(57)【要約】【課題】安価な原材料で縦横方向に依存せず曲げ強度が高く軽量で耐水性及び断熱性に優れたボードを簡単な工程で提供する。【解決手段】果実切除後の１種又は複数種の１年草植物をすじを分断する方向に切断した複数のチップとバインダーとを混合した混合物を規則性無く寄せ集めて圧縮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
果実切除後の１種又は複数種の１年草植物をすじを分断する方向に切断した複数のチップとバインダーとを混合した混合物を規則性無く寄せ集めて圧縮した軽量ボード。
【請求項２】
前記軽量ボードの表面、裏面、側面には前記１年草植物の外観、内部の形状の部分の集合が規則性無く表されている請求項１に記載の軽量ボード。
【請求項３】
前記チップは、前記１年草植物の葉、茎及び皮から作られた請求項１又は２記載の軽量ボード。
【請求項４】
前記チップは、断面の平均直径が２〜７０ｍｍであり、前記チップの平均長さは１〜６０ｍｍである請求項１ないし３いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項５】
前記軽量ボードは前記チップ内部に前記バインダーが充填されている、又は、前記バインダーが充填されていない請求項１ないし４いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項６】
前記軽量ボードは前記チップの間の隙間に前記バインダーが充填されている、又は、前記バインダーが充填されていない請求項１ないし５いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項７】
複数の含水率の異なる前記チップを組み合わせて混合した前記チップの集合体である請求項１ないし６いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項８】
前記チップの集合体に水を加え、又は、乾燥させて含水率を調整する請求項１ないし７いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項９】
前記チップの集合体の含水率が０〜２０質量％に調整された請求項１ないし８いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項１０】
前記バインダーは、多価イソシアネート化合物及び／又は熱可塑性樹脂である請求項１ないし９いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項１１】
前記チップ１００質量部と前記多価イソシアネート化合物１〜５０質量部及び／又は前記熱可塑性樹脂５〜２０質量部とからなる請求項１ないし１０いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項１２】
前記１年草植物は、トウモロコシ、サトウキビ、コウリャン、ヒマワリ又はピーナッツである請求項１ないし１１いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項１３】
前記軽量ボードの上面及び／又は下面にそれぞれ第１及び第２の面材が積層された請求項１ないし１２いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項１４】
複数のボード素体の間に単板がはさみ込まれた積層構造からなる請求項１ないし１２いずれか１項に記載の軽量ボード。
【請求項１５】
前記複数のボード素体の間に単板がはさみ込まれた積層構造からなる前記軽量ボードの上面及び下面にそれぞれ第１及び第２の面材が積層された請求項１４記載の軽量ボード。
【請求項１６】
前記面材は、木質単板、不織布、フェルト、紙、アルミ、ロックウール、麻又は合成樹脂発泡体の群から選ばれた少なくとも１種又は２種以上の面材である請求項１ないし１５いずれか１項に記載の軽量ボードによる積層ボード。
【請求項１７】
前記単板は、木質単板である請求項１ないし１６いずれか１項に記載の軽量ボードによる積層ボード。
【請求項１８】
果実切除後の１種又は複数種の１年草植物をすじを分断する方向に切断し複数のチップにする切断工程と、
異なる含水率の前記チップを組み合わせ複数のチップの集合体とし、前記複数のチップの集合体の含水率を０〜２０質量％に調整するチップの集合体の含水率調整工程と、
前記チップ１００質量部当たり水０〜２０質量部及び多価イソシアネート化合物１〜５０質量部及び／又は熱可塑性樹脂５〜２０質量部から構成されるバインダー組成物を前記複数のチップの集合体と均一に混合し混合物を製造する水及びバインダー混合工程と、
前記混合物を型枠内に規則性無く充填する混合物充填工程と
前記充填した混合物を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、
前記充填した混合物を加熱圧縮する加熱圧縮工程と
を含む軽量ボードの製造方法。
【請求項１９】
第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、
配置した前記第１の面材の上に前記混合物を充填する混合物充填工程と、
前記充填した混合物の上に第２の面材を配置する第２の面材配置工程と、
前記第１の面材、前記充填した混合物及び前記第２の面材を加熱圧縮機の前記熱板上にセットするセット工程と、
前記第１の面材、前記充填した混合物及び前記第２の面材を加熱圧縮する工程と、
を含む請求項１８記載の軽量ボードの製造方法。
【請求項２０】
第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、
配置した前記第１の面材の上に前記混合物を充填する混合物充填工程と、
前記第１の面材及び前記充填した混合物を加熱圧縮機の前記熱板上にセットするセット工程と、
