JP2018069670A

JP2018069670A - 繊維板

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Publication number: JP2018069670A
Application number: JP2016215139A
Authority: JP
Inventors: 尚孝丸; Naotaka Maru; 博之金森; Hiroyuki Kanamoro; 広彦篠原; Hirohiko Shinohara; 弘之山崎; Hiroyuki Yamazaki
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】強度物性及び加工性が高い繊維板を提供すること。【解決手段】繊維板１は、植物繊維２と接着剤３とを含み、６０％以上の植物繊維２が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つ、７０％以上の植物繊維２が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有する。好ましくは、繊維板１は、接着剤３を植物繊維２の質量に対して１５〜３０質量％含み、植物繊維２の質量に対して０．１〜５質量％の撥水剤や、接着剤３の質量に対して０．１〜１０質量％の硬化剤をさらに含む。【選択図】図１

Description

本発明は、植物繊維を接着剤で接着して得られる繊維板に関する。

従来、油ヤシ、ココヤシ、ケナフ等の植物繊維から成る繊維板は、床材、壁材、屋根材等の建材用部材や、家具等の材料として用いられている。建材用部材や、家具等の材料として繊維板を用いる場合には、合板と比較しても遜色のない強度物性が求められる。

そこで、植物繊維を接着剤で接着して得られる繊維板において、植物繊維の長さが６ｍｍ以上のリグノセルロース繊維を用いて成ることを特徴とする繊維板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３３３９８６号公報

特許文献１に記載された技術を用いて繊維板を製造した場合、植物繊維が長く、太いため繊維板を切断・切削加工する際にバリが発生し、外観不良が生じる、次工程における手直しが必要となるという課題が生じる。この課題を解決するために単純に植物繊維の長さを短くした場合には、曲げ強度といった強度物性が低下するという課題が生じる。

本発明は、強度物性及び加工性が高い繊維板を提供することを目的とする。

本発明は、植物繊維と、接着剤と、を含む繊維板であって、６０％以上の前記植物繊維が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つ、７０％以上の前記植物繊維が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有する、繊維板に関する。

また、前記接着剤は、前記植物繊維の質量に対して１５〜３０質量％含まれることが好ましい。

また、前記植物繊維の質量に対して０．１〜５質量％の撥水剤をさらに含むことが好ましい。

また、前記接着剤の質量に対して０．１〜１０質量％の硬化剤をさらに含むことが好ましい。

本発明によれば、強度物性及び加工性が高い繊維板を提供できる。

本発明の一実施形態に係る繊維板１の断面を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る植物繊維２の外観を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る繊維板１の製造工程を示すフローチャートである。

本発明の繊維板の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る繊維板１の断面を示す模式図である。繊維板１は、植物繊維２を接着剤３で接着して得られる。本実施形態の繊維板１は、植物繊維２と、接着剤３と、図示しない接着剤３以外の添加剤とを備える。

本実施形態においては、６０％以上の植物繊維２が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有する。また、７０％以上の植物繊維２が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有する。なお、本明細書において、植物繊維２に係る「％」の表記は、繊維板１に用いられる植物繊維２の本数に対する特定の植物繊維２の本数の比率（本数÷本数）を表わしたものである。

繊維長さ及び繊維太さの測定方法の一例について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る植物繊維２の外観を示す模式図である。

図２に示すように、植物繊維２同士が重ならないように植物繊維２を散らばらせ、顕微鏡を用いて撮像する。撮影された画像を解析することで植物繊維２の外周Ｒと、面積Ｓとが得られる。

外周Ｒを２で割ることで繊維長さＬ（Ｌ１〜Ｌ３）が得られる（Ｌ＝Ｒ÷２）。また、面積Ｓを繊維長さＬで割ることで繊維太さＤ（Ｄ１〜Ｄ３）が得られる（Ｄ＝Ｓ÷Ｌ）。このような方法により、簡易的に多くの植物繊維２の繊維長さＬと繊維太さＤとを測定できる。

測定された繊維長さに関して、６０％未満の植物繊維２が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つこの範囲を下回る繊維長さの植物繊維２を多く含む場合には、繊維長さが短すぎることになり、十分な強度物性が得られない（例えば、曲げ強度が低くなる）。反対に、この範囲を上回る繊維長さの植物繊維２を多く含む場合には、繊維長さが長すぎることになり、十分な加工性が得られない（例えば、バリ高さが高くなる）。

