(57)【要約】【課題】長繊維同士の接着性を高め、強度や耐久性、寸法安定性等の基本性能に優れた繊維板を、より簡便に、しかも安価に製造すること。【解決手段】平均繊維長５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長繊維３と、平均繊維長２ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維４とを含む被接着物を攪拌した状態で、この被接着物に液状の熱硬化性樹脂６をスプレーして供給した後、加熱加圧成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維長５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長繊維と、平均繊維長２ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維とを含む被接着物を攪拌した状態で、この被接着物に液状の熱硬化性樹脂をスプレーして供給した後、加熱加圧成形し、繊維板を製造することを特徴とする繊維板の製造方法。
【請求項２】
前記被接着物における前記長繊維の混合割合が１０質量％以上９０質量％以下であ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】
気流搬送により攪拌することを特徴とする請求項１または２に記載の繊維板の製造方法。
【請求項４】
機械攪拌することを特徴とする請求項１または２に記載の繊維板の製造方法。
【請求項５】
平均繊維長５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長繊維と、平均繊維長２ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維とを含む被接着物の表面に熱硬化性樹脂が均一に分散し、この熱硬化性樹脂が硬化して板状に成形されてい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、木質繊維等の繊維にバインダ−を分散させ、加熱加圧成形して得られる繊維板は、内装材や下地材等の住宅用部材、家具等の材料として用いられていた。
【０００３】
この繊維板に使用される木質繊維は、針葉樹や広葉樹から得られる小片をリファイナーやディファイブレーター等の解繊機を用いて加工されるものであり、通常、長さ７ｍｍ未満に加工されている。一方、繊維板に高い表面平滑性や加工性が要求される場合は、長さ２ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維を用い、この短繊維に熱硬化性樹脂を塗布した後、加熱加圧成形している。
【０００４】
このような短繊維を原料の一つとする繊維板は、木質資源の有効活用といった観点から環境に優しく、木材を製材して得られる挽き板に比べて品質が安定しているという特長や、異方性が少なく加工性に優れているという特長を有している。しかしながら、繊維長の短い木質繊維を原料として用いているため、強度が弱く、吸湿時の寸法変化が大きいという欠点がある。そのため、床材、壁材等の内装部材や、ドア材、戸板材等の造作部材等の基材として用いた場合、十分な強度が得られず、また、反りや狂いが大きい等の問題点があった。
【０００５】
このような問題点を解決するために、本発明者らは、下記特許文献１、２に記載した繊維板の製造方法を提供している。
【０００６】
特許文献１に記載された繊維板の製造方法においては、ケナフ（アオイ科の一年生草本類）の靱皮部分から得られる平均繊維長が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の長繊維を原料として用いる。この長繊維の集合体にニードルパンチングを行なうことによって、これら長繊維同士を絡み合わせ、長繊維マットを作製し、希釈した熱硬化性接着剤に含浸した後、乾燥し、加熱加圧成形する。得られる繊維板は、従来の繊維板に比べて高い透湿性を有しながら強度が十分である。
【０００７】
また、特許文献２に記載された繊維板の製造方法においては、ヤシ、麻、さとうきび、竹、稲藁等から得られる平均繊維長が６ｍｍ以上２００ｍｍ以下のリグノセルロース長繊維と、アガチス、パイン等の針葉樹や、ラワン、メランチ、ナラ、ブナ、ゴムの木等の広葉樹から得られる平均繊維長が６ｍｍ未満のリグノセルロース短繊維とを原料として用いる。これらリグノセルロースの長繊維と短繊維の集合体に、それぞれ粉末接着剤または接着剤の水分散液を添加した後、長繊維の半分の量を型枠中で単一方向に並べて積み重ね、次に短繊維を型枠に入れ、次に長繊維の残り半分をはじめと同じ方向に引き伸ばして積み重ねて積層体を形成する。この積層体を加熱加圧成形することによって得られる繊維板は、従来の繊維板に比べて高強度で、かつ高い寸法安定性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許４０８５９６２号公報
