JP3034956B2 - アオイ科靭皮繊維植物を使用したボードとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、アオイ科靱皮繊維植物を原料とするパーテ
ィクルボード、ファイバーボード等のボード及びその製
造方法に関する。

背景技術 リグノセルロース物質の小片を接着剤を使用しないで
加熱加圧することのみによって、ボードが製造できるこ
とは、古くから知られている。この方法は、主にリグノ
セルロース繊維のからみ合いか繊維間の水素結合に依存
しており、リグノセルロース物質成分の化学的な接着作
用はわずかであるため、製品の強度性能は大きく劣る。

リグノセルロース物質成分の化学的な接着効果を利用
したボードの製造方法については、天然の植物系成分を
利用する方法と高温高圧水蒸気処理によってリグノセル
ロース物質成分の一部を接着成分に変換させる方法と
が、知られている。

前者の方法として、特公昭59−14338号公報には、粉
砕された植物葉を接着剤の代用品とするボードの製造法
が開示されている。特開昭60−30309号公報には、遊離
の糖類を多量に含有するリグノセルロース物質を原料と
したボードの製造法が開示されており、かかるリグノセ
ルロース物質として、サトウキビのバガス、モロコシの
茎、トウモロコシの茎、ヒマワリの茎、アマの茎等が開
示されている。更に、前記公報に関連するが、特公平３
−31565号公報には、必ずしもリグノセルロース物質と
は言えないが、糖又は澱粉を接着剤として添加するボー
ドの製造法が開示されている。

また、後者の高温高圧水蒸気で処理する方法は、特開
昭49−74773号公報、特開昭60−206604号公報、米国特
許第5017319号明細書等に記載されている。

特開昭49−74773号公報の方法は、木材繊維を150〜18
0℃の過熱水蒸気で処理することと成形温度が250〜280
℃であることを特徴としており、特開昭60−206604号公
報の方法は、リグノセルロース物質を仕込んだ圧力容器
内に高温高圧水蒸気をすばやく充填することにより、該
リグノセルロース物質を10分以内の間190℃以上の温度
で加熱することと、ボードの成形温度を好ましくは200
〜220℃にすることを特徴としている。

また、米国特許第5017319号は、特開昭60−206604号
の対応米国特許出願で、リグノセルロース物質中へのヘ
ミセルロースを分解して、水溶性樹脂物質に変換させる
のに、十分な時間高温高圧水蒸気処理下におくものであ
り、好ましい水蒸気温度Ｔ（℃）と処理温度ｔ（秒）の
関係を、 Ｔ（℃）＝306.4−35.7Log₁₀t（秒）±15 の範囲であるとしている。

しかし、これらの方法で得られるボードは、いずれも
通常の接着剤を使用したものと比較して力学的強度が劣
り、パーティクルボード、ファイバーボード等の工業製
品として産業的な要求に応え得る水準のものではなかっ
た。

また、これらの方法の内、特開昭60−206604号公報及
び米国特許第5017319号では、水蒸気処理条件が非常に
厳しく、少なくとも圧力20kgf/cm²以上の水蒸気発生装
置とそれに対応する耐圧容器等、特殊な設備を必要と
し、実用化が困難である。

本発明は、特定のリグノセルロース物質の自己接着作
用を有効に利用することによって、リグノセルロース物
質及びその変成物質を実質的な構成成分とし、接着剤に
由来する成分は一切含有せず、しかも、良好な力学的強
度を有するボードを提供すること、また接着剤に由来す
る成分の含有量がわずかでありながら、非常に良好な力
学的強度を有するボードを提供することを目的とする。

また、このような木質ボードを効果的にまたは安価に
製造できる方法の提供をも目的とする。

発明の開示 本発明では、本来その靱皮部がロープ、衣料等の繊維
材料として利用されているアオイ科靱皮繊維植物を使用
することによって、上記目的を達成した。

アオイ科靱皮繊維植物を使用すると、前述の如き接着
剤無添加の加熱加圧のみによるボード製造の公知の方法
を使用しても、他のリグノセルロース物質を使用した場
合より優れた強度性能のボードが得られる。

更に、アオイ科靱皮繊維植物を適切な高温高圧水蒸気
処理することにより、強度性能の非常に優れたボードが
得られることを見いだし、かかる高温高圧水蒸気処理の
最適条件が、従来のアオイ科靱皮繊維植物以外のリグノ
セルロース物質を水蒸気処理する場合の最適条件に比
べ、はるかにゆるやかで容易なものであることもわかっ
た。

