(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系芯材の表面に貼り合わせられる木質系合板の強度補強材において、シートと紙の２層構造でシート側を木質系芯材に貼り合わせる強度補強材であって、
シートはガラス繊維  ３００〜１，２００  デニールの繊維束を縦方向２５〜７５ｇ／ｍ２  、横方向２５〜７５ｇ／ｍ２  となるように配列して接着剤で接着してネット状に形成され、
紙は  １００〜  ３００ｇ／ｍ２  でありシートに接着一体化されていることを特徴とする木質系合板の強度補強材。
【請求項２】
ガラス繊維の繊維束の打ち込み本数は、３〜４本／ｃｍの範囲で、縦および横方向に夫々４０〜６０ｇ／ｍ２  になるように配列されたことを特徴とする請求項１に記載の木質系合板の強度補強材。
【請求項３】
ガラス繊維同士を接着する接着剤はアクリル酸エステル，エチレン酢ビ，エチレン酢ビと塩ビ／アクリル，ウレタン，ポリエステルなどの水性エマルジョンおよびポリビニルアルコールなど水溶性高分子溶液とメラミンなどの架橋剤，増粘剤，消泡剤からなる水系の溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の木質系合板の強度補強材。
【請求項４】
前記紙がフェノール樹脂，メラミン樹脂，またはエポキシエマルジョン等の熱硬化性樹脂の含浸紙であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の木質系合板の強度補強材。
【請求項５】
前記紙は未硬化のフェノール樹脂を含浸させたプリプレグであり、これをシートに  １５０〜１７０  ℃の温度で圧着したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の木質系合板の強度補強材。
【請求項６】
前記紙は耐熱温度  １２０℃以上の合成樹脂で３０ｇ／ｍ２  以下にコーティングされたコート紙であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の木質系合板の強度補強材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パーティクルボードやベニア合板に代表される木質系合板の表面に貼り合わされる強度補強材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベニア合板の表面のベニアは、森林保護の要望から入手が困難になってきている。そこで、木材の廃材から小片をつくり、それに尿素樹脂，尿素メラミン樹脂またはフェノール樹脂をスプレーし、熱圧してつくった板状製品であるパーティクルボードが安定した品質と価格の木質系合板として、かつ森林保護の観点からも見直されてきている。
【０００３】
パーティクルボードは、木材と同様に大気条件の変化に伴い、その含水率と寸法が変化する。含水率１％の変化による膨張率は、合板では  ０．０１１〜０．０１６  であるのに対し、パーティクルボードでは、０．０２〜０．０４と２〜３倍程度大きい。また、強度物性として、曲げ強度は、合板が  ４００〜５００  Ｋｇ／ｃｍ２であるのに対して、パーティクルボードはその比重によって異なるが、比重  ０．７の  ２００タイプで、  １７０〜２２０  Ｋｇ／ｃｍ２と低い値である。建築物の間仕切などに用いるときには、同じ曲げ荷重に耐えるには、合板に比べて厚い板を用いる必要があった。さらに、パーティクルボードは、長期曲げ荷重に対する撓みの増加、すなわちクリープが大きいことも欠点の１つであるが、これは曲げヤング係数が低いことが直接原因しているが、大気の湿度の影響を受けやすく、高湿度環境では、さらにクリープを大きくする原因になっているので、表面に吸脱湿を抑える層をオーバーレイしてクリープを改善している。パーティクルボードは、家具やミシンのテーブル天板，キャビネットなどに使われるときには、化粧単板やプラスチック化粧板を表面に接着して、外観を美しくして使うことが多い。そのときに吸脱湿を抑える性質を付与したオーバーレイをすることも多い。単板を貼った単板貼りパーティクルボードは、曲げ強度を改善されている。単板貼りでは、一方向の曲げ強さしか補強されないので、縦・横両方向の強度を補強するために、２．５  〜３．０  ｍｍのラワン合板を表面に貼り合わせたパーティクルボードコアー合板では曲げ強度３００  〜４００  Ｋｇ／ｃｍ２の製品が得られている。
