(57)【要約】【課題】資源を有効に利用し、原料調達を安定させて安価に製造することができ、高強度で有害な揮発性物質が発生することのない木質系複合材料及びその製造方法を提供する。【解決手段】木質系複合材料を、複数の木質系成形材料がタンニン系接着剤で接着成形されてなるものであって、木質系成形材料が、タンニンを含む樹種由来のものであり、且つ、タンニン系接着剤がタンニンを含む樹種から分離されたタンニンを含有するものとする。この木質系複合材料を製造するには、タンニンを含む樹種のタンニン高含有部を分離する工程と、タンニン高含有部からタンニンを抽出する工程と、タンニンを含む樹種から木質系成形材料を調製する工程と、この木質系成形材料の複数個を、上記工程で抽出されたタンニンを含有するタンニン系接着剤で接着成形させて木質系複合材料とする工程とからなるものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の木質系成形材料がタンニン系接着剤で接着成形されてなる木質系複合材料であって、木質系成形材料がタンニンを含む樹種由来のものであり、且つ、タンニン系接着剤がタンニンを含む樹種から分離されたタンニンを含有するものであることを特徴とする木質系複合材料。
【請求項２】
タンニンを含む樹種は、樹皮、木質部、葉、実、莢及び虫嬰からなる群から選ばれた少なくとも一つの部位におけるタンニン含有量が１０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の木質系複合材料。
【請求項３】
タンニンを含む樹種が、アカシア、ラジアータパイン、ケブラチョ、チェストナット、ガンビア及びオークからなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の木質系複合材料。
【請求項４】
タンニン系接着剤が、タンニンを含む樹種の樹皮または木質部由来のものであり、木質系成形材料が、タンニンを含む樹種の木質部由来のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木質系複合材料。
【請求項５】
タンニンを含む樹種が、アカシアまたはラジアータパインであることを特徴とする請求項３または４に記載の木質系複合材料。
【請求項６】
アカシアが、モリシマアカシアまたはアカシアマンギウムであることを特徴とする請求項３に記載の木質系複合材料。
【請求項７】
木質系成形材料が、木質チップであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の木質系複合材料。
【請求項８】
タンニンを含む樹種のタンニン高含有部を分離する工程と、タンニン高含有部からタンニンを抽出する工程と、タンニンを含む樹種から木質系成形材料を調製する工程と、この木質系成形材料の複数個を、上記工程で抽出されたタンニンを含有するタンニン系接着剤で接着成形させて木質系複合材料とする工程とからなることを特徴とする木質系複合材料の製造方法。
【請求項９】
タンニンを抽出するのを、水、親水性溶媒又はこれらの混合溶媒を用いて行い、タンニン溶液を調製し、該溶液をそのまま接着剤として用いることを特徴とする請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
タンニン高含有部が樹皮であることを特徴とする請求項８または９に記載の製造方法。
【請求項１１】
タンニンを含む樹種が、アカシアまたはラジアータパインであることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
複数の木質系成形材料と、タンニンを含有するタンニン系接着剤との混和物によって木質マットを形成し、この木質マットに高温水蒸気を浸透させながら木質マットを加熱及び加圧してタンニン系接着剤を硬化させることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質系複合材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質系成形材料として木材を破砕した細長い木質チップを得たのち、この木質チップに接着剤を付着させ、木質チップをその長手方向に略揃えて配向させてマット状に積層して木質マットを形成し、この木質マットを加熱加圧することによって、木質系複合材料を得る方法が知られている。得られる木質系複合材料は、木質チップを配向させることによって曲げ強度が高くなる（例えば、特許文献１参照）。
上記のように木質チップを接着剤で結合されてなる木質系複合材料としては、例えば、単板積層材（ＬＶＬ）、パーティクルボード、ミディアムデンシティーファイバーボード（ＭＤＦ）、ハードボード等が挙げられる。
【０００３】
しかしながら、従来の上記木質系複合材料は、使用される木質チップが植物資源からなり再生可能な資源材料であるものの、接着剤として、一般に再生可能な天然資源ではないフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、イソシアネート樹脂などの石油系材料が主原料として用いられている。したがって、得られる木質系複合材料は循環型材料とは言えない。また、十分に製造条件を管理しないと製品から有害な揮発性物質（例えばホルムアルデヒド）が発生するという問題もある。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、例えば、使用済みの廃木材が破砕機で破砕されて分級されて得られる細長い木質チップと、天然成分であるタンニンを主成分とする接着剤（以下、これをタンニン系接着剤ともいう）を混和し、このタンニン系接着剤を加熱して硬化させ、硬化した接着剤で木質チップ同士を結合させて再生可能な資源を原料とする天然型資源からなる木質系複合材料を得る方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。得られた木質系複合材料は実用上十分な強度を有することが可能であり、製品から有害な揮発性物質が発生することがない。
