JP2003112329A - モミガラ、ワラを表面材としたボードの製造方法 - Google Patents

モミガラ、ワラを表面材としたボードの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭材とフェノール樹脂の結合においてを空孔
を塞がず、且つ、モミガラ、ワラを活用した新規なボー
ドを一体的に成形できる製造方法を開発する。 【解決手段】 本発明は、粒径4〜10mmφの炭材2
に対し、パウダー状の固形フェノール樹脂を3〜10部
の範囲で混合して芯材混合物を作成し、一方、モミガラ
又はワラの切断処理物に対し、パウダー状の固形フェノ
ール樹脂を8〜12部の範囲で混合して表面材混合物を
作成する。芯材混合物を内層とし、表面材混合物を上層
及び下層のとしてボードを形取った型内に充填する。熱
プレス機にて、(a)加圧下で温度上昇を促す工程と、
(b)昇温を停止して100℃付近に温度を保ち、フェ
ノール樹脂の軟化を惹起し、芯材混合物及び表面材混合
物に圧縮による組織変化をもたらす工程と、(c)再度
昇温を開始して、フェノール樹脂の分子架橋で硬化反応
を促す工程とを経て、一体化されたボードを得る。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、モミガラ、ワラを
表面材としたフェノール樹脂で結合させたボードの製造
方法に関し、更に詳細には、芯材として炭材を利用する
と共に、表面材にモミガラ又はワラを利用し、共にフェ
ノール樹脂の特性を活用して、表裏面のモミ、ワラ材と
芯材としての炭材とを簡潔な工程で一体的に成形できる
建築材等に利用するボードの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】多孔性に富んだ炭材は、室内の湿気の吸
収能や、悪臭や有害成分吸収能に優れており、これが見
直されて、今日新たな建材として用途が見い出されつつ
ある。一方、モミガラやワラは、稲の刈り入れが済んだ
後には、田畑の有機質材として振りまかれるか、不要物
として焼却処分される等して廃棄物の一種として扱われ
ているに過ぎない。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記炭材の
結合材としてフェノール樹脂を活用しようとすると、そ
の利点である空孔を塞いでしまい吸湿能等を削ぐ恐れが
ある。一方、廃棄物として処理されるモミガラやワラに
は、細胞としての強さを備えると共に、ボードの表面材
として活用した場合、室内のデザインに未だない新たな
趣向をもたらすことが見い出されれた。そこで、本発明
は、上記炭材とフェノール樹脂の結合においてを空孔を
塞ぐことのないよう工夫すると共に、モミガラ、ワラを
活用した新規なボードを簡潔な工程でボードとして一体
的に成形できる製造方法の開発を狙いとしたものであ
る。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明ボードの製造方法
は、粒径4〜10mmφの炭材100部に対し、パウダ
ー状の固形フェノール樹脂を3〜10部の範囲で混合し
て芯材混合物を作成し、一方、モミガラ又はワラの切断
処理物100部に対し、パウダー状の固形フェノール樹
脂を8〜12部の範囲で混合して表面材混合物を作成
し、芯材混合物を内層として、表面材混合物を上層及び
下層の双方又はいずれか一方の外層としてボードを形取
った型内に充填する。熱プレス機にて、(a)加圧下で
温度上昇を促す工程と、(b)昇温を停止して100℃
付近に温度を保ち、フェノール樹脂の軟化を惹起し、芯
材混合物及び表面材混合物に圧縮による組織変化をもた
らす工程と、(c)再度昇温を開始して、フェノール樹
脂の分子架橋で硬化反応を促す工程とを経て、一体化さ
れたボードを得ることを特徴として構成される。 【0005】 【発明の実施の形態】先ず、炭材2は、壁材等の建材と
して使用することを前提とするから、適切な粒径のもの
を選ぶ必要があり、粒径を4〜10mmφとする。3m
