(57)【要約】木質成形体１の製造方法は、木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面部分２を軟化させて、この成形原体全体を圧縮する工程と、前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備える。この製造方法によれば、表面部分２を軟化させて成形原体を圧縮することで、表面部分２を選択的に圧縮することができる。そして、この状態で成形原体全体を硬化させることにより、より大きく圧縮された表面部分２は高密度で硬く、より小さく圧縮された内部４は低密度に形成された木質成形体１を得ることができる。
2003103912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面部分を軟化させて、当該成形原体全体を圧縮する工程と、
前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備える、木質成形体の製造方法。
【請求項２】
木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面寄りの部分を中心寄りの部分より圧縮方向の弾性率を小さくさせて、当該成形原体全体を圧縮する工程と、
前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備える、木質成形体の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮工程で、前記成形原体の表面部分は、前記成形原体の内部より水分が多くなっている、請求項１または請求項２に記載の木質成形体の製造方法。
【請求項４】
前記圧縮工程で、前記成形原体の表面部分に５００ｇ／ｍ２以上３０００ｇ／ｍ２以下の水分を添加する、請求項３に記載の木質成形体の製造方法。
【請求項５】
前記水分は、塩基性成分を含有する、請求項３または請求項４に記載の木質成形体の製造方法。
【請求項６】
木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面部分を軟化させて、当該成形原体全体を圧縮速度１０ｍｍ／ｓ以上で圧縮する工程と、
前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備え、
得られる成形体は、表面から全体の厚みの１割までの厚さ部分の平均密度が、他の部分の平均密度に対して２００ｋｇ／ｍ３以上大きい、木質成形体の製造方法。
【請求項７】
前記木質材料は、ケナフコアを粉砕したパーティクルである、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の木質成形体の製造方法。
【請求項８】
小片化された木質材料と熱硬化性バインダとを含有し、表面から全体の厚みの１割までの厚さ部分の平均密度が、他の部分の平均密度に対して２００ｋｇ／ｍ３以上大きい、木質成形体。
【請求項９】
前記木質材料は、ケナフコアを粉砕したパーティクルである、請求項８に記載の木質成形体。
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
この発明は、熱圧成形によって木質成形体を製造する方法および熱圧成形で成形される木質成形体に関する。
［背景技術］
木質チップなどの木質材料を主成分として含有するボード等の成形体は、断熱性や遮音性、柔軟性を備えており、従来、断熱材や遮音材などに用いられている。また、木質成形体は、樹脂製の成形体の代替品としての利用も進められており、樹脂並みの強度や小さな厚みを備える工夫が成されてきている。
一般に、板状部材では、両表面が硬質で、内部が低密度であると、曲げ強度や断熱性、遮音性などが良好である。木質成形体でこのような構成を達成するには、表面部分を内部に対して高密度に形成する。例えば、硬度の異なる成形体を別々に成形して貼り合わせたり、比重の異なる成形材料を積層して一度にプレス成形したりする方法が考えられる。しかし、これらの方法では、比重に合わせて複数の成形材料を準備しなければならず、得ようとする各部位の比重や、表面と内部との比重の差に合わせて成形材料を変えなければならない。また、比重の異なる成形体を貼り合わせる場合、複数のプレス成形品を作成し、これらを貼り合わせるため、工程数が多く煩雑である。
［発明の開示］
