(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維と、一対の切断刃に挟んで切断された、切断断面の上側の部位は切断刃で切られ、下側の部位は引きはがされた状態となっている靭皮繊維と、接着剤との混合物が板状に形成されていることを特徴とする繊維板。
【請求項２】
前記草本植物から一次製品を取り除いた部分が、バガスであることを特徴とする請求項１に記載の繊維板。
【請求項３】
前記靭皮繊維は、繊維板の表層に配合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、木質繊維に接着剤を供給し、熱圧成形することによって繊維板を製造することが知られている（例えば特許文献１参照）。このような繊維板は、床材、壁材、天井材などの住宅用部材、扉部材、巾木、廻り縁などの造作部材、家具用材料として広く用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０３０２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
繊維板の製造では、原料から木質繊維を得る過程において、特許文献１に示されるように、一般的に木質チップを蒸煮するなど水分を与えて解繊している。このため原料が本来有する撥水性が低下することがある。結果として、繊維板は、吸放湿による寸法の伸び縮みが合板と比べて大きくなり、特に繊維板を床材として使用する場合には、接着施工等において施工が制限されたり、湿気を遮断する材料を要したりする場合がある。このため、吸放湿に対する寸法安定性の向上が望まれている。
【０００５】
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、吸放湿による寸法変動が小さ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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の繊維板は、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維と、一対の切断刃に挟んで切断された、切断断面の上側の部位は切断刃で切られ、下側の部位は引きはがされた状態となっている靭皮繊維と、接着剤との混合物が板状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この繊維板においては、前記草本植物から一次製品を取り除いた部分が、バガスであることが好ましい。
【０００９】
この繊維板においては、前記靭皮繊維は、繊維板の表層に配合されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸放湿による寸法変動が小さい繊維板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の繊維板の一実施形態を示す断面図である。
【図２】切断機による繊維束の切断の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態の繊維板は、植物繊維と接着剤との混合物が熱圧成形されて一定の面積と厚みに板状に形成されている。このような繊維板は、床材、壁材、天井材などの住宅用部材、扉部材、巾木、廻り縁などの造作部材、家具用材料として利用することができる。
【００１４】
図１は、本発明の繊維板の一実施形態を示す断面図である。図１の繊維板１は、芯層２となる中央の層の両側の外側面それぞれに別の層が表層３として積層されており、三層構造とされている。各層には植物繊維が含まれている。芯層２の植物繊維同士、表層３の植物繊維同士は接着剤で接着されている。また芯層２と表層３の界面においても植物繊維同士が接着剤で接着されており、芯層２と表層３とが接着されている。
【００１５】
芯層２及び表層３の各層において繊維長さの異なる繊維や植物種の異なる繊維を用いることができる。例えば、表層３の植物繊維として、その平均繊維長が芯層２の植物繊維よりも短いものを用いることができる。この場合、表面平滑性がより良好な繊維板１を得ることができる。また、同一の層において、繊維長の異なる繊維や植物種の異なる繊維を併用して配合することもできる。
