(57)【要約】【課題】細長い木質材片と結合剤とを混和し、その木質材片を一方向に配向して積層して木質マットとし、この木質マットを蒸気噴射しながら熱盤間でプレス成形する木質複合材の製造方法において、結合剤としてイソシアネート系接着剤を用いた場合であっても、木質系複合材とプレス機の熱盤との離型性が良好で、熱盤に空けられた蒸気穴への目詰まりがなく、かつ表面の綺麗な木質系複合材を容易に得ることができる木質系複合材の製造方法を提供する。【解決手段】結合剤が、イソシアネート系接着剤と消泡剤又は炭酸ガス吸収剤との混合物であり、消泡剤が、シリコーン系消泡剤、脂肪酸系消泡剤又はアルコール系消泡剤であり、炭酸ガス吸収剤が、酸化カルシウム又はカーボンブラックである。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い木質材片と結合剤とを混和し、その木質材片を一方向に配向して積層して木質マットとし、この木質マットを蒸気噴射しながら熱盤間でプレス成形する木質複合材の製造方法において、
該結合剤が、イソシアネート系接着剤と、消泡剤又は炭酸ガス吸収剤との混合物である
ことを特徴とする木質系複合材の製造方法。
【請求項２】
消泡剤が、シリコーン系消泡剤、脂肪酸系消泡剤又はアルコール系消泡剤であることを特徴とする請求項１記載の木質系複合材の製造方法。
【請求項３】
炭酸ガス吸収剤が、酸化カルシウム又はカーボンブラックであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の木質系複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質材片と結合剤との混合物を加圧又は加熱して得られる木質系複合材の製造方法、及びその方法により得られる木質系複合材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木質系複合材は、例えば、細長い木質材片に結合剤を塗布等で混合した結合剤付き木質材片を、木質材片の長さ方向に向きを揃えて木質マット状とし、この木質マットを加圧又は加熱する方法で製造される。
【０００３】
しかるに、このような木質系複合材の結合剤として、成型時間の短縮や得られる木質複合材のノンホルマリン化を目的として、イソシアネート系接着剤が頻繁に使用されるようになってきている。しかしながら、イソシアネート系接着剤は、プレス機の熱盤への接着力が強く、離型処理の方法が課題となっている。
【０００４】
即ち、成形時間が短縮することや得られる成形体の強度が高くかつ強度バラツキが少ないことから、蒸気噴射しながらプレス成形する方法が多く行われつつあるが、このような蒸気プレス方法において、結合剤としてイソシアネート系接着剤を使用する場合には、噴射蒸気がイソシアネート系接着剤と反応して炭酸ガスが発生し、発泡が過剰となり易くなる。
【０００５】
このような、過剰に発泡したイソシアネート系接着剤は、プレス板に空いた蒸気穴に強固に噛み込んで塞いでしまい、アンカー効果が発現して熱盤とよく接着して離型性が著しく悪くなってしまうばかりか、蒸気の出が悪くなってしまうという問題点がある。また、木質材片同士の隙間に発泡体が詰まり、得られる木質系複合材の外観が悪くなってしまうという問題点もある。
【０００６】
離型処理の方法として、例えば、接着剤を付着せしめた木材のチップ、フレーク又はファイバーをフォーミングしてマット状にしたものを、圧締プレートとの間に織布、不織布等の布を介在させて熱圧成型することを特徴とするパーティクルボード、ストランドボード、ファイバーボード等の木質ボードの製造法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
