JP2004276526A - 木質成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】より均一なバインダ樹脂分布を備える木質成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】木質成形体の製造方法は、細分された木質材料が集合して成る複数の木質体の間に、前記木質材料を結合可能な結合用樹脂を含む樹脂体を設けて積層体を形成する工程と、前記木質体に液状媒体によって流動性を付与されたバインダ樹脂を供給する工程と、前記積層体を加熱加圧して成形する工程とを備える。積層体を加熱加圧すると、木質体に供給されたバインダ樹脂は、その流動性により良好に分散するとともに、プレスされる面側に偏る。また、木質体間の樹脂体は、加圧によって樹脂体の両面に接する木質体の表面から内部に浸透し、木質体どうし、木質体内部の木質材料どうしを良好に結合させる。これにより、得られる木質成形体の表面および表面付近の木質材料を確実に結合させて、表面の硬度や強度を確保できる。
【選択図】なし
【解決手段】木質成形体の製造方法は、細分された木質材料が集合して成る複数の木質体の間に、前記木質材料を結合可能な結合用樹脂を含む樹脂体を設けて積層体を形成する工程と、前記木質体に液状媒体によって流動性を付与されたバインダ樹脂を供給する工程と、前記積層体を加熱加圧して成形する工程とを備える。積層体を加熱加圧すると、木質体に供給されたバインダ樹脂は、その流動性により良好に分散するとともに、プレスされる面側に偏る。また、木質体間の樹脂体は、加圧によって樹脂体の両面に接する木質体の表面から内部に浸透し、木質体どうし、木質体内部の木質材料どうしを良好に結合させる。これにより、得られる木質成形体の表面および表面付近の木質材料を確実に結合させて、表面の硬度や強度を確保できる。
【選択図】なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、細分された木質材料をバインダによって結合して得られる木質成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
資源の有効利用などの観点から、廃材や間伐材、わらなどの副産物や廃棄物、また、ケナフ、サイザルなどの１年草などいわゆる木質材料を積極的に利用することが検討されてきている。本発明者らは、車両や建築物の内装材としてのボードにおいて、木質材料を利用した成形体（木質成形体）の開発を進めてきた。木質成形体は、一般に、チップ状、粉状、繊維状などに細分された木質材料をバインダによって結合して所望の形状を保持するように成形される。
近年、石油資源の利用低減を進め、木質成形体の廃棄処理における問題などを鑑みて、環境によりやさしい木質成形体を製造するため、本発明者らは、バインダとして天然由来の材料や生分解性の材料を用いる技術について考案してきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２７１１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、木質材料にバインダを添加する方法には、バインダ樹脂を有機溶媒に溶かしたバインダ溶液や、粒子状のバインダ樹脂を浮遊状態で保有するディスパージョン、エマルジョンなどの分散液を木質材料に塗布する方法がある。この方法では、バインダ樹脂に好ましい流動性を付与でき、より少量のバインダ樹脂を効率良く木質材料中に分散させることができる。しかしながら、この方法でバインダ樹脂を添加した木質材料を加熱プレスにより成形すると、バインダ樹脂が表面に偏在する木質成形体が得られることが多々ある。このような木質成形体では、内部の木質材料どうしの接着が不足して、内部の剛性や剥離強度が小さいことがある。
【０００５】
そこで、本発明では、より均一なバインダ樹脂分布を備える木質成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、木質成形体の製造方法であって、細分された木質材料が集合して成る複数の木質体の間に、前記木質材料を結合可能な結合用樹脂を含む樹脂体を設けて積層体を形成する工程と、少なくとも前記木質体に液状媒体によって流動性を付与されたバインダ樹脂を供給する工程と、前記積層体を加熱加圧して成形する工程とを備える製造方法を提供する。
この明細書における「媒体によって流動体に調製されているバインダ樹脂」とは、有機溶媒や水、またはこれらの混合物を媒体として、溶液又はエマルジョン、ディスパージョンなどの分散液といった流動体に調製されているバインダ樹脂である。バインダ樹脂は、木質材料どうしを結合可能な種々の樹脂であり、ポリオレフィン、ポリエステルや、ポリウレタン（架橋反応前）等を含む。なお、結合用樹脂も同様である。
この方法によれば、積層体を加熱加圧すると、木質体に供給されたバインダ樹脂は、その流動性により良好に分散するとともに、プレスされる面側に偏る。また、木質体間の樹脂体は、加圧によって樹脂体の両面に接する木質体の表面から内部に浸透し、木質体どうし、木質体内部の木質材料どうしを良好に結合させる。これにより、得られる木質成形体の表面および表面付近の木質材料を確実に結合させて、表面の硬度や強度を確保できる。なお、バインダ樹脂の供給工程は、積層体を形成する前でも後でもどちらでも良い。
この方法で、前記樹脂体を繊維材によって構成することにより、積層体において木質体中の木質材料と絡ませることができ、積層体を安定化できる。また、加熱加圧工程で、木質体内部への浸透を良好にできるとともに、木質体に供給された流動性を有するバインダ樹脂を、樹脂体を通して木質体の間で流通させることができる。したがって、樹脂体を挟んで隣接する木質体のどちらか一方のみにバインダ樹脂を供給して、バインダ樹脂が木質成形体中により均一に分散した木質成形体を製造することも可能である。
また、加えて、前記細分された木質材料は繊維材であり、前記加熱加圧工程に先立って前記積層体において木質体の繊維材と前記樹脂体の繊維材とを絡み合わせる一体化工程を備える方法とすることができる。この方法では、木質の繊維材と樹脂体の繊維材とを絡み合わせることによって木質体と樹脂体との間を安定化させて良好に一体化することができる。また、一体化により、樹脂体を挟んだ木質体どうしの境界が馴染むため、木質材料の絡みによる木質成形体の剥離強度の向上が期待できる。
これらの製造方法では、前記樹脂体の結合用樹脂と前記バインダ樹脂とに同一の熱可塑性樹脂を用いると、樹脂どうしの相溶性により、より良好な結合を達成することができる。また、より少ない材料数で良質の木質成形体を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に木質成形体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本出願で開示される木質成形体の製造方法によって得られる木質成形体は、完全に成形された、すなわち内装ボード等の製品に成形された成形体に限定されず、加圧成形することでさらに成形可能な成形性を保有する予備成形体をも含む。
