JP2018103482A

JP2018103482A - 木質ボードの製造方法

Info

Publication number: JP2018103482A
Application number: JP2016252869A
Authority: JP
Inventors: 佳樹 ▲高▼石; Yoshiki Takaishi; 徳子林; Noriko Hayashi; 大平　辰朗; Tatsuro Ohira; 辰朗大平; 山田　雅章; Masaaki Yamada; 雅章山田
Original assignee: Okura Industrial Co Ltd; Forest Research and Management Organization
Current assignee: Okura Industrial Co Ltd; Forest Research and Management Organization
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05

Abstract

【課題】セルロースナノファイバーを含有させて強度を向上させる木質ボードの製造方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂からなる接着剤ｇを用いて木質チップｔを板状に成形してボードを製造する方法であって、木質チップｔの表面に接着剤ｇを付着させる接着剤付着工程と、接着剤付着工程後の木質チップｔに対してセルロースナノファイバーｎを付着させるセルロースナノファイバー付着工程と、を順に行う。表面にセルロースナノファイバーｎが付着した接着剤ｇを有する木質チップｔでボードを形成するので、隣接する木質チップｔ間にセルロースナノファイバーｎを確実に存在させることができる。このため、セルロースナノファイバーｎによる強度を向上させることができるので、隣接する木質チップｔ同士を強固に連結させることができるから、強度の高いボードを製造することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、木質ボードの製造方法に関する。さらに詳しくは、木質の小片や粉体等に加えてセルロースナノファイバーを含有する木質ボードの製造方法に関する。

従来、建築物の内装建材や床材や壁材などの構造用材料としては、天然木からなる合板が使用されてきた。しかし、天然木の減少や環境破壊等の問題から、合板の供給量が減少してきている。
そこで、このような合板の代替材料として木質リサイクル材等を原料としたパーティクルボードなどの木質ボードの開発が注目されてきている。この木質ボードは、原料となる間伐材や廃材などの木質リサイクル材を粉砕等して得られた小片や粉体等を接着剤で結合させて板状に成形したものである。天然木のみを原料としないので、合板に比べて安定して供給できるという利点が得られる。一方、このような木質ボードは、合板に比べて、強度が弱く、また寸法安定性に劣るという問題がある。

そこで、かかる問題を解決するために、セルロースナノファイバー（CNF）等の微細繊維を含有させた木質ボードが提案されている（例えば、特許文献１、２）。

これらの文献には、木質ボードの製造方法に関する技術が開示されており、CNFなどの木質微細繊維を含有させることによって、木質ボードの強度および寸法安定性を向上させることが可能である旨が記載されている。
例えば、特許文献1には、木質繊維板に関する技術が開示されており、平均直径が10〜200μｍの解繊した木質繊維と平均直径0.5μｍ未満のCNFからなるスラリー状の混合溶液を抄造した湿潤マットを脱水・乾燥することによって木質繊維板を製造する旨が記載されている。
また、特許文献２には、配向性ストランドボード（OSB）に関する技術が開示されており、３〜２０ｎｍの断面および数十ｎｍから数μｍの長さを有するセルロースナノ結晶（CNC）と水とジイソシアネート樹脂とを混合し製造した木材用接着剤を用いてOSBを製造する旨が記載されている。

特開2012-111063号公報特表2016-513152号公報

しかるに、木質チップに熱硬化性樹脂からなる接着剤を付着させ、これを熱圧成形して形成される木質ボードにおいて、木質ボードの強度を向上させようと、特許文献１及び２にもとづいて、熱硬化性樹脂に、セルロースナノファイバーが分散された分散液を単に混合した接着剤を用いて、木質ボードを作製したところ、接着剤の粘度が高くなって、木質チップに接着剤を均一に付着させることができず、セルロースナノファイバーを含有させたものの強度の向上が見られなかった。