本発明では、単純な工程で、曲げ強度および断熱性が良好な木質成形体を製造する方法を提供することを課題とする。また、曲げ強度および断熱性が良好な木質成形体を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明は、木質成形体の製造方法であって、木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面部分を軟化させて、当該成形原体全体を圧縮する工程と、前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備えるものである。この製造方法によれば、表面部分を軟化させて成形原体を圧縮することで、表面部分を選択的に圧縮することができる。そして、この状態で成形原体全体を硬化させることにより、より大きく圧縮された表面部分は高密度で硬く、より小さく圧縮された内部は低密度に形成された木質成形体を得ることができる。
また、上記課題を解決するための本発明は、木質成形体の製造方法であって、木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面寄りの部分を中心寄りの部分より圧縮方向の弾性率を小さくさせて、当該成形原体全体を圧縮する工程と、前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備えるものである。ここで、「圧縮方向の弾性率」とあるのは、圧縮弾性率、すなわち、圧縮応力と圧縮ひずみとの弾性限度内における比のことであって、例えば日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ  ７２０８で定められる試験法により測定される圧縮弾性率のことを指している。この製造方法によれば、表面寄りの部分を中心寄りの部分よりも圧縮方向の弾性率を小さくさせて圧縮することで、成形原体の表面寄りの部分を選択的に圧縮することができる。そして、この状態で成形原体全体を硬化させることにより、より大きく圧縮された表面部分は高密度で硬く、より小さく圧縮された内部は低密度に形成された木質成形体を得ることができる。
本製造方法では、前記圧縮工程で、前記成形原体の表面部分は、前記成形原体の内部より水分が多くなっていると、表面部分の木質材料が柔軟になり、圧縮しやすくなる。このため、表面部分の圧縮量を内部に対してより大きくすることができ、表面部分の密度を容易に大きくすることができる。
本製造方法の前記圧縮工程では、前記成形原体の表面部分に５００ｇ／ｍ２以上３０００ｇ／ｍ２以下の水分を添加することによって、表面部分を良好に軟化させることができる。また、圧縮工程中に成形原体の表面部分の温度が上昇しすぎて硬化温度に到達してしまうことを防いで、圧縮の途中で表面部分が硬化し、圧縮量が小さくなることを防ぐことができる。
また、前記水分は、塩基性成分を含有すると、加水分解などによって木質材料の組織を部分的に破壊してより柔軟にすることができ、容易に圧縮されやすい状態とすることができる。
また、上記課題を解決するための本発明は、木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形原体の表面部分を軟化させて、当該成形原体全体を圧縮速度１０ｍｍ／ｓ以上で圧縮する工程と、前記圧縮工程による圧縮状態で成形原体全体を硬化させる工程とを備え、得られる成形体は、表面から全体の厚みの１割までの厚さ部分の平均密度が、他の部分の平均密度に対して２００ｋｇ／ｍ３以上大きい、木質成形体の製造方法を提供する。この製造方法で得られる木質成形体は、表面から成形体全体の厚みの１割までの厚さ部分の平均密度が他の部分、すなわち内部の平均密度に対して２００ｋｇ／ｍ３以上大きいため、十分な表面硬度と断熱性とを備えている。したがって、例えば、住宅の床材や内壁材として、単独で、あるいは表皮材等と組み合わせることで利用することができる。
本製造方法における前記木質材料としては、ケナフコアを粉砕して小片化したパーティクルを利用することができる。
また、本発明では、小片化された木質材料と熱硬化性バインダとを含有し、表面から全体の厚みの１割までの厚さ部分の平均密度が、他の部分の平均密度に対して２００ｋｇ／ｍ３以上大きい木質成形体を提供する。さらに、本発明では、前記木質材料は、ケナフコアを粉砕して小片化したパーティクルである木質成形体を提供する。
［発明を実施するための最良の形態］
