JP2900140B2

JP2900140B2 - 難燃性木質繊維板およびその製造法

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Publication number: JP2900140B2
Application number: JP35358895A
Authority: JP
Inventors: 安弘松本
Original assignee: TAKEHARA KOGYO KK
Current assignee: TAKEHARA KOGYO KK
Priority date: 1995-12-30
Filing date: 1995-12-30
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2015-12-30
Also published as: JPH09183106A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は難燃性木質繊維板および
その製造法に関し、より詳しくは表層部にファインで難
燃剤濃度の高い層を備える難燃性木質繊維板とその製造
法に関する。

【０００２】

【従来技術と課題】従来、リン酸塩やリン酸エステル等
を難燃剤としてこれを表層に塗布もしくは浸透するなど
して加えた木質繊維板が各種提案されている。

【０００３】例えば特開昭６０−９９９７号公報または
特開昭６４−３３２９９号公報に記載されてるように、
前者はリン酸エステルを主とする難燃剤を混合し、後者
はリン酸エステル化パルプとロックウールとを混抄して
得た難燃性繊維板が関示されている。また特開平６−５
５５０７号公報にはアンモニウム塩を難燃剤とする木質
繊維板及び製造法が関示されている。

【０００４】しかし、これらの先行技術には積極的な厚
み方向の難燃剤分布については全く記載も示唆もなく、
すべて全厚み方向の難燃剤成分しか特定されていない。

【０００５】従ってこれらの先行技術では本発明のよう
に比較的少量の難燃剤で難燃効果を発揮し、かつ木質難
燃板としての強度性能を維持する事が出来なかった。

【０００６】周知のように、一般にパーティクルボー
ド、ハードボード、ＭＤＦもしくは合板等の木質繊維板
に難燃剤を加えると、難燃剤が無機質で接着強度を期待
出来ないため、添加量が増すに従って木質繊維板の機械
的強度が劣化する傾向があった。そのための対策として
は板の表層部を難燃剤無添加の木質部とし、難燃剤を添
加した木質繊維をサンドイッチとするのが良さそうであ
るが、これでは板の両面から熱を受ける火災時に無添加
表層部が簡単に発煙−炭化−着炎してしまい、全体とし
てパーティション、壁、ドア等の室内構造部の形状維
持、難燃化が達成不能である。また前述のように木質繊
維板の両面に難燃剤を塗布（ないし難燃剤含浸紙貼付）
もしくは直接含浸しただけのものは、前者では加工完成
後に塗布または貼付施工されるため、コストの割りに難
燃性状が不安定であると共に低性能であり、後者にあっ
ては、合板を難燃剤溶液に長時間浸漬しなければなら
ず、難燃剤の添加成分、板厚方向分布のコントロールが
困難であるだけでなく、製品の機械的性質、特に強度の
保証が出来なかった。また従来のこの種製品はコスト的
にも引き合わず、製法もまた同様であった。

【０００７】そこで本発明者等は、木質繊維板の製造工
程において、難燃剤を混入した木質チップ（グルーチッ
プ）を用い、かつ板厚方向に難燃剤の濃度勾配を積極的
につける事により、上記課題を解決し得る事を知り、鋭
意研究の結果、本発明に到達した。

【０００８】

【発明の目的】本発明の目的は、全体成分からすると比
較的少量の難燃剤を添加する事により、木質繊維板とし
ての強度特性を失わずして難燃性に優れた難燃性木質繊
維板およびその製造法を提供するにある。