本発明は上記事情に鑑み、セルロースナノファイバーを含有させて強度を向上させる木質ボードの製造方法を提供することを目的とする。

第１発明の木質ボードの製造方法は、熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて木質チップを板状に成形してボードを製造する方法であって、前記木質チップの表面に前記接着剤を付着させる接着剤付着工程と、該接着剤付着工程後の木質チップに対してセルロースナノファイバーを付着させるセルロースナノファイバー付着工程と、を順に行うことを特徴とする。
第２発明の木質ボードの製造方法は、第１発明において、前記接着剤付着工程において、前記木質チップに対して、前記接着剤を噴霧し、前記セルロースナノファイバー付着工程において、前記接着剤付着工程後の木質チップに対して、前記セルロースナノファイバーを液体に分散させた分散液を噴霧することを特徴とする。
第３発明の木質ボードの製造方法は、第１発明または第２発明において、前記セルロースナノファイバー付着工程後の木質チップを成形して熱を加えながらプレスする熱プレス工程を行うことを特徴とする。
第４発明の木質ボードの製造方法は、第１発明、第２発明または第３発明において、前記熱硬化性樹脂が、イソシアネート系樹脂であることを特徴とする。

第１発明によれば、表面にセルロースナノファイバーが付着した接着剤を有する木質チップでボードを形成するので、隣接する木質チップ間にセルロースナノファイバーを確実に配置させることができる。このため、セルロースナノファイバーによる強度を向上させることができるので、隣接する木質チップ同士を強固に連結させることができるから、強度の高いボードを製造することができる。
第２発明によれば、接着剤の表面にセルロースナノファイバーが付着した均質な木質チップを形成できる。すると、均質の強度を有するボードを簡単に製造することができる。しかも、工程が簡単であるので、ライン適性を向上させることができる。
第３発明によれば、加熱しながらプレスすることによって、熱硬化性樹脂からなる接着剤を硬化させて、隣接する木質チップ間を接着剤とセルロースナノファイバーで強固に架橋することができる。すると、木質チップ同士をより確実に連結させることができる。
第４発明によれば、イソシアネート系樹脂の接着剤を用いることによって、木質チップと接着剤とを強固に連結させることができる。しかも、接着剤とナノファイバーをも強固に連結させることができる。このため、ボード内における層間剥離等を防止することができるので、ボードの強度をより向上させることができる。

本実施形態の木質ボードの製造方法の概略フロー図である。本実施形態の木質ボードの製造方法により作製した木質ボード１０、２０の概略断面図であり、（Ａ）は略同じ大きさの木質チップｔからなる板状の木質ボード１０の概略断面説明図であり、（Ｂ）は異なる大きさの木質チップｔ層（２１、２２、２１）からなる木質ボード２０の概略断面説明図である。本実施形態の木質ボードの製造方法における接着剤付着工程とその後の工程であるセルロースナノファイバー付着工程の概略説明図であり、（Ａ）は接着剤付着工程に供給された木質チップｔの概略断面図であり、（Ｂ）は木質チップｔ表面に接着剤ｇを付着させた状態の概略断面説明図であり、（Ｃ）は接着剤ｇを形成した木質チップｔに対してセルロースナノファイバーｎを付着させた状態の概略断面説明図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の状態の木質チップｔ同士を熱プレスした際の状態を示した拡大概略断面説明図である。実験結果を示した図である。

本発明の木質ボードの製造方法は、接着剤を用いて木質チップを板状に成形してボードを製造する方法であって、木質チップ間にセルロースナノファイバーを配置することによって、強度の高いボードを均質に生産できるようにしたことに特徴を有している。

（木質ボード１０、２０）
まず、本発明の木質ボードの製造方法について説明する前に、図２に基づいて、本発明の木質ボードの製造方法により製造した木質ボードについて説明する。

なお、図２（Ａ）において、符号１０は、略同じ大きさの木質チップからなる板状の本体部を備えた単層の木質ボードを示す。図２（Ｂ）において、符号２０は、略同じ大きさの木質チップからなる一対の外層と、外層間に挟まれた外層を構成する木質チップとは異なる大きさの木質チップからなる内層とからなる本体部を備えた３層の木質ボードを示す。図２（Ｂ）において、符号２１は、木質ボード２０の３層のうち表面および背面を形成する外層を示し、符号２２は、外層２１、２１間に形成された内層を示す。
さらに、図２において、符号ｔは、木質ボード１０、２０を構成する木質チップを示す。そして、図２および図３において、符号ｇは、木質チップｔの表面に付着した接着剤を示し、符号ｎは、セルロースナノファイバーを示す。

図２に示すように、本発明の木質ボードの製造方法によって製造される板状の木質ボード１０、２０は、複数の木質チップｔをプレスして板状に形成された部材である。

なお、木質チップｔは、原料となる原木や間伐材などの天然木や、工場や住宅建築現場で発生する端材、部材輸送後に廃棄される廃パレット材、建築解体時に発生する解体廃材等のリサイクル木質材などの木質原材料を粉砕等して得ることができる。