【００１６】
繊維板の層構造としては、図１のような三層構造に限定されず、単層構造とすることもできる。
【００１７】
本実施形態では、繊維板を構成する植物繊維の原料として、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したもの（以下、単に植物繊維と記す場合がある。）が用いられる。草本植物から一次製品を取り除いた部分（以下、単に副産物と記す場合がある。）は、利用されずに廃棄処分されることが多い。本実施形態では、このような草本植物の副産物を植物繊維の原料として利用することで、廃棄物を削減し、貴重な資源を節約することができる。また、安価に入手できるため、繊維板のコストを低減できる利点も有する。
【００１８】
草本植物の副産物の具体例として、バガス、稲わら、麦わらなどを挙げることができる。なかでもバガスは、撥水性が良好であり、吸放湿による寸法変動の抑制効果をより向上させることができるので、植物繊維の原料として好ましく用いることができる。
【００１９】
本実施形態では、草本植物の副産物を機械的に破砕している。例えば、ハンマーミル、ボールミル、リファイナ−などの破砕機で破砕することができる。草本植物は、機械的に容易に破砕することができるので、従来から行われているような蒸煮など水分散布して解繊する処理を省略することができる。このため、草本植物が本来有する撥水性が蒸煮などの処理によって低下することを回避できる。よって、植物繊維の原料として、撥水性の低下が抑えられたものを得ることができる。
【００２０】
このようにして得られる植物繊維の原料は、所定の長さに調整される。必要に応じて、従来公知の切断機によって切断することもできる。植物繊維の長さは、例えば、平均繊維長１〜８ｍｍの範囲とすることができる。平均繊維長が１〜８ｍｍの範囲内であれば、繊維板の製造における接着剤散布後の混合過程において、植物繊維同士が絡み合って凝集した状態（ダマ状態）が発生することを抑制できる。これによって、植物繊維の均一な分散が可能となり、均一な品質の繊維板を製造することができる。その結果、吸放湿による寸法変動の抑制効果が良好な繊維板を得ることができる。また、得られる繊維板の表面平滑性も良好となる。
【００２１】
三層構造の繊維板を製造する場合、表層の植物繊維として、その平均繊維長が芯層の植物繊維よりも短いものを用いることができる。例えば、表層の植物繊維として平均繊維長が１ｍｍ以上４ｍｍ未満のものを使用し、芯層の植物繊維として平均繊維長が４ｍｍ以上８ｍｍ以下のものを使用することができる。
【００２２】
本実施形態の繊維板は、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維に靭皮繊維が混合されて形成されている。用いられる靭皮繊維は、ケナフ、ジュート、亜麻、ラミー、ヘンプ、サイザルなどの靭皮繊維系植物を原料とする植物繊維である。これら靭皮繊維系植物は、既に紡績や不織布工業の中で一般的な工業原料として流通しており、安定的な調達が可能である。
【００２３】
靭皮繊維は、セルロース成分が多く、高い引っ張り強度を有している。このため、靭皮繊維を用いることによって強度特性を付与し、良好な強度特性を有する繊維板を得ることができる。また、寸法安定性の観点からは、靭皮繊維系植物を原料とする靭皮繊維は次のような特徴を示す。一般的な植物繊維は、含水率が変化した際の膨潤−収縮挙動が、繊維方向と径方向とにおいて異なっている。例えば、植物繊維の径方向においては含水率１％の変化に対して約０．１〜０．２％の寸法変化を生じるのに対して、繊維方向においては含水率１％の変化に対して約０．０１％と寸法変化が極めて小さい。そのため、このような植物繊維から形成される繊維板の寸法変化挙動は、径方向の大きな寸法変化と繊維方向の小さな寸法変化のバランスにより決定される。靭皮繊維系植物を原料とする靭皮繊維においては、繊維方向の弾性率が極めて大きいために、寸法変化の小さな繊維方向に対して抑制力が働き、その結果、靭皮繊維から形成される繊維板は優れた寸法安定性を示す。また、その抑制力は繊維長が長いほど効果が大きく、一般的な木質繊維板に比べて極めて優れた寸法安定性を示す。よって、靭皮繊維を配合することにより、吸放湿による寸法変動が小さいなど、寸法安定性が良好な繊維板を得ることができる。
【００２４】