本発明の製品は、リグノセルロース物質を加熱加圧し
て成形したボードであって、上記リグノセルロース物質
の30重量％以上がアオイ科靱皮繊維植物であり、接着剤
に由来する成分を実質的に含有せず、かつ下記式Ｉで得
られる数値が100以上であることを特徴とする。

式Ｉ＝0.48×y/x² ただし、ｙ＝曲げ強度（kgf/cm²）、ｘ＝比重ｘ（g/c
m³）を示す。

本発明のボードにおいて、アオイ科靱皮繊維植物は、
その製造工程における加熱加圧等で一部変性されて含ま
れることは当然である。また、本発明のボードは、平面
的なものだけでなく、立体的に成形されてもよく、二次
元及び三次元いずれの形状のものをも含む。

本発明では、後に示す実施例の如く、実質的に接着剤
を使用しなくても、式Ｉの数値が、100以上、特に130以
上というような強度あるボードをも容易に得ることがで
きるものである。

なお、本発明の製品の強度特性は、式Ｉの数値で示さ
れるが、この基礎となる曲げ強度はJIS A 5908 5−６に
準ずる方法で測定される。また、本発明の製品の比重
は、所望のボードに応じて異なるが、通常0.2〜1.4g/cm
³であり、0.3〜1.1g/cm³程度であるのが好ましい。

本発明におけるアオイ科靱皮繊維植物とは、広義の麻
に含まれる靱皮部が長繊維材料となる植物であって、か
つ分類学上アオイ科に属するものをいう。具体的には、
ケナフ、ボウ麻（イチビ）等が挙げられるが、本発明に
おいては、特にケナフの使用が好ましい。ケナフとは、
アオイ科ハイビスカス属の一年草本であるが、その品種
改良されたものであってもよい。本発明においては、ア
オイ科靱皮繊維植物の茎部又は茎部のうち特に木質部の
使用が好ましい。、従来、長繊維材料の生産において
は、茎部の靱皮部のみが利用され、木質部は廃棄されて
おり、それが有効利用されるのは注目に値する。アオイ
科靱皮繊維植物の使用形態は特に限定されないが、茎部
を切断した形態、チップ状、フレーク状、繊維状、粉末
状等で使用されればよい。

本発明の製品は、アオイ科靱皮繊維植物と他のリグノ
セルロース物質を併用したものであってもよいが、併用
されるリグノセルロース物質としては、主にセルロー
ス、ヘミセルロース及びリグニンを主成分とする物質で
あり、木材、樹皮、パルプ等が挙げられるが、勿論これ
らに限定されるものではない。その使用形態も、アオイ
科靱皮繊維植物と同様、チップ状、フレーク状、繊維
状、粉末状等で使用されればよい。

本発明の製品は、このようなアオイ科靱皮繊維植物を
加熱加圧して成形するという方法で容易に得ることがで
きるが、予め高温高圧水蒸気処理されたアオイ科靱皮繊
維植物が使用されるのが好ましい。

本発明の製造法における加熱加圧成形は180〜250℃の
温度で実施されるが、これは、180℃未満の温度では、
長時間の熱圧を要すばかりでなく、熱硬化反応も不十分
となるため好ましくなく、また、250℃を越す温度で
は、アオイ科靱皮繊維植物の劣化が起こり、良好な強度
特性をもつ製品が得られず好ましくないからである。通
常、200〜230℃の温度で実施するのが好ましい。

なお、成形する際に、原料の含水率は20％以下にして
おくのが好ましく、特に10％以下にしておくのがよい。
また、成形時間は、成形温度とボードの寸法により規定
されるが、成形圧は主に所望のボードの比重によって異
なる。

本発明において、アオイ科靱皮繊維植物の少なくとも
一部、例えば10重量％以上、特に50重量％以上を高温高
圧水蒸気処理して使用するのが好ましい。なお、この処
理温度は105〜210℃、特に120〜190℃であるのが好まし
く、処理温度が低い場合は時間を長く、また、逆に高い
場合は短くするのがよいことは当然である。しかし、処
理温度が105℃未満であると、アオイ科靱皮繊維植物の
自己接着剤効果が不十分となり所望の結果を得ることが
できず、また、処理温度が210℃を越えると、アオイ科
靱皮繊維植物の繊維構造が劣化するので好ましくない。

処理時間が低い場合は、処理温度を長く、また、逆に
高い場合は、短くするのがよいことは当然である。高温
高圧水蒸気処理の好ましい温度Ｔ（℃）と時間ｔ（分）
との関係は、下記式IIで示される。