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に本発明の一実施の形態に係わる木質系成形体１を示す。木質成形体１は、木質材料と木質材料を結合する熱硬化性樹脂とを含有する材料で形成されている。
〔木質材料〕
木質材料は、木本類、草本類に由来する繊維を含む材料で、チップ状、剥片状、繊維状、粉状、粒子状など細片化された材料が用いられる。細片化された材料は、木本類、草本類の乾燥体が機械的に破砕、研削等された材料である。また、種々の化学的処理が施されている木質材料を用いることもできる。例えば、蒸煮などによって繊維化された材料や、パルプ化された材料を使用しても良い。木質材料の大きさは特に限定されないが、例えば、建築物の内装材として用いられる木質成形体１では、平均長さが約１〜１０ｍｍの長尺体、チップ、あるいはパーティクルであることが好ましい。
〔熱硬化性樹脂〕
熱硬化性樹脂は、公知のバインダとして用いられる熱硬化性樹脂材料から生成される樹脂である。例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン−ユリア樹脂、イソシアネート樹脂などとされる。熱硬化性樹脂は、木質成形体１中に分散されており、木質材料どうしを結合している。
〔木質成形体〕
木質成形体１は、防腐剤、補強材、着色剤など種々の副資材を含有していて良い。また、例えば、補強材としての炭素繊維、グラスウール、熱可塑性合成繊維などの繊維材料を含有していても良い。
木質成形体１は、全体が同一の材料で構成されている。両側の表面部分２は、高密度で硬く形成されており、内部へ向かって低密度側に大きく密度が変化している。内部４は、表面部分２より低い密度で、ほぼ均一になっている。
表面部分２は、木質材料どうしが密接して熱硬化性樹脂で結合されており、高密度になっている。表面部分２の木質材料は、圧縮されているものが多く、木質材料本来の柔軟性が失われて硬くなっている。また、加水分解で生成するリグニンやヘミセルロースの分解成分が木質材料どうしや木質材料の繊維を接着した状態とされていても良い。この場合、木質材料は、より硬い構造となっている。表面部分２は、木質材料を含む全体が硬化しており、強度が大きくなっている。
一方、内部４では、木質材料の圧縮の程度は、表面部分２と比較して小さく、低密度になっている。木質材料は、圧縮による変形が小さいか、又はほとんどなく、互いの接触面積が小さく疎な状態となっている。このような木質材料が熱硬化性樹脂で結合されており、内部４は、隙間の多い構造となっている。
木質成形体１は、表面部分２は高密度に形成されて、硬い構造となっており、内部４は低密度に形成されているため、断熱性や遮音性が高くなっている。また、表面部分２が高密度で内部４が低密度であるため、サンドイッチ構造となっており、木質成形体１は、全体として曲げ剛性や圧縮強度が大きい。特に、同様の厚みを有し一定の密度を備える木質成形体と比較して曲げ剛性や強度が高く、また、同様の厚みで同様の表面の硬度を備える密度が均一な木質成形体と比較して軽量である。
したがって、この木質成形体１は、所定の曲げ剛性、圧縮強度が要求される部位や所定の断熱性および／または遮音性が求められる部材として利用することができる。例えば、フローリング材等の床材や内壁材に好適に利用することができる。また、表面の硬度が大きいため、表皮材等の表面を保護する部材を用いず、そのまま床材や内壁材として利用することも可能である。特に、表面部分２が木質成形体１の厚み全体の１割の厚みであって、内部４との密度差が２００ｋｇ／ｍ３以上であるものは、曲げ剛性、圧縮強度が大きく断熱性、遮音性が良好であるため、本木質成形体１のみでの床材や内壁材としての利用に適する。
〔木質成形体の製造方法〕
本発明の木質成形体の製造方法について、図１の木質成形体１の場合を例に挙げて、図２〜５を参照して詳細に説明する。
本発明にかかる木質成形体の製造方法では、木質材料と熱硬化性バインダとを含有する成形材料を用意する。
成形材料に含有される木質材料は、上述の通りである。また、熱硬化性バインダは、硬化によって上述の熱硬化性樹脂になる熱硬化性樹脂材料である。熱硬化性バインダは、木質材料が加熱（および蒸気）によって軟化する温度より高い硬化温度を備えているものが選択されることが好ましい。この場合、木質材料を熱硬化性バインダが硬化しない温度に加熱して軟化させることができる。例えば、木質材料としてケナフの芯材（ケナフコア）を細かく切断した小片（パーティクル）を使用した場合、フェノール樹脂を用いることが好ましい。