【０００９】

【発明の構成】難燃剤を混入した木質チップに接着剤を
加えて熱加圧して成る難燃性木質繊維板において、難燃
剤の厚み方向分布が、両表面より全厚Ｔの５％の表層部
（５％Ｔ表層部）に難燃剤の９０ｗｔ％が存在して成る
事を特徴とする難燃性木質繊維板（請求項１）、難燃材
を混入した木質チップが、粒径５〜１３０μｍのものが
１０〜１５ｗｔ％を占める粒径分布の難燃剤混入木質チ
ップである請求項１に記載の難燃性木質繊維板（請求項
２）、難燃剤混入チップにおける平均難燃剤成分が３〜
１５ｗｔ％である請求項１ないし請求項２の内いずれか
１項に記載の難燃性木質繊維板（請求項３）、少なくと
も大小２種類の粒径分布を持つ難燃剤混入木質チップ
を、エンドレスロールプレスの金属ベルト上において、
製品繊維板表層部が緻密になるように空気フォーミン
グ、ロールフォーミング法もしくはスクリーンフォーミ
ング法により層形成し、しかる後熱圧する事を特徴とす
る請求項１ないし３の内いずれか１項に記載の難燃性繊
維板の製造法（請求項４）、熱圧条件が、上ロール温度
温度１２０〜１６０℃、下ロール温度１７０〜２２０
℃、加圧力３５０〜４５０Kgf/cm^２である請求項４に記
載の難燃性木質繊維板の製造法（請求項５）および難燃
剤が、粒径５〜１００μｍのもの９０ｗｔ％の粒径分布
で成る粉末状のリン酸塩系および／もしくはリン酸エス
テル系難燃剤を主剤とする難燃剤である請求項４ないし
５の内いずれか１項に記載の難燃性繊維板の製造法（請
求項６）が提供される。

【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。＜難燃剤＞本発明で採用する難燃剤は、粒径５〜１００
μｍのもの９０wt％の粒径分布で成る粉末状のリン酸塩
系および／もしくはリン酸エステル系難燃剤である。具
体的には本発明におけるリン酸塩とは、その水溶液がＰ
Ｈ：４〜６の弱酸性を示す結晶性のリン酸塩を云い、例
えば、リン酸一アンモニウムＮＨ_４・Ｈ_２ＰＯ_４、リン
酸二アンモニウム（ＮＨ_４）_２・ＨＰＯ_４、ポリリン酸
アンモン、リン酸三カルシウムＣａ_３（ＰＯ_４）_２、リ
ン酸マグネシウム、前記以外のリン酸カルシウム、リン
酸バリウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等であ
る。実際にはこれらに加えて硫酸アンモニウムＮＨ_４・
Ｈ_２ＰＯ_４、硫酸バリウムＢａＳＯ_４、炭酸水素ナトリ
ウムＮａＨＣＯ_３、ステアリン酸マグネシウムＭｇ（Ｃ
_１７Ｈ_３５ＣＯ_２）_２、炭酸マグネシウムＭｇＣＯ_３等
を併用することがある。更にこれらに加えて自消性のあ
るメラミン樹脂粉末を難燃剤の一部として用いる事が出
来る。

【００１１】また本発明におけるリン酸エステルとは、
リン酸とアルコールとのエステルであり、トリアルキル
ＰＯ（ＯＲ）_３、ジアルキルエステルＰＯ（ＯＲ）_２Ｏ
Ｈ、モノアルキルエステルＰＯ（ＯＲ）（ＯＨ）_２等で
ある。

【００１２】これらの難燃剤は、先ず、粒径５〜１００
μｍのものを８０〜９５wt％含むものでなければならな
い。粒径が５μｍに達しないと取り扱い困難であり、僅
かの風で飛んでしまい、成品木質繊維板の表面に過集中
する傾向があるので、下限を５μｍとした。

【００１３】また粒径が１００μｍを超えると、難燃剤
が木質繊維板の厚み方向中心部に偏在する傾向を示すの
で、本発明目的に適しないから、粒径範囲は５〜１００
μｍとした。更に粒径分布は上記粒径範囲のものが８０
〜９５wt％でなければならない。

【００１４】これは換言すれば、本粒径範囲以外のもの
（粒径５μｍ未満＋１００μｍ超）が５〜２０％を占め
る場合を云うが、これが５％に達しない状態とするのは
工業上困難であり、また２０％を越える場合は粒度分布
が粗に偏り、木質繊維板の表層に緻密な難燃剤を適度に
存在させる事が困難となるからである。

【００１５】また本発明における難燃剤は、飽和水溶液
中のＰＨが３〜９を示すものでなければならない。ＰＨ
が３未満または９を超えると、接着剤硬化時間がバラツ
キ、木質繊維板の製造上品質管理に問題を生ずる傾向が
あるからである。但しこの傾向は相手側の接着剤の種類
によって異なる。一般に熱圧によって製造される木質繊
維板に用いられる熱硬化性の尿素系、メラミン系の接着
剤は、元来酸性領域で硬化するものであるが、接着剤自
体が加熱によって酸を生じる性質を有するので、多少ア
ルカリ領域の難燃剤も採用される訳である。従って本発
明における難燃剤はＰＨ：３〜９である。

