(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏層に木材薄片、内層に木材小片を用いた木質複合板において、フォーミング後の表裏層の含水率を１０〜１２％に調整し、熱圧温度１６０〜２４０℃で、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力を３．５〜６．０ＭＰａに制御して熱圧成形することにより、熱圧時のフォーミングマットに圧力が発生した時点から最大圧力到達を経て１．０ＭＰａまで緩和される時間が短縮され、かつ、高い厚さ方向の表裏層密度が形成されることを特徴とした寸法安定性と強度性能に優れた木質複合板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材用または家具用部材として用いられる木質複合板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より建材用、家具用部材として用いられる木質板としては、強度性能、寸法安定性に優れた合板が広く用いられてきた。しかし、近年の優良大径木の減少など資源上の問題や小径間伐木や廃材の利用など環境上の問題から、木質板は低質な資源を有効に活用できるＯＳＢ、パーティクルボード、繊維板などへ転換されている。
【０００３】
特に、構造用途としてはＯＳＢの利用が拡大している。しかし、ＯＳＢは、コスト的な問題から我が国では生産されておらず、また輸入品にも寸法安定性（吸水厚さ膨張率）に問題があった。そこで、ＯＳＢをより安価に生産するために、表裏層に原木等からの木材薄片、内層に廃材など安価な木材小片を用いた木質複合板の検討が行われてきた。
【０００４】
そして、内層に木材小片を用いたための強度性能の不足や、表裏層に木材薄片を用いたための吸水厚さ膨張率の増大に対して改善が図られてきた（第４７回日本木材学会大会研究発表要旨集２７７頁、木材学会誌Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．６，４７１−４７８頁、木材学会誌Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．６，５８１−５８６頁）。さらに、接着剤添加率の低減と製品の軽量化が検討されてきた（第５０回日本木材学会大会研究発表要旨集２７１頁）。
【０００５】
しかし、製品サイズが大きい場合、熱圧時に内部水蒸気が抜けにくいために生じるパンクの問題や、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力の影響が検討されていないなどの問題があった。また、接着剤添加率の低減と製品の軽量化を目的としているため、寸法安定性や強度性能の向上が検討されていないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明における課題は、合板やＯＳＢに代わり、我が国の原料事情に適した、表裏層に原木等からの木材薄片、内層に廃材からの安価な木材小片を用いる木質複合板について、パンクの問題や熱圧時の最大圧力の影響を検討し、その寸法安定性や強度性能を飛躍的に改善することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決する手段は、表裏層に木材薄片、内層に木材小片を用いる木質複合板において、フォーミング後の表裏層の含水率、熱圧温度、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力の３条件を制御して熱圧成形することを特徴とする寸法安定性と強度性能に優れた木質複合板の製造方法による。
【０００８】
【作用】
従来、ＯＳＢのように全層に木材薄片を用いる場合、熱圧時に金網状のコール板を用いずにパンクを生じさせないためには、フォーミング後の全層の含水率を７％および熱圧温度を１５０℃以下にする必要があった。しかし、本発明により開発された木質複合板の製造方法は、内層に熱圧時の内部水蒸気が放出されやすい木材小片を用いることにより、フォーミング後の表裏層の含水率を１０〜１４％、熱圧温度を１６０℃以上に高めることが可能となる。
【０００９】
木質板の厚さ方向の密度分布は、強度性能の面からは表裏層が高密度であることが望ましい。また、吸水厚さ膨張率の面からは、熱圧時のフォーミングマットに圧力が発生した時点から最大圧力到達を経て１．０ＭＰａまで緩和される時間（有効加圧時間）が短いほうが望ましいことが知られている。
【００１０】フォーミング後の表裏層の含水率を１０〜１２％、熱圧温度を１６０〜２４０℃とし、フォーミングマットに発生する最大圧力を３．５〜６．０ＭＰａに制御して熱圧成形するという３条件がそろった場合、最も高い表裏層密度が形成され、かつ、熱圧時の有効加圧時間が最も短くなる。
【００１１】
高い表裏層密度が形成される結果、内層に木材小片を用いる場合でも、強度性能に優れた木質複合板が得られる。さらに、熱圧時の有効加圧時間が短縮される結果、吸水厚さ膨張率が抑制されるため、寸法安定性にも優れた木質複合板が得られるという格別の作用を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の木質複合板の製造方法を詳細に説明する。表裏層に用いる木材薄片の寸法の平均値は、長さ２０〜３００ｍｍ、幅５〜１００ｍｍ、厚さ０．２〜０．８ｍｍが適当である。長さが２０ｍｍより短いと、板の強度性能が不十分となり、逆に長さが３００ｍｍより長いと、製造工程上、取り扱いが難くなる。また、厚さが０．２ｍｍより薄いと製造工程上、取り扱いが難しくなり、逆に０．８ｍｍより厚いと板の寸法安定性や強度性能が不十分となる。
