JP2015024621A

JP2015024621A - 木質繊維ボードの製造方法および木質繊維ボード

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Publication number: JP2015024621A
Application number: JP2013156832A
Authority: JP
Inventors: 浅地　正博; Masahiro Asaji; 正博浅地; 清史守田; Seishi Morita
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2015-02-05

Abstract

【課題】製造コストを低減可能な木質繊維ボードの製造方法を提供する。
【解決手段】木質系有機繊維５の繊維マット２を重ねた繊維マット２，２間に、補強繊維材間に樹脂を含浸させたＳＭＣシート３をバインダーとして配置して積層体４を得る。次いで、積層体４を加熱加圧することによりＳＭＣシート３由来の樹脂を繊維マット２に浸透、硬化させて木質繊維ボード１を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、木質繊維ボードの製造方法およびその方法によって得られる木質繊維ボードに関する。

補強繊維材間に樹脂を含浸させたＳＭＣ（ＳｈｅｅｔＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ）は取扱い性が容易であり、寸法精度のよい高強度の成形品を大量に生産可能であることから、浴槽、コンテナなどの成形品の成形材料として利用される。このようなＳＭＣを成形したＳＭＣ成形品は表面に模様を設けることができる。例えば特許文献１−２では長期使用による成形品表面の模様の劣化を抑え耐候性を向上させるために、ＳＭＣシートの表面に繊維マット等を配置したものを加熱加圧してＳＭＣ成形品を製造している。特許文献１では、模様を付した繊維マットを使用している。ＳＭＣ成形品の表面の模様はこの繊維マットで形成され、模様表面は、成形中に繊維マットの表面に滲出したＳＭＣの樹脂分の硬化によって形成された透明な薄肉層で被覆される。特許文献２のＳＭＣ成形品は、表面に凹凸模様が付されている。この凹凸模様は、成形中に繊維マットの表面に滲出したＳＭＣの樹脂分が金型に施された凹凸部で加圧されて形成される。

実開平１−１５６０３０号公報特開平７−１００９７８号公報

特許文献１−２のＳＭＣ成形品は、成形品表面の模様をＳＭＣの樹脂分で被覆し、または模様をＳＭＣの樹脂分で形成するため、長期使用による模様の劣化を抑えることができる。また成形品表面が劣化してもＳＭＣの補強繊維材の成形品表面への露出がないため美麗に保つことができる。

このようにＳＭＣはその材料の取り扱い性や成形品の良好な強度特性などから、浴槽、コンテナなどの成形品の成形材料として利用されているが、ＳＭＣの利用をさらに拡大すればＳＭＣ利用に伴う製品の製造コストを低減できると考えられる。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減可能な木質繊維ボードの製造方法および木質繊維ボードを提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の木質繊維ボードの製造方法は、木質系有機繊維の繊維マットを重ねた繊維マット間に、補強繊維材間に樹脂を含浸させたＳＭＣシートをバインダーとして配置して積層体とし、積層体を加熱加圧することによりＳＭＣシート由来の樹脂を繊維マットに浸透、硬化させて木質繊維ボードを製造することを特徴とする。

この木質繊維ボードの製造方法においては、繊維マットが、木質系有機繊維を接着剤で接着した不織布であることが好ましい。

また本発明の木質繊維ボードは、木質系有機繊維とこの木質系有機繊維間に浸透した樹脂の硬化物とで形成される樹脂含有繊維層が両表面に積層され、樹脂含有繊維層の層間に、補強繊維材で形成される補強繊維材層が設けられ、補強繊維材層は、樹脂含有繊維層に浸透した樹脂の硬化によって樹脂含有繊維層と一体に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、木質繊維ボードの製造コストを低減することができる。製造コストを抑えて製造した木質繊維ボードは低コストで提供することができる。

木質繊維ボードの製造方法の一実施形態を説明するための模式図である。

図１は、木質繊維ボードの製造方法の一実施形態を説明するための模式図である。

図１に示すように、本実施形態では、木質系有機繊維５の繊維マット２を重ねた繊維マット２，２間に、補強繊維材間に樹脂を含浸させたＳＭＣシート３をバインダーとして配置して積層体４とする。次いで、積層体４を加熱加圧することによりＳＭＣシート３由来の樹脂を繊維マット２，２に浸透、硬化させて木質繊維ボード１を製造する。以下、その詳細について説明する。

本実施形態では、まず、図１（ａ）に示すように、繊維マット２を重ねた繊維マット２，２間に、バインダーとなるＳＭＣシート３を配置し、図１（ｂ）に示すような積層体４を得る。

