JP2011093125A - 長繊維ボードおよび長繊維複合ボード - Google Patents

Abstract

【課題】極めて高い寸法安定性を有し、さらに強度も十分に高い長繊維ボードとそれを用いた長繊維複合ボードを提供する。
【解決手段】平均繊維長２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維４同士が略同一方向に配向し絡み合って形成され、接着剤５が添加された、長繊維ボード１の表面層６ａ、中心層６ｂ、裏面層６ｃをそれぞれ構成する３枚の長繊維配向マット３を、３枚の長繊維配向マット３におけるリグノセルロース長繊維４の配向方向が互いに直交するように積層成形してなり、長繊維ボード１における表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さが長繊維ボード１全体の厚さに対して１０〜７０％の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、長繊維ボードおよび長繊維複合ボードに関するものである。

パーティクルボード（ＰＢ）、ＭＤＦ（中密度繊維板）等の木質ボードは、住宅用部材、内装・造作部材等の幅広い分野で用いられている。木質ボードは製材時の残廃材、製紙未利用低質チップ、建築解体材等から得られる木材小片や木質繊維を熱硬化性樹脂等で接着して板状に成形したものである。

そのため、木質ボードは木質資源の有効活用といった観点から環境に優しく、木材を製材して得られる挽き板に比べて品質が安定しているという特徴や、異方性が少なく加工性に優れているという特徴を有している。

しかしながら、木質ボードは木材小片や木質繊維を原料として用いているため、強度が弱く、吸湿時の寸法変化が大きい。そのため、床材、壁材等の内装部材や、ドア材、戸板材等の造作部材等の基材として用いた場合、十分な強度が得られず、さらに反りや狂いが大きい等の問題点があった。

このような問題点を解決するものとして、本発明者らは、ケナフ（アオイ科の一年生草本類）等の靱皮部分から得られる長繊維を原料として用い、これを熱硬化性樹脂で接着して得られる長繊維ボードを提案している（特許文献１、２参照）。この長繊維ボードは従来の木質ボードに比べて高強度で、かつ高い寸法安定性を有している。

特許第３９８７６４４号公報 特許第４０８５９６１号公報

ところが、近年では住宅部材に求められる品質がより高まってきており、このような状況においては従来の性能では必ずしも十分ではなく、寸法安定性や強度特性においてもより一層高い品質が望まれている。

また、ケナフ等の靱皮繊維を用いた長繊維ボードと、ＰＢやＭＤＦ等の既存の木質ボードやポプラ、ファルカタ、スギ等の早生植林木を素材として用いた合板とを組み合わせて寸法安定性や強度特性を改善する試みがなされているが、十分な性能が得られていないのが現状である。

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、極めて高い寸法安定性を有し、さらに強度も十分に高い長繊維ボードを提供することを課題としている。

また本発明は、長繊維ボードと早生植林木の単板または木質ボードとを複合化させて、寸法安定性と強度を大幅に向上させた長繊維複合ボード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、本発明の長繊維ボードは、平均繊維長２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維同士が略同一方向に配向し絡み合って形成され、接着剤が添加された、長繊維ボードの表面層、中心層、裏面層をそれぞれ構成する３枚の長繊維配向マットを、３枚の長繊維配向マットにおけるリグノセルロース長繊維の配向方向が互いに直交するように積層成形してなり、長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して１０〜７０％の範囲であることを特徴とする。

第２に、本発明の長繊維複合ボードは、少なくとも１枚の上記第１の長繊維ボードと、少なくとも１枚の早生植林木の単板とを積層一体化したものであることを特徴とする。

第３に、上記第２の長繊維複合ボードにおいて、長繊維ボードと早生植林木の単板とを積層一体化した５層構造であり、長繊維ボードが最外層に隣接する層に配置され、早生植林木の単板が最外層および中心層に配置されていることを特徴とする。

第４に、上記第２の長繊維複合ボードにおいて、長繊維ボードが最外層に配置されていることを特徴とする。

第５に、本発明の長繊維複合ボードは、少なくとも１枚の上記第１の長繊維ボードと、少なくとも１枚の木質ボードとを積層一体化してなり、木質ボードが少なくとも最外層に配置され、長繊維ボードが最外層の内側の層に配置されていることを特徴とする。

第６に、本発明の長繊維複合ボードは、少なくとも１枚の上記第１の長繊維ボードと、少なくとも１枚の木質ボードとを積層一体化してなり、長繊維ボードが少なくとも最外層に配置され、木質ボードが最外層の内側の層に配置されていることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、平均繊維長２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維を用い、このリグノセルロース長繊維が略同一方向に配向していることで、長繊維ボードの強度を繊維強度付近にまで飛躍的に向上させることができる。

また、長繊維配向マットの配向方向が互いに直交するように積層され、長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して１０〜７０％の範囲となるように３層に積層されているため、表面層および裏面層の繊維方向とその直交方向のいずれの方向に対しても吸湿時の寸法変化を極端に減少させることが可能となる。そのため、極めて高い寸法安定性を有し、強度が十分に高められた長繊維ボードを得ることができる。

上記第２の発明によれば、ポプラ、ファルカタ、スギ等の早生植林木の単板と、高い寸法安定性と強度を有する上記第１の発明の長繊維ボードとを積層した構造であるため、複合ボードの素材として早生植林木の単板を用いながらも、高い寸法安定性と強度を確保することができる。