【０００８】
本発明の一実施形態に関わる木質成形体の製造方法を実施し得る製造装置を図１〜３に示す。製造装置１０は、積層体７を作成する積層体供給部１１と、積層体７をニードルパンチする一体化部４１と、木質体３ｂにバインダ樹脂を供給するバインダ供給部６１と、積層体７を加熱加圧により成形する成形部７１とを備えている。なお、各部は、コンベヤ９１ａ，９３，９４によって連結されており、各作業が連続するようになっている。
【０００９】
図１に示す積層体供給部１１は、２つの木質体３ａ，３ｂとその間に１つの樹脂体５を備える積層体を作成する。積層体供給部１１は、木質体３ａ，３ｂを作成する木質体供給部１２ａ，１２ｂと、予め作成された樹脂体５を供給する樹脂体供給部３１とを備える。２つの木質体供給部１２ａ，１２ｂのうち、一方の木質体供給部１２ａは、最前部（図１中左端）に配置されており、他方の木質体供給部１２ｂは、より後方に配置されている。
【００１０】
木質体３ａ，３ｂは、細分された木質材料が集合している集合体である。木質材料は、針葉樹、広葉樹、熱帯樹など木本類や、麻、ケナフなどの草本類など種々の草木質より得られる材料である。また、廃材のように採取してから時間が経っているものや、パルプなど化学処理された繊維状材料などでも良い。また、「細分された」木質材料は、チップ状、粒子状（粉状を含む）、針状、繊維状など、集合させることによって種々の形状を形成できる程度に小さくされた材料である。繊維状であると、木質材料どうしが絡み合って集合状態がより安定であり、好ましい。本実施形態では、木質体３ａ，３ｂは、ケナフの靭皮より得られる繊維材を用いている。ケナフは、栽培可能な１年草であるため、環境の面で好ましい。
なお、木質体３ａ，３ｂには、適宜、合成樹脂繊維やガラス繊維などの補強材や防腐剤、着色剤などの副資材を添加できる。
【００１１】
２つの木質体供給部１２ａ，１２ｂは、本実施形態では、同一の構成を有している。木質体供給部１２ａ，１２ｂは、ホッパ１４とエアレイ１６とブロワ１９とを備えている。ホッパ１４は、繊維集合体が投入される部分で、繊維集合体を所定の量ずつ後方に供給する。エアレイ１６は公知の開繊装置で、ホッパ１４から供給される繊維材を開繊して均一化する。ブロワ１９はエア噴出装置で、エアレイ１６のローラ１７から開繊された繊維材を下方に吹き飛ばす。
【００１２】
ブロワ１９の下方には、吹き飛ばされた繊維材を堆積させるコンベヤ９１ａ，９１ｂが設けられている。コンベヤ９１ａ，９１ｂは、コンベヤベルト２１がメッシュ部材で形成されている。また、繊維材が堆積される位置の下部に、下方に向かってエアを吸引する吸引部２３を備えている。さらに、吸引部２３より後方に、コンベヤベルト２１との協動により、堆積された木質繊維材の目付けおよび厚みを整えるローラ１７が設けられている。
【００１３】
後方の木質体供給部１２ｂのコンベヤ９１ｂは、後方から前方（図１において右から左）へ木質体３ｂを搬送する。コンベヤ９１ｂは、終端から延長するように延びて後方側（図中右側）に曲げられた形状のガイド２５を備えている。ガイド２５は、コンベヤ９１ｂで搬送される木質体３ｂを、コンベヤ９１ａ上に、上下反転させて供給する。
【００１４】
樹脂体供給部３１は、予め形成されたシート状の樹脂体５を一定速度で供給するドラム３２を備えている。樹脂体供給部３１は、前方に位置する木質体供給部１２ａから供給される木質体３ａの上面に、一定の速度で樹脂体５を供給する。
【００１５】
樹脂体５は、木質材料を結合可能な結合用樹脂を含むシート状部材である。結合用樹脂は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリル酸エステルなど種々の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ポリウレタンなど公知の接着材料として利用される熱硬化性樹脂である。好ましくは、熱可塑性樹脂とされ、例えば、ポリプロピレン、ポリ乳酸が好ましい。特に、生分解性の高いポリ乳酸を用いると木質材料との組み合わせによって生分解性を備える成形体とすることができる。生分解性の高い樹脂としては、ポリ乳酸エステルやエステル化セルロースなども利用できる。
【００１６】
樹脂体５は、フィルムや織布、不織布など種々の形態のシート状部材とすることができる。樹脂体５は、結合用樹脂がシート状に成形されたものであることが好ましいが、木質材料や他の合成樹脂材料などのフィルムや織布、不織布に結合用樹脂が付着したものでも良い。樹脂体５は、表面が凹凸に形成されていると、積層される木質体３ａ，３ｂとの接触面積が増大し、また木質体３ａ，３ｂとの滑りを抑制できるため、好ましい。したがって、樹脂体５は、フィルムよりは、繊維材より成る構成が好ましく、特に、不織布が好ましい。また、フィルムまたは繊維材（織布、不織布など）のいずれにおいても、後述する流動体に調製されたバインダ樹脂が流通可能に形成されていると、樹脂体５を挟んだ木質体３ａ，３ｂ間でバインダ樹脂を移動させることができ、好ましい。
【００１７】
結合用樹脂のシート状成形体は、例えば、上述の熱可塑性樹脂材料を溶融させて繊維状に形成して、編み物、織物などとすることができる。好ましくは、スパンボンド方式やメルトブローン方式など公知の方法を用いて形成できる不織布とされる。なお、メルトブローン方式の樹脂体５を用いる場合は、ドラム３２に代えてメルトブローン装置を直接設けても良い。
【００１８】
積層体供給部１１の後方には、図２に示す装置が設けられている。一体化部４１は、積層体７をニードルパンチして、木質体３ａ，３ｂと樹脂体５とがそれぞれの界面で滑らないように一体化する。本実施形態の製造装置１０は、図２に示すように、積層体供給部１１の後方に上側ニードルパンチ装置４２ａと下側ニードルパンチ装置４２ｂとを備えている。
【００１９】
上側ニードルパンチ装置４２ａ及び下側ニードルパンチ装置４２ｂは、それぞれ、積層体７の上側又は下側から針が挿入されるように配置される他は、同一の構成とすることができる。上側ニードルパンチ装置４２ａは、コンベヤ９１ａの搬送方向の延長線上に設けられている。上側ニードルパンチ装置４２ａは、前端および後端に設けられる送りローラ４４，４５と、送りローラ４４，４５の間に設けられる保持部４７と、保持部４７の上方に設けられたパンチ部４９ａとを備えている。
【００２０】
送りローラ４４，４５は、積層体７の上面および下面に接する対を成すローラを備えており、積層体７を挟んで所定の速度で送る。保持部４７は、積層体７の上面および下面に当接して保持する対を成すメッシュ板を備えている。パンチ部４９ａは、上下方向に往復運動可能な駆動手段５１と、複数のニードル５３とを備えている。ニードル５３は、等速で往復運動させることにより、一定速度で搬送される積層体７に均等にパンチする。
【００２１】
