(57)【要約】【課題】湿式抄造法による製造でありながら、樹脂含有量が高く、強度および吸湿時の寸法安定性に優れた繊維板を容易に製造することができる繊維板の製造方法と、この繊維板の製造方法によって製造される、樹脂含有量が比較的高い繊維板を提供すること。【解決手段】主体である植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてなるスラリー１から第１の抄造物２を抄造し、第１の抄造物をコールドプレスによって脱水する第１の工程と、第１の工程後、脱水した第２の抄造物３を熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下の温度において乾燥し、第２の抄造物から水分を選択的に低下させる第２の工程と、第２の工程後、乾燥した第３の抄造物４を加熱加圧成形し、熱硬化性樹脂組成物を硬化させる第３の工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主体である植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてなるスラリーから第１の抄造物を抄造し、その第１の抄造物をコールドプレスによって脱水する第１の工程と、
第１の工程後、脱水した第２の抄造物を前記熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下の温度において乾燥し、前記第２の抄造物から水分を選択的に低下させる第２の工程と、
第２の工程後、乾燥した第３の抄造物を加熱加圧成形し、前記熱硬化性樹脂組成物を硬化させる第３の工程と、
を含むことを特徴とする繊維板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程では、前記第１の抄造物の含水率が６０質量％以下になるまで脱水することを特徴とする請求項１に記載の繊維板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程では、前記第２の抄造物の含水率が１０質量％以下になるまで乾燥することを特徴とする請求項１に記載の繊維板の製造方法。
【請求項４】
主体である植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてなるスラリーから湿式抄造法により製造された繊維板であって、樹脂含有量が５質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする繊維板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維板の製造方法と繊維板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、植物性繊維を配合した繊維板は、住宅用の床材、壁材、扉材等の建材として幅広い分野で使用されている。繊維板は、例えば、植物性繊維、接着剤（樹脂）、サイズ剤等を含むスラリーを抄造（湿式抄造法）して得られる抄造物を加熱加圧成形して製造される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記湿式抄造法によって得られる繊維板を、建材として使用するためには、適当な樹脂含有量に調整して強度や吸湿時の寸法安定性を発現させる必要がある。その一方で、ある程度樹脂含有量が低く、低粘度のスラリーを用いなければ抄造時のハンドリング性が低下するという問題が生じかねない。
【０００４】
特許文献１に記載された繊維板の製造方法では、抄造物に接着剤成分として含有される熱硬化性樹脂組成物を加熱加圧成形することによって、抄造物の表層および裏層を半硬化状態とし、次いで、熱風乾燥によって抄造物中の熱硬化性樹脂組成物を完全に硬化させる。このため、特許文献１に記載された繊維板では、表層および裏層の密度が高密度であるのに対し、芯層が低密度となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された繊維板の製造方法では、抄造物を高含水率のまま加熱加圧成形するため、熱硬化性樹脂組成物の含有量を高めることが必ずしも容易ではなく、得られる繊維板の強度および吸湿時の寸法安定性が良好であるとは言い切れない面がある。
【０００７】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、湿式抄造法による製造でありながら、樹脂含有量が高く、強度および吸湿時の寸法安定性に優れた繊維板を容易に製造することができる繊維板の製造方法と、この繊維板の製造方法によって製造される、樹脂含有量が比較的高い繊維板を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の繊維板の製造方法は、主体である植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてなるスラリーから第１の抄造物を抄造し、第１の抄造物をコールドプレスによって脱水する第１の工程と、第１の工程後、脱水した第２の抄造物を熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下の温度において乾燥し、第２の抄造物から水分を選択的に低下させる第２の工程と、第２の工程後、乾燥した第３の抄造物を加熱加圧成形し、熱硬化性樹脂組成物を硬化させる第３の工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