【特許文献２】特許３９８７６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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においては、長繊維を絡み合わせてマット状に成形する際にニードルパンチングの工程を必要とするため、製造工程の簡略化に課題を残している。また、長繊維マットに熱硬化性接着剤を供給する手段として含浸処理を用いた場合、繊維同士の接着が不十分となることが懸念される。さらには、長繊維マットを熱硬化性接着剤に含浸する工程で繊維の脱落等が生じやすく、必ずしも材料を無駄なく利用できているとは言い切れない面がある。
【００１０】
特許文献２に記載された繊維板の製造方法においては、長繊維に接着剤を添加する工程と、短繊維に接着剤を添加する工程とが別々に行われている。また、長繊維からなる層と短繊維からなる層を積み重ねてなる積層板を製造している。このため、製造工程がやや複雑であり、製造設備面においても、接着剤の供給ラインが２系統必要になり、必ずしも製造コストを低く抑えることが容易であるとはいい難い側面があった。
【００１１】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、長繊維同士の接着性を高め、強度や耐久性、寸法安定性等の基本性能に優れた繊維板を、より簡便に、しかも安価に製造する方法と、この繊維板の製造方法によって製造された繊維板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】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の繊維板の製造方法は、平均繊維長５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長繊維と、平均繊維長２ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維とを含む被接着物を攪拌した状態で、この被接着物に液状の熱硬化性樹脂をスプレーして供給した後、加熱加圧成形し、繊維板を製造することを特徴としている。
【００１３】
この繊維板の製造方法では、被接着物における長繊維の混合割合が１０質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。
【００１４】
この繊維板の製造方法では、気流搬送により攪拌することが好ましい。
【００１５】
この繊維板の製造方法では、機械攪拌することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の繊維板は、平均繊維長５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長繊維と、平均繊維長２ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維とを含む被接着物の表面に熱硬化性樹脂が均一に分散し、この熱硬化性樹脂が硬化して板状に成形されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の繊維板の製造方法によれば、長繊維同士の接着性を高め、強度や耐久性、寸法安定性等の基本性能に優れた繊維板を、より簡便に、しかも安価に製造することができる。
【００１８】
また、本発明の繊維板によれば、長繊維同士の接着性が高まり、強度や耐久性、寸法安定性等の基本性能に優れた繊維板が、より簡便に、しかも安価に実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の繊維板の製造方法における機械攪拌式の接着剤供給工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の繊維板の製造方法における気流搬送による攪拌方式の接着剤供給工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の繊維板の製造方法と繊維板について、図面に沿って詳細に説明する。図１は、本発明の繊維板の製造方法における機械攪拌式の接着剤供給工程を示す概略断面図である。
【００２１】
接着剤塗布容器１の中央部に攪拌子２が回転自在に設置されており、攪拌子２が回転することにより、被接着物として含まれる長繊維３と短繊維４が混合されると同時に分散され、別途設けたスプレーノズル５から、液状の熱硬化性樹脂６を噴霧することにより、接着剤である液状の熱硬化性樹脂６を繊維表面に均一に分散させる。
【００２２】
長繊維３には、平均繊維長が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下のものを用いる。
【００２３】
長繊維３の種類としては、植物系または木質系繊維であれば特に限定されないが、例えば、ケナフ、ジュート、亜麻、ラミー、ヘンプ、サイザル等を解繊して得られる靭皮長繊維が例示される。ケナフやジュートは、麻類の一年草であって、主に中国、東南アジア等で栽培されている。これら麻系の繊維は、従来より網やロープ等に利用されており、近年では非木材紙の原料パルプとしても用いられている。また、ケナフやジュートは、靱皮部から長繊維３を容易に得ることができる。 