下側ニードルパンチ装置４２ａは、上側ニードルパンチ装置４２ａの後方に設けられたコンベヤ９３の後方に設けられている。下側ニードルパンチ装置４２ｂは、パンチ部４９ｂが保持部４７の下方に位置する他は、上側ニードルパンチ装置４２ａと同様の構成である。
【００２２】
一体化部４１の後方には、バインダ供給部６１が設けられている。バインダ供給部６１は、木質体３ｂにバインダ樹脂を供給する部分で、本実施形態では、上側の木質体３ｂにローラ塗布するロールコータである。バインダ供給部６１は、一体化部４１の後方から延びるコンベヤ９４上に設けられている。バインダ供給部６１は、流動体に調製されたバインダ樹脂の供給タンク６３と、バインダ樹脂を一定量ずつ塗布する塗布ローラ６６とを備えている。塗布ローラ６６は、供給タンク６３から供給されるバインダ樹脂をローラ表面に均一に付着させて、一定の速度で回転することにより、積層体７の上面に接触して木質体３ｂにバインダ樹脂を塗布する。
【００２３】
バインダ樹脂は、液状媒体によって流動体に調製されている。バインダ樹脂としては、ポリオレフィンや、ポリエステル、ポリアクリル酸エステル等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ポリウレタンなど接着材料として利用されている熱硬化性樹脂を用いることができる。好ましくは、ポリオレフィン、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂である。また、ポリ乳酸、ポリ乳酸エステルやエステル化セルロース等の生分解性が良好な熱可塑性樹脂を利用すると、木質材料との組み合わせによって生分解性成形体を製造することができ、好ましい。
【００２４】
ここで、バインダ樹脂と樹脂体５の結合用樹脂とが、同一の樹脂であると、互いに馴染みやすいため、良好に結合できる。また、木質成形体中の構成材料の数が低減でき、好ましい。特に、バインダ樹脂と樹脂体５の結合用樹脂とが同一の生分解性樹脂であると、生分解の程度が全体にわたってより均一な木質成形体を得ることができ、好ましい。
また、バインダ樹脂および樹脂体５の結合用樹脂の量は、木質体３ａ，３ｂとの重量との関係で調節することが好ましい。バインダ樹脂および樹脂体５の成形体中の存在比は特に限定されず、０％を超え１００％未満である任意の量とすることができる。好ましくは、木質体３ａ，３ｂに対するバインダ樹脂および結合用樹脂の和は、７０：３０〜３０：７０とされると、木質体３ａ，３ｂの細分された木質材料どうしを良好に結合させることができ、また良好に成形できる。より好ましくは、７０：３０〜５０：５０であり、特に、７０：３０であると、より少ないバインダ樹脂および結合用樹脂を用いて、良好に木質材料どうしが結合された木質成形体１を得ることができる。また、樹脂体５の結合用樹脂とバインダ樹脂との比は、特に限定されないが、バインダ樹脂の方が多いことが好ましい。これにより、木質体３ａ，３ｂに良好に樹脂を分散させることができる。例えば、樹脂体５の結合用樹脂とバインダ樹脂は、重量比で１：２〜１：５であることがこのましく、１：２であると木質成形体１中の樹脂の分布をより均一にでき、好ましい。
【００２５】
バインダ樹脂を流動体に調製するための液状媒体は、種々の有機溶媒、水又はこれらの混合物である。好ましくは、水であると、バインダ樹脂を利用する環境、特に溶媒が蒸発する加熱工程や乾燥行程における環境の悪化を低減でき、好ましい。
流動体は、溶液の他、ディスパージョン、エマルジョンなどの分散液である。例えば、ポリ乳酸やアクリル酸エステルなどを製造段階で乳化重合することにより、エマルジョンのバインダ樹脂とすることができる。なお、樹脂製造後に、界面活性剤等を用いて、ディスパージョンに調製しても良いことは、もちろんである。
【００２６】
バインダ供給部６１の後方には、図３に示す装置が設けられている。成形部７１は、積層体７を加熱加圧により成形する装置で、本実施形態の装置は、加熱加圧部７５と冷却部７８とを備えている。
成形部７１は、積層体７の下面に接して積層体７を搬送する下側コンベヤ７２と、積層体７の上面に接して積層体７を搬送する上側コンベヤ７３とを備えている。加熱加圧部７５及び冷却部７８は、下側コンベヤ７２及び上側コンベヤ７３の各コンベヤベルトを介して積層体７に作用するように設けられている。
【００２７】
加熱加圧部７５は、対を成す平板状のプレス板を備えている。プレス板は、図示しない加熱手段によって、プレス面を所定の温度に加熱できるようになっている。
冷却部７８は、加熱加圧部７５によって所定の厚みに成形された木質成形体１中のバインダ樹脂および結合用樹脂を冷却固化させる。冷却部７８は、加熱加圧部７５より後方に配列された複数の対を成す冷却ローラ７９，８０を備えている。図３に示すように、前部の冷却ローラ７９は、ローラ内部に冷却水が通されるローラであり、後部の冷却ローラ８０は、積層体７に接する側と反対の側に冷却器８１を備えるローラである。
【００２８】
次に、この製造装置１０を用いて木質成形体を製造する方法について説明する。
まず、木質体供給部１２ａ，１２ｂのホッパ１４に繊維状に加工したケナフ繊維材の塊状物を投入し、樹脂体供給部３１のドラム３２に帯状の樹脂体５のロールをセッティングする。本実施形態では、樹脂体５は、スパンボンド方式によって連続帯状に形成したポリ乳酸のウェブとした。また、この樹脂体５は、例えば、１５ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００２９】
その後、製造装置１０を作動させる。積層体供給部１１では、本明細書における積層体形成工程を行う。木質体供給部１２ａは、ホッパ１４から繊維材を所定の量ずつ後方に送り、これをエアレイ１６で開繊し、ブロワ１９によってコンベヤ９１ａ上に堆積させる。ローラ１７部分で堆積させた繊維材の目付けおよび厚みを調整してウェブとする。ウェブは、本明細書の木質体３ａである。本実施形態では、例えば、３００ｇ／ｍ２〜３０００ｇ／ｍ２程度の目付けであると、良好に木質成形体を製造することができ、好ましい。
【００３０】
コンベヤ９１ａ上の木質体３ａの上面に、樹脂体供給部３１から、樹脂体５をコンベヤ９１ａの搬送速度と同じ速度で供給する。さらに、樹脂体５の上に、木質体３ａと同様の方法により木質体供給部１２ｂで作成した木質体３ｂを上下反転させて供給し、積層体７とする。木質体３ｂが上下反転することにより、表面側から内部に向かう木質材料の分布が上下対称となる。すなわち、表面側により大きな繊維が多く存在し、内部により小さな繊維が多く存在する。図４は、積層体７の断面図である。
【００３１】
コンベヤ９１ａ上に形成した積層体７を一体化部４１まで搬送する。一体化部４１は、ニードルパンチによる一体化工程を行う。上側ニードルパンチ装置４２ａで積層体７の上面から下方に向かって、下側ニードルパンチ装置４２ｂで積層体の下面から上方に向かってニードルパンチすることにより、積層体７中の繊維材を上下方向でより対称に絡み合わせることができる。一体化工程により、木質体３ａ，３ｂ及び樹脂体５中の繊維材を絡ませて一体化する。一体化工程を経た積層体７は、嵩が低減し、より硬くなっているため、ハンドリング性が向上している。例えば、一体化工程より前のウェブ状態の積層体７が２００〜３００ｍｍの厚みを有している場合、上述の一体化工程によって１０〜４０ｍｍの厚みに形成することができる。また、木質体３ａまたは木質体３ｂと樹脂体５との間が滑り難く、搬送時や後述する成形工程において、ずれが生じにくい。
