JP2011062983A - 防炎ｍｄｆ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＭＤＦのもつ優れた特長を損なうことなく、十分な防炎性能を有するＭＤＦを提供する。
【解決手段】防炎合板と同等の防炎性能を有することを特徴とした防炎ＭＤＦである。この防炎ＭＤＦは、解繊した木質ファイバーに接着剤と防炎剤とが添加されて熱圧成形されたＭＤＦであって、前記防炎剤はリン酸化合物であることを特徴とする。特に防炎剤はリン酸グアニジン誘導体を主成分としたものであることが好ましい。また、防炎剤の添加量は木質ファイバーの絶乾重量に対して２〜１０量％であり、より好ましくは４〜７重量％とする。さらに、解繊した木質ファイバーに接着剤を添加し、熱圧成形するＭＤＦの製造方法であって、前記熱圧成形前にリン酸化合物の防炎剤を添加することを特徴とする。防炎剤は、特に高速ブレンダーにおいて接着剤と同時に、かつ接着剤と同様の方法で添加することがより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、防炎性能を持ったＭＤＦとその製造方法に関するものである。

木質チップを解繊した木質ファイバーにユリア・メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、イソシアネート樹脂などの熱硬化性樹脂を接着剤として添加し、フォーマーで木質ファイバーマットを得て、それを熱圧成形してＭＤＦ（ミディアムデンシティファイバーボード・中質繊維板）を製造することは知られている。前記木質チップには広葉樹や針葉樹など樹種を問わず、また、製材くずや解体材、間伐材などその出自も様々なものが使われており、木質資源を有効に活用できることから、ＭＤＦは資源循環型社会の構築に貢献する素材としてもよく知られている。またＭＤＦはファイバーをエレメントとしてランダムに配向しているため方向性がなく、さらに接着剤も高速ブレンダーなどによる添加工程により、表層から芯層まで均一に分散されているため、均質な材質であることをその特徴としている。表面の平滑性に優れることから塗装加工や化粧シート加工に適し、木口も緻密であり切削加工にも適している。また長さ９尺を超える、たとえば４ｍといった長尺にも対応可能な寸法自由度の高さや、製造条件によっては優れた耐久性を発揮するなどの特長を有している。これらの特徴からＭＤＦは、家具、住宅設備機器、ドアやフロアなど各種内装建材、構造用面材まで様々な用途において広く使われている。

ＭＤＦを含む、合板、構造用パネル（ＯＳＢ）、パーティクルボードなどの木質パネルは一般に、木材、集成材などと同様、火源に接すれば燃えやすい性質を持っている。消防法では、火災を予防し、安全な住環境づくりの一助とするため、特定の場所（防炎防火対象物）において使用するいくつかの物品に対し、一定の燃えにくい性質（防炎性能）を有した防炎物品でなければならないと定めているが、現在のところ、木質パネルのうち防炎物品の対象とされるのは合板だけである。「防炎合板」はこの一定の防炎性能を満たす防炎物品として存在するものである。

従来より防炎合板を得る方法としては、合板を防炎剤に浸漬する方法、表面に防炎剤を添加する方法が一般的で、このほか合板に防炎性能を付与する方法としては、接着剤中に防炎剤を混入する方法、表面に、防炎性能を持つ層を積層、もしくは防炎性能を持つ化粧シートを貼り付ける方法などが挙げられる。

防炎防火対象物において、木質パネルを使用する場合は、本来、消防法の趣旨に沿って、防炎合板を選択すべきところだが、たとえばその用途が、上述したようなＭＤＦの特長、すなわち表面性や木口切削加工性、長さ９尺を超える、たとえば４ｍといった長尺などが要求されるものであれば、これに防炎合板を適用することは困難となる。

一方、合板以外の木質パネルは防炎物品の対象外であるため、防炎性能を持った、たとえば防炎ＭＤＦのような形のものが、法的に要求されることはなく、また、このために、これまで防炎ＭＤＦの開発および提供はなされてこなかった。

特開２０００−３７７１０号公報 特開平１０−２６６４０２号公報 特許第２５８３１７４号公報 特開２００９−６６７９０号公報

しかしながら、火災を予防し、安全な住環境づくりを求めるという消防法の本来の趣旨に立脚すれば、防炎防火対象物として、とりわけＭＤＦの特長が求められる用途に対して、いわゆる「防炎ＭＤＦ」の開発が望まれる。

