(57)【要約】【課題】環境に配慮した上で、優れた外観を有する木質複合板を製造することができる木質複合板の製造方法を提供する。【解決手段】ヤシの粉砕物と多価カルボン酸とを含有するバイオマス組成物を木質板の表面に供給した後に熱圧成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヤシの粉砕物と多価カルボン酸とを含有するバイオマス組成物を木質板の表面に供給した後に熱圧成形する、
木質複合板の製造方法。
【請求項２】
前記バイオマス組成物は、ヤシの搾汁と多価カルボン酸との中間生成物を更に含有する、
請求項１に記載の木質複合板の製造方法。
【請求項３】
前記ヤシの粉砕物は、柔細胞を含む、
請求項１又は２に記載の木質複合板の製造方法。
【請求項４】
前記バイオマス組成物は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかを更に含有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の木質複合板の製造方法。
【請求項５】
前記木質板は、合板又はパーティクルボードである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の木質複合板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に木質複合板の製造方法に関し、より詳細にはヤシの粉砕物を使用した木質複合板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、フロアー用台板の製造方法を開示している。この方法では、木粉にイソシアネート系接着剤を塗布した後、合板表面に散布し、熱圧して成形層を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、イソシアネート系接着剤は、石油系接着剤である。そのため、イソシアネート系接着剤が使用されて製造されたフロアー用台板は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）の発生源となり得る。
【０００５】
また近年は、高品質の木材が入手しにくく、価格高騰で使用しにくくなっている。そのため、低品質ではあっても安価な木材を用いて合板を製造する必要性が生じている。ところが、低品質の木材は、木の節に起因する抜け、及び、木目に起因する凹凸などの外観上の欠点を有しているので、合板に加工しても、上記のような外観上の欠点が残ってしまうおそれがある。
【０００６】
本開示の目的は、環境に配慮した上で、優れた外観を有する木質複合板を製造することができる木質複合板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る木質複合板の製造方法は、ヤシの粉砕物と多価カルボン酸とを含有するバイオマス組成物を木質板の表面に供給した後に熱圧成形する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、環境に配慮した上で、優れた外観を有する木質複合板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａ〜図１Ｃは、本開示の一実施形態に係る木質複合板の製造方法の各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】
【００１０】
（１）概要
本実施形態に係る木質複合板の製造方法は、ヤシの粉砕物と多価カルボン酸とを含有するバイオマス組成物を木質板の表面に供給した後に熱圧成形する。バイオマス組成物によって、環境に配慮した上で、優れた外観を有する木質複合板を製造することができる。
【００１１】
（２）詳細
（２．１）バイオマス組成物
バイオマス組成物は、ヤシの粉砕物と、多価カルボン酸と、を含有する。バイオマス組成物は、接着剤として使用可能であり、また成形材料としても使用可能である。すなわち、バイオマス組成物は、接着剤として、複数の部材を接着することができる。さらにバイオマス組成物は、成形材料として、単独で板などを形成したり、他の部材の表面に表層を形成したりすることができる。
【００１２】
以下、バイオマス組成物に含有される必須成分について具体的に説明する。
【００１３】