また、本明細書中の木質チップｔとは、原料のリサイクル木質材等の木質原材料を粉砕して得られた繊維、小片（パーティクル）の他、小片（パーティクル）をさらに細かくして得られた粉体等を含む概念である。大きさ等についての詳細は後述する。

図２に示すように、木質ボード１０、２０は、複数の木質チップｔを板状に成形したものであれば、使用する木質チップの大きさや積層構造などはとくに限定されない。例えば、図２（Ａ）に示すように、本体部１１が、略同じ大きさの木質チップｔからなる層のみ（いわゆる単層）からなる場合や、図２（Ｂ）に示すように、異なる大きさの木質チップｔからなる３層構造を有するものとしてもよいし、２層構造のものや４層以上の構造を有するものとしてもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、外層２１、２１を構成する木質チップｔが、内層２２を構成する木質チップｔよりも小さくなるように形成すれば、外層２１の木質チップｔの密度を高くできるので、木質ボード２０の強度を向上させることができるという利点が得られる。また、外層２１の表面が緻密な状態にできるので、外観上の意匠性を高くすることができるという利点も得られる。

図２（Ａ）の拡大図に示すように、木質ボード１０、２０を構成する木質チップｔの表面には、接着剤ｇが付着するように設けられている。そして、この接着剤ｇの表面には、セルロースナノファイバーｎが付着するように設けられている。つまり、木質チップｔの表面から順に、接着剤ｇと、セルロースナノファイバーｎが積層するように設けられている。このため、隣接する木質チップｔ間には、セルロースナノファイバーｎが、常に接着剤ｇを介して存在する状態となるように設けられている。言い換えれば、隣接する木質チップｔ同士は、接着剤１１、１１とその間に挟まれるように配設されたセルロースナノファイバーｎによって連結されている。

セルロースナノファイバーｎは、木質系繊維（パルプ）を繊維幅がナノメートルオーダーサイズにまで細かく微細化したセルロース繊維であれば、その大きさはとくに限定されないが詳細は後述する。

なお、本明細書中の接着剤ｇが木質チップｔ表面に付着するとは、木質チップｔの表面に部分的に付着する場合のほか、不連続な膜状または層状の状態で木質チップｔ表面を覆うように設けられている場合や、連続した膜状または層状の状態で木質チップｔ表面全体を覆うように設けられた場合などを含む概念である。
また、本明細書中のセルロースナノファイバーｎが付着するとは、セルロースナノファイバーｎが接着剤ｇの表面や木質チップｔ表面に接した状態で設けられた状態を意味するほか、上述した接着剤ｇの場合と同様に、セルロースナノファイバーｎが膜状または層状となって連続的または不連続的に接着剤ｇの表面等を覆うように設けられた状態も含む概念である。

（木質ボード１０、２０の製造方法）
つぎに、図１のフロー図に基づいて、上記のごとき木質ボード１０、２０を製造する方法を、木質ボード１０を代表として、以下説明する。

図１に示すように、本実施形態の木質ボードの製造方法は、木質ボード１０を構成する木質チップｔの表面に付着された接着剤ｇを覆うようにセルロースナノファイバーｎが付着するように、接着剤付着工程とセルロースナノファイバー付着工程とを順に行うことに特徴を有している。

本実施形態の木質ボードの製造方法を詳細に説明する前に、まず、本実施形態の木質ボードの製造方法（以下、単に本製造方法という）の概略を説明する。
図１に示すように、本製造方法では、木質チップ調製工程と、接着剤付着工程と、セルロースナノファイバー付着工程と、マット形成工程と、熱プレス工程と順に行い、木質ボードを製造する。

（木質チップ調製工程）
木質チップ調製工程において、まず、上述したように、原料となる原木や間伐材などの天然木や、工場や住宅建築現場で発生する端材、部材輸送後に廃棄される廃パレット材、建築解体時に発生する解体廃材等のリサイクル木質材などの木質原材料を公知のチッパー機（例えば、東興産業(株)１軸シュレッダーＬＲ７００やハンマーミルやナイフリングフレーカーなど）等に供給する。供給された原料は、チッパー機等によって粉砕したり、公知のフレーカーで切削したりして、小片状や繊維状の木質チップｔまたは粉体状の木質チップｔを得る。