防炎ＭＤＦを得る方法としては、上述した防炎合板を得るのと同様の方法が考えられる。たとえば、防炎剤に浸漬させる方法では、浸漬処理の設備が新たに必要となるのはもちろん、浸漬処理がバッチ処理となるので、連続生産を旨とするＭＤＦの製造工程に適用するのは困難という問題がある。また、ＭＤＦの表面に防炎剤を添加する方法では、ＭＤＦの表面性を著しく損ない、さらにまた、表面に防炎性能を持つ層を積層、もしくは化粧シートを貼り付ける方法では、切削加工した場合など、剥き出しとなった木口においては防炎性能を期待できない。このほかにも加えてＭＤＦの場合は、接着剤に防炎剤を混合する方法が挙げられるが、これにも問題がある。この混合物を添加する前に防炎剤が接着剤の硬化を過剰に促進または阻害してしまうので、接着剤の機能が低下し、製造されたＭＤＦの物性（曲げ強さ等）が低下するといった問題がある。

一方、使用する防炎剤によっては、表面性やシックハウス症侯群の原因物質であるホルムアルデヒド放散量などＭＤＦの物性に悪影響を及ぼす場合がある。

本発明は上述の実状に鑑みなされたもので、その目的とするところは、火災を予防し、安全な住環境づくりを求める消防法の趣旨に沿って、防炎合板同等の防炎性能を持ったいわゆる「防炎ＭＤＦ」を提供すること、また、この「防炎ＭＤＦ」は、表面性や物性（曲げ強さ等）、寸法自由度、ホルムアルデヒド放散量など上述した通常のＭＤＦの特長・性能を保持していること、さらに、この「防炎ＭＤＦ」を得るためには、後加工によらず、既存の設備を大幅に変えることもなく、連続生産を阻害することのない製造方法を提供すること、である。

上述した目的を達成するために本発明者らは「防炎ＭＤＦ」が持つべき防炎性能は防炎合板同等の、すなわち消防法施行令第４条の３第４項の基準を満たす、性能であると見定め、その上で、鋭意研究・実験の結果、合板の防炎性能付与のために従来から用いられている防炎剤がＭＤＦの防炎性能付与にも有効であることを知見した。防炎剤は、リン酸化合物を含有することが好ましく、特にリン酸グアニジン系防炎剤を使用すると、諸物性（曲げ強さ等）に対する影響が少なく、しかも、ホルムアルデヒドの放散量にも影響が少ないことからより好ましいものである。

本発明は、上述した知見に基づき、基本的に木質チップを解繊した木質ファイバーを原料としてＭＤＦを得ようとするものであって、木質ファイバーに接着剤と上述したリン酸化合物を含有する防炎剤、より好ましくはリン酸グアニジン系防炎剤が添加されて熱圧成形されていることを特徴とする。また、その製造方法は、ＭＤＦの製造工程において木質ファイバー、または接着剤を添加した木質ファイバーに上述したリン酸化合物を含有する防炎剤、より好ましくはリン酸グアニジン系防炎剤を添加する工程を含むことを特微とする。

本発明において原料の木質ファイバーとする広葉樹や針葉樹の樹種に特に制限はなく、製材くずや解体材、間伐材などを用いることもできる。また、こうした樹種から木質ファイバーを得る方法も従来と同じでよく、従来公知の解繊方怯を採用することができる。

木質ファイバーに防炎剤を添加するタイミングは任意であり、特に限定するものではない。たとえば、木質ファイバーに接着剤を添加する前でも後でもよく、また、接着剤と同時に添加してもよい。より好ましいタイミングとしては、高速ブレンダーにおいて接着剤と同時に添加することである。

本発明において、防炎剤の添加の方法は任意であるが、接着剤と混合せず別々に、また、接着剤と同様の方法で添加することが好ましい。接着剤は木質ファイバーに対してほぼ均一の割合で添加されており、さらに防炎剤も同様に添加されることにより、本ＭＤＦを安定して連続生産することができる。また、工程追加に伴う大幅な設備の変更を必要とせずに生産することができる。