（式II）Ｔ＝194−46log₁₀t±40 また、特に好ましい関係は下記式IIIで示される。

（式III）Ｔ＝194−46log₁₀t±20 高温高圧水蒸気処理法としては、（Ａ）圧力容器にア
オイ科靱皮繊維植物と水とを仕込んだ後所定の温度に昇
温する方法、（Ｂ）アオイ科靱皮繊維植物を仕込んだ圧
力容器と高温高圧水蒸気発生装置とを連結し、該高温高
圧水蒸気発生装置から該圧力容器に水蒸気を送り込む方
法等が挙げられるが、勿論これらに限定されるものでは
ない。

なお、方法（Ｂ）における高温高圧水蒸気処理方法に
おいて、処理温度とは、送り込む水蒸気の温度を意味す
るものではなく、水蒸気が送り込まれた後の圧力容器内
の温度を表す。

また、高温高圧水蒸気処理において使用される水の量
は、発生させる水蒸気の温度、処理方法によって異な
り、一概には言えないが、アオイ科靱皮繊維植物に対し
て通常50〜500重量％程度でよく、特に100〜300重量％
であるのが好ましい。

なお、本発明では接着剤の使用は必要ないが、リグノ
セルロース物質に対して５重量％以下であれば、接着剤
を添加したり、又はホルムアルデヒド系硬化剤を添加し
てもよい。しかし、大量の使用は不経済なだけでなく、
作業環境にも悪影響を及ぼすので、好ましくない。特
に、ホルムアルデヒド系硬化剤の場合、その添加量は３
重量％以下であるのが好ましい。

接着剤を使用する場合、アオイ科靱皮繊維植物を20重
量％以上含有するリグノセルロース物質に、５重量％以
下の接着剤を添加した後に、180〜250℃、好ましくは20
0〜230℃の温度で加熱加圧して成形して、前記式Ｉで得
られる数値が100以上、特に130以上のボードを得ること
ができる。なお、この場合、前記式IIで表される条件で
高温高圧水蒸気処理したアオイ科靱皮繊維植物を20重量
％以上含有するリグノセルロース物質を使用するのが好
ましい。

接着剤としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミ
ン樹脂等ボードの製造において一般に使用される合成樹
脂の使用が好ましいが、勿論これらに限定されるもので
はない。また、ホルムアルデヒド系硬化剤としては、ヘ
キサメチレンテトラミン、パラホルムアルデヒド、ポリ
オキシメチレン等が使用できる。

更に、本発明では、リグノセルロース物質に、少量の
離型剤や撥水剤等の添加剤を添加してもよい。

本発明において、ホルムアルデヒド系硬化剤、接着
剤、離型剤、撥水剤等を添加使用する場合には、これら
のリグノセルロース物質への添加は、加熱加圧成形の前
に実施される必要があり、また、リグノセルロース物質
を高温高圧水蒸気処理する場合は、該処理後で、加熱加
工成形前に実施される必要がある。

本発明の製造法で得られるボードが優れた性能を発揮
する理由は、必ずしも明確なものではないが、次のこと
が推察される。

リグノセルロース物質の主成分の一つであるヘミセル
ロースが高温高圧水蒸気条件下でペントース等の単糖類
を経てフラフール等のアルデヒド類へと分解する反応機
構は一般に知られており、特開昭60−206604号公報で
は、主にヘミセルロースの分解による遊離の糖、フルフ
ラール及び他の分解生成物が接着効果を発揮する本質的
な部分であるとされている。更に、本発明者らが実験し
たところ、ヒノキ（針葉樹）、ナラ（広葉樹）、ラワン
（南洋材）及び籾穀の４種類のリグノセルロース物質を
３分間高温高圧水蒸気処理した場合、いずれも処理温度
180℃以上でボードの成形が可能となり、210〜220℃で
ボードの曲げ強度が最高に達した。その際、高温高圧水
蒸気処理直後の試料の臭気を観察したところ、成形可能
となる処理温度180℃以上のものでフルフラール臭を感
じ、ボードの曲げ強度が最高となる210〜220℃でフルフ
ラール臭を最も強く感じた。これらの結果は、特開昭60
−206604号公報の推察を裏付けるものである。

ところが、ケナフを用いて同様の実験を行ったとこ
ろ、フルフラール臭については処理温度180℃以上で感
じ、210〜220℃で最も強く感じるという上記リグノセル
ロース物質と同様の結果が得られたが、ボードの曲げ強
度については処理温度170〜180℃で最高となり、それに
より処理温度が更に高くなると、曲げ強度は低下すると
いう結果となった。