【００２４】
これら靭皮繊維を用いる以外にも、例えば、麻系繊維の紡績工程で排出される屑繊維であるカディス繊維を用いることが例示される。カディス繊維は、繊維長が数十mm以上と極端に長いものや繊維径が揃っていないため、紡績用途には用いることができず、通常焼却される等して廃棄物となっているのが現状である。このため、カディス繊維を利用可能とすることは、廃棄物を削減する上で有効となる。 
【００２５】
また、その他の長繊維３としては、油ヤシから得られる油ヤシ繊維、ココヤシから得られるココヤシ繊維が例示される。 
【００２６】
油ヤシは、主にマレーシア、インドネシア、フィリピン等で栽培されており、近年、ヤシ油の需要増加のために、その栽培面積は増加している。ヤシ油の搾油に利用される果実以外の空果房(Empty Fruit Bunch)と呼ばれる果体（果実部）や、油ヤシの葉柄部(Frond)等は、その組成のほとんどが繊維質で構成されているにもかかわらずこれまでにほとんど利用されていない。このため、油ヤシの栽培面積の増加に伴って、空果房や葉柄部の廃棄量も増加している。しかしながら、空果房や葉柄部はハンマーミル等の物理的な剪断処理（解繊処理）により長繊維３が容易に得られ、また、果実を収穫することを目的として果体ごとに集積されているために、空果房も容易に得ることができる。従って、油ヤシ繊維は、コスト面からも繊維板の素材として適している。 
【００２７】
以上の長繊維３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、単体または２種類以上を混合して用いることができる。また、長繊維３は、針葉樹から得られる針葉樹繊維や広葉樹から得られる広葉樹繊維に比べて、高い強度を有するものであり、長繊維３を用いることによって、針葉樹繊維や広葉樹繊維のみからなる繊維板に比べて、強度の向上を図ることができる。
【００２８】
短繊維４には、平均繊維長が２ｍｍ以上５ｍｍ未満のものを用いる。
【００２９】
短繊維４の種類としては、植物系または木質系繊維であれば特に限定されないが、例えば、アガチス、パイン等の針葉樹から得られる針葉樹繊維や、ラワン、メランチ、ナラ、ブナ、ゴムの木等の広葉樹から得られる広葉樹繊維が例示される。これらの繊維は、従来から中密度繊維板（ＭＤＦ、Medium Density Fiberboard）の素材として利用される場合が多いので、供給も安定し入手しやすいという利点がある。従って、このような針葉樹や広葉樹から得られる短繊維４を使用することが好ましい。
【００３０】
また、これら針葉樹繊維、広葉樹繊維以外にも、さとうきび、とうもろこし、竹、イネ等から得られる農産廃棄物繊維を利用することができる。さとうきび、とうもろこし、竹、イネ等の農産廃棄物を、ハンマーミル等の粉砕機やリファイナーと呼ばれる解繊機等で加工することにより、比較的容易に短繊維４を得ることができる。
【００３１】
以上の短繊維４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、単体または２種類以上を混合して用いることができる。
【００３２】
なお、長繊維３と短繊維４の組み合わせについては、長繊維３の平均繊維長が比較的長い４０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の場合は、平均繊維長が３ｍｍ以上５ｍｍ未満の短繊維４を用い、長繊維３の平均繊維長が比較的短い５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の場合は、平均繊維長が２ｍｍ以上３ｍｍ以下の短繊維４を用いることが好ましい。
【００３３】
長繊維３と短繊維４を混合する際の質量比は、特に限定はされないが、繊維板の強度や耐久性、寸法安定性等の基本性能を考慮すると、長繊維３の質量比率が１０質量％以上９０質量％以下の範囲とするのが好ましい。より好ましくは２５質量％以上７５質量％以下の範囲であり、さらに好ましくは５０質量％以上７５質量％以下の範囲である。
【００３４】
長繊維３同士の接着に用いる接着剤である液状の熱硬化性樹脂６の種類は、繊維板の製造に用いられる熱硬化性樹脂であれば特に限定されない。例えば、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、レゾルシノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フルフラール系樹脂、イソシアネート系樹脂等のように液状であり、かつ加熱硬化する熱硬化性樹脂が例示される。これらは、単体または２種類以上を混合して用いることができる。
【００３５】
長繊維３と短繊維４の合計質量に対する液状の熱硬化性樹脂６の添加量は、固形分換算で２質量％以上３０質量％以下、好ましくは８質量％以上１５質量％以下の範囲が例示される。