なお、木質材料に対する熱硬化性バインダの割合は、特に限定されないが、建築物の内装材として用いる木質成形体を製造する場合、木質材料１００重量部に対して５重量部以上２５重量部以下であることが好ましい。また、表面部分をそのまま人間の触れる面、例えば床面に利用できる程度の硬度を付与したい場合、木質材料１００重量部に対して１０重量部以上２０重量部以下であることが好ましい。例えば、成形原体１０が、ケナフコアよりなる平均長さ５ｍｍのチップ状の木質材料と、粉体状のフェノール樹脂材料とからなる場合、その重量比は９：１であることが好ましい。
木質材料と熱硬化性バインダとは、均一に混合された状態で供給される。木質材料と熱硬化性バインダとは、典型的には、所定の形状まで細分された木質材料中に粉状の熱硬化性バインダが投入されて、均一になるように攪拌等される。また、静電気を利用して木質材料表面に付着させるなど、木質材料中に熱硬化性バインダを均一に分散させる公知の方法を用いることができる。
本発明の製造方法では、成形材料を所定の形状に成形して成形原体１０とする。成形材料は、公知のフォーミング装置によって、均一な厚みを有し、均一な密度で所定の形状に成形される。図２に示す本実施形態の成形原体１０は、木質成形体１より大きな厚みを有し、木質成形体１とほぼ相似する形状に成形されている。
本発明の製造方法では、成形原体１０の表面部分を軟化させて、成形原体１０全体を圧縮する工程を有する。
成形原体１０の表面部分の軟化は、種々の方法で行うことができる。典型的には、加熱と水分の添加とを組み合わせることによって木質材料を効率よく軟化させることができる。このときの温度は、熱硬化性バインダの硬化温度より低い温度であることが好ましい。木質材料は水分で膨張及び湿潤し、容易に軟化する。
添加する水分の量は、特に限定されないが、少なすぎると木質材料が十分柔らかくならなかったり、表面のみが柔軟になり、表面から所定の厚み部分までが軟化されにくくなって、表面の硬度が大きくならないおそれがある。一方、水分量が多すぎると成形原体１０が加熱によって熱硬化性バインダの硬化温度に達するのに要する熱量が多くなり、成形時間が長くなってしまう。このため、好ましくは、水分量は、成形原体の表面に対して５００ｇ／ｍ２以上３０００ｇ／ｍ２以下とされる。
また、水分として塩基性成分を含有する水溶液を用いることが好ましい。塩基性成分を含有する水溶液としては、水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウムなどの水溶液を用いることができる。塩基性成分を含有する水溶液を用いると、木質材料中のヘミセルロースやリグニンが溶解しやすくなり、木質材料を容易に軟化させることができる。水溶液として塩基性水溶液を用いる場合も、水分量は、成形原体の表面に対して５００ｇ／ｍ２以上３０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
なお、表面部分のみに、予め含水率の大きい木質材料を用いることによって、水分を添加せずに内部よりも水分の多い状態とすることができる。この方法では、加熱のみで木質材料を柔軟にすることが可能である。
水の添加方法は、特に限定されず、成形原体１０の表面部分２を水槽などに浸漬させたり、霧吹きで吹き付けたりすることができる。霧吹きによる吹き付けでは、表面部分２の成形材料のみに適当量の水分を添加することが容易であり、好ましい。
成形原体１０の圧縮は、公知のプレス成形装置によって行うことができる。図３は、本発明の木質成形体１の製造方法の一実施形態において、成形原体１０をプレス型２０に設置したようすを示す平面図である。図４は、本発明の木質成形体１の製造方法の一実施形態において、成形原体１０を圧縮して木質成形体１を製造したようすを示す平面図である。本実施形態では、上下のプレス面２１が平面に形成された一対のプレス型２０を用いている。このプレス面２１は、それぞれ所望の温度に加熱可能とされており、プレスされる材料を圧縮と同時に加熱できる。プレス型２０は、特に限定されないが、例えば、圧縮速度などを容易に制御できるサーボ制御式のものが好適に用いられる。