【０００５】
このタンニン系接着剤の原料となるタンニンは、チェストナット、アカシア、ケブラチョ、カラマツなどの樹木の主に樹皮部分に含有されているものであり、アフリカや南米、オーストラリアなどにおいて、タンニンを得るために立木を伐採し、得られた原木のタンニン高含有部（樹皮、木質部、葉、実、莢、虫嬰など）を原料として抽出が行われ、タンニンが生産されている。しかしながら、このようにして得られるタンニンは伐採した樹木全体の多くとも４質量％程度しかなく、残りの部分は焼却されたり、パレット等に加工されたりする程度であり、有効に利用されていないのが現実である。また、タンニンの大部分は海外からの輸入に頼っており、長距離輸送による輸送コストが高いという問題がある。
一方で、木質チップの原料材としては、間伐材等の生材料、工場や住宅建築現場で発生する端材、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などが用いられている。しかしながら、一般的にこれらの原材料は一カ所でまとまった量が発生するわけではなく、少量ずつ分散して存在しているものを集積する必要があり、収集・輸送に手間がかかってしまい調達コストが高くなるという問題がある。また近年、これらの木質系バイオマスは発電やエタノール製造などの原材料として注目されており、安定した数量を安価で調達することが難しくなってきているという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１０７５０７号公報
【特許文献２】特許第３５１５０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、従来の木質系複合材料の問題点に鑑み、資源を有効に利用し、原料調達を安定させて安価に製造することができ、高強度で有害な揮発性物質が発生することのない木質系複合材料及びそ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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、複数の木質系成形材料がタンニン系接着剤で接着成形されてなり、木質系成形材料が、タンニンを含む樹種由来のものであるとともに、タンニン系接着剤がタンニンを含む樹種から分離されたタンニンを含有するものであることで特徴付けられる木質系複合材料により上記課題が達成されることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、複数の木質系成形材料がタンニン系接着剤で接着成形されてなる木質系複合材料であって、木質系成形材料がタンニンを含む樹種由来のものであり、且つ、タンニン系接着剤がタンニンを含む樹種から分離されたタンニンを含有するものであることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１０】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、タンニンを含む樹種は、樹皮、木質部、葉、実、莢及び虫嬰からなる群から選ばれた少なくとも一つの部位におけるタンニン含有量が１０質量％以上であることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１１】
また、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、タンニンを含む樹種が、アカシア、ラジアータパイン、ケブラチョ、チェストナット、ガンビア及びオークからなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１２】
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、タンニン系接着剤が、タンニンを含む樹種の樹皮または木質部由来のものであり、木質系成形材料が、タンニンを含む樹種の木質部由来のものであることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１３】
また、本発明の第５の発明によれば、第３または４の発明において、タンニンを含む樹種が、アカシアまたはラジアータパインであることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１４】
また、本発明の第６の発明によれば、第３の発明において、アカシアが、モリシマアカシアまたはアカシアマンギウムであることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１５】
また、本発明の第７の発明によれば、第１〜６のいずれかの発明において、木質系成形材料が、木質チップであることを特徴とする木質系複合材料が提供される。
【００１６】
また、本発明の第８の発明によれば、タンニンを含む樹種のタンニン高含有部を分離する工程と、タンニン高含有部からタンニンを抽出する工程と、タンニンを含む樹種から木質系成形材料を調製する工程と、この木質系成形材料の複数個を、上記工程で抽出されたタンニンを含有するタンニン系接着剤で接着成形させて木質系複合材料とする工程とからなることを特徴とする木質系複合材料の製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、タンニンを抽出するのを、水、親水性溶媒又はこれらの混合溶媒を用いて行い、タンニン溶液を調製し、該溶液をそのまま接着剤として用いることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１８】
また、本発明の第１０の発明によれば、第８または９の発明において、タンニン高含有部が樹皮であることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１９】