靭皮繊維としては、平均繊維長が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましい。かかる範囲内であれば、靭皮繊維をより均一に分散させることできる。その結果、吸放湿による寸法変動の抑制効果がより良好であり、かつ強度特性がより良好な繊維板を得ることができる。
【００２５】
このような靭皮繊維は、靭皮繊維系植物の靭皮部分から得られる繊維束を、所定の長さになるまで従来公知の解繊方法で解繊することによって得ることができる。例えば、解繊機を用いて、繊維束を引きちぎるようにして所定の長さとしている。この場合、繊維束において強度の弱い部分が引きちぎられ、その引きちぎられた部分が靭皮繊維の端部となる。
【００２６】
繊維束を切断機によって所定の長さに切断することもできる。切断機としては、繊維束を切断線に沿って直線的に切断する装置を用いることができる。図２は、切断機による繊維束の切断の説明図である。図２の切断機５は、切断線に沿って直線的に移動する平刃状の切断刃６（ギロチン刃）を備えている。切断刃６は上下に昇降可能である。切断刃６の先端部は、先端ほど厚みが薄くなっており、刃先が断面視でＶ字状に形成されている。切断機５は、靭皮繊維系植物１４からなる繊維束７を支持する繊維束載置台８と切断刃９を備えてもいる。切断刃９は固定刃として繊維束載置台８に固定されている。繊維束載置台８と切断刃９で繊維束７を支え、繊維束７の上から切断刃６を下降させることで、一対の切断刃６，９に挟んで繊維束７を切断することができる。
【００２７】
繊維束７が一対の切断刃６，９で切断される際、繊維先端がややお辞儀する形となる。このため、切断された各靭皮繊維４の切断断面を微視的に見ると、切断断面の上側の部位は切断刃６で切られ、下側の部位は引き剥がされた状態となる。このようにして切断された靭皮繊維４の端部は、上記した従来公知の解繊方法にて得られた靭皮繊維の端部とは異なり、ちぎれ難い部分（繊維束において強度の強い部分）で形成され得る。ちぎれ難い部分は剛直に形成されている。また、靭皮繊維４の切断断面において引き剥がされた部位は、切断刃６で切られた部位と比較して接着剤が繊維内部に浸透しやすい。このため、上記のように切断された靭皮繊維４を用いることで、靭皮繊維４の剛直な部分をその他の植物繊維と接着させやすくなる。結果として、靭皮繊維４の剛直な部分とその他の植物繊維との接着性が強化され、繊維板の強度や吸放湿による寸法変動の抑制効果をさらに高めることができる。
【００２８】
このような靭皮繊維は、多層構造の繊維板を含めて繊維板全体にわたって配合することができる。例えば、図１に示されるような三層構造の繊維板において、表層及び芯層に靭皮繊維を配合することもできる。
【００２９】
靭皮繊維を繊維板の表層のみに配合することもできる。靭皮繊維を繊維板の表層のみに配合する場合でも、靭皮繊維の存在によって、繊維板の強度をより高めたり、吸放湿による寸法変動の抑制効果をより高めたりすることができる。この場合、繊維板全体における植物繊維の含有量を多くすることができる。本実施形態において用いられる、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維は、安価に入手できるため、繊維板の強度をより高めつつ、また、吸放湿による寸法変動の抑制効果をより高めつつ、繊維板のコストを低減することができる。
【００３０】
靭皮繊維は、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維と比較すると、体積としては嵩密度が低い。このため、この植物繊維に対して靭皮繊維の均一な分散を容易に実現するためには、上記の植物繊維と靭皮繊維とを混合する際、上記の植物繊維よりも靭皮繊維の方が重量比で少なくなるように混合することが望ましい。この観点から、図１に示されるような三層構造の繊維板において、靭皮繊維を繊維板の表層のみに配合する場合、その表層の部分の靭皮繊維の混合率は、表層を構成する上記の植物繊維に対して４０重量％以下であることが好ましい。また、吸放湿による寸法変動の抑制効果をより向上させる観点から、靭皮繊維の混合率は、表層を構成する上記の植物繊維に対して１０重量％以上であることが好ましい。より好適には、表層の部分の靭皮繊維の混合率が、１５重量％以上２５重量％以下である。繊維板全体にわたって靭皮繊維を配合する場合には、繊維板全体の上記の植物繊維全量に対して３重量％以上３０重量％以下の割合で靭皮繊維を配合することが好ましい。