【００３２】
バインダ供給部６１は、木質体３ｂにバインダを供給するバインダ供給工程を行う。バインダ供給部６１は、コンベヤ９４上の積層体７の上面、すなわち木質体３ｂにバインダ樹脂をローラ塗布する。例えば、本実施形態では、バインダ樹脂を結合用樹脂と同じポリ乳酸とし、液状媒体を水とするディスパージョンを用いることができ、具体的には、固形分（ポリ乳酸）を４０％含むディスパージョンを用いることができる。バインダ樹脂の供給量は、特に限定されないが、例えば、木質体３ａ，３ｂの重量に対してポリ乳酸２５％となるように供給することが好ましい。このときのバインダ樹脂（ディスパージョン）の分布状態を図５に示す。
【００３３】
成形部７１では、成形部７１では、バインダ樹脂を供給した積層体７を加熱加圧によって成形する工程を行う。まず、積層体７を、加熱加圧部７５で加熱と同時にプレスする。プレスは、積層体７が所定の厚みとなる大きさである。また、加熱は、ポリ乳酸が軟化して木質体３ａ，３ｂ中の木質材料を結合可能となる温度までとする。木質体３ａ，３ｂがケナフの繊維材より成り、バインダ樹脂および樹脂体５がポリ乳酸より成る本実施形態では、例えば、温度２４０℃で圧力１５０ｋｇ／ｍ２で３分間保持することにより、所望の形状のボードに成形することができる。
【００３４】
成形時の積層体７およびバインダ樹脂９の動きについて、図６〜８を参照して説明する。加圧と加熱を同時に行うと、積層体７の内部まで十分に熱が浸透する前に、積層体７が所定の厚みまで圧縮される。このときの様子を図６に示す。バインダ樹脂９（ディスパージョン）は、加圧に伴う圧力および重力によって積層体７の下部に移動する。特に、樹脂体５が繊維材より成るため、上側の木質体３ｂから下側の木質体３ａまで良好に流通する。なお、この工程で上部から中間にかけてをバインダ樹脂９が移動することにより、積層体７全体にバインダ樹脂が馴染む。
【００３５】
さらに、加圧加熱が続くと、積層体７の内部に熱が十分に浸透し、図７に示すように、バインダ樹脂９の液状媒体である水が蒸発する。蒸発は、よりす早く加熱される積層体７の上下両面において激しく起こるため、木質体３ａ，３ｂ中に内部から上下両面へ移動する水（水蒸気）の流れが発生する。水の流れとともに、バインダ樹脂９も上下両面に移動し、バインダ樹脂９の濃度分布は、内部から上下両面側に向かって高くなる。一方、内部に熱が浸透することで、樹脂体５も軟化する。軟化した樹脂体５は、木質体３ａ，３ｂどうし、および木質体３ａ，３ｂ中の木質材料どうしを結合する。この状態を図８に示す。木質体３ａ，３ｂどうしは樹脂体５によって結合され、また木質体３ａ，３ｂの内部の木質材料は主に樹脂体５の結合用樹脂により、木質体３ａ，３ｂの表面側の木質材料は、バインダ樹脂９により結合される。
【００３６】
加熱加圧部７５によって成形した積層体７を、冷却部７８で順次、冷却することにより、バインダ樹脂および樹脂体５を固化させて、形状を安定化し、所定の厚みの木質成形体とすることができる。
得られる木質成形体１は、全体において、結合用樹脂またはバインダ樹脂によって木質材料が良好に結合されている。このため、木質成形体１の各部が良好な強度を有しており、特に、剥離しやすい部分が少なく、剥離強度が良好である。
なお、成形部７１で、上述の条件より緩い条件、すなわちより小さい圧力で積層体７を成形することにより、得られる木質成形体を再度加熱して加圧成形し、種々の形状、例えば絞り形状を備える成形体に成形することも可能である。
【００３７】
なお、本発明は、上記製造方法および装置に限定されない。
例えば、バインダ樹脂の供給は、塗布ローラに限定されず、スプレー、ディッピングなどでも良い。また、バインダ樹脂の供給は、一方の面からのみに限定されず、両面に供給しても良い。また、バインダ樹脂供給工程では、樹脂体にバインダ樹脂が浸透する方法でバインダ樹脂を供給しても良いことはもちろんである。例えば、積層体形成工程後に、積層体全体をバインダ樹脂に含浸指せても良い。
また、積層体に形成する前の木質体にバインダ樹脂を供給し、その後一体化工程を行っても良い。また、加熱加圧は、ホットプレスや、複数の対を成す圧締用ローラを備えるダブルベルトプレス、あるいは、ヒータなどの加熱装置とコールドプレスとの組み合わせでも良い。
また、本製造方法では、連続式の工程について説明したが、適宜、途中の工程で得られる積層体を保存しておき、異なる時期に以降の工程を行っても良いことはもちろんである。
また、木質体は２つに限定されず３枚以上設けられても良い。樹脂体は、各木質体間に設けられることが好ましいが、中央にのみ設けられていても良い。
また、木質成形体は、木質体の表面に表皮材など他の部材を積層状に備えていても良いことはもちろんである。この場合、成形工程で木質体および樹脂体とともに加圧して積層一体化することができる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明では、より均一なバインダ樹脂分布を備える木質成形体の製造方法を提供することにより、表面から内部にかけて木質材料どうしが良好に結合している木質成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る木質成形体の製造方法を実施し得る装置の積層体形成部を示す模式図である。
【図２】本発明に係る木質成形体の製造方法を実施し得る装置の一体化部とバインダ供給部とを示す模式図である。
【図３】本発明に係る木質成形体の製造方法を実施し得る装置の成形部を示す模式図である。
【図４】実施形態の積層体の断面図である。
【図５】実施形態の成形工程前の積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【図６】実施形態の成形工程で加圧された積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【図７】実施形態の成形工程で加圧状態で熱が浸透したときの積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【図８】実施形態の成形工程後の積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 木質成形体
３ａ，３ｂ 木質体
５ 樹脂体
７ 積層体
９ バインダ樹脂
１０ 製造装置
１１ 積層体供給部
１２ａ，１２ｂ 木質体供給部
１４ ホッパ
１６ エアレイ
１７ ローラ
１９ ブロワ
２１ コンベヤベルト
２３ 吸引部
２５ ガイド
３１ 樹脂体供給部
３２ ドラム
４１ 一体化部
４２ａ 上側ニードルパンチ装置