まずヤシ（椰子）について説明する。ヤシであれば限定されないが、アブラヤシ及びココヤシが特に好ましい。東南アジアではパーム油産業が盛んであるが、ヤシは２０〜３０年で実の付きが悪くなるため、このような古木をいかに処理するかが問題となっている。それというのも、温室効果ガスの放出を防ぐなどという目的で古木の焼却処分が禁止されており、それに加えてヤシは含水率が高いため、木材としての再利用が難しいからである。このようなことから、伐採されたヤシの古木などをバイオマス組成物の原料として有効利用することができる。
【００１４】
次にヤシの粉砕物について説明する。ヤシの粉砕物は、次のようにして得ることができる。まずヤシの幹を粉砕して圧搾することにより、残渣と搾汁とに分ける。次に残渣を乾燥させて、１次粉砕物を得る。残渣を乾燥させるのは、残渣中の水分を蒸発させるためである。１次粉砕物を得た後、必要に応じて、この１次粉砕物を更に粉砕して、２次粉砕物を得るようにしてもよい。２次粉砕物を構成する小片は、１次粉砕物を構成する小片に比べて平均的に小さくなる。そして、１次粉砕物又は２次粉砕物をふるいにかける。ここで、用いるふるいの公称目開きは、例えば、ＪＩＳ  Ｚ８８０１−１規格で２５０μｍ以上８５０μｍ以下の範囲内である。そして、ふるいを通過した第１残渣と、ふるいを通過しなかった第２残渣とに分ける。第１残渣と第２残渣とを比べると、より多くの柔細胞が第１残渣に含まれている。ここで、柔細胞は、植物体としてのヤシの柔組織を構成し、同化、貯蔵、分解及び分泌などの重要な生理作用を営む細胞であり、糖類を含んでいる。柔細胞からなる柔組織は、植物体としてのヤシの皮層、髄、葉肉及び果肉などにみられる。そして、上記の第２残渣に比べて第１残渣により多くの柔細胞が含まれており、その結果、より多くの糖類が含まれている。そのため、この第１残渣を、バイオマス組成物を製造するためのヤシの粉砕物とすることが好ましいが、１次粉砕物又は２次粉砕物をふるいにかけずにそのまま、バイオマス組成物を製造するためのヤシの粉砕物としてもよい。なお、上記の搾汁には水溶性の糖類が溶解しているので、この搾汁を後述の中間生成物の合成に利用することができる。また上記の第２残渣には、第１残渣に比べてより多くの維管束が含まれている。
【００１５】
ヤシの粉砕物に含まれる糖類は、単糖、二糖及び多糖（オリゴ糖を含む）を意味する。二糖及び多糖は、複数の単糖がグリコシド結合して構成されている。単糖として、例えば、フルクトース、リボース、アラビノース、ラムノース、キシルロース及びデオキシリボースが挙げられる。二糖として、例えば、スクロース、マルトース、トレハロース、ツラノース、ラクツロース、マルツロース、パラチノース、ゲンチオビウロース、メリビウロース、ガラクトスクロース、ルチヌロース及びプランテオビオースが挙げられる。多糖として、例えば、デンプン、アガロース、アルギン酸、グルコマンナン、イヌリン、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、グリコーゲン及びセルロースが挙げられる。オリゴ糖として、例えば、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナンオリゴ糖及びスタキオースが挙げられる。糖類は、ヤシの粉砕物に１種のみ含有されていても２種以上含有されていてもよい。
【００１６】
次に多価カルボン酸について説明する。多価カルボン酸は、複数のカルボキシ基を有する化合物であれば、特に限定されない。多価カルボン酸として、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、イタコン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、フタル酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸（１，５−ペンタン二酸）、グルタコン酸及びペンテン二酸が挙げられる。多価カルボン酸として、酸無水物も使用できる。
【００１７】
上記に列挙した多価カルボン酸のうち、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、イタコン酸は、植物を原料として製造されているため、特に好ましい。このように植物を原料としている場合、化石資源の使用が抑制されるため、環境へ負担をかけずにバイオマス組成物を得ることができる。多価カルボン酸は、バイオマス組成物に１種のみ含有されていても２種以上含有されていてもよい。なお、多価カルボン酸は、ポリカルボン酸と同義である。
【００１８】