前記第１の面材及び前記充填した混合物を加熱圧縮する工程と、
を含む請求項１８記載の軽量ボードの製造方法。
【請求項２１】
前記混合物充填工程の後に前記充填した混合物の上に単板を配置する単板配置工程と、
配置した前記単板の上に第２の前記混合物を充填する第２の混合物充填工程と、
前記充填した混合物、前記単板及び前記第２の充填した混合物を加熱圧縮機の前記熱板上にセットするセット工程と、
前記充填した混合物、前記単板及び前記第２の充填した混合物を加熱圧縮する工程と、
を含む請求項１８記載の軽量ボードの製造方法。
【請求項２２】
第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、
配置した前記第１の面材の上に前記混合物を充填する混合物充填工程と、
前記充填した混合物の上に前記単板を配置する単板配置工程と、
前記単板の上に第２の前記混合物を充填する第２の混合物充填工程と、
前記第２の混合物の上に第２の面材を配置する第２の面材配置工程と、
前記第１及び第２の面材、前記第１及び第２の充填した混合物及び前記単板を加熱圧縮機の前記熱板上にセットするセット工程と、
前記第１及び第２の面材、前記第１及び第２の充填した混合物及び前記単板を加熱圧縮する加熱圧縮工程と
を含む請求項１８記載の軽量ボードの製造方法。
【請求項２３】
第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、
配置した前記第１の面材の上に前記混合物を充填する混合物充填工程と、
前記充填した混合物の上に単板を配置する単板配置工程と、
前記第１の面材、前記充填した混合物及び前記単板を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、
前記第１の面材、前記充填した混合物及び前記単板を加熱圧縮する積層体の第１製造工程と、
第２の面材を型枠内に配置する第２の面材配置工程と、
配置した前記第２の面材の上に第２の前記混合物を充填する第２の混合物充填工程と、
前記第２の面材及び前記第２の混合物を加熱圧縮機の前記熱板上にセットする第２のセット工程と、
前記第２の面材及び前記第２の混合物を加熱圧縮する積層体の第２製造工程と、
前記第１製造工程及び第２製造工程で得られた積層体同士を接合する接合工程と、
を含む請求項１８記載の軽量ボードの製造方法。
【請求項２４】
前記加熱圧縮する温度が４０〜１８０℃の範囲にあり、圧力が０．３〜２ＭＰａの範囲にある請求項１８ないし２３いずれか１項に軽量ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１年草植物を切断した複数のチップとバインダーとを混合した混合物を圧縮した軽量ボード及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二酸化炭素の削減、植物資源の有効利用等に貢献できる１年草の植物性繊維と熱可塑性樹脂をマットやボードに成形した後、更に加熱圧縮して曲げ強度の高いマットやボードの熱可塑性組成物形成体が製造されていた。このような熱可塑性組成物形成体として、繊維長が１０〜１００ｍｍ、繊維径が０．０１〜１ｍｍの植物性繊維を何ら加工することなく又は裁断又は粉砕して熱可塑性樹脂を混練した熱可塑性組成物形成体が開示されていた。この植物繊維は１年草など、例えばケナフが有する繊維が好ましく、用いる植物の部位は、非木質部、木質部、葉部、茎部及び根部等の何れの部位でも良く特定部位でも複数種の部位でも良いことが記載されていた（例えば、特許文献１、２参照。）。一方、葉又は袴の部分を切除した植物茎を切り開き又は割れ目を発生させ加熱硬化液に含浸し平行に配列したシート状物をシート状物毎に交差するように重ね合わせ熱圧し軽量で曲げ強度が高く膨張性の低い積層材が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。また、上述した積層材をスライスして、面材の両面にスライス片を平行に配列接着した意匠性を考慮した積層材が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３８１０８号公報（段落［０００４］、［０００５］、［００１２］）
【特許文献２】特開２０１１−０５７４２号公報（段落［０００７］、［００１６］〜［００２０］）
【特許文献３】特開平０４−３５７０２３号公報（段落［０００４］〜［０００７］、［００１８］）
【特許文献４】特開２０１０−０１７９５６号公報（段落［０００８］〜［００１８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の特許文献１、２では、マットやボードに成形されるものは、植物繊維であって植物の茎、葉、根、花びら、殻、萼等のそのものを用いていない。また、その繊維の繊維長は１０〜１００ｍｍ、繊維径が０．０１〜１ｍｍが好ましいため、植物によっては繊維と肉質を分けなければならなかったり、使用できる植物の種類や個体に制限があった。一方、上記従来の特許文献３では、軽量で曲げ強度が高く膨張性の低い積層材を得られるものの、植物のうち使用できる部位は植物の茎の部分だけであり、その茎の径はほぼ揃ったものでなくてはならない。また、茎をあらかじめ同長のサイズに切ったり、茎にあらかじめ割れ目や切れ目を入れる等の工程が必要であったり、更には、整列させるための仮止テープなどの治具が必要であった。次いで、上記従来の特許文献４では、意匠性はあるものの、上記特許文献３の積層材に加えて、該積層材をスライスした複数のスライス片を面材の両面に隙間無く接着する等の複雑な工程を必要としていた。また、上記特許文献３、４ともに、単層では、茎やスライス片と垂直の方向には曲げ強度を高くとれなかった。
【０００５】