圧縮は、成形原体１０が木質成形体１の厚みとなるまで一気に行う。成形原体１０の圧縮は、表面部分２を軟化させた後に行っても良いし、軟化と同時期に行っても良い。圧縮は、表面部分２が軟化しており、内部４が表面部分２より硬い状態のうちに完了する。したがって、成形原体１０の圧縮は、表面部分２の軟化に合わせて速やかに短時間で行われると、時間とともに内部寄りの木質材料に熱が伝達されて軟化する前に表面部分を選択的に圧縮することができ、好ましい。特に、成形原体１０の表面側から加熱する場合、圧縮とともに加熱を続けることにより、より早く軟化される表面側をより速く加圧することができ、表面の圧縮率を効率よく増大させることができる。
また、プレス面２１などの加熱媒体を、熱硬化性バインダの硬化温度以上に加熱しておき、この加熱媒体を用いて、成形原体１０の表面部分２が硬化温度未満である初期の加熱段階を利用して木質材料の軟化を行うことができる。この方法では、加熱と同時に圧縮することが好ましく、より好ましくは、表面が硬化し始めるより前に圧縮を完了させる。例えば、厚さ７０ｍｍの成形原体１０の表面部分２に水分を添加して、厚さ１０ｍｍの木質成形体１に成形する場合、圧縮速度は、１０ｍｍ／ｓ以上であることが好ましい。成形原体１０は、プレス面２１に接触後、５秒以内に所定の厚みまで圧縮されるのが好ましい。
本実施形態では、予め水分を付与しておいた成形原体１０を、プレス型２０の間に配置した。そして、図３に示すように、予め熱硬化性バインダの硬化温度以上の温度に加熱しておいたプレス面２１を成形原体１０の両表面に接触させて加熱した。そして、そのままプレス型２０を所定の厚みとなるように作動して、成形原体１０を圧縮した。
図４に示すように、この圧縮により、軟化されている成形原体１０の表面部分２は、圧縮の圧力によって容易に変形し、選択的に圧縮されて高密度となる。一方、内部４は、表面部分２より圧縮弾性率が大きく、また、表面部分２の変形による圧縮力の吸収によって内部４にかかる圧力が小さくなるため、内部４の成形材料、すなわち木質材料はあまり変形しない。したがって、内部４は、圧縮完了後も隙間が多く、低密度となっている。
次に、圧縮工程が完了したときの圧縮状態で、成形原体１０全体を硬化させる。硬化は、成形原体１０の加熱によって行われる。加熱形態は、特に限定されないが、典型的には、プレス型２０のプレス面２１によって加熱する。プレス型２０のプレス面２１は、前記圧縮工程で、既に成形原体１０の両面に圧接されているため、この状態、すなわち図４に示す状態を所定時間保持することで、プレス面２１から成形原体１０の表面部分２へ、次いで内部４へと熱を伝達することができる。成形原体１０は、熱硬化性バインダの硬化温度まで加熱されることで、圧縮工程で形成された密度勾配のまま硬化されて木質成形体１が得られる。
この製造方法では、成形原体１０の圧縮工程において、表面部分２を内部４に比して柔軟にしておくことにより、１回の圧縮で表面部分２を高密度に、内部４を低密度に圧縮することができる。そして、この状態を保持して熱硬化性バインダを硬化させることで、表面部分２が硬く、内部４は低密度で隙間のある木質成形体１を得ることができる。この方法では、１回の圧縮工程、熱硬化工程で、表面部分２と内部４との圧縮状態が異なる木質成形体１を製造でき、製造工程数が少なく、効率が良い。
また、本実施形態における製造方法によれば、軟化状態と圧縮速度とを調節することで、表面部分の硬さ（密度）や厚み、すなわち、表面部分と内部との密度差や厚みの割合を調節することができる。したがって、例えば、単一の材料を用いて厚み方向に比重の異なる木質成形体を得ることができる。また、異なる材料を用いて、表面部分と内部との密度差がより大きい木質成形体を得ることも可能である。
〔圧縮弾性率について〕
また、本実施形態では、成形原体１０の圧縮工程において、成形原体１０の表面寄りの部分を中心よりの部分よりも圧縮方向の弾性率を小さくすることで、１回の圧縮で表面部分２を高密度に、内部４を低密度に圧縮することができる。そして、この状態を保持して熱硬化性バインダを硬化させることで、表面部分２が硬く、内部４は低密度で隙間のある木質成形体１を得ることができる。
成形原体１０の内部における圧縮弾性率を調整するためには、上述したように、水分の添加あるいは加熱といった手段を用いることができる。例えば、成形原体１０の表面部分２をプレス面２１によって加熱することで、表面部分２の圧縮弾性率を内部４の圧縮弾性率よりも小さくすることができる。また、例えば、成形原体１０の表面部分２にスプレー等によって水分を添加することで、表面部分２の圧縮弾性率を内部４の圧縮弾性率よりも小さくすることができる。成形原体１０に水分を添加することで圧縮弾性率を調整する場合には、成形原体１０の表面に添加する水分は５００ｇ／ｍ２以上３０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。添加する水分がこの範囲よりも少ないと、成形原体１０に含まれる木質材料が十分に柔らかくならなくなる。添加する水分がこの範囲よりも多くなると、成形原体１０が加熱によって熱硬化性バインダの硬化温度に達するのに要する熱量が多くなり、成形時間が長くなってしまう。また、成形原体１０に含まれる木質材料を容易に軟化させるために、添加する水分には塩基性成分が含有されていることが好ましい。