また、測定された繊維太さに関して、７０％未満の植物繊維２が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有し、且つこの範囲を下回る繊維太さの植物繊維２を多く含む場合には、繊維太さが細すぎることになり、十分な強度物性が得られない（例えば、曲げ強度が低くなる）。反対に、この範囲を上回る繊維太さの植物繊維２を多く含む場合には、繊維長さが太すぎることになり、十分な加工性が得られない（例えば、バリ高さが高くなる）。

本実施形態においては、粉砕条件を調整することにより、植物繊維２の繊維長さ及び繊維太さが調整される。具体的には、粉砕時間を長時間とすることで、植物繊維２の繊維長さを短くできる。また、粉砕に伴って植物繊維２が長手方向に割れること等により、植物繊維２の繊維太さを細くできる。

また、本実施形態においては、油ヤシを解繊、粉砕して得られる植物繊維２が用いられる。なお、油ヤシ以外の植物（例えば、ココヤシ、ケナフ等）から得られる植物繊維２が用いられてもよく、２種類以上の植物繊維２が併用されてもよい。

なお、油ヤシを解繊、粉砕して得られる植物繊維２は、油ヤシ以外の植物から得られる植物繊維２と同等の強度物性や加工性を有する。従って、油ヤシを粉砕して得られる植物繊維２を用いた繊維板１の強度物性や加工性は、植物繊維２として他の植物の繊維を用いた場合と同等である。

接着剤３は、乾燥した植物繊維２の質量に対して１５〜３０質量％含まれる。接着剤３が、１５質量％を下回ると接着力が弱くなり、十分な強度物性が得られない（例えば、曲げ強度が低下する）。また、接着剤３が、３０質量％を上回ると、繊維板１が硬くなり、十分な加工性が得られない（例えば、加工時の刃物摩耗量が増加する）。

本実施形態においては、接着剤３は、ユリアメラミン系樹脂が用いられる。なお、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、レゾルシノール系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フルフェラール系樹脂、イソシアネート系樹脂が用いられてもよく、２種類以上の接着剤が併用されてもよい。

接着剤３としてユリアメラミン系樹脂を用いた場合の架橋密度は、接着剤３として上述した他の樹脂を用いた場合の架橋密度よりも低くなる。接着剤の架橋密度が高くなると、繊維板１の強度物性や加工性は高くなると考えられる。従って、接着剤としてユリアメラミン系樹脂を用いた繊維板１の強度物性や加工性は、接着剤として他の樹脂を用いた場合と同等又はそれよりも低い。

接着剤３以外の添加剤として、硬化剤、撥水剤、離型剤、防腐剤、防蟻剤等が用いられる。本実施形態においては、接着剤３以外の添加剤として、撥水剤と、硬化剤とが用いられる。

本実施形態においては、繊維板１は、乾燥した植物繊維２の質量に対して０．１〜５質量％の撥水剤を含む。撥水剤が０．１質量％を下回ると、撥水効果が得られなくなる。すると、耐水性が悪くなり、吸水時に繊維板１が膨張しやすくなるといった問題が生じる。また、撥水剤が５質量％を上回ると、滑り性が増加する。すると、ネジを入れた際の保持力が低下し、施工時に不具合をもたらすといった問題が生じる。

また、本実施形態においては、繊維板１は、接着剤３の質量に対して、０．１〜１０質量％の硬化剤を含む。硬化剤が０．１質量％を下回ると、十分な接着剤３の効果が得られない。すると、繊維板１の物性全体が低下するといった問題が生じる。また、硬化剤が１０質量％を上まわると、硬化剤成分が接着剤成分（例えば、遊離ホルムアルデヒド）と過剰に反応するため、十分な接着剤３の効果が得られない。具体的には、接着剤成分（例えば、遊離ホルムアルデヒド）の量が減少して接着剤３の硬化度が弱くなり、この場合も繊維板１の物性全体が低下する。

本実施形態の繊維板１の製造工程の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る繊維板１の製造工程を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態の繊維板１の製造工程は、ステップＳ１〜ステップＳ６を含む。

ステップＳ１は、原料を粉砕する工程である。本実施形態においては、解繊された油ヤシの植物繊維２が、グラインダーミル（例えば、２枚の刃を備えたもの）により機械的に粉砕される。本実施形態においては、グラインダーミルによる粉砕条件を調整することにより、植物繊維２は、所定の繊維長さ、所定の繊維太さとなるように粉砕される。

