JP2002052515A - 木質繊維板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホルムアルデヒドを含まず且つ優れた耐水
性、曲げ強度、剥離強度を有すると共に良好な外観を呈
する木質繊維板を安価に製造する。 【解決手段】 木質繊維板を乾式方法によって製造する
際に、木材チップの蒸煮工程時に、水酸基を２個以上有
するポリオールを木材チップに添加することにより木材
チップ全体に亘って均一に分散させ、しかるのち、木材
チップを解繊する工程後に、解繊された木質繊維にイソ
シアネート系化合物を添加することによって上記水酸基
を２個以上有するポリオールと反応させてイソシアネー
ト系化合物の添加量が少なくても木質繊維を均一に接着
させる接着作用を発揮させ、レジンスポットなどを発生
させることなく良好な外観を呈すると共に優れた物性を
有する木質繊維板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾式製造方法によ
って耐水性に優れ且つ均質な木質繊維板を安価に製造し
得る木質繊維板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、木質繊維板を乾式方法によっ
て製造する方法は、次の作業工程によって行われてい
る。即ち、木材チップを0.5 〜１MPa の圧力で５分間か
ら15分間スチームで軟化させる蒸煮工程と、軟化した木
材チップを解繊機により解繊する木材の解繊工程と、解
繊した木質繊維の含水率を調整する調湿工程と、調湿さ
れた木質繊維をマット状に成形するフォーミング工程
と、ボード状に加熱、加圧成形する熱圧構成、及び、養
生工程等を順次経ることによって木質繊維板を製造して
いる。なお、この木質繊維板の製造工程における上記蒸
煮工程から解繊工程に木材チップを移送する手段として
は、高温高圧に耐えうる耐久性を有し且つ密閉構造のし
易さなどからスクリューフィーダーが使用されている。

【０００３】このような木質繊維板の製造方法におい
て、木質繊維同士の接着に使用する接着剤としては、安
価であること、硬化時間が短くて生産性が高いこと、水
溶性であって設備の洗浄が容易であることが要求され、
この要求を満たす接着剤としてアミノ系樹脂である尿
素、ホルムアルデヒド樹脂、ミラミン・ホルムアルデヒ
ド樹脂及び尿素メラミン・ホルムアルデヒド共縮合樹脂
が主に使用されている。

【０００４】上記アミノ系樹脂の使用方法としては、予
め、このアミノ系樹脂に塩化アンモニウム等の硬化剤を
添加して接着剤組成物とした後、上記蒸煮工程から調湿
工程に至る間のブローラインと呼ばれる配管内で木質繊
維に噴霧添加する方法、或いは、木質繊維の含水率を調
整する調湿工程後、木質繊維に上記接着剤組成物を混合
機によって混合する方法、またはこれらの両方法を併用
することによって木質繊維と接着剤組成物を混合する方
法を採用している。なお、木質繊維に対するアミノ系樹
脂の添加量は、一般的に木質繊維100 重量％に対してア
ミノ樹脂系は固形分で10〜20重量％である。

【０００５】このような木質繊維と接着剤組成物との混
合方法において、調湿工程後に接着剤組成物を混合機中
で木質繊維に混合する方法は、接着剤組成物の添加量が
多い場合や接着剤組成物の粘性が高い場合などによって
木質繊維の絡みが大きくなり、糸まり状のファイバーボ
ールを形成することになって均質な木質繊維板を得るこ
とができなく、また、木質繊維の含水率が多い場合、熱
圧工程時にバンクを発生するため、接着剤組成物の不揮
発分や添加量が制限される問題が生じ、このためあまり
実施されていない。

【０００６】一方、上記乾式方法によって製造される木
質繊維板は、建築物の内装材、即ち、壁材や幅木などに
広く使用され、家具類等にも使用されており、様々な使
用環境に応じた品質のものを要求されている。さらに最
近では、建築物の耐力面材等の構造材料や窓枠、床下地
材料として使用されるようになり、耐水性などの耐久性
性能も要求されている。

【０００７】また、建築材料から放出される環境汚染物
質、中でもホルムアルデヒドの有毒性が注目されてきて
おり、そのホルムアルデヒドの放散量の低減、さらには
不使用も強く求められている。こういう状況の中、近
年、ポリフェニルポリイソシアネート（ポリメリックＭ
ＤＩ）に代表されるイソシアネート系化合物を木質繊維
の接着剤として使用することによりホルムアルデヒドを
含まない木質ボードの製造を可能にしている。