上記第３の発明によれば、上記第１の発明の長繊維ボードと、早生植林木の単板とを積層した５層構造であり、かつ上記第１の発明の長繊維ボードが最外層に隣接する層に配置された構造を有しているため、長繊維複合ボードの厚さ方向に対して対称な構造となり、上記第２の発明の効果に加え、寸法安定性および強度が向上するだけでなく、反りや狂いが低減し、さらに合板としての外観、意匠性、加工性も有している。

上記第４の発明によれば、上記第１の発明の長繊維ボードと早生植林木の単板とが積層した構造を有し、かつ上記第１の発明の長繊維ボードが最外層に配置されているため、上記第２の発明の効果に加え、寸法安定性と強度が向上するだけでなく、反りや狂いが低減し、さらに高い表面硬度を有している。

上記第５の発明によれば、上記第１の発明の長繊維ボードがＰＢ、ＭＤＦ等の木質ボードの内部に複合された構造を有するため、高い寸法安定性と強度を有している。

上記第６の発明によれば、上記第１の発明の長繊維ボードがＰＢ、ＭＤＦ等の木質ボードと複合された構造を有し、かつ上記第１の発明の長繊維ボードが最外層に配置されているため、高い寸法安定性と強度を有し、さらに高い表面硬度を有している。

本発明の実施形態に係る長繊維ボードを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る長繊維ボードの製造に用いられる長繊維配向マットを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る長繊維ボードの製造に用いられる長繊維配向マットを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る長繊維複合ボードを概略的に示す斜視図である。 図４の実施形態に係る長繊維複合ボードのより具体的な形態を概略的に示す斜視図である。 図４の実施形態に係る長繊維複合ボードのより具体的な形態を概略的に示す斜視図である。 図４の実施形態に係る長繊維複合ボードのより具体的な形態を概略的に示す斜視図である。 早生植林木の合板を概略的に示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る長繊維複合ボードを概略的に示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る長繊維複合ボードを概略的に示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の長繊維ボードの実施形態を概略的に示す斜視図、図２および図３は、本発明の長繊維ボードの製造に用いられる長繊維配向マットの実施形態を概略的に示す斜視図である。

図１に示す本実施形態の長繊維ボード１は、図２に示す長繊維配向マット３を図３に示すように３枚積層し成形して得られるものである。

図２に示す長繊維配向マット３は、平均繊維長２００ｍｍ以上の多数のリグノセルロース長繊維４同士が略同一方向に配向し絡み合って形成され、接着剤５が添加されたものである。

そして図１に示す長繊維ボード１の表面層６ａ、中心層６ｂ、裏面層６ｃをそれぞれ構成する３枚の長繊維配向マット３を用意し、図３に示すように、３枚の長繊維配向マット３におけるリグノセルロース長繊維４の配向方向が互いに直交するように積層し成形することにより長繊維ボード１が製造される。

リグノセルロース長繊維４としては、セルロースとリグニンを主成分とするものであれば特に限定されないが、その原料となる植物としては、例えば、ケナフ、ジュート、亜麻、ラミー、ヘンプ、サンスベリア、サイザル、パイナップル、バナナ、油ヤシ、ココヤシ、竹等が挙げられる。これらの植物から得られるリグノセルロース長繊維４は、針葉樹から得られる針葉樹繊維や広葉樹から得られる広葉樹繊維等の木質繊維に比べて、およそ２〜１４倍の高い強度を有し、また、繊維長が長い等の特徴がある。これらのリグノセルロース長繊維４の原料となる繊維は，解繊方法を適宜選定することで，数１０ｍｍから数１００ｍｍの長さに制御することが可能である。そして、本実施形態で用いるリグノセルロース長繊維４は，平均繊維長が２００ｍｍ以上になるように解繊したものである。

例えば、ケナフ、ジュート、亜麻、ラミー、ヘンプ等の麻類の植物は、靱皮繊維束を機械的または化学的な処理により解繊することで、容易にリグノセルロース長繊維４を得ることができる。

また、サンスベリア、サイザル、パイナップル、バナナ等の葉肉部を機械的に処理することで、葉脈繊維や葉柄繊維としてリグノセルロース長繊維４を得ることができる。

また、油ヤシ、ココヤシ等の果実部からも機械的な処理により果実繊維としてリグノセルロース長繊維４を得ることができる。

また、竹からは稈と呼ばれる幹部分を圧搾した後、水酸化ナトリウム溶液中に浸漬し、水洗することで竹長繊維としてリグノセルロース長繊維４を得ることができる。

本実施形態ではこれらのリグノセルロース長繊維４を解繊した状態でそのまま用いるか、あるいは２００ｍｍ以上の長さで適宜切断して用いる。なお、解繊後のリグノセルロース長繊維４の直径は、例えば５０μｍ〜１０００μｍの範囲内である。

本実施形態の長繊維ボード１は、リグノセルロース長繊維４が絡みながら配向された長繊維配向マット３が、リグノセルロース長繊維４の配向方向が互いに直交するように３層に積層されて接着成形されているため、リグノセルロース長繊維４の配向方向に対する優れた寸法安定性や強度特性を活かすことができ、また寸法安定性や強度特性の異方性が少なくなる。