ステップＳ２は、植物繊維２と、接着剤３とを混合する工程である。本実施形態においては、接着剤３の他に、撥水剤と、硬化剤とが混合される。

ステップＳ３は、植物繊維２を熱風乾燥する工程である。粉砕された植物繊維２が熱風により乾燥される。

ステップＳ４は、植物繊維２と接着剤３等の混合物に対して、板状のマット成型を行う工程である。詳細には、ステップＳ４は、植物繊維２と接着剤３等の混合物をマット状に積層し、仮圧締めしてマット型の成型物（フォーミングマット）を成型する工程である。本実施形態においては、植物繊維２と、接着剤３と、撥水剤と、硬化剤との混合物が、仮圧締めされることで、フォーミングマットが得られる。

ステップＳ５は、フォーミングマットに対して、高温・高圧プレスを行う工程である。詳細には、ステップＳ５は、仮圧締めされたフォーミングマットに対して、高温・高圧プレスで圧締し、繊維板１を成型する工程である。

高温・高圧プレスの温度は、フォーミングマットの組成（植物繊維２及び添加剤の種類、植物繊維２に対する添加剤の比率）や大きさ（体積、面積）等に応じて調整されるが、例えば、１６０〜２３０℃であることが好ましく、１７０〜２２０℃であることがより好ましく、１８０〜２００℃であることがさらに好ましい。なお、高温・高圧プレスの温度は、一定であってもよく、変化させてもよい。
高温・高圧プレスの圧力は、フォーミングマットの組成や大きさ等に応じて調整されるが、例えば、初期の成型圧として、１０〜１００ＭＰａの範囲であることが好ましく、定常の成型圧として、３〜１０ＭＰａの範囲であることが好ましい。なお、高温・高圧プレスの圧力は、一定であってもよく、変化させてもよい。
高温・高圧プレスの時間は、フォーミングマットの組成や大きさ等に応じて調整されるが、例えば、５秒／ｍｍ〜２５秒／ｍｍであることが好ましい。

ステップＳ６は、研磨・カットを行い、繊維板１を所定の形状に加工する工程である。本実施形態においては、高温・高圧でプレス加工された繊維板１が所定の形状に研磨・カットされる。以上のステップＳ１〜ステップＳ６により、本フローチャートの処理は終了する。

以上説明したように、本実施形態における繊維板１は、植物繊維２と、接着剤３と、を含み、６０％以上の植物繊維２が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つ、７０％以上の植物繊維２が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有する。植物繊維２が所定の繊維長さ及び所定の繊維太さを有することにより、植物繊維２同士が適度に絡み合い、繊維板１の強度物性及び加工性を高めることができる。

接着剤３は、植物繊維２の質量に対して１５〜３０質量％含まれる。繊維板１に適度な接着性を持たせることで、繊維板１の強度物性及び加工性を高めることができる。

繊維板１は、植物繊維２の質量に対して０．１〜５質量％の撥水剤をさらに含む。これにより、繊維板１の撥水性を適度に調整できる。

繊維板１は、接着剤３の質量に対して０．１〜１０質量％の硬化剤をさらに含む。これにより、接着剤３の接着性を高めることができる。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
植物繊維として、所定の条件で解繊され、粉砕された油ヤシ繊維を用いた。
接着剤として、ユリアメラミン系樹脂を用いた。また、乾燥した油ヤシ繊維の質量に対して１８質量％の接着剤を添加した。
撥水剤として、固形パラフィン系ワックスを用いた。また、乾燥した油ヤシ繊維の質量に対して１．５質量％の撥水剤を添加した。
硬化剤として、固形分濃度が２０％の塩化アンモニウム水溶液を用いた。また、接着剤３の質量に対して０．５質量％の硬化剤を添加した。
以上の条件で、実施例１の繊維板を得た。

［実施例２〜５］
実施例１とは異なる粉砕条件で油ヤシの植物繊維２を粉砕した以外は実施例１と同様にして、実施例２〜５の繊維板を得た。

［比較例１〜７］
実施例１とは異なる粉砕条件で油ヤシの植物繊維２を粉砕した以外は実施例１と同様にして、比較例１〜７の繊維板を得た。

「繊維長さ及び繊維太さの評価」
「Ｄｉｎｏ−ＬｉｔｅＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＡＮＭＯＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）」を用いて、５０倍の倍率で撮影された撮影画像を画像処理ソフト「Ｆｉｊｉ」を使用して解析し、繊維長さＬ及び繊維太さＤが所定の範囲となる比率（％）をＮ＝１００で評価した。
評価結果を表１に示す。

