JP2014194096A

JP2014194096A - 木質繊維板の製造方法

Info

Publication number: JP2014194096A
Application number: JP2013071352A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ebara; 健一江原; Shinsuke Nagafuji; 慎介長藤
Original assignee: Daiken Corp
Current assignee: Daiken Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-09

Abstract

【課題】木質繊維板の製造において、接着剤の効果を高め、木質繊維板の強度の向上、コスト低減等を実現する。
【解決手段】木質繊維板の製造方法は、木質繊維の表面に接着剤を塗布する工程１を含む。更に、接着剤が塗布された木質繊維、結合剤及び水を含むスラリーを形成する工程２と、スラリーから湿潤マットを抄造する工程３とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式抄造による木質繊維板の製造方法に関する。

従来、木質繊維板からなる壁下地等の建築用下地板としては、木質繊維の絡み合いが良好となる湿式抄造法によって形成されるものが利用されている。特に、木質繊維とイソシアネート基を有する接着剤等とを水に添加してスラリーを生成し、当該スラリーから湿潤マットを抄造する工程によって製造されるものが一般的である（特許文献１）。また、水中における接着剤の分散性を向上させるために、接着剤を乳化させて水に添加することが一般的に行われている。

イソシアネート系接着剤は、木質繊維の水酸基と反応しやすいイソシアネート基を含有するので、強固な結合力を得るために有効である。

特開２００７−１３８３１１号公報

しかしながら、上記従来法によると、大量の水を用いる工程において、乳化したイソシアネート系接着剤を添加するようにしている。このことから、添加した接着剤が木質繊維に定着する効率が悪く、最終製品の強度を高めるためには接着剤の添加量を増やす必要がある。

接着剤の添加量を増やすと、その材料費が増加すると共に、排水に含まれる接着剤成分の処理費用が増加することになるので、コストアップの原因となる。また、接着剤のロスが多いことは、環境的にも望ましくない。

以上に鑑みて、本発明の目的は、より効率的に接着剤の効果を発揮させることができ、木質繊維板の強度の向上、コスト低減等を実現できる木質繊維板の製造方法を提供することである。

前記の目的を達成するために、本発明の木質繊維板の製造方法は、木質繊維の表面に接着剤を塗布する工程と、少なくとも接着剤が塗布された木質繊維、結合剤及び水を含むスラリーを形成する工程と、スラリーから湿潤マットを抄造する工程とを含む。

このような製造方法によると、接着剤を木質繊維の表面に直接塗布した後に、当該木質繊維を水に添加してスラリーを形成するので、スラリー生成の後に乳化した接着剤を添加する従来の方法よりも確実に木質繊維に接着剤を付着させることができる。この結果、従来よりも高強度の繊維板を得ることができる。また、接着剤が木質繊維に付着する効率が従来よりも高いので、木質繊維板の強度を従来と同等にする場合には接着剤の使用量を削減することができる。更に、排水に含まれる接着剤成分の量を削減することができる。

尚、接着剤は、イソシアネート系接着剤を含んでいても良い。

イソシアネート系接着剤はイソシアネート基を含んでおり、該イソシアネート基が木質繊維の水酸基と反応することにより強力な結合力を得ることができる。従って、木質繊維同士を強固に接着することができ、また、スラリーを形成した際に水に溶け出し難いので接着に貢献する割合が高くなる。

また、イソシアネート系接着剤は、未乳化状態にて使用されても良い。

イソシアネート系接着剤は疎水性であるから、従来、水に添加してスラリーを形成するために、乳化状態とすることが行われていた。これに対し、木質繊維に直接塗布する本発明の場合、乳化状態とすることは必須では無く、且つ、未乳化状態にて使用することによりスラリーを形成した際の接着剤の溶脱を抑制することができる。この結果、製造する木質繊維板の強度を更に向上させることができる。

以上の通り、本発明の木質繊維板の製造方法によると、接着剤をより効率的に木質繊維に付着させることが可能であり、木質繊維板の強度向上及び接着剤の使用量削減によるコストダウンが実現する。

図１は、本発明の木質繊維板の製造方法の工程を示す図である。図２は、木質繊維に接着剤を直接塗布する方法を例示する図である。図３は、丸網式湿式抄造機によって木質繊維の湿潤マットを作製している状態を簡略に示す縦断側面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明はいずれも例示であり、本発明の内容を制限するものではない。

図１は、本実施形態にかかる木質繊維板の製造方法の工程を示す図である。この方法は、接着剤塗布工程１、スラリー生成工程２及び抄造工程３を有しており、各工程１〜３は記載順に行われる。