図５は、成形原体１０を一対のプレス型２０により上下方向に圧縮する際における、表面部分２及び内部４の各部分の密度及び圧縮方向（上下方向）の弾性率の変化を示す模式図である。
図５に示すように、一対のプレス型２０により成形原体１０に対して何ら圧力を加えていない第１段階の状態では、表面部分２の密度の値はρ０［ｇ／ｍ３］であり、その表面部分２よりも中心寄りの部分である内部４の密度の値もρ０［ｇ／ｍ３］である。また、表面部分２の圧縮方向（上下方向）の弾性率の値はＥ０［Ｎ／ｍ２］であり、内部４の圧縮方向の弾性率の値はＥ１［Ｎ／ｍ２］である。この第１段階の状態では、Ｅ１＞Ｅ０の関係が成り立っているので、一対のプレス型２０により成形原体１０に対して上下から圧縮力を作用させた場合に、表面部分２は内部４よりも先に大きく圧縮する。
図５に示すように、一対のプレス型２０により成形原体１０に対して圧力を加え始めた第２段階の状態では、表面部分２の密度の値はρ２［ｇ／ｍ３］であり、内部４の密度の値はρ０［ｇ／ｍ３］である。また、表面部分２の圧縮方向の弾性率の値はＥ１［Ｎ／ｍ２］であり、内部４の圧縮方向の弾性率の値もＥ１［Ｎ／ｍ２］である。すなわち、第１段階から第２段階の状態にかけて、表面部分２の密度の値はρ０からρ２まで増加するとともに、表面部分２の圧縮方向の弾性率は、内部４の圧縮方向の弾性率と等しい値であるＥ１まで増加する。
図５に示すように、一対のプレス型２０により成形原体１０を圧縮し終えて、木質成形体１を成形した第３段階の状態では、表面部分２の密度の値はρ３［ｇ／ｍ３］であり、内部４の密度の値はρ１［ｇ／ｍ３］である。また、表面部分２の圧縮方向の弾性率の値はＥ２［Ｎ／ｍ２］であり、内部４の圧縮方向の弾性率の値もＥ２［Ｎ／ｍ２］である。すなわち、第２段階から第３段階の状態にかけて、表面部分２の密度の値はρ２からρ３まで増加するとともに、表面部分２の圧縮方向の弾性率の値はＥ１からＥ２まで増加する。また、内部４の密度の値もρ０からρ１まで増加するとともに、内部４の圧縮方向の弾性率の値もＥ１から表面部分２の弾性率と等しい値であるＥ２まで増加する。なお、上記第１〜第３段階において、ρ０＜ρ２、ρ１＜ρ３の関係が成立している。この状態において、一対のプレス型２０のプレス面により成形原体１０を加熱すると、熱硬化性樹脂製のバインダが硬化し、厚み方向の密度分布が第３段階の状態で維持された木質成形体１を得ることができる。
以上説明したように、一対のプレス型２０により成形原体１０に圧縮力を作用させて第１段階〜第３段階の状態を経ることにより、表面部分２は木質材料が高密度に結集することで相対的に硬く、内部４は木質材料が低密度で結集することで相対的に軟らかい状態の木質成形体１を得ることができる。このような一連の操作によって木質成形体１を製造するためには、前述したように、成形原体１０の表面寄りの部分を中心よりの部分よりも圧縮方向の弾性率を小さくすることが重要である。なお、上述した第１段階〜第３段階において、一対のプレス型２０によるプレス速度をできるだけ速くすると、表面部分２をより選択的に圧縮することができるので、表面部分２が内部４よりも硬い状態の木質成形体１を更に効率的に製造することができる。
［実施例］
〔実施例１〕
ケナフコアを長さ約５ｍｍのチップ状に小片化したものを木質材料とし、この木質材料に対して１０ｗｔ％のフェノール樹脂を混合した成形材料を厚さ７０ｍｍのマット状にフォーミングした。次に、フォーミングされたマット状の成形原体の両面に、それぞれ２０００ｇ／ｍ２の割合で水をスプレーで供給し、両面に１８０℃に加熱されたプレス面を当接させて目標密度０．５ｇ／ｃｍ３とし、圧縮速度１０ｍｍ／ｓで圧縮した。約１０分間圧縮状態で加熱して成形原体全体を硬化させ、厚さ１０ｍｍの木質成形体を得た。
また、比較例として、同様の成形原体を用意し、圧縮速度を１ｍｍ／ｓとした他は、同様の条件で、厚さ１０ｍｍの木質成形体を成形した。