更に、離型性の良いイソシアネート系接着剤として、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）、ワックスエマルジョン（Ｂ）、及び触媒（Ｃ）、からなる接着剤組成物であって、該ワックスエマルジョン（Ｂ）のワックス成分は、酸価が１０ｍｇＫＯＨ／以下であり、融点が４０〜１６０℃であり、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算の数平均分子量が１００〜１，０００である成分がＧＰＣのピーク面積比で８０％以上である、ことを特徴とするリグノセルロース系材料の熱圧成形体用の接着剤組成物が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１１２４１１号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１０５１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１においては、非極性プラスチックを主体とする繊維でできた耐熱性の布を、木質ボードと圧締プレートとの間に介在させることで、接着剤が直接圧締プレートに接触することが少なく、従ってボードのプレートへの接着も起こらなくなるとされているが、木質ボードの接着剤が布に噛み込んで木質ボードの表面に強固に固着して残るという問題点がある。そのまま製品としても差し支えなければ良いが、多くの場合は布を剥がして製品とする必要があるが、布を木質ボード表面から剥離することが困難であり、無理に剥離するとその表面が荒れてしまうという問題点がある。更に、布をボードとプレートとの間に介在させる必要があって成形工程が複雑になる上、その布には接着剤が詰まってしまって何回も使い回しすることが困難なため、コスト高になってしまうという問題点もある。
【００１０】
また、特許文献２においては、ワックスエマルジョンの目的は、熱圧成形体と熱盤との接着性を回避させるための離型剤としての効果であり、内部離型剤として作用する。特定融点範囲、特定分子量分布、特定酸価を満たすワックスエマルジョンを、リグノセルロース系材料に対して固形分として０．５〜１０重量％添加することで、木質繊維等のリグノセルロース系材料の熱圧成型時に熱盤表面との接着を防ぐことができるだけでなく、物性面でもすぐれたリグノセルロース系材料の熱圧成形体を得ることが可能とされているが、得られるリグノセルロース系熱圧成型品の表面にワックス成分が残留するという問題点がある。そのまま製品としても差し支えなければ良いが、多くの場合ではこれを取り除いて製品とする必要があり、そのために別途溶剤等で拭清したり又は表面を研削等しなければならず、結果として成形体表面が汚れたり製品化の為の手間が多く掛かったりするという問題点がある。更に、熱圧成形体と熱板との離型性は良くなるものの、接着剤の発泡は防げないので、蒸気噴射しながら熱盤間でプレス成形する場合には、発泡した接着剤が熱板に設けられた蒸気噴出穴に詰まってしまうという問題点もある。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、蒸気噴射しながら熱盤間でプレス成形する木質複合材の製造方法において、結合剤としてイソシアネート系接着剤を用いた場合であっても、木質系複合材とプレス機の熱盤との離型性が良好で、熱盤に空けられた蒸気穴への目詰まりがなく、かつ表面の綺麗な木質系複合材を容易に得ることができる木質系複合材の製造方法を提供する目的で行われたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１記載の木質系複合材の製造方法（発明１）は、細長い木質材片と結合剤とを混和し、その木質材片を一方向に配向して積層して木質マットとし、この木質マットを蒸気噴射しながら熱盤間でプレス成形する木質複合材の製造方法において、該結合剤が、イソシアネート系接着剤と、消泡剤又は炭酸ガス吸収剤との混合物であることを特徴とする木質系複合材の製造方法である。
【００１３】
請求項２記載の木質系複合材の製造方法（発明２）は、消泡剤が、シリコーン系消泡剤、脂肪酸系消泡剤又はアルコール系消泡剤であることを特徴とする発明１の木質系複合材の製造方法である。
【００１４】