mφ以下では、粉状となり固化に不向きであり、11m
mφ以上では大粒に過ぎて壁材としての物理的強度に劣
るからである。この炭材2は、その出発原料は限定され
ず、木材を炭化した従来の炭材から、建築廃材を炭化し
て得られる廃棄物利用の炭材まで、広く利用が可能であ
る。 【0006】この炭材2はボード芯材として利用する
が、この炭材2を固化するにあたっては、フェノール樹
脂3を活用する。何故なら、結合力が強く、且つ、繰り
返しの使用にも耐える再生の可能な合成樹脂だからであ
るからである。しかし、上述した通り、該フェノール樹
脂3で固化すると、多孔性の炭材の表面を溶融したフェ
ノール樹脂が覆ってしまい、せっかくの空孔が閉塞され
て吸着、吸収能を喪失することになる。そこで、本発明
では、該フェノール樹脂3に固形のフェノール樹脂を選
び、且つ、それをパウダー状のものとする。何故なら、
固形で且つパウダー状のフェノール樹脂は、炭材の表面
に付着してもほんの一部分を覆うに過ぎず、その残りの
大部分は炭材表面をそのままに空隙性に富んだ表面とす
ることができるからである。 【0007】そのパウダー状のフェノール樹脂の混合割
合は、炭材100部に対し3〜10部の範囲が適切であ
る。2部以下では、ボードとしての固化ができず、11
部以上では強度は増すが、吸湿性が劣り、3〜10部の
範囲でボード材として物理的強度を満たすと共に、水分
の吸着能等を維持するに必要な条件を満たすからであ
る。 【0008】次いで、採取したモミガラ又はワラを用意
する。モミガラは、稲を脱穀した後に廃棄されるものを
用いることができる。モミガラは、本来乾燥の要がある
が、脱穀のときの乾燥工程によって乾燥状態にあれば、
そのまま用いることができる。ワラにおいても、同様で
ある。そして、ワラは最近の刈り取り時の農作業では、
3〜10cm程度に切断されるので、そのまま用いる。
勿論、そうでない長いものは3〜10cm程度に切断す
る。 【0009】斯くして、表面材1としてモミガラ又はワ
ラを利用するわけであるが、その理由を挙げると以下の
如くである。 (a)モミガラ、ワラは、植物の一部として、それ自体
が通気性を保持し、芯材に炭材を利用して湿性等を求め
る本発明ボードに対し、これを阻害しないこと。 (b)モミガラ、ワラは、例えば大きな木材を粉砕して
チップ状としたものと比較すると、植物としての単位細
胞は破壊されることなく、細胞形態がそのまま維持され
る。従って、細胞膜等の機能が損なわれることがないの
で、上記通気性に加え、強度や耐候性、堅牢性等に優れ
ること。等の理由による。 (c)小さな粒のモミガラや、切断された繊維状のワラ
は、それを表面材に配して固化すると、新しいデザイン
性を帯びること。 【0010】該モミガラ又はワラ100部に対して、フ
ェノール樹脂を8部〜12部の範囲で混合させる。7部
以下では、通気性は良いが、表面材1としての物理的強
度が劣り、ボードとしての使用に不適だからである。即
ち、表面材1は、通気性を維持し得る範囲で物理的強度
を優先させることになる。逆に、13部以上では、物理
的強度としては好ましいが、通気性の悪化が顕著とな
る。そこで、8〜12部が適正範囲となり、最適値は1
0部付近であった。 【0011】上記フェノール樹脂3には、フェノールを
ホルムアルデヒドを塩基性触媒の下で加熱反応させて得
たレゾール型のものを用いる。 【0012】上記によって、先ず、粒径4〜10mmφ
の炭材100部に対し、パウダー状の固形フェノール樹
脂を3〜10部の範囲で混合して芯材混合物を作成す
る。混合は通常のミキサー内で、炭材2にパウダー状の
固形フェノール樹脂3を混入させつつ、炭材2を壊すこ
となく、ゆっくりと撹拌する。同様にして、モミガラ又
はワラの切断処理物100部に対し、パウダー状の固形
フェノール樹脂を8〜12部の範囲で混合して表面材混
合物を作成する。そして、芯材混合物を中間層として、
表面材混合物を上層及び下層の双方又はいずれか一方と
して、ボードを形取った型内に充填する。即ち、2層の
