(57)【要約】【課題】軽量・低密度を維持しつつ、しかも、強度アップを図ることができる木質繊維板の製造方法及び木質繊維板を提供する。【解決手段】主原料である、解繊した太さ（平均直径）が１０〜２００μｍ程度の木質繊維を９０重量％と、木質微細化物として、太さ（平均直径）が０．１〜０．０１μｍのセルロースナノファイバー（セリッシュ、ダイセル化学（株）製）を１０重量％とを、水中で混合した原料濃度３％前後のスラリーを吸引濾過して湿潤マットを形成し、この湿潤マットを６０℃で予備乾燥した後、１０５℃で乾燥することによって木質繊維板を製造した。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均直径が１０〜２００μｍの木質繊維と、平均粒径が２５μｍ以下の木質微細粉または平均直径が０．５μｍ未満の木質微細繊維からなる木質微細化物とを含むスラリーを抄造することによって湿潤マットを形成し、この湿潤マットを脱水、乾燥するようにしたことを特徴とする木質繊維板の製造方法。
【請求項２】
前記木質微細化物として前記木質微細繊維を使用し、
前記スラリー中の前記木質繊維及び前記木質微細繊維の全重量に対する前記木質微細繊維の重量比率を、１０〜３０％に設定した請求項１に記載の木質繊維板の製造方法。
【請求項３】
前記木質微細化物として前記木質微細粉を使用し、
前記スラリー中の前記木質繊維及び前記木質微細粉の全重量に対する前記木質微細粉の重量比率を、２０〜４０％に設定した請求項１に記載の木質繊維板の製造方法。
【請求項４】
前記湿潤マットを脱水、乾燥した後に、樹脂含浸処理を施すようにした請求項１、２または３に記載の木質繊維板の製造方法。
【請求項５】
含浸させる樹脂として、水系フェノール樹脂を使用した請求項４に記載の木質繊維板の製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５に記載の製造方法によって製造された木質繊維板。
【請求項７】
平均直径が１０〜２００μｍの木質繊維を主原料として板状に成形された、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以下の木質繊維板であって、
平均粒径が２５μｍ以下の木質微細粉または平均直径が０．５μｍ未満の木質微細繊維からなる木質微細化物によって、主原料である前記木質繊維が結合されていることを特徴とする木質繊維板。
【請求項８】
樹脂含浸処理が施された請求項７に記載の木質繊維板。
【請求項９】
含浸させる樹脂として、水系フェノール樹脂を使用した請求項８に記載の木質繊維板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インシュレーションボードやシージングボード等の軽量の木質繊維板の製造方法及び木質繊維板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、断熱性、吸音性、調湿性に優れているため、畳床の芯材、屋根の断熱・防音層、床下地、天井・壁仕上げ材等に使用される比較的低密度のインシュレーションボードは、解繊した平均直径が１０〜２００μｍ程度の木質繊維と、バインダーとしての接着剤とを混合したスラリーを湿式抄造して湿潤マットを形成し、この湿潤マットを脱水、乾燥するこにとよって製造されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インシュレーションボード等の木質繊維板は、上述したように、低密度であるため、軽量で、断熱性、吸音性、調湿性等に優れているという特性を有しているが、逆に、十分な曲げ強度を確保することができず、強度が要求される箇所に使用することができないといった問題がある。
【０００５】
こういった木質繊維板の強度アップを図る場合、スラリーへの接着剤の添加量を多くしたり、接着性能の高い接着剤を使用したりすることが考えられるが、木質繊維と接着剤とを含むスラリーを抄造して湿潤マットを形成する際や、形成した湿潤マットを脱水する際に、接着剤が水分と共に流出してしまうので、強度アップを図ることが難しいのが現状である。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、軽量・低密度を維持しつつ、しかも、強度アップを図ることができる木質繊維板の製造方法及び木質繊維板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、平均直径が１０〜２００μｍの木質繊維と、平均粒径が２５μｍ以下の木質微細粉または平均直径が０．５μｍ未満の木質微細繊維からなる木質微細化物とを含むスラリーを抄造することによって湿潤マットを形成し、この湿潤マットを脱水、乾燥するようにしたことを特徴とする木質繊維板の製造方法を提供するものである。