JP2935020B2 - 木質材およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加熱圧縮により圧密
化された木質材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木質材を加熱圧縮して圧密化することが
従来より提案されている。従来法による木質材の加熱圧
縮による圧密化は、木質材を湿潤状態とするか、あるい
は水蒸気雰囲気中で加湿して、木質材を高含水率とした
状態で行われている。

【０００３】この方法は、高含水率で、すなわち木質材
中に多量の水分が存在する状態で加熱圧縮による圧密化
を行うため、水が可塑剤、特に木材の主要成分中のヘミ
セルロース、リグニン等の非結晶成分に対して可塑剤と
して大きく作用し、それらの軟化点温度をそれぞれ６０
℃程度にまで低下させ、木質材の可塑性を増大させるも
のである。

【０００４】また、木質材の寸法安定化を向上させるた
めの技術として、ＷＰＣ処理、アセチル化処理、エーテ
ル化処理、ポリエチレングリコール処理、ホルマール化
処理等が従来より実施あるいは提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高含水
率状態で木質材の加熱圧縮を行う場合、木質材の内部に
存在する水分の高蒸気圧力が解圧時には圧密化状態を復
元しようとする力として働き、さらに解圧によるスプリ
ングバック現象とあいまって、圧密化状態を維持するこ
とが困難である。また、特に比重の低い木質材において
は、該高蒸気圧力が一瞬のうちに放出されることにより
パンク（層間剥離）が発生するおそれがある。

【０００６】高蒸気圧力の放出を防止するために、圧締
状態のままで冷却することも考えられるが、生産性がき
わめて低く、コストを大幅に上昇させてしまう。

【０００７】さらには、前記従来技術によるときは、圧
密化状態を維持することができたとしても、高含水率状
態にある木質材全体が圧密化されることから、高比重の
木質材となってしまい、木質材自体の材積も大幅に減少
するため歩留まりの低下も著しいものであった。

【０００８】一方、寸法安定化向上のための上記従来技
術は、大がかりな設備を必要としたり、処理に長時間を
要したり、処理剤により木質材を変色あるいは脆化させ
たり、あるいは処理剤の毒性や廃液の処理に問題が残る
等、いずれも何らかの不利欠点を伴い、生産性とコスト
を両立させることができないものであった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
問題点を解消することを目的として創案されたものであ
って、繊維飽和点以下に含水率を調整された木質材の表
裏面に、加熱圧縮により圧密化された硬質層が形成され
ると共に、少なくとも一方の硬質層に樹脂が含浸固着さ
れてなることを特徴とする木質材である。

【００１０】また、本発明による木質材の製造方法は、
木質材の含水率を繊維飽和点以下に調整し、その少なく
とも片面に樹脂を塗布した後、該木質材の表裏面を、木
質材の結晶成分であるセルロースの軟化点温度以下であ
って且つ非結晶成分の前記調整後の含水率における軟化
点温度以上である温度にて熱圧圧締することにより、該
木質材の表裏面に圧密化された硬質層を形成すると共に
少なくとも一方の硬質層に樹脂を含浸固着することを特
徴とする。

【００１１】少なくとも一方の硬質層に含浸固着される
樹脂としてはグリオキザール樹脂が好適に用いられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】木質材としては、木材の無垢材、
無垢挽材、あるいは集成材、単板積層材、合板、パーテ
ィクルボード、繊維板等の加工材が用いられる。これら
木質材としては、針葉樹材、広葉樹材のいずれもが使用
可能であり、特に柔らかいもの、低比重のものが好適に
用いられる。

【００１３】これら木質材は、製材前または製材後に乾
燥されて、繊維飽和点以下の含水率に調整される。ここ
で言う繊維飽和点以下の含水率とは、好ましくは３５％
以下の含水率を意味する。

【００１４】木質材の少なくとも片面に、ロールコータ
ー、フローコーター、カーテンコーター、スプレーコー
ター、スプレー等の塗布装置を用いて合成樹脂を塗布す
る。合成樹脂としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、
フェノール樹脂、イソシアネート、グリオキザール樹脂
等の任意の合成樹脂を用いることができるが、特にグリ
オキザール樹脂を用いることが好適である。この理由に
ついては後述する。

