(57)【要約】【課題】繊維板の破裂を防止し、繊維板を高歩留まりにて効率良く製造することができる繊維板の製造方法を提供する。【解決手段】リグノセルロース繊維と接着剤とを混練した後、加熱加圧して繊維板を製造する方法において、加熱加圧の初期に所定時間にわたって成形圧Ｐ１を、その後の加熱加圧の成形圧Ｐ２よりも高い成形圧とすることを特徴とする繊維板の製造方法。ｔ１は５〜１００秒、Ｐ２は３〜１０ＭＰａ、Ｐ１−Ｐ２は７〜９０ＭＰａであることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース繊維と接着剤とを混練した後、加熱加圧して繊維板を製造する方法において、加熱加圧の初期に所定時間にわたって成形圧Ｐ１を、その後の加熱加圧の成形圧Ｐ２よりも高い成形圧とすることを特徴とする繊維板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記成形圧Ｐ２が３〜１０ＭＰａであり、前記成形圧Ｐ１とＰ２との差Ｐ１−Ｐ２を７〜９０ＭＰａとすることを特徴とする繊維板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記所定時間は５〜１００秒であることを特徴とする繊維板の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記リグノセルロース繊維がバガスであることを特徴とする繊維板の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、加熱加圧工程の最終工程で成形圧を増加させて繊維板の厚さ調整を行うことを特徴とする繊維板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リグノセルロース繊維と接着剤を混練して加熱加圧し、繊維板を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バガス、ケナフなどのリグノセルロース繊維と接着剤を混練し、加熱加圧して繊維板を製造する方法は、特許文献１〜４等に記載されている。
【０００３】
特許文献１〜３では、接着剤を混練した繊維を加熱加圧する工程では、圧力は加熱加圧工程を通して一定である。特許文献４には、加熱加圧工程の初期において過圧締した後、直ちに熱盤を上昇させて所定の成形圧に戻し、この成形圧にて所定時間加熱加圧して、表面硬度の高い繊維板を製造することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３３９８６
【特許文献２】特開２０００−２６３５１９
【特許文献３】特開２００２−６９４１７
【特許文献４】特開平６−３３９９０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リグノセルロース繊維と接着剤を混練した後、マット状とし、これを加熱加圧して繊維板を製造する場合、加熱加圧時に加える成形圧を一定としたときには、マット中に残存する水分の影響により、加熱加圧装置にて、加熱加圧した後、型を開いて加圧力がなくなると同時に繊維板が破裂することがある。成形圧を高くすることにより、この破裂現象は防止されると共に、得られる繊維板の表面性状も良好となるが、加熱加圧工程を通じて成形圧を高くすると、得られる繊維板が徒に高密度のものとなってしまう。
【０００６】
成形圧を通常の成形圧とし、加熱加圧時間を著しく長くすれば、加熱加圧工程で水分が十分に抜け、破裂現象が防止されるものと推察されるが、このようにしたのでは繊維板の製造効率が低下し、製造コストが高くなる。加熱加圧工程で十分に水分を抜くために加熱加圧時の温度を高くすることも考えられるが、このようにすると接着剤が熱分解し、繊維板の強度が低下する。
【０００７】
本発明は、このような水分に起因した繊維板の破裂を防止し、適度な密度の繊維板を高歩留まりにて効率良く製造することができる繊維板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の繊維板の製造方法は、リグノセルロース繊維と接着剤とを混練した後、加熱加圧して繊維板を製造する方法において、加熱加圧の初期に所定時間にわたって成形圧Ｐ１を、その後の加熱加圧の成形圧Ｐ２よりも高い成形圧とすることを特徴とするものである。好ましくは、上記成形圧Ｐ２は３〜１０ＭＰａであり、Ｐ１−Ｐ２は７〜９０ＭＰａである。上記所定時間は好ましくは５〜１００秒である。
【０００９】