「曲げ強度」
日本工業規格：ＪＩＳＡ５９０５「繊維板」の基準を用いて（詳細には、曲げ強さ区分が２５タイプ、接着剤タイプがＵタイプの基準を用いて）、実施例及び比較例に対して曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）を測定した。測定された値を以下の基準で評価した。
１：曲げ強度が２５．０Ｎ／ｍｍ^２（規格値）未満である。
２：曲げ強度が２５．０Ｎ／ｍｍ^２（規格値）以上である。

「加工性」
パネルソー（全自動パネルソー、シンクス社製）にて繊維板を切断した際に発生するバリ高さ（μｍ）を、実施例及び比較例に対して測定した。
詳細には、新品のチップソー（ＳｕｐｅｒｂｏａｒｄｐｒｏＩＩ３０５×３．０×２．２×２５．４×１００、兼房社製）を切断に使用した。切断速度１５ｍ／分、主軸回転数１２００ｒｐｍの切断条件とした。また、マイクロスコープ（ＶＨ−８０００、キーエンス社製）を使用し、拡大倍率２５倍のレンズを使用して、断面形状を観察することでバリ高さを測定した。より詳細には、切断長さ２５ｃｍの範囲に渡って断面形状を観察し、観察範囲においてバリ高さが最も高くなる箇所から順に１０か所のバリの高さを選定して測定し、測定された値を平均してバリ高さとした。測定された値を以下の基準で評価した。なお、１１９３μｍのバリ高さは、標準的なＭＤＦ（中密度繊維板：ｍｅｄｉｕｍｄｅｎｓｉｔｙｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ）のバリ高さである。
１：バリ高さが１１９３μｍ（参考値）以上である。
２：バリ高さが１１９３μｍ（参考値）未満である。
「曲げ強度」及び「加工性」の測定結果及び評価結果を表２に示す。

表２の結果から、植物繊維が所定の繊維太さを有していても、植物繊維が５００μｍ未満の繊維長さとなる比率が高い場合（例えば、比較例３及び比較例５）には、曲げ強度が２５．０Ｎ／ｍｍ^２（規格値）を下回ることが確認された。このことから、６０％未満の植物繊維が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つこの範囲を下回る繊維長さの植物繊維を多く含む場合には、繊維長さが短すぎることになり、十分な機械物性が得られないこと（例えば、曲げ強度が低下すること）が確認された。

また、表２の結果から、植物繊維が所定の繊維太さを有していても、植物繊維が２０００μｍ超の繊維長さとなる比率が高い場合（例えば、比較例１及び比較例２）には、バリ高さが１１９３μｍ（参考値）を上回ることが確認された。このことから、６０％未満の植物繊維が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つこの範囲を上回る繊維長さの植物繊維を多く含む場合には、繊維長さが長すぎることになり、十分な加工性が得られないこと（例えば、バリ高さが増加すること）が確認された。

また、表２の結果から、植物繊維が２５μｍ未満の繊維太さとなる比率が高い場合（例えば、比較例６）には、曲げ強度が２５．０Ｎ／ｍｍ^２（規格値）を下回ることが確認された。このことから、７０％未満の植物繊維が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有し、且つこの範囲を下回る繊維太さの植物繊維を多く含む場合には、繊維太さが細すぎることになり、十分な機械物性が得られないこと（例えば、曲げ強度が低下すること）が確認された。

また、表２の結果から、植物繊維が２００μｍ超の繊維太さとなる比率が高い場合（例えば、比較例４及び比較例７）には、バリ高さが１１９３μｍ（参考値）を上回ることが確認された。このことから、７０％未満の植物繊維が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有し、且つこの範囲を上回る繊維太さの植物繊維を多く含む場合には、繊維長さが太すぎることになり、十分な加工性が得られないこと（例えば、バリ高さが増加すること）が確認された。

１繊維板
２植物繊維
３接着剤

Claims

植物繊維と、接着剤と、を含む繊維板であって、
６０％以上の前記植物繊維が、５００〜２０００μｍの範囲の繊維長さを有し、且つ、７０％以上の前記植物繊維が、２５〜２００μｍの範囲の繊維太さを有する、繊維板。
前記接着剤は、前記植物繊維の質量に対して１５〜３０質量％含まれる請求項１に記載の繊維板。
前記植物繊維の質量に対して０．１〜５質量％の撥水剤をさらに含む請求項１又は２に記載の繊維板。
前記接着剤の質量に対して０．１〜１０質量％の硬化剤をさらに含む請求項１〜３いずれかに記載の繊維板。