以上の知見から、ケナフの自己接着作用は、通常のリ
グノセルロース物質における接着効果の発生の原理とは
異なる要素を含んでいるものと考えられる。

アオイ科植物に関して、和紙製造の分野で、トロロア
オイの根に含まれる粘質液が最も重量な糊料として使用
されている。このことからも、アオイ科靱皮繊維植物に
おいては、他のリグノセルロース物質とは異なる特殊な
接着成分を含有していると考えられる。

なお、特開昭60−30309号公報では、広義の麻に含ま
れる亜麻について開示しているが、麻とは、長繊維材料
として利用される植物の通称であって、各々分類学上も
構成成分も大きくことなる。参考のため、麻の種類と組
成及び特開昭60−30309号公報で特に好ましい材料とし
ているところのバガスの科目と組成を表１に示す。

表１において、ケナフ特にその木質の非結晶セルロー
スとリグニンの含有量が共に高いことも、本発明のボー
ドが優れた性能を発揮する要因の一つであるかもしれな
い。

図面の簡単な説明 図１はリグノセルロース物質の最適水蒸気処理条件を
示すグラフである。

○は、実施例10（ケナフ）の高温高圧水蒸気処理にお
ける式Ｉの数値が最高となった各温度Ｔ（℃）と時間ｔ
（分）を示す点で、本発明の式II:T＝194−46log₁₀tの
曲線に沿った値を示す。

また、□、△、×は比較例８〜10の各リグノセルロー
ス原料（ラワン、ヒノキ、ナラ）の高温高圧水蒸気処理
における式Ｉの数値が最高となった各温度Ｔ（℃）と時
間ｔ（分）を示す点を示すが、これらは、米国特許第5,
017,319号において最適とされる水蒸気処理温度Ｔ
（℃）と時間ｔ（分）の関係式の曲線に沿った値となっ
ている。

発明を実施するための最良の形態 次に、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、
本発明はこれによって限定されるものではない。

なお、実施例及び比較例におけるボードの成形には、
50cm角の成形可能な電熱ヒーター付油圧プレスを使用
し、220mm角のフォーミングボックスに調湿処理後の試
料100gを手撤きしてマットフォーミングした後、2.1mm
サイズのスペーサーを用い、圧力50kgf/cm²で、所定の
温度及び時間加熱することによって行った。実施例及び
比較例における加熱加圧成形の際の温度は、成形中の熱
板温度を意味する。

また、実施例及び比較例における成形品の曲げ強度
は、各成形品を50×200mmのサイズにカットして得た３
本の試験片をJIS A 5908、５−６に準拠して測定した値
を示す。

ケナフ又はその他のリグノセルロース物質は最終的に
チップ、フレーク又は繊維状のいずれかの形態で加熱加
圧成形されるが、実施例及び比較例においては、ナイフ
リングフレーカー（Pallman）を使用し、刃出し0.6mmで
加工したフレークを用いた。従って、実施例及び比較例
で言うフレークとは、上記方法で調整された小片を意味
する。

更に、実施例及び比較例において実施した高温高圧水
蒸気処理は、実施例11、比較例11、12を除き、3Lの加熱
装置付き高圧容器（Ａ）と1Lの加熱装置付き高圧容器
（Ｂ）とを連結した装置を使用した下記の方法である。

即ち、高圧容器（Ａ）にケナフ又はその他のリグノセ
ルロース物質原料150gと水50gとを仕込み、内温が100℃
になるまで予熱し（この間の処理時間約10〜15分）、一
方、高圧容器（Ｂ）で280℃の熱水を作り、連結管のバ
ルブを開くことにより、高温高圧水蒸気が高温高圧容器
（Ａ）に送り込まれるようにする。該水蒸気により、高
圧容器（Ａ）の内温は急速に上昇するので、該水蒸気量
を加減しながら所望の温度に調整し（この間の所要時間
１分以内）、所定の時間容器（Ａ）の内温を一定の時間
保持する。最後に、容器（Ａ）に水を掛けて100℃以下
になるまで冷却し（冷却時間５〜10分）、試料を取り出
す。

実施例及び比較例で言う処理温度とは、このようにし
て調整され、一定に保持された容器（Ａ）の内温を意味
し、時間はその一定に保持されている間の時間を表す。

また、実施例及び比較例において、成形前に、ケナフ
又はその他のリグノセルロース物質を含水率は５〜10重
量％に調湿したが、この調湿は、硬化剤を使用しない場
合は、ケナフ等を105℃で乾燥した後に、20℃65％RH中
に72時間放置するという方法により、また、硬化剤を使
用する場合は、80℃で乾燥した後に20℃65％RH中に72時
間放置する方法によった。

