JP2009051130A - 繊維板パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であり、さらに適度な強度も有する繊維板パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】複数枚の長繊維マット１に熱硬化性樹脂を含浸し、これらの長繊維マット１を、長繊維マット１間に空間２が形成されるように重ね合わせることにより、内部に空間２を有する長繊維マット積層体を形成し、次いでこの長繊維マット積層体を熱圧成形することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維板パネルの製造方法に関するものである。

非木材資源を利用したボードとして、ケナフ（アオイ科の一年生草本類）の靭皮部分から得られるケナフ長繊維を原料として用い、この長繊維を配向させて製造される繊維板が知られている（特許文献１参照）。ケナフ長繊維を原料として用いたこの繊維板は、従来の木質系ボードに比べて強度および寸法安定性に優れており、各種の用途に用いられている。

しかし、ドアなどの枠材、芯材、および表面材からなるパネル用途などにおいては、軽量化、吸湿機能、消臭機能など、より一層の高性能化が要求されている。

ドアなどの枠材、芯材、および表面材からなるパネルにおいては、従来、強度保持および軽量化のために内部にハニカム材を入れ込んだものなどが用いられている。

一方、内装機能建材として、室内空間を調湿する機能をもつもの、あるいは臭気成分や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの化学物質を吸着する機能をもつものが市販されている。これらの建材は、石膏、ケイ酸カルシウム、タイルなどの無機材料に、水分を吸放湿して調湿する機能材料、あるいは臭気成分やＶＯＣなどの化学物質を吸着する機能材料を混合して成形したものである。これらの機能材料としては、多孔質材であるシリカゲル、珪藻土、アロフェン、活性炭、炭などが用いられている。
特開２０００-２６３５１９号公報

しかしながら、上記のハニカム材を用いたパネルにおいては、表面材とハニカム材との接合点が小さく剥がれ易いという問題や、表面材として寸法変化が大きいものを用いた場合に反りが発生し易くなるという問題があった。

また、調湿機能や消臭機能を付与した上記の内装機能建材においては、機能材料を他の構成材に混合して成形されており、機能材料の表面が構成材またはバインダーにより被覆されていることや、室内の空気が建材の内部まで拡散しにくく機能材料と接触しにくいことから、十分な調湿、消臭機能を発揮できていないという問題があった。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、軽量であり、さらに適度な強度も有する繊維板パネルの製造方法を提供することを課題としている。

また本発明は、高い調湿性能または消臭性能を有する繊維板パネルの製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１に、本発明の繊維板パネルの製造方法は、複数枚の長繊維マットに熱硬化性樹脂を含浸し、これらの長繊維マットを、長繊維マット間に空間が形成されるように重ね合わせることにより、内部に空間を有する長繊維マット積層体を形成し、次いでこの長繊維マット積層体を熱圧成形することを特徴とする。

第２に、上記第１の繊維板パネルの製造方法において、長繊維マット積層体における内層部分に、マット面方向に間隔をおいて複数枚の短冊状の長繊維マットを配置することを特徴とする。

第３に、上記第２の繊維板パネルの製造方法において、複数枚の短冊状の長繊維マットを複数層にわたって直交させて配置することを特徴とする。

第４に、上記第１ないし第３のいずれかの繊維板パネルの製造方法において、長繊維マット積層体の内部に形成された空間に、水分を吸放湿する材料または臭気成分を吸着する材料を入れることを特徴とする。

第５に、上記第１ないし第４のいずれかの繊維板パネルの製造方法において、熱圧成形後の繊維板パネルに通気性シートを貼着することを特徴とする。

上記第１の発明によれば、熱硬化性樹脂を含浸した複数枚の長繊維マットを用いて、内部に空間が形成されるように重ね合わせて長繊維マット積層体を形成し、次いでこの長繊維マット積層体を熱圧成形するようにしたので、軽量であり、さらに適度な強度も有する繊維板パネルを得ることができる。

また、通気性および透湿性に優れ、調湿材を用いずとも高い調湿性を有する繊維板パネルを得ることができる。

上記第２の発明によれば、長繊維マット積層体における内層部分に、マット面方向に間隔をおいて複数枚の短冊状の長繊維マットを配置したので、上記第１の発明の効果に加え、軽量であり、一層高い強度を有する繊維板パネルを得ることができる。

上記第３の発明によれば、複数枚の短冊状の長繊維マットを複数層にわたって直交させて配置したので、上記第２の発明の効果に加え、軽量であり、一層高い強度を有する繊維板パネルを得ることができる。