繊維マット２は、木質系有機繊維５をマット状に積層して得ることができる。例えば、マットフォーマーと呼ばれる連続的に繊維マット２を製造する装置を用いて得ることができる。また、バインダーとしての樹脂を定着させた木質系有機繊維５を型枠に散布するなどの方法によって形成することもできる。必要に応じてニードルパンチにより木質系有機繊維５同士を絡ませてもよい。繊維マット２は、木質系有機繊維５を編み物状、不織布状に形成した形態であってもよい。このような木質系有機繊維５を編み物状、不織布状に形成したものを複数枚重ねたものを繊維マット２とすることもできる。好ましい繊維マット２の形態としては、バインダーとなる樹脂などの接着剤で木質系有機繊維５を接着した不織布である。かかる形態の繊維マット２は、繊維マット２の木質系有機繊維５間が接着剤で接着されているため、繊維間が効果的に保持され固定されたものとなっている。このような繊維マット２を用いて得られる木質繊維ボード１は強度特性がより良好となる。また、繊維マット２の加熱加圧過程において流動性を発現したＳＭＣシート３由来の樹脂の繊維マット２表面への滲出をより効果的に抑えることができ、木質繊維ボード１を外観よく製造することができる。

接着剤の樹脂種としては、例えば、ユリア樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエスエテル樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。

繊維マット２に用いられる木質系有機繊維５は、木質繊維ボードの原料として従来から知られているものを使用することができる。例えば、針葉樹や広葉樹等を原料とする木質繊維等である。ケナフ、亜麻、ラミー、ジュート等の麻類植物の靱皮から採取される繊維、マニラ麻やサイザル麻等の麻類植物の茎または端の筋から採取される繊維等の植物繊維を木質系有機繊維として使用することもできる。

雑木、木工屑、廃材、欠陥のある材木、間伐材等、一般的にＭＤＦ(Medium Density Fiberboard:中密度繊維板)原料となる木質系材料を原料とする木質繊維を用いることができる。この木質繊維は原料が安価であるため、木質繊維ボードの製造コストをさらに低減できる。また、さとうきび、とうもろこし、竹、イネ等の農産廃棄物を原料とする農産廃棄物繊維を用いることもできる。農産廃棄物を利用することで、廃棄物を削減し、貴重な木材資源を節約することができる。農産廃棄物繊維は原料が安価であるため、木質繊維ボードの製造コストをさらに低減できる。

本実施形態では、木質繊維ボード１の製造においてＳＭＣシート３をバインダーとして使用する。このＳＭＣシート３は、補強繊維材間に樹脂が含浸されているＳＭＣを木質繊維ボード１の大きさ、使用する繊維マット２の量等に応じて裁断したものである。ＳＭＣシート３は、裁断されたＳＭＣが複数枚重ねられたものであってもよい。ＳＭＣは、例えば、次のようにして製造される。

まず、２つの巻出ロールからフィルムを供給し、各フィルム上に、ペースト状の樹脂コンパウンドを供給し塗布する。樹脂コンパウンドは、不飽和ポリエステル等の樹脂に各種の添加剤を配合した配合物である。添加剤としては、例えば、重合性単量体、低収縮剤、硬化剤、重合防止剤、無機充填材、増粘剤等を挙げることができる。次いで、ガラスロービングをロービングカッターで一定の長さに切断したガラス繊維等の補強繊維材を、樹脂コンパウンドが塗布された下側のフィルム上に層状に散布し、その上に、上側のフィルム上の樹脂コンパウンドの塗布面を合わせて積層物を得る。この積層物をロールやメッシュベルト等にて上下から一定圧力を加え、加圧含浸する。この含浸作業によって、補強繊維材間に樹脂コンパウンドが含浸し、ＳＭＣを得る。ＳＭＣに含まれる補強繊維材の量が多いと、木質繊維ボードの機械的強度や吸湿時の寸法変化を抑制することができる。

ＳＭＣシート３はその大きさが繊維マット２と同じか、もしくはやや小さくなるようにする。これによって、ＳＭＣシート３の端部が繊維マット２の端部よりも外側に突出しないように、繊維マット２，２間にＳＭＣシート３を重ねて配置することができる。この積層体４を加熱加圧して得られる木質繊維ボード１は、ＳＭＣシート３の外方へのはみ出しがより少なくなるので外観がより良好となる。

またＳＭＣシート３は、積層体４の加熱加圧によって流動性を発現したＳＭＣシート３が繊維マット２の表面に滲出しない程度の量に設定されてよい。繊維マット２表面へのＳＭＣシート３の滲出が抑えられるので、木質繊維ボード１を外観よく製造することができる。