この繊維板の製造方法では、第１の工程では、第１の抄造物の含水率が６０質量％以下になるまで脱水することが好ましい
また、この繊維板の製造方法では、第２の工程では、第２の抄造物の含水率が１０質量％以下になるまで乾燥することが好ましい。
【００１０】
本発明の繊維板は、主体である植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてなるスラリーから湿式抄造法により製造された繊維板であって、樹脂含有量が５質量％以上４０質量％以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の繊維板の製造方法と繊維板によれば、湿式抄造法による製造でありながら、樹脂含有量が高く、強度および吸湿時の寸法安定性に優れた繊維板を容易に製造することができ、樹脂含有量が比較的高い繊維板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の繊維板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の繊維板の製造方法について図に沿って詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の繊維板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【００１５】
この繊維板の製造方法では、第１の工程として、主体である植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてなるスラリー１から第１の抄造物２を抄造し、第１の抄造物２をコールドプレスによって脱水する。第１の工程後、第２の工程として、脱水した第２の抄造物３を熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下の温度において乾燥し、第２の抄造物３から水分を選択的に低下させる。第２の工程後、第３の工程として、乾燥した第３の抄造物４を加熱加圧成形し、熱硬化性樹脂組成物を硬化させる。こうして、繊維板５を製造する。
【００１６】
具体的には、第１の工程では、植物性繊維と熱硬化性樹脂組成物を水に分散させてスラリー１を調製する。
【００１７】
植物性繊維としては、通常、繊維板５に用いられる植物性繊維であれば特に制限なく用いることができる。例えば、ケナフ、亜麻、ラミー、大麻、ジュート等の麻類植物の靭皮から採取される繊維、マニラ麻やサイザル麻等の麻類植物の茎または葉の筋から採取される繊維が例示される。また、針葉樹繊維や広葉樹繊維等の木材繊維（天然繊維）を単独、またはこれらの２種以上を併用したものが例示される。また、さとうきびから糖分を煮出した後の搾りかすのような、さとうきび、とうもろこし、竹、イネ等の農産廃棄物を原料とする繊維も例示される。麻類植物が主体となる繊維、例えば、植物性繊維の全質量中で、麻類植物の繊維が５０質量％以上となるものは、針葉樹繊維や広葉樹繊維等の木材繊維に比べて約２〜１４倍の高い引張強度を有している。以上の植物性繊維を配向させて成形して製造される繊維板５は、植物性繊維自体の高い引張強度を有効に活用することができる。つまり、曲げ性能および温度変化や湿度変化による長さ変化等に対して特に優れた性能を有する繊維板５が実現される。
【００１８】
植物性繊維の長さは、特に制限はないが、好ましくは５〜１００ｍｍである。長さが当該範囲内の植物性繊維を用いることによって、加熱加圧成形後の繊維板５の内部における繊維の絡み合いが多数存在するようになる。また、繊維一本当たりの熱硬化性樹脂組成物の付着部分を増やすこともできる。さらに、植物性繊維同士の継ぎ目部分を少なくすることができるため、植物性繊維自体の高い引張強度をより効果的に活用することができる。このため、強度、表面硬度、温度変化や湿度変化による長さ変化、寸法安定性等に対してより優れた性能を有する繊維板５が実現される。
【００１９】
以上の植物性繊維は、植物原料を機械的に解繊処理することによって得られる。
【００２０】
植物性繊維は、例えば、２〜１０質量％の濃度で水に均一に分散される。
【００２１】
熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を主成分とするものである。この熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、サイズ剤等を添加することができる。接着剤を添加することで、ボード本体の強度を向上させ、またハンドリング性を向上させることができる。
