであるが、含水率との相関が最も顕著であり、他の不都合が発生しない限り、含水率が低いほど発生率は低下する。したがって、本製造方法は、高い減容率を必要とする高密度の不燃ボードの製造に適する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の不燃ボードの製造方法は、木材チップと充填材料と接着材料としての硼砂とを混合してなる被成形材料に対して、加熱蒸気を供給しながら撹拌混合する独創的なブレンド工程を採用することによって、ブレンド工程において硼砂を加熱蒸気による高温高湿度雰囲気下で溶解して木材チップおよび充填材料に含浸させることができるとともに、自然乾燥または乾燥工程の介在による強制乾燥を経て被成形材料の含水率を下げながら熱プレス工程を実施することによって、溶解した硼砂を再結晶化させながら被成形材料を板状に圧縮成形することができるので、硼砂の溶解と再結晶化を促すことで硼砂に接着材料としての機能を発揮させることができる。すなわち、本発明の製造方法によって製造される不燃ボードは、合成樹脂系の接着材料を使用しないので、ホルムアルデヒド等の有害物質の放散が皆無であるとともに、耐火性の硼砂が材料全体に含浸していることにより、高度の耐火性を発揮することができる。また、硼砂は水溶性の自然物であり、長期的には自然水に溶解するので、破砕して自然投棄しても環境に悪影響を及ぼすようなこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を引用しながら本発明の不燃ボードの製造方法の実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明の不燃ボードは、圧縮成形ボードに属するものであり、不燃ボードの製造方法は、計量工程Ｓ１と、ブレンド工程Ｓ２と、フォーミング工程Ｓ３と、熱プレス工程Ｓ４および必要に応じて追加する乾燥工程Ｓ５を主要な製造工程としてなる（図１）。なお、木材をチップ化するような自明の前提工程や、その他の被成形材料を選別するような通常的に採択される工程等については、説明を省略する。
【００１８】
本発明の不燃ボードは、骨材として木材チップ（木粉を含む）を用いるとともに、これに充填材料と接着材料を配合したものを被成形材料とする。充填材料は、骨材の隙間を埋めることによって完成時の不燃ボードの密度を高める機能を負担する。この充填材料は、不燃ボードの性質に大きな影響を与えるものであり、本発明においては、発明の目的に従い、耐火性能を高めることに寄与する成分として、シラス（火山灰性の土質成分）および石灰等を用いることができる。
【００１９】
また、接着材料は、木材チップ等の被成形材料を接着力によって一体化する機能を負担する。したがって、接着材料は、不燃ボードの性質に大きな影響を及ぼす。本発明の不燃ボードにおいては、従来のような熱硬化性の合成樹脂系の接着材料は使用せず、硼砂が使用される。このことは、本発明の不燃ボードの最も大きな特徴である。
【００２０】
計量工程Ｓ１は、被成形材料を組成する骨材と充填材料と接着材料の配合割合を決定する工程である。配合割合は、不燃ボードの用途に応じて決定されるものであり、一律ではない。また、複層構造を採用する不燃ボードの場合においては、同一用途であっても、表面側を形成する表層用の配合割合と、中間層用の配合割合とは異なる。
【００２１】
ブレンド工程Ｓ２は、計量工程Ｓ１を経た被成形材料の組成材料を撹拌混合する工程である。本発明の不燃ボードの製造方法におけるブレンド工程Ｓ２は、加熱蒸気の供給することによる高温かつ高湿度雰囲気下で行われる。接着材料として使用されている硼砂を溶解し、骨材および充填材料に含浸させるためである。撹拌槽に対する加熱蒸気の供給方法は、特に特定の方法の限定される性質のものではなく、例えば、ボイラと撹拌槽の底部材とを蒸気配管を介して連絡するような簡単な方法で足りる。ブレンド中の被成形材料内を通過した不要な蒸気は、順次に大気中に蒸散してくれるので、大量の蒸気を送り込んでも何ら支障はない。この工程は、５分ないし１０分程度の短時間で完了することができる。
【００２２】
フォーミング工程Ｓ３は、ブレンド工程Ｓ２を経た被成形材料を所定厚みを有する層状に敷き均す工程である。敷き均すことによって蒸気を吸収した被成形材料から盛んに蒸気が発散される。したがって、続く、熱プレス工程Ｓ４までの時間を調節によって含水率を調節することができる。なお、被成形材料を敷き均す際の厚みは、完成製品に必要な厚みと圧縮減容率とから逆算して決定される。
【００２３】
熱プレス工程Ｓ４は、フォーミング工程Ｓ３を経た板状に圧縮成形する工程である。なお、不燃ボードの用途としては、高密度用途と低密度用途があり、用途に応じた圧縮減容率に設定される。
【００２４】
なお、フォーミング工程Ｓ３と熱プレス工程Ｓ４との間には、乾燥工程Ｓ５を介在させることもできる。乾燥工程Ｓ５は、被成形材料から水分を強制的に除去する工程であり、例えば、熱風乾燥、減圧乾燥等の任意の乾燥手段を採用することができる。乾燥工程Ｓ５を介在させて被成形材料の含水率を強制的に低下させることによって、蒸気爆発現象を抑制しながら高い圧縮減容率で熱プレス工程Ｓ４を実施することが可能になる。
【実施例】
【００２５】
表１に示す配合割合によって２種類のサンプル用不燃ボードを製造し、耐火試験を実施した。なお、被成形材料と完成品の比較における圧縮減容率は、略３：１である。試験は、ガスバーナの火炎の先端位置にサンプルを固定してサンプルの表面温度を測定しながらサンプル表面の炭化の程度を観察した。
【００２６】
【表１】
2010023462.tif 000003
【００２７】
サンプル１およびサンプル２のいずれについても、サンプルの表面温度７００度で２７分後の時点で、炭化による表面の侵食は、殆ど観察できなかった。被成形材料に硼砂が十分に含浸している場合には、配合割合の違いによる耐火性の影響が少ないからであろうと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の不燃ボードの製造方法の製造工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ｓ１      計量工程
Ｓ２      ブレンド工程
Ｓ３      フォーミング工程
Ｓ４      熱プレス工程
Ｓ５      乾燥工程
【図１】
2010023462.tif 000004