特にヤシの柔細胞を用いることで、触媒として機能する多価カルボン酸の使用量を少量に抑えることができる。具体的には多価カルボン酸の含有量は、バイオマス組成物全量に対して、０．３質量％以上５質量％以下の範囲内でよい。そのため、バイオマス組成物の硬化物の、酸による強度低下を抑制したり、酸の溶出による環境悪化を抑制したりすることができる。
【００１９】
そして基本的には、バイオマス組成物は、上述のヤシの粉砕物と、多価カルボン酸とを配合することにより得られる。ヤシの粉砕物も多価カルボン酸も一般に入手しやすいため、低コストでバイオマス組成物を製造することが可能である。
【００２０】
ここで、バイオマス組成物は、加熱処理されると２段階の反応を経て完全に硬化する。すなわち、加熱処理により第１段階の反応（以下「予備反応」という場合がある。）が進行して完了し、更なる加熱処理により第２段階の反応が進行して完了する。バイオマス組成物は、第２段階の反応の完了により硬化物となる。第１段階の反応及び第２段階の反応では、バイオマス組成物の温度は上昇するが、第１段階の反応と第２段階の反応との間では、バイオマス組成物の温度は上昇せず、その温度が一定時間維持される。第１段階の反応と第２段階の反応との間におけるバイオマス組成物は熱可塑性及び水溶性を有している。第２段階の反応に近づくにつれてバイオマス組成物は熱硬化性を有するようになる。接着剤又は成形材料としてのバイオマス組成物は、予備反応前の状態であっても予備反応後かつ第２段階の反応前の状態であってもよい。
【００２１】
ここで、予備反応後のバイオマス組成物について説明する。予備反応のための加熱処理により、ヤシの粉砕物に含まれる糖類が加水分解し、加水分解生成物が生成される。さらに加水分解生成物は、脱水縮合して糖変性物の反応生成物が生成される。
【００２２】
例えば、糖類がスクロースの場合、バイオマス組成物は、以下の反応で硬化すると推測される。まず、スクロースが加水分解してグルコースとフルクトースとが生成される。次にフルクトースの脱水反応により、フルフラール（具体的には５−（ヒドロキシメチル）フルフラール）が生成される。糖変性物であるフルフラールは、更なる加熱処理により熱硬化性樹脂であるフラン樹脂となり、多価カルボン酸の存在下で硬化する。一方、グルコースは、脱水縮合反応により糖エステルポリマーとなって硬化する。なお、多価カルボン酸は触媒として機能すると考えられるので顕著な変性はなく、そのままの形で残存する。
【００２３】
このように、バイオマス組成物は、加熱処理による予備反応が完了した状態では、糖変性物の反応生成物を含有している。この状態のバイオマス組成物は、熱可塑性及び水溶性を有している。
【００２４】
以下、バイオマス組成物に含有される任意成分について具体的に説明する。この場合、バイオマス組成物は、予備反応の前後のいずれであってもよい。またバイオマス組成物は、任意成分を含有した上で予備反応していてもよい。
【００２５】
バイオマス組成物は、ヤシの搾汁と多価カルボン酸との中間生成物を更に含有することが好ましい。ここで、中間生成物は、硬化反応の中間段階にある物質である。中間生成物は、いわば予備反応後のバイオマス組成物に似ている。そのため中間生成物も、接着剤として使用可能である。中間生成物は、ヤシの搾汁に多価カルボン酸を添加し、加熱処理により予備反応させることにより合成することができる。この場合の多価カルボン酸の添加量は、例えば、ヤシの搾汁中に含まれる糖類１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下の範囲内である。ヤシの搾汁は、上述のようにヤシを粉砕して圧搾して得られた搾汁を利用することができる。多価カルボン酸の具体例は、上述と同様である。中間生成物は、予備反応のための加熱処理により水分などが蒸発して固形物となる。この固形物をそのままバイオマス組成物に配合してもよいが、好ましくは固形物を粉砕して粉体としたり、この粉体を水等の溶媒に溶解して水溶液としたりする。これにより、中間生成物をバイオマス組成物に均一に配合しやすくなる。バイオマス組成物が中間生成物を更に含有することで、優れた強度を木質複合板の表層に付与することができる。なお、中間生成物は、接着剤としての機能を有しているので、バイオマス組成物の任意成分として使用するだけでなく、単独でも使用可能である。
【００２６】
バイオマス組成物は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかを更に含有することが好ましい。バイオマス組成物を加熱処理すると、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムは、多価カルボン酸と同様に、糖類の硬化反応の触媒として機能する。これにより、木質複合板の表層に優れた耐水性を付与することができる。