実施例１ ケナフ茎部から靱皮部を除去した後の気乾状態のケナ
フ木質部（棒状、直径0.5〜2.0cm）をフレーク化した
（以下、この試料をケナフ木質部フレークと言う）。次
に、ケナフ木質部フレークを原料とし、それを調湿した
後、210℃で３分間加熱加圧成形して、ケナフ及びその
変成物質のみを構成成分とするボードを製造した。この
ボードの比重は0.92g/cm³、曲げ強度は263kgf/cm²であ
り、式Ｉの数値は149となった。

比較例１ 原料をラワンフレークとする他は実施例１と同じ方法
で、リグノセルロース物質及びその変成成分のみを構成
成分とするボードの製造を試みたが成形できなかった。

比較例２ 原料をヒノキフレークとする他は実施例１と同じ方法
で、リグノセルロース物質及びその変形物質のみを構成
成分とするボードを製造した。このボードの比重は0.82
0g/cm³、曲げ強度は47kgf/cm²であり、式Ｉの数値は34
となった。

比較例３ 原料をバガスフレークとする他は実施例と同じ方法
で、リグノセルロース物質及びその変形物質のみを構成
成分とするボードを製造した。このボードの比重は0.87
g/cm³、曲げ強度は132kgf/cm²であり、式Ｉの数値は84
となった。

実施例２ ケナフ茎部から靱皮部を除去した後の気乾状態の直径
0.5〜2.0cmの棒状のケナフ木質部を約30cmの長さに切断
したものを原料とし、それを処理温度180℃で３分間高
温高圧水蒸気処理した後、フレーク化して試料（ａ）を
得た。次に、試料（ａ）を調湿した後、210℃で３分間
加熱加圧成形して、ケナフ及びその変成物質のみを構成
成分とするボードを製造した。このボードの比重は0.87
g/cm³、曲げ強度は419kgf/cm²であり、式Ｉの数値は266
となった。

実施例３ 高温高圧水蒸気処理における処理温度を130℃、処理
時間を20分とする他は実施例２と同じ方法で、ケナフ及
びその変成物質のみを構成成分とするボードを製造し
た。このボードの比重は0.910g/cm³、曲げ強度は387kgf
/cm²であり、式Ｉの数値は224となった。

実施例４ 高温高圧水蒸気処理における処理温度を220℃、処理
時間を２分とする他は実施例２と同じ方法で、ケナフ及
びその変成物質のみを構成成分とするボードを製造し
た。このボードの比重は0.880g/cm³、曲げ強度と167kgf
/cm²であり、式Ｉの数値は104となった。

実施例５ 原料として、気乾状態のケナフ茎部（直径0.8〜2.5c
m）を約30cmの長さに切断したものを使用する以外は、
実施例２と同じ方法で、ケナフ及びその変成物質のみを
構成成分とするボードを製造した。このボードの比重は
0.895g/cm³、曲げ強度は422kgf/cm²であり、式Ｉの数値
は253となった。

比較例４ 原料をヒノキとする他は実施例２と同じ方法で、ヒノ
キ及びその変成物質のみを構成成分とするボードを製造
した。このボードの比重は0.840g/cm³、曲げ強度は83kg
f/cm²であり、式Ｉの数値は56となった。

比較例５ 高温高圧水蒸気処理における処理温度220℃処理時間
２分とする他は比較例４と同じ方法で、ヒノキ及びその
変成物質のみを構成成分とするボードを製造した。この
ボードの比重は0.910g/cm³、曲げ強度は111kgf/cm²であ
り、式Ｉの数値は64となった。

比較例６ 原料をナラとする他は比較例５と同じ方法で、ナラ及
びその変成物質のみを構成成分とするボードを製造し
た。このボードの比重は0.930g/cm³、曲げ強度は126kgf
/cm²であり、式Ｉの数値は70となった。

比較例７ 原料をラワンとする他は比較例５と同じ方法で、ラワ
ン及びその変成物質のみを構成成分とするボードを製造
した。このボードの比重は0.880g/cm³、曲げ強度は50kg
f/cm²であり、式Ｉの数値は31となった。

実施例６ 加熱加圧成形における温度を170℃時間を10分とする
他は実施例２と同じ方法で、ケナフ及びその変成物質の
みを構成成分とするボードを製造した。このボードの比
重は0.850g/cm³、曲げ強度は218kgf/cm²であり、式Ｉの
数値は145となった。

