JP3163352B2 - 圧縮木質材およびその製造方法 - Google Patents

圧縮木質材およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮木質材およびそ
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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来法による木質材の圧密化処理においては、高含水率状
態で木質材の加熱圧縮が行われるため、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。
【0005】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。
【0006】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う。
【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無垢材、無垢
挽材または加工材のいずれかよりなる木質材を加熱圧縮
することにより表裏両面のみに圧密化された硬質層が設
けられ、その圧縮率が60〜95%であるとともに、硬
質層の硬さが1.5kgf/mm以上である基材の木
口縁に防水処理が施されてなることを特徴とする圧縮木
質材である。
【0008】
【0009】これら圧縮木質材において、前記木口縁に
合成樹脂が含浸され得る。また、前記木口縁に縁貼り材
が貼着され得る。
【0010】また、本発明による圧縮木質材の製造方法
は、繊維飽和点以下に含水率調整された無垢材、無垢挽
材または加工材のいずれかよりなる木質材を熱盤間には
さみ、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にて、60〜95%の圧縮率
で加熱圧縮し、その後解圧、冷却することにより、木質
材の表裏両面のみに圧密化された硬さ1.5kgf/m
m2以上の硬質層を形成し、その木口縁に防水処理を施
すことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の圧縮木質材として用いる
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。これら木材材としては、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。
【0012】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。
【0013】繊維飽和点以下に含水率調整された木質材
は、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される。
【0014】熱盤間の厚さ規制治具は、木質材の厚さの
60〜95%、より好ましくは65〜92%の厚さを有
するものが用いられる。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。
【0015】木質材の圧縮率が5%未満であると表裏両
面に対する圧密化が不十分となり、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密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。
【0016】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。
【0017】厚さ規制治具が取り付けられたホットプレ
ス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。
【0018】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。
【0019】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、
圧締の際に前記厚さ規制治具が用いられて必要圧縮率が
得られるため、圧締時間3〜15分、圧締圧力5〜25
kg/cmとすることが好ましい。
【0020】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。
【0021】圧密化された硬質層の硬さは、JIS Z
−2007による木材の硬さ試験方法において1.5k
gf/mm以上であることが好ましい。硬質層が1.
5kgf/mm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、圧密化が不十分
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。
【0022】このようにして得られた表裏両面に硬質層
を有する圧密化材の木口縁に防水処理を施す。この防水
処理は、木口縁に合成樹脂を含浸することにより行うこ
とができる。すなわち、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂
系、エポキシ樹脂系、塩化ビニル樹脂系、フェノール樹
脂系等の合成樹脂塗料を木口縁に塗布含浸し、乾燥す
る。含浸のみならず、木口縁に該合成樹脂による被膜を
形成するものであってもよい。
【0023】あるいは、圧密化材の木口縁にに縁貼り材
を貼着することによって防水処理を行うことができる。
すなわち、合成樹脂シート、合成樹脂板、金属シート、
金属板、合成樹脂強化紙、合成樹脂強化単板等の縁貼り
材を、接着剤を介して、あるいは熱融着により、木口縁
に貼着する。
【0024】圧密化材の表面には、必要に応じて、柄模
様印刷や着色塗装を施し、あるいは化粧紙や化粧合成樹
脂シート、突板等の化粧材を貼着することにより、化粧
層が形成される。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】得られた圧密化材の木口縁に、合成樹脂含
浸あるいは縁貼り材の貼着等による防水処理が施され
て、本発明の圧縮木質材が得られる。
【0029】図1は本発明による圧縮木質材の概略構成
を示し、基材1である木質材の表裏両面には圧密化によ
る硬質層2、2が形成され、その一表面には化粧層4が
形成されるとともに、両端木口縁には縁貼り材5が貼着
されている。
【0030】基材1の一実施例として、厚さ30mm、
幅150mm、長さ100mm、全体比重約0.5のア
ガチス無垢挽材を、繊維飽和点以下の低含水率(19〜
21%)に乾燥した後に、25mmの厚さ規制治具を取
り付けたホットプレス装置の熱盤間に挿入し、熱盤温度
160℃、圧締圧力20kgf/cm、圧締時間5分
間の条件にて加熱圧締したところ、得られた厚さ25m
mの圧縮無垢挽材の表裏面よりそれぞれ約4〜5mmの
厚さ範囲において比重0.6〜1.0の硬質層2、2が
形成され、その内側中心部3の比重は圧密化処理前の全
体比重(約0.5)のままでほぼ一定であった。また、
硬質層の硬さは1.5〜3.6kgf/mmであり、
圧密化処理前の材硬さ0.8〜1.1kgf/mm
比して著しく向上したものであった。
【0031】
【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、その一方の表面のみに化粧層および耐
摩耗性塗膜層を形成しても、反りやねじれを発生させる
ことがない。
【0032】また、木質材の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。さらに、本発明においては
木質材の木口縁に防水処理が施されているため、木口縁
の強度向上が図られると同時に木口縁からの吸水が防止
され、寸法安定性が大幅に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による圧縮木質材の概略構成を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 基材(圧縮木質材) 2 硬質層 3 中心部 4 化粧層 5 縁貼り材

Claims (2)

    (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無垢
    材、無垢挽材または加工材のいずれかよりなる木質材を
    加熱圧縮することにより表裏両面のみに圧密化された硬
    質層が設けられ、その圧縮率が60〜95%であるとと
    もに、硬質層の硬さが1.5kgf/mm以上である
    基材の木口縁に防水処理が施されてなることを特徴とす
    る圧縮木質材。
  2. 【請求項2】繊維飽和点以下に含水率調整された無垢
    材、無垢挽材または加工材のいずれかよりなる木質材を
    熱盤間にはさみ、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にて、60〜95
    %の圧縮率で加熱圧縮し、その後解圧、冷却することに
    より、木質材の表裏両面のみに圧密化された硬さ1.5
    kgf/mm以上の硬質層を形成し、その木口縁に防
    水処理を施すことを特徴とする圧縮木質材の製造方法。
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