４２ｂ 下側ニードルパンチ装置
４４，４５ 送りローラ
４７ 保持部
４９ａ，４９ｂ パンチ部
５１ 駆動手段
５３ ニードル
６１ バインダ供給部
６３ 供給タンク
６６ 塗布ローラ
７１ 成形部
７２ 下側コンベヤ
７３ 上側コンベヤ
７５ 加熱加圧部
７８ 冷却部
７９，８０ 冷却ローラ
８１ 冷却器
９１ａ，９１ｂ，９３，９４ コンベヤ
【発明の属する技術分野】
この発明は、細分された木質材料をバインダによって結合して得られる木質成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
資源の有効利用などの観点から、廃材や間伐材、わらなどの副産物や廃棄物、また、ケナフ、サイザルなどの１年草などいわゆる木質材料を積極的に利用することが検討されてきている。本発明者らは、車両や建築物の内装材としてのボードにおいて、木質材料を利用した成形体（木質成形体）の開発を進めてきた。木質成形体は、一般に、チップ状、粉状、繊維状などに細分された木質材料をバインダによって結合して所望の形状を保持するように成形される。
近年、石油資源の利用低減を進め、木質成形体の廃棄処理における問題などを鑑みて、環境によりやさしい木質成形体を製造するため、本発明者らは、バインダとして天然由来の材料や生分解性の材料を用いる技術について考案してきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２７１１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、木質材料にバインダを添加する方法には、バインダ樹脂を有機溶媒に溶かしたバインダ溶液や、粒子状のバインダ樹脂を浮遊状態で保有するディスパージョン、エマルジョンなどの分散液を木質材料に塗布する方法がある。この方法では、バインダ樹脂に好ましい流動性を付与でき、より少量のバインダ樹脂を効率良く木質材料中に分散させることができる。しかしながら、この方法でバインダ樹脂を添加した木質材料を加熱プレスにより成形すると、バインダ樹脂が表面に偏在する木質成形体が得られることが多々ある。このような木質成形体では、内部の木質材料どうしの接着が不足して、内部の剛性や剥離強度が小さいことがある。
【０００５】
そこで、本発明では、より均一なバインダ樹脂分布を備える木質成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、木質成形体の製造方法であって、細分された木質材料が集合して成る複数の木質体の間に、前記木質材料を結合可能な結合用樹脂を含む樹脂体を設けて積層体を形成する工程と、少なくとも前記木質体に液状媒体によって流動性を付与されたバインダ樹脂を供給する工程と、前記積層体を加熱加圧して成形する工程とを備える製造方法を提供する。
この明細書における「媒体によって流動体に調製されているバインダ樹脂」とは、有機溶媒や水、またはこれらの混合物を媒体として、溶液又はエマルジョン、ディスパージョンなどの分散液といった流動体に調製されているバインダ樹脂である。バインダ樹脂は、木質材料どうしを結合可能な種々の樹脂であり、ポリオレフィン、ポリエステルや、ポリウレタン（架橋反応前）等を含む。なお、結合用樹脂も同様である。
この方法によれば、積層体を加熱加圧すると、木質体に供給されたバインダ樹脂は、その流動性により良好に分散するとともに、プレスされる面側に偏る。また、木質体間の樹脂体は、加圧によって樹脂体の両面に接する木質体の表面から内部に浸透し、木質体どうし、木質体内部の木質材料どうしを良好に結合させる。これにより、得られる木質成形体の表面および表面付近の木質材料を確実に結合させて、表面の硬度や強度を確保できる。なお、バインダ樹脂の供給工程は、積層体を形成する前でも後でもどちらでも良い。
この方法で、前記樹脂体を繊維材によって構成することにより、積層体において木質体中の木質材料と絡ませることができ、積層体を安定化できる。また、加熱加圧工程で、木質体内部への浸透を良好にできるとともに、木質体に供給された流動性を有するバインダ樹脂を、樹脂体を通して木質体の間で流通させることができる。したがって、樹脂体を挟んで隣接する木質体のどちらか一方のみにバインダ樹脂を供給して、バインダ樹脂が木質成形体中により均一に分散した木質成形体を製造することも可能である。
また、加えて、前記細分された木質材料は繊維材であり、前記加熱加圧工程に先立って前記積層体において木質体の繊維材と前記樹脂体の繊維材とを絡み合わせる一体化工程を備える方法とすることができる。この方法では、木質の繊維材と樹脂体の繊維材とを絡み合わせることによって木質体と樹脂体との間を安定化させて良好に一体化することができる。また、一体化により、樹脂体を挟んだ木質体どうしの境界が馴染むため、木質材料の絡みによる木質成形体の剥離強度の向上が期待できる。
これらの製造方法では、前記樹脂体の結合用樹脂と前記バインダ樹脂とに同一の熱可塑性樹脂を用いると、樹脂どうしの相溶性により、より良好な結合を達成することができる。また、より少ない材料数で良質の木質成形体を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に木質成形体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本出願で開示される木質成形体の製造方法によって得られる木質成形体は、完全に成形された、すなわち内装ボード等の製品に成形された成形体に限定されず、加圧成形することでさらに成形可能な成形性を保有する予備成形体をも含む。
【０００８】
本発明の一実施形態に関わる木質成形体の製造方法を実施し得る製造装置を図１〜３に示す。製造装置１０は、積層体７を作成する積層体供給部１１と、積層体７をニードルパンチする一体化部４１と、木質体３ｂにバインダ樹脂を供給するバインダ供給部６１と、積層体７を加熱加圧により成形する成形部７１とを備えている。なお、各部は、コンベヤ９１ａ，９３，９４によって連結されており、各作業が連続するようになっている。
【０００９】
図１に示す積層体供給部１１は、２つの木質体３ａ，３ｂとその間に１つの樹脂体５を備える積層体を作成する。積層体供給部１１は、木質体３ａ，３ｂを作成する木質体供給部１２ａ，１２ｂと、予め作成された樹脂体５を供給する樹脂体供給部３１とを備える。２つの木質体供給部１２ａ，１２ｂのうち、一方の木質体供給部１２ａは、最前部（図１中左端）に配置されており、他方の木質体供給部１２ｂは、より後方に配置されている。
【００１０】
木質体３ａ，３ｂは、細分された木質材料が集合している集合体である。木質材料は、針葉樹、広葉樹、熱帯樹など木本類や、麻、ケナフなどの草本類など種々の草木質より得られる材料である。また、廃材のように採取してから時間が経っているものや、パルプなど化学処理された繊維状材料などでも良い。また、「細分された」木質材料は、チップ状、粒子状（粉状を含む）、針状、繊維状など、集合させることによって種々の形状を形成できる程度に小さくされた材料である。繊維状であると、木質材料どうしが絡み合って集合状態がより安定であり、好ましい。本実施形態では、木質体３ａ，３ｂは、ケナフの靭皮より得られる繊維材を用いている。ケナフは、栽培可能な１年草であるため、環境の面で好ましい。