本発明の目的は、安価な原材料で縦横方向に依存せずに曲げ強度が高く軽量で耐水性（吸水時における厚さ膨張率が低いことをいう。以下、耐水性と表記する）及び断熱性の優れた軽量ボード及びこの軽量ボードを簡単な工程で製造することができる軽量ボード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】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、果実切除後の１年草植物を維管束や葉脈を分断する方向に切断したチップと、果実切除後の植物を収集するためのポリ袋あるいは肥料や堆肥などの保護梱包用のポリ袋を回収して細断したポリエチレン等の熱可塑性樹脂及び／又はイソシアネート化合物を混合した混合物を規則性なく寄せ集めて熱圧縮することで、縦横方向に依存せず曲げ強度が高く軽量で、耐水性及び断熱性の優れたボードができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明の第１の観点は、果実切除後の１種又は複数種の１年草植物をすじを分断する方向に切断した複数のチップとバインダーとを混合した混合物を規則性無く寄せ集めて圧縮した軽量ボードにある。本明細書で「すじ」とは、維管束又は／及び葉脈を言う。
【０００８】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、軽量ボードの表面、裏面、側面には１年草植物の外観、内部の形状の部分の集合が規則性無く出現している軽量ボードにある。
【０００９】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、チップは、１年草植物の葉、茎及び皮から作られた軽量ボードにある。
【００１０】
本発明の第４の観点は、第１ないし第３いずれかの観点に基づく発明であって、チップは、断面の平均直径が２〜７０ｍｍであり、チップの平均長さは１〜６０ｍｍである軽量ボードにある。
【００１１】
本発明の第５の観点は、第１ないし第４いずれかの観点に基づく発明であって、軽量ボードはチップの内部にバインダーが充填されている、又は、バインダーが充填されていない軽量ボードにある。
【００１２】
本発明の第６の観点は、第１ないし第５いずれかの観点に基づく発明であって、軽量ボードはチップの間の隙間にバインダーが充填されている、又は、バインダーが充填されていない軽量ボードにある。
【００１３】
本発明の第７の観点は、第１ないし第６いずれかの観点に基づく発明であって、複数の含水率の異なるチップを組み合わせて混合したチップの集合体である軽量ボードにある。
【００１４】
本発明の第８の観点は、第１ないし第７いずれかの観点に基づく発明であって、チップの集合体に水を加え、又は、乾燥させて含水率を調整する軽量ボードにある。
【００１５】
本発明の第９の観点は、第１ないし第８いずれかの観点に基づく発明であって、チップの集合体の含水率が０〜２０質量％に調整された軽量ボードにある。
【００１６】
本発明の第１０の観点は、第１ないし第９いずれかの観点に基づく発明であって、バインダーは、多価イソシアネート化合物及び／又は熱可塑性樹脂である軽量ボードにある。
【００１７】
本発明の第１１の観点は、第１ないし第１０いずれかの観点に基づく発明であって、チップ１００質量部と多価イソシアネート化合物１〜５０質量部及び／又は熱可塑性樹脂５〜２０質量部とからなる軽量ボードにある。
【００１８】
本発明の第１２の観点は、第１ないし第１１いずれかの観点に基づく発明であって、１年草植物は、トウモロコシ、サトウキビ、コウリャン、ヒマワリ又はピーナッツである軽量ボードにある。
【００１９】
本発明の第１３の観点は、第１ないし第１２いずれかの観点に基づく発明であって、軽量ボードの上面及び／又は下面にそれぞれ第１及び第２の面材が積層された軽量ボードにある。
【００２０】
本発明の第１４の観点は、第１ないし第１２いずれかの観点に基づく発明であって、複数のボード素体の間に単板がはさみ込まれた積層構造からなる軽量ボードにある。
【００２１】
本発明の第１５の観点は、第１４の観点に基づく発明であって、複数のボード素体の間に単板がはさみ込まれた積層構造からなる軽量ボードの上面及び下面にそれぞれ第１及び第２の面材が積層された軽量ボードにある。
【００２２】
本発明の第１６の観点は、第１ないし第１５いずれかの観点に基づく発明であって、面材は、木質単板、不織布、フェルト、紙、アルミ、ロックウール、麻又は合成樹脂発泡体の群から選ばれた少なくとも１種又は２種以上の面材である軽量ボードにある。
【００２３】
本発明の第１７の観点は、第１ないし第１６いずれかの観点に基づく発明であって、単板は、木質単板である軽量ボードにある。
【００２４】
本発明の第１８の観点は、果実切除後の１種又は複数種の１年草植物をすじを分断する方向に切断し複数のチップにする切断工程と、異なる含水率のチップを組み合わせ複数のチップの集合体とし、複数のチップの集合体の含水率を０〜２０質量％に調整するチップ集合体の含水率調整工程と、チップ１００質量部当たり水０〜２０質量部及び多価イソシアネート化合物１〜５０質量部及び／又は熱可塑性樹脂５〜２０質量部から構成されるバインダー組成物を複数のチップの集合体と均一に混合し混合物を製造する水及びバインダー混合工程と、混合物を型枠内に規則性無く充填する混合物充填工程と、充填した混合物を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、充填した混合物を加熱圧縮する加熱圧縮工程とを含む軽量ボードの製造方法にある。
【００２５】