得られた木質チップｔは、所定の大きさとなるように公知の分級機で分級してもよい。例えば、図２（Ａ）に示すような単層構造を備えた木質ボード１０を製造する場合には、木質チップの大きさとしては、ＪＩＳＺ８８０１−１（２００６）に規定する目開き１．００ｍｍの篩を通過し目開き０．１５ｍｍの篩を通過しない木質チップを用いることを挙げることができる。また、図２（Ｂ）に示すような３層構造を備えた木質ボード２０を製造する場合には、各層に用いる木質チップの大きさとしては、ＪＩＳＺ８８０１−１（２００６）に規定する目開き１．００ｍｍの篩を通過し目開き０．１５ｍｍの篩を通過しない木質チップを表層に用いることが好ましく、目開き４．７５ｍｍの篩を通過し目開き１．００ｍｍの篩を通過しない木質チップを内層に用いることが好ましい。全チップの各層（表層／内層／表層）の重量比が、１０〜２５ｗｔ％／５０〜８０ｗｔ％／１０〜２５ｗｔ％となるように調整してもよい。かかる範囲内となるように調整すれば、表面平滑性と強度の両立という利点が得られる。

また、木質チップｔは、含水率が所望の値（例えば、２〜４％程度）となるように調整するのが望ましい。なお、乾燥方法は、とくに限定されず、例えば、１０５〜１２０℃の公知の熱風乾燥機で所定時間（例えば３〜２４時間）乾燥して水分含有量が所望の含水率となるように調整することができる。

木質チップｔの原料の天然木としては、例えばスギ、ヒノキ、スプルース、ファー、ラジアータパイン等の針葉樹や、シラカバ、アピトン、カメレレ、センゴン、ラウト、アスペン等の広葉樹の植物材料のほか、例えばこれらの樹種の丸太や、間伐材等を挙げることができる。

（接着剤付着工程）
得られた木質チップｔは、接着剤付着工程に供される。
なお、図３の（Ａ）〜（Ｃ）は、接着剤付着工程とその後のセルロースナノファイバー付着工程における木質チップｔの状態を示した概念図である。
接着剤付着工程において、接着剤付着工程に木質チップ調製工程から供給された木質チップｔ（図３（Ａ））の表面に接着剤ｇを付着させる（図３（Ｂ））。

接着剤ｇを木質チップｔに付着させる方法は、木質チップｔの表面に接着剤がある程度付着させることができる方法であれば、その手段はとくに限定されない。例えば、木質チップｔを所定量に計量して、公知のブレンダー機に供給する。ついで、このブレンダー機に所定の接着剤を供給して混合撹拌する。この場合、混合撹拌することによって、木質チップｔ表面に接着剤ｇを均質に付着させることができる。

ブレンダー機に接着剤を供給する方法も、とくに限定されない。例えば、液体状の接着剤をそのまま添加してもよいし、霧状に噴霧してもよい。とくに、接着剤を霧状に噴霧すれば、木質チップｔの表面により均一に接着剤ｇを付着させることができる。

また、接着剤付着工程において、木質チップｔの表面に付着させる接着剤ｇの量や状態は本製造方法で製造する木質ボード１０の用途に応じて適宜調整することができる。例えば、床下などの構造用材料など高い強度が要求される場合や、収納庫（クローゼット）用材料のようにある程度の強度に加えて軽さが要求されるような場合などを挙げることができる。例えば、木質チップｔの表面を接着剤ｇの膜または層で連続的に覆われるような状態とすれば、隣接する木質チップ同士の強度を高くできる。一方、不連続的に覆うような状態や、部分的に覆うような状態とすれば、ある程度の強度の維持しつつ、使用する接着剤ｇの量を少なくできるし、隣接する木質チップ間の距離が木質チップｔ表面を完全に覆うような場合と比べて長くなるので、密度も小さくできる。

なお、木質ボード１０の含水率を調整するため、所定量の水を加えてもよい。
また、必要に応じて添加剤を加えてもよい。例えば、粘着付与剤、アルデヒドキャッチャー剤、硬化促進剤、離型剤、撥水剤、乳化剤、乳化安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、安定剤、界面活性剤、可塑剤、シランカップリング剤、ポリビニルアルコール、金属触媒、合成ゴムラテックス、アクリル系エマルジョンなどを添加剤として添加してもよい。