【００１６】難燃剤の厚み方向分布については、請求項
１に記載あるとおり、両表面の５％Ｔ表層部に難燃剤の
９０wt％が存在しなければならない。ここに５％Ｔ表層
部とは全厚Ｔの表面から５％Ｔの表層部をいう。従って
最も標準的な木質繊維板厚み５．５mmの場合、難燃剤の
９０wt％が両表層から０．２７５mmの層に偏在するとこ
ろが、本発明の最も重要な特徴である。

【００１７】このように厚み方向表層に密な難燃剤分布
とすると、木質繊維板が表層から加熱されても可燃ガス
が発生し難く容易にフラッシュオーバーすることがな
い。加えて自消性に優れるので火災等の熱源が遠のくと
残炎も止まるので安全性が高い。

【００１８】しかも芯部は難燃剤含有量が少ないので機
械的性質が安定している。これに対し従来品では木質繊
維板としての機械的性質を保証する必要から難燃剤を充
分含ませる事が出来ない上、厚み方向に一様な難燃剤分
布をしているので表面の難燃剤濃度が概して低く、難燃
剤処理をしても発煙およびフラッシュオーバーが容易に
生じる傾向があり、難燃性が不充分である。

【００１９】次に本発明請求項２について説明する。

【００２０】前記難燃剤を混入した木質チップのボード
厚５％Ｔ表層部の粒径分布が、木質チップとして粒径５
〜１３０μｍのものが１０〜１５Ｗｔ％を占め、ボード
厚内層部の木質チップは概して粒径が１３０μｍ超のも
のとなり、構成木質チップが粗くなるのでボード自体の
強度が大きくなるという効果がある。〈層形成法〉本発明において、グルーチップを難燃剤の
多い部分を表層にして層形成する層形成法は、従来のチ
ップマット成形法に用いられるエンドレスロールプレス
を用いて実行される。これらの層形成法には（１）空気
フォーミング法、（２）ロールフォーミング法、（３）
スクリーンフォーミング法があり、本発明ではこれらの
いずれの方法・装置をも用いる事が出来る。

【００２１】以下にこれらの層形成法を説明する。（１）空気フォーミング法装置は図１（側面断面略図以下同様）に示されるような
ものでバンカ１から供給されたグルーチップが下方に落
下する過程で、左右の多数のエアジェット２の噴出する
空気流によって粒径の小さいもの程落下速度が遅い特性
を利用して分級され、両表層に比較的小粒径のグルーチ
ップ８が金属ベルト５上に沈降、層形成されるようにな
っている。（２）ロールフォーミング法装置は図２のようなもので、両サイドのバンカ１，１か
ら供給されるグルーチップ８，８は多数の回転する小径
ロール３Ａ，３Ａ…，３Ｂ，３Ｂ…の上を移動しつつ分
級され金属ベルト上に落下し、層形成される。すなわち
左側ロール群のロール３Ａ，３Ａ…は右傾並列して枢支
されており、かつロール間の隙間は中央に向う程広くな
るようにセットされている。

【００２２】右側ロール群のロール３Ｂ，３Ｂ…は逆に
左傾並列して枢支されている。ロール間隙間は同様に中
央に向かうほど広くセットされている。従って左右のバ
ンカ１，１から供給されるグルーチップは容易に分級さ
れ、上下表面に小径のグルーチップが選択的に供給さ
れ、中芯部に大径のグルーチップが選択的に供給され
る。現在木質繊維板製造装置は基本的に図１から図２の
ものに移行しつつある。（３）スクリーンフォーミング法この方法に用いる装置は図３の如きもので１対のバンカ
１，１から供給されたグルーチップ８は振動装置付きの
ネット４，４の上に落下し、中央部に移動するが、ネッ
トの網目サイズが外側から中央部に向かって次第に大き
くされているので、このネット上移動過程で分級され、
他の（１），（２）の方法同様、表層に小径粒子が、中
芯部に大径粒子が集合し、層形成される。この（３）は
やや旧式で、巾方向に偏る傾向があるので、（１）乃至
（２）に変わりつつある。

【００２３】なお、（１）、（２）、（３）とも、チッ
プマット７が形成された後、２対の熱圧ロール１０，１
１と１２，１３によって熱圧（熱間圧延）され、本発明
の難燃性木質繊維板が製造される。熱圧条件は上ロール
温度が１２０〜１６０℃、下ロール温度が１７０〜２２
０℃であり、加圧力は３５０〜４５０Kgf/cm^２である。