本発明の第１９の観点は、第１８の観点に基づく発明であって、第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、配置した第１の面材の上に混合物を充填する混合物充填工程と、充填した混合物の上に第２の面材を配置する第２の面材配置工程と、第１の面材、充填した混合物及び第２の面材を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、第１の面材、充填した混合物及び第２の面材を加熱圧縮する工程とを含む軽量ボードの製造方法にある。
【００２６】
本発明の第２０の観点は、第１８の観点に基づく発明であって、第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、配置した第１の面材の上に混合物を充填する混合物充填工程と、第１の面材及び充填した混合物を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、第１の面材及び充填した混合物を加熱圧縮する工程とを含む軽量ボードの製造方法にある。
【００２７】
本発明の第２１の観点は、第１８の観点に基づく発明であって、混合物充填工程の後に充填した混合物の上に単板を配置する単板配置工程と、配置した単板の上に第２の混合物を充填する第２の混合物充填工程と、充填した混合物、単板及び第２の充填した混合物を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、充填した混合物、単板及び第２の充填した混合物を加熱圧縮する工程とを含む軽量ボードの製造方法にある。
【００２８】
本発明の第２２の観点は、第１８の観点に基づく発明であって、第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、配置した第１の面材の上に混合物を充填する混合物充填工程と、充填した混合物の上に単板を配置する単板配置工程と、単板の上に第２の混合物を充填する第２の混合物充填工程と、第２の充填した混合物の上に第２の面材を配置する第２の面材配置工程と、第１及び第２の面材、第１及び第２の充填した混合物及び単板を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、第１及び第２の面材、第１及び第２の充填した混合物及び単板を加熱圧縮する加熱圧縮工程とを含む製造方法にある。
【００２９】
本発明の第２３の観点は、第１８の観点に基づく発明であって、第１の面材を型枠内に配置する面材配置工程と、配置した第１の面材の上に混合物を充填する混合物充填工程と、充填した混合物の上に単板を配置する単板配置工程と、第１の面材、充填した混合物及び単板を加熱圧縮機の熱板上にセットするセット工程と、第１の面材、充填した混合物及び単板を加熱圧縮する積層体の第１製造工程と、第２の面材を型枠内に配置する第２の面材配置工程と、配置した第２の面材の上に第２の混合物を充填する第２の混合物充填工程と、第２の面材及び第２の充填した混合物を加熱圧縮機の熱板上にセットする第２のセット工程と、第２の面材及び第２の充填した混合物を加熱圧縮する積層体の第２製造工程と、前記第１製造工程及び第２製造工程で得られた積層体同士を接合する接合工程とを含む軽量ボードの製造方法にある。
【００３０】
本発明の第２４の観点は、第１８ないし第２２いずれかの観点に基づく発明であって、加熱圧縮する温度が４０〜１８０℃の範囲にあり、圧力が０．３〜２ＭＰａの範囲にある軽量ボードの製造方法にある。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の観点では、従来廃棄していた果実収穫後の１年草植物を材料として使用するので、資源を有効利用することができるとともに、１年草植物は１年ごとに生産されるため、材料の確保が容易となる。また、１種の１年草植物を使用する場合は、強度、質量など植物の性質に応じた軽量ボードを得ることができ、複数種の１年草植物を使用すれば、平均した強度、質量の軽量ボードを得ることができる。また、複数のチップを規則性なく寄せ集めることで、植物のすじを複雑に重ね合わせることができ、あらゆる方向からの曲げ強度の特性を均一化できる。更に、植物のすじである、維管束、葉脈を分断する方向に切断するので、バインダーを植物に供給することができ、強度を高くすることができる。
【００３２】
本発明の第２の観点では、軽量ボードの表面、裏面、側面には１年草植物の外観、内部の形状の部分の集合が規則性無く出現しているので、軽量ボードを単調でない変化に富んだ意匠性のある外観とすることができる。
【００３３】
本発明の第３の観点では、チップは、１年草植物の葉、茎及び皮から作られているので、機械によって収穫された根を除く部分の１年草植物の果実部分を除いた部分の殆どを材料として使用することができる。
【００３４】
本発明の第４の観点では、チップの断面の平均直径を２〜７０ｍｍとし、チップの平均長さを１〜６０ｍｍとすることで、チップの平均直径及びチップの平均長さいずれも下限値未満のチップでは、ボードの強度が低下し、また、チップへの過剰なバインダーの浸透が起こり、バインダーの必要量が増えるためコストが上昇する。上限値を超えると、チップ内部までバインダーが浸透しないため耐水性が悪くなる。
【００３５】
本発明の第５の観点では、チップ内部にバインダーが充填されている軽量ボードは強度が高く耐水性が高いので水回り外壁にも向き、バインダーが充填されていない軽量ボードは強度が低い反面、断熱性が良好なため、内装等の建材に向く。
【００３６】
本発明の第６の観点では、チップの間の隙間にバインダーが充填されている軽量ボードは強度が高く耐水性が高いので水回り外壁にも向き、バインダーが充填されていない軽量ボードは強度が低い反面、断熱性が良好なため、内装等の建材に向く。
【００３７】
本発明の第７の観点では、複数の含水率の異なるチップを組み合わせ混合することで、簡易的にチップの集合体の含水率を調整することができる。
【００３８】