【０００８】このイソシアネート系化合物は、１分子中
に２個以上のイソシアネート基を含有するもので、この
イソシアネート基が木質ボード製造の熱圧工程において
主に水分子と結合し、尿素結合を生成することで高分子
化し接着剤として機能する。また、尿素結合を生成する
際に副生成物として二酸化炭素が発生し、接着剤自身が
発泡するため少量のイソシアネート化合物で十分な効果
を示す。

【０００９】このイソシアネート系化合物の使用方法も
上記アミノ系樹脂と同様に、上記調湿工程に至る直前に
木質繊維に噴霧添加され、その使用量は木質ファイバー
100重量％に対しイソシアネート系化合物を樹脂固形分
で６〜12重量％であり、非常に少量の樹脂分で高性能の
木質繊維板の製造が可能である。しかしながら、少ない
樹脂分を木質繊維に均一に添加するのはきわめて困難で
あり、その対策として水等の希釈剤でイソシアネート系
化合物の濃度を低下させる添加方法が提案されている。

【００１０】例えば、特開平２−２７３０３号公報に示
される方法では、イソシアネート系接着剤と水等の希釈
剤とを混合して乳濁化し、この乳濁化された接着剤を供
給するようにしている。また、特開平７−３３１１７０
号公報に示される方法では、イソシアネート類と水とを
高圧下で特殊なノズルを導入して２つの流れを衝突させ
ることで極めて短時間に乳濁させ、この乳濁化させた接
着剤を供給するようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記接着剤を木質繊維
に不均一に添加すると、不均質な木質繊維板が得られる
だけでなく、必要以上の量の接着剤を添加せねばなら
ず、結果的に製造コストのアップを招いてしまい、その
上、木質繊維板の外観にレジンスポットと呼ばれる接着
剤硬化物の塊状物が発生して商品の価値を損ねてしまう
虞れがあるため、木質繊維板の製造方法において、木質
繊維に対する接着剤の添加を均一にして均質な木質繊維
板を得ることが重要な項目の一つである。

【００１２】本発明者等は木質繊維に対する接着剤の均
一添加ついて鋭意検討した結果、蒸煮工程から解繊機へ
木材チップを移送する手段での定量性に問題があること
が判明した。即ち、木材チップは蒸煮工程を経てスクリ
ューフィーダーにて解繊工程を移送されるが、木材チッ
プおよび木質繊維が解繊工程または調湿工程へ定量的に
移送されていないため、定量ポンプで接着剤を添加して
も、木質繊維への均一な添加がなされていなかった。つ
まり上記２つの従来技術を使用して木質繊維に接着剤を
供給、添加しても、木質繊維が定量的に移送されていな
いため、接着剤組成物の木質繊維への均一な添加は不可
能であることが判明したのである。これは、もともと木
材チップは不揃いな形状であること、スクリューフィー
ダー自身の構造的問題などが原因と考えられるが定かで
はない。

【００１３】本発明者はこれらの問題に鑑みて鋭意実験
検討を行った結果、高耐水性を維持しながらイソシアネ
ート系化合物の添加量を低減でき、より均質で外観上の
問題もなく、生産コストを大幅に低減できる木質繊維板
の製造方法を見出したのである。

【課題を解決るための手段】

【００１４】即ち、本発明の木質繊維板の製造方法は、
木材チップを軟化させる蒸煮工程と、軟化した木材チッ
プを解繊する解繊工程と、解繊した木質繊維の含水率を
調整する調湿工程と、調湿された木質繊維をマット状に
成形するフォーミング工程と、ボード状に加熱・加圧成
形する熱圧工程とからなる木質繊維板の製造方法におい
て、木材チップの蒸煮前又は蒸煮工程時に、予め、木材
チップに水酸基を２個以上有するポリオールを添加し、
さらに、蒸煮、解繊工程後にイソシアネート系化合物を
添加することを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
まず、木質繊維板の製造過程における木材チップの蒸煮
前又は蒸煮中に、木材チップに接着剤組成物の一部とし
て水酸基を２個以上有するポリオールを添加して蒸煮工
程を実施する。このように、木材チップを軟化させる蒸
煮工程で、木材チップに水酸基を２個以上有するポリオ
ールを添加すると、ポリオールが木材チップの内部及び
表面に均一に分散、付着した状態となる。