以下、本発明の長繊維ボード１によるこれらの優れた特性について説明する。なお、以下においてリグノセルロース長繊維４の配向方向（繊維長さ方向）を「繊維方向」、これに直交する方向（繊維径方向）を「繊維直交方向」ともいう。

まず、本実施形態の長繊維ボード１の優れた寸法安定性について説明する。

長繊維ボード１を構成する図１の表面層６ａ、中心層６ｂ、裏面層６ｃのいずれの層も２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維４が配向された状態で接着剤と共に一体となって成形される。その際、表面層６ａ、中心層６ｂ、裏面層６ｃの各層は、以下に示すような理由で、繊維方向に対しては収縮しようとする応力が残留した状態で成形される。

長繊維配向マット３の成形時には、一般に熱や圧力を加える場合が多く、リグノセルロース長繊維４が元々有している含水率未満の状態となる際にリグノセルロース長繊維４が収縮しようとする。

しかし、２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維４が配向され絡み合った状態で、接着剤５を用いて成形されるため、リグノセルロース長繊維４同士が接触する界面が多くなり、リグノセルロース長繊維４が収縮するという寸法変化を抑制する作用が働く。

そのため、含水率変化に伴ってリグノセルロース長繊維４が収縮することなく成形されるために、繊維方向に対しては収縮応力が残留する。

一方、繊維直交方向では、リグノセルロース長繊維４がその径方向に収縮しながら成形されるため、繊維直交方向に対しては繊維方向とは異なり残留応力は発生しない。

なお、平均繊維長２００ｍｍ未満のリグノセルロース長繊維を用いた場合には、繊維同士が接触する界面が少なく、繊維の寸法変化を抑制する作用が働かないため、含水率変化により繊維方向に長繊維が収縮してから成形されることになる。その結果、繊維方向に収縮しようとする応力は残留しないことになる。

そして、長繊維ボード１の吸湿時の寸法変化挙動は以下のようになる。

通常、繊維方向に収縮しようとする応力が残留しないリグノセルロース長繊維４の吸湿時における寸法変化率は、繊維方向（繊維長さ方向）が概ね０．０５％〜０．１％、また繊維直交方向（繊維径方向）は０．１％〜０．３％程度の値である。

そのため、図２に示す長繊維配向マット３の寸法安定性が、構成要素片であるリグノセルロース長繊維４の寸法安定性と同様な挙動を示す場合は、繊維方向（図２中ハの方向）に対しては０．０５％〜０．１％、繊維直交方向（図２中ニの方向）に対しては０．１％〜０．３％程度の値を示す。

そして長繊維配向マット３を直交に積層した構造を有する場合、この複合体の吸湿時長さにおける寸法変化率は、繊維直交方向の寸法変化率の値を上限とし、また繊維方向の寸法変化率の値を下限とし、構成要素片であるリグノセルロース長繊維４の膨潤特性、層の厚み比等によって異なるが、概ね０．０５％〜０．３％程度である。

なお、上記の作用は、吸湿時に長繊維配向マット３がその繊維方向において膨潤する場合の作用である。これに対し、本発明の長繊維ボード１は、これを構成する長繊維配向マット３が繊維方向に対して収縮する方向に残留応力を有しているため、吸湿時には、繊維方向（図１中イの方向）に収縮しようとし、繊維直交方向（図１中ロの方向）には膨潤しようとするという特異な寸法変化挙動を示す。例えば、図２の長繊維配向マット３を１枚のみ用いて熱圧成形した場合を例にすると、その吸湿時における寸法変化率は、具体的には繊維方向（図２中ハの方向）で負となり、通常−０．０５％〜−０．１０％の範囲である。また繊維直交方向（図２中ニの方向）では正となり、通常０．１〜０．３％の範囲である。

なお、本実施形態で記す吸湿時とは、吸湿条件として、２０℃、６５％ＲＨの環境下で７日間調湿保存し、その後４０℃、９０％ＲＨの環境下で５日間保存するという吸湿操作を行った後の状態をいう。また、本実施形態で記す寸法変化率は、吸湿前の寸法に対する、吸湿後の寸法から吸湿前の寸法を引いた値の割合のことをいう。つまり、例えば、長繊維ボードの吸湿時の寸法変化率を測定するときに、吸湿後に長繊維ボードが膨張すると寸法変化率は正となり、吸湿後に長繊維ボードが収縮すると寸法変化率は負となる
そのため、長繊維配向マット３を繊維方向が互いに直交となるように３層に積層して成形した図３の長繊維ボード１では、表面層６ａおよび裏面層６ｃの繊維方向（図３中ホの方向）においては表面層６ａおよび裏面層６ｃは収縮しようとし、中心層６ｂは膨潤しようとする。また、表面層６ａおよび裏面層６ｃの繊維直交方向（図３中ヘの方向）においては、表面層６ａおよび裏面層６ｃは膨潤しようとし、中心層６ｂは収縮しようとする。その結果、３層に積層した長繊維ボード１における繊維方向および繊維直交方向への寸法変化は極めて小さくなる。

そして、表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さを、長繊維ボード１全体の厚さに対して１０％〜７０％の範囲とすることにより、繊維方向における吸湿時の寸法変化率を−０．０５％〜０．０５％と極めて小さな値とすることができる。