実施例７ 加熱加圧成形における温度を250℃とする他は実施例
２と同じ方法で、ケナフ及びその変成物質のみを構成成
分とするボードを製造した。このボードの比重は0.905g
/cm³、曲げ強度は252kgf/cm²であり、式Ｉの数値は148
となった。

実施例８ ケナフ木質部フレークに、それに対して２重量％のヘ
キサメチレンテトラミンを10重量％濃度の水溶液にした
ものを振り掛け、よく混合したものを原料とする他は実
施例１と同じ方法で、ケナフ及びそれに由来する成分の
含有量が97％以上であり、接着剤に由来する成分は一切
含有しないボードを製造した。このボードの比重は0.87
0g/cm³、曲げ強度は280kgf/cm²であり、式Ｉの数値は17
8となった。また、このボードにおけるケナフ及びそれ
に由来する成分の含有量は理論的に98％以上であると計
算された。

実施例９ 実施例２で処理された（ａ）に、それに対して２重量
％のヘキサメチレンテトラミンを10重量％濃度の水溶液
にしたものを振り掛け、欲混合したものを原料とする他
は実施例１と同じ方法で、ケナフ及びそれに由来する成
分の含有量が97％以上であり、接着剤に由来する成分は
一切含有しないボードを製造した。このボードの比重は
0.911g/cm³、曲げ強度は463kgf/cm²であり、式Ｉの数値
は268となった。また、このボードにおけるケナフ及び
それに由来する成分の含有量は理論的に98％以上である
と計算された。

実施例及び比較例の結果を表２に示すが、本発明の従
った実施例で得られたボードはいずれも式Ｉの数値が13
0以上と強度あるものであったのに対し、ケナフ以外の
リグノセルロース物質を使用した比較例では、式Ｉの数
値が84以下と低く、あまり実用性ある製品を得ることは
できなかった。

また、本発明の実施例において好ましい水蒸気処理条
件である温度120〜190℃かつ式IIの時間と温度との関係
を満たすもので、より強度あるボードが得られた。ま
た、好ましいプレス温度200〜230℃のものでより強度あ
るボードが得られた。

＊１）括弧内は処理条件を示す。例えば、処理ケナフ
（180x3）は、180℃で３分間の高温高圧水蒸気処理した
ケナフを意味する。

＊２）HMTMはヘキサメチレンテトラミンを示し、％はリ
グノセルロース物質に対する重要％を示す。

実施例10 実施例２と同様のケナフ木質部を原料として、表３に
示す所定の温度及び時間で、高温高圧水蒸気処理した
後、フレーク化し、乾燥して、210℃で３分間、加熱加
圧成形して得たケナフボードの式Ｉの数値を表３に示
す。

比較例８〜10 原料をラワン、ヒノキ又はナラとするたは、実施例10
と同じ方法によるボードの高温高圧水蒸気処理の温度、
時間及び式Ｉの数値を表３に示す。

注）各原料の各高温高圧処理の温度と時間における式Ｉ
の数値。

＊は、各温度での式Ｉの最高値を示す。

表３の実施例10（ケナフ）の高温高圧水蒸気処理にお
ける式Ｉの数値が最高となった各温度Ｔ（℃）と時間ｔ
（分）を示す点、本発明のケナフの最適水蒸気処理条件
である温度Ｔ（℃）と時間ｔ（分）の関係式II:T＝194
−46log₁₀tのグラフを図１に示す。

また、比較例８〜10の各リグノセルロース原料の高温
高圧水蒸気処理における式Ｉの数値が最高となった各温
度Ｔ（℃）と時間ｔ（分）を示す点と、米国特許第5,01
7,319号において最適とされる水蒸気処理温度Ｔ（℃）
と時間ｔ（分）の関係式のグラフも図１に示す。ただ
し、米国特許第5,017,319号の Ｔ（℃）＝306.4−35.7log₁₀t（秒）は、 Ｔ（℃）＝242.9−35.7log₁₀t（分）に相当する。

図１より、比較例で使用したヒノキ、ラワン、ナラ等
のリグノセルロース物質においては、米国特許第5,017,
319号において最適とされる高温高圧水蒸気処理の温
度、時間条件と近い値を示すことがわかるが、実施例の
ケナフでは、それらに比べてはるかにゆるやかな高温高
圧水蒸気処理条件で、最適な強度性能のボードが得られ
ることがわかる。

実施例11 3Lの加熱装置付き高圧容器（Ａ）にケナフ木質部150g
と水300gとを仕込み、ヒーターを250℃に設定して昇温
することにより、ケナフの高温高圧水蒸気処理の最適条
件の一つである温度135℃時間20分の処理を行った。