使用する接着剤は、熱硬化性樹脂であれば、とくに限定されない。
例えば、イソシアネート系、フェノール系、尿素系、メラミン系等のものを挙げることができる。その中で、木質チップｔが木質であるので、木質チップｔとの接着性の観点から、イソシアネート系樹脂を使用するのが好ましい。

イソシアネート系樹脂を接着剤ｇとして用いた場合、木質チップｔ表面と接着剤ｇとを強固に連結させることができる。具体的には、イソシアネート系樹脂を用いた場合、イソシアネート基が木質チップｔの表面に存在する親水基（例えば、水酸基）と強固に結合する。しかも、イソシアネート系樹脂は、セルロースナノファイバーｎとも強固に連結するという性質を有している。このため、接着剤ｇとしてイソシアネート系樹脂を採用すれば、隣接する木質チップｔ同士をより強固に連結させることができるので、木質ボード１０内における層間剥離等を防止することができるから、木質ボード１０の強度をより向上させることができる。

また、イソシアネート系樹脂を用いた場合、隣接する木質チップｔ同士を強固に連結させることができるので、隣接する木質チップｔ間に水分が浸透するのを抑制することができる。このため、木質ボード１０の吸水性及び吸湿性を低下させることができるという利点も得られる。すると、周囲の水分濃度に起因する木質ボード１０の寸法安定性を向上させることができる。

イソシアネート系樹脂としては、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、エマルジョンタイプのＥＭＤＩを挙げることができる。これらを単独あるいは２種以上組み合わせて使用してもよい。

なお、イソシアネート系樹脂をいるとフォーミングした後のマットが崩れやすくなることがある。このため、図２（Ｂ）に示すような３層構造を備えた木質ボード２０を製造する場合には、外層２１にイソシアネート系樹脂と尿素系樹脂を混合したものを用いることによって、上記のようなマット崩れを防止することができる。

熱硬化性樹脂の添加量は、とくに限定されない。例えば、全木質チップｔ１００重量部に対して、５〜２０重量部となるように添加するのが好ましく、６重量部〜１９重量部となるように添加するのがより好ましい。かかる範囲内であれば、優れた接着性と耐水性を得ることができる。

（セルロースナノファイバー付着工程）
ついで、接着剤付着工程により木質チップｔの表面に接着剤が付着された木質チップｔをセルロースナノファイバー付着工程に供給する。
図３（Ｃ）に示すように、セルロースナノファイバー付着工程において、接着剤付着工程後の木質チップｔに対してセルロースナノファイバーｎを付着させる。セルロースナノファイバーｎを付着させる方法は、かかる木質チップｔに対してセルロースナノファイバーｎを付着させることができる方法であれば、その手段はとくに限定されない。例えば、セルロースナノファイバーｎを液体に分散させた分散液を、上述した接着剤付着工程で採用した方法と同様の方法を用いて付着させることができる。

なお、図２（Ｂ）に示すような３層構造を備えた木質ボード２０を製造する場合には、外層と内層の両層の木質チップｔに対してセルロースナノファイバーｎを付着されても良く、外層と内層のいずれか一方のみでも良い。いずれか一方のみの場合には、外層の木質チップｔに付着させることが好ましい。

セルロースナノファイバーｎを分散させる液体は、セルロースナノファイバーｎを分散させることができるものであればとくに限定されない。例えば、分散させる液体として水を採用すれば、水の分子中に存在する水酸基と、セルロースナノファイバーｎの表面に多数存在する水酸基とが互いに水素結合するので、均一に分散させ易くなる。

セルロースナノファイバーｎは、上述したように、木質系繊維（パルプ）を繊維幅がナノメートルオーダーサイズにまで細かく微細化したセルロース繊維であれば、その大きさはとくに限定されない。例えば、その繊維長（ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．５２：２０００に準じて測定した長さ加重平均繊維長）が、数μｍ〜１０００μｍ程度のものを使用することができるが、かかる繊維長に限定されない。
また、その繊維長が数μｍレベルのセルロースナノファイバーｎと１０００μ前後のセルロースナノファイバーｎが混在したり、数十μｍ〜５００μｍのセルロースナノファイバーｎが混在したものであってもよい。また、平均繊維幅はナノメートルオーダーサイズであればとくに限定されない。例えば、平均繊維幅（走査型電子顕微鏡で観測した平均繊維幅）が数ｎｍ〜数百ｎｍ、より好ましくは４ｎｍ〜１００ｎｍ、さらに好ましくは２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度に調製されたものを使用することができる。

