JP3515099B2 - 木質系複合材の製造方法 - Google Patents

木質系複合材の製造方法

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、木質系材料が結合
剤で結合されてなる木質系複合材及びその製造方法に関
する。 【0002】 【従来の技術】結合剤を付着させた細長い木質材片(チ
ップ)の長手方向の向きを揃えて配向させ、積層しマッ
トを形成し、このマットを加圧・加熱することによっ
て、木質系複合材が得られることが知られている。木質
材片(チップ)を配向させることによって曲げ強度が高
くなる(例えば、特許文献1)。上記木質材片を結合剤
で結合されてなる木質系材料としては例えば、パーティ
クルボード、MDF、ハードボード等が挙げられる。し
かしながら、上記木質系材料は、使用される木質材片が
植物資源からなるので再生可能な資源材料であるが、結
合剤は、一般にフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア
樹脂、イソシアネート樹脂などの石油系樹脂であり、こ
れらの石油系樹脂は、再生可能な天然資源ではなく、循
環型材料とはいえない。 【0003】また、細長い木質材片と結合剤の混和物を
一方向に配向させながら積層することにより形成された
木質マットは、ベルトコンベア等の搬送機の上に載置さ
れて、プレス機に搬送されるが、搬送中の振動によって
配向が乱れたり、積層が崩れてしまって、成形品の物性
が低下してしまうという問題があった。 【0004】 【特許文献1】特開昭63−107507号公報(第1
頁) 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
木質系構造材料の問題点に省み、構造材としても十分に
使用出来、構成する原材料全てが天然資源型からなる木
質系複合材の製造方法を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、解体廃材、廃
パレット材、間伐材、製材時に発生する端材、燃料や製
紙用原料として使用される木質材料等リサイクル材が破
砕機で破砕されて、長さが20〜150mmで、厚さが
1〜15mmに分級された木質材片を使用し、該木質材
片とタンニン単独又は主剤としてのタンニンに硬化剤を
併用したタンニン系接着剤からなる粘着性を有する天然
物成分の結合剤とを混和して、細長い木質材片がその長
手方向を一方向に配向して積層することにより木質マッ
トを形成して、この木質マットを搬送機に載せてプレス
機に入れて、この木質マットをプレス機によって加熱加
圧するにより木質材片同士を結合させる ことを特徴とす
る木質系複合材の製造方法。 【0007】上記結合剤は、天然物成分からなるもので
あり、天然物成分もしくは天然物から精製、抽出、変性
等によって得られるものが挙げられる。具体的には、ゼ
ラチン、カゼイングルー、大豆グルー、にかわ、アルブ
ミン等のタンパク質系接着剤、でんぷん、デキストリ
ン、米糊、グルコマンナンなどのデンプン系接着剤、キ
チン・キトサンなどの動物系接着剤、セルロース系接着
剤、リグニン系接着剤、タンニン系接着剤などが挙げら
れる。これらの接着剤は、単独又は複数を併用しても良
い。 【0008】特に、タンニン系接着剤は、天然木材から
の抽出成分であるので木質材片との親和性が良く、ま
た、適度の粘着性を有し、更に、硬化すると高強度にな
るので好ましい。タンニン系接着剤はタンニン単独で使
用して加熱等によって硬化させて使用しても良いが、耐
久性が要求される用においては、アルデヒド系化合物
やイソシアネート系化合物、エポキシなどの架橋剤を併
用することが好ましい。タンニン系接着剤を抽出する樹
種は特に限定されないが、ラジアータパインやブラック
ワトル、ミモザ、ケブラチョ、チェスナッツから採取さ
れるものが好ましい。木材から抽出したタンニンが固体
の場合には、必要に応じて水や有機溶媒に溶解又は分散
させて使用することができる。 【0009】粘着性を有する天然物成分からなる結合剤
の粘着性とは、互いに接触した木質材片が結合材の粘り
つきによって剥がれたり移動し難くなる特性のことを意
味し、具体的には、JIS Z 0237に記載されている
傾斜式ボールタック試験において、傾斜30度でのボー
ルナンバーが2インチ以上の数値を示すものが好まし