昇温開始後20分で、容器（Ａ）の内温は135℃に達し
た。20分間温度を135℃に保持した後に、容器（Ａ）に
水をかけて100℃以下になるまで冷却した。この間の所
要時間は45分であった。

以下は実施例２と同じ方法でボードを製造した。この
ボードの比重は、0.76g/cm³、曲げ強度は408kgf/cm²で
あり、式Ｉの数値は339であった。

比較例11 ケナフ木質部の代わりにナラを使用する他は、実施例
11と同じ方法で、ナラの高温高圧水蒸気処理の最適条件
の一つである温度180℃、時間20分の処理を行った。

昇温開始後80分で、容器（Ａ）の内温は180℃に達し
た。20分間温度を180℃に保持した後に、容器（Ａ）に
水をかけて100℃以下になるまで冷却した。この間の所
要時間は110分であった。

以下は実施例２と同じ方法でボードを製造した。この
ボードの比重は、0.74g/cm³、曲げ強度は93kgf/cm²であ
り、式Ｉの数値は82であった。

比較例12 ヒーター温度を350℃にする以外は比較例11と同じ方
法で、温度180℃、時間20分の高温高圧水蒸気処理を行
ったところ、昇温開始から冷却終了までの所要時間は80
分と短縮されたが、容器接触部付近の試料が炭化し、容
器にこびりついていた。

以下は実施例２と同じ方法でボードを製造した。この
ボードの比重は、0.73g/cm³、曲げ強度は52kgf/cm²であ
り、式Ｉの数値は47であった。

以上、アオイ科靱皮繊維植物を最適条件で高温高圧水
蒸気処理することは、他のリグノセルロース物質の場合
に比べ、はるかに容易であり、通常のバッチ式の耐圧容
器で容易に生産可能であることがわかる。

実施例12 前記ボードの成形において、調湿処理後、マットフォ
ーミングする際のケナフ試料を100gから40gに変更する
以外は実施例２と同じ方法でケナフボードを製造した。

このボードの比重は0.29g/cm³、曲げ強度は44kgf/cm²
であり、式Ｉの数値は251となった。

実施例13 ケナフ茎部から靱皮部を除去した後の気乾状態のケナ
フ木質部（棒状、直径0.5〜2.0cm）をフレーク化したも
の（以下、この試料をケナフ木質部フレークと言う）と
気乾状態のヒノキフレークとを1:1の割合で混合したも
のを原料とし、これを調湿した後、210℃で３分間加熱
加圧成形して、リグノセルロース物質及びその変成物質
のみを構成成分とするボードを製造した。このボードの
比重は0.880g/cm³、曲げ強度は226kgf/cm²であり、式Ｉ
の数値は140となった。

実施例14 実施例13と同じ原料を処理温度180℃で３分間高温高
圧水蒸気処理し、調湿した後、210℃で３分間加熱加圧
成形して、リグノセルロース物質及びその変成物質のみ
を構成成分とするボードを製造した。このボードの比重
は0.845g/cm³、曲げ強度は314kgf/cm²であり、式Ｉの数
値は211となった。

実施例15 ケナフ茎部から靱皮部を除去した後の気乾状態の直径
0.5〜2.0cmの棒状のケナフ木質部を約30cmの長さに切断
したものを処理温度180℃で３分間高温高圧水蒸気処理
した後、フレーク化して試料（ａ）を得た。この試料
（ａ）を同量のヒノキフレークとよく混合し、調湿した
後、210℃で３分間加熱加圧成形して、リグノセルロー
ス物質及びその変成物質のみを構成成分とするボードを
製造した。このボードの比重は0.86g/cm³、曲げ強度は1
95kgf/cm²であり、式Ｉの数値は127となった。

産業上の利用分野 本発明の製品は、以下の如く、産業上利用価値あるも
のである。

１）本発明のボードは、従来のリグノセルロース物質の
自己接着作用に基づくボード類と比較して、はるかに良
好な力学的強度を有するので、家具、コンクリートパネ
ル、内装材、床材、更には、自動車内装用芯材パネル等
のパーティクルボード又はファイバーボード製品として
利用できる。

２）本発明のボードは、合成樹脂成分を一切含有しない
で、又は合成樹脂成分を使用したとしても極く少量の使
用で、得ることができるので、有害物質の発生しない、
地球環境の保全に役立つ製品となる。