また、上述したような素材からセルロースナノファイバーｎを製造する製法もとくに限定されない。解繊技術としては、物理的な解繊方法として、高圧ホモジナイザーやマイクロフルイダイザー、化学的な解繊方法として、ＴＥＭＰＯ酸化法が挙げることができる。これらの解繊方法によって、所定の繊維幅や繊維長を有するセルロースナノファイバーｎを製造することができる。
なお、本発明に用いるセルロースナノファーバーは、機能性を高めるため化学修飾されてもよい。

また、セルロースナノファイバーｎとしてセルロース系繊維を微細化する前の化学処理としては、脱脂、脱リグニン、脱ヘミセルロース、クラフト処理、スルファイト処理、漂白処理、酵素処理が挙げられる。これらの処理をするセルロース系繊維は、通常の紙用のパルプ製造に用いられる木材チップ、あるいは木材チップを粉砕した木粉が好適に使用できる。例えば厚み２ｍｍ〜８ｍｍ、直径数センチメートルの針葉樹チップまたは広葉樹チップが挙げられる。木粉は、該木材チップの含水率が１０％以下になるように天日干しあるいは強制的に乾燥機で乾燥させた後、粉砕処理工程でチップを粉砕し、木粉を製造する。ここで、木粉の粒径は０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。木粉の直径を小さくすると得られる微細繊維の繊維長も短くなる。

セルロースナノファイバーｎの付着量は、とくに限定されない。例えば、固形分濃度が０．５重量％〜２．０重量％となるように調製したセルロースナノファイバーｎが分散した分散液を、接着剤ｇ１００重量部に対して、１〜６重量部となるように付着させるのが好ましく、さらに好ましくは２重量部〜４重量部となるように付着させる。かかる範囲内とすれば、隣接する木質チップｔ同士をより適切に連結させることができる。

図３（Ｃ）に示すように、接着剤付着工程とセルロースナノファイバー付着工程を順に行うことによって得られた木質チップｔは、その表面に、接着剤ｇが設けられ、かつ接着剤ｇの表面を覆うようにセルロースナノファイバーｎが付着した状態となる。この木質チップｔは、次工程の熱プレス工程に供給される。

熱プレス工程に供給された木質チップｔは、以下の方法によって木質ボード１０を成形する。

（熱プレス工程）
熱プレス工程は、供給された木質チップｔを成形して熱を加えながらプレスする工程である。具体的には、供給された木質チップｔを成形（フォーミング）して、かかる成形体を軽く仮プレスしてシート状のマットを形成する（図１のマット形成工程に相当する）。そして、このシート状のマットを公知の熱プレス機に供給する。そして、熱プレス機において、上下方向から熱盤で本熱プレスし、熱圧成形して、所定厚みの木質ボード１０を得る。

プレス条件としては、例えば、プレス温度が１７０〜２３０℃、プレス圧が２〜１０Ｎ／ｍｍ^２、プレス時間が４０〜３００秒となるように設定することができる。

なお、プレス方法としては、上記のような成形体を成形することができる方法であればとくに限定されない。例えば、バッチ式の方法であってもよいし、連続プレスまたは多段プレスであってもよい。とくに、木質ボード１０を大量に生産する上では、連続プレス等を用いるのが好ましい。

なお、熱プレス工程において、成形された木質ボード１０を養生し、公知のサンダーで表面を研磨してもよいのは言うまでもない。

以上のごとき工程により成形された木質ボード１０は、上記のごとき表面に接着剤ｇとセルロースナノファイバーｎが付着した木質チップｔから構成される。具体的には、図３（Ｃ）に示すように、この木質チップｔは、表面が上述したように接着剤ｇで覆われており、かつこの接着剤ｇの表面を覆うようにセルロースナノファイバーｎが複数付着された状態となっている。
このため、図３（Ｄ）に示すように、セルロースナノファイバーｎは、隣接する木質チップｔ同士において、木質チップｔ表面に設けられた接着剤ｇで挟み込まれた状態となる。つまり、隣接する木質チップｔ間にセルロースナノファイバーｎを確実に配置させた状態となる。すると、隣接する木質チップｔに対して、セルロースナノファイバーｎによる強度向上を確実に発揮させることができる。