得られた木質成形体について、Ｘ線写真の色分布をもとに密度分布を測定した。得られた密度分布を図６に示す。
図６に示すように、この実施例１では、成形体の表面から厚さ１ｍｍの部分において著しく密度が大きくなっており、表面が硬質であることを示した。また、内部は、密度変化は小さく、表面部分より小さい密度でかつ比較的均一な密度分布を備えることが明らかとなった。また、表面から全体の厚みの１割である１ｍｍまでの厚さ部分の平均密度が、他の部分の平均密度に対して２００ｋｇ／ｍ３以上大きいことが明らかとなった。一方、比較例では、内部の低密度状態は実施例と同様であるものの、表面側での傾斜の大きい密度増加は見られず、表面から厚さ２ｍｍ程度の部分において、内部より高く、ほぼ一定の密度の領域が存在することが明らかとなった。この部分の密度は、実施例の表面部分の密度と比較して１５０〜２００ｋｇ／ｍ３程度小さかった。このことから、比較例では、圧縮の途中で、表面部分の硬化が始まっていることが予想され、成形体の厚み方向に圧縮が分散し、表面部分の密度、すなわち表面部分の硬度が実施例と比して小さくなったと考えられる。
〔実施例２〕
ケナフコアを長さ約５ｍｍのチップ状に小片化したものを成形原体の内部側を構成する木質材料として準備し、これとは別に、この木質材料に対して５０％の重量の水分を含ませたものを成形原体の表面部分側を構成する木質材料として準備した。表面部分、内部、表面部分の木質材料の重量比率は、乾燥時の重量を基準として、２：６：２となるように設定した。木質材料に対して１０ｗｔ％のフェノール樹脂を混合した成形材料を厚さ７０ｍｍのマット状にフォーミングした。次に、フォーミングされたマット状の成形原体の両面に、１８０℃に加熱されたプレス面を当接させて目標密度０．５ｇ／ｃｍ３とし、圧縮速度５ｍｍ／ｓで圧縮した。約１０分間圧縮状態で加熱して成形原体全体を硬化させ、縦横寸法が３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの木質成形体を得た。
また、比較例として、表面部分側を構成する木質材料に水分を含ませていない他は同じ条件で成形原体をフォーミングし、同じ条件でプレス面を当接させて成形原体を圧縮することにより、縦横寸法が３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの木質成形体を得た。
得られた木質成形体について、Ｘ線写真の色分布をもとに密度分布を測定した。得られた密度分布を図７に示す。
図７に示すように、この実施例２では、成形体の表面から厚さ１ｍｍの部分において著しく密度が大きくなっており、表面が硬質であることを示した。また、内部は、密度変化は小さく、表面部分より小さい密度でかつ比較的均一な密度分布を備えることが明らかとなった。一方、比較例では、内部の低密度状態は実施例と同様であるものの、表面から厚さ１ｍｍの部分では、実施例ほどの傾斜の大きい密度増加は見られなかった。
以上説明したように、本発明では、単純な工程で、曲げ強度および断熱性が良好な木質成形体を製造する方法を提供することにより、木質材料を用いて、より安価に、断熱材や住宅用内装材などを製造することができる。
また、曲げ強度および断熱性が良好な木質成形体を提供することにより、例えばフローリングなど、断熱性と表面の強度を必要とする部材として木質成形体をそのまま利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の製造方法で製造される木質成形体の一実施の形態を示す斜視図である。
図２は、本発明の木質成形体の製造方法の一実施形態で用いられる成形原体を示す斜視図である。
図３は、本発明の木質成形体の製造方法の一実施形態において、成形原体をプレス型に設置したようすを示す平面図である。
図４は、本発明の木質成形体の製造方法の一実施形態において、成形原体を圧縮したようすを示す平面図である。
図５は、成形原体を一対のプレス型により上下方向に圧縮する際における、表面部分及び内部の各部分の密度及び圧縮方向の弾性率の変化を示す模式図である。
図６は、本発明の製造方法で製造される木質成形体の密度分布を示す図である。
図７は、本発明の製造方法で製造される木質成形体の密度分布を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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