特に、表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さを、長繊維ボード１全体の厚さに対して２０％〜５０％とすることが好ましく、これにより繊維方向における吸湿時の寸法変化率を−０．０３％〜０．０３％とすることができ、より高い寸法安定性が要求される部位に用いることができる。

さらに、長繊維ボード１全体の厚さに対する表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さの割合を長繊維配向マット３の膨潤特性に応じて最適化することで、吸湿によってもほとんど膨潤しない、既存の繊維ボードでは実現不可能であったレベルの寸法安定性を得ることができる。すなわち、当該割合を適宜に設定することにより、吸湿時の寸法安定性を自由に設計できる。

次に、本実施形態の長繊維ボード１の優れた強度特性について説明する。

長繊維ボード１を構成する表面層６ａ、中心層６ｂ、および裏面層６ｃの各層は、平均繊維長２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維４が配向された状態で一体となって成形されており、表面層６ａ、中心層６ｂ、および裏面層６ｃの各層は、繊維方向に対して強度が高い。従って、３枚の長繊維配向マット３を繊維方向が互いに直交となるように３層積層した長繊維ボード１は、表面層６ａおよび裏面層６ｃの繊維方向（図１中イの方向）および繊維直交方向（図１中ロの方向）のいずれの方向についても優れた強度特性を有している。

そして、表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さを、長繊維ボード１全体の厚さに対して１０％〜７０％の範囲とすることにより、寸法変化率が小さくなるだけでなく、強度特性の異方性も少なくなる。

また、表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さを、長繊維ボード１全体の厚さに対して２０％以上の範囲にすることで、表面層６ａおよび裏面層６ｃの繊維方向におけるヤング率を２０ＧＰａ以上に向上させることができ、従来の木質ボードでは実現不可能なレベルの強度特性を付与することができる。さらに、表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さを、長繊維ボード１全体の厚さに対して６０％以上の範囲することで、表面層６ａおよび裏面層６ｃの繊維方向におけるヤング率を２０ＧＰａ以上という極めて高い値に向上させることができ、より高い強度が要求される部位に用いることができる。

以上のように、本実施形態の長繊維ボード１は、リグノセルロース長繊維４が絡みながら配向した長繊維配向マット３が、その繊維方向が互いに直交するように３層積層され接着成形されているため、リグノセルロース長繊維４の特徴を活かすことができ、寸法安定性および強度の異方性が少ない状態で、極めて優れた寸法安定性および強度を有している。

本実施形態に用いるリグノセルロース長繊維の平均繊維長は、２００ｍｍ以上としているが、さらに２５０ｍｍ以上であることがより好ましく、このようにすることで繊維自体の高い強度特性をより活かすことができる。さらには、長繊維の平均繊維長が３００ｍｍ以上であれば、繊維同士の絡み合いの効果がより一層高まり、強度特性をさらに高めることが可能となる。そして、リグノセルロース繊維の長さの上限は、特に限定されないが、製造し易さの観点から、８００ｍｍ以下が好ましい。なお、本実施形態において、例えば、平均繊維長２００ｍｍとは、繊維長２００ｍｍの繊維が５０質量％以上、好ましくは７０質量％含まれている状態を示す。

本実施形態の長繊維ボード１の製造において用いられる接着剤５としては、特に限定されないが、例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フルフラール樹脂、イソシアネート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等の加熱硬化する熱硬化性樹脂、または、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、オレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

そして本実施形態の長繊維ボード１は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、図２に示す長繊維配向マット３を作成する。長繊維配向マット３を形成するには、まず、リグノセルロース長繊維４に接着剤５を均一に分散させる。接着剤５を均一に分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、液状である接着剤５をスプレー等により噴霧する方法、接着剤５の溶液にリグノセルロース長繊維４を浸漬させる方法、粉末状や繊維状の接着剤５をリグノセルロース長繊維４に散布または混合させる方法等が挙げられる。

また、このような接着剤５の分散は、リグノセルロース長繊維４を長繊維配向マット３の形態とする前の状態で行うことができるが、後述するように一旦リグノセルロース長繊維４を長繊維配向マット３の形態としてから長繊維配向マット３の内部に接着剤５を分散させるようにしてもよい。

リグノセルロース長繊維４に対する接着剤５の添加量は、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１５〜２５質量％である。接着剤５の添加量が５質量％未満であると、リグノセルロース長繊維４を強固に接着することができなくなる場合があり、長繊維ボード１の高い寸法安定性や強度が損なわれる場合がある。一方、接着剤５の添加量が３０質量％を超えると、シミの原因となったり、接着剤５が無駄に消費されたり、接着剤５を硬化させるのに多くの熱が必要となってコスト面で不利となる場合がある。

次に、接着剤５が分散されたリグノセルロース長繊維４を、その繊維方向をおおよそ一方向に揃えて配向させ、長繊維配向マット３を形成する。

リグノセルロース長繊維４を配向させる方法としては、特に限定されないが、例えば、リグノセルロース長繊維４の配向方向を揃えるように、周速の異なる複数のローラ対からなる配向装置を通過させる等の方法によって長繊維配向マット３を形成できる。