【００１３】
内層には木材小片を用いる。本発明における木材小片とは、主にパーティクルボードに使われている木材小片を指すが、表裏層に用いた木材薄片のダストを含む場合もある。層構成は重量比で表層：内層：裏層＝１：２：１〜１：５：１程度である。内層の割合が１：２：１より小さいと、安価な木材小片の割合が減少し、内層の割合が１：５：１より大きくなると、表裏層に内層の木材小片が露出するなどの問題が生じる。
【００１４】
製品の気乾密度は０．４０〜０．８０ｇ／ｃｍ３が好ましい。気乾密度が０．４０ｇ／ｃｍ３より低いと十分な強度性能が得られず、また、０．８０ｇ／ｃｍ３より高いと、その重さゆえに取り扱い上不都合を生じる。
【００１５】
接着剤は、メラミン・ユリア共縮合樹脂、イソシアネート樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂など通常のあらゆる接着剤を使用することができる。
【００１６】
フォーミングは、異方性の小さな材料が要求される場合、表裏内層ともに無配向が好ましい。一方、長さ方向の強度性能が要求される材料の場合、表裏層の木材薄片を長さ方向に配向させることが好ましい。
【００１７】フォーミング後の表裏層の含水率は１０〜１２％、好ましくは１０〜１１％、内層の含水率は熱圧時間や製品の表裏層密度との関係から１０％以下が適当である。表裏層の含水率が１０％より低いと、熱圧時の有効加圧時間が長くなり、吸水厚さ膨張率が高くなる、製品の表裏層密度が高くならず十分な強度性能が得られないなどの問題を生じる。一方、表裏層の含水率が１５％以上であると、熱圧時の過程で内部水蒸気が放出されずにパンクを生じるなどの問題を生じる。また、表裏層の含水率が１２％以上であると熱圧時間が長くなる傾向がある。
【００１８】
熱圧温度は１６０℃〜２４０℃、好ましくは２００℃とする。熱圧温度が１６０℃より低い場合、熱圧時間が長くなるため生産効率が低下することや、製品の表裏層密度が高くならないため十分な強度性能が得られないなどの問題を生じる。一方、２４０℃より高い場合には、製品表面が熱劣化により脆弱化し、強度性能が低下するなどの問題を生じる。
【００１９】
熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力は３．５〜６．０ＭＰａ、好ましくは５．５ＭＰａ程度である。フォーミングマットに発生する最大圧力が３．５ＭＰａより低い場合には、熱圧時の有効加圧時間が長くなる、製品の表裏層密度が高くならないなどの問題を生じる。一方、フォーミングマットに発生する最大圧力が６．０ＭＰａより高い場合にも、製品の表裏層密度が高まらないなどの問題を生じる。
【００２０】
【実施例１】
表裏層用に、長さの平均値が６０ｍｍ、幅の平均値が２４ｍｍ、厚さの平均値が０．５ｍｍの木材薄片、内層用にナイフリングフレーカーで切削された４．３ｍｍふるい下かつ２．２ｍｍふるい上の木材小片を作成した。これら木材薄片および木材小片にメラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤を表裏内層ともに添加率（全乾木質重量に対する接着剤の固形分重量比）１０％、エマルジョンタイプの撥水剤を表裏内層ともに添加率０．５％、フォーミング後の含水率を所定の値に調整するための添加水を混合した接着剤溶液を添加した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成は重量比で表層：芯層：裏層＝１：４：１とし、製品の気乾密度０．６５ｇ／ｃｍ３となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１４％、内層の含水率は７％とした。熱圧温度１７０℃、熱圧時間６分で、厚さ１２ｍｍ、長さ９００ｍｍ、幅９００ｍｍの試験体を熱圧成形した結果、パンクを生じなかった。
【００２１】
【比較例１】
実施例１と同じ表裏層用木材薄片と内層用木材小片に実施例１と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるように添加水の量は調整した。実施例１と同様に配向は行わず、実施例１と同じ層構成、製品の気乾密度となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１５％、内層の含水率は７％とした。熱圧温度１７０℃、熱圧時間６分で実施例１と同一寸法の試験体を熱圧成形した結果、パンクを生じた。
【００２２】
【比較例２】
表裏層、内層ともに実施例１と同じ木材薄片を用い、実施例１と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるように添加水の量は調整した。実施例１と同様に配向は行わず、実施例１と同じ層構成、製品の気乾密度となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は７％、内層の含水率は７％とした。熱圧温度１５０℃、熱圧時間６分で実施例１と同一寸法の試験体を熱圧成形した結果、パンクを生じなかった。
【００２３】
【比較例３】
表裏層、内層ともに実施例１と同じ木材薄片を用い、実施例１と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるように添加水の量は調整した。実施例１と同様に配向は行わず、実施例１と同じ層構成、製品の気乾密度となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は７％、内層の含水率は７％とした。熱圧温度１６０℃、熱圧時間６分で実施例１と同一寸法の試験体を熱圧成形した結果、パンクを生じた。