また、本発明の第１１の発明によれば、第１０の発明において、タンニンを含む樹種が、アカシアまたはラジアータパインであることを特徴とする製造方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の第１２の発明によれば、第８〜１１のいずれかの発明において、複数の木質系成形材料と、タンニンを含有するタンニン系接着剤との混和物によって木質マットを形成し、この木質マットに高温水蒸気を浸透させながら木質マットを加熱及び加圧してタンニン系接着剤を硬化させることを特徴とする製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の木質系複合材料は、複数の木質系成形材料がタンニン系接着剤で接着成形されてなるものであって、木質系成形材料及びタンニン系接着剤共に、タンニンを含む樹種から得られたものを用いて提供され、さらに好ましくはタンニンを含む樹種の原木から樹皮を分離し、樹皮を分離した原木（木質部）から木質系成形材料を得て、樹皮から抽出したタンニンを接着剤として提供することができるので、タンニンを含む樹種の樹木全体を無駄にすることなく有効に利用できるし、また、接着剤としてタンニンを使用しているので、接着強度・耐水性に優れ、かつ有害な揮発性物質の発生がないものとすることができる上に、木質チップ等の原料材が間伐材や住宅解体廃材ではないから、収集・輸送に手間がかからず、安定した量を安価で調達することができるので、安定して安価に提供されうるなどの利点を有する。
【００２２】
また、本発明の木質系複合材料によれば、複数の木質系成形材料が、タンニン系接着剤によって互いに接着され、天然資源を主原料としているので、再生可能な素材になるとともに、タンニン系接着剤には有害な触媒などが用いられていないので、有害物、例えば揮発性物質等が発生しないという利点もある。
【００２３】
また、本発明の木質系複合材料の製法によれば、タンニンを含む樹種を原材料とし、そのタンニン高含有部を分離し、それからタンニンを抽出し、また、タンニンを含む樹種から木質系成形材料を調製し、これらを用いて接着成形されるので、上記したように、タンニンを含む樹種の樹木全体を無駄にすることなく有効に利用できるし、また、接着剤としてタンニンが使用されるので、接着強度・耐水性に優れ、かつ有害な揮発性物質の発生がない上に、木質チップ等の原料材は間伐材や住宅解体廃材ではないから、収集・輸送に手間がかからず、安定した量を安価で調達することができるので、安定して安価に製造することができるなどの利点があるし、さらに好適には、木質系成形材料と、タンニン系接着剤との混和物によって木質マットを形成し、この木質マットに高温水蒸気を浸透させながら木質マットを加熱及び加圧してタンニン系接着剤を硬化させるようにすることにより、木質系複合材料が厚肉であってもプレスサイクルを短かくでき、生産性を向上させうるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明において用いられるタンニンを含む樹種としては、タンニンを多く含むもの、中でもタンニン含有量が樹皮、木質部、葉、実、莢及び虫嬰からなる群から選ばれた少なくとも一つの部位に１０質量％以上であるものが好ましく、このようなものとしては、例えばスギ、オーク、マツ、ラジアータパイン、マングローブ、エゾヤナギ、アカシア、ケブラチョ、チェストナッツ、ガンビア、ミラボラム、柿、タラ、ブナ、ヌルデ、ミモザタンニン等が挙げられ、中でも好ましくはアカシア、ラジアータパイン、ケブラチョ、チェストナット、ガンビア及びオークからなる群から選ばれた少なくとも一つ、より好ましくはアカシアまたはラジアータパイン、特に好ましくはアカシアである。
【００２５】
本発明において用いられる木質系成形材料は、タンニンを含む樹種の、樹皮を剥ぎ取るなどして樹皮の分離された原木由来のもの、中でも特に、樹皮を剥ぎ取るなどして樹皮の分離された、アカシアまたはラジアータパインの原木由来のものであり、チップ化するなどして取り扱い易い形態とするのがよい。
【００２６】
本発明において用いられるタンニン系接着剤は、タンニンを含む樹種から分離されたタンニンを含有するもの、好ましくはタンニンを含む樹種の樹皮由来のもの、中でもアカシアまたはラジアータパインの原木から分離された樹皮から抽出されたタンニンを含有するものや、またはタンニンを含む樹種の、樹皮の分離された原木由来のもの、例えば木質部由来のもの、その他、葉、実、莢または虫嬰由来のものなどであり、この木質部由来のものとしてはケブラチョやチェストナッツやオーク、葉由来のものとしてはガンビア、実由来のものとしてはミラボラム、莢由来のものとしてはタラ、虫嬰由来のものとしてはヌルデや五倍子や没食子などがある。
タンニンを含む樹種からタンニンを分離するには、該樹種のタンニン高含有部を分離し、それからタンニンを抽出するのがよい。抽出するための溶媒としては、好ましくは水、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル等の親水性溶媒、又はこれらの混合溶媒が用いられ、特に熱水抽出が低コストで高い抽出効率が得られるので好ましい。このようにしてタンニン溶液、好ましくはタンニン水溶液が調製され、それはそのまま接着剤として用いてもよいし、また、さらに粉末化するなどして輸送しやすい形態としてもよい。
【００２７】
タンニンを含む樹種としては、特にアカシアが好ましい。アカシアの種類は特に限定されないが、ゴールデンミモザ（学名：Ａｃａｃｉａ  ｂａｉｌｅｙａｎａ）、フサアカシア（学名：Ａｃａｃｉａ  ｄｅａｌｂａｔａ）、モリシマアカシア（ブラックワットル）（学名：Ａｃａｃｉａ  ｍｏｌｌｉｓｓｉｍａ）、アカシアマンギウム（学名：Ａｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍ）、以下学名Ａｃａｃｉａ  ｂｏｏｒｍａｎｉｉ、Ａｃａｃｉａ  ｃｏｎｆｅｒｔａ、Ａｃａｃｉａ  ｃｕｌｔｒｉｆｏｒｍｉｓ、Ａｃａｃｉａ  ｄｅａｎｅｉ、Ａｃａｃｉａ  ｄｅｃｏｒａ、Ａｃａｃｉａ  ｆｉｍｂｒｉａｔａ、Ａｃａｃｉａ  ｆｌｏｒｉｂｕｎｄａ、Ａｃａｃｉａ  ｇｌａｕｃｏｐｔｅｒａ、Ａｃａｃｉａ  ｈｏｗｉｔｔｉｉ、Ａｃａｃｉａ  ｉｔｅａｐｈｙｌｌａ、Ａｃａｃｉａ  ｐｏｄａｌｙｒｉｉｆｏｌｉａ、Ａｃａｃｉａ  ｐｒａｖｉｓｓｉｍａ、Ａｃａｃｉａ  ｐｒｏｍｉｎｅｎｓ、Ａｃａｃｉａ  ｒｅｔｉｎｏｄｅｓ、Ａｃａｃｉａ  ｒｕｂｉｄａｍ、Ａｃａｃｉａ  ｓｅｍｉｌｕｎａｔａ、Ａｃａｃｉａ  ｓｐｅｃｔａｂｉｌｉｓ、Ａｃａｃｉａ  ｕｎｃｉｎａｔａ、Ａｃａｃｉａ  Ａ．ｖｅｓｔｉｔａが好ましい。これらのアカシアは単独で用いてもよいし、また、２種類以上を併用してもよい。