【００２４】この熱圧条件の限定理由は次のとおりであ
る。

【００２５】上ロール温度は１２０℃未満では接着不十
分となる傾向があり、１６０℃を超えると接着力が不安
定となる場合があるので、１２０〜１６０℃とした。下
ロール温度は、下ロールが金属ベルトを介してグルーチ
ップ層を加熱するため、直接グルーチップと接する上ロ
ールよりも高温にする必要があるため経験上１７０〜２
２０℃とした。加圧力は、製品板厚によっても変わる
が、３５０Kgf/cm^２に達しないと製品の密度が小さく、
曲げ強度が低くなる傾向があり、４５０Kgf/cm^２を超え
ると製品の密度が高くなり過ぎ、製品に捩れが生ずる傾
向があるので、３５０〜４５０Kgf/cm^２とした。

【００２６】

【実施例】

（１）難燃剤の種類リン酸ーアンモニウムＮＨ_４・Ｈ_２ＰＯ_４（２）難燃剤の粒径１００μｍ以下９３％１００μｍ超７％（３）チップの粒径１３０μｍ以下１３％１３０μｍ超８７％（４）試料作製試作はチップに難燃剤を次の比率で添加混入し、ついで
これをブレンダー中で攪拌しながら液状の尿素系接着剤
を投入し、チップおよび混入された難燃剤粒子表面に接
着剤を均一に塗布し、グルーチップを得た。次に半乾状
態のグルーチップを用いて空気フォーミング法により、
エンドレスロールプレスの金属ベルト上でチップマット
を形成し、これをヒートロールプレスで熱圧して難燃性
木質繊維板を作製した。なお空気フォーミング法の代わ
りにロールフォーミング法またはスクリーンフォーミン
グ法を用いてもよい。（５）条件及び評価難燃剤とチップの混合比率は、添加せず（比較例）、３
％，５％，１０％，１５％（各実施例）とし、難燃性木
質繊維板の厚みは、３．０mm，４．０mm, ５．５mmとし
た。難燃性木質繊維板の効果を見るにあたって、建築用
薄物材料の難燃性試験方法（ＪＩＳ−Ａ−１３２２）に
準じて評価した。ただし加熱時間はすべて３分とした。

【００２７】製品の機械的強度については、押曲法（両
支点）で行い、次の式で曲げ強度Ｆを算出した。

【００２８】Ｆ＝Ｐmax ・１／Ｔ^２・３／２・Ｌ／Ｗ但し、Ｐmax は破断強度、Ｔは厚み（cm) 、Ｌはスパン
（cm）、Ｗは巾(cm)である。

【００２９】これらの条件及び評価結果を表１にまとめ
る。

【００３０】

【表１】表１についての説明する。

【００３１】難燃剤を混合しない場合（比較例１〜３）
は試料に自消性が無い為、一度着火すると熱源を断って
も燃焼が継続するのでＮＧである。。難燃剤を一定比率
で混合した場合（実施例１〜１０）は、試料に自消性を
持たせることが出来、熱源を断つと消火し、残炎はなく
なる。実施例において難燃剤の混合比率を高めると自消
性も高くなる。しかし板厚Ｔにもよるが約１０ｗｔ％を
超えると効果が飽和し、自消性の差が見られなくなる。
この事は実施例２と３、実施例５と６、実施例９と１０
の各評価に有意差が看られない点より明らかである。

【００３２】一方で、１５ｗｔ％を超える場合（比較例
４）、表１に示される曲げ強度測定結果より明らかなよ
うにパーティクルボード自体の強度不足が現れ接着剤の
塗布量を増やす必要が生じる。

【００３３】本発明により、難燃剤を両表面の５％Ｔ表
層部に１２０〜２００ｇ／ｍ^２偏在せしめることで、非
難燃剤に比較して機械的強度の劣らない難燃性木質繊維
板の製造が出来る。

【００３４】なお、熱圧条件についての実施例は次の通
りである。

【００３５】これらの実施例１１、比較例５〜８はすべ
て尿素系接着剤を用いた３．０mm厚の難燃性木質繊維板
の製造条件と製品曲げ強度に関するものである。＜各ロールの温度設定条件＞使用する接着剤としては、
尿素系接着剤、メラミン系接着剤、フェノール系接着剤
及びイソシャネイト系接着剤などを使用するが、これら
の接着剤は硬化する温度範囲が異なるため、各ロールの
温度は使用する接着剤に合わす必要がある。また、上ロ
ールと下ロールの設定温度の違いは、上ロールからの熱
はチップマットに直接伝わるが、下ロールからの熱は金
属ベルトを介してチップマットに熱を伝えるために、下
ロールの温度は上ロールの温度より高くする必要があ
る。