請求項３記載の木質系複合材の製造方法（発明３）は、炭酸ガス吸収剤が、酸化カルシウム又はカーボンブラックであることを特徴とする発明１又は２の木質系複合材の製造方法である。
【００１５】
本発明に使用する結合剤は、イソシアネート系接着剤と発泡抑制剤とを併用する結合剤である。
【００１６】
イソシアネート系接着剤は、１分子中に少なくとも２個以上のイソシアネート基有するものであれば良い。例えば一例として、ＴＤＩ（トルエンジイソシアネート）、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ（ポリメチレンポリフェニルイソシアネート）等が挙げられる。これらの接着剤は、単独又は複数を併用しても良い。また必要に応じて、フェノール系接着剤等の、他の接着剤との混合物として用いても良い。
【００１７】
発泡抑制剤は、イソシアネート系接着剤の反応過程で発生する炭酸ガスによって生成する気泡を、減容したり破泡したりする作用を有する。特に効果が高いものとして、消泡剤と炭酸ガス吸収剤とが挙げられる。消泡剤としては、例えば一例として、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等のシリコーン系消泡剤；高級脂肪酸、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸エステル、金属脂肪酸等の脂肪酸系消泡剤；アルコール系消泡剤等が挙げられる。また、炭酸ガス吸収剤としては、例えば一例として、酸化カルシウム又はカーボンブラックが好適である。
【００１８】
これらの発泡抑制剤の使用方法は、予め発泡抑制剤とイソシアネート系接着剤とを混合した後木質材片と混合する方法や、イソシアネート系接着剤と木質材片とを混合する前、混合した後、又は混合する時に、発泡抑制剤と木質材片とを混合する方法等が挙げられる。又、好ましい使用量としては、イソシアネート系接着剤に対して０．０１〜５０重量％である。０．０１重量％より小さければ十分な発泡抑制効果が得られず、５０重量％より大きければ接着強度が低くなってしまい、高強度の木質系複合材を得ることができない。
【００１９】
上記木質材片の原料樹種としては、杉、檜、赤松、姫小松、唐松、蝦夷松、とど松、椹、栂、檜葉、樅、ねずこ、エンゲルマンスプルース、シトカスプルース、米栂、レッドウッド、米檜葉、ポンデローサパイン、アガチス、米松、ノーブルファー、欧州赤松、ホワイトウッド、ラジャータパイン等の針葉樹類；樫、桐、楠、栗、シナノキ、タブノ木、ぶなのき、ラミン、白樺、アピトン、センゴンラウト、アスペン、ポプラ等の広葉樹類等が挙げられるが、これら樹木だけでなく、竹、コウリャンといった植物材料等をも含めることができる。
【００２０】
利用できる形態としては、上記樹種の丸太、間伐材等の生材料；工場や住宅建築現場℃発生する端材；部材輸送後に廃棄される廃パレット材；建築解体時に発生する解体廃材等が挙げられる。特に間伐材、製材時に発生する端材、建築廃材、廃パレット材、燃料や製紙用原料として使用される木質材料等、リサイクル材が好ましい。
【００２１】
上記原材料を細長い木質材片に加工する方法としては、ハンマーミル；表面に刃物の付いたロールを回転させて木材を破砕する一軸破砕機、回転刃が噛み合った構造の二軸若しくは多軸破砕機等の破砕機；ベニア加工したものを割り箸状に切断してスティックにするロータリーカッター；丸太などを回転刃で切削してストランドにするフレーカー等が挙げられる。特に、原料としてリサイクル材料を使用する場合は、原料中に異物が混入しやすいので、刃の耐久性が高いという点で、破砕機が好ましい。
【００２２】
上記の方法で得られる木質材片にはサイズのバラツキがあるので、分級工程にて所定のサイズの木質材片に分級する。この時の分級方法としては、ローラースクリーン方式や、振動メッシュ方式、風選方式等があり、状況に応じて適宜使い分けられればよい。分級された木質材片は、含水率を一定範囲にしておくことが好ましい。含水率を一定にすることで、生産時の成型品の品質バラツキがなくなる。好ましい含水率の範囲としては、０〜１４重量％である。１４重量％より大であると、蒸気噴射による熱プレス時に蒸発した水の蒸気圧によって成型品内部に膨張圧が作用し、成型品内部に割れが生じる恐れがある。
