JP3131606B2 - 圧縮木質材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は木質材を加熱圧縮し
て得られる圧縮木質材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来法による木質材の加熱圧縮による圧
縮化は、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縮化
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】

【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縮状態を復元
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、圧縮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、
圧縮は容易になされるものの、水分の高蒸気圧力が解圧
時に一瞬のうちに放出されることとなり、その一瞬の水
分放出に伴い木質材をパンク（層間剥離）させるおそれ
がある。

【０００５】高蒸気圧力の放出を防止するために、圧締
圧縮状態を保持しつつ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。

【０００６】さらには、前記従来技術によるときは、圧
縮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縮化されることから、高比重の木
質材となってしまう。これは、圧縮化が大きくなるため
に、逆に材積が小さくなることを意味し、歩留まりを低
下させ、コスト上昇を招くこととなる。

【０００７】

【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調整された木質材を、木
質材の結晶成分であるセルロースの軟化点温度以上の温
度にて加熱圧縮し、解圧した後、材温がまだ高いうちに
セルロースの軟化点温度以上の温度にて再加熱圧縮し、
その後解圧、冷却することにより、木質材の表裏面に圧
縮化された高比重層を形成することを特徴とする圧縮木
質材の製造方法である。

【０００８】

【０００９】

【発明の実施の形態】木質材としては、木材の無垢材、
無垢挽材または集成材、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。

【００１０】基板に使用される木質材は繊維飽和点以下
の含水率、好ましくは３５％以下の含水率に調整され
る。木質材として挽材が用いられる場合には、木材を製
材する前に乾燥した後に挽材とするか、あるいは、乾燥
せずに挽材とした後に乾燥して上記のように含水率調整
される。加工材が用いられる場合には、その製造過程で
上記のように含水率調整される。

【００１１】次いで、繊維飽和点以下、特に３５％以下
に含水率調整された木質材を、上下の熱盤の間隔を規制
する一般にディスタンスバーと呼ばれる厚さ規制治具が
取り付けられたホットプレス装置の熱盤間に挿入する。

【００１２】熱圧圧締は、木質材の結晶成分であるセル
ロースの軟化点温度以上の温度で行われる。セルロース
の軟化点温度は、樹種によって若干異なるものの、概ね
２００〜２５０℃であり、しかも木質材の含水率にかか
わらずほぼ一定している。したがって、本発明では２０
０℃以上の温度で熱圧圧締するものである。

【００１３】なお、木質材の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
おいてはいずれも軟化点温度が６０℃付近まで低下す
る。

【００１４】したがって、繊維飽和点以下に含水率調整
された木質材を上記のようにセルロースの軟化点温度以
上の温度にて熱圧圧締することにより、結晶成分である
セルロースが軟化すると同時に、非結晶成分であるヘミ
セルロースおよびリグニンも軟化溶融する。

【００１５】圧締時間および圧締圧力は、使用木質材の
材自体の比重、柔らかさ等に応じて任意設定されるが、
一般に、圧締時間１〜７分、圧締圧力５〜２５ｋｇ／ｃ
ｍ^２とすることが好ましい。

【００１６】ホットプレス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縮化が進行
するが、繊維飽和点以下の低含水率に調整されているこ
とから熱伝達は比較的緩慢に内部へと移行され、したが
って木質材の表裏部分のみが早く圧縮化される。

【００１７】次いで、解圧後木質材自体の材温がまだ高
いうちに、好ましくは８０℃以上を保った状態で、最初
の加熱圧縮におけると略同一の厚さ規制治具が取り付け
られたホットプレス装置の熱盤間に挿入して、再加熱圧
縮を行う。

【００１８】この再加熱圧縮時の熱圧圧締も、セルロー
スの軟化点温度以上の温度で行われる。最初の熱圧圧締
により木質材の表裏面の含水率は略絶乾状態となってい
るが、再度の熱圧圧締をセルロースの軟化点温度以上、
したがって絶乾状態におけるヘミセルロース、リグニン
の軟化点温度以上でもある温度にて行うことにより、こ
れらヘミセルロース、リグニンをも再度軟化溶融させる
ことができる。

【００１９】さらに、木質材が最初の熱圧圧締の後、そ
の材温がまだ高いうちに再度の熱圧圧締が行われるた
め、この再度の熱圧圧締において熱の伝わり方が早く、
圧締時間が短縮される。

【００２０】このように木質材を再加熱圧縮することに
より、木質材の表裏部に形成された圧縮化部分におい
て、再び結晶成分のセルロースの軟化および非結晶成分
のヘミセルロース、リグニンの軟化溶融と共に圧縮化が
なされ、一層緻密なものとなる。

【００２１】また、再加熱圧縮の際、解圧後の材温が高
い木質材の表面に水、温水、熱水または蒸気を塗布、散
布あるいは吹き付け等することにより、熱圧圧締によっ
て絶乾状態となった木質材表面の含水率を高め、再加熱
圧縮時のプレススケジュールを短縮することができる。