【００１５】繊維飽和点以下に含水率調整されると共に
少なくとも片面に合成樹脂が塗布された木質材は、ホッ
トプレス、ホットロールプレス等の圧締装置により、熱
圧圧締される。圧締装置の上下熱盤間に挿入された木質
材は、熱圧圧締により加熱圧縮され、表裏両面において
圧密化されて硬質層を形成する。

【００１６】熱圧圧締は、その熱圧温度を、木質材の結
晶成分であるセルロースの軟化点温度以下であって且つ
非結晶成分の前記調整後の含水率における軟化点温度以
上の温度として行われる。また、木質材の少なくとも片
面に塗布された合成樹脂の軟化温度以上の熱圧温度で熱
圧圧締する。

【００１７】圧締装置の上下熱盤間にて加熱圧縮された
木質材は、熱盤と直に接する表裏面より徐々に中心部に
向けて熱軟化および圧締力による圧密化が進行するが、
繊維飽和点以下の低含水率に調整されていることから熱
伝達が比較的緩慢であり、木質材の表裏部分のみが圧密
化される。このように、熱圧時においても木質材自体の
温度が全体に高くなることがないため、その後の解圧に
より容易に冷却される。しかも、木材組織中には繊維質
であるセルロースが熱軟化することなく残存しており、
熱圧時に軟化溶融したヘミセルロース、リグニンがセル
ロースに対して接着剤として作用するため、熱圧圧締後
の解圧に伴う木質材のスプリングバックが最小限に抑え
られ、表裏両面に圧密化された硬質層が形成される。

【００１８】木質材中の結晶成分であるセルロースの軟
化点温度は、木質材の含水率にかかわらず２００〜２５
０℃でほぼ一定しているが、非結晶成分であるヘミセル
ロース、リグニンの軟化点温度は木質材の含水率によっ
て大きく変化し、絶乾状態におけるヘミセルロース、リ
グニンの軟化点温度はそれぞれ約１８０℃、約１５０℃
であるが、木質材の繊維飽和点である３５％の含水率に
おいてはともに軟化点温度が６０℃付近まで低下する。
すなわち、実質的に非可塑性であるセルロースと異な
り、ヘミセルロースおよびリグニンは繊維飽和点以下で
あっても木質材に含有される水分が可塑剤として作用し
て可塑化する。

【００１９】したがって、たとえば繊維飽和点である３
５％の含水率に調整された木質材の場合は、約６０〜約
２００℃の範囲の熱圧温度とすることにより、結晶成分
であるセルロースはほとんど軟化させずに、組織細胞内
において非結晶成分であるヘミセルロース、リグニンを
熱軟化させることができる。

【００２０】繊維飽和点以下の低含水率の木質材をこの
ような温度で加熱圧縮することにより、木質材の表裏近
くの部分のみが圧密化されて硬質層が形成されるもので
ある。

【００２１】また、塗布された合成樹脂は熱圧圧締によ
り木質材内に含浸されると共に重縮合反応により固着さ
れるものであるが、この合成樹脂としてグリオキザール
樹脂を用いることにより、木質材の表面または表裏面の
硬質層の吸水性が低下し、木質材の寸法安定性を向上さ
せることができる。

【００２２】グリオキザール樹脂は、尿素、グリオキザ
ールおよびホルムアルデヒドからなる初期縮合物であ
り、それらの配合モル比は１：０．５〜１：１〜３であ
ることが好ましい。

【００２３】木質材の硬質層に含浸固着されたグリオキ
ザール樹脂は、自己重縮合反応によって不溶化すると共
に、該木質系基板中のセルロース等の水酸基とエーテル
結合することにより不溶化する。

【００２４】グリオキザール樹脂には必要に応じて触媒
を添加して用いる。触媒としては、塩化マグネシウム系
触媒、有機アミン塩系触媒、硝酸亜鉛系触媒等を用いる
ことができる。このような触媒の添加によりグリオキザ
ール樹脂の自己重縮合反応が活発となって不溶化が促進
されるものであり、このためにグリオキザール樹脂の不
揮発成分に対して０．５〜２３重量％添加して用いるこ
とが好ましい。触媒を２３重量％以上添加しても問題は
ないが、その効果において顕著な向上が見られないので
実際的な意味が乏しい。