本発明の第８の観点では、チップの集合体に水を加え、又は、乾燥させて含水率を調整することで確実にチップの集合体の含水率を調整することができる。
【００３９】
本発明の第９の観点では、チップの集合体の含水率を０〜２０質量％に調整することでチップの集合体を粉末のバインダーや液状のバインダーに適した含水率とすることができる。
【００４０】
本発明の第１０の観点では、バインダーを多価イソシアネート化合物及び／又は熱可塑性樹脂とすることで、強度や耐水性のコントロールされた軽量ボードを製造することができる。
【００４１】
本発明の第１１の観点では、チップ１００質量部に対し多価イソシアネート化合物１〜５０質量部及び／又は熱可塑性樹脂５〜２０質量部とすることで、軽量ボードの強度や耐水性を確実にコントロールすることができる。
【００４２】
本発明の第１２の観点では、１年草植物を、世界的に大規模に生産されているトウモロコシ、サトウキビ、コウリャン、ヒマワリ又はピーナッツとすることで、軽量ボードの材料確保を確実なものとすることができる。
【００４３】
本発明の第１３の観点では、最外層の面材の性質と軽量ボードの物理的性質である軽量、強度、断熱等の機能とを融合した新規のボードを提供することができる。
【００４４】
本発明の第１４の観点では、表面に現れる軽量ボードの意匠性を生かし、かつ軽量ボードの物理的性質である軽量、強度、断熱等の機能に単板の優れた機械的性質とを融合した新規のボードを提供することができる。
【００４５】
本発明の第１５の観点では、最外層の面材の性質と軽量ボードの物理的性質である軽量、強度、断熱等の機能と単板の優れた機械的性質とを融合した新規のボードを提供することができる。
【００４６】
本発明の第１６の観点では、軽量ボードの使用形態によって、木質単板、不織布、フェルト、紙、アルミ、ロックウール、麻又は合成樹脂発泡体の群から選ばれた少なくとも１種又は２種以上を面材とすることができる。
【００４７】
本発明の第１７の観点では、単板を、木質単板として、軽量ボードの強度を高めることができる。
【００４８】
本発明の第１８の観点では、果実切除後の１種又は複数種の１年草植物を使用して確実に得たい強度、外観、断熱の機能のそれぞれを満足できる軽量ボードの製造方法を提供することができる。
【００４９】
本発明の第１９の観点では、第１の面材、チップとバインダーの混合物、第２の面材をこの順で配置した積層体の成形を１回の加熱圧縮工程で行う軽量ボードの製造方法を提供することができる。
【００５０】
本発明の第２０の観点では、第１の面材、チップとバインダーの混合物をこの順で配置した積層体の成形を１回の加熱圧縮工程で行う軽量ボードの製造方法を提供することができる。
【００５１】
本発明の第２１の観点では、第１のチップとバインダーの混合物、単板、第２のチップとバインダーの混合物をこの順で配置した積層体の成形を１回の加熱圧縮工程で行う軽量ボードの製造方法を提供することができる。
【００５２】
本発明の第２２の観点では、第１の面材、第１のチップとバインダーの混合物、単板、第２のチップとバインダーの混合物、第２の面材をこの順で配置した積層体の成形を１回の加熱圧縮工程で行う軽量ボードの製造方法を提供することができる。
【００５３】
本発明の第２３の観点では、第１の面材、第１のチップとバインダーの混合物、単板をこの順で配置し加熱圧縮した第１の積層材と、第２の面材、第２のチップとバインダーの混合物をこの順で配置し加熱圧縮した第２の積層材とを接着して５層の軽量ボードを作製する製造方法を提供することができる。
【００５４】
本発明の第２４の観点では、圧縮を、温度が４０〜１８０℃の範囲にあり、圧力が０．３〜２ＭＰａの範囲とすることで確実に得たい強度、外観、断熱の機能のそれぞれを満足できる軽量ボードを作製する製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態の軽量ボードの製造方法を模式的に表した図である。
【図２】本発明の実施例の軽量ボードの斜視図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施例の面材（厚さ１ｍｍのベニヤ）と軽量ボードによる３層の積層ボードの斜視図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施例の面材（フェルト）と軽量ボードによる３層の積層ボードの斜視図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図５】本発明の実施例の面材、単板（いずれも厚さ１ｍｍのベニヤ）と軽量ボードによる５層の積層ボードの斜視図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
次に本発明を実施するための形態を説明する。
【００５７】
本発明は、１年草植物を切断した複数のチップとバインダーとを混合した混合物を加熱圧縮した軽量ボードの改良である。
【００５８】
本発明の特徴ある構成は、果実切除後の１種又は複数種の１年草植物をすじを分断する方向に切断した複数のチップとバインダーとを混合した混合物を規則性無く寄せ集めて加熱圧縮した軽量ボードにある。
【００５９】
次に、本発明の軽量ボードの製造工程を図面に基づいて詳しく説明する。
【００６０】
図１（ａ）〜（ｅ）に本発明の製造工程を示す。図１（ａ）は、切断工程、図１（ｂ）は、含水率調整工程、図１（ｃ）は、水及びバインダー混合工程、図１（ｄ）は、混合物充填工程、図１（ｅ）は、加熱圧縮工程をそれぞれ示す。
【００６１】