【００２８】
中でも、モリシマアカシアやアカシアマンギウムが、タンニンの含有量が高くて接着剤としての強度が高いので好ましい。通常、これらのアカシアの芯材または辺材は比重が低いために強度が必要とされる用途には使うことが難しく、通常、製紙原料、杭、パレット材等の限定された用途に用いられているが、本発明の木質系成形材料として用いた場合には、加熱・加圧して比重の高い木質系複合材料とすることができるので、強度が要求される用途にも使用することができ、アカシアの用途を拡大することができる有効な手段となる。
また、モリシマアカシアやアカシアマンギウムはアカシアの中でも特に成長が早いので、植林をした場合の単位面積あたりの生産力が高く、また、短期間での伐採ができるために好ましい。樹齢は６〜１５年のものが接着剤としての性能や生産性から好ましい。
【００２９】
アカシアは、樹皮中の縮合型タンニンの含有量が極めて高く（樹皮質量の１０〜３０質量％）、さらにそのタンニンを主成分としたタンニン系接着剤は木質系成形材料との親和性が良く、適度な粘着性を有し、更に、硬化すると高強度になるという特徴がある。
また、アカシアを用いた場合、木質系成形材料には、アカシアの原木から樹皮を除去した部分（木質部）を用いるのが、木質系複合材料を強度の高いのものとすることができる。さらに、木質チップに加工した場合においても、繊維方向にアスペクト比が高い細長い形状になりやすいため、木質系複合材料の強度を高くすることができる。
【００３０】
タンニンを含む樹種、好ましくはアカシアやラジアータパイン、特にアカシアは、木質系複合材料の製造工場の近隣に植林されていることが好ましい。
以下、代表的なアカシアについて詳述するが、他の樹種についても同様のことがいえる。
アカシア原木を海外から輸入する場合には、輸送費用がかかりコスト高になるばかりか、樹皮に含まれるタンニンは伐採後数日で酸化劣化してしまうため、長時間の輸送は好ましくない。製造工場の近隣に植林地があれば、輸送費用がほとんどかからず、輸送中の二酸化炭素発生量も最小限とすることができ、また、伐採したアカシア原木からすぐに樹皮を剥ぎ取るなどして分離し、タンニンを抽出することができ、抽出されたタンニンは水溶液等の溶液状のまま接着剤として用いることができ、劣化がなく接着剤としての強度に優れたタンニン接着剤とすることができるし、また、輸送する場合のように、さらに粉末化するなどの輸送に適した荷姿にするなどの余分のコスト高を招く作業を要しないなどの利点がある。
また、アカシアは成長が早く単位面積あたりの二酸化炭素吸収量はスギの約２倍あると言われており、アカシアの植林を行うことで二酸化炭素の吸収を積極的に図れ、地球温暖化防止対策としても極めて有効なこととなる。
さらに、アカシアの花からは高品質な蜂蜜をとることができるので、樹木の生長途中においても養蜂事業による地域の産業活性化に貢献することができる。
すなわち、原料としてアカシアを用いることは、樹木全体を有効活用して木質系複合材料とすることができる実質的な手段であり、また、育林中の二酸化炭素吸収による地球温暖化防止や、養蜂産業による地域産業の発展など、アカシアの森林を中心にした付加価値の高い産業とすることができる有効な手段である。
アカシア原木からの樹皮の分離方法は特に限定されないが、刃物を用いる場合にはタンニンとの化学反応を避けるために鉄の使用は控える方がよい。樹皮の含水率が高くて柔らかい場合には手作業で樹脂を引き剥がすことができるので、効率よく樹皮の分離を行うことができる。
【００３１】
タンニンの抽出方法は限定されるものではなく、既知の方法にて行えばよいが、熱水抽出が低コストで高い抽出効率が得られるため好ましい。具体的には例えば次のような方法が挙げられる。
まず、樹皮を、チッパーを用いて長さ１ｃｍ程度の小さいチップにする。樹皮質量の１０倍以上の熱水が入ったオートクレーブにチップ化した樹皮を入れて、１００℃〜１２０℃程度で加圧・加熱してタンニンを熱水中に抽出させる。続いて、エバポレーターにて減圧し、タンニン濃度が５０％程度に濃縮されるまで水分を飛ばす。その後、スプレードライヤーにてタンニン水溶液の水分を蒸発させて、タンニン粉末を得る。タンニン接着剤を水溶液として用いる場合には、スプレードライする必要はなく、濃縮されたタンニン水溶液をそのまま接着剤原料として用いればよい。通常、国内で用いられているタンニンは海外からの輸入品が大部分であり、輸送コストを少なくするためにスプレードライで粉末にして輸送されているが、アカシアを木質系複合材の製造工場の近隣に植林した場合には、粉末化する工程を省いて水溶液のまま接着剤として用いることができるため、タンニンの抽出コストを抑えることができる。
タンニンには糖などの不純物が混入していても特に問題にはならないが、高強度の木質系複合材料を得ようとする場合には、不純物は少ない方がよい。タンニンの純度は例えばＳｔｉａｓｎｙ  Ｖａｌｕｅ（以下、「ＳＶ」と記す）で評価することができ、ＳＶは、好ましくは５０以上、より好ましくは７０以上である。
なお、上記ＳＶは、例えば以下のようにして求めることができる。
すなわち、予め乾燥した試料（樹皮抽出物、或いは標準カテキン）を、容量２５ｍｌの丸底フラスコに約１００ｍｇ秤取り、蒸留水１０ｍｌ、３７％ホルムアルデヒド水溶液２ｍｌ、塩酸（１０規定）１ｍｌをこの順に添加した後、フラスコを加熱し、３０分間沸騰させる。加熱後直ちに、予め質量を測定したガラスフィルターで試料を一気にろ過し、熱水、メタノールで順次洗浄する。ガラスフィルターを１０５℃のオーブンで一晩乾燥させ、質量を測定して残渣質量を算出し、以下の式を用いて算出する。なお、値の補正のために、標準カテキンのＳＶも測定する。