【００３１】
本実施形態において用いられる接着剤としては、従来公知の繊維板に用いられる接着剤を用いることができる。例えば、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）、ＴＤＩ(トリレンジイソシアネート)、ＭＤＩプレポリマー、ＴＤＩプレポリマー等のイソシアネート樹脂接着剤を用いることができる。また、ユリア樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、ユリア・メラミン共縮合樹脂接着剤や、フェノール樹脂接着剤等を用いることもできる。これらは２種以上を併用することができる。なかでもイソシアネート樹脂接着剤やフェノール樹脂接着剤は、靭皮繊維を含む植物繊維と相性が良く、繊維内部に浸透しやすい。したがって、イソシアネート樹脂接着剤やフェノール樹脂接着剤を用いることで、植物繊維同士の接着性を高めて、繊維板の強度や吸放湿による寸法変動の抑制効果をより高めることができる。また、メラミン樹脂接着剤は靭皮繊維を含む植物繊維の表面部分に拡がりやすく、植物繊維同士を効果的に接着させることができる。このため、イソシアネート樹脂接着剤及びフェノール樹脂接着剤のうちいずれか一方の接着剤と、メラミン樹脂接着剤とを組み合わせて使用することが望ましい。
【００３２】
このような接着剤は、例えば、靭皮繊維を含む植物繊維全量に対して５重量％以上３０重量％以下の範囲内で用いることができる。かかる範囲内の割合で接着剤を用いることにより、植物繊維同士を効果的に接着させることができる。
【００３３】
次に、繊維板の製造方法について説明する。
本実施形態の繊維板は、植物繊維と接着剤との混合物を熱圧成形することで製造することができる。このような繊維板の製造方法は、より具体的には、草本植物の副産物の破砕化及び靭皮繊維の切断、接着剤の添加、マット成形、熱圧成形を経て行われる方法を一例として挙げることができる。繊維板の製造に際しては、一般的な繊維板の製造において用いられる長繊維を解繊しながらマット化するカード機や長繊維をエアー分散させる装置など特別な装置を用いなくても製造することができる。
【００３４】
以下に、図１の三層構造の繊維板の表層に靭皮繊維が配合された繊維板の製造方法について説明する。
芯層２や表層３の植物繊維の原料となる草本植物の副産物の破砕化は、例えば、上記した破砕機が用いられる。破砕した後、必要に応じて所定の長さに切断する。表層３の植物繊維としては、芯層２の植物繊維よりも平均繊維長が短いものを用いることができる。
【００３５】
靭皮繊維の切断は、例えば、図２の切断機５が用いられる。これによって、靭皮繊維の剛直な部分とその他の植物繊維との接着性が強化され、繊維板１の強度や吸放湿による寸法変動の抑制効果をさらに高めることができる。
【００３６】
接着剤の添加は、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維と靭皮繊維を攪拌した状態で行うことができる。例えば、ドラムブレンダーの中で上記の植物繊維と靭皮繊維とを攪拌しながら接着剤を散布する。
【００３７】
接着剤散布後も攪拌する。このようにして、上記の植物繊維と靭皮繊維と接着剤とを混合した表層形成用混合物が調製される。この表層形成用混合物は三層構造の繊維板の表層３を形成するものである。表層形成用混合物では、上記の植物繊維及び靭皮繊維が均一に分散されている。
【００３８】
繊維板１の芯層２を形成する、草本植物から一次製品を取り除いた部分を機械的に破砕したものを原料とする植物繊維と接着剤とを混合した芯層形成用混合物も表層形成用混合物と同様にして調製される。
【００３９】
表層形成用混合物や芯層形成用混合物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、撥水剤や硫化アンモニウムをはじめ他の添加剤を配合することができる。
【００４０】
マット成形では、型枠内に、表層形成用混合物、芯層形成用混合物、表層形成用混合物を順に散布して繊維マットを形成する。
【００４１】