【０００４】
パーティクルボードの表面に貼り合わされる保護を兼ねた平滑な補強材としては、目の粗いガラス寒冷紗や織布も知られている。これらは、クリープを改善し、強度を向上させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
目の粗いガラス寒冷紗では、基材繊維の強度は十分あるにもかかわらず貼り合わせ後の強度は予測に反して十分な補強効果を発揮しないものであった。これは、目の粗いパーティクルボードに繊維を接着してもその繊維強度を発揮するに足る十分な界面接着強度を得られないことに原因があると考えられる。また、織布は、縦糸，横糸が緻密に織り合わされているために接着剤を十分に内包できず、十分な接着力を得にくいものであった。
【０００６】
そこで、この発明は、資源保護を図りつつ寸法の安定性に優れるとともに十分な強度を備えた木質系合板の強度補強材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、木質系芯材の表面に貼り合わせられる木質系合板の強度補強材において、シートと紙の２層構造でシート側を木質系芯材に貼り合わせる強度補強材であって、シートはガラス繊維  ３００〜１，２００  デニールの繊維束を縦方向２５〜７５ｇ／ｍ２  、横方向２５〜７５ｇ／ｍ２  となるように配列して接着剤で接着してネット状に形成され、紙は  １００〜  ３００ｇ／ｍ２  でありシートに接着一体化されたものである。
【０００８】
【作用】
パーティクルボードは曲げ破断での引張表面伸びは１％以下で破断する伸びの小さい材料であり、そのため曲げ強度を向上させるには繊維を有する強度補強材を表面に貼り合わせることが有効であり、高弾性率の繊維が補強の効果が大きい。補強用の繊維としては、高弾性率の繊維が補強の効果が大きい。弾性率の高い繊維としては、カーボン繊維，アラミド繊維，芳香族ポリエステル繊維，ガラス繊維があるが、カーボン繊維，アラミド繊維，芳香族ポリエステル繊維は高価であり、またその表面が接着剤に対し不活性である。この発明では安価なガラス繊維を縦方向と横方向とに配列して接着剤で接着したシートを木質系芯材の表面に貼り合わせるとともに、このシートに  １００〜３００  ｇ／ｍ２  の紙を接着一体化したので、十分な曲げ強度と寸法安定性に優れたものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の好適な実施例を図面を参照にして説明する。
【００１０】
図１に示す実施例において、パーティクルボード等の木質系芯材１の表面にシート２及び紙３を貼り合わせてある。シート２と紙３とが強度補強材を構成する。木質系芯材１としては、木質系繊維ボード，木毛セメントボード等も使用できる。
【００１１】
シート２は、ガラス繊維  ３００〜１，２００  デニールの繊維束を縦方向２５〜７５ｇ／ｍ２  、横方向２５〜７５ｇ／ｍ２  となるように配列して接着剤で接着して形成されている。このガラス繊維は、好ましくは、繊維束の打ち込み本数は３〜４本／ｃｍの範囲であり、縦および横方向に４０〜６０ｇ／ｍ２  になるように配列される。
【００１２】
紙３は、  １００〜３００ｇ／ｍ２  で、例えば石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ）、クラフト紙（  １８０ｇ／ｍ２  ）等の他にフェノール樹脂，  メラミン樹脂，  またはエポキシエマルジョン等の熱硬化性樹脂を含浸させた含浸紙等であってもよい。コート紙は、耐熱温度  １２０℃以上の合成樹脂で３０ｇ／ｍ２以下にコーティングされたものが好適に使用できる。
【００１３】