ＳＶ＝（残渣質量／試料質量）×（１０４．１／標準カテキンのＳＶ）×１００
【００３２】
本発明において、タンニンは、抽出したままのものを用いてもよいが、接着剤としての性能や粘度等で改質の必要がある場合には変性して改質した変性タンニンとして用いてもよい。
タンニンは、粉体のまま取り扱ってもよいが、取扱いやすさや接着剤に用いて得られる木質系複合材料の性能等を考慮すると水に溶解又は分散させ液状で使用することが好ましい。この場合、タンニン濃度は２０質量％〜７０質量％が好ましい。粘度については１０，０００ｃｐｓ以下が好ましく、木質系成形材料との混和を接着剤のスプレー塗布によって行う場合には２，０００ｃｐｓ以下が取扱い易く好ましい。
【００３３】
本発明に用いられるタンニン系接着剤は上記タンニンを含有するものであるが、タンニンだけでは接着強度が十分ではない惧れがあるので、硬化剤を併用するのが好ましい。
硬化剤としては、タンニンを架橋・硬化する作用があるものなら何でも良く、例えば第三級アミン、メチロール基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物、アルデヒド基を有する化合物、アミノ樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
【００３４】
第三級アミンとしては、例えばトリエチルアミン、トリエチルテトラミン、トリブチルアミン、ジエチレントリアミン、ヘキサメチレンテトラミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族第三級アミン、ベンジルジメチルアミン、ジメチルアミノメチルフェノール、ジメチルアニリン等の芳香族第三級アミン等が挙げられる。
これらの第三級アミンは単独で用いても２種類以上を併用してもよいが、ヘキサメチレンテトラミンを用いるのが、後述の木質複合材料を高強度なものとすることができ、生産性にすぐれ、有害な揮発性物質が発生せず、さらに材料コストが安価であるので、好ましい。ヘキサメチレンテトラミンは粉体状でもペレット状のものでもどちらでもよい。
【００３５】
メチロール基を有する化合物は、メチロール基を有する脂肪族化合物、メチロール基を有する脂環式化合物、メチロール基を有する芳香族化合物に大別されるが、タンニンとの反応性の高さからメチロール基を有する脂肪族化合物が好ましい。
メチロール基を有する脂肪族化合物としては、多官能性化合物が好ましく、例えばトリスヒドロキシメチルアミノメタン（２−ヒドロキシメチル−２−アミノ−１，３プロパンジオール）、ジヒドロキシメチルアミノメタン（２−メチル−２−アミノ−１，３プロパンジオール）、トリスヒドロキシメチルニトロメタン（２−ヒドロキシメチル−２−ニトロ−１，３プロパンジオール）、ジヒドロキシメチルニトロメタン（２−メチル−２−ニトロ−１，３プロパンジオール）等が挙げられる。
これらのメチロール基を有する脂肪族化合物は単独で用いても２種類以上を併用してもよいが、トリスヒドロキシメチルニトロメタンを用いるのが、後述の木質複合材料を高強度なものとすることができ、生産性にすぐれ、有害な揮発性物質が発生せず、さらに材料コストが安価であるので、好ましい。
トリスヒドロキシメチルニトロメタンは粉体状のものでもペレット状のものでもどちらでもよい。
【００３６】
エポキシ基を有する化合物としては、多官能性化合物が好ましく、例えば、グリセロールポリグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
これらのエポキシ基を有する化合物は単独で用いても２種類以上を併用してもよい
【００３７】
イソシアネート基を有する化合物としては、多官能性化合物が好ましく、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、αジメチルベンジルイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
これらのイソシアネート基を有する化合物は単独で用いても２種類以上を併用してもよいが、ポリメリックＭＤＩを用いるのが、後述の木質複合材料を高強度なものとすることができ、生産性にすぐれ、有害な揮発性物質が発生せず、さらに材料コストが安価であるので、好ましい。
【００３８】
アルデヒド基を有する化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒド、アジプアルデヒド、マレアルデヒド、フマルアルデヒド、フタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、テレフタルアルデヒド等が挙げられる。
これらのアルデヒド基を有する化合物は単独で用いても２種類以上を併用してもよいが、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドを用いるのが、後述の木質複合材料を高強度なものとすることができ、生産性にすぐれ、有害な揮発性物質が発生せず、さらに材料コストが安価であるので、好ましい。
【００３９】
アミノ樹脂としては、例えば、ユリア樹脂（尿素樹脂）、メラミン樹脂、メラミン・ユリア共縮合樹脂等が挙げられる。
これらのアミノ樹脂は単独で用いても２種類以上を併用してもよい
【００４０】
本発明の接着剤において、硬化剤の含有割合は、タンニン１００質量部に対し、好ましくは１〜２０質量部、より好ましくは３〜１０質量部である。この割合が１質量部未満ではタンニンの硬化が進行しにくく実用上十分な接着強度が発現しない惧れがあるし、また、２０質量部を超えても硬化反応が早すぎてプレス機投入前に硬化してしまう惧れがあり、また経済的でなくなることとなる。
【００４１】
