(57)【要約】【課題】建築用基材として利用できる強度を確保しつつ、熱伝導率が低く、断熱性に優れた木質繊維板を提供することにある。【解決手段】乾式法あるいは湿式法によって製板した密度０．０５〜０．４０ｇ／ｃｍ３の木質繊維板に、温度１８０℃〜２６０℃で６時間〜１２０時間の加熱処理を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式法あるいは湿式法によって製板した密度０．０５〜０．４０ｇ／ｃｍ３の木質繊維板に、温度１８０℃〜２６０℃で６時間〜１２０時間の加熱処理を行うことを特徴とする木質繊維板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は断熱性に優れた木質繊維板、特に、天井材，壁下地材および畳床等として広く使用できる住宅用基材に適した木質繊維板の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、木質繊維板は、木質繊維とバインダーとを混合して成型した後、前記バインダーが硬化するまで乾燥させて製造される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５２−１１０７８５号公報
【０００４】
例えば、インシュレーションボード（比重０．３５ｇ／ｃｍ３以下）は、木材チップを主原料とし、これを蒸煮して解繊するとともに、耐水剤等を添加して得たスラリーを湿式抄造した後、ドライヤーで乾燥して製造される。
【０００５】
前述のインシュレーションボードの熱伝導率は、タタミボード（密度０．２０〜０．２５ｇ／ｃｍ３）の場合が０．０４５Ｗ／ｍＫ、Ａ級インシュレーションボード（密度０．２３〜０．３０ｇ／ｃｍ３）の場合が０．０４９Ｗ／ｍＫ程度であり、ほぼ密度に比例している。そして、物体の熱伝導率に影響を与える因子としては伝導・対流・輻射があるが、木質繊維板では繊維の伝導による影響が大きいため、木質繊維板の熱伝導率を下げるためには空隙を増やすこと、すなわち、密度を小さくすることが最も効果的である。
【０００６】
しかしながら、木質繊維板の空隙を増やして密度を下げると、強度が低下して建築用基材として使用できないという問題点がある。このため、密度を低下させずに熱伝導率を低下させる方法が求められていた。
【０００７】
本発明にかかる木質繊維板の処理方法は、建築用基材として使用できる強度を確保しつつ、熱伝導率が低く、断熱性に優れた木質繊維板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、木質繊維板を所定の温度，時間で加熱することにより、その熱伝導率が低下することを知見し、この知見に基づいて本発明を完成した。
すなわち、本発明にかかる木質繊維板の処理方法は、前記目的を達成すべく、乾式法あるいは湿式法によって製板した密度０．０５〜０．４０ｇ／ｃｍ３の木質繊維板に、温度１８０℃〜２６０℃で６時間〜１２０時間の加熱処理を行う工程からなるものである。
【０００９】
本発明によれば、木質繊維板を所定の温度，時間で加熱することにより、木質繊維自体の熱伝導率が低下し、木質繊維板全体としての断熱性能が向上するという効果がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる木質繊維板の処理方法は、乾式法あるいは湿式法によって製板した密度０．０５〜０．４０ｇ／ｃｍ３の木質繊維板に、温度１８０℃〜２６０℃で６時間〜１２０時間の加熱処理を行うことにより、所望の強度を確保しつつ、断熱性能を改善する方法である。
【００１１】
前記木質繊維板としては、乾式法あるいは湿式法のいずれの方法で製板したものでもよく、例えば、インシュレーションファイバーボード、より詳しくはタタミボード（畳床用）、Ａ級インシュレーションボード（断熱用）、シージングボード（外壁下地用）が挙げられる。
【００１２】
木質繊維の樹種、形状および大きさは必要に応じて適宜選択すればよく、特に限定しないが、樹種としては、例えば、マツ，スギ，ヒノキ，スプルース，ベイツガ等の針葉樹や、ブナ，ケヤキ，ミズナラ，チーク，イエローメランチ等の広葉樹の他、建築故材、廃パレット，廃型枠等の廃材を利用したものであってもよい。また、木質繊維の形状および大きさは、乾式または湿式で成板できる範囲、例えば、長さ２．０〜３０ｍｍ程度が好適である。
【００１３】
木質繊維を一体化するバインダーとしては、特に限定はしないが、例えば、スターチ、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート系樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールなどの熱可塑性樹脂を単独または複数組み合せて使用する。湿式で成板する場合の添加量は木質繊維に対して１〜１０重量％が好適である。１重量％未満であると、板材としての強度が得られず、１０重量％を越えると、濾水性が低下するので、生産性が悪く、乾燥時に反りを生じるおそれがある。また、乾式で成板する場合は木質繊維に対して５〜３０重量％の添加が好適である。５重量％未満では強度が不足し、３０重量％を越えると、コスト高になるだけでなく、繊維間の空間が結合材で充填され、処理の効果が得られなくなるからである。