まず、図１（ａ）を基に切断工程について説明する。果実の収穫は、コンバインなどの機械によって収穫する場合、根から数十センチのところを切り取り、上の部分になった果実を茎、葉と分離する。一般に、根から数十センチのところは、粉砕して土に戻すが、本工程では、果実を収穫した後の茎、葉、皮、根など、どの部分も軽量ボードの材料となる。図１（ａ）では、茎１００と葉１０１の部分を示してあるが、茎１００、葉１０１以外の如何なる部分も本実施形態の材料となる。茎１００は、茎１００の経の方向に平均長さを１〜６０ｍｍの範囲で切断しチップ１０２にする。また、平均直径は２〜７０ｍｍとした。葉１０１は、横に走る葉脈を分断する方向に切断する図で記載してあるが、縦に走る葉脈を分断する方向に切断する場合もある。軽量ボードの曲げ強度と厚さ膨張率は、チップ１０２の切断する平均長さ及び平均直径、バインダーの配合量、含水率、熱圧条件によって変化する。よって、平均長さと平均直径は、ほとんどの１年草植物に当てはまるような範囲である、平均直径を２〜７０ｍｍとした。平均長さは、軽量ボードの大きさに対して無視できる平均長さである１〜６０ｍｍとした。
【００６２】
次に、図１（ｂ）を基に含水率調整工程について説明する。１年草植物の採集した場所、時期に応じて、切断してできたチップ１０２の含水率も異なる。異なる含水率のチップ１０２を混合直前に測定し、規定の含水率になるように調整する。含水率は、バインダーの浸透をほどよくするために２０質量％以下が好ましい。２０質量％以下になるように乾燥機２００で含水率を調整する。
【００６３】
次いで、図１（ｃ）を基に水及びバインダー混合工程について説明する。含水率を調製したチップ１０２に水３００を加えて撹拌した後に多価イソシアネート化合物３０１を加え撹拌し、熱可塑性樹脂３０２の粉末を添加し３〜１０分間混合し混合物３０３を作成する。各材料の配合量は、チップ１００質量部に対して、水を０〜２０質量部、多価イソシアネート化合物３０１を０〜５０質量部又は／及び熱可塑性樹脂３０２の粉末を０〜２０質量部加える。
【００６４】
次いで、図１（ｄ）を基に混合物充填工程について説明する。チップ１０２とバインダーを混合した混合物３０３を型枠４００内に充填する。混合物３０３を型枠４００内に充填する際は、混合物３０３を規則性なく、そのまま流し込んで充填する。充填した後に混合物３０３上部に凹凸がないようにならす。
【００６５】
次に、図１（ｅ）を基に加熱圧縮工程について説明する。型枠を取り除いた充填物と設定厚みに対応したスペーサー５００を加熱圧縮機の熱板５０１上にセットし、充填物を加熱圧縮することで充填物を硬化させる。加熱圧縮する温度は４０〜１８０℃の範囲であり、圧力は０．３〜２ＭＰａの範囲である。加熱圧縮時間は設定厚みに対し、５０秒/ｍｍ〜１２０秒/ｍｍ分間とした。
【００６６】
また、軽量ボードと面材、単板を積層したボードは、型枠４００内に面材、混合物３０３、面材、又は、混合物３０３、単板、混合物３０３を層状に充填した後に加熱圧縮してボードを作製する。
【００６７】
なお、積層数、材質の順番は、適宜組み合わせて行い、例えば、５層の場合は、面材、混合物３０３、単板、混合物３０３、面材を積み重ねた後に加圧蓋５０２を押し下げて積層したボードを作製し、更に積層する場合は、最後の面材の前に単板、混合物３０３、を更に積み重ねる。
【００６８】
一方、面材、混合物３０３、単板を積み重ねた後に加熱圧縮した３層の積層体と混合物３０３、面材を積み重ねた後に加熱圧縮した２層の積層体を接着剤で接着して５層の積層した軽量ボードを作製することもできる。
【００６９】
接着して積層したボードの層数も、適宜変更することができる。また、面材、軽量ボード、単板、軽量ボードなどのように、上下対称としない積層したボードも作製することができる。
【実施例】
【００７０】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。上記実施形態を基に、パラメータとして原料チップの種類、形状、水の配合量、多価イソシアネート化合物の種類、配合量、熱可塑性樹脂粉末の種類、配合量を設定し、設定したパラメータにおいて比重、曲げ強度、厚さ膨張率及び熱伝導率についてそれぞれ試験した。
【００７１】
＜実施例１＞
原料チップとして平均直径２０ｍｍ、平均長さ３０ｍｍトウモロコシ茎１００質量部に、水１０質量部、多価イソシアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート５質量部を準備し、熱可塑性樹脂粉末は準備しなかった。上記原料チップに上記水、上記多価イソシアネート化合物を混合した溶液を添加し５分間混合撹拌し、混合物を厚さ１ｍｍの木質単板の上に充填し、さらにその上に木質単板を配置したものを、加熱圧縮機（山本鉄工(株)製）にて熱圧条件として温度１４０℃、０．５ＭＰａで９分間加熱圧縮して軽量ボードを作製した。
【００７２】
＜実施例２＞
多価イソシアネート化合物の配合量を１質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７３】
＜実施例３＞
多価イソシアネート化合物の配合量を５０質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７４】
＜実施例４＞
多価イソシアネート化合物をヘキサメチレンジイソシアネートとした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７５】
＜実施例５＞
原料チップとして平均直径３ｍｍ、平均長さ２ｍｍトウモロコシ茎１００質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７６】
＜実施例６＞
原料チップとして平均直径２０ｍｍ、平均長さ２ｍｍトウモロコシ茎１００質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７７】
＜実施例７＞
原料チップとして平均直径３ｍｍ、平均長さ５０ｍｍトウモロコシ茎１００質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７８】