また、本発明を特に強度や耐水性が必要とされる用途に用いるときには、前記硬化剤との併用でレゾール型フェノール樹脂を用いると良い。これらを併用することで、単独使用における欠点を補完し、接着剤として適度な架橋構造となり、タンニン系接着剤の強度や耐水性が向上する。その結果、タンニン系接着剤で木質材料を接着させて得られる木質系複合材料をより高強度なものとすることができ、生産性にすぐれ、有害な揮発性物質が発生せず、さらに材料コストが安価な木質系複合材料とすることができる。
レゾール型フェノール樹脂は、単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
レゾール型フェノール樹脂の含有割合は、タンニン１００質量部に対して、好ましくは１〜５０質量部、より好ましくは５〜２５質量部である。この割合が少なすぎるとタンニンの硬化が進行しにくく実用上十分な接着強度が発現しない惧れがあり、また、多すぎても接着剤に占めるタンニンの比率が下がってしまい、十分な硬化強度が得られにくくなり、また硬化反応が早すぎてプレス機投入前に硬化してしまう惧れがあるとともに、経済的でなくなる上に、接着剤の粘着性が高くなりすぎるために木質系成形材料との混和物が製造ラインに付着し、ライントラブルの原因になったり清掃頻度が高くなるので好ましくない。
【００４２】
タンニンの水溶液は通常ｐＨ４〜７程度であるが、タンニン水溶液は、ｐＨを調製することでタンニン系接着剤の反応性や物性を調製することができる。
特に、硬化剤として第三級アミンを用いる場合には、タンニン水溶液のｐＨがアルカリ性であるのがよく、さらにはｐＨが７より大きく１３以下、中でも７より大きく１２以下であるのが好ましい。
本発明においてｐＨをアルカリ性にすることによって、接着剤の反応速度を適度に遅延させることができ、接着剤の取り扱いがしやすくなり、また、接着剤を木質系成形材料に供して得られる木質複合材料について、その生産性と性能の向上に資するものとなる。これは、例えば、接着剤のｐＨが酸性の場合には、反応が早すぎてプレス機投入前に硬化してしまうことがあるのに対し、ｐＨがアルカリ性であることから適度な反応速度となるために、接着剤配合後、プレス機に投入するまでには接着剤の硬化は起こらず、プレス機で加熱加圧した時に初めて硬化することに如実に示される。
また、接着剤のｐＨが酸性の場合には、硬化剤が第三級アミンの場合には接着剤を加熱硬化させる時に第三級アミンの過剰な分解が起こり有害な揮発性物質が発生する惧れがあるが、ｐＨをアルカリ性にすることによって、接着剤を加熱硬化させる時に第三級アミンの過剰な分解が抑えられるので有害な揮発性物質が発生しにくくなる。
【００４３】
また、ｐＨをアルカリ性にすることでレゾール型フェノール樹脂の反応性が向上し、タンニンとの架橋反応が効率よく進行し、その結果、タンニン系接着剤の強度や耐水性が向上し、しかもプレス時における木質系成形材料中のヘミセルロースの加水分解、ひいてはそれによる木質系成形材料の軟化が更に促進される。この軟化作用によって、低いプレス圧力でも木質チップの圧密が可能となり、製品の厚さ方向の密度を均一にすることができ、耐水性が良くなり、さらに、プレス時の圧力を下げることができるので好ましい。更にその結果として強度や耐水性などの製品性能が良くなる。
もっとも、ｐＨが１３より大きくなり、アルカリ性が強くなりすぎると、取り扱いに注意する必要があるし、また、木材成分（例えば、ヘミセルロース）が軟化を通り越して一部分解して変性し、木質複合材料が黒く着色する惧れがあるので好ましくない。
タンニンのｐＨは硬化剤と混合する前に予め調製しておくことが好ましい。ｐＨを調製するアルカリについては特に限定されないが、好ましくは水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどが挙げられる。
【００４４】
また、本発明に用いられるタンニン系接着剤は、必要に応じ、所期の目的を損なわない範囲で、この種接着剤に通常用いられる各種添加剤を含有させてもよい。この添加剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、酢酸ビニルエマルション、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルエマルション等の水溶性高分子；トルエン、キシレン、メタノール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール等の有機溶剤；フタル酸エステル等の可塑剤；造膜剤；クレー、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タルク、マイカ、ケイ酸粉末等の体質顔料；小麦粉、コーンスターチ、木粉、ヤシ殻粉等の充填剤または増量剤；酸化チタン等の着色顔料；染料；増粘剤；粘性改質剤；分散剤；乳化剤；尿素等の湿潤剤；消泡剤；凍結防止剤；防腐剤；防かび剤；防虫剤；防錆剤；その他改質のための試薬等を挙げることができる。
さらに、強度の補強、粘性、機械的特性等を改善するために、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等やそのプレポリマー、そして澱粉、キトサン、リグニン、レゾルシノール等を含有させてもよい。
【００４５】
樹皮を分離した原木（木質部）から木質系成形材料を得る方法や、木質系成形材料の形状は特に限定されず、木質系複合材料の製造に必要な形状のものを用いればよい。形状については、例えば、ブロック状、平板状、ストランド状、フレーク状、チップ、木粉、ファイバーなどが挙げられる。
木質系成形材料として、他の樹種が混入しても差し支えない。この様な他の樹種としては、スギ、ヒノキ、マツ、スプルース、ファーなどの針葉樹類や、シラカバ、アピトン、センゴンラウト、アスペンなどの広葉樹類が挙げられるが、これらの樹木だけでなく竹、コウリャンといった植物材料をも含めることができる。
【００４６】