【００３６】
被接着物には、長繊維３と短繊維４以外に、必要に応じて、サイズ剤等を添加することができる。
【００３７】
長繊維３と短繊維４を含む被接着物に、液状の熱硬化性樹脂６を分散させる際には以下のとおりに行うことができる。
【００３８】
予め、長繊維３と短繊維４を含む被接着物を、機械式の攪拌機構を有する攪拌機の接着剤塗布容器１内に投入後、被接着物を攪拌子２により混合攪拌することによって、長繊維３と短繊維４が凝集や偏析することなく均一な状態の集合体の状態とする。この状態を維持させながら、液状の熱硬化性樹脂６をスプレー塗布することにより、長繊維３と短繊維４の表面に接着剤を均一に分散させる。
【００３９】
図２は、本発明の繊維板の製造方法における気流搬送による攪拌方式の接着剤供給工程を示す概略断面図である。
図２に示すように、予め混合した長繊維３と短繊維４を含む被接着物を、中空パイプ７内で気流搬送するとともに、乱流により攪拌させながら、スプレーノズル５から液状の熱硬化性樹脂６を噴霧する。このような気流搬送による搬送方式であれば、機械的に攪拌する機構がないため、長繊維３の攪拌子２への絡みつき付着を起こすことなく、接着剤である液状の熱硬化性樹脂６の分散が可能である。また、より一層、長繊維３同士の絡み合いや凝集形成を抑制する効果が働き、液状の熱硬化性樹脂６をスプレーした際に、長繊維３および短繊維４の表面に均一に液状の熱硬化性樹脂６を分散させて、長繊維３同士の接着性を強固にすることができる。
【００４０】
以上のように長繊維３および短繊維４を含む被接着物に、接着剤である液状の熱硬化性樹脂６を分散させた後、必要に応じて乾燥させることによって、所定の含水率となるように調整することができる。乾燥は、長繊維３および短繊維４の集合体に常温風や熱風を送風したり、長繊維３および短繊維４を含む被接着物を加熱炉に導入して加熱したりすることによって行なうことができる。このような乾燥は、長繊維３および短繊維４の集合体中の水分が１５質量％以下になるように行なうことが望ましい。 
【００４１】
そして、長繊維３および短繊維４を含む被接着物をマット状に成形した後に、このマットを加熱加圧成形し、液状の熱硬化性樹脂６を硬化させることによって、繊維板を作製することができる。
【００４２】
加熱加圧成形工程では、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マットを搬送させる連続プレス装置や、加熱した複数の熱板間にマット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１２０℃〜１９０℃、成形圧力１ＭＰａ〜４ＭＰａの範囲が例示される。圧縮時間は、板厚や加熱温度等を考慮して適宜設定することができる。
【００４３】
繊維板の厚みは、特に制限はなく、例えば、１ｍｍ〜２０ｍｍが例示される。繊維板の強度特性、寸法安定性等を考慮すると、２ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００４４】
このようにして製造される繊維板は、密度を６００ｋｇ／ｍ３〜９００ｋｇ／ｍ３の範囲、より好ましくは７００ｋｇ／ｍ３〜８５０ｋｇ／ｍ３の範囲になるように設定することができる。密度の設定は、繊維板の作製時において液状の熱硬化性樹脂６の含有量を調整することや、マットの面質量の調整等によって行なうことができる。繊維板の密度が、上記の範囲にあれば、長繊維３同士の接着が十分となり、強度や寸法安定性に優れ、成形時に発生しやすいパンク等を抑制することができ、しかも、コスト面で有利となる。
【００４５】
本発明の繊維板の製造方法で得られる繊維板は、従来の短繊維４からなる繊維板に比べ、強度や寸法安定性の向上が図られ、床材、壁材、天井材等の建築部材、扉部材、巾木、廻り縁等の造作部材、家具用材料等の幅広い分野で利用することができる。
【００４６】
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、実施例に限定されるものではない。
＜実施例＞  
（実施例１） 
ジュートの長繊維束（幅：１ｃｍ〜２ｃｍ、長さ：２ｃｍ〜４ｍ）を機械的に解繊処理することによって、平均繊維長が２５ｍｍで平均径が１００μｍであるジュート長繊維を得た。
【００４７】
また、スギチップを加圧リファイナーで解繊することにより、平均繊維長が約３ｍｍで平均径が５０μｍのスギ短繊維を得た。
【００４８】
次に、このジュート長繊維とスギ短繊維の質量比率が７５：２５となるように混合したものに、図２に示すような気流搬送式のブレンダー装置を用いて、液状のフェノール樹脂接着剤を所定量添加した。その際、樹脂固形分の添加率が１５質量％となるように塗布量の調整を行った。
【００４９】
次に、液状のフェノール樹脂接着剤を塗布した長繊維と短繊維の集合体を、２０ｃｍ角の木製型枠内に撒布し、上蓋で軽く圧締めすることにより、厚さ約５０ｍｍの、ケナフ長繊維とスギ短繊維を複合した繊維マットを製造した。
【００５０】