＜実施例８＞
原料チップとして平均直径２０ｍｍ、平均長さ５０ｍｍトウモロコシ茎１００質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００７９】
＜実施例９＞
多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８０】
＜実施例１０＞
多価イソシアネート化合物の配合量を１質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８１】
＜実施例１１＞
多価イソシアネート化合物の配合量を１質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン２０質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８２】
＜実施例１２＞
多価イソシアネート化合物の配合量を５０質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８３】
＜実施例１３＞
多価イソシアネート化合物の配合量を５０質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン２０質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８４】
＜実施例１４＞
多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として高密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８５】
＜実施例１５＞
多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末としてポリプロピレン１０質量部、熱圧条件の温度を１６０℃とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８６】
＜実施例１６＞
多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末としてポリエチレンテレフタレート１０質量部、熱圧条件の温度を１６０℃とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８７】
＜実施例１７＞
多価イソシアネート化合物の配合量を５質量部、熱可塑性樹脂粉末としてポリビニールアルコール１２質量部、熱圧条件の温度を６０℃とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８８】
＜実施例１８＞
原料チップをヒマワリ茎、多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００８９】
＜実施例１９＞
原料チップをトウモロコシ茎／コウリャン茎、多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９０】
＜実施例２０＞
水の配合量を１質量部、多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９１】
＜実施例２１＞
水の配合量を２０質量部、多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９２】
＜実施例２２＞
多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン５質量部、熱圧条件の温度を１８０℃とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９３】
＜実施例２３＞
多価イソシアネート化合物の配合量を０．５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９４】
＜実施例２４＞
原料チップとして平均直径２ｍｍ、平均長さ１ｍｍトウモロコシ茎１００質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９５】
＜実施例２５＞
原料チップとして平均直径７０ｍｍ、平均長さ６０ｍｍトウモロコシ茎１００質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９６】
＜実施例２６＞
多価イソシアネート化合物を配合せずに、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン４質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９７】
＜実施例２７＞
多価イソシアネート化合物を配合せずに、熱可塑性樹脂粉末として低密度ポリエチレン２０質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９８】
＜実施例２８＞
水を配合せずに（水の配合量を０質量部）、多価イソシアネート化合物の配合量を３質量部、熱可塑性樹脂粉末としてポリビニールアルコール５質量部とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【００９９】
＜実施例２９＞
多価イソシアネート化合物の配合量を５質量部、熱可塑性樹脂粉末としてポリビニールアルコール１２質量部、熱圧条件の温度を４０℃とした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【０１００】
＜実施例３０＞
面材をフェルトとした以外は実施例１と同様にして軽量ボードを作製した。
【０１０１】
＜比較例１＞
市販のパーティクルボードを比較例１とした。
【０１０２】
＜比較例２＞