【００２５】また、グリオキザール樹脂には必要に応じ
て多価アルコール類を添加して用いる。多価アルコール
類としては、エチレングリコール系、プロピレングリコ
ール系、グリセリン、ペンタエリトール等を単独または
任意複合して用いることができる。多価アルコール類は
グリオキザール樹脂の不揮発成分に対して重量比で８
０：２０〜６０：４０の範囲で混合することが好まし
い。多価アルコール類を添加することにより、グリオキ
ザール樹脂が木質系基板中のセルロース等の水酸基とエ
ーテル結合することに加えて、多価アルコール類の水酸
基ともエーテル結合するため、架橋密度が高く共縮合さ
れて不溶化を促進させる。

【００２６】グリオキザール樹脂に多価アルコール類を
添加して用いる場合、グリオキザール樹脂と多価アルコ
ール類の分子量が近似していることが好ましい。グリオ
キザール樹脂よりも低分子量または高分子量の多価アル
コール類が添加されると、木質繊維内へのグリオキザー
ル樹脂と多価アルコール類の均一な浸透がなされずに分
離してしまい、十分なエーテル結合が阻害されるため、
不溶化の効果を期待通りに得ることができない。

【００２７】グリオキザール樹脂を用いた本発明の好適
な態様による木質材においては、その表裏面に形成され
る硬質層の少なくとも一方にグリオキザール樹脂が含浸
固着され、グリオキザール樹脂の自己重縮合反応および
該木質材中のセルロース等の水酸基とのエーテル結合に
より不溶化し、加えて多価アルコールを添加した場合に
はグリオキザール樹脂が該多価アルコールの水酸基とも
エーテル結合して水不溶性の反応物を生成させるため、
該木質材の木質繊維に対する吸湿性が大幅に低下され、
きわめて優れた寸法安定性を発揮する。また、多価アル
コール類の水酸基との間で水分の吸放出がなされるた
め、木質材本来の性質を維持しながら寸法安定化を図る
ことができる。

【００２８】本発明による木質材は、表裏面の圧密化に
よる硬質層がその表裏面に形成されるため表面強度およ
び曲げ強度に優れ、且つ、樹脂の含浸固着による寸法安
定性の向上がなされたものとなる。

【００２９】本発明の木質材の樹脂含浸固着硬質層の表
面には、必要に応じて目止め処理、シーラー処理、下塗
り処理、サンディング処理等の下地処理を施した後、着
色塗装や柄模様印刷を施すことにより任意化粧層を形成
することができる。あるいは、必要に応じて同様の下地
処理を施した後、接着剤を介してあるいは介さずして、
突板、人工突板、裏打ち材を貼着された突板や人工突
板、あるいは化粧紙、化粧合成樹脂含浸紙、化粧合成樹
脂フィルム等の化粧シート状物を貼着することにより化
粧層を形成してもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、全体比重を高めること
なく、木質材の表裏のみの比重を高めて硬質層が形成さ
れるため、軽量でありながら、曲げ強度、表面平滑性、
表面硬度等の向上が図られ、また、表裏のバランスが保
たれることから反りやねじれを発生させることがない。

【００３１】また、表裏の硬質層は主として木質材中の
非結晶成分であるヘミセルロース、リグニンが一旦軟化
溶融された後に圧縮された高密度に硬化して形成される
ものであるため、疎水性の被膜となり、圧密化による親
水性の低減とあいまって、膨潤率および吸水率を減少さ
せることができる。

【００３２】さらに、少なくとも一方の硬質層にグリオ
キザール樹脂等の樹脂が含浸固着されるため、吸湿性が
低く寸法安定性に優れた木質材が得られる。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維飽和点以下に含水率を調整された木
   質材の表裏面に、加熱圧縮により圧密化された硬質層が
   形成されると共に、少なくとも一方の硬質層に樹脂が含
   浸固着されてなることを特徴とする木質材。
2. 【請求項２】 前記樹脂がグリオキザール樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項１の木質材。
3. 【請求項３】 木質材の含水率を繊維飽和点以下に調整
   し、その少なくとも片面に樹脂を塗布した後、該木質材
   の表裏面を、木質材の結晶成分であるセルロースの軟化
   点温度以下であって且つ非結晶成分の前記調整後の含水
   率における軟化点温度以上である温度にて熱圧圧締する
   ことにより、該木質材の表裏面に圧密化された硬質層を
   形成すると共に少なくとも一方の硬質層に樹脂を含浸固
   着することを特徴とする木質材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記樹脂がグリオキザール樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項３の木質材の製造方法。