【００２７】
通常、ヤシの粉砕物中のヒドロキシ基と、多価カルボン酸とのエステル化反応は、比較的ゆっくりと時間をかけて進行する。そこで、触媒として硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかをバイオマス組成物に配合しておくことにより、上記のエステル化の反応時間を短縮することができる。
【００２８】
硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかの含有量（両方含有する場合には合計の含有量）は、バイオマス組成物全量に対して、好ましくは０．３質量％以上５質量％以下の範囲内である。これにより、エステル化の反応時間をより短縮することができる。しかも木質複合板の表層の耐水性を更に向上させることができる。なお、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムは比較的酸性の弱い塩であるため、木質複合板の表層の強度は維持される。
【００２９】
バイオマス組成物は、有機溶剤、ホルムアルデヒド及び第三級アミンを実質的に含有しないことが好ましい。第三級アミンは分解してホルムアルデヒドを発生し得る。これらの物質は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）又はその発生源であるため、バイオマス組成物がこれらの物質を実質的に含有しないことにより、環境に配慮することができる。なお、上記の物質を実質的に含有しないとは、環境に悪影響を及ぼさなければ、上記の物質が不純物などとして極微量含有されていてもよいという趣旨である。
【００３０】
（２．２）木質複合板の製造方法
図１Ａ〜図１Ｃに本実施形態に係る木質複合板の製造方法の一例を示す。
【００３１】
まず図１Ａに示すように、木質板３を用意する。木質板３は、特に限定されないが、好ましくは合板又はパーティクルボードである。合板及びパーティクルボードの材料となる原木の具体例として、マツ、スギ及びヒノキなどの針葉樹、並びにラワン、カポール及びポプラなどの広葉樹が挙げられる。合板及びパーティクルボードの表面には外観上の欠点があり得る。外観上の欠点の種類として、例えば、合板の場合は、木の節に起因する抜け、及び、木目に起因する凹凸が挙げられ、パーティクルボードの場合は、木材などの小片（パーティクル）同士の間の隙間が挙げられる。このような外観上の欠点が木質板３の表面にあったとしても、この表面にバイオマス組成物で表層を形成することによって、外観が良好な木質複合板を得ることができる。
【００３２】
次に図１Ｂに示すように、バイオマス組成物２を、熱圧成形後の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内の程度となるように、木質板３の表面に供給する。基本的にはバイオマス組成物２は、木質板３の化粧目的の箇所に供給されるが、化粧目的以外の箇所に供給されてもよい。
【００３３】
そして図１Ｃに示すように、バイオマス組成物２の供給後に熱圧成形する。熱圧成形の成形条件は特に限定されない。成形温度は、例えば１４０℃以上２３０℃以下の範囲内である。成形時間は、例えば３０秒以上３分以下の範囲内である。成形圧力は、例えば０．５ＭＰａ以上４ＭＰａ以下の範囲内である。熱圧成形後に木質板３の表面３０に表層４が形成される。表層４は、バイオマス組成物２の硬化物である。表層４は、石油系接着剤を実質的に含有していない。さらに、用いた木質板３の表面に凹凸などの外観上の欠点があったとしても、バイオマス組成物２が凹部を埋めるなどして、木質板３の表面の外観上の欠点を、表層４で覆い隠すことができる。熱圧成形によって、表層４自体は、平らで滑らかな表面を有しているので、外観上も優れている。したがって、本実施形態によれば、環境に配慮した上で、優れた外観を有する木質複合板１を製造することができる。このようにして得られた木質複合板１は、例えば、建築材、家具、住宅内装などに広く使用することができる。
【００３４】
（３）まとめ
以上説明したように、第１の態様に係る木質複合板（１）の製造方法は、ヤシの粉砕物と多価カルボン酸とを含有するバイオマス組成物（２）を木質板（３）の表面（３０）に供給した後に熱圧成形する。
【００３５】
この態様によれば、環境に配慮した上で、優れた外観を有する木質複合板（１）を製造することができる。