【００２３】
分級され含水率を調整された細長い木質材片は、上記結合剤と混合される。結合剤の混合量は、木質材片の樹種、密度、重量、表面状態にもよるが、通常は木質材片の重量に対して１〜２０重量％が好ましい。１重量％未満であると、成型品に十分な強度が得られず、２０重量％より大であると、離型性が著しく悪くなると共に、コストが高くなってしまう。
【００２４】
木質材片と結合剤とを混合する方法としては、結合剤が液体である場合は、搬送用ベルトコンベア上やドラムブレンダー内等で木質材片に結合剤をスプレー塗布しその表面に結合剤を付着させる方法が採られても良い。
【００２５】
木質材片と結合剤との混合物は、一定方向に配向して積層し、木質マットを形成する。具体的には木質材片を型の中に投入し、積層することで行うことができる。一方向に配向させるには、一定間隔に分割され並設された溝からなるフォーミング型や、ＯＳＢ（オリエンテッドストランドボード）等の製造で用いられるディスクオリエンター等の配向積層装置が用いられる。
【００２６】
木質マット形成後、加熱可能なプレス装置へ投入して加圧加熱成型する。上記プレス装置としては、熱盤のように木質マットの表面から伝熱により内部に熱を伝える方法や、蒸気噴射や高周波加熱のように、内部を直接加熱する方法が挙げられる。
【００２７】
木質マットを成形する方法は、プレス機の熱盤に蒸気穴を空け、加圧と同時にこの蒸気穴から木質マットに高温蒸気を噴射して、木質マットの内部から直接加熱する方法が好適である。
この場合は、加熱時間は、１００℃〜２５０℃が好ましい。１００℃未満であると結合剤の効果に時間が掛かりすぎて成形サイクルが長くなってしまい、２５０℃より高いと木質材片が熱で劣化してしまって得られる木質系複合材の強度が低下する。また圧力条件は、１〜１０ＭＰａが好ましい。１ＭＰａ未満であると成型品が十分に圧縮されなくて高密度化ができず、１０ＭＰａより高いと圧力によって繊維の破断が起こり、強度が低下することがある。また、加熱加圧処理時間は、結合剤が硬化する時間だけ行えば良く、状況に応じて適宜変更される。
【００２８】
（作用）
本発明においては、結合剤に用いられるイソシアネート系接着剤に消泡剤を混入することで、接着剤中のイソシアネート基が水と反応して発生する炭酸ガスによって生成する発泡体が破泡したり、又は炭酸ガス吸収剤を混合することで、接着剤中のイソシアネート基が水と反応して発生する炭酸ガスが吸収されることによって過剰な発泡体が生成しなかったりして、熱盤に空けられた蒸気穴を閉塞することがなく、成形される木質系複合材の木質材片の隙間に発泡体ができないので、外観が良い木質系複合材が得られ、更に、成型時に木質系複合材と熱盤とが接着して離型が困難になることを防止する。
【００２９】
本発明に使用する結合剤は、イソシアネート系接着剤と発泡抑制剤とを併用する結合剤であるので、成形時の発泡が抑制され、蒸気プレスのような、熱盤に蒸気穴が空いたプレス機であっても、イソシアネート系接着剤が蒸気穴を塞ぐことがなく、目詰まりや離型性の悪化が起こらずトラブルの少ない成形が可能となる。また木質材片の隙間に発泡体ができないので、外観が良い木質系複合材が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を木質系複合材の製造の実施例をもって説明する。
【００３１】
（実施例１）
使用した結合剤は、イソシアネート系接着剤（ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、住友バイエルウレタン社製）１００重量部に、シリコーン系消泡剤（信越シリコーン社製、品番ＫＳ−６０３）１０重量部を混合した混合結合剤を用いた。
【００３２】
細長い木質材片は、一軸破砕機破砕したボード用チップ（木材廃棄物処理業者から購入、樹種不明）を、ウェーブローラースクリーン装置（たいへい社製、ローラー数１５本、ローラーピッチ５５ｍｍ）を用いて分級し、厚み又は幅が１〜８ｍｍの木質チップを選別した。