（１）接着剤塗布工程
最初の工程である接着剤塗布工程１において、木質繊維に対する接着剤の塗布を行う。

木質繊維について、その種類は特に限定されず、針葉樹、広葉樹を問わないし、建築廃材・パレット廃材等の繊維をあげることができる。更に、パルプ、麻、亜麻等の植物繊維も利用できる。ただし、繊維長が長く吸水膨脹が小さくて強度が大きいものが望ましい。このような木質繊維を使用することによって、繊維長が長いために繊維同士の絡み合いの交点、即ち、交絡点が多くなって下地板の曲げ強度が向上すると共に、該交絡点に接着剤が定着することにより建築用下地板の剪断力が増大し、壁倍率の決定に影響の大きい釘側面抵抗力が大きい建築用下地板が得られる。尚、木質繊維はイソシアネート基と反応しやすい水酸基を有するので、無機質等を使用する場合には得られない、より強い結合力を得ることができる。

木質繊維に対する接着剤の塗布は、例えば、図２に例示するようなブローパイプラインを備える装置を利用する。

図２において、上記ブローパイプラインは、ブローパイプ２１を有する。図示していないが、図２において下側にある上流側は、木質材料を蒸煮した後に解繊して木質繊維とするリファイナ（解繊機）に接続されている。また、同上側にある下流側は、スラリー生成装置に接続されている。ブローパイプ２１内には、木質繊維が水蒸気と共にその蒸気圧によって図の下側から上側に向かって高速で流れるようになっている。

ブローパイプ２１における直管部分の途中には、接着剤ノズル２２が設けられている。接着剤ノズル２２には、ポンプ２４を配置した接着剤供給パイプ２３の下流端が接続されている。接着剤供給パイプ２３の上流端は、接着剤を貯留する接着剤タンク２５に接続されている。ポンプ２４の作動により、接着剤タンク２５内の接着剤が接着剤ノズル２２に供給され、当該接着剤ノズル２２から接着剤がスプレーされて、ブローパイプ２１内を流れる木質繊維に直接塗布される。

接着剤が塗布された木質繊維は、スラリー生成装置に供給される。

ここで、木質繊維に直接塗布する接着剤としては、イソシアネート系接着剤を用いるのが良い。イソシアネート系接着剤はイソシアネート基を含んでおり、該イソシアネート基は木質繊維の水酸基と反応するので、強力な結合力を得ることができる。従って、木質繊維同士を強固に接着することができ、且つ、後のスラリー生成工程において水に溶け出し難いことから接着に貢献する割合が高くなる。

具体的なイソシアネート系接着剤としては、例えば、モノメリックＭＤＩ（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート）、ポリメリックＭＤＩ、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、Ｈ１２ＭＤＩ（４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート））、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）等が挙げられる。また、これらの各種ポリオール（低分子量ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカーボネートジオール類、アクリルポリオール類、シリコンポリオール類、２−ヒドロキシエチルアクリレート類）、二塩基酸（アゼライン酸、アジピン酸、セバチン酸、イソフタル酸、テレフタル酸等）、各種エボキシ樹脂、ひまし油、液状ポリブタジエン、ネオプレン等の活性水素化合物等との反応物でも良い。更に、ポットライフを長くするために、イソシアネート基をブロックしたものを含む各種変性品であっても良い。これらを単独又は２種以上組み合わせて利用することができる。

ここで、イソシアネート系接着剤は、乳化した状態のものを用いても良いし、未乳化の状態のものを用いても良い。乳化した接着剤を用いると、より均一に塗布することができる。この一方、未乳化の接着剤を用いると、スラリー化した時に、乳化状態の接着剤を用いた場合よりも溶脱しにくいという利点がある。

尚、木質繊維に接着剤を塗布する方法としては、以上に説明したブローパイプラインを利用する方法の他に、ブレンダーを用いる方法であっても良い。つまり、木質繊維をブレンダー内に投入し、回転させながら接着剤をブレンダー内へ吐出させることにより、木質繊維に付着させる方法を用いることもできる。

（２）スラリー生成工程
次に、スラリー生成工程２において、接着剤が塗布された木質繊維を含むスラリーを生成する。

例えば、接着剤が塗布された木質繊維と、古紙と、石油樹脂、スターチ及び粉末フェノール等の結合剤とを水中に投下して混合、攪拌することにより木質繊維スラリーを調製する。

（３）抄造工程
次に、上記のように生成したスラリーに凝集剤及びサイズ剤等の添加剤を添加して凝集させた後、長網式又は丸網式等の抄造機により抄造して、湿潤マットを得る。

例えば、図３に示す丸網式湿式抄造機３１を用いる場合を説明する。この場合、スラリー３２を丸網式湿式抄造機３１のドラムにより吸着しながら、フォーミングプレス３４によってプレスすることにより、湿潤マット３３を形成する。次に、湿潤マット３３をウェットプレス３５によって所定の圧力にて圧搾し、不要な水分を絞り出しながら、該湿潤マット３３の厚さを整える。

ここで、ウェットプレス３５による湿潤マット３３のプレス時間は、イソシアネート基を含有する接着剤が反応を開始し、特に、次の加熱乾燥工程中に木質繊維がスプリングバックを起こさず、マットとして十分な強度と形状を維持できる条件とする。なお、ウェットプレス工程を熱圧プレスとすると、イソシアネート基を含有する接着剤の反応がより促進されるので短時間での処理が可能となる。例えば、８０℃〜１８０℃に加熱されたスチール製のベルトからなる連続プレスを用いて行うと生産効率が著しく向上し好ましい。