【００１４】
なお、補助剤として難燃剤、耐水化剤、定着剤、撥水剤、離型剤を添加してもよく、抄造法で成板する場合には、抄造適正を良好にするため、凝集剤の添加を適宜行ってもよい。
【００１５】
前記木質繊維をフォーミングした後、そのまま乾燥させてバインダーを硬化させてもよいが、乾式でフォーミングした場合には熱圧プレスで熱圧することにより、バインダーを硬化させて製造してもよい。
【００１６】
前記木質繊維板の密度は０．０５〜０．４０ｇ／ｃｍ３、特に、０．１０〜０．３５ｇ／ｃｍ３が好適である。密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満であると、強度が低すぎて建築用基材として使用できないからである。また、密度が０．４０ｇ／ｃｍ３を越えると、加熱処理前の木質繊維板自体の熱伝導率が大きすぎるためにエネルギー損失が大きく、加熱処理による効果が相対的に小さくなるからである。
【００１７】
木質繊維板に対する加熱温度は１８０℃〜２６０℃、特に、１９０℃〜２２０℃が好適である。温度が１８０℃未満であると、一部のヘミセルロース等が分解するだけであり、断熱性能向上の効果が小さいからである。また、温度が２６０℃を越えると、主成分であるセルロースが分解し、酸素との混合ガス濃度が飛躍的に高くなり、口火があれば着火して燃焼する温度（着火点２６０℃〜２９０℃）になるからである。なお、２６０℃という温度は各種防火試験において出火危険温度とされ、防火工学上の評価判定の基準となる温度でもある。
【００１８】
なお、１９０℃を越えると、ヘミセルロースの熱分解が激しくなり、効果的に揮発性生成物（不燃性ガスおよび可燃性ガス）を発生させることができる。しかし、熱容量の比較的小さな木質繊維板（低密度あるいは薄厚）の場合は、２２０℃以上になると、急激な温度上昇となり、可燃性ガスが多量に発生しやすくなるので、燃焼の危険度が急増する。このため、１９０℃〜２２０℃が最適温度範囲といえるが、木質繊維板の密度や原料となる木材の樹種によってヘミセルロースの成分量や引火点が異なる。したがって、発生ガス濃度に関係する乾燥機内での換気条件を考慮した上で、必要な加熱時間との関係を見極めながら、加熱温度を調整することが好ましい。
【００１９】
加熱時間は６時間から１２０時間、特に、２４時間から９６時間が好適である。通常、熱分解は加熱初期段階に多くの反応が起こり、時間と共に反応物質が減少する。加熱時間は木質繊維板の密度によるが、少なくとも厚さ１５ｍｍのＴ級インシュレーションボードの場合であれば、１２０時間以上加熱しても、その後の断熱性能向上の効果が鈍化する。このため、加熱によるエネルギーコストと、それに基づく断熱性能向上の効果とを考えると、約４８時間が最適加熱時間である。また、住宅金融公庫の基準適合仕様では、便宜上、各種の断熱材を熱伝導率毎にＡ１〜Ｅで分類している。この分類は０．００５Ｗ／ｍＫずつ区切られており、その種類によって住宅の部位に必要な断熱材の厚さを決定している。したがって、木質繊維板の熱伝導率を０．００５Ｗ／ｍＫ小さくすることを目指す場合には、加熱時間として２４時間程度は必要である。
【００２０】
加熱方法は、既存の乾燥機等を利用して加熱すればよいが、最初から加熱温度に設定した乾燥機内で加熱処理することが好ましい。処理時間を短くできるからである。乾燥機としては、例えば、熱風循環式乾燥機が加熱ムラを少なくできるので、好適である。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
木質繊維として松、杉等の針葉樹の木質繊維４０重量部、建築古材の木質繊維６０重量部、および、バインダーとしてコーンスターチ（日食コーンスターチＹ：日本食品化工株式会社製）３重量部を清水に投入し、攪拌して得たスラリーから湿式抄造してフォーミングした後、１５０℃〜１７０℃でバインダーを乾燥，硬化させて厚さ１５ｍｍの木質繊維板を得た。この木質繊維板を温度２２０℃に設定した乾燥機で加熱処理し、測定時間毎に取り出して絶乾状態で熱伝導率を測定した。測定結果を図１Ａに示すとともに、測定結果をグラフ化して図１Ｂに示す。
【００２２】
（比較例１）
実施例１と同様の操作で得た同一の密度を有する厚さ１５ｍｍの複数枚の木質繊維板をサンプルとし、加熱処理せずに前記サンプルの熱伝導率を測定した。測定結果を図１Ｃに示す。
【００２３】