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の木質繊維板の製造方法において、前記木質微細化物として前記木質微細繊維を使用し、前記スラリー中の前記木質繊維及び前記木質微細繊維の全重量に対する前記木質微細繊維の重量比率を、１０〜３０％に設定したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明の木質繊維板の製造方法において、前記木質微細化物として前記木質微細粉を使用し、前記スラリー中の前記木質繊維及び前記木質微細粉の全重量に対する前記木質微細粉の重量比率を、２０〜４０％に設定したことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、請求項１、２または３に係る発明の木質繊維板の製造方法において、前記湿潤マットを脱水、乾燥した後に、樹脂含浸処理を施すことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明の木質繊維板の製造方法において、含浸させる樹脂として、水系フェノール樹脂を使用したことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６に係る発明は、請求項１、２、３、４または５に係る発明の製造方法によって製造された木質繊維板を提供するものである。
【００１３】
また、請求項７に係る発明は、平均直径が１０〜２００μｍの木質繊維を主原料として板状に成形された、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以下の木質繊維板であって、平均粒径が２５μｍ以下の木質微細粉または平均直径が０．５μｍ未満の木質微細繊維からなる木質微細化物によって、主原料である前記木質繊維が結合されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明の木質繊維板において、樹脂含浸処理が施されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明の木質繊維板において、含浸させる樹脂として、水系フェノール樹脂を使用したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、請求項１に係る発明の木質繊維板の製造方法では、スラリー中に、主原料である木質繊維以外に、木質微細粉または木質微細繊維からなる極めて表面積の大きい木質微細化物が含まれており、主原料である木質繊維のＯＨ基と、木質微細化物のＯＨ基とが極めて多くの箇所において水素結合で繋がることになるので、木質微細化物がバインダーとして機能し、製造された木質繊維板は、請求項７に記載の木質繊維板のように、木質微細繊維によって、主原料である前記木質繊維が結合された状態となり、木質繊維板全体の曲げ強度が向上する。
【００１７】
また、請求項２に係る発明の木質繊維板の製造方法では、木質微細化物として木質微細繊維を使用し、スラリー中の木質繊維及び木質微細繊維の全重量に対する木質微細繊維の重量比率を、１０〜３０％に設定しているので、木質繊維板の密度を０．４ｇ／ｃｍ３以下に抑えつつ、ＪＩＳ  Ａ５９０５に規定するシージングボード（Ｓ−ＩＢ）と同等またはそれ以上の曲げ強度を確保することができる。即ち、主原料である木質繊維及び木質微細繊維の全重量に対する木質微細繊維の重量比率が１０％を下回ると、曲げ強度の向上について十分な効果を得ることができず、３０％を上回ると、密度が高くなってしまい、軽量ボードの範疇から外れてしまうからである。
【００１８】
また、請求項３に係る発明の木質繊維板の製造方法では、木質微細化物として木質微細粉を使用し、スラリー中の木質繊維及び木質微細粉の全重量に対する木質微細粉の重量比率を、２０〜４０％に設定しているので、木質繊維板の密度を０．２ｇ／ｃｍ３以下に抑えつつ、Ａ級インシュレーションボード（Ａ−ＩＢ）と同等またはそれ以上の曲げ強度を確保することができる。即ち、主原料である木質繊維及び木質微細粉の全重量に対する木質微細粉の重量比率が２０％を下回ると、曲げ強度の向上について十分な効果を得ることができず、４０％を上回ると、密度が高くなってしまい、軽量ボードの範疇から外れてしまうからである。
【００１９】
また、上述したように、木質微細繊維や木質微細粉等の木質微細化物を主原料である木質繊維のバインダーとして使用すると、２０℃吸水膨潤率が上昇するが、請求項４に係る発明の木質繊維板の製造方法のように、湿潤マットを脱水、乾燥した後に、樹脂含浸処理を施すようにしておくと、２０℃吸水膨潤率が上昇を抑えることができる。
【００２０】
特に、請求項５に係る発明の木質繊維板の製造方法のように、含浸させる樹脂として、水系フェノール樹脂を使用すると、２０℃吸水膨潤率を１０％以下に抑えることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の木質繊維板の製造方法及び木質繊維板について、表１を参照して説明するが、本発明の木質繊維板はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
（実施例１）
主原料である、解繊した太さ（平均直径）が１０〜２００μｍ程度の木質繊維を９０重量％と、木質微細化物として、太さ（平均直径）が０．１〜０．０１μｍのセルロースナノファイバー（セリッシュ、ダイセル化学（株）製）を１０重量％とを、水中で混合した原料濃度３％前後のスラリーを吸引濾過して湿潤マットを形成し、この湿潤マットを６０℃で予備乾燥した後、１０５℃で乾燥することによって木質繊維板を製造した。