したがって、接着剤ｇの接着機能を発揮させつつ、セルロースナノファイバーｎによる強度を向上させることできるので、両者の相乗効果により、隣接する木質チップｔ同士を強固に連結させることができるから、本発明の木質ボードの製造方法により製造した木質ボード１０は、従来の方法により単に木質チップ表面に直接ナノファイバーを付着させて形成した木質ボードと比べて、強度（例えば、曲げ強度や剥離強度など）を向上させることができる。

なお、本発明の木質ボードの製造方法により製造した木質ボード１０、２０が上述したような効果を奏する理由は以下のように推察される。

図２（Ａ）に示すように、本発明の木質ボードの製造方法により製造した木質ボード１０、２０では、木質ボード１０、２０を構成する木質チップｔにおいて、木質チップｔ表面を覆うように接着剤ｇが付着されている。このため、木質チップｔと接着剤ｇとの接着性を確実に発揮させることができる。そして、この接着剤ｇを覆うようにセルロースナノファイバーｎが付着しているので、セルロースナノファイバーｎとの接着性も確実に発揮させることができる。

つまり、接着剤ｇによる木質チップｔとセルロースナノファイバーｎへの接着性を確実に発揮させることができ、かつセルロースナノファイバーｎに基づく強度を向上させることができる。このため、両者の相乗効果により、隣接する木質チップｔ同士を強固に連結させることができる。したがって、本発明の木質ボードの製造方法により製造した木質ボード１０、２０は、その強度（曲げ強度や剥離強度など）が従来の方法で製造する場合と比べてより向上させることができたものと推察される。

一方、従来技術のように、木質チップの表面に直接セルロースナノファイバーが接するように形成された木質チップを用いてボードを形成した場合、セルロースナノファイバーの接着機能を十分に発揮させることができない。
なぜなら、木質チップは、その表面に微細な孔や凹凸などを有している。そして、セルロースナノファイバーは、これらの孔等の大きさに比べて非常に小さい。このため、セルロースナノファイバーを直接、木質チップ表面に接触させると、セルロースナノファイバーが木質チップ表面に形成された孔等に入り込んだ状態となる。すると、木質チップ間において、実質的に、セルロースナノファイバーが存在しない箇所が複数発生する状態となる。したがって、セルロースナノファイバーによる強度を十分に発揮させることができないからであると推察される。

本発明の木質ボードの製造方法によって木質ボードを製造すれば、強度の高い木質ボードを製造することができることを確認した。

実験では、曲げ強度試験を行い、木質ボードの強度を評価した。
曲げ強度の評価方法は、試験片幅：５０ｍｍ、試験体厚さ：７ｍｍ、スパン：１５０ｍｍの条件で、ＪＩＳＡ５９０８に準拠して行った。

（実施例１）
木質チップは、建築廃材等を準備し、公知のチッパー機で粉砕して、公知のフレーカーで切削して得た。その後、篩にかけて分級し、ＪＩＳＺ８８０１−１（２００６）に規定する目開き１．００ｍｍの篩を通過し目開き０．１５ｍｍの篩を通過しない木質チップを用いた。
接着剤の熱硬化性樹脂としてはＭＤＩ（４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート）を用いて、木質チップ１００重量部に対して６重量部のＭＤＩを噴霧し撹拌して均一に接着剤を付着した。（接着剤付着工程）
さらに前記接着剤を付着した木質チップに、接着剤であるＭＤＩ１００重量部に対してＣＮＦスラリー（スギノマシン社製ＷＭａ−１０００２）２重量部（ＣＮＦ固形分）を噴霧し撹拌して均一にＣＮＦを付着した。（セルロースナノファイバー付着工程）
その後、得られた木質チップをフォーミングしてマット（含水率１５ｗｔ％）を形成した後に、プレス温度２００℃、プレス圧３Ｎ／ｍｍ^２、プレス時間７０秒のプレス条件により、縦３６０ｍｍ×横３６０ｍｍ×厚み７ｍｍ、比重０．９０ｇ／ｃｍ^３のパーティクルボードを作製した。

（実施例２）
セルロースナノファイバー付着工程において、接着剤を付着した木質チップに、接着剤であるＭＤＩ１００重量部に対してＣＮＦスラリー４重量部（ＣＮＦ固形分）にした以外は実施例１と同じ条件で作製した。