リグノセルロース繊維としてはバガスが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の繊維板の製造方法では、接着剤を付着させたリグノセルロース繊維のマット状物を加熱加圧する工程の初期に定常の加熱加圧時の成形圧よりも高い成形圧を所定時間にわたって加える。これにより、加熱加圧されているマット状物の厚み方向の中心部（以下、単に「中心部」という。）にも熱プレス盤から十分に熱が伝わり、中心部の接着剤も速やかに十分に硬化し、繊維板の中心部の強度も高いものとなる。このため、繊維板を熱プレス盤間から取り出したときに繊維板が破裂することが防止され、繊維板の製造歩留まりが高くなる。また、加熱加圧工程の時間を通常よりも長くしなくても得られる繊維板の破裂が防止されるので、製造効率が向上する。さらに、加熱加圧の初期にのみ所定時間にわたってマット状物を高成形圧にて加熱加圧することにより、繊維板の表面性状が良好となると共に、繊維板の密度が過度に高くなることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の繊維板の製造方法の加熱加圧工程の成形圧チャートである。
【図２】従来の繊維板の製造方法の加熱加圧工程の成形圧チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１３】
本発明の繊維板の製造方法では、リグノセルロース繊維と接着剤とを混練し、これをマット状物とした後、加熱加圧する。
【００１４】
リグノセルロース繊維としては、その主成分がセルロース、ヘミセルロースとリグニンからなるものであれば特に限定されないが、例えば、ヤシ、麻、さとうきび、ケナフ、竹、イネなどから得られる繊維が挙げられる。本発明は、特にさとうきびから得られるバガスを用いる場合に好適であるが、これに限定されない。リグノセルロース繊維の長さは２〜３０ｍｍ特に３〜２０ｍｍ程度が好適であるが、これに限定されない。なお、マット状物の中心部に比較的長いリグノセルロース繊維を配材し、表層側に比較的短いリグノセルロース繊維を配材してもよく、全体として繊維長が同等となるようにしてもよい。
【００１５】
接着剤としては、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、ユリアメラミン系樹脂、フェノール系樹脂、レゾルシノール系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フルフェラール系樹脂、イソシアネート系樹脂などの各種の熱硬化性樹脂を使用することができる。接着剤としては、特に人体に害の少ないＦ☆☆☆☆（Ｆフォースター）が好ましい。
【００１６】
繊維に対する接着剤の添加量は、接着剤固形分重量として、繊維１００重量部に対し２〜４０重量部特に５〜３０重量部程度が好適である。
【００１７】
接着剤と繊維を混練するには、接着剤の水溶液又は分散液を繊維に対しスプレーしながら攪拌し、混練するのが好ましいが、ミキサー、混合機、撹拌機、混練機などを用いる方法によってもよい。
【００１８】
接着剤を繊維に添加するときの繊維の含水率は３０％以下特に２〜１５重量％程度が好適である。
【００１９】
本発明では、繊維に対し、接着剤のほかに撥水剤、防黴剤、硬化剤、離型剤、防腐剤、防蟻剤などの添加剤を添加してもよい。
【００２０】
接着剤や必要に応じ添加剤を添加した繊維を２００℃以下、例えば３０〜１２０℃程度の温度で予備乾燥し、含水率を３〜３０重量％特に５〜２０重量％程度に調整することが好ましい。このように接着剤等を付着させた繊維を所定厚みに集積した後、好ましくは仮圧締めしてプレフォーミングされたマット状物とし、これを熱プレス盤で挟圧して加熱加圧し、繊維板とする。
【００２１】
本発明では、この加熱加圧の初期に所定時間にわたって成形圧を高くし、その後、定常の成形圧とする。この成形圧の経時変化パターンの例を図１（ａ），（ｂ）に示す。図１（ａ）では、加熱加圧の初期に所定時間ｔ１にわたって高成形圧Ｐ１とし、その後、定常の成形圧Ｐ２とし、全体で時間ｔだけ加熱加圧処理を行う。
【００２２】
図１（ｂ）では、図１（ａ）と同様に加熱加圧の初期に所定時間ｔ１にわたって高成形圧Ｐ１とし、その後、定常の成形圧Ｐ２とし、加熱加圧の終期に一時的に成形圧をＰ３にまで高め、繊維板の厚さを高精度にて設定値に合致させるようにしている。
【００２３】
上記の全体の加熱加圧時間ｔは３０〜５００秒、特に１００〜３００秒程度が好適であり、初期の所定時間ｔ１は５〜１００秒、特に５〜４０秒が好適である。図１（ｂ）の場合、終期のやや高成形圧での加熱加圧時間ｔ２は２〜１００秒、特に５〜６０秒程度が好適である。
【００２４】