シート２に用いる繊維材料としてガラス繊維を選択したのは次の実験結果からも明らかなように他の繊維材料よりも安くかつ曲げ強度も大きいからである。ここで、厚み２０ｍｍ，  幅  １７５  ｍｍ  ，  長さ  ３５０ｍｍのパーティクルボード（木質系芯材１）（Ｐ−２００タイプ）に３種類（ガラス繊維，ビニロン繊維，ポリエステル繊維）の繊維束を所定の密度に配列させ、常温硬化型エポキシ樹脂を１５ｇ／ｍ２  の割合で塗布し、室温で１時間放置し、次いで繊維上に  １００μｍの厚みのＰＦＡフィルムを置いて圧力（０．５  Ｋｇ／ｃｍ２）をかけたまま室温で２０時間放置した。このようにして作られたものを幅５０ｍｍ，  長さ  ３５０ｍｍに切断した試験片を用いて試験機（オートグラフ）でスパン長さ  ３００ｍｍ，  テスト速度５ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で曲げ強度を測定した結果が次の表１である。表１中の数値の単位はＫｇ／ｃｍ２である。
【００１４】
【表１】
0003586318.tif 000002
【００１５】
パーティクルボード（Ｐ−２００タイプ）だけの曲げ強度は  ２０４Ｋｇ／ｃｍ２である。繊維補強なしのエポキシ樹脂塗布の硬化パーティクルボードの曲げ強度は２３７  Ｋｇ／ｃｍ２である。ガラス繊維は日東紡（株）のものを、ビニロン繊維は（株）クラレの５５０１を、ポリエステル繊維は（株）帝人の５０３Ｚを夫々使用した。表１から明らかなように、シート２に使用する繊維材料としてはガラス繊維が好適であり、  １，２００デニールのガラス繊維を３〜４本／ｃｍの密度で打ち込んだものでは  ３００Ｋｇ／ｃｍ２以上の強度が得られる。また、引張ヤング率も表１中のビニロン繊維で３，７００Ｋｇ／ｍｍ２，ポリエステル繊維で１，４００Ｋｇ／ｍｍ２  であったのに対し、ガラス繊維は６，４００Ｋｇ／ｍｍ２  であった。
【００１６】
実施例１
１，２００  デニールのガラス繊維を縦方向と横方向とに夫々配列したものをポリアクリル酸エチルエステルエマルジョン（樹脂固形分４４．５％）を水で２倍希釈した接着剤液に図２に示す装置で浸漬して絞り、次いで乾燥させてネット状のシート２を形成した。このシート２に対し、石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ）に接着剤液を２０ミルコート（バーコーターでコート）したものを重ね合わせ、シート２側に離型フィルムを重ね、１２０  ℃  ０．５Ｋｇ／ｃｍ２で５分間加熱，加圧して接着一体化した後に離型フィルムを剥がして強度補強材を形成した。繊維束の打ち込み本数を変え、接着剤を変えたものを夫々  ２１８Ｋｇ／ｃｍ２の曲げ強度を有するパーティクルボード（２０×１７５×３５０（ｍｍ））の両面に貼り合わせたものの夫々の曲げ強度を測定した結果を次の表２に示す。
【００１７】
【表２】
0003586318.tif 000003
【００１８】
強度補強材とパーティクルボードの接着は、Ｐ−２００タイプのパーティクルボードに、水系フェノール樹脂接着剤液を  ３００μｍの厚みに塗布して、強度補強材を重ね合わせ１０分間放置し、次いで  １５０℃、  ０．５Ｋｇ／ｃｍ２で５分間加熱，加圧して接着して作成した。作成した補強パーティクルボードから、幅５０ｍｍ，  長さ  ３５０ｍｍの試験片を切り出して、オートグラフ（島津製作所製）にて、スパン：３００  ｍｍ，  テストスピード：５ｍｍ／ｍｉｎ  で曲げ強度を測定した。なお、パーティクルボードの両面に石膏ボード紙のみを貼り合わせたものの曲げ強度は、  ２３５Ｋｇ／ｃｍ２であった。また、この表２から明らかなように、ガラス繊維の密度が４本／ｃｍを超えると（表２中では６本／ｃｍ）パーティクルボードとの接着強度が低下して補強強度は小さくなる。したがって、好適には３〜４本／ｃｍである。
【００１９】
実施例２
シート２を実施例１と同様の方法で形成（１，２００  デニール，３本／ｃｍ）し、紙３としては、フェノール樹脂を石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ）に含浸させたものを用いた。フェノール樹脂（アイカオレンジＰ−６７）をメタノールで２倍に希釈した溶液に石膏ボード紙を含浸し、シート２との接着面を５０ミルのバーコーターで過剰液をかきとり、次いで  １０５℃の熱風乾燥機で２０分間乾燥し、フェノール樹脂付着量３０％のフェノール含浸紙を作成した。このような紙３を表３に示す接着剤（２種類）を用いてシート２に貼り合わせた強度補強材をパーティクルボードに貼り合わせたものについて実施例１と同様の方法で曲げ強度を測定した。また、表３中の「加熱圧着」は、紙３が未硬化のフェノール樹脂を含浸させたプリプレグであり、これをシート２に  １６０℃、１Ｋｇ／ｃｍ２の圧力を３０分間加えて貼り付けた強度補強材である。また、強度補強材をパーティクルボードに貼り合せる接着剤としては、