こうして繊維マット２を重ねた繊維マット２，２間にバインダーとなるＳＭＣシート３を配置して積層体４を得た後、図１（ｃ）に示すように、積層体４を熱板１０，１０間に挟み、積層体４を加熱加圧する。こうして、図１（ｄ）に示されるような木質繊維ボード１を得る。

積層体４の加熱加圧においては、図１（ｃ）に示されるようなプレス装置の他、加熱した一対のスチールベルトの隙間に、圧力を加えながら積層体を搬送させる連続プレス装置を用いることもできる。

加熱温度は、ＳＭＣシート３の樹脂が硬化する温度に応じて適宜設定される。好ましくは１２０〜２００℃の範囲内で設定し、樹脂がいったん軟化した後、硬化するような昇温条件とする。圧力は、得られる木質繊維ボード１の強度性能や吸湿時の寸法安定性に影響を及ぼすため、好ましくは１〜４ＭＰａの範囲内に設定される。加熱加圧時間は木質繊維ボード１の板厚や加熱温度等に応じて適宜設定すればよい。

積層体４を加熱加圧すると、加熱によって流動性を発現したＳＭＣシート３由来の樹脂が加圧によって繊維マット２に浸透し、その状態で樹脂が硬化する。この樹脂の硬化によって繊維マット２の木質系有機繊維５同士が保持、固定され、また積層した繊維マット２，２同士が一体化される。

図１（ｄ）に示される木質繊維ボード１は、次の構成を有しているものとして説明することができる。

木質系有機繊維５とこの木質系有機繊維５間に浸透した樹脂の硬化物６とで形成される樹脂含有繊維層７が両表面に積層されている。樹脂含有繊維層７の層間に、補強繊維材８で形成される補強繊維材層９が設けられている。補強繊維材層９は、樹脂含有繊維層７に浸透した樹脂の硬化によって樹脂含有繊維層７と一体に形成されている。

樹脂含有繊維層７の木質系有機繊維５は繊維マット２に由来するものである。樹脂含有繊維層７の樹脂の硬化物６と補強繊維材層９の補強繊維材８はＳＭＣシート３に由来するものである。木質系有機繊維５の繊維長や繊維径、繊維マットの目付量、補強繊維材８の繊維長や繊維径、ＳＭＣシート３における補強繊維材８の含有量、積層体４の加熱加圧の条件等によっては、ＳＭＣシート３由来の補強繊維材８の繊維マット２への含浸度合いが変わる。このため、樹脂含有繊維層７には、ＳＭＣシート３に由来する補強繊維材８が含まれていてもよい。また、ある別の態様の木質繊維ボードにおいては、ＳＭＣシート由来の補強繊維材全てが繊維マットに含浸し、図１（ｄ）に示される木質繊維ボード１の構成において補強繊維材層９を有しない構成とすることもできる。図１（ｄ）に示される木質繊維ボード１は、樹脂含有繊維層７における補強繊維材８の含有量が小さく、樹脂含有繊維層７の表面（木質繊維ボード１の表面）への補強繊維材８の露出をより抑えることができるので、外観がより良好となる。

以上のとおり、本実施形態の方法は、ＳＭＣシートをバインダーとして使用しており、これまで浴槽、コンテナなどのＳＭＣ成形品として使用されているＳＭＣを流用することができる。このため、木質繊維ボードを低コストで製造することができる。また、ＳＭＣはその取扱い性が容易である。このため、従来の製造方法よりも簡単に木質繊維ボードを製造することができ、この観点からも木質繊維ボードを低コストで製造することができる。なお、木質繊維ボードは、従来、例えば、次の方法で製造されていた。まず、樹脂含浸機を用いて、バインダーである液状樹脂をディッピングにより繊維マットに含浸させる。次いで、必要に応じて絞り機により余分な樹脂を圧搾する。次いで、液状樹脂を含浸した繊維マットを乾燥機に入れ、乾燥させ、加熱加圧して木質繊維ボードを得る。この従来法は、樹脂含浸機を用いており、設備が大型で大量の液状樹脂を扱わなければならず、しかも液状樹脂の粘度を低粘度に維持しなければならないことから、管理が大変であった。液状樹脂を含浸した繊維マットを乾燥させるための乾燥機も設備が大掛かりであり初期投資が高い。さらにまたエネルギーコストも高い。このように従来法は製造コストが高いという問題を有していた。本実施形態の方法は、従来法と遜色ない特性を有する木質繊維ボードを、従来法に比べて簡単に低コストで製造することができる。しかも、ＳＭＣに含まれる補強繊維材の量を調整することで、木質繊維ボードの機械的強度や吸湿時の寸法変化を容易に調整することができるという利点も有する。