【００２２】木質材は、二度の加熱圧縮において略同一
の厚さ規制治具が取り付けられた熱盤間に挿入されて処
理される。最初の加熱圧縮後の解圧によって多少のスプ
リングバックが発生して木質材の厚さが若干戻る傾向に
あり、特に木質材の成分が他より密集している杢部分や
あて部分においては他の部分よりも厚さの戻りが大きい
が、再度の加熱圧縮においても略同一に厚さ規制される
ことにより、厚さの戻りによる凹凸を圧縮し平滑化する
ことができる。

【００２３】また、最初の加熱圧縮では最終的に得よう
とする木質材の厚さよりも厚く規制する厚さ規制治具を
用い、再度の加熱圧縮において最終的に得ようとする木
質材の厚さに応じた厚さ規制治具を用いてもよい。

【００２４】いずれにしても、再度の加熱圧縮時に用い
られる熱盤間の厚さ規制治具は、最終的に得ようとする
木質材の厚さの６０〜９５％、より好ましくは６５〜９
２％の厚さを有するものとされる。言い換えれば、木質
材の圧縮率が５〜４０％、より好ましくは８〜３５％と
なるように、厚さ規制治具が取り付けられる。

【００２５】木質材の圧縮率が５％未満であると表裏両
面に対する圧縮化が不十分となり、硬質層として必要な
強度を得ることができない。逆に木質材の圧縮率が４０
％を越えると表裏両面の圧縮化が十分になされて硬質層
としての必要強度が得られるものの、全体比重が高くな
って重量増を招き、また、過大な圧縮率を与えることは
原料材のロスが大きくなるために歩留まりが低下し、コ
ストアップの原因となるので好ましくない。

【００２６】圧縮率は、上記範囲内において、使用木質
材の樹種、材自体の比重、得ようとする表面硬度等に応
じて任意に選択することができ、該圧縮率に対応して厚
さ規制治具をセットする。

【００２７】木質材の再加熱圧縮を行った後、解圧冷却
することにより、表裏両面に加熱圧縮により圧縮化され
た高比重層を有する圧縮木質材が得られる。

【００２８】加熱圧縮による圧縮化により木質材の表裏
面に形成される高比重層は、ＪＩＳ−Ｚ−２００７によ
る木材の硬さ試験方法において１．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以
上の硬さを有することが好ましい。硬質層が１．５ｋｇ
ｆ／ｍｍ^２に満たないと、表面の耐衝撃性が不十分とな
って傷がつきやすくなり、また、圧縮化が不十分である
ために材自体の曲げ強度の向上がなされず、疎水性、膨
潤率、吸水率を減少させることもできないので寸法安定
化が達成されない。

【００２９】この圧縮木質材は、その表面に任意化粧を
施される基材として好適に用いられる。このようにして
得られる化粧板は、建築用材、建具または家具用材とし
て有効に利用される。任意化粧は、必要に応じて下地処
理を施した後に、着色塗装、柄模様印刷、上塗り塗装等
を施し、または接着剤を介してあるいは介さずして化粧
紙、化粧合成樹脂フィルムまたはシート、化粧樹脂含浸
紙、突板、人工突板等の化粧材を貼着し、必要に応じて
さらに該化粧材の表面に上塗り塗装を施すことにより行
うことができる。

【００３０】上記上塗り塗装においては、その塗料中に
アルミナ、グリーンカーボン等の耐摩耗材を添加混合す
ることにより、化粧層自体の表面強度を向上させること
ができる。

【００３１】任意化粧による化粧層は、木質材の表裏の
表面が強く、優れた耐剥離性、耐衝撃性を有しているた
め、剥離、クラック、傷等を生ずることがない。

【００３２】また、上塗り塗装に耐摩耗材を使用した場
合においても、木質材の表面強度が強いため、塗料中の
耐摩耗材が木質材内に埋没することがなく、その効果を
十分に発揮することができる。

【００３３】

【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高比重層が形成
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。

【００３４】また、表裏面の高比重層は、木質材中の結
晶成分であるセルロースが軟化されると共に非結晶成分
であるヘミセルロース、リグニンが軟化溶融された後に
圧縮された結果高比重となって硬化形成されるものであ
るため、疎水性の被膜となり、圧縮化による吸水性の低
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、木質材の寸法安定性を大幅に向上させる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維飽和点以下に含水率調整された木質材
   を、木質材の結晶成分であるセルロースの軟化点温度以
   上の温度にて加熱圧縮し、解圧した後、材温がまだ高い
   うちにセルロースの軟化点温度以上の温度にて再加熱圧
   縮し、その後解圧、冷却することにより、木質材の表裏
   面に圧縮化された高比重層を形成することを特徴とする
   圧縮木質材の製造方法。