水系フェノール樹脂          １００  Ｗ％
小麦粉                        １５  Ｗ％
水                            ２０  Ｗ％
の組成物を使用した。
【００２０】
【表３】
0003586318.tif 000004
【００２１】
表３から明らかなように、フェノール樹脂含浸プリプレグ紙（紙３）とネット状のシート２とを加熱，加圧で接着したときに、紙の湿潤の影響がなく、最も高い補強後の曲げ強度が得られている。
【００２２】
実施例３
１，２００  デニールのガラス繊維を縦方向，  横方向ともに密度２本／ｃｍ、３本／ｃｍ、４本／ｃｍに配列した３種類のものをエチレン酢ビ−塩ビエマルジョン（固形分５０％）を水で２倍に希釈した接着剤液に含浸し、次いで乾燥させてネット状のシート２を作成した。紙３は、アルコール溶液系フェノール樹脂（アイカオレンジＰ−７５）をメタノールで１：１に希釈した液に石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ）を含浸し、シート２の接着面を７５ミルのバーコーターで、反対面を５ミルのバーコーターで過剰液をかきとり、  １１０℃熱風乾燥機で２０分間乾燥して、樹脂付着量２５％のフェノール含浸プリプレグ紙を作成した。そして、シート２と紙３とを１７０  ℃，  ２Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で３０秒間加熱，加圧して接着複合して強度補強材を作成した。作成した強度補強材をユリア・メラミン接着剤を  ２００μｍ厚みに塗布したパーティクルボードＰ−２００と重ね合わせ、１０分間室温放置し、次いで  １５０℃，  １０Ｋｇ／ｃｍ２，５分間加熱，加圧して接着した。曲げ強度の測定は、実施例１と同様に行なった。その結果は表４に示す通りである。使用したパーティクルボード自体の曲げ強度は  ２２５Ｋｇ／ｃｍ２  である。
【００２３】
【表４】
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【００２４】
強度補強材を作成するとき、シート２と紙３とを夫々個別に作成した後に両者を貼り合わせるよりも、シート２の作成時に紙３を貼り合わせる方が工程も少なく、接着剤の使用量も少なくなる。また、接着剤として水系接着剤を使用する場合、シート２の作成時にシート２と紙３とを同時に貼り合わせると、接着剤の塗布を、紙３の全面にすることなく糸部分のみとすることができるので、紙３の湿潤・乾燥による伸び縮みが少なくなり、繊維束の弛みは非常に少なくできるので好ましい。また、溶剤系の接着剤を使用しなくても、またプリプレグ状態の紙３との加熱，加圧接着法でのようなシート２の接着面での過剰な樹脂付着量を付与しなくても接着が可能であり、繊維補強の効果が大きい。
【００２５】
実施例４
紙３として、石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ），フェノール樹脂液に含浸・乾燥した樹脂付着量２０％の石膏ボード紙，  およびクラフト紙（  １８０ｇ／ｍ２  ）に３０ｇ／ｍ２  のポリプロピレン樹脂をラミネートしたラミネート紙の３種類を用い、シート２は１，２００  デニールで密度（縦横とも）２本／ｃｍ，  ３本／ｃｍ，  ４本／ｃｍの３種類のものを水性ウレタンエマルジョン（固形分４０％）を水で２倍に希釈した接着剤液に含浸させ、乾燥前の各シート２を紙３に重ね合わせて乾燥させた。このように作成された強度補強材を実施例３と同じ組成の接着剤を  ３００μｍの厚みに塗布したパーティクルボード（Ｍ−２００，曲げ強度  ２２２Ｋｇ／ｃｍ２）と重ね合わせて加圧，  加熱して木質系合板を作成した。加熱，  加圧の条件は、  １２０℃，  ０．５  Ｋｇ／ｃｍ２で５分間行なった。そして、実施例１と同様に曲げ強度を測定した結果は表５に示す通りである。
【００２６】
【表５】
0003586318.tif 000006
【００２７】