なお、木質体３ａ，３ｂには、適宜、合成樹脂繊維やガラス繊維などの補強材や防腐剤、着色剤などの副資材を添加できる。
【００１１】
２つの木質体供給部１２ａ，１２ｂは、本実施形態では、同一の構成を有している。木質体供給部１２ａ，１２ｂは、ホッパ１４とエアレイ１６とブロワ１９とを備えている。ホッパ１４は、繊維集合体が投入される部分で、繊維集合体を所定の量ずつ後方に供給する。エアレイ１６は公知の開繊装置で、ホッパ１４から供給される繊維材を開繊して均一化する。ブロワ１９はエア噴出装置で、エアレイ１６のローラ１７から開繊された繊維材を下方に吹き飛ばす。
【００１２】
ブロワ１９の下方には、吹き飛ばされた繊維材を堆積させるコンベヤ９１ａ，９１ｂが設けられている。コンベヤ９１ａ，９１ｂは、コンベヤベルト２１がメッシュ部材で形成されている。また、繊維材が堆積される位置の下部に、下方に向かってエアを吸引する吸引部２３を備えている。さらに、吸引部２３より後方に、コンベヤベルト２１との協動により、堆積された木質繊維材の目付けおよび厚みを整えるローラ１７が設けられている。
【００１３】
後方の木質体供給部１２ｂのコンベヤ９１ｂは、後方から前方（図１において右から左）へ木質体３ｂを搬送する。コンベヤ９１ｂは、終端から延長するように延びて後方側（図中右側）に曲げられた形状のガイド２５を備えている。ガイド２５は、コンベヤ９１ｂで搬送される木質体３ｂを、コンベヤ９１ａ上に、上下反転させて供給する。
【００１４】
樹脂体供給部３１は、予め形成されたシート状の樹脂体５を一定速度で供給するドラム３２を備えている。樹脂体供給部３１は、前方に位置する木質体供給部１２ａから供給される木質体３ａの上面に、一定の速度で樹脂体５を供給する。
【００１５】
樹脂体５は、木質材料を結合可能な結合用樹脂を含むシート状部材である。結合用樹脂は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリル酸エステルなど種々の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ポリウレタンなど公知の接着材料として利用される熱硬化性樹脂である。好ましくは、熱可塑性樹脂とされ、例えば、ポリプロピレン、ポリ乳酸が好ましい。特に、生分解性の高いポリ乳酸を用いると木質材料との組み合わせによって生分解性を備える成形体とすることができる。生分解性の高い樹脂としては、ポリ乳酸エステルやエステル化セルロースなども利用できる。
【００１６】
樹脂体５は、フィルムや織布、不織布など種々の形態のシート状部材とすることができる。樹脂体５は、結合用樹脂がシート状に成形されたものであることが好ましいが、木質材料や他の合成樹脂材料などのフィルムや織布、不織布に結合用樹脂が付着したものでも良い。樹脂体５は、表面が凹凸に形成されていると、積層される木質体３ａ，３ｂとの接触面積が増大し、また木質体３ａ，３ｂとの滑りを抑制できるため、好ましい。したがって、樹脂体５は、フィルムよりは、繊維材より成る構成が好ましく、特に、不織布が好ましい。また、フィルムまたは繊維材（織布、不織布など）のいずれにおいても、後述する流動体に調製されたバインダ樹脂が流通可能に形成されていると、樹脂体５を挟んだ木質体３ａ，３ｂ間でバインダ樹脂を移動させることができ、好ましい。
【００１７】
結合用樹脂のシート状成形体は、例えば、上述の熱可塑性樹脂材料を溶融させて繊維状に形成して、編み物、織物などとすることができる。好ましくは、スパンボンド方式やメルトブローン方式など公知の方法を用いて形成できる不織布とされる。なお、メルトブローン方式の樹脂体５を用いる場合は、ドラム３２に代えてメルトブローン装置を直接設けても良い。
【００１８】
積層体供給部１１の後方には、図２に示す装置が設けられている。一体化部４１は、積層体７をニードルパンチして、木質体３ａ，３ｂと樹脂体５とがそれぞれの界面で滑らないように一体化する。本実施形態の製造装置１０は、図２に示すように、積層体供給部１１の後方に上側ニードルパンチ装置４２ａと下側ニードルパンチ装置４２ｂとを備えている。
【００１９】
上側ニードルパンチ装置４２ａ及び下側ニードルパンチ装置４２ｂは、それぞれ、積層体７の上側又は下側から針が挿入されるように配置される他は、同一の構成とすることができる。上側ニードルパンチ装置４２ａは、コンベヤ９１ａの搬送方向の延長線上に設けられている。上側ニードルパンチ装置４２ａは、前端および後端に設けられる送りローラ４４，４５と、送りローラ４４，４５の間に設けられる保持部４７と、保持部４７の上方に設けられたパンチ部４９ａとを備えている。
【００２０】
送りローラ４４，４５は、積層体７の上面および下面に接する対を成すローラを備えており、積層体７を挟んで所定の速度で送る。保持部４７は、積層体７の上面および下面に当接して保持する対を成すメッシュ板を備えている。パンチ部４９ａは、上下方向に往復運動可能な駆動手段５１と、複数のニードル５３とを備えている。ニードル５３は、等速で往復運動させることにより、一定速度で搬送される積層体７に均等にパンチする。
【００２１】
下側ニードルパンチ装置４２ａは、上側ニードルパンチ装置４２ａの後方に設けられたコンベヤ９３の後方に設けられている。下側ニードルパンチ装置４２ｂは、パンチ部４９ｂが保持部４７の下方に位置する他は、上側ニードルパンチ装置４２ａと同様の構成である。
【００２２】
一体化部４１の後方には、バインダ供給部６１が設けられている。バインダ供給部６１は、木質体３ｂにバインダ樹脂を供給する部分で、本実施形態では、上側の木質体３ｂにローラ塗布するロールコータである。バインダ供給部６１は、一体化部４１の後方から延びるコンベヤ９４上に設けられている。バインダ供給部６１は、流動体に調製されたバインダ樹脂の供給タンク６３と、バインダ樹脂を一定量ずつ塗布する塗布ローラ６６とを備えている。塗布ローラ６６は、供給タンク６３から供給されるバインダ樹脂をローラ表面に均一に付着させて、一定の速度で回転することにより、積層体７の上面に接触して木質体３ｂにバインダ樹脂を塗布する。
【００２３】
バインダ樹脂は、液状媒体によって流動体に調製されている。バインダ樹脂としては、ポリオレフィンや、ポリエステル、ポリアクリル酸エステル等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ポリウレタンなど接着材料として利用されている熱硬化性樹脂を用いることができる。好ましくは、ポリオレフィン、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂である。また、ポリ乳酸、ポリ乳酸エステルやエステル化セルロース等の生分解性が良好な熱可塑性樹脂を利用すると、木質材料との組み合わせによって生分解性成形体を製造することができ、好ましい。