その後、型枠から繊維マットを取り出して、熱板間に配置する。次に、熱板によって繊維マットに熱と圧力を加えて熱圧成形し、繊維マットを板状に成形すると共に接着剤を硬化させて繊維同士を接着することによって、繊維板１を形成することができる。熱圧成形の際の温度や圧力は、接着剤の種類や繊維板の厚みや密度などによって適宜に設定される。例えば、温度２０〜１８０℃、圧力３〜５ＭＰａとすることができる。また熱圧成形の際のプレス方法としては、バッチ式の平板プレスや連続プレスなどを採用することができる。このようにして、三層構造の繊維板１を得ることができる。
【００４２】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。
【００４３】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
以下の手順で三層構造の繊維板を製造した。
（実施例１）
ハンマーミルで破砕したバガスを切断して平均繊維長３．５ｍｍの植物繊維と平均繊維長５ｍｍの植物繊維とを準備した。また、ジュートの靭皮繊維束を図２に示される切断機で切断して平均繊維長５ｍｍの靭皮繊維を準備した。
【００４５】
平均繊維長３．５ｍｍの植物繊維に対して平均繊維長５ｍｍの靭皮繊維を２０重量％の割合で添加して混合繊維を得た。この混合繊維をブレンダーで攪拌しながら、イソシアネート樹脂接着剤を混合繊維に対して５重量％の割合で散布し、メラミン樹脂接着剤を混合繊維に対して５重量％の割合で散布した。接着剤散布後も攪拌して、表層形成用混合物を調製した。
また、平均繊維長５ｍｍの植物繊維についても同様に、ブレンダーにて攪拌しながら、イソシアネート樹脂接着剤を植物繊維に対して５重量％の割合で散布し、メラミン樹脂接着剤を植物繊維に対して５重量％の割合で散布した。接着剤散布後も攪拌して、芯層形成用混合物を調製した。
【００４６】
繊維板が表層：芯層：表層＝２５：５０：２５の重量比からなる三層構造となるように、型枠内に、表層形成用混合物、芯層形成用混合物、表層形成用混合物を順次散布して繊維マットを得た。この３層構成物を、２００℃、３ＭＰａ、５分間の条件で熱圧成形して、縦横３００×３００ｍｍ、厚み１２ｍｍの繊維板を得た。
【００４７】
（比較例１）
ハンマーミルで破砕したバガスを切断して平均繊維長３．５ｍｍの植物繊維と平均繊維長５ｍｍの植物繊維とを準備した。
【００４８】
平均繊維長３．５ｍｍの植物繊維をブレンダーにて攪拌しながら、イソシアネート樹脂接着剤を植物繊維に対して５重量％の割合で散布し、またメラミン樹脂接着剤を植物繊維に対して５重量％の割合で散布した。接着剤散布後も攪拌して、表層形成用混合物を調製した。
また、平均繊維長５ｍｍの植物繊維についても同様に、ブレンダーにて攪拌しながら、イソシアネート樹脂接着剤を植物繊維に対して５重量％の割合で散布し、メラミン樹脂接着剤を植物繊維に対して５重量％の割合で散布した。接着剤散布後も攪拌して、芯層形成用混合物を調製した。
【００４９】
繊維板が表層：芯層：表層＝２５：５０：２５の重量比からなる三層構造となるように、型枠内に、表層形成用混合物、芯層形成用混合物、表層形成用混合物を順次散布して繊維マットを得た。この３層構成物を、２００℃、３ＭＰａ、５分間の条件で熱圧成形して、縦横３００×３００ｍｍ、厚み１２ｍｍの繊維板を得た。
【００５０】
実施例１と比較例１で得られた繊維板について、寸法変化率を測定した。また、木質チップを蒸煮して解繊した木質繊維を用いて製造した中密度繊維板（ＭＤＦ）についても寸法変化率を測定した。寸法変化率の測定は、４０℃、３０％ ＲＨ環境で恒量になった後、４０℃、９０％ ＲＨ環境で恒量になるまでに変動した寸法の変化率を測定することによって行った。
【００５１】
その結果、実施例１の繊維板の寸法変化率は０．２５％であり、比較例１の繊維板の寸法変化率は０．２９％であった。ＭＤＦの寸法変化率は０．４０％であった。この結果から、実施例１の繊維板は、木質チップを蒸煮して解繊した木質繊維を用いて製造された繊維板や靭皮繊維を配合していない比較例１の繊維板と比べて寸法変化率が小さくなっており、吸放湿による寸法変動が小さいことが確認された。
【符号の説明】
【００５２】
１  繊維板
４  靭皮繊維
６，９  切断刃
【図１】
0005975378.tif 000002
【図２】
0005975378.tif 000003