【００３３】
上記木質チップを含水率６重量％に調整した後、上記混合結合剤を木質チップ１０重量％となるようにドラムブレンダー（自社製、ドラム径１０００ｍｍ、ドラム幅８００ｍｍ、回転数０．５ｒｐｍ）で混合した。次いで、結合剤を混合された木質材片をディスクオリエンター（たいへい社製、ディスク径１４０ｍｍ、ディスクピッチ３０ｍｍ）に投入し、フォーミング型（長さ２０００ｍｍ、幅５００ｍｍ、高さ１００ｍｍ）内に配向して積層した。なお、フォーミング型は、厚さ２ｍｍの金属製仕切板で、長さ方向に沿って板中心間距離が５０ｍｍ間隔で１０等分したものを用いた。
【００３４】
次にフォーミング型、仕切板を脱型して木質マットとし、この木質マットを伝熱タイプのプレス機（川崎油工社製、形式３００トンプレス、）の熱盤の間に載置した。熱盤は長さ２５００ｍｍ、幅５００ｍｍである。これを加熱温度１８０℃、加圧圧力３ＭＰａで、１８０℃の蒸気（圧力０．９ＭＰａ）を噴射しながら６分間加圧加熱し、木質系複合材の成形体を得た。
【００３５】
（実施例２）
消泡剤として、脂肪酸系消泡剤（チラバゾールＨ−８１８、大洋化学社製）を１０重量部とした以外は実施例１と同様にして木質系複合材の成形体を得た。
【００３６】
（実施例３）
消泡剤として、アルコール系消泡剤（ソフタノールＤＥ、日本触媒社製）を１０重量部とした以外は実施例２と同様にして木質系複合材の成形体を得た。
【００３７】
（実施例４）
結合剤として、イソシアネート系接着剤（ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、住友バイエルウレタン社製）１００重量部に、炭酸ガス吸収剤（酸化カルシウム、和光純薬工業社製、試薬特級）１０重量部を混合した混合結合剤を用いた以外は、実施例１と同様にして木質系複合材の成形体を得た。
【００３８】
（実施例５）
炭酸ガス吸収剤としてカーボンブラック（シースト９Ｈ　ＳＡＦ−ＨＳ、東海カーボン社製）を１０重量部とした以外は実施例４と同様にして木質系複合材の成形体を得た。
【００３９】
（実施例６）
結合剤として、イソシアネート系接着剤（ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、住友バイエルウレタン社製）１００重量部に、シリコーン系消泡剤（信越シリコーン社製、品番ＫＳ−６０３）５重量部と、炭酸ガス吸収剤（酸化カルシウム、和光純薬工業社製、試薬特級）５重量部とを混合した混合結合剤を用いた以外は、実施例１と同様にして木質系複合材の成形体を得た。
【００４０】
（比較例１）
イソシアネート系接着剤（ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、住友バイエルウレタン社製）のみの結合剤を用いた以外は、実施例１と同様にして木質系複合材の成形体を得た。
【００４１】
実施例１から実施例６とも、得られたいずれの成形体には、結合剤が発泡した形跡はなく、加熱プレス機から取り出す時もスムーズに取り外すことができ、綺麗な外観の木質系複合材（成形体）が得られた。また、成型後にプレス機の金型の蒸気穴を点検したところ、発泡体による目詰まりは全く観察されなかった。
【００４２】
これに対し、比較例１で得られた成形体では、結合剤が発泡した形成があり、木質系複合材の木質材片の隙間には発泡した結合剤が詰まって折り外観が悪かった。またプレス機から取り外す際には、発泡した結合剤が蒸気穴に噛み込んでしまって、スムーズに取り外すことができなかった。更に、成型後のプレス機の金型の蒸気穴を点検したところ、発泡体による目詰まりが観察された。
【００４３】
【発明の効果】
以上の通りであるから、本発明は、蒸気噴射しながら熱盤間でプレス成形する木質複合材の製造方法において、結合剤としてイソシアネート系接着剤を用いた場合であっても、木質系複合材とプレス機の熱盤との離型性が良好で、熱盤に空けられた蒸気穴への目詰まりがなく、かつ表面の綺麗な木質系複合材を容易に得ることができる木質系複合材の製造方法となるのである。