【００２４】
これらの結果から明らかなように、本発明による木質複合板の製造方法は、内層に木材小片を用いることにより、表裏層含水率を上限で１４％、プレス温度を１６０℃以上にできる。
【００２５】
【実施例２】
実施例１と同様の表裏層用木材薄片と内層用木材小片を作製した。これら木材薄片と木材小片にメラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤を表裏内層とも添加率１０％、エマルジョンタイプの撥水剤を表裏内層ともに添加率０．５％、フォーミング後の含水率を所定の値に調整するための添加水を混合した接着剤溶液を添加した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成は重量比で表層：芯層：裏層＝１：４：１とし、製品の気乾密度０．６５ｇ／ｃｍ３、製品寸法が厚さ１２ｍｍ、長さ３００ｍｍ、幅３５０ｍｍとなるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１２％、内層の含水率は９％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力４．２ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、ＪＩＳ  Ａ  ５９０８に従って、気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表１に示す。
【００２６】
【比較例４】
実施例２と同じ木材薄片と木材小片に実施例２と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるように添加水の量は調整した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成、製品密度、製品寸法ともに実施例２と同じとした。フォーミング後の表裏層の含水率は８％、内層の含水率は９％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力３．４ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例２と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
【比較例５】
実施例２と同じ木材薄片と木材小片に実施例２と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるように添加水の量は調整した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成、製品密度、製品寸法ともに実施例２と同じとした。フォーミング後の表裏層の含水率は１２％、内層の含水率は９％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力３．１ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例２と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【比較例６】
実施例２と同じ木材薄片と木材小片に実施例２と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるように添加水の量は調整した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成、製品密度、製品寸法ともに実施例２と同じとした。フォーミング後の表裏層の含水率は８％、内層の含水率は９％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力４．２ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例２と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003600839.tif 000002
【００３０】
表１から明らかなように、本発明により製造された実施例２の木質複合板は、比較例４，５，６の木質複合板と比較して強度性能と寸法安定性が顕著に向上している。
【００３１】
【実施例３】
表裏層用に、長さの平均値が６０ｍｍ、幅の平均値が２３ｍｍ、厚さの平均値が０．３ｍｍの木材薄片、内層用に実施例１と同様の木材小片を作成した。これら木材薄片および木材小片にイソシアネート樹脂接着剤を表裏層に添加率８％、内層に添加率５％、エマルジョンタイプの撥水剤を表裏内層ともに添加率０．５％、フォーミング後の含水率を所定の値に調整するための添加水を混合した接着剤溶液を添加した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成は重量比で表層：芯層：裏層＝１：４：１とし、製品の気乾密度０．６５ｇ／ｃｍ３、製品寸法が厚さ１２ｍｍ、長さ９００ｍｍ、幅９００ｍｍとなるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１１％、内層の含水率は７％とし、熱圧温度１７０℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力４．６ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、ＪＩＳ  Ａ  ５９０８に従って、気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３２】