【００２２】
熱硬化性樹脂としては、通常、繊維板５に用いられる樹脂であれば特に制限なく用いることができ、例えば、ビニルエステル樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を単独で、あるいはこれらの２種類以上を併用して用いることができる。
【００２３】
ビニルエステル樹脂としては、例えば、ビスフェノール型ビニルエステル樹脂、ノボラック型ビニルエステル樹脂あるいはその両方を混合して用いることができる。
【００２４】
ここで、ビスフェノール型ビニルエステル樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂と酸との付加反応物であって、いずれも両末端のみに反応型不飽和基を有するものである。また、ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型、ビスフェノールＦ型等の各種のものを用いることができる。また、通常、ビニルエステル樹脂は、架橋剤としてスチレンモノマー、アクリルモノマー等が配合されているものであるが、その組成は特に限定されない。
【００２５】
熱硬化型アクリル樹脂としては、例えば、メチルメタアクリレートモノマー、多官能のアクリルモノマー、プレポリマー、あるいはポリマーのそれぞれ２種以上の混合物で構成されたアクリルシロップと称されるものを用いることができる。もちろん、その形態は特に限定されない。
【００２６】
エポキシ樹脂は、一般に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、長鎖脂肪族型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂等に分類される。エポキシ樹脂には、いずれも用いることができる。
【００２７】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、ジエチレントリアミンやトリエチレンテトラミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノフェニルスルホン等のアミン系硬化剤が例示される。また、無水フタル酸、テトラ及びヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ピロメリット酸、無水ＨＥＴ酸、ドデセニル無水コハク酸等の酸無水物系硬化剤が例示される。また、ダイマー酸とポリアミンの縮合体として形成されるポリアミド系硬化剤等も例示される。
【００２８】
通常、常温〜中温硬化系ではアミン系硬化剤が、高温系では、硬化反応が緩やかで大型の成形品でも硬化歪みの少ない成形品が得られる酸無水物系硬化剤が選定される。
【００２９】
以上のようなビニルエステル樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、あるいはエポキシ樹脂の単独の他、２種類以上を併用した樹脂に採用することもでき、所望の製品品質に見合った最適配合が考慮される。
【００３０】
このような熱硬化性樹脂組成物も、植物性繊維と同様に水に均一に分散される。
【００３１】
スラリー１の抄造は、丸網法、長網法等の公知の方法によって行うことができる。
【００３２】
得られた第１の抄造物２をコールドプレスによって脱水する。コールドプレスでは、例えば、一対のスチールベルトの隙間に、圧力を加えながら第１の抄造物２を搬送させる連続プレス装置や、金属板間に第１の抄造物２を挟んで加圧する多段プレス装置等を用いることができる。脱水条件は、特に限定されるものではないが、常温で成形圧力０．５〜４ＭＰａの範囲が好ましく例示される。加圧時間は、板厚や後の繊維板５形成工程の成形条件に応じて適宜設定することができる。例えば、１〜５分間が例示される。このようなコールドプレスによる第１の抄造物２の脱水によって、脱水後の第２の抄造物３のハンドリング性が向上する。このため、次の第２の工程をスムーズに行うことができる。脱水後の第２の抄造物３の含水率は、６０質量％以下であることが好ましい。
【００３３】
第２の工程では、第２の抄造物３を乾燥し、熱硬化性樹脂を残しながら水分を除去することにより、第２の抄造物３から水分を選択的に低下させる。このときの乾燥には、例えば、乾燥炉等を用いることができる。乾燥条件は、乾燥温度が第３の抄造物４中の熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下である限り特に制限はないが、温度６０〜１２０℃の範囲が好ましい。乾燥後の第３の抄造物４の含水率は、１０質量％以下であることが好ましい。これは、第３の抄造物４を第３の工程で行う加熱加圧成形時に、熱硬化性樹脂が水分と共に流出することが起こりにくくなるからである。
【００３４】