製造された木質繊維ボードは、従来の木質繊維ボードと同様、ドアパネル、引戸、間仕切り等の内装建具に使用されるフラッシュパネルの表面材、あるいはフローリング仕上げ床や階段の踏み板等の床材として好適に用いることができる。

本発明の木質繊維ボードの製造方法および木質繊維ボードは、以上の形態に限定されない。例えば、図１の例では、２つの繊維マット２，２間にＳＭＣシート３を配置した三層構造の積層体４を用いて木質繊維ボード１を製造しているが、最上段の繊維マット２の上にさらにＳＭＣシート及び繊維マットを順次重ねた積層体を用いることもできる。このＳＭＣシート及び繊維マットの積層をさらに繰り返して積層することもできる。このような積層体を用いて得られる木質繊維ボードは、図１（ｃ）に示される木質繊維ボード１において、最上段の樹脂含有繊維層７の上にさらに補強繊維材層及び樹脂含有繊維層が重ねられた構成となる。

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。

＜繊維マット＞
ジュート繊維を１〜２インチにカットし積層した繊維マットを用意した。
＜ＳＭＣ＞
ＳＭＣの材料成分及び、補強繊維材としてのガラス繊維は次のものを使用した。
・不飽和ポリエステル樹脂：昭和電工株式会社製Ｍ−５８０
・重合性単量体：スチレン（三菱化学株式会社製ＣＡＳ（１００−４２−５）準拠スチレンモノマー）
・低収縮剤：ポリスチレン（ＰＳジャパン製ＧＰＦＳ）
・硬化剤：ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂株式会社製パーブチルＺ）
・重合防止剤：ｐ−ベンゾキノン（和光純薬製）
・無機充填材：炭酸カルシウム（白石工業社製ホワイトンＳＢ青）
・増粘剤：酸化マグネシウム（協和化学株式会社製キョーワマグ＃４０）
・ガラス繊維：日東紡製ＲＳ４８０ＰＢ−５４９
まず、不飽和ポリエステル樹脂８０重量部、重合性単量体１５重量部、低収縮剤５重量部、硬化剤１重量部、重合防止剤０．０５重量部、無機充填材１００重量部、増粘剤１重量部を混合し、コンパウンドとした。次いで、１／２インチにカットしたガラス繊維を重量比率で８％となるように混合含浸し、養生ＰＰ（ポリプロピレン）フィルムでシート状に賦形したＳＭＣを作成した。
＜木質繊維ボードの製造＞
上記した繊維マット（１〜２インチのジュート繊維を面状に１．５ｋｇ／ｍ^２積層したもの）を配置した後、その上に上記したＳＭＣを１ｇ／ｍ^２配置した。さらにその上に、上記した繊維マット（１〜２インチのジュート繊維を面状に１．５ｋｇ／ｍ^２積層したもの）を配置して積層体を得た。得られた積層体をプレス装置に投入し、圧力１０ＭＰａ、温度１５０℃の条件にて加熱加圧（プレス成形）した。

得られた木質繊維ボードは、上述した従来法で製造した木質繊維ボードと同程度の機械的強度、吸湿時の寸法変化を有していた。

１木質繊維ボード
２繊維マット
３ＳＭＣシート
４積層体
５木質系有機繊維
６樹脂の硬化物
７樹脂含有繊維層
８補強繊維材
９補強繊維材層

Claims

木質系有機繊維の繊維マットを重ねた繊維マット間に、補強繊維材間に樹脂を含浸させたＳＭＣシートをバインダーとして配置して積層体とし、前記積層体を加熱加圧することにより前記ＳＭＣシート由来の前記樹脂を前記繊維マットに浸透、硬化させて木質繊維ボードを製造することを特徴とする木質繊維ボードの製造方法。
前記繊維マットが、前記木質系有機繊維を接着剤で接着した不織布であることを特徴とする請求項１に記載の木質繊維ボードの製造方法。
木質系有機繊維とこの木質系有機繊維間に浸透した樹脂の硬化物とで形成される樹脂含有繊維層が両表面に積層され、前記樹脂含有繊維層の層間に、補強繊維材で形成される補強繊維材層が設けられ、前記補強繊維材層は、前記樹脂含有繊維層に浸透した樹脂の硬化によって前記樹脂含有繊維層と一体に形成されていることを特徴とする木質繊維ボード。