木質系成形材料を木質チップに加工する方法としては、ハンマーミル、表面に刃物のついたロールを回転させて木材を破砕する一軸破砕機、回転刃がかみ合った構造の二軸もしくは多軸破砕機等の破砕機が使用されるが、ベニア加工をしたものを割り箸状に切断してスチ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も使用できる。
上記の方法で得られた木質チップはサイズのバラツキがあるので、分級工程によって所定のサイズに揃えるのが好ましい。
この際の分級方法としては、ローラースクリーン方式、振動メッシュ方式、風選方式等があり、必要に応じて使い分ければよい。
上記木質チップの大きさは特に限定されないが、強度・弾性率が必要な場合には長さを２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とするのが好ましい。長さが短すぎると製品の強度・弾性率が低くなってしまうし、また、長すぎても強度ばらつきが大きくなってしまう惧れがある。
【００４７】
また、木質系成形材料は、予め含水率を一定範囲に調製しておくことが好ましい。すなわち、含水率を一定にすることで生産時の成形品の品質バラツキがなくなる。
木質系成形材料の含水率は、０〜１４質量％に調製することが好ましく、さらにタンニン系接着剤を水溶液として使用する場合には０〜１０質量％に調製することが好ましい。タンニン系接着剤を水溶液として使用する場合、含水率が１０質量％を超えると製造直後の木質複合材料の含水率が高くなってしまい、出荷するまでに長期間の養生を必要とする惧れがある。
【００４８】
本発明の木質系複合材料は、例えばインシュレーションボード、パーティクルボード、ハードボード、配向性ボード（ＯＳＢ）、ウェハーボード、中密度繊維板（ＭＤＦ）等のいわゆる木質ボード類、合板、単板積層材（ＬＶＬ）、集成材、突き板化粧板等に成形することができる。
また、本発明において、タンニンを抽出した後の樹皮残さや、分級によって除外された木質系成形材料は、焼却させてバイオマス発電に用いることができるので、樹木全体を無駄なく使用することができる。
【００４９】
本発明の木質系成形材料は、タンニンを含む樹種のタンニン高含有部を分離する工程と、タンニン高含有部からタンニンを抽出する工程と、タンニンを含む樹種から木質系成形材料を調製する工程と、この木質系成形材料の複数個を、上記工程で抽出されたタンニンを含有するタンニン系接着剤で接着成形させて木質系複合材料とする工程とからなることで特徴付けられる方法により、製造することができる。
【００５０】
本発明の製造方法においては、タンニンを抽出するのを、水、親水性溶媒又はこれらの混合溶媒を用いて行い、タンニン溶液を調製し、該溶液をそのまま接着剤として用いるのが好ましい。
【００５１】
本発明の製造方法において、タンニンを含む樹種のタンニン高含有部は樹皮であるのが好ましいが、その他木質部、葉、実、莢または虫嬰であってもよい。このようなタンニンを含む樹種としては、アカシアまたはラジアータパインが好ましい。
【００５２】
本発明の製造方法として、好適には、タンニンが樹皮に多く含まれる樹種の原木から樹皮を剥ぎ取る工程と、樹皮の剥ぎ取られた原木から木質系成形材料を得る工程と、樹皮からタンニンを抽出する工程と、上記木質系成形材料の複数個を、上記工程で抽出されたタンニンを含有するタンニン系接着剤で接着成形させて木質系複合材料とする工程とからなることで特徴付けられる方法が用いられ、その際、タンニンを抽出するのを、水、親水性溶媒又はこれらの混合溶媒を用いて行い、タンニン溶液を調製し、該溶液をそのまま接着剤として用いるのがよい。
【００５３】
本発明の製造方法として、さらには、複数の木質系成形材料と、タンニンを含有するタンニン系接着剤との混和物によって木質マットを形成し、この木質マットに高温水蒸気を浸透させながら木質マットを加熱及び加圧してタンニン系接着剤を硬化させることで特徴付けられる方法が好ましい。
【００５４】
本発明の製造方法において、木質系成形材料とタンニン系接着剤の比率は、木質系成形材料の密度、形状、表面状態にもよるが、通常、木質系成形材料の質量に対して、タンニンの固形分で換算して１〜３０質量％とすることが好ましい。
【００５５】
上記木質系成形材料と接着剤との混和手段としては、木質系成形材料と接着剤をヘンシェルミキサー（ヘンシェル社製、高速混合機）のような高速ミキサーに投入して混和して混和物とする方法が挙げられ、また、接着剤が液体の場合には、例えばコンベア上やドラムブレンダー内等で木質系成形材料に対し、スプレー等の塗布手段を用いることにより、木質系成形材料の表面に接着剤を付着させた混和物とする。
このようにして得られた混和物を積層して加熱及び加圧すれば、均一で安定した強度の木質系複合材料が得られる。木質系成形材料が板材やブロック状の部材の場合は、刷毛塗りやローラー塗りによって混合することもできる。
【００５６】
上記木質系成形材料と接着剤との混和物は、木質系成形材料が積層された木質マットに形成される。具体的には、接着剤が付着した木質系成形材料即ち混和物が成形金型の中に投入されて木質マットにされる。なお、木質系成形材料を一方向に配向させる必要がある場合には、一定間隔に分割されたフォーミング型や、オリエンテッドストランドボード（ＯＳＢ）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。
そして、上記木質マットは加熱しながらプレス成形することで、接着剤が硬化し木質系複合材料となる。
【００５７】
本発明の製造方法においては、上記のようにして木質マットを形成し、この木質マットに高温水蒸気を浸透させながら木質マットを加熱及び加圧してタンニン系接着剤を硬化させることが好ましい。
すなわち、木質マットの内部に高温水蒸気を浸透させながら加熱及び加圧するプレス装置、例えば一般的な蒸気プレス装置の加圧盤の間に配置して加圧及び加熱成形することが好ましい。加熱と加圧とは同時に行ってもよいし、加圧をした後に加熱をしてもよいし、加熱した後に加圧してもよい。高温水蒸気を木質マットの内部に浸透させる方法としては、特に限定されないが、高温水蒸気を木質マットに噴射する方法が一般的である。噴射は、木質マットが蒸気プレス機の加圧盤の間に配置されている間であれば、どのタイミングで噴射してもよい。加熱温度は１００℃〜２５０℃が好ましく、それゆえ高温水蒸気の温度は１００℃〜２５０℃が好ましい。また、加圧板による加圧圧力は、１〜１０ＭＰａが好ましい。また、加熱・加圧処理は、接着剤が硬化する時間だけ行えばよい。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
