(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維飽和点以下に含水率調整された木質材を予備加熱してその表裏材温を高め、その表裏面に水を塗布した後、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、次いで、該木質材自体の材温がまだ高いうちに、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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は木質材を加熱圧縮して圧縮木質材を製造する方法に関する。
【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を予備加熱してその表裏材温を高め、その表裏面に水を塗布した後、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、次いで、該木質材自体の材温がまだ高いうちに、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を予備加熱して、その表裏材温を高める。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うことができ、好ましくは木質材の表裏材温を８０℃以上とする。
【００１５】
予備加熱により表裏材温を高められた木質材の表裏面に水を塗布する。水の塗布は、ロールコーター、スプレー等を用いて行われ、木質材の表面含水率を高め、後の熱圧による木質材の圧縮化を助長する働きをなす。
【００１６】
水は、常温水、温水、熱水等のいずれの状態で用いてもよい。予備加熱によって表裏材温が高められた状態で水が塗布されるため、木質材表面への水の浸透が良好となり、表面含水率が増大する。水の木質材表面への浸透をさらに促進するために、界面活性剤のような浸透性補助剤を添加混合することができる。あるいは、木質材表面に微小凹溝や切溝を刻設することにより水の浸透を助長するようにしてもよい。
【００１７】
次いで、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、水の塗布により表面含水率を高められた木質材を挿入する。
【００１８】
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／ｃｍ２とすることが好ましい。
【００１９】
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。
【００２０】
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２００〜２５０℃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２００℃以上として圧締する必要がある。
【００２１】
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１５０℃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。
【００２２】
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、木質材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し、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、熱圧前に木質材の少なくとも表裏面に水を塗布することにより表裏部分の含水率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。
【００２３】
なお、特に木質材の表裏面に塗布する水として常温水を用いた場合には、予備加熱がされているといえ、この塗布により木質材自体の材温が低下することがあるが、表面含水率が高められた状態での加熱圧縮であるため表裏部分においては熱伝達が迅速であり、また非結晶成分の軟化点温度が低下することとも相俟って、圧締時間の大幅な短縮が可能である。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、解圧後の該木質材自体の材温がまだ高いうちに、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し、セルロースの軟化点以上の温度にて加熱圧縮する。
【００２６】
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／ｃｍ２とすることが好ましい。
【００２７】
先の加熱圧縮の後木質材自体の材温がまだ高いうちに再度の加熱圧縮が行われるため、熱の伝達が早く、圧締時間が短縮される。
【００２８】
木質材は、セルロースの軟化点以上の温度（２００℃以上）にて再度加熱圧縮されることにより、結晶成分のセルロースが軟化するとともに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。これにより、一層緻密な高比重層が木質材の表裏面に形成される。
【００２９】
このような作用効果を実現するために、木質材の材温を８０℃以上に保った状態で再度の加熱圧縮を行うことが好ましい。
【００３０】
以上のようにして再度の加熱圧縮を行った後、解圧冷却する。
【００３１】
なお、加熱圧縮時に熱盤間に取り付けて用いられる厚さ規制治具は、二度の加熱圧縮においていずれも最終的に得ようとする圧縮木質材の厚みと略同じ厚みを有するものとすることができる。これにより、最初の加熱圧縮後の解圧による木質材の多少のスプリングバックの発生に起因する厚さの戻り、あるいは特に木質材の成分が他よりも密集する杢部分や、あて部分において他の部分よりも厚さの戻りが大きく現れる凹凸も、再度の加熱圧縮により圧縮され平滑化される。
【００３２】
あるいは、最初の加熱圧縮時には最終的に得ようとする圧縮木質材の厚みよりも厚い厚さ規制治具を用いるとともに、再度の加熱圧縮時には最終的に得ようとする圧縮木質材の厚みと略同等の厚さ規制治具を用いても、上記と略同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
木質材の圧縮率は、二度の加熱圧縮を経て、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％となるようにすることが好適である。換言すれば、少なくとも再度の加熱圧縮時には、初めの木質材の厚さの６０〜９５％、より好ましくは６５〜９２％の厚さを有する厚さ規制治具が好適に用いられる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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１．５ｋｇｆ／ｍｍ２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。
【００３７】
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にそれぞれ加熱圧縮により圧縮化された高比重層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）。
【００３８】
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。
【００３９】
【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。
【００４０】
木質材の表裏面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】本発明により製造された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
【図１】
0003624197.tif 000002