場合、芯材混合物を内層とし、上層にモミガラ又はワラ
を配する態様となる。3層の場合、同様に芯材混合物を
内層とするが、上下層共にモミガラ又はワラを揃える態
様と、モミガラをワラが上下層で異なる態様とが存する
が、用途に応じて選択する。これを敷き詰め、型内に充
填する。 【0013】充填された型を、熱プレス機により、以下
の工程により加圧する。 (a)先ず、60分程度の間は、加圧下で熱を徐々に上
昇させる。すると、フェノールとホルマリンとの間で架
橋反応が開始されるが、比較的低温のこの間は、わずか
の反応にとどまる。 【0014】(b)次いで、温度が100℃付近に至っ
た時点で、温度上昇を停止させ、約30分の間温度を1
00℃付近に保つ。すると、先ず、反応中間体としての
フェノール樹脂3に一種の軟化が惹起され、炭表面に付
着したフェノール樹脂3が軟化し、加えられた圧力で隣
接する炭材2同志が圧着状態に置かれる。 【0015】更に、100℃付近に温度を維持すると、
軟化がすすみ、このとき急激にチップ嵩容積が減少し、
恰もスポンジが縮むかのように全体が圧縮される現象が
起こる。即ち、樹脂の軟化が最高に達すると、炭材相互
を固定させていた抗力が失われ、チップ組成全体が弾辱
体のように縮む現象が惹起される。その結果、チップ相
互の噛み合いが密となり、緻密な組成構造に変化する。 【0016】このとき、100℃付近に約30分程度保
つことが重要で、もし、この工程を経ることなく、直線
状に温度上昇を続けると、即座に硬化反応が開始され、
ボード側への樹脂の浸透や、圧縮を伴う組織変化は困難
となる。 【0017】(c)次いで、加圧力を強めつつ再度加熱
を始めと、120〜140℃付近でフェノール樹脂3の
硬化反応が開始され、分子間に架橋反応が進行し、上記
軟化した樹脂間に硬化反応が進む。 【0018】その結果、モミガラ又はワラの外層と芯材
としての炭材2の内層とが一連に連続した形態で硬化反
応が進んで一体化が促され、且つ、緻密な構造に変換さ
れた形態で固化される。従って、一連の工程で炭材2の
芯材と外側の表面材1とが簡潔な工程で一体成形され
る。 【0019】 【実施例1】<モミガラボード>粒径5mmφの炭材1
00部に対し、パウダー状の固形フェノール樹脂を5部
の割合で混合して芯材混合物を作成した。一方、モミガ
ラ100部に対し、パウダー状の固形フェノール樹脂を
10部の割合で混合して表面材混合物を作成した。下層
にモミガラの表面混合物として厚み3mm、内層に炭材
の芯材混合物を厚み12mm、上層にモミガラの表面混
合物として厚み3mmを充填し、熱プレス機内にセット
した。熱プレスの温度を上昇させながら、加圧し、約6
0分で100℃付近にまで昇温させ、その後100℃の
温度付近で昇温を停止し、30分間その温度を維持し、
圧縮を伴う組織変化が惹起された。その後、加熱を開始
し、30分で135℃程度にまで昇温し、硬化反応を促
した。プレス終了後、取り出して、自然冷却し、内層と
上下の外層とが一体化されたボードを得た。表面には小
さなモミガラの粒が重ねられた連続模様が浮き彫りに表
出され、独特のデザイン性が得られた。 【0020】 【実施例2】<ワラボード>粒径5mmφの炭材100
部に対し、パウダー状の固形フェノール樹脂を5部の割
合で混合して芯材混合物を作成した。一方、長さ5cm
程度に切断されたワラ100部に対し、パウダー状の固
形フェノール樹脂を10部の割合で混合して表面材混合
物を作成した。下層にワラの表面混合物として厚み3m
m、内層に炭材の芯材混合物を厚み12mm、上層にワ
ラの表面混合物として厚み3mmを充填し、熱プレス機
内にセットした。熱プレスの温度を上昇させながら、加
圧し、約60分で100℃付近にまで昇温させ、その後
100℃の温度付近で昇温を停止し、30分間その温度
を維持し、圧縮を伴う組織変化が惹起された。その後、
加熱を開始し、30分で135℃程度にまで昇温し、硬
化反応を促した。プレス終了後、取り出して、自然冷却
し、内層と上下の外層とが一体化されたボードを得た。