【００２３】
（実施例２）
主原料である木質繊維と木質微細化物であるセルロースナノファイバーとの混合比率が、木質繊維８０重量％、セルロースナノファイバー２０重量％である点を除いて、実施例１と同様の方法によって木質繊維板を製造した。
【００２４】
（実施例３）
主原料である木質繊維と木質微細化物であるセルロースナノファイバーとの混合比率が、木質繊維７０重量％、セルロースナノファイバー３０重量％である点を除いて、実施例１と同様の方法によって木質繊維板を製造した。
【００２５】
（実施例４）
樹脂固形分濃度が５％の水系イソシアネート樹脂水溶液を作成し、この樹脂水溶液に、実施例１の方法によって製造された木質繊維板を３〜５分間浸漬して、含浸率が２４％になるまで減圧含浸を行った後、６０℃で予備乾燥を行い、その後に、１０５℃で乾燥させると共に樹脂を硬化させた。なお、含浸率＝（含浸させた樹脂の重量）／（含浸前の木質繊維板の乾燥重量）である。
【００２６】
（実施例５）
樹脂固形分濃度が５％の水系イソシアネート樹脂水溶液を作成し、この樹脂水溶液に、実施例２の方法によって製造された木質繊維板を３〜５分間浸漬して、含浸率が２１％になるまで減圧含浸を行った後、６０℃で予備乾燥を行い、その後に、１０５℃で乾燥させると共に樹脂を硬化させた。
【００２７】
（実施例６）
樹脂固形分濃度が５％の水系イソシアネート樹脂水溶液を作成し、この樹脂水溶液に、実施例３の方法によって製造された木質繊維板を３〜５分間浸漬して、含浸率が１５％になるまで減圧含浸を行った後、６０℃で予備乾燥を行い、その後に、１０５℃で乾燥させると共に樹脂を硬化させた。
【００２８】
（実施例７）
水系イソシアネート樹脂水溶液の樹脂固形分濃度が１０％、含浸率が５５％である点を除いて、実施例４と同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００２９】
（実施例８）
水系イソシアネート樹脂水溶液の樹脂固形分濃度が１０％、含浸率が４１％である点を除いて、実施例５と同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００３０】
（実施例９）
水系イソシアネート樹脂水溶液の樹脂固形分濃度が１０％、含浸率が３２％である点を除いて、実施例６と同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００３１】
（実施例１０）
樹脂固形分濃度が５％のフェノール樹脂（分子量：２００）水溶液を作成し、この樹脂水溶液に、実施例１の方法によって製造された木質繊維板を３〜５分間浸漬することによって、含浸率が１８％になるまで樹脂を含浸させた後、６０℃で予備乾燥を行い、その後に、１５０℃で約３時間の加熱処理を行うことで、樹脂を硬化させた。
【００３２】
（実施例１１）
フェノール樹脂の分子量が４００、含浸率が１３％である点を除いて、実施例１０と同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００３３】
（実施例１２）
分子量が２００のフェノール樹脂と分子量が４００のフェノール樹脂とを１：１で混合したフェノール樹脂水溶液を作成した点及び含浸率が１８％である点を除いて、実施例１０と同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００３４】
（実施例１３）
主原料である、解繊した太さ（平均直径）が１０〜２００μｍ程度の木質繊維を８０重量％と、木質微細化物として、サンダー粉を湿式磨砕処理機によって微細化した平均粒径１０〜２５μｍ（粒径分布範囲：２００〜０．４μｍ）の磨砕木粉を２０重量％とを、水中で混合した原料濃度３％前後のスラリーを吸引濾過して湿潤マットを形成し、この湿潤マットを６０℃で予備乾燥した後、１０５℃で乾燥することによって木質繊維板を製造した。
【００３５】
（実施例１４）
主原料である木質繊維と木質微細化物である磨砕木粉との混合比率が、木質繊維６０重量％、磨砕木粉４０重量％である点を除いて、実施例１と同様の方法によって木質繊維板を製造した。
【００３６】
（実施例１５）
イソシアネート樹脂をシンナーで１０％に希釈した樹脂溶液を作成し、この樹脂溶液に、実施例１３の方法によって製造された木質繊維板を数分浸漬して、含浸率が３５％になるまで含浸させた後、１０５℃で乾燥させると共に樹脂を硬化させた。
【００３７】
（比較例１）
木質微細化物を混合することなく、太さ（平均直径）が１０〜２００μｍ程度の木質繊維のみを原料とした原料濃度３％前後のスラリーを吸引濾過して湿潤マットを形成した点を除いて、実施例１と同様の方法によって木質繊維板を製造した。
【００３８】
（比較例２）
イソシアネート樹脂をシンナーで１０％に希釈した樹脂溶液を作成し、この樹脂溶液に、比較例１の方法によって製造された木質繊維板を数分浸漬して、含浸率が３０％になるまで含浸させた後、１０５℃で乾燥させると共に樹脂を硬化させた。