第３の工程では、第３の抄造物４を加熱加圧成形し、熱硬化性樹脂組成物を硬化させる。加熱加圧成形では、例えば、加熱した一対のスチールベルトの隙間に、圧力を加えながら第３の抄造物４を搬送させる連続プレス装置や、加熱した複数の熱盤間に第３の抄造物４を挟んで加圧する多段プレス装置等を用いることができる。成形条件は、特に限定されるものではないが、例えば、成形温度８０〜２２０℃、成形圧力０．５〜４ＭＰａの範囲が例示される。成形時間は、板厚や成形温度等を考慮して適宜設定することができる。
【００３５】
このような加熱加圧成形後に得られる繊維板５は、樹脂含有量が５質量％以上４０質量％以下のものであり、従来品に比べ樹脂含有量が高いものである。繊維板５の厚みは、特に制限はないが、例えば、１〜１２ｍｍが例示される。繊維板５の強度特性、寸法安定性等を考慮すると、１．５ｍｍ以上とするのが好ましい。繊維板５の密度は、特に限定されないが、強度特性と寸法安定性とのバランスがとれた繊維板５とするためには、６５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の範囲内とすることができる。強度特性をより高めるためには、繊維板５の密度は、７００〜９００ｋｇ／ｍ３の範囲内とすることが好ましい。  
【００３６】
以上の繊維板の製造方法は、加熱加圧成形に先立って、脱水後の第２の抄造物３を熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下の温度において乾燥し、水分を選択的に低下させるため、従来の湿式抄造法と比べて、繊維板５の樹脂含有量を高めることが可能となる。また、強度および吸湿時の寸法安定性が優れた繊維板５を容易に製造することも可能となる。繊維板５は、住宅用の床材、壁材、扉材等の建材として幅広い分野で好適に用いることができる。
【００３７】
以下に実施例を示すが、本発明の繊維板の製造方法と繊維板は、これに限定されるものではない。
＜実施例＞
植物性繊維として、ケナフから採取した繊維束を機械的に解繊処理して、繊維長が１０〜５０ｍｍのケナフ繊維を得た。ケナフ繊維と熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を水に均一に分散させたスラリーを調整した。スラリー中のフェノール樹脂は、樹脂固形分４０質量％とし、このスラリーから常法によって抄造し、第１の抄造物を得た。この第１の抄造物を、圧力３ＭＰａ、時間３分の条件でプレス装置によってコールドプレスし、含水率が６０質量％になるまで脱水した。脱水後の第２の抄造物はハンドリング性が良好であった。この第２の抄造物を乾燥炉において、フェノール樹脂の硬化温度以下である１００℃の温風を１０分間吹き付けて乾燥させ、水分を選択的に低下させた。乾燥後の第３の抄造物を温度２００℃、圧力３ＭＰａ、時間３分の条件でプレス装置によって加熱加圧成形した。こうして、厚さ１．５ｍｍ、密度８００ｋｇ／ｍ３の繊維板が得られた。
＜比較例＞
実施例と同様にして得られたケナフ繊維を用い、繊維板を作製した。加熱加圧成形に先立って、抄造物を乾燥しなかった点以外は、実施例と同様とした。密度８００ｋｇ／ｍ３の繊維板が得られた。
【００３８】
実施例及び比較例で得られた繊維板について、樹脂含有量、曲げ強度および吸湿長さ変化率を測定し、物性を評価した。
【００３９】
曲げ強度および吸湿長さ変化率の測定は，ＪＩＳ Ａ ５９０５（繊維板）で規定されている方法に準拠して行った。
【００４０】
評価結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１に示されるように、アセトン抽出前後の重量を測定して繊維板内の樹脂含有量を算出したところ、実施例で得られた繊維板の樹脂含有量は２０質量％であった。また、曲げ強度は４０ＭＰａ、吸湿長さ変化率は０．１０％であった。
【００４３】
一方、比較例で得られた繊維板の樹脂含有量は、０．５０質量％であった。また、曲げ強度は３０ＭＰａ、吸湿長さ変化率は０．３０％であった。
【００４４】
実施例で得られた繊維板は、比較例で得られた繊維板と比べて、樹脂含有量が高く、曲げ強度および吸湿長さ変化率が良好であった。このことから、加熱加圧成形に先立って、熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以下の温度において脱水後の抄造物を乾燥し、水分を選択的に低下させることによって、従来の湿式抄造法と比べて、繊維板の樹脂含有量を高めることが可能であることが確認された。このように、樹脂含有量が高くなるため、繊維板の強度および寸法安定性が向上することも確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１  スラリー
２  第１の抄造物
３  第２の抄造物
４  第３の抄造物
５  繊維板
【図１】
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