表面には長繊維状のワラが重ねられた模様が浮き彫りに
表出され、独特のデザイン性が得られた。 【0021】 【発明の効果】以上の構成に基づく本発明は、以下の如
き優れた効果を奏する。 【0022】吸湿性、脱臭性等に富んだ炭材の機能を阻
害することなく、フェノール樹脂と活用して芯材を形成
すると共に、同様に通気性を損なうことなく、モミガラ
又はワラで構成する表面材が形成でき、簡潔な工程で、
芯材と表面材とを一体的に成形することができ、表面の
装飾性、デザイン性に富んだ付加価値の高いボードが、
経済的に低廉に得られる。 【0023】(b)植物として単位細胞をそのままの形
態で保持したモミガラ、ワラは、通気性を備えると共
に、強度や耐候性、堅牢性等に優れ、表面材としての機
能性に優れる。 【0024】(c)又、小さな粒が連続模様となって現
れるモミガラや、長い繊維状のワラは、それを表面材に
配すると、新しいデザイン性を帯び、新規な趣向性を備
えたボードとなる。 【0025】廃棄物として処理されていたモミガラ、ワ
ラを有効資源として活用でき、環境改善の一助となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明により得られたボードの一部切欠拡大断
面図。 【符号の説明】 1 表面材 2 炭材 3 フェノール樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08J 5/24 CFA C08J 5/24 CFA 4F204 E04B 1/64 E04B 1/64 D E04C 2/12 E04C 2/12 B // B29K 61:04 B29K 61:04 103:00 103:00 B29L 31:10 B29L 31:10 C08L 61:06 C08L 61:06 Fターム(参考) 2B260 AA10 AA11 BA08 CB01 CB04 DA04 EA05 2E001 DB03 DH21 FA03 GA03 GA12 JC05 JC08 JC09 JD01 2E162 FC05 FC06 FD01 4F072 AA02 AA05 AB02 AB33 AD13 AE06 AF01 AF11 AK05 AK14 AL01 AL09 4F100 AA37A AD11A AJ02B AJ02C AK33A AK33B AK33C BA02 BA03 BA06 BA10B BA10C BA13 DE01A DE01B DE01C EJ082 EJ172 EJ422 GB07 HB00 JC00 JD02 JD15 JK01 JL09 YY00A YY00B YY00C 4F204 AA37 AB18 AB19 AC04 AD02 AD06 AG03 AH47 AR06 FA01 FB01 FB24 FN11 FN15 FN17

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 粒径4〜10mmφの炭材100部に対
    し、パウダー状の固形フェノール樹脂を3〜10部の範
    囲で混合して芯材混合物を作成し、 一方、モミガラ又はワラの切断処理物100部に対し、
    パウダー状の固形フェノール樹脂を8〜12部の範囲で
    混合して表面材混合物を作成し、 芯材混合物を内層として、表面材混合物を上層及び下層
    の双方又はいずれか一方の外層としてボードを形取った
    型内に充填し、 熱プレス機にて、 (a)加圧下で温度上昇を促す工程と、 (b)昇温を停止して100℃付近に温度を保ち、フェ
    ノール樹脂の軟化を惹起し、芯材混合物及び表面材混合
    物に圧縮による組織変化をもたらす工程と、 (c)再度昇温を開始して、フェノール樹脂の分子架橋
    で硬化反応を促す工程とを経て、 一体化されたボードを得ることを特徴とするモミガラ、
    ワラを表面材としたボードの製造方法。
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