木質系複合材料を、以下の製造プロセスで成形した。
伐採された樹齢１０年のモリシマアカシア原木を原材料とし、その樹皮を伐採後直ぐに剥ぎ取った。原木に対する樹皮の割合は約１４質量％であった。
次に、樹皮の剥ぎ取られた木質部分を一軸破砕機にて破砕してチップ状に加工し、ローラースクリーン方式であるウエーブローラースクリーン装置（たいへい社製）を用いて、厚さ又は幅１ｍｍ〜８ｍｍの木質チップに分級した。木質チップは含水率６質量％となるように乾燥・調製した。原木に対する得られた木質チップの割合は約５１質量％であった。
【００６０】
上記の樹皮は、伐採後２４時間以内に以下のように処理してタンニン水溶液を調製した。
まず、樹皮を長さ１ｃｍ程度の小さいチップにした。１００℃の熱水が樹皮質量の約１０倍量入ったオートクレーブにチップ化した樹皮を入れて、１１０℃で加圧・加熱してタンニンを熱水中に抽出した。続いて、エバポレーターにて減圧し、水分を飛ばしてタンニン濃度４０％まで濃縮しタンニン水溶液を得た。
得られたタンニンの量は樹皮に対して２０質量％であった。
このようにして得られたタンニンのＳＶ値は８０であった。
【００６１】
次に、タンニン系接着剤を以下のようにして調製した。
上記タンニン水溶液を濃度５０質量％の水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ１０に調製したのち、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを用い、その４０質量％水溶液を、タンニン１００質量部に対してヘキサメチレンテトラミンが１０質量部になるように配合した。
【００６２】
木質チップとタンニン系接着剤とを、前者１００質量部に対して後者（溶液ベース）１２質量部になるように計量するとともに、木質チップをドラムブレンダーに投入した状態でタンニン系接着剤を噴霧して木質チップと接着剤とを混和し、木質チップ表面にタンニン系接着剤が付着した混和物を得た。次にこの混和物をＯＳＬフォーミングマシーン（たいへい社製）に投入し、フォーミング金型（縦２０００ｍｍ、横５００ｍｍ、高さ１００ｍｍ）に投入した。フォーミング型内は金属製の仕切り板（厚み２ｍｍ）を用いて、５０ｍｍ間隔に１０等分したものを用い、木質チップを長さ方向に略揃えて配向積層し、木質マットとした。木質マットの厚さは１００ｍｍとした。
次に、フォーミング型、仕切り板を脱型し、木質マットを蒸気プレス機（川崎油工社製、３００トンプレス機）の加圧盤の間に配置した。木質マット配置後、０．９ＭＰａ、１８０℃の高温水蒸気を１分間噴射し、その後木質マットの厚さが２０ｍｍになるように加圧盤を閉じ、温度１８０℃で５分間保持して木質系複合材料を得た。
【００６３】
上記木質系複合材料からサンプルを切り出し、四点曲げ試験（建築基準法  告示１４４６号試験法）、吸水厚さ膨張率（ＪＩＳ  Ｋ  ５９０８）、ホルムアルデヒド放散量（ＪＩＳ  Ｋ  ５９０８）を測定した。
【００６４】
（実施例２）
高温水蒸気を木質積層マットに噴射せず、加圧盤を加熱して加圧と加熱とを行うプレス機を用い、２０分間プレスした以外は実施例１と同様にして木質系複合材料を得、曲げ強度、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
【００６５】
（実施例３）
モリシマアカシア原木に代えてアカシアマンギウム原木を用いた以外は実施例１と同様にして木質系複合材料を得、曲げ強度、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
【００６６】
（参考実施例）
モリシマアカシア原木に代えてカラマツ原木を用いた以外は実施例１と同様にして木質系複合材料を得、曲げ強度、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量を測定した。
実施例１〜３及び参考実施例の曲げ強度、吸水厚さ膨張率、ホルムアルデヒド放散量の測定結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2009154437.tif 000002
【００６８】
これより、実施例１〜３は、参考実施例に対し、接着強度および耐水性に優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の木質系複合材料は、木質系成形材料、接着剤共にタンニンを含む樹種（特にアカシア）という天然資源を原材料としているので、再生可能なものとなるとともに、タンニンを含む樹種の樹木全体を有効利用でき、また、タンニン系接着剤には有害な触媒などが用いられていないので、有害物、例えば揮発性物質等が発生しない上に、木質チップ等の原材料について、間伐材や住宅解体廃材のように収集・輸送に手間がかかることなく、安定した量を安価に調達できるし、また、本発明の木質系複合材料の製法は、タンニンを含む樹種を原材料とし、そのタンニン高含有部を分離し、それからタンニンを抽出し、また、タンニンを含む樹種から木質系成形材料を調製し、これらを用いて接着成形するものであるので、タンニンを含む樹種（特にアカシア）の樹木全体を有効利用でき、接着剤にタンニンが用いられるので有害物を発生せず、木質チップ等の原料材の収集・輸送に手間がかからず、安定した量を安価に調達でき安定して安価に製造できるし、さらに所定木質マットに高温水蒸気を浸透させながら木質マットを加熱及び加圧してタンニン系接着剤を硬化させることで、木質系複合材料が厚肉であってもプレスサイクルを短かくでき、生産性を向上させうるので、産業上大いに有用である。