上記第４の発明によれば、長繊維マット積層体の内部に形成された空間に、水分を吸放湿する材料または臭気成分を吸着する材料を入れ、この長繊維マット積層体を熱圧成形して繊維板パネルを製造するようにしたので、これらの材料は、その周囲がバインダーなどにより被覆されておらず、さらに、繊維板パネルを設置した室内の空気は、通気性および透湿性の高い繊維板を通じて繊維板パネル内部に保持された当該材料まで容易に拡散して接触するので、上記第１ないし第３の発明の効果に加え、高い調湿性能または消臭性能を有する繊維板パネルを得ることができる。

上記第５の発明によれば、熱圧成形後の繊維板パネルに通気性シートを貼着することで、上記第１ないし第４の発明の効果に加え、繊維板パネルの通気性を十分に確保することができると共に、意匠性も高めることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で用いられる長繊維マットは、長繊維を配向させた集合体を用いてマットにしたものであり、長繊維の配向方法などは特開２０００−２６３５１９号公報に記載の方法を適用することができる。

長繊維マットの材料である長繊維の好ましい具体例としては、ケナフ、ジュート、サイザル麻、油ヤシ、ココヤシなどが挙げられる。これらの長繊維は、針葉樹繊維や広葉樹繊維に比べて約２〜１４倍の高い引張強度を有している。

長繊維の長さは、特に制限はないが、好ましくは１０〜１００ｍｍである。長さが当該範囲内の長繊維を用いることで、熱圧成形後の繊維板パネルの内部における繊維の絡み合いが多数存在するようになり、また、繊維一本当たりの熱硬化性樹脂の付着部分を増やすこともできる。さらに、長繊維同士の継ぎ目部分を少なくできるので、長繊維自体の高い引張強度をより効果的に活用することができ、強度、表面硬度、温度変化もしくは湿度変化による長さ変化などにおいて優れた性能を有する繊維板パネルを得ることができる。

長繊維マットは、長繊維をフォーミングし、ニードルでパンチングすることにより作製することができる。長繊維マットの目付け量は、特に制限はないが、好ましくは３００〜１５００ｇ／ｍ^２である。

長繊維マットに含浸させる熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール系樹脂、レゾルシノール系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フルフラール系樹脂、イソシアネート系樹脂などが挙げられる。長繊維マットに熱硬化性樹脂を含浸することにより、繊維板パネルの曲げ強度、硬度、および寸法安定性が向上する。

熱硬化性樹脂は、固形分として長繊維マットの質量に対して１０〜５０質量％含浸することが好ましい。

長繊維マットに熱硬化性樹脂を含浸する方法は、特に制限はないが、熱硬化性樹脂の樹脂液槽の中に長繊維マットを浸漬し、次いでロールで絞る方法が、均一に熱硬化性樹脂を含浸できる点から好ましい。

熱硬化性樹脂を含浸した長繊維マットの乾燥方法は、特に制限はなく、たとえば乾燥炉に入れるなどの方法で行うことができる。乾燥後の長繊維マットの含水率は、２０質量％以下であることが好ましい。含水率が２０質量％を超えるものを熱圧プレスすると、熱盤への樹脂の付着が起こり易くなる。

本発明では、熱硬化性樹脂を含浸した長繊維マットを複数枚用意し、これらの長繊維マットを内部に空間が形成されるように、すなわち長繊維マット間に空間が形成されるように重ね合わせて長繊維マット積層体を形成する。そして、この長繊維マット積層体を熱圧成形することにより、一体成形された繊維板パネルが製造される。

長繊維マット積層体を形成するに際して、積層形態、積層枚数などに特に制限はないが、たとえば表裏面とその間の内層からなる長繊維マット積層体とする場合には、表裏面の長繊維マットには、表面材として連続面を構成するものを使用することができ、一方、内層には、外周部を枠組みとして、その内部に複数枚の長繊維マットを自由な寸法と配置方法で設置することができる。

長繊維マットの積層が容易であり、繊維板パネルとして適度な強度も得られる構成としては、図１および図２に示すような構成が例示される。図１および図２は、長繊維マット積層体の内層部分における長繊維マットの配置例を示した図であり、（ａ）は内層部分の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図１の例では、長繊維マット積層体における表面の長繊維マット１ａおよび裏面の長繊維マット１ｂの間の内層部分４に、マット面方向に間隔をおいて複数枚の短冊状の長繊維マット１を配置することで空間２を形成している。また、図２の例では、長繊維マット積層体における表面の長繊維マット１ａおよび裏面の長繊維マット１ｂの間の内層部分４に、複数枚の短冊状の長繊維マット１を複数層にわたって直交させて配置することで空間２を形成している。