長繊維配向マット３を形成する他の方法としては、ケナフ、ジュート、亜麻、ラミー、ヘンプ等の予め繊維方向が揃えられた束状（バンドル状）の長繊維束（靱皮繊維束）や、サンスベリア、サイザル、パイナップル、バナナ等の葉肉部を圧搾して得られる長繊維束を原料として用いる場合、連続した長繊維束にテンションをかけながら解繊して得られたリグノセルロース長繊維４の集合体を、繊維の配向方向を揃えてマット状に積層する方法がある。

このように解繊と同時に長繊維配向マット３を形成する方法を用いる場合、解繊前の長繊維束に接着剤５を噴霧させ、あるいは長繊維束を接着剤５に浸漬することにより接着剤５を分散させる方法や、形成した長繊維配向マット３に接着剤５を分散させる方法を適用することができる。長繊維配向マット３への接着剤５の分散方法も特に限定されず、例えば、液状である接着剤５をスプレー等により噴霧する方法、接着剤５の溶液に長繊維配向マット３を浸漬させる方法、粉末状や繊維状の接着剤５を長繊維配向マット３の形成時に散布または混合させる方法等を用いることができる。

このような方法を用いることで、原料として繊維の方向性が揃えられたまま束状となっている特徴を活かすことができ、簡易な工程で接着剤５を添加した長繊維配向マット３を形成することができる。

次に、図１の裏面層６ｃとなる長繊維配向マット３を型枠等に設置し、その上にリグノセルロース長繊維４の配向方向を直交させるように中心層６ｂとなる長繊維配向マット３を積層し、さらにその上に、表面層６ａとなる長繊維配向マット３を積層し、フォーミングを行う。この際、３枚の長繊維配向マット３の各層の厚さ割合は適宜に設定されるが、成形後の長繊維ボード１の表面層６ａおよび裏面層６ｃの合計厚さが長繊維ボード１全体の厚さに対して１０％〜７０％の範囲となるように設定する必要がある。

次に、フォーミングした３枚の長繊維配向マット３の積層体を型枠から取り出して、熱盤間に配置する。そして熱盤により長繊維配向マット３の積層体に熱と圧力を加えて熱圧成形を行い、板状に成形するとともに接着剤５を硬化させてリグノセルロース長繊維４同士を接着することによって、長繊維ボード１を製造することができる。

熱圧成形の際の温度、時間、および圧力は、接着剤５の種類、長繊維ボード１の厚みや密度等により適宜に設定されるが、例えば、温度は好ましくは２０℃〜２００℃、より好ましくは１２０℃〜１８０℃に設定される。また、熱圧成形の際のプレス方法としては、特に限定されないが、例えば、バッチ式の平板プレスや連続プレス等を用いることができる。

長繊維ボード１の密度は、特に限定されないが、高い力学的強度が必要な場合は、好ましくは０．６ｇ／ｃｍ^３〜１．４ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは０．８ｇ／ｃｍ^３〜１．２ｇ／ｃｍ^３に設定する。長繊維ボード１の密度が０．６ｇ／ｃｍ^３未満であると、長繊維ボード１の内部に多数の空隙が存在することになり、リグノセルロース長繊維４同士の接着部分やリグノセルロース長繊維４同士の絡み合い部分が減少することになって、リグノセルロース長繊維４同士の接着部分やリグノセルロース長繊維４同士の絡み合い部分による長繊維ボード１の補強効果を発揮させることができなくなり、長繊維ボード１の力学的強度が低下する場合がある。一方、長繊維ボード１の密度が１．４ｇ／ｃｍ^３を超えると、熱圧成形の際の圧力が高過ぎてリグノセルロース長繊維４自体が破損し、長繊維ボード１の力学的強度の向上効果が小さくなる場合がある。

本発明の長繊維ボード１は、極めて高い強度特性および吸水・吸湿時の寸法安定性を有するため、このような性能が要求される内装部材や造作部材等に好適に用いることができる。

図４は、本発明の長繊維複合ボードの実施形態を概略的に示す斜視図、図５は、図４の実施形態に係る長繊維複合ボードのより具体的な形態を概略的に示す斜視図である。

図４に示す長繊維複合ボード２は、図１に示す長繊維ボード１と、早生植林木の単板８とを積層することにより、複数の層７（それぞれの層７は長繊維ボード１と早生植林木の単板８のうちいずれかを示す。）が積層されて形成された積層体であり、この複数の層７のうち、少なくとも１つの層７が長繊維ボード１により形成されている。そして、この複数の層７のうち、少なくとも１つの層７が長繊維ボード１により形成されていればよく、長繊維ボード１の層数は、例えば、２層や３層であってもよく、それ以上の層数であってもよい。

このように、長繊維ボード１を１層以上複合することで、複層構造を有する長繊維複合ボード２の寸法安定性と強度を高めることができる。

なお、長繊維ボード１を複合させる層の順は特に限定されず、例えば、図５に示すように中心の層に長繊維ボード１を複合すると、寸法安定性を特に向上させることができる。

早生植林木の単板８の樹種としては、特に限定されないが、例えば、ポプラ、ファルカタ、スギ等が挙げられる。これらの樹種は南洋材であるラワン等と比べて成長が早く、植林後８年〜数十年で伐採可能となり、持続可能型資源として近年注目されている木材資源である。しかし材質のバラツキが多く、低比重であるといったことから、合板化した際の寸法安定性と強度が劣るため、住宅部材としての利用が困難であるといった問題点があった。