（比較例１）
セルロースナノファイバー付着工程の代わりに、マット形成時の木質チップの含水率が１５ｗｔ％になるように所定量の水を噴霧して撹拌した以外は実施例１と同じ条件で作製した。

（比較例２）
接着剤付着工程とセルロースナノファイバー付着工程の代わりに、分級後に得た木質チップに対して、マット形成時の木質チップの含水率が１５ｗｔ％になるように所定量の水を噴霧して撹拌し、次に木質チップ１００重量部に対して６重量部のＭＤＩを噴霧して撹拌して得た木質チップを用いた以外は実施例１と同じ条件で作製した。

（比較例３）
接着剤付着工程とセルロースナノファイバー付着工程の順を変えて、分級後に得た木質チップに対して、次に噴霧するＭＤＩ１００重量部に対してＣＮＦスラリー２重量部（ＣＮＦ固形分）を噴霧し撹拌して均一にＣＮＦを付着させ、次に木質チップ１００重量部に対して６重量部のＭＤＩを噴霧して撹拌して得た木質チップを用いた以外は実施例１と同じ条件で作製した。

（比較例４）
分級後に得た木質チップに対して、次に噴霧するＭＤＩ１００重量部に対してＣＮＦスラリー４重量部（ＣＮＦ固形分）を噴霧し撹拌して均一にＣＮＦを付着させる以外は比較例３と同じ条件で作製した。

（結果）
実験結果を図４に示す。
実験結果から、図４に示すように、実施例１〜２では、ＣＮＦを用いていない比較例１及び２よりも曲げ強度を向上させることができることが確認できた。しかも、接着剤であるＭＤＩとＣＮＦの付着の順が、実施例１〜２と異なる比較例３〜４に対しても木質ボードの曲げ強度が向上させることができることが確認できた。つまり、木質チップに対して、接着剤であるＭＤＩを付着させた後、ＣＮＦを付着させることによって、木質ボードの曲げ強度を向上させることができることが確認できた。

以上の実験結果から、木質チップに対してＣＮＦよりも先にＭＤＩを付着させることによって、ＭＤＩが木質チップ表面に直接反応する。そして、かかる状態の木質チップに対して、ＣＮＦを付着させることによって、接着剤であるＭＤＩは、ＣＮＦと橋掛け構造を取る。このため、実験結果のように比較例に比べて曲げ強度が向上したものと推測された。

したがって、本発明の木質ボードの製造方法を採用して木質ボードを形成すれば、高い強度を有する木質ボードを均質かつ安定して生産できるようになることが確認できた。
しかも、セルロースナノファイバーの添加量に応じて木質ボードの強度を向上させることができることが確認できた。つまり、セルロースナノファイバーによる強度を向上させる機能と、接着剤の接着機能を適切に発揮させることによって、両者の機能を相乗的に発揮させた木質ボードを適切に製造することができることが確認できた。

本発明の木質ボードの製造方法は、建築用材料、住設材料、家具等の用途に好適に利用することができる木質ボードの製造に適しており、かかる木質ボードが寸法安定性に優れているため、屋根下地や床用下地及び壁面等に用いられる構造用材料、床材、収納庫（クローゼット）用材料として好適に使用される木質ボードの製造に適している。

１０単層の木質ボード
２０３層の木質ボード
２１３層の木質ボードの外層
２２３層の木質ボードの内層
ｇ接着剤
ｎセルロースナノファイバー
ｔ木質チップ

Claims

熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて木質チップを板状に成形してボードを製造する方法であって、
前記木質チップの表面に前記接着剤を付着させる接着剤付着工程と、
該接着剤付着工程後の木質チップに対してセルロースナノファイバーを付着させるセルロースナノファイバー付着工程と、を順に行う
ことを特徴とする木質ボードの製造方法。
前記接着剤付着工程において、
前記木質チップに対して、前記接着剤を噴霧し、
前記セルロースナノファイバー付着工程において、
前記接着剤付着工程後の木質チップに対して、前記セルロースナノファイバーを液体に分散させた分散液を噴霧する
ことを特徴とする請求項１記載の木質ボードの製造方法。
前記セルロースナノファイバー付着工程後の木質チップを成形して熱を加えながらプレスする熱プレス工程を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載の木質ボードの製造方法。
前記熱硬化性樹脂が、イソシアネート系樹脂である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の木質ボードの製造方法。