長繊維マットを一定幅に裁断して短冊状とする場合、長繊維マットを裁断する幅寸法としては、２〜１０ｃｍ程度が好ましい。長繊維マット間の間隔は、成形した繊維板パネルの面強度を保つために、最大で３０ｃｍ程度とすることが好ましい。

本発明では、図３に示すように、長繊維マット積層体の内部に形成された空間２に、水分を吸放湿する材料（調湿材）または臭気成分を吸着する材料（消臭材）３を入れることができる。このような調湿材または消臭材の具体例としては、多孔質材であり比表面積の大きいシリカゲル、ゼオライト、珪藻土、アロフェン等の粘土鉱物、活性炭、炭などが挙げられる。これらの多孔質材の形態としては、特に制限はないが、球状のもの、粗粉砕または微粉砕したものなどが挙げられる。また、このような形態の多孔質材を不織布や紙などで被覆したものを用いてもよい。

調湿材または消臭材の含有量は、条件にもよるが１００〜５００ｇ／ｍ^２が好ましい。

上記のようにして長繊維マット積層体を形成した後、これを熱圧成形することにより繊維板パネルが製造される。熱圧成形の際のプレス方法としては、バッチ式の平板プレス、連続プレスなどが挙げられる。プレス時の温度、圧力、時間、長繊維の重量に対する熱硬化性樹脂の重量比などは、用いる熱硬化性樹脂の種類や繊維板パネルの厚さなどにより適宜に設定される。

熱圧成形して得られた繊維板パネルの厚さは、特に制限はないが、好ましくは３〜５０ｍｍである。繊維板パネルの比重は、特に制限はないが、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．１〜０．７である。繊維板パネルの比重が０．１未満であると、繊維板パネルの表面および内部に多数の空隙が存在することになり、通気性シートなどの表面仕上げ材との接着強度が低下する傾向がある。また、長繊維同士の接着部分や長繊維同士の絡み合い部分が減少するため、長繊維が本来有している長繊維同士の接着部分や長繊維同士の絡み合い部分による高い強度を十分に発揮させることが困難になり、繊維板パネルの曲げ剛性が低下する傾向がある。繊維板パネルの比重が０．７を超えると、パネルとしての軽量性が損なわれ、また、調湿材や消臭材を含有させる構成としても表面材の透湿性が損なわれてその効果が十分に発揮されない場合がある。

繊維板パネルの表面には、通気性シートを貼着することができる。通気性シートとしては、ビニルクロスなどの樹脂シートや、印刷紙などを用いることができる。通気性シートの厚さは、特に制限はないが、好ましくは５０〜３００μｍである。特に、透湿度５００ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上の通気性シートを用いることが好ましい。透湿度が５００ｇ／ｍ^２・２４ｈ未満であると、空気の通気性が小さく、繊維板パネルの内部に含有した調湿材や消臭材の効果が十分に発揮されない場合がある。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
ケナフ長繊維から目付け７００ｇ／ｍ^２の長繊維マットを作製し、この長繊維マットを、フェノール系樹脂を１５質量％含有する水溶液の含浸槽に浸漬し、直後に絞りロールを通過させ、長繊維マットに均一に樹脂液を含浸させた。

次いで、この樹脂液を含浸させた長繊維マットを、乾燥炉において１１０℃で１．５分間乾燥させた。

このようにして得られた長繊維マットを複数枚用意し、内層部分において長繊維マットを図１に示すように配置して、長繊維マット積層体を形成した。すなわち、長繊維マット積層体における内層部分４に、マット面方向に間隔をおいて複数枚の短冊状の長繊維マット１を、長繊維マット１間に空間２が形成されるように配置した。

この長繊維マット積層体について、１５０℃で３分間熱圧プレスを行い、厚さ６ｍｍ、４５０ｍｍ角、比重０．３５の繊維板パネルを製造した。
＜実施例２＞
ケナフ長繊維から目付け７００ｇ／ｍ^２の長繊維マットを作製し、この長繊維マットを、フェノール系樹脂を１５質量％含有する水溶液の含浸槽に浸漬し、直後に絞りロールを通過させ、長繊維マットに均一に樹脂液を含浸させた。

次いで、この樹脂液を含浸させた長繊維マットを、乾燥炉において１１０℃で１．５分間乾燥させた。

このようにして得られた長繊維マットを複数枚用意し、内層部分において長繊維マットを図２に示すように配置して、長繊維マット積層体を形成した。すなわち、長繊維マット積層体における内層部分４に、複数枚の短冊状の長繊維マット１を、長繊維マット１間に空間２が形成されるように複数層にわたって直交させて配置した。