【００３９】
（比較例３）
樹脂固形分濃度が５％のフェノール樹脂（分子量：２００）水溶液を作成し、この樹脂水溶液に、比較例１の方法によって製造された木質繊維板を３〜５分間浸漬することによって、含浸率が１９％になるまで樹脂を含浸させた後、６０℃で予備乾燥を行い、その後に、１５０℃で約３時間の加熱処理を行うことで、樹脂を硬化させた。
【００４０】
（比較例４）
フェノール樹脂の分子量が４００、含浸率が２１％である点を除いて、比較例３と同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００４１】
（比較例５）
主原料である木質繊維と木質微細化物である磨砕木粉との混合比率が、木質繊維４０重量％、磨砕木粉６０重量％である点を除いて、実施例１と同様の方法によって木質繊維板を製造した。
【００４２】
【表１】
2012111063.tif 000002
【００４３】
上述した実施例１〜１５及び比較例１〜５で得られたそれぞれの木質繊維板について、密度、曲げ強度、２０℃吸水膨潤率及び剥離強度を測定し、それぞれの結果を表２に示した。
【００４４】
表２から分かるように、主原料である木質繊維に、木質微細化物であるセルロースナノファイバーを混合したスラリーを湿式抄造することによって製造された実施例１〜３の木質繊維板は、０．２〜０．３６ｇ／ｃｍ３と密度が小さいにも拘わらず、４．９Ｎ／ｍｍ２以上の曲げ強度を備えており、セルロースナノファイバーの混合量が大きくなるに従って、曲げ強度が大きくなっている。
【００４５】
また、表２から分かるように、主原料である木質繊維に、木質微細化物である磨砕木粉を混合したスラリーを湿式抄造することによって製造された実施例１３〜１５の木質繊維板は、木質微細化物としてセルロースナノファイバーを使用した実施例１〜３の木質繊維板に比べて曲げ強度が劣っているが、密度が０．１９〜０．２４ｇ／ｃｍ３と、ＪＩＳ  Ａ５９０５に規定するたたみボード（Ｔ−ＩＢ）の上限密度（０．２７ｇ／ｃｍ３）を下回っているにもかかわらず、ＪＩＳ  Ａ５９０５に規定するＡ級インシュレーションボード（Ａ−ＩＢ）と同等またはそれ以上の曲げ強度を有している。
【００４６】
一方、表２から分かるように、木質微細化物を混合することなく、主原料である木質繊維のみを原料としたスラリーを湿式抄造することによって製造された比較例１の木質繊維板は、密度が０．１１ｇ／ｃｍ３とかなり小さく、それに伴って、曲げ強度も０．３Ｎ／ｍｍ３と極めて小さくなっており、ＪＩＳ  Ａ５９０５に規定するたたみボード（Ｔ−ＩＢ）の曲げ強度の最小値（１．０Ｎ／ｍｍ３）を確保することができない。
【００４７】
このように、主原料である木質繊維に、セルロースナノファイバーや磨砕木粉といった表面積が極めて大きい木質微細化物を混合すると、主原料である木質繊維のＯＨ基と、木質微細化物のＯＨ基とが極めて多くの箇所において水素結合で繋がることになるので、木質微細化物がバインダーとして機能し、製造された木質繊維板は、木質微細化物によって、主原料である木質繊維が結合された状態となり、木質繊維板全体の曲げ強度が向上するものと考えられる。
【００４８】
また、主原料である木質繊維に対する木質微細化物の混合量を大きくすると、木質繊維板の曲げ強度を大きくすることができるが、それに伴って、密度も大きくなるので、木質微細化物としてセルロースナノファイバーを使用する場合は、原料である木質繊維に対する混合比率を１０〜３０％の範囲内に設定しておくことが望ましく、木質微細化物として磨砕木粉を使用する場合は、原料である木質繊維に対する混合比率を２０〜４０％の範囲内に設定しておくことが望ましい。
【００４９】
また、上述した木質微細化物は親水性が著しく強いので、主原料である木質繊維に木質微細化物を混合すると、２０℃吸水膨潤率が高くなる傾向にあるが、実施例４〜１２及び実施例１５の木質繊維板のように、樹脂含浸処理を施すことによって、膨潤率の上昇を抑えることができる。特に、樹脂固形分濃度が５％のフェノール樹脂を含浸させた実施例１０〜１２の木質繊維板については、膨潤率が大きく低下しているので、膨潤率の上昇を抑えるには、含浸させる樹脂としてフェノール樹脂を採用することが望ましい。
【００５０】
ただし、樹脂固形分濃度が５％の水系イソシアネート樹脂水溶液に木質繊維を浸漬した実施例４〜６の木質繊維板については、膨潤率がほとんど低下しなかったので、水系イソシアネート樹脂を含浸させる場合は、樹脂固形分濃度が１０％の水系イソシアネート樹脂水溶液に木質繊維を浸漬することが望ましい。
【００５１】
また、樹脂を含浸させることによって、剥離強度を大きくすることができるという利点もあり、剥離強度を大きくするという観点からは、フェノール樹脂よりも水系イソシアネート樹脂を含浸させるほうが効果的である。
【００５２】
【表２】
2012111063.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５３】
畳床、断熱材、壁材などのパネル心材として使用される軽量の木質繊維板の曲げ強度の向上を図る場合に利用することができる。