【００３６】
第２の態様に係る木質複合板（１）の製造方法は、第１の態様において、前記バイオマス組成物（２）は、ヤシの搾汁と多価カルボン酸との中間生成物を更に含有する。
【００３７】
この態様によれば、優れた強度を木質複合板（１）の表層（４）に付与することができる。
【００３８】
第３の態様に係る木質複合板（１）の製造方法は、第１又は２の態様において、前記ヤシの粉砕物は、柔細胞を含む。
【００３９】
この態様によれば、触媒として機能する多価カルボン酸の使用量を少量に抑えることができる。
【００４０】
第４の態様に係る木質複合板（１）の製造方法は、第１〜３のいずれかの態様において、前記バイオマス組成物は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかを更に含有する。
【００４１】
この態様によれば、優れた耐水性を木質複合板（１）の表層（４）に付与することができる。
【００４２】
第５の態様に係る木質複合板（１）の製造方法は、第１〜４のいずれかの態様において、前記木質板（３）は、合板又はパーティクルボードである。
【００４３】
この態様によれば、外観上の欠点があったとしても、バイオマス組成物（２）で表層（４）を形成することによって、外観が良好な木質複合板（１）を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
本開示を実施例によって具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されない。
【００４５】
（実施例１〜３）
まずヤシ（アブラヤシ）の幹を粉砕して圧搾することにより、残渣と搾汁とに分けた。次に残渣を乾燥させて１次粉砕物を得た後、１次粉砕物を更に粉砕して２次粉砕物を得た。そして、この２次粉砕物をふるいにかけた。ふるいの公称目開きは、ＪＩＳ  Ｚ８８０１−１規格で５００μｍである。ふるいを通過した第１残渣と、ふるいを通過しなかった第２残渣とに分けた。第１残渣を、バイオマス組成物の製造に用いるヤシ粉砕物（ヤシ柔細胞）とした。搾汁（固形分約１０質量％）は、中間生成物である搾汁合成品の製造に使用した。すなわち、まず、搾汁中に含まれる糖類１００質量部に対してクエン酸を２５質量部添加して、１０５℃で加熱することにより固形物を得た。次にこの固形物を粉砕して粉体とすることにより搾汁合成品を得た。
【００４６】
そして、表１に示す配合量で各成分を配合することによって、実施例１〜３のバイオマス組成物を製造した。次にこのバイオマス組成物を木質板（厚さ９ｍｍの国産針葉樹合板）の表面に供給した後に、表１に示す成形条件で熱圧成形することによって、木質複合板を製造した。
【００４７】
（比較例１）
厚さ１２ｍｍの国産針葉樹合板をそのまま使用した。
【００４８】
＜評価＞
［成形性］
成形性の評価は、木質板と表層との剥離の有無を確認することにより行った。
【００４９】
［外観］
外観の評価は、木の節に起因する抜け、及び、木目に起因する凹凸などの欠点の有無を目視で確認することにより行った。
【００５０】
［吸水厚さ膨張率］
耐水性を評価するため、ＪＩＳ  Ａ  ５９０８に準拠して吸水厚さ膨張率試験を行った。
【００５１】
［剥離強さ］
強度を評価するため、ＪＩＳ  Ａ  ５９０８に準拠して剥離強さ試験を行った。
【００５２】
［耐おもり落下性］
表面硬度を評価するため、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−３に準拠してデュポン式試験を行った。先端が丸い５００ｇのおもりを、その先端を下にして、３０ｃｍの高さから実施例１〜３の木質複合板の表層の上に落とした。おもりの先端径は約１．２７ｃｍである。比較例１の場合は合板の上にそのまま落とした。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
表１から明らかなように、実施例１〜３では、比較例１に比べて外観が良好な上に優れた表面硬度を有していることが分かる。また実施例１〜３の吸水厚さ膨張率は、実用上問題とならない１０％以下であり、比較例１と同等であることが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
１  木質複合板
２  バイオマス組成物
３  木質板
３０  表面
【図１】
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