この長繊維マット積層体について、１５０℃で３分間熱圧プレスを行い、厚さ１０ｍｍ、４５０ｍｍ角、比重０．２５の繊維板パネルを製造した。
＜実施例３＞
実施例２において形成した長繊維マット積層体における内層の長繊維マット間の空間に、珪藻土の粉砕物を、２００ｇ／ｍ^２となるように散布機で均等に散布し、図３（図２のＢ−Ｂ断面に相当する。）に示すように、長繊維マット１間の空間２に珪藻土の粉砕物よりなり、水分を吸放湿する材料または臭気成分を吸着する材料３（調湿材兼消臭材）を含有させた。次いで、実施例２と同条件にて熱圧プレスを行い比重０．２７の繊維板パネルを製造した。
＜実施例４＞
実施例２において形成した長繊維マット積層体における内層の長繊維マット間の空間に、シリカゲル（粒径１ｍｍ）を、１００ｇ／ｍ^２となるように均等に含有させた。次いで、実施例２と同条件にて熱圧プレスを行い比重０．２６の繊維板パネルを製造した。
＜実施例５＞
実施例４で製造された繊維板パネルの表面に、透湿度８００ｇ／ｍ^２・２４ｈの通気性シートを接着剤で複合して繊維板パネルを製造した。
＜比較例１＞
表面材として厚さ２．７ｍｍのＭＤＦを用い、芯材として厚さ２０ｍｍのハニカム材を用いて、表面材を芯材の両面に配置してこれらを接着剤で複合化したパネル（比重０．１）を製造した。
＜比較例２＞
珪藻土を２０質量％配合した石膏ボード（比重０．７）を常法に従って製造した。
（性能評価）
実施例１〜５および比較例１、２で製造されたパネルの調湿性を評価した。３０ｃｍ角のパネルを作製し、パネルの表面以外の部分をアルミテープでシールして、２５℃、５０％ＲＨで１週間保持し、次いで２５℃、９０％ＲＨで２４時間保持した後のパネルの吸湿量を測定した。

評価結果を表１に示す。

熱硬化性樹脂を含浸したケナフ長繊維マットを内部に空間を設けて積層し、この積層体を熱圧成形した実施例１、２の繊維板パネルは、比較例２の石膏ボードと比べて軽量であり、適度な強度も有していた。そして表１に示されるように、調湿材を用いずとも、芯材のハニカム材両面に表面材のＭＤＦを複合化した比較例１のパネルを上回る調湿性を有していた。

また、ケナフ長繊維マット積層体の内部空間に珪藻土を入れて熱圧成形した実施例３の繊維板パネルと、シリカゲルを入れて熱圧成形した実施例４の繊維板パネルは、軽量でかつ適度な強度も有しており、さらに、表１に示されるように、珪藻土を配合した比較例２の石膏ボードも大幅に上回る特に高い調湿性を有していた。表１には示さないが、実施例５の繊維板パネルについても実施例４と同等の結果が得られた。

長繊維マット積層体の内層部分における長繊維マットの配置例を示した図であり、（ａ）は内層部分の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 長繊維マット積層体の内層部分における長繊維マットの配置例を示した図であり、（ａ）は内層部分の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図２の長繊維マット積層体における長繊維マット間の空間に、珪藻土の粉砕物を入れた状態を示すＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ 長繊維マット
２ 空間
３ 水分を吸放湿する材料または臭気成分を吸着する材料
４ 内層部分

Claims (5)

1. 複数枚の長繊維マットに熱硬化性樹脂を含浸し、これらの長繊維マットを、長繊維マット間に空間が形成されるように重ね合わせることにより、内部に空間を有する長繊維マット積層体を形成し、次いでこの長繊維マット積層体を熱圧成形することを特徴とする繊維板パネルの製造方法。
2. 長繊維マット積層体における内層部分に、マット面方向に間隔をおいて複数枚の短冊状の長繊維マットを配置することを特徴とする請求項１に記載の繊維板パネルの製造方法。
3. 複数枚の短冊状の長繊維マットを複数層にわたって直交させて配置することを特徴とする請求項２に記載の繊維板パネルの製造方法。
4. 長繊維マット積層体の内部に形成された空間に、水分を吸放湿する材料または臭気成分を吸着する材料を入れることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の繊維板パネルの製造方法。
5. 熱圧成形後の繊維板パネルに通気性シートを貼着することを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の繊維板パネルの製造方法。

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