これに対して本実施形態では、これらの低質な材である早生植林木の単板８を長繊維ボード１と複合させることで、寸法安定性および強度を向上させることが可能となり、吸水・吸湿時の寸法安定性や強度特性が要求される部材への利用も可能となる。

図６は、図４の実施形態に係る長繊維複合ボードのより具体的な形態を概略的に示す斜視図である。

この長繊維複合ボード２は、図１に示す長繊維ボード１と、早生植林木の単板８とを５層に積層一体化した積層体であり、長繊維ボード１を最外層に隣接する層へ２層複合することにより形成されている。

このように、長繊維ボード１を、中心の層から対称に２層複合することにより、長繊維複合ボード２の厚さ方向に対して対称な構造となり、早生植林木の単板８のみを積層した図８のような早生植林木の合板１１と比べて、本実施形態の長繊維複合ボード２は、寸法安定性および強度が向上するだけでなく、反りや狂いが低減し、さらに合板としての外観、意匠性、加工性も有している。

図７は、図４の実施形態に係る長繊維複合ボードのより具体的な形態を概略的に示す斜視図である。

この長繊維複合ボード２は、図１に示す長繊維ボード１と、早生植林木の単板８とを積層一体化した積層体であり、長繊維ボード１を最外層に複合することにより形成されている。

早生植林木の単板８の積層数は、特に限定されないが、長繊維複合ボード２の構成に合わせて１層〜７層程度を用いる。

このように長繊維ボード１を最外層に複合することにより、早生植林木の単板８のみを積層した図８のような早生植林木の合板１１と比べて、本実施形態の長繊維複合ボード２は、寸法安定性および強度が向上するだけでなく、反りや狂いが低減し、さらに高い表面硬度を有している。

図９は、本発明の実施形態に係る長繊維複合ボードを概略的に示す斜視図である。

本実施形態の長繊維複合ボード２は、１枚の図１に示す長繊維ボード１と、２枚の木質ボード９とを積層一体化した積層体であり、木質ボード９が表裏面の最外層に配置され、長繊維ボード１がその内側の層に配置されている。すなわち長繊維複合ボード２は、長繊維ボード１を、ＰＢ、ＭＤＦ等の木質ボード９の内部に複合することにより形成されている。

このように長繊維ボード１を内部に複合することにより、木質ボード９の寸法安定性と強度を大幅に向上させることができる。

図１０は、本発明の長繊維複合ボードの別の実施形態を概略的に示す斜視図である。

本実施形態の長繊維複合ボード２は、２枚の図１に示す長繊維ボード１と、１枚の木質ボード９とを積層一体化した積層体であり、長繊維ボード１が表裏面の最外層に配置され、木質ボード９がその内側の層に配置されている。すなわち長繊維複合ボード２は、長繊維ボード１を木質ボード９の最外層に複合することにより形成されている。

このように長繊維ボード１を最外層に複合することにより、木質ボード９の寸法安定性と強度を大幅に向上させることができるとともに、表面硬度も高いものとすることができる。

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）
ケナフの茎から分離したケナフの靱皮繊維束を、一定量ずつ針の付いた解繊シリンダーに投入し、針でかき取り解きほぐすことで、繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長２００ｍｍ以上のケナフの長繊維を作成した。そして、それらのケナフ長繊維を略同一方向に配向したものを固形分濃度２５質量％のフェノール樹脂水溶液に１０分間浸漬した後、ローラ絞り機に通過させることにより、配向したケナフ長繊維にフェノール樹脂水溶液を均一に付着させ長繊維配向マットを作製した。このフェノール樹脂水溶液を含有した長繊維配向マットの含水率は１５０質量％であった。

次に、このフェノール樹脂を含有した長繊維配向マットの両側の表面に、ブロアー送風機により得られる常温風を吹き付けて接触させることにより、含水率を１５質量％程度にまで低下させ、さらに８０℃の熱風を吹き付けて接触させることにより、含水率を１０質量％にまで低下させ乾燥させた。

このようにして３枚の長繊維配向マットを用意し、次に、これらの長繊維配向マットのケナフの長繊維の配向方向が互いに直交するように３層積層してフォーミングした。この際、熱圧成形後の長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して１０％になるよう調整した。