市販の畳芯材に用いられている高粱ボード（表面材として麻を使用した物。）を比較例２とした。
【０１０３】
＜試験結果＞
上記条件により作製した軽量ボードの比重、曲げ強度（２３、５０、８０℃）、厚さ膨張率をＪＩＳ-Ａ５９０８に規定されている方法により、比重はデジタルノギス（（株）ミツトヨ製）及び電子天秤（（株）島津製作所製）、曲げ強度は万能引張圧縮試験機（ミネベア（株）製）、厚さ膨張率はデジタルマイクロメーター（（株）ミツトヨ製）、熱伝導率は熱伝導率測定装置（英弘精機（株）製）によって確認した。これらの結果を表１、２に示す。
また、原料チップ種類を表３、多価イソシアネート化合物、熱可塑性樹脂粉末の種類を表４に示す。さらに、軽量ボード及び高粱ボードの縦横の曲げ強度試験結果を表５に示す。また、軽量ボード、パーティクルボード、及び高粱ボードの熱伝度率を表６に示す。
【０１０４】
次に、本発明によって製造された軽量ボードの斜視図及び断面図を図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。
図２（ａ）には軽量ボード６００の斜視図、図２（ｂ）には軽量ボード６００の断面図の様子を示す。図３（ａ）には面材を木単板７００（１ｍｍベニヤ）とした３層の積層軽量ボードの斜視図、図２（ｂ）にはその断面図であって、断面は、軽量ボード６００の上下面に木単板７００が積層されている様子を示す。図４（ａ）には面材をフェルト８００とした積層軽量ボードの斜視図、図２（ｂ）にはその断面図であって、断面は、軽量ボード６００の上下面にフェルト８００が積層されている様子を示す。図５（ａ）には面材を木単板７００とした５層の積層軽量ボードの斜視図、図２（ｂ）はその断面図であって、断面は、面材である木単板７００上に軽量ボード６００、単板である木単板７００、軽量ボード６００が積層され、最上面に面材である木単板７００が積層されている様子を示す。
【０１０５】
【表１】
2015024529.tif 000003
【０１０６】
【表２】
2015024529.tif 000004
【０１０７】
【表３】
2015024529.tif 000005
【０１０８】
【表４】
2015024529.tif 000006
【０１０９】
【表５】
2015024529.tif 000007
【０１１０】
【表６】
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【０１１１】
表１、表２から明らかなように、各実施例は比重が０．４８〜０．６６であり、ほとんどの実施例で０．５前後の低比重の結果となった。また、多価イソシアネート化合物、熱可塑性樹脂粉末の配合量は多い方が曲げ強度が大きく、厚さ膨張率が低く(実施例３、９〜２２)、特に多価イソシアネート化合物としてＭＤＩを５０質量部加えた実施例では、曲げ強度が４０Ｎ／ｍｍ2以上、厚さ膨張率３％前後の強度がありかつ膨張しない軽量ボードを作製することができた（実施例３、１１、１２)。この結果は、比較例１のパーティクルボードの曲げ強度（２０Ｎ／ｍｍ2弱）より優れ、同等の厚さ膨張率（３．２％）であった。チップの形状は、平均直径が小さい方が曲げ強度が高く、厚さ膨張率が低い傾向にあり（実施例５〜８)、平均直径も平均長さも大きい方が、曲げ強度も厚さ膨張率も実施例の中で中間の値であった（実施例２５)。また、トウモロコシ、ヒマワリ、トウモロコシとコウリャンの順で曲げ強度が若干優れるものの、顕著な差がみられなかった（実施例９、１８、１９）。
【０１１２】
表５は、畳芯材を想定した面材をフェルトとした実施例３０と市販の畳芯材である高粱ボードの比較例２の曲げ強度を示している。実施例３０と比較例２の曲げ強度は、長さ方向では、比較例２が高かったものの、実施例３０では、幅方向では比較例１の３倍強の曲げ強度であり、実施例３０は、長さ方向、幅方向ともに平均した強度を示した。
【０１１３】
表６は、軽量ボードの両面に単板を配した実施例１、市販のパーティクルボードである比較例１、高粱ボードの比較例２の熱伝導率を示している。実施例１は、比較例１より、約４割、比較例２よりも約２割熱伝導率が低く、断熱に優れている。
【０１１４】
実施例１、３、４、７〜９、１２、１３、１９、２１、２２では、曲げ強度が１６．８〜５２．２Ｎ／ｍｍ2、厚さ膨張率は、２．９〜９．６％であり、強度があり水に強いので、外壁等の建築材料に好適である。また、実施例２３、２５、２９では、曲げ強度が１．８〜１３．３Ｎ／ｍｍ2、厚さ膨張率は２８．６〜６０．７％であり、曲げ強度は前記実施例１等より低いが厚さ膨張率が高い、即ち内部に空気の層が多く断熱が良好なので、内装、室間の壁等の建築材料に好適である。一方、実施例２、５、６、１０、１１、１４〜１８、２０、２４、２７、２８では、曲げ強度は３．６〜２９．７Ｎ／ｍｍ2、厚さ膨張率は５．２〜１３．６％であり、曲げ強度も厚さ膨張率も上述の実施例の値の間の値となるため梱包材、パーティション等に好適である。実施例２５は、曲げ強度が１６．６〜２７．５Ｎ／ｍｍ2、厚さ膨張率は、２０．１％となり、強度があり断熱も確保できるので、アパートやマンションの室間の建築材として好適である。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の軽量ボードは、建設用の建材、梱包用のボード等に使用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１０２  チップ
３００  水
３０１  多価イソシアネート化合物
３０２  熱可塑性樹脂
３０３  混合物
４００  型枠
５０１  熱板
【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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