この後、この繊維マットを１８０℃、３ＭＰａ、３分間の条件で加熱加圧成形し、厚さ２ｍｍのケナフ-スギ複合繊維板を得た。この繊維板の密度は約８００ｋｇ／ｍ３であった。 
（実施例２）
攪拌方法として、気流搬送式ではなく、攪拌子が回転する機械攪拌式の機械式ブレンダー装置を用いて機械攪拌したこと以外は実施例１と同様にして、繊維板を製造した。
（実施例３） 
短繊維として、スギ繊維のかわりにサトウキビの搾りかすであるバガスを解繊したバガス短繊維を用い、ジュート長繊維とバガス短繊維の質量比率を７５：２５としたこと以外は実施例１と同様にして、繊維板を製造した。
（実施例４） 
長繊維として、紡績工程での屑繊維であるカディス繊維を所定長さに切断して得られた、繊維長が１０ｍｍ以上５０mm以下のカディス繊維を用い、カディス繊維とバガス短繊維の質量比率を５０：５０としたこと以外は実施例３と同様にして、繊維板を製造した。
（実施例５） 
カディス繊維とスギ短繊維の質量比率を９０：１０としたこと以外は実施例１と同様にして、繊維板を製造した。 
（実施例６） 
カディス繊維とスギ短繊維の質量比率を５０：５０としたこと以外は実施例１と同様にして、繊維板を製造した。
（実施例７） 
カディス繊維とスギ短繊維の質量比率を２５：７５としたこと以外は実施例１と同様にして、繊維板を製造した。
（比較例１） 
ケナフ長繊維だけを用いること以外は実施例１と同様にして、ケナフ長繊維のみからなる繊維板を得た。 
（比較例２） 
実施例１に示した、ジュート長繊維とスギ短繊維を、ニードルパンチによって、長繊維と短繊維の質量比率が９０：１０となるように複合した繊維マットを得た。次に、この繊維マットをフェノール樹脂接着剤中に含浸した後、絞りローラーに通して絞ることによって、フェノール樹脂接着剤の添加率が１５質量％となるように調整した。 
【００５１】
次に、フェノール樹脂接着剤を含有する繊維マットを、含水率が約１０質量％となるように８０℃で乾燥した。この後、この繊維マットを１８０℃、３ＭＰａ、３分間の条件で加熱加圧成形し、厚さ２ｍｍのケナフ-スギ複合繊維板を得た。この繊維板の密度は約８００ｋｇ／ｍ３であった。 
【００５２】
実施例および比較例で得られた繊維板について、繊維板の寸法安定性として吸湿時の長さ変化率、強度特性として曲げ強度を測定し、物性を評価した。評価の基準は下記の通りである。
＜寸法安定性評価＞
寸法安定性の測定は、繊維板から切り出した厚さ２ｍｍ、１００ｍｍ角サイズのサンプルの両辺の中央に標線を引き、長さ計測点を予め定め、サンプルを温度２０℃、相対湿度６５％に設定した恒温恒湿槽内に４日間以上設置し、質量変化がほぼ変化がないことを確認し、吸湿試験に供した。
【００５３】
吸湿試験前に、上記標点間の距離をノギスで計測し、試験前寸法とした。その後、温度４０℃、相対湿度９０％に設定した恒温恒湿槽内に４日間以上設置し、質量変化がないことを確認後、同様にノギスで標点間距離を計測し、下記の式により長さ変化率を計測した。
【００５４】
吸湿時の長さ変化率〔％〕＝（吸湿後の寸法／試験前寸法−１）×１００
◎：  長さ変化率が０．０4％未満を◎とした。
○：  長さ変化率が０．０４％以上０．０７％未満の範囲を○とした。
△：  長さ変化率が０．０７％以上０．１０％未満の範囲を△とした。
×：  長さ変化率が０．１０％以上を×とした。
＜強度特性評価＞
得られた繊維板において、ＪＩＳ Ａ ５９０５（繊維板）に基づく曲げ強さ試験を行うことによって曲げ強度を測定した。
◎：  曲げ強度が４０ＭＰａ以上を◎とした。
○：  曲げ強度が３０ＭＰａ以上４０ＭＰａ未満の範囲を○とした。
△：  曲げ強度が２０ＭＰａ以上３０ＭＰａ未満の範囲を△とした。
×：  曲げ強度が２０ＭＰａ未満を×とした。
【００５５】
評価結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2014151542.tif 000003
【００５７】
表１に示されるように、比較例１、２の製造方法で得られた繊維板では、強度、寸法安定性ともに十分でなかったのに対し、実施例１〜７については、いずれの場合にでも、強度および寸法安定性が向上していることが確認された。
【００５８】
中でも、実施例１、３、４、６に示すように、気流搬送式で液状樹脂をスプレー塗布し、かつ長繊維の比率が５０質量％以上７５質量％以下（短繊維の比率が２５質量％以上５０質量％以下）の場合には、強度４０ＭＰａ以上、寸法変化率が０．０４％未満と、極めて優れた物性を示すことが確認された。
【００５９】
実施例１〜７と比較例２の対比から、強度および寸法安定性に優れた繊維板をより簡便に製造することができることが確認された。繊維板の低コストでの製造が図られる。
【００６０】
実施例１、２の比較からは、攪拌状態が気流搬送式の方が、機械攪拌式にくらべ、より優れた物性を示すことが確認された。
【符号の説明】
【００６１】
３  長繊維
４  短繊維
６  液状の熱硬化性樹脂
【図１】
2014151542.tif 000004
【図２】
2014151542.tif 000005