【実施例４】
実施例３と同じ表裏層用木材薄片と内層用木材小片に実施例３と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるよう添加水の量は調整した。実施例３と同様に配向は行わず、実施例３と同じ層構成、製品の気乾密度、製品寸法となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１２％、内層の含水率は７％とし、熱圧温度１７０℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力４．６ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例３と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
【実施例５】
実施例３と同じ表裏層用木材薄片と内層用木材小片に実施例３と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。ただし、フォーミング後の含水率が所定の値となるよう添加水の量は調整した。実施例３と同様に配向は行わず、実施例３と同じ層構成、製品の気乾密度、製品寸法となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１４％、内層の含水率は７％とし、熱圧温度１７０℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力５．０ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例３と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
0003600839.tif 000003
【００３５】
表２から明らかなように、本発明による木質複合板の製造方法は、フォーミング後の表裏層含水率が１１〜１４％いずれの場合も、強度性能と寸法安定性に優れている。
【００３６】
【実施例６】
実施例１と同様の表裏層用木材薄片と内層用木材小片を作成した。これら木材薄片および木材小片にメラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤を表裏内層ともに添加率５％、エマルジョンタイプの撥水剤を表裏内層ともに添加率０．５％、フォーミング後の含水率を所定の値に調整するための添加水を混合した接着剤溶液を添加した。表裏内層ともに配向は行わず、層構成は重量比で表層：芯層：裏層＝１：４：１とし、製品の気乾密度０．５８ｇ／ｃｍ３、製品寸法が厚さ１２ｍｍ、長さ３００ｍｍ、幅３５０ｍｍとなるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１２％、内層の含水率は８％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力４．８ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、ＪＩＳ  Ａ  ５９０８に従って、気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表３に示す。
【００３７】
【実施例７】
実施例６と同じ表裏層用木材薄片と内層用木材小片に実施例６と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。実施例６と同様に配向は行わず、実施例６と同じ層構成、製品の気乾密度、製品寸法となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１２％、内層の含水率は７％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力５．４ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例６と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表３に示す。
【００３８】
【比較例７】
実施例６と同じ表裏層用木材薄片と内層用木材小片に実施例６と同じ接着剤溶液を同じ添加率で添加した。実施例６と同様に配向は行わず、実施例６と同じ層構成、製品の気乾密度、製品寸法となるようにフォーミングを行った。フォーミング後の表裏層の含水率は１２％、内層の含水率は８％とした。熱圧温度２００℃、熱圧時間６分、熱圧時のフォーミングマットに発生する最大圧力６．７ＭＰａで熱圧成形した。得られた木質複合板について、実施例６と同様の気乾密度、はく離強さ、曲げ強さ、吸水厚さ膨張率を測定した。その結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
0003600839.tif 000004
【００４０】
表３から明らかなように、本発明により製造された実施例６，７の木質複合板は、比較例７の木質複合板と比較して寸法安定性と強度性能が向上している。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の製造方法により得られた木質複合板は、従来の優良大径木を原料とする合板や海外生産されているＯＳＢに代わり、国内の小径間伐木や廃材など低質な原料を有効利用できる安価で環境にやさしい材料としての普及が期待できる。また、原料は低質であるが、合板に代わる木質板として従来問題とされていた寸法安定性や強度性能が大きく改善されているため、建材用または家具用部材として広く用いられることが期待できる。