３）また、生分解性が期待できる。

４）本発明のボードで、接着剤及びホルムアルデヒド系
硬化剤を使用しないものは、製品からホルムアルデヒド
が一切発生せず、安全である。

５）本発明の製法では、接着剤を使用する必要がなく、
また、仮に接着剤を使用したとしても、極く少量である
ので、従来より原料コストを低減することができる。

６）また、接着剤を使用しない場合、リグノセルロース
物質と接着剤との混合工程を省くことができるため、従
来のボード類の製法より製造工程を簡素化することがで
きる。

７）本発明の製法では、高温高圧水蒸気処理しなくて
も、実用性あるボードを得ることができるので、従来の
リグノセルロース物質の自己接着作用に基づくボード類
の製法より製造工程の簡素化を図ることができる。

８）また、本発明の製法において、高温高圧水蒸気処理
を使用する場合であっても、その処理条件は10〜12kg/c
m²の蒸気圧で短期間蒸煮でよいため、特殊な設備を必要
とせず、一般的な繊維板の解繊前処理装置で対応でき
る。

９）本発明の製法では、アオイ科靱皮繊維植物の産業廃
棄物である木質部を利用できるため、資源の有効利用と
なる。

10）本発明の製法では、比重0.3以下の軽量のパーティ
クルボードが製造できる。

11）本発明の製法では、通常のバッチ式耐圧容器で十分
効率的にボードが製造できる。

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リグノセルロース物質を加熱加圧して成形
   したボードであって、リグノセルロース物質の30重量％
   以上がアオイ科靱皮繊維植物であり、接着剤に由来する
   成分を含有せず、かつ曲げ強度ｙ（kgf/cm²）、比重ｘ
   （g/cm³）としたとき、下記式Ｉで得られる数値が100以
   上であることを特徴とするボード。 式Ｉ＝0.48×y/x²
2. 【請求項２】式Ｉの数値が130以上である請求項１のボ
   ード。
3. 【請求項３】上記アオイ科靱皮繊維植物が高温高圧水蒸
   気処理されたものである請求項１又は２のボード。
4. 【請求項４】アオイ科靱皮繊維植物の木質部が使用され
   ている請求項１〜３いずれか１項のボード。
5. 【請求項５】上記アオイ科靭皮繊維植物がケナフである
   請求項１〜４いずれか１項のボード。
6. 【請求項６】リグノセルロース物質を180〜250℃の温度
   で加熱加圧して成形する方法であって、上記リグノセル
   ロース物質の30重量％以上がアオイ科靱皮繊維植物であ
   ることを特徴とする、接着剤に由来する成分を含有せ
   ず、かつ曲げ強度ｙ（kgf/cm²）、比重ｘ（g/cm³）とし
   たとき、下記式Ｉで得られる数値が100以上であるボー
   ドの製造方法。 式Ｉ＝0.48×y/x²
7. 【請求項７】アオイ科靱皮繊維植物の木質部が使用され
   ている請求項６の方法。
8. 【請求項８】上記アオイ科靱皮繊維植物がケナフである
   請求項６又は７の方法。
9. 【請求項９】上記アオイ科靱皮繊維植物の10重量％以上
   が予め105℃〜210℃の高温高圧水蒸気で処理されたもの
   である請求項６〜８いずれか１項の方法。
10. 【請求項１０】上記高温高圧水蒸気処理温度Ｔ（℃）と
    処理時間ｔ（分）との間の関係が下記式IIで表される請
    求項９の方法。 （式II）Ｔ＝194−46log₁₀t±40
11. 【請求項１１】アオイ科靱皮繊維植物を20重量％以上含
    有するリグノセルロース物質に、５重量％以下の接着剤
    を添加した後に、180〜250℃の温度で加熱加圧して成形
    することを特徴とする下記式Ｉで得られる数値が100以
    上であるボードの製造方法。 式Ｉ＝0.48×y/x² 〔ただし、y:曲げ強度（kgf/cm²）、x:比重（g/cm³）〕
12. 【請求項１２】式IIで表される条件で高温高圧水蒸気処
    理したアオイ科靱皮繊維植物を20重量％以上含有するリ
    グノセルロース物質に、５重量％以下の接着剤を添加し
    た後に、180〜250℃の温度で加熱加圧して成形すること
    を特徴とする請求項11の方法。 （式II）Ｔ＝194−46log₁₀t±40
13. 【請求項１３】上記アオイ科靱皮繊維植物がケナフであ
    る請求項11又は12の方法。
14. 【請求項１４】上記リグノセルロース物質に対して５重
    量％以下のホルムアルデヒド系硬化剤を添加する請求項
    11〜13いずれか１項の方法。