【００２４】
ここで、バインダ樹脂と樹脂体５の結合用樹脂とが、同一の樹脂であると、互いに馴染みやすいため、良好に結合できる。また、木質成形体中の構成材料の数が低減でき、好ましい。特に、バインダ樹脂と樹脂体５の結合用樹脂とが同一の生分解性樹脂であると、生分解の程度が全体にわたってより均一な木質成形体を得ることができ、好ましい。
また、バインダ樹脂および樹脂体５の結合用樹脂の量は、木質体３ａ，３ｂとの重量との関係で調節することが好ましい。バインダ樹脂および樹脂体５の成形体中の存在比は特に限定されず、０％を超え１００％未満である任意の量とすることができる。好ましくは、木質体３ａ，３ｂに対するバインダ樹脂および結合用樹脂の和は、７０：３０〜３０：７０とされると、木質体３ａ，３ｂの細分された木質材料どうしを良好に結合させることができ、また良好に成形できる。より好ましくは、７０：３０〜５０：５０であり、特に、７０：３０であると、より少ないバインダ樹脂および結合用樹脂を用いて、良好に木質材料どうしが結合された木質成形体１を得ることができる。また、樹脂体５の結合用樹脂とバインダ樹脂との比は、特に限定されないが、バインダ樹脂の方が多いことが好ましい。これにより、木質体３ａ，３ｂに良好に樹脂を分散させることができる。例えば、樹脂体５の結合用樹脂とバインダ樹脂は、重量比で１：２〜１：５であることがこのましく、１：２であると木質成形体１中の樹脂の分布をより均一にでき、好ましい。
【００２５】
バインダ樹脂を流動体に調製するための液状媒体は、種々の有機溶媒、水又はこれらの混合物である。好ましくは、水であると、バインダ樹脂を利用する環境、特に溶媒が蒸発する加熱工程や乾燥行程における環境の悪化を低減でき、好ましい。
流動体は、溶液の他、ディスパージョン、エマルジョンなどの分散液である。例えば、ポリ乳酸やアクリル酸エステルなどを製造段階で乳化重合することにより、エマルジョンのバインダ樹脂とすることができる。なお、樹脂製造後に、界面活性剤等を用いて、ディスパージョンに調製しても良いことは、もちろんである。
【００２６】
バインダ供給部６１の後方には、図３に示す装置が設けられている。成形部７１は、積層体７を加熱加圧により成形する装置で、本実施形態の装置は、加熱加圧部７５と冷却部７８とを備えている。
成形部７１は、積層体７の下面に接して積層体７を搬送する下側コンベヤ７２と、積層体７の上面に接して積層体７を搬送する上側コンベヤ７３とを備えている。加熱加圧部７５及び冷却部７８は、下側コンベヤ７２及び上側コンベヤ７３の各コンベヤベルトを介して積層体７に作用するように設けられている。
【００２７】
加熱加圧部７５は、対を成す平板状のプレス板を備えている。プレス板は、図示しない加熱手段によって、プレス面を所定の温度に加熱できるようになっている。
冷却部７８は、加熱加圧部７５によって所定の厚みに成形された木質成形体１中のバインダ樹脂および結合用樹脂を冷却固化させる。冷却部７８は、加熱加圧部７５より後方に配列された複数の対を成す冷却ローラ７９，８０を備えている。図３に示すように、前部の冷却ローラ７９は、ローラ内部に冷却水が通されるローラであり、後部の冷却ローラ８０は、積層体７に接する側と反対の側に冷却器８１を備えるローラである。
【００２８】
次に、この製造装置１０を用いて木質成形体を製造する方法について説明する。
まず、木質体供給部１２ａ，１２ｂのホッパ１４に繊維状に加工したケナフ繊維材の塊状物を投入し、樹脂体供給部３１のドラム３２に帯状の樹脂体５のロールをセッティングする。本実施形態では、樹脂体５は、スパンボンド方式によって連続帯状に形成したポリ乳酸のウェブとした。また、この樹脂体５は、例えば、１５ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００２９】
その後、製造装置１０を作動させる。積層体供給部１１では、本明細書における積層体形成工程を行う。木質体供給部１２ａは、ホッパ１４から繊維材を所定の量ずつ後方に送り、これをエアレイ１６で開繊し、ブロワ１９によってコンベヤ９１ａ上に堆積させる。ローラ１７部分で堆積させた繊維材の目付けおよび厚みを調整してウェブとする。ウェブは、本明細書の木質体３ａである。本実施形態では、例えば、３００ｇ／ｍ２〜３０００ｇ／ｍ２程度の目付けであると、良好に木質成形体を製造することができ、好ましい。
【００３０】
コンベヤ９１ａ上の木質体３ａの上面に、樹脂体供給部３１から、樹脂体５をコンベヤ９１ａの搬送速度と同じ速度で供給する。さらに、樹脂体５の上に、木質体３ａと同様の方法により木質体供給部１２ｂで作成した木質体３ｂを上下反転させて供給し、積層体７とする。木質体３ｂが上下反転することにより、表面側から内部に向かう木質材料の分布が上下対称となる。すなわち、表面側により大きな繊維が多く存在し、内部により小さな繊維が多く存在する。図４は、積層体７の断面図である。
【００３１】
コンベヤ９１ａ上に形成した積層体７を一体化部４１まで搬送する。一体化部４１は、ニードルパンチによる一体化工程を行う。上側ニードルパンチ装置４２ａで積層体７の上面から下方に向かって、下側ニードルパンチ装置４２ｂで積層体の下面から上方に向かってニードルパンチすることにより、積層体７中の繊維材を上下方向でより対称に絡み合わせることができる。一体化工程により、木質体３ａ，３ｂ及び樹脂体５中の繊維材を絡ませて一体化する。一体化工程を経た積層体７は、嵩が低減し、より硬くなっているため、ハンドリング性が向上している。例えば、一体化工程より前のウェブ状態の積層体７が２００〜３００ｍｍの厚みを有している場合、上述の一体化工程によって１０〜４０ｍｍの厚みに形成することができる。また、木質体３ａまたは木質体３ｂと樹脂体５との間が滑り難く、搬送時や後述する成形工程において、ずれが生じにくい。
【００３２】
バインダ供給部６１は、木質体３ｂにバインダを供給するバインダ供給工程を行う。バインダ供給部６１は、コンベヤ９４上の積層体７の上面、すなわち木質体３ｂにバインダ樹脂をローラ塗布する。例えば、本実施形態では、バインダ樹脂を結合用樹脂と同じポリ乳酸とし、液状媒体を水とするディスパージョンを用いることができ、具体的には、固形分（ポリ乳酸）を４０％含むディスパージョンを用いることができる。バインダ樹脂の供給量は、特に限定されないが、例えば、木質体３ａ，３ｂの重量に対してポリ乳酸２５％となるように供給することが好ましい。このときのバインダ樹脂（ディスパージョン）の分布状態を図５に示す。
【００３３】
成形部７１では、成形部７１では、バインダ樹脂を供給した積層体７を加熱加圧によって成形する工程を行う。まず、積層体７を、加熱加圧部７５で加熱と同時にプレスする。プレスは、積層体７が所定の厚みとなる大きさである。また、加熱は、ポリ乳酸が軟化して木質体３ａ，３ｂ中の木質材料を結合可能となる温度までとする。木質体３ａ，３ｂがケナフの繊維材より成り、バインダ樹脂および樹脂体５がポリ乳酸より成る本実施形態では、例えば、温度２４０℃で圧力１５０ｋｇ／ｍ２で３分間保持することにより、所望の形状のボードに成形することができる。