ｔ１が５秒よりも短いと、熱プレス盤から繊維板を取り出したときに繊維板が破裂し易い。ｔ１が１００秒よりも長いと、繊維板の剥離強度が低下する傾向がある。これは、原因は必ずしも明らかではないが、高成形圧で長時間加熱加圧すると、圧縮状態のマット状物の厚み方向中心部の繊維が表層側の繊維に強固に結着し、成形圧をＰ２に低下させたときにマット状物の該中心部付近の繊維の一部が表層側の繊維に付随して表層側に移動し、マット状物中心部の密度が低下したり、構造的に脆弱な低強度部が部分的に生じたりすることに起因するものと推察される。
【００２５】
上記の定常の成形圧Ｐ２は３〜１００ＭＰａ特に４〜８ＭＰａ程度が好適である。上記の初期の所定成形圧Ｐ１は、定常成形圧Ｐ２よりも７〜９０ＭＰａ特に１５〜７０ＭＰａ高いことが好ましい。
【００２６】
図１（ｂ）の終期の成形圧Ｐ３は、Ｐ２よりも２〜５０ＭＰａ特に５〜４０ＭＰａ高いことが好ましい。
【００２７】
なお、図１（ａ），（ｂ）では、初期に成形圧Ｐ１にて加熱加圧した後、直ちに成形圧Ｐ２にしているが、この途中でＰ１とＰ２の間の成形圧に所要時間保持してから成形圧Ｐ２にしてもよい。加熱加圧工程の温度は、接着剤の種類にもよるが、通常は１７０〜２３０℃特に１８０〜２２０℃、とりわけ１９０〜２２０℃程度が好ましい。
【００２８】
なお、この温度は加熱加圧の全工程を通じて一定であってもよく、上記の好適な範囲で変化させてもよい。
【００２９】
上記のようにして製造した繊維板は、その後必要に応じ適当な大きさに切断し、サンディング処理等の仕上げ処理を施して繊維板製品とする。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００３１】
実験Ｎｏ．１〜１１
繊維原料として、サトウキビの絞り粕であるバガス（平均長さ７ｍｍに解繊したもの）を含水率７％程度になるように乾燥させた。接着剤としてユリアメラミン系樹脂を水に分散させた分散液（固形分濃度６０重量％）を繊維１００重量部に対し固形分として１２重量部の割合にてエアースプレーガンにより添加した。また、撥水剤としてエマルジョン系ワックスを繊維１００重量部に対し１．５重量部、硬化剤（塩化アンモニウム系）を接着剤１００重量部に対し２重量部添加した。その後、混練して添加物を繊維全体に均一に分散させた。
【００３２】
その後、１００℃にて含水率が７％となるように乾燥させた後、この接着剤添加済みのバガス繊維をフォーミング工程に供給し、敷きならしてマット状とした後、予備プレス工程にてマットを加圧締した。仮圧締したフォーミングマット（３００ｍｍ×３００ｍｍ×８０ｍｍ）を上下両面側から熱プレス盤で図１（ａ）のパターンに従って加熱加圧した。なお。Ｎｏ．１のみ、成形圧Ｐ１での初期加熱加圧を行わず、図２に示すパターンにて加熱加圧した。全体の加熱加圧時間ｔ、初期加熱加圧時間ｔ１、成形圧Ｐ１，Ｐ２及び加熱温度Ｔは次の通りである。
【００３３】
ｔ＝２１０秒
ｔ１＝０〜１００秒（表１の通り）
Ｐ１＝４ＭＰａ
Ｐ２＝１．６ＭＰａ
Ｔ＝２００℃
【００３４】
加熱加圧物を熱プレス盤間から取り出したときの破裂の有無と、ＪＩＳ  Ｋ  ５９０８による剥離強さを測定した。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１のＮｏ．５〜１０の通り、ｔ１を５秒以上とすることにより、繊維板の破裂が防止される。ただし、ｔ１が４０秒よりも長くなると剥離強さが低下する。なお、Ｎｏ．３〜１０で製造された繊維板の厚さは１３ｍｍであった。
【００３７】
実験Ｎｏ．１２〜１６
初期加熱加圧時の保持時間ｔ１をｔ１＝５秒に固定し、温度ＴをＴ＝１６０，１８０，１９０，２２０又は２４０℃としたこと以外は上記実験Ｎｏ．３と同一として実験を行った。結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２の通り、加熱加圧時の温度Ｔが１６０℃では剥離強度が不足する。温度Ｔが１９０℃以上になると、バガス繊維からフルフラールが発生し、ユリアメラミン接着剤と硬化反応し、強度が向上するものと推察される。ただし、温度Ｔが２４０℃以上になると、接着剤が分解し、剥離強さが低下する。なお、Ｎｏ．１２〜１６で製造された繊維板の厚さは１３ｍｍであった。
【００４０】
実験Ｎｏ．１７
実験Ｎｏ．６において、加圧パターンを図１（ｂ）としたこと以外は同様とした。なお、ｔ２＝２０秒、Ｐ３＝１６ＭＰａとした。その結果、厚さ１３ｍｍの繊維板が得られた。
【図１】
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【図２】
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