図１Ａ，１Ｂから明らかなように、実施例１では加熱時間が長くなるにつれ、密度が小さくなるとともに、熱伝導率も小さくなることが判った。さらに、長時間加熱した場合には、密度が一定であっても熱伝導率が低下することが明らかとなった。また、図１Ａ，１Ｂと図１Ｃとを比較すると、比較する密度が同一であっても、密度が低くなるにつれて実施例１の熱伝導率が比較例１の熱伝導率よりも小さくなることから、加熱によって断熱性が改善されていることが判明した。
【００２４】
（実施例２）
市販のＴ級インシュレーションボード（タタミボード：厚さ１５ｍｍ）を温度２００℃に設定した乾燥機で加熱し、測定時間毎に取り出して絶乾状態で熱伝導率を測定した。測定結果を図２Ａに示すとともに、測定結果をグラフ化して図２Ｂに示す。
【００２５】
（比較例２）
各種密度の市販のＴ級インシュレーションボード（タタミボード：厚さ１５ｍｍ）をそれぞれサンプルとし、加熱処理せずに前記サンプルの熱伝導率を測定した。測定結果を図２Ｃに示す。
【００２６】
図２Ａ，２Ｂから明らかなように、実施例２では加熱時間が長くなるにつれ、密度が小さくなるとともに、熱伝導率も小さくなることが判った。さらに、長時間加熱した場合には、密度が一定であっても熱伝導率が低下することが明らかとなった。特に、処理時間が４８時間経過すると、熱伝導率の低下が鈍化し、処理時間が１２０時間を越えると、熱伝導率がほぼ平衡状態になることが判った。これは、木質繊維の主要構成物質の熱分解が初期段階から進み、揮発性生成物や不揮発性生成物が生じて空間部分が増大することにより、断熱効果が現れるが、加熱処理時間の経過とともに反応物質が次第に減少するために平衡状態になると考えられる。
また、図２Ａ，２Ｂと図２Ｃとを比較すると、比較する密度が同一であっても、密度が低くなるにつれて実施例２の熱伝導率が比較例２の熱伝導率よりも小さくなることから、加熱によって断熱性が改善されていることが判明した。
【００２７】
（実施例３）
木質繊維として松、杉等の針葉樹の木質繊維４０重量部、建築古材の木質繊維６０重量部、および、バインダーとしてコーンスターチ（日食コーンスターチＹ日本食品化工株式会社製）１５重量部を添加，混合し、乾式でフォーミングした後、１５０℃のスチームおよび熱風でバインダーを硬化させることにより、厚さ２５ｍｍの木質繊維板を得た。この木質繊維板を温度１９０℃に設定した乾燥機で加熱処理し、測定時間毎に取り出して絶乾状態で熱伝導率を測定した。測定結果を図３Ａに示すとともに、測定結果をグラフ化して図３Ｂに示す。
【００２８】
（比較例３）
実施例３と同様の操作で得た同一の密度を有する厚さ２５ｍｍの木質繊維板をサンプルとし、加熱処理せずに前記サンプルの熱伝導率を測定した。測定結果を図３Ｃに示す。
【００２９】
図３Ａ，３Ｂから明らかなように、実施例３では加熱時間が長くなるにつれて密度が小さくなるとともに、熱伝導率も小さくなることが判った。さらに、長時間加熱した場合には、密度が一定であっても熱伝導率が低下することが明らかとなった。また、図３Ａ，３Ｂと図３Ｃとを比較すると、比較する密度が同一であっても、密度が低くなるにつれて実施例１の熱伝導率が比較例１の熱伝導率よりも小さくなることから、加熱によって断熱性が改善されていることが判明した。
【００３０】
加熱処理によって断熱性が改善される理由としては、以下の理由が考えられる。すなわち、木質繊維の細胞壁を形成する成分の一部が熱分解によって揮発性物質あるいはガスとなって揮散することにより、細胞壁が痩せて薄くなり、相対的に細胞内腔や細胞間隙等の主としてマクロな空隙が広がる。更に、細胞壁内にもミクロな空隙を生じ、これらの空隙体積の増加によって空気を多く含むようになるからである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明にかかる木質繊維板の処理方法によれば、木質繊維板を所定の温度，時間で加熱することにより、木質繊維自体の熱伝導率が低下し、木質繊維板全体としての断熱性能が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施例１を示し、図１Ａは実施例１の熱伝導率の変化を示す図表であり、図１Ｂは図１Ａをグラフ化したグラフ図であり、図１Ｃは比較例１の熱伝導率を示す図表である。
【図２】本発明にかかる実施例２を示し、図２Ａは実施例１の熱伝導率の変化を示す図表であり、図２Ｂは図２Ａをグラフ化したグラフ図であり、図２Ｃは比較例２の熱伝導率を示す図表である。
【図３】本発明にかかる実施例３を示し、図３Ａは実施例１の熱伝導率の変化を示す図表であり、図３Ｂは図３Ａをグラフ化したグラフ図であり、図３Ｃは比較例３の熱伝導率を示す図表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月29日(2003.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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