フォーミング後の長繊維配向マットの積層体を、熱圧プレスを用いて熱盤温度１６０℃、成形圧力４．５ＭＰａ、成形時間１０分の条件で熱圧成形することにより、図１に示すような、密度０．８ｇ／ｃｍ^３の６００ｍｍ角サイズの長繊維ボードを得た。
（実施例２）
長繊維配向マットの原料として、ケナフ靱皮から得られた繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長３００ｍｍのケナフの長繊維を用い、それ以外は実施例１と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例３）
長繊維配向マットの原料として、ケナフ靱皮から得られた繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長６００ｍｍのケナフの長繊維を用い、それ以外は実施例１と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例４）
長繊維配向マットの原料として、繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長３００ｍｍのサンスベリアの長繊維を用い、それ以外は実施例１と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例５）
長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して２０％になるよう調整し、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例６）
長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して５０％になるよう調整し、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例７）
長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して６７％になるよう調整し、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例８）
長繊維配向マットの原料として、ケナフ靱皮から得られた繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長５００ｍｍのケナフの長繊維を用い、それ以外は実施例７と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例９）
長繊維ボードの密度が１．０ｇ／ｃｍ^３となるようにし、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例１０）
長繊維ボードの密度が１．２ｇ／ｃｍ^３となるようにし、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例１１）
長繊維配向マットの原料として、繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長６００ｍｍのパイナップルの長繊維を用い、接着剤としてイソシアネート樹脂を用いて長繊維配向マットにスプレーで均一に付着させ、それ以外は実施例３と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例１２）
長繊維配向マットの原料として、繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長６００ｍｍの亜麻の長繊維を用い、それ以外は実施例１１と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例１３）
長繊維配向マットの原料として、繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長６００ｍｍの竹の長繊維を用い、それ以外は実施例１１と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例１４）
長繊維配向マットの原料として、繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長６００ｍｍのジュートの長繊維を用い、それ以外は実施例１１と同様にして長繊維ボードを得た。
（実施例１５）
厚さ２ｍｍのポプラ単板３枚と、実施例７において作製した厚さ１．５ｍｍの長繊維ボード２枚を用意し、それぞれの繊維方向を直交させ、表裏面の最外層に長繊維ボードが配置されるように、各単板ないし長繊維ボードの界面にユリアメラミン樹脂を接着剤として２５０ｇ／ｍ^２塗布した。

次に、この積層体を、熱圧プレスを用いて熱盤温度１６０℃、成形圧力４．５ＭＰａ、成形時間１０分の条件で熱圧成形することにより、図７に示すような、密度０．５３ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（実施例１６）
厚さ２ｍｍのポプラ単板４枚と、実施例７において作製した厚さ１．５ｍｍの長繊維ボード１枚を用意し、それぞれの繊維方向を直交させるとともに、長繊維ボードが中心の層に配置されるように５層に積層し、それ以外は実施例１５と同様にして、図５に示すような、密度０．４７ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（実施例１７）
ポプラ単板に代えて厚さ１．７ｍｍのスギ単板を用い、それ以外は実施例１５と同様にして、図７に示すような、密度０．５２ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（実施例１８）
ポプラ単板に代えて厚さ１．７ｍｍのスギ単板３枚と、実施例７において作製した厚さ１．５ｍｍの長繊維ボード２枚を用意し、それぞれの繊維方向を直交させるとともに、長繊維ボードが最外層に隣接する層に配置されるように５層に積層し、それ以外は実施例１５と同様にして、図６に示すような、密度０．６ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（実施例１９）
ポプラ単板に代えて厚さ２．０ｍｍのファルカタ単板を用い、それ以外は実施例１５と同様にして、図７に示すような、密度０．４８ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（実施例２０）
実施例７において作製した厚さ１．５ｍｍの長繊維ボードの表裏面に、厚さ５ｍｍのパーティクルボードを重ね合わせ、これらの界面に接着剤としてユリアメラミン樹脂を２５０ｇ／ｍ^２塗布した。

次に、この積層体を、熱圧プレスを用いて熱盤温度１６０℃、成形圧力４．５ＭＰａ、成形時間１０分の条件で熱圧成形することにより、図９に示すような、密度０．７６ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（実施例２１）
実施例７において作製した厚さ１．５ｍｍの長繊維ボードを、厚さ１０ｍｍのＭＤＦの表裏面に繊維方向が等しくなるように配置し、それ以外は実施例２０と同様にして、図１０に示すような、密度０．６８ｇ／ｃｍ^３の長繊維複合ボードを得た。
（比較例１）
実施例１において、各々の長繊維配向マットに代えて、ケナフ靱皮から得られた繊維径１０μｍ〜３００μｍ、平均繊維長１０ｍｍの繊維をランダムに配列させた長繊維マットを作製し、それ以外は実施例１と同様にして長繊維ボードを得た。
（比較例２）
長繊維配向マットの原料として、ケナフ靱皮から得られた繊維径５０μｍ〜５００μｍ、平均繊維長１００ｍｍのケナフの長繊維を用い、それ以外は実施例１と同様にして長繊維ボードを得た。
（比較例３）
長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して５％になるよう調整し、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（比較例４）
長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して９０％になるよう調整し、それ以外は実施例４と同様にして長繊維ボードを得た。
（比較例５）
３枚の長繊維配向マットの繊維方向を一方向に揃えて３層に積層し、それ以外は実施例８と同様にして長繊維ボードを得た。
（比較例６）
厚さ２ｍｍのポプラ単板５枚を、それぞれの繊維方向が直交するように５に層積層し、それ以外は実施例１５と同様にして、図８に示すような、密度０．４２ｇ／ｃｍ^３のポプラ５Ｐｌｙ合板を得た。
（比較例７）
ポプラ単板に代えて厚さ１．７ｍｍのスギ単板５枚を用い、それ以外は比較例６と同様にして、密度０．４ｇ／ｃｍ^３のスギ５Ｐｌｙ合板を得た。
（比較例８）
ポプラ単板に代えて厚さ２ｍｍのファルカタ単板５枚を用い、それ以外は比較例６と同様にして、密度０．３５ｇ／ｃｍ^３のファルカタ５Ｐｌｙ合板を得た。
（比較例９）
厚さ１２ｍｍ、密度０．７５ｇ／ｃｍ^３の市販パーティクルボード（ＰＢ）を比較サンプルとした。
（比較例１０）
厚さ１２ｍｍ、密度０．６５ｇ／ｃｍ^３の市販ＭＤＦを比較サンプルとした。