【００１６】しかるのち、上記軟化した木材チップを蒸
煮工程から解繊工程に移動させて解繊機により木質繊維
に解繊し、この解繊工程後に木質繊維にイソシアネート
系化合物をさらに添加し、次いで、質繊維の含水率を調
整したのち、フォーミング工程でマット状に成形し、こ
のマット状の成形物を熱圧工程に送って熱圧処理するこ
とにより木質繊維板を得るものである。

【００１７】この際、木質繊維の解繊工程後において添
加するイソシアネート系化合物が木材チップの蒸煮工程
時に予め添加しておいたポリオールと熱圧工程時に反応
し、イソシアネート系化合物の添加量が従来方法よりも
少量であっても木質繊維同士を均一に接着させる接着剤
として作用する。これは、熱圧工程時にイソシアネート
化合物と水酸基を２個以上有するポリオールおよび水と
ウレタン反応または尿素反応し、ついては硬化すること
で接着剤として作用するものと思われる。この水酸基を
２個以上有するポリオールとイソシアネート系化合物と
の反応によって従来より大幅にイソシアネート化合物の
添加量を低減でき、なおかつ高性能で均一な木質繊維板
を得ることができる。

【００１８】本発明で使用するイソシアネート系化合物
とは、１分子中に２個以上のイソシアネート基を含有す
るもので、トリレンジイソシアネート、4-4'ジフェニル
メタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、キシレンジイソシアネート、ポルメチレンポリフ
ェニルジイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）があ
る。また、これらのイソシアネート系化合物に界面活性
剤等を付加して自己乳化性を付与しているものでも良
い。これらのイソシアネート系化合物のなかでも特にポ
リメリックＭＤＩが望ましい。なお、イソシアネート系
化合物の添加方法は噴霧手段であっても混合手段であっ
てもよくその方法は問わない。

【００１９】上記水酸基を２個以上有するポリオールと
はイソシアネート系化合物と反応し得るもので、例えば
プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリ
ン、ペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、
ソルビトール、ブチレングリコール、ヘキサントリオー
ル、グラニュー糖、スターチ、リグニンなどであり、こ
れら単独またはこれらにエチレンオキシド、プロピレン
オキシド等の付加重合によって得られるポリエーテルポ
リオールなどである。

【００２０】これらのポリオールの中には、蒸煮工程中
に加水分解するものもあるが、分解物に至ってもイソシ
アネート化合物と反応して硬化するので問題はない。さ
らに、水酸基を２個以上有するこれらのポリオールは、
粉状、フレーク状、粒状、液状のいずれであってもよ
く、また、蒸煮工程中に木材チップに均一に分散するた
め、木材チップへの添加方法も特に問わない。

【００２１】イソシアネート系化合物と木質繊維の比率
が有効成分の重量比で２：100 〜10:100の範囲であり、
望ましくは３：100 〜６：100 である。木質繊維に対す
るイソシアネート系化合物の添加割合が上記以下では接
着能力が十分発揮されず、上記以上では製造コストが大
幅に増大してしまうので好ましくない。また、ポリオー
ルと木質繊維の比率が有効成分の重量比で0.5 ：100 〜
10：100 の範囲であり、望ましくは２：100 〜５：100
である。木質繊維に対するポリオールの添加割合が上記
以下では効果がなく、上記以上では未反応のポリオール
を残すため無駄である。

【００２２】さらに、水酸基を２個以上有するポリオー
ルとイソシアネート系化合物の比率は有効成分の重量比
で0.5 ：10〜１：１である。イソシアネート系化合物に
対する水酸基を２個以上有するポリオールの添加割合が
上記以下では均一な接着剤原料が少なすぎて効果が見ら
れない。また上記以上では未反応の物質がでてくるため
逆に品質の低下を招き、無駄である。また、水酸基を２
個以上有するポリオールとイソシアネート系化合物から
なる接着剤の他に反応促進剤、架橋剤、乳化剤、撥水
剤、離型剤、可塑剤、粘度調整剤、耐水化剤、補強剤を
併用してもかまわない。以下に実施例と比較例によって
さらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００２３】