以上の３工程により得た湿潤マット３３をウェットプレス３５から更に熱風ドライヤ（図示せず）側に連続的に搬送し、該熱風ドライヤによって１００℃〜２５０℃にて乾燥する。これにより、イソシアネート基を含有する接着剤のみならず、湿潤マット３３に含まれた他の接着剤、例えばフェノール系接着剤等の脱水縮合系を含めた接着剤の反応を十分に行うことで、より強固な乾燥体である建築用下地板を生産性良く得ることができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。実施例１及び２と、比較例とにおいて、材料の組成はいずれも同じであり、表１に一覧する通りである。

（実施例１）
木質繊維６０重量％に対し、イソシアネート系接着剤としてポリメリックＭＤＩ３重量％をブローパイプ内にて塗布することにより、接着剤塗布済み木質繊維を調製した。当該接着剤塗布済み木質繊維と、古紙１５重量％と、石油樹脂８重量％と、スターチ５重量％と、粉末フェノール８重量％とを水中にて混合攪拌して木質繊維スラリーを調製した。このスラリー中に、凝集剤及びサイズ剤を添加し、凝集させた後、抄造して湿潤マットを得た。この湿潤マットを乾燥機内に搬入し、加熱乾燥することにより、木質繊維板を製造した。

（実施例２）
木質繊維に塗布するイソシアネート系接着剤を乳化した状態として用いた点の他は、実施例１と同様にして木質繊維を製造した。

（比較例）
比較例として、スラリー化の際にイソシアネート系接着剤を添加する従来の方法を用いて木質繊維板を製造した。前記通り、組成は実施例１及び２と同じである。つまり、木質繊維６０重量％と、接着剤としての乳化したイソシアネート系接着剤３重量％と、古紙１５重量％と、石油樹脂８重量％と、スターチ５重量％と、粉末フェノール８重量％とを水中において混合攪拌して、木質繊維スラリーを調製した。このスラリー中に凝集剤及びサイズ剤を添加して、凝集させた後、抄造して湿潤マットを得た。この湿潤マットを乾燥機内に搬入し、加熱乾燥することにより、木質繊維板を得た。

以上の実施例１及び２と、比較例とについて、製造した木質繊維板の厚み、密度及び曲げ強度（ＭＯＲ）を測定した。尚、曲げ強度試験は、ＪＩＳＡ５９０５に準じるものである。測定の結果を表２に示す。

表２に示すとおり、スラリー化する前に木質繊維に接着剤を塗布する実施例１及び２について、比較例に比較して、厚みが小さく、高密度で且つ曲げ強度の高い木質繊維板となっている。

また、イソシアネート系接着剤を未乳化状態にて用いた実施例１の方が、乳化状態にて用いた実施例２よりも密度及び曲げ高度が若干高い。これについて、乳化状態のイソシアネート系接着剤を木質繊維に塗布した場合、スラリー化の際に溶脱する量が多くなり、結合に寄与する接着剤の量が少なくなることが理由の１つと考えられる。つまり、実施例２の場合、実施例１に比べて実際の結合に寄与する接着剤が少なくなる。この結果、実際に結合に寄与する接着剤の多い実施例１の方が曲げ強度が高くなり、木質繊維板の性能の点では優れている。

但し、実施例２についても、比較例に対して曲げ強度は顕著に優れており、木質繊維に接着剤を塗布した後にスラリーを形成するという本発明の効果は十分に発揮されている。また、イソシアネート系接着剤を乳化状態にて用いる実施例２の場合、木質繊維に対する塗布をより均一に行うことが可能であるという利点がある。

従って、より高い曲げ強度を得るためには実施例１のように未乳化状態にて接着剤を使用するべきであるが、要求される木質繊維板の性能、生産性等を考慮し、接着剤を乳化状態及び未乳化状態のいずれにて使用するかを選択すれば良い。

本発明の木質繊維板の製造方法は、より高強度の木質繊維板を製造することができ、また、接着剤の使用量を削減することができるので、建築用下地材等に有用である。

１接着剤塗布工程
２スラリー生成工程
３抄造工程
２１ブローパイプ
２２接着剤ノズル
２３接着剤供給パイプ
２４ポンプ
２５接着剤タンク
３１丸網式湿式抄造機
３２スラリー
３３湿潤マット
３４フォーミングプレス
３５ウェットプレス

Claims

木質繊維の表面に接着剤を塗布する工程と、
少なくとも前記接着剤が塗布された前記木質繊維、結合剤及び水を含むスラリーを形成する工程と、
前記スラリーから湿潤マットを抄造する工程とを含むことを特徴とする木質繊維板の製造方法。
請求項１の木質繊維板の製造方法において、
前記接着剤は、イソシアネート系接着剤を含むことを特徴とする木質繊維板の製造方法。
請求項２の木質繊維板の製造方法において、
前記イソシアネート系接着剤は、未乳化状態にて使用されることを特徴とする木質繊維板の製造方法。