本発明において、防炎剤の添加量は任意であって、これに比例してより高い防炎性能が得られるものであるが、木質ファイバーの絶乾重量に対して２〜１０重量％の範囲であることが好ましい。防炎剤が２重量％よりも少ないと一定の防炎効果が得られないし、１０重量％より多ければ防炎性能を得る目的には過剰であって、コストが高くなる上に、防炎剤が接着剤の機能を阻害して曲げ強さなどの本ＭＤＦの物性低下を招来する。特に、リン酸グアニジン系防炎剤を使用する場合の添加量は、４〜７重量％であることが、通常のＭＤＦと同等の物性を保持しつつ、防炎性能においても防炎合板と同等の、すなわち消防法施行令第４条の３第４項の基準を満たす、性能が得られることから、より好ましい範囲である。言い換えれば、リン酸グアニジン系防炎剤の添加量を４重量％未満とした場合には、防炎合板と同等の防炎性能を得ることが不確かとなるため、本ＭＤＦの用途が限定されることになり、また一方、７重量％を超えて添加した場合は、本ＭＤＦの物性を低下させる可能性がある。

なお、本発明における用語の定義として、「リン酸グアニジン系防炎剤」とはグアニジン系誘導体を主成分として３５〜４５％含有し、リン酸を５〜１０％含有し、残部は水であるものを指している。従って、リン酸グアニジン系防炎剤は液状であるが、この他、本発明では前記主成分を含有する固形状の防炎剤を用いてもよく、よって「添加」とは塗布、浸漬、噴霧、混合などに限定されず、ある物にほかの物を付け加える概念である。

さらに、本発明において、木質ファイバー同士を接着するのに用いる接着剤に特に制限はなく、従来用いられている接着剤、例えばユリア・メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、イソシアネート系樹脂等を用いることができる。接着剤の添加量は、従来のＭＤＦと同様であってよく、例えば木質ファイバーの絶乾重量比で５〜３０％程度である。

本発明の防炎ＭＤＦは、防炎合板同等の、すなわち消防法施行令第４条の３第４項の基準を満たす、防炎性能を有すること、また、通常のＭＤＦ同様、その特長として上述した表面性や物性（曲げ強さ等）、寸法自由度なども保持していることから、防炎合板が適さず、通常のＭＤＦを使わざるを得ない用途にも、火災の予防、安全な住環境作りに資する材料として提供することができる。さらに、その製造方法は、後加工によらず、通常のＭＤＦ製造工程において適量の防炎剤を添加する工程を追加するのみであるため、既存の設備を大幅に変更することなく、また、連続生産を阻害することなく、表面性や物性、寸法自由度などのＭＤＦの特長を損なわない防炎ＭＤＦを製造することができる。

本発明に係る防炎ＭＤＦの製造方法を示す工程図

以下、本発明の実施の形態を説明する。一般にＭＤＦは乾式法による製造方法で、解繊された木質ファイバーに接着剤等を添加した後、フォーマーで木質ファイバーマットを得て、続いて加熱圧締することによって得られる。従って、図１に示したように、本発明の製造方法でも、木質チップの（高温高圧）蒸気による解繊工程、ブローラインでの接着剤添加工程、ドライヤーによる気流乾燥工程、高速ブレンダーでの接着剤添加工程、フォーマーによるファイバーマット成形工程、及びプレスでの加熱圧締工程を備えており、さらに、解繊工程と加熱圧締工程の間の任意のタイミングで防炎剤の添加工程を設けている。なお、防炎剤の添加タイミングは、図示の１〜７から任意に選択することができる。

次に、表１は本発明の防炎ＭＤＦの防炎性能の評価を示している。ここでは本発明の、すなわちリン酸グアニジン系防炎剤を添加した防炎ＭＤＦを実施例とし、表1の条件に示したとおり、各種の接着剤、防炎剤、およびこれらの添加量の組み合わせを選んだＭＤＦを試作し、試験１〜４の防炎性能の評価をおこなった。さらに対比のため、各試験では従来技術に相当する防炎剤を添加していない比較例のＭＤＦについて、また、試験１〜３では、リン酸グアニジン以外の他の防炎剤を添加した参考例のＭＤＦについて、表1の条件のとおりＭＤＦを試作し、防炎性能の評価をおこなった。何れの例でも試作したＭＤＦの厚さは４ｍｍとした。

防炎性能の評価は、消防法に定められた防炎物品として合板に対して適用される基準、すなわち消防法施行令第４条の３第４項に基づきおこなった（表１においては「消防法施行令に基づく防炎性能評価」と表記）。さらに同時に、日本工業規格「ＪＩＳ Ａ １３２２ 建築用薄物材料の難燃性試験方法」に基づく試験（ただし、加熱時間２分）もおこなった（表１においては「ＪＩＳ Ａ １３２２における難燃性評価」と表記）。