【００３４】
成形時の積層体７およびバインダ樹脂９の動きについて、図６〜８を参照して説明する。加圧と加熱を同時に行うと、積層体７の内部まで十分に熱が浸透する前に、積層体７が所定の厚みまで圧縮される。このときの様子を図６に示す。バインダ樹脂９（ディスパージョン）は、加圧に伴う圧力および重力によって積層体７の下部に移動する。特に、樹脂体５が繊維材より成るため、上側の木質体３ｂから下側の木質体３ａまで良好に流通する。なお、この工程で上部から中間にかけてをバインダ樹脂９が移動することにより、積層体７全体にバインダ樹脂が馴染む。
【００３５】
さらに、加圧加熱が続くと、積層体７の内部に熱が十分に浸透し、図７に示すように、バインダ樹脂９の液状媒体である水が蒸発する。蒸発は、よりす早く加熱される積層体７の上下両面において激しく起こるため、木質体３ａ，３ｂ中に内部から上下両面へ移動する水（水蒸気）の流れが発生する。水の流れとともに、バインダ樹脂９も上下両面に移動し、バインダ樹脂９の濃度分布は、内部から上下両面側に向かって高くなる。一方、内部に熱が浸透することで、樹脂体５も軟化する。軟化した樹脂体５は、木質体３ａ，３ｂどうし、および木質体３ａ，３ｂ中の木質材料どうしを結合する。この状態を図８に示す。木質体３ａ，３ｂどうしは樹脂体５によって結合され、また木質体３ａ，３ｂの内部の木質材料は主に樹脂体５の結合用樹脂により、木質体３ａ，３ｂの表面側の木質材料は、バインダ樹脂９により結合される。
【００３６】
加熱加圧部７５によって成形した積層体７を、冷却部７８で順次、冷却することにより、バインダ樹脂および樹脂体５を固化させて、形状を安定化し、所定の厚みの木質成形体とすることができる。
得られる木質成形体１は、全体において、結合用樹脂またはバインダ樹脂によって木質材料が良好に結合されている。このため、木質成形体１の各部が良好な強度を有しており、特に、剥離しやすい部分が少なく、剥離強度が良好である。
なお、成形部７１で、上述の条件より緩い条件、すなわちより小さい圧力で積層体７を成形することにより、得られる木質成形体を再度加熱して加圧成形し、種々の形状、例えば絞り形状を備える成形体に成形することも可能である。
【００３７】
なお、本発明は、上記製造方法および装置に限定されない。
例えば、バインダ樹脂の供給は、塗布ローラに限定されず、スプレー、ディッピングなどでも良い。また、バインダ樹脂の供給は、一方の面からのみに限定されず、両面に供給しても良い。また、バインダ樹脂供給工程では、樹脂体にバインダ樹脂が浸透する方法でバインダ樹脂を供給しても良いことはもちろんである。例えば、積層体形成工程後に、積層体全体をバインダ樹脂に含浸指せても良い。
また、積層体に形成する前の木質体にバインダ樹脂を供給し、その後一体化工程を行っても良い。また、加熱加圧は、ホットプレスや、複数の対を成す圧締用ローラを備えるダブルベルトプレス、あるいは、ヒータなどの加熱装置とコールドプレスとの組み合わせでも良い。
また、本製造方法では、連続式の工程について説明したが、適宜、途中の工程で得られる積層体を保存しておき、異なる時期に以降の工程を行っても良いことはもちろんである。
また、木質体は２つに限定されず３枚以上設けられても良い。樹脂体は、各木質体間に設けられることが好ましいが、中央にのみ設けられていても良い。
また、木質成形体は、木質体の表面に表皮材など他の部材を積層状に備えていても良いことはもちろんである。この場合、成形工程で木質体および樹脂体とともに加圧して積層一体化することができる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明では、より均一なバインダ樹脂分布を備える木質成形体の製造方法を提供することにより、表面から内部にかけて木質材料どうしが良好に結合している木質成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る木質成形体の製造方法を実施し得る装置の積層体形成部を示す模式図である。
【図２】本発明に係る木質成形体の製造方法を実施し得る装置の一体化部とバインダ供給部とを示す模式図である。
【図３】本発明に係る木質成形体の製造方法を実施し得る装置の成形部を示す模式図である。
【図４】実施形態の積層体の断面図である。
【図５】実施形態の成形工程前の積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【図６】実施形態の成形工程で加圧された積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【図７】実施形態の成形工程で加圧状態で熱が浸透したときの積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【図８】実施形態の成形工程後の積層体中の第１の結合用樹脂の存在状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 木質成形体
３ａ，３ｂ 木質体
５ 樹脂体
７ 積層体
９ バインダ樹脂
１０ 製造装置
１１ 積層体供給部
１２ａ，１２ｂ 木質体供給部
１４ ホッパ
１６ エアレイ
１７ ローラ
１９ ブロワ
２１ コンベヤベルト
２３ 吸引部
２５ ガイド
３１ 樹脂体供給部
３２ ドラム
４１ 一体化部
４２ａ 上側ニードルパンチ装置
４２ｂ 下側ニードルパンチ装置
４４，４５ 送りローラ
４７ 保持部
４９ａ，４９ｂ パンチ部
５１ 駆動手段
５３ ニードル
６１ バインダ供給部
６３ 供給タンク
６６ 塗布ローラ
７１ 成形部
７２ 下側コンベヤ
７３ 上側コンベヤ
７５ 加熱加圧部
７８ 冷却部
７９，８０ 冷却ローラ
８１ 冷却器
９１ａ，９１ｂ，９３，９４ コンベヤ
Claims (4)
- 木質成形体の製造方法であって、
細分された木質材料が集合して成る複数の木質体の間に、前記木質材料を結合可能な結合用樹脂を含む樹脂体を設けて積層体を形成する工程と、
少なくとも前記木質体に液状媒体によって流動性を付与されたバインダ樹脂を供給する工程と、
前記積層体を加熱加圧して成形する工程と
を備える、木質成形体の製造方法。 - 前記樹脂体を繊維材によって構成する、請求項１に記載の木質成形体の製造方法。
- 前記細分された木質材料は繊維材であり、
前記加熱加圧工程に先立って前記積層体において木質体の繊維材と前記樹脂体の繊維材とを絡み合わせる一体化工程を備える、請求項２に記載の木質成形体の製造方法。 - 前記樹脂体の結合用樹脂と前記バインダ樹脂とに同一の熱可塑性樹脂を用いる、請求項１から３のいずれかに記載の木質成形体の製造方法。
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-
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