実施例５
石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ）をメタノール可溶フェノール樹脂液（アイカオレンジＰ−７５）とメタノール１：１で希釈した液に含浸し、  １２０℃，  ２０分間乾燥した樹脂付着量を１６〜１８％のフェノール樹脂含浸紙とした。１，２００  デニールのガラス繊維束を縦横３本／ｃｍの密度で配列したものを固形分２０〜２５％の接着剤液（エマルジョン樹脂）に含浸し、樹脂付着量１０〜２０％になるようにニップロールでニップしたものが乾燥しないうちに上述の紙３を重ね合わせ、  １２０〜１３０  ℃で乾燥させて強化補強材を作成した。そして、実施例３と同じ組成のユリア・メラミン樹脂接着剤液を  ３００μｍ厚みに塗布したＭ−２００のパーティクルボードと重ね合わせ、１０分間放置してから  １３０℃，  ０．５  Ｋｇ／ｃｍ２で１０分間加熱，加圧して強化補強材とパーティクルボードを接着して木質系合板を作成した。この木質系合板について実施例１と同様に曲げ強度を測定した。その結果は、表６に示す通りであった。
【００２８】
【表６】
0003586318.tif 000007
【００２９】
実施例６
水溶性フェノール樹脂（Ｐ−１４）を水で３倍希釈した溶液、およびエポキシエマルジョン（ＥＮ−０２７０）を水で  ２．５倍希釈した溶液に、石膏ボード紙（  ２２０ｇ／ｍ２  ）を含浸し、線圧１Ｋｇ／ゴムロールでニップしたあと  １２０℃の熱風乾燥機で２０分間乾燥して、２種類の樹脂含浸紙を作成した。夫々の紙３の樹脂含浸量はフェノール樹脂：１１．５％、エポキシ樹脂：  ９．８％であった。１，２００  デニールのガラス繊維を３本／ｃｍの密度（縦横とも）で配列した、水性ウレタンエマルジョン（固形分４０％）を水で２倍に希釈した接着剤液に含浸させ、乾燥する前に紙３と重ね合わせ、その後乾燥させて一体化させ強化補強材を作成した。実施例１と同様な方法で作成したシート２とこの強化補強材を用いて木質系合板を作成して実施例１と同様に曲げ強度を測定した。その結果は表７に示す通りであった。このとき使用したパーティクルボードの強度は  ２２２  Ｋｇ／ｃｍ２  である。
【００３０】
【表７】
0003586318.tif 000008
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、強化補強材はシートと紙の２層構造であり、シートはガラス繊維  ３００〜１，２００  デニールの繊維束を縦方向２５〜７５ｇ／ｍ２，横方向２５〜７５ｇ／ｍ２  となるように配列して接着剤で接着してネット状に形成され、紙は  １００〜  ３００ｇ／ｍ２  でありシートに接着一体化されるので、森林資源保護の要望を満足し、曲げ強度が向上し、縦横の繊維の存在により寸法安定性にも優れる。また、紙とガラス繊維と接着剤で作成されるので、安価であり、紙の存在はガラス繊維の配列を保持し、曲げ強度に部分的偏りが生ずるのを防止する。また、曲げ強度を一定レベル以上にするには、ガラス繊維束の打ち込み本数は３〜４本／ｃｍの範囲で、縦および横方向に４０〜６０ｇ／ｍ２  になるように配列する。さらに、縦横のガラス繊維を接着する接着剤として、アクリル酸エステル，エチレン酢ビ，エチレン酢ビと塩ビ／アクリル，ウレタン，ポリエステルなどの水性エマルジョンおよびポリビニルアルコールなど水溶性高分子溶液とメラミンなどの架橋剤，増粘剤，消泡剤からなる水系の溶液を用いた場合には、エポキシ樹脂等の硬化時間が長いものや熱可塑性ホットメルト樹脂のように剪断接着強さに劣るものに比べて取扱い性、安定性、硬化温度時間等に優れる。さらにまた、紙として熱硬化性樹脂の含浸紙を使用すれば曲げ強度が向上し、特にプリプレグ紙はより一層の曲げ強度の向上が図れる。コート紙を用いたものも曲げ強度の向上に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の好適な実施例を示す断面図。
【図２】シート作成の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１  木質系芯材
２  シート
３  紙
【図１】
0003586318.tif 000009
【図２】
0003586318.tif 000010