具体的に、防炎剤はＡ〜Ｅの５種類を用意した。このうち本発明の実施例で使用した防炎剤Ａ・Ｂは、何れもリン酸グアニジン系防炎剤であり、防炎剤Ａは三木理研工業社製のリケンレヂンＧＳＦ−１０である。一方、参考例で用いた防炎剤Ｃはホウ酸系化合物、防炎剤Ｄはカルバミルポリリン酸アンモニウム系、防炎剤Ｅはリン・チッソ・ホウ素系化合物である。防炎剤の添加量はそれぞれ木質ファイバーの絶乾重量に対する重量％で示しており、本発明の実施例および参考例は何れも、接着剤と防炎剤を混合することなく別々に木質ファイバーに添加した。

また、接着剤ａ・ｂは何れもユリア・メラミン共縮合樹脂であり、接着剤ａは接着剤ｂよりメラミンの配合比率が大きく、防炎性能では比較的優位となるが、コストの面では接着剤ｂが優位となる。接着剤の添加量は何れの例も木質ファイバーの絶乾重量に対して１２重量％とした。

表１に示す通り、防炎剤が添加されていない比較例は、何れも防炎性能が得られないのに対して、本発明の実施例では防炎剤の添加量が木質ファイバーの絶乾重量に対して２重量％のときに防炎性能が発現し、防炎剤の添加量を４重量％以上とすることで、より確かな防炎性能が発揮された。なお、参考例においては、防炎剤の添加量が２重量％のとき防炎性能は発現しなかった。

続いて、表２は上述の試験１〜４について、本発明の実施例および比較例・参考例の試作ＭＤＦの一般的物性試験をおこなうと共に、試験２〜４についてホルムアルデヒド放散量を測定した結果を示している。ここでは、日本工業規格の「ＪＩＳ Ａ ５９０５ 繊維板」に基づいて試験・測定をおこなっている。

表２に示すように、本発明の実施例では防炎剤の添加量が木質ファイバーの絶乾重量に対して２〜５重量％のとき、その物性（曲げ強さ等）について比較例と同等の性能を発揮し、ホルムアルデヒドの放散量については比較例よりも抑制されることがわかった。また、本発明の実施例では防炎剤の添加量が７重量％のとき、比較例よりその物性について若干の低下が見られた。したがって、防炎剤の添加量が７重量％を超えるとさらに物性の低下を引き起こすと考えられる。

以上の結果から、最も好ましい防炎剤とその添加条件は、リン酸グアニジン系防炎剤を木質ファイバーの絶乾重量に対して４〜７重量％添加することと言える。

Claims (10)

1. 解繊した木質ファイバーに接着剤と防炎剤とが添加されて熱圧成形されたＭＤＦであって、前記防炎剤はリン酸化合物を含有することを特徴とする防炎ＭＤＦ。
2. リン酸化合物はリン酸グアニジン系誘導体を主成分とする請求項１記載の防炎ＭＤＦ。
3. 防炎剤の添加量は木質ファイバーの絶乾重量に対して２〜１０重量％である請求項１または２記載の防炎ＭＤＦ。
4. 防炎剤の添加量は好ましくは木質ファイバーの絶乾重量に対して４〜７重量％である請求項１、２または３記載の防炎ＭＤＦ。
5. 解繊した木質ファイバーに接着剤を添加し、熱圧成形するＭＤＦの製造方法であって、前記熱圧成形以前の製造工程でリン酸化合物を含有する防炎剤を添加することを特徴とした防炎ＭＤＦの製造方法
6. リン酸化合物はリン酸グアニジン系誘導体を主成分とする請求項５記載の防炎ＭＤＦの製造方法
7. 防炎剤の添加量は木質ファイバーの絶乾重量に対して２〜１０重量％である請求５または６記載の防炎ＭＤＦの製造方法。
8. 防炎剤の添加量は好ましくは木質ファイバーの絶乾重量に対して４〜７重量％である請求項５、６または７記載の防炎ＭＤＦの製造方法。
9. 防炎剤は接着剤とは別に添加する請求項５から８のうち何れか一項記載の防炎ＭＤＦの製造方法。
10. 防炎剤は好ましくは高速ブレンダーにおいて接着剤の添加と同時に、かつ、接着剤と同様の方法で木質ファイバーに添加する請求項５から９のうち何れか一項記載の防炎ＭＤＦの製造方法。

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