【００３６】例えば、尿素系接着剤を使用する場合で
は、上ロールの温度は１３０℃、下ロールの温度は１８
０℃で良好な製品を生産できる（実施例１１）。

【００３７】上ロールの温度を１７０℃、下ロールの温
度を２３０℃に設定した場合では、尿素系接着剤では、
硬化が早すぎ、難燃性木質繊維板の内部で剥離が生じ物
性面において問題となる（比較例８）。

【００３８】上ロール温度を１１０℃、下ロールの温度
を１６０℃に設定した場合では、尿素系接着剤では、硬
化が遅く、難燃性木質板の内部が硬化せず物性面におい
て問題となる（実施例７）。＜各ロールの加圧力設定条件＞加圧力は、生産する難燃
性木質繊維板の厚みに合わす必要がある。

【００３９】例えば、３．０mmの厚みの難燃性木質繊維
板を生産する場合では、加圧力３８０Kgf/cm^２で生産で
きる（実施例１１）。

【００４０】加圧力３００Kgf/cm^２で生産すると、難燃
性木質繊維板の密度が低くなり、曲げ強度が乏しい（比
較例５）。

【００４１】加圧力５００Kgf/cm^２で生産すると、難燃
性木質繊維板の密度が高くなり過ぎ、難燃性木質板に捩
じれが生じ、使用上問題となる（比較例６）。これらに
ついて表２にまとめる。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【発明の効果】本発明を実施する事により、前記目的の
すべてが達成出来る。

【００４４】すなわち、本発明により、全体成分で比較
的少量の難燃剤を添加する事により、通常の木質繊維板
として曲げ強度を保ちつつ、難燃性に優れた難燃性木質
繊維板を得る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気フォーミング装置の側面断面略図。

【図２】ロールフォーミング装置の側面断面略図。

【図３】スクリーンフォーミング装置の側面断面略図。

【符号の説明】

１バンカ２エアジェット３Ａ小径ロール３Ｂ小径ロール４ネット５金属ベルト６金属ベルト支持ロール７チップマット１０上熱圧タール１１下熱圧ロール１２上熱圧タール１３下熱圧ロール２０製品である難燃性木質繊維板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】難燃剤を混入した木質チップに接着剤を加
えて熱加圧して成る難燃性木質繊維板において、難燃剤
の厚み方向分布が、両表面より全厚Ｔの５％の表層部
（５％Ｔ表層部）に難燃剤の９０ｗｔ％が存在して成る
事を特徴とする難燃性木質繊維板。
【請求項２】難燃材を混入した木質チップが、粒径５〜
１３０μｍのものが１０〜１５ｗｔ％を占める粒径分布
の難燃剤混入木質チップである請求項１に記載の難燃性
木質繊維板。
【請求項３】難燃剤混入チップにおける平均難燃剤成分
が３〜１５ｗｔ％である請求項１ないし請求項２の内い
ずれか１項に記載の難燃性木質繊維板。
【請求項４】少なくとも大小２種類の粒径分布を持つ難
燃剤混入木質チップを、エンドレスロールプレスの金属
ベルト上において、製品繊維板表層部が緻密になるよう
に空気フォーミング法、ロールフォーミング法もしくは
スクリーンフォーミング法により層形成し、しかる後熱
圧する事を特徴とする請求項１ないし３の内いずれか１
項に記載の難燃性木質繊維板の製造法。
【請求項５】熱圧条件が、上ロール温度温度１２０〜１
６０℃、下ロール温度１７０〜２２０℃、加圧力３５０
〜４５０Kgf/cm^２である請求項４に記載の難燃性木質繊
維板の製造法。
【請求項６】難燃剤が、粒径５〜１００μｍのもの９０
ｗｔ％の粒径分布で成る粉末状のリン酸塩系および／も
しくはリン酸エステル系難燃剤を主剤とする難燃剤であ
る請求項４ないし５の内いずれか１項に記載の難燃性木
質繊維板の製造法。