上記の実施例１〜２１および比較例１〜１０のボード構成を表１、表２に示す。また、これらのボードについて次の評価を行った。その結果も併せて表１、表２に示す。
[曲げヤング率]
ＪＩＳ Ａ ５９０５（繊維板）に規定された方法に基づき、サンプル形状が２００ｍｍ（長さ）×５０ｍｍ（幅）、スパン１５０ｍｍ、平均変形速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で曲げヤング率（ＧＰａ）を評価した。
[寸法変化率]
ＪＩＳ Ａ ５９０５（繊維板）に規定された方法に基づいて治具を作成し、サンプル形状は２００ｍｍ（長さ）×２００ｍｍ（幅）とした。２０℃、６５％ＲＨ、７日間でこれを調湿し、その状態から４０℃、９０％ＲＨで５日間の吸湿操作を行い、吸湿前後における長さ方向の寸法変化率を計測した。
[反り]
矢高／長さで反り量を算出し、０．１％未満の場合を○、０．１％〜０．５％の場合を△、０．５％を超える場合を×として評価した。

表１に示されるように、実施例１〜３の長繊維ボードは、比較例１、２の繊維ボードに比べて、略同密度であるが、高い寸法安定性と強度を有していた。また、繊維長が長くなるとともに、寸法安定性および強度が大きく向上した。

実施例４〜７の長繊維ボードは、表面層および裏面層の長繊維配向マットの合計厚さの長繊維ボード全体の厚さに対する割合が増加するとともに強度が向上した。しかし、寸法安定性は、一旦向上するものの、再度低下した。比較例３の長繊維ボードでは、表面層および裏面層の長繊維配向マットの合計厚さの割合が低過ぎるため、寸法安定性および強度が劣り、比較例４の長繊維ボードでは、表面層および裏面層の長繊維配向マットの合計厚さの割合が高過ぎるため、寸法安定性が逆に低下した。

実施例８の長繊維ボードは、比較例５の長繊維ボードに比べて、略同一密度であるが、３枚の長繊維配向マットのリグノセルロース長繊維の配向方向が互いに直交する構造にすることで、高い寸法安定性を有していた。

実施例１０の長繊維ボードは、実施例４のボードに比べて高密度であるため、高い寸法安定性と強度を有していた。

実施例１１〜１４の長繊維ボードは、パイナップル、亜麻、竹、ジュート等のリグノセルロース長繊維を用いて作製したものである。これらの長繊維を用いたボードにおいても、高い寸法安定性と強度を有することが確認された。

実施例１５、１７、１９の長繊維複合ボードは、比較例６、７、８の合板に比べて、寸法安定性および強度が大きく向上し、反りも改善された。

実施例１８の長繊維複合ボードは、比較例６、７、８の合板に比べて、寸法安定性および強度、特に寸法安定性が大きく向上し、反りも大幅に改善された。

実施例１６の長繊維複合ボードは、比較例６の合板に比べて、寸法安定性が大きく向上した。

実施例２０の長繊維複合ボードは、比較例９のＰＢに比べて、寸法安定性および強度が大きく向上した。

実施例２１の長繊維複合ボードは、比較例１０のＭＤＦに比べて、寸法安定性および強度が大きく向上した。

１ 長繊維ボード
２ 長繊維複合ボード
３ 長繊維配向マット
４ リグノセルロース長繊維
５ 接着剤
６ａ 表面層
６ｂ 中心層
６ｃ 裏面層
８ 早生植林木の単板
９ 木質ボード

Claims (6)

1. 平均繊維長２００ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維同士が略同一方向に配向し絡み合って形成され、接着剤が添加された、長繊維ボードの表面層、中心層、裏面層をそれぞれ構成する３枚の長繊維配向マットを、３枚の長繊維配向マットにおけるリグノセルロース長繊維の配向方向が互いに直交するように積層成形してなり、長繊維ボードにおける表面層および裏面層の合計厚さが長繊維ボード全体の厚さに対して１０〜７０％の範囲であることを特徴とする長繊維ボード。
2. 少なくとも１枚の請求項１に記載の長繊維ボードと、少なくとも１枚の早生植林木の単板とを積層一体化したものであることを特徴とする長繊維複合ボード。
3. 長繊維ボードと早生植林木の単板とを積層一体化した５層構造であり、長繊維ボードが最外層に隣接する層に配置され、早生植林木の単板が最外層および中心層に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の長繊維複合ボード。
4. 長繊維ボードが最外層に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の長繊維複合ボード。
5. 少なくとも１枚の請求項１に記載の長繊維ボードと、少なくとも１枚の木質ボードとを積層一体化してなり、木質ボードが少なくとも最外層に配置され、長繊維ボードが最外層の内側の層に配置されていることを特徴とする長繊維複合ボード。
6. 少なくとも１枚の請求項１に記載の長繊維ボードと、少なくとも１枚の木質ボードとを積層一体化してなり、長繊維ボードが少なくとも最外層に配置され、木質ボードが最外層の内側の層に配置されていることを特徴とする長繊維複合ボード。