【実施例】南洋材チップに対しポリプロピレングリコー
ル（平均分子量400 ）を２重量％を添加し、0.6MPaで10
分間蒸煮後、解繊することによって得られて木質繊維に
ポリメリックＭＤＩ（住友バイエルウレタン社製）を絶
乾繊維に対して固形分で６重量％となるよう添加し、気
流乾燥機を通過させ含水率12％の木質繊維を得た。次い
で、この木質繊維をフォーミングした後、高さ3.3mm の
ディスタンスバーを用いて180 ℃で70秒の条件でホット
プレスにより熱圧、成形し、しかるのち、20℃、相対湿
度65％の室内に３日放置することによって含水率８％、
厚さ3.3mm 、気乾密度0.75の中質繊維板を得た。

【００２４】

【比較例１】上記実施例１において、ポリプロピレング
リコールを添加せず、ポリメリックＭＤＩの添加量を10
重量％とした以外は実施例１と同様な条件で中質繊維板
を得た。

【００２５】

【比較例２】上記実施例１において、南洋材チップにポ
リプロピレングリコールを添加せずに、解繊された木質
繊維にポリメリックＭＤＩを６重量％と、ポリプロピレ
ングリコール（平均分子量400 ）２重量％を予め混合し
た液を添加した以外は実施例１と同様な条件で中質繊維
板を得た。

【００２６】上記実施例１及び比較例１、２によって得
られた中質繊維板の表裏層をそれぞれ0.15mm研削して厚
さ３mmの中質繊維板とし、これらの中質繊維板の外観を
評価するとともにJIS A 5905（繊維板）に従って曲げ強
さ、剥離強さ、吸水厚さ変化率、吸水率を測定した。各
測定試験を10個のサンプルに行い、それぞれの項目につ
いて標準偏差を算出した。その結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】この表からも明らかなように、実施例１に
よって得られた中質繊維板は比較例１および比較例２に
よって得られた中質繊維板に比べて曲げ強さ、剥離強
さ、耐水性のいずれにおいても優れており、その上、外
観が良好なものであった。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明の木質繊維板の製造
方法によれば、木材チップを軟化させる蒸煮工程と、軟
化した木材チップを解繊する解繊工程と、解繊した木質
繊維の含水率を調整する調湿工程と、調湿された木質繊
維をマット状に成形するフォーミング工程と、ボード状
に加熱・加圧成形する熱圧工程とからなる木質繊維板の
製造方法において、木材チップの蒸煮前又は蒸煮工程時
に、予め、木材チップに水酸基を２個以上有するポリオ
ールを添加し、さらに、蒸煮、解繊工程後にイソシアネ
ート系化合物を添加することを特徴とするものであるか
ら、水酸基を２個以上有するポリオールを木材チップの
蒸煮前又は蒸煮工程時に添加することによって木材チッ
プの内部及び表面に均一に分散させることができ、その
後、木質繊維の解繊工程後においてイソシアネート系化
合物を添加するので、イソシアネート系化合物が予め添
加しておいて水酸基を２個以上有するポリオールと熱圧
工程時に反応し、木質繊維同士を均一に接着させる接着
剤として作用させることができる。

【００３０】従って、イソシアネート系化合物の添加量
を大幅に減少することことが可能となって生産コストが
低減し、木質繊維板を安価に製造することができるもの
であり、さらに、良好な外観を呈すると共に均質で品質
的にも優れた木質繊維板を製造することができる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年８月１８日（２０００．８．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】このような木質繊維と接着剤組成物との混
合方法において、調湿工程後に接着剤組成物を混合機中
で木質繊維に混合する方法は、接着剤組成物の添加量が
多い場合や接着剤組成物の粘性が高い場合などによって
木質繊維の絡みが大きくなり、糸まり状のファイバーボ
ールを形成することになって均質な木質繊維板を得るこ
とができなく、また、木質繊維の含水率が多い場合、熱
圧工程時にパンクを発生するため、接着剤組成物の不揮
発分や添加量が制限される問題が生じ、このためあまり
実施されていない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木材チップを軟化させる蒸煮工程と、軟
   化した木材チップを解繊する解繊工程と、解繊した木質
   繊維の含水率を調整する調湿工程と、調湿された木質繊
   維をマット状に成形するフォーミング工程と、ボード状
   に加熱・加圧成形する熱圧工程とからなる木質繊維板の
   製造方法において、木材チップの蒸煮前又は蒸煮工程時
   に、予め、木材チップに水酸基を２個以上有するポリオ
   ールを添加し、さらに、蒸煮、解繊工程後にイソシアネ
   ート系化合物を添加することを特徴とする木質繊維板の
   製造方法。