い。 【0010】上記木質材片の原料樹種としては、スギ、
ヒノキ、マツ、スプルース、ファーなどの針葉樹、シラ
カバ、アピトン、センゴンラウト、アスペンなどの広葉
樹が挙げられるが、これら樹木だけでなく竹、コウリャ
ンといった植物材料をも含めることが出来る。 【0011】利用出来る形態としては、上記樹種の丸
太、間伐材等の生材料、工場や住宅建築現場で発生する
端材、部材輸送後に廃棄される廃パレット材、建築解体
時に発生する解体廃材等が挙げられる。特に、解体廃
材、廃パレット材、間伐材、製材時に発生する端材、燃
料や製紙用原料として使用される木質材料等リサイクル
材が好ましい。 【0012】上記原材料を細長い木質材片に加工する方
法としては、ハンマーミル、表面に刃物のついたロール
を回転させて木材を破砕する一軸破砕機、回転刃がかみ
合った構造の二軸もしくは多軸破砕機等の破砕機が使用
されるが、ベニヤ加工したものを割り箸状に切断してス
ティックにするロータリーカッター、丸太などを回転刃
で切削してストランドにするフレーカー等も使用出来
る。特に原料としてリサイクル材を使用する場合、異物
が混入し易く刃の耐久性が高いという点で破砕機が好ま
しい。 【0013】上記の方法で得られた細長い木質材片はサ
イズのばらつきがあるので、分級工程によって所定のサ
イズの木質材片を得る。このときの分級方法としては、
ローラースクリーン方式や振動メッシュ方式、風選方式
等があり、必要に応じて使い分ければ良い。木質材片が
細長いとは、20〜150mmの長さで、1〜15mmの厚
みである。 【0014】分級された細長い木質材片は、含水率を一
定範囲に調整して置くことが好ましい。含水率を一定に
することで生産時の成形品の品質ばらつきがなくなる。
好ましい含水率としては0〜14%である。 【0015】分級され、含水率を調整された細長い木質
材片は、上記結合剤と混合される。結合剤の混和量は、
木質材片の密度、形状、表面状態にもよるが、通常は木
材片の重量に対して、1〜20重量%が好ましい。 【0016】上記木質材片と結合剤の混和手段として
は、木質材片と結合剤をヘンシェルミキサーのようなミ
キサーに投入し混合する方法が挙げられるが、結合剤が
液体の場合はコンベア上やドラムブレンダー内等で木質
材片に対し、スプレー等の塗布手段を用いることによ
り、木質材片の表面に結合剤を付着させると、均一で安
定した強度の構造材が得られる。 【0017】上記木質材片と結合剤の混和物は、一定方
向へ配向しながら積層することにより木質系マットを形
成する。具体的には木質材片を型の中に投入し、積層す
ることで行うことが出来る。一定方向へ配向とは、木質
チップの繊維方向が、成形された木質系複合材料の長手
方向に対して、平均20度未満の角度で配向している事
である。一方向に配向させるには、一定間隔に分割され
たフォーミング型や、オリエンテッドストランドボード
(OSB)等の製造で用いられるディスクオリエンター
等の配向積層装置が用いられる。 【0018】上記マット形成後、加熱可能なプレス装置
へ投入して加圧加熱成形する。加熱と加圧とは、同時に
行ってもよいし、加圧をした後に加熱をしてもよいし、
加熱した後に加圧してもよい。上記プレス装置として
は、熱板のように木質材片の表面から伝熱により内部に
熱を伝える方法や、蒸気噴射や高周波加熱等のように内
部を直接加熱する方法が挙げられる。 【0019】 【発明の実施の形態】(実施例1) 木質系複合材を、以下の製造プロセスで成形した。細長
い木質材片は、木材廃棄物処理業者から購入したボード
用チップ(一軸破砕機にて破砕)を、ローラースクリー
ン方式であるウエーブローラースクリーン装置(たいへ
い社製)を用いて、厚み1〜8mmの木質チップを分級
した。 【0020】上記木質チップを含水率6%に調整した
後、結合剤としてセルロース系接着剤(商品名「アウロ
木部用接着剤」、玄々化学工業社製)を木質チップに対
して10重量%、ドラムブレンダーに投入して混合し
た。次に、ブレンドされた結合剤と木質チップをOSL
フォーミングマシーン(たいへい社製)に投入し、フォ
ーミング金型(縦2000mm、横500mm、高さ1
00mm)に投入した。フォーミング型内は金属製の仕
切り板(厚み2mm)を用いて、50mm間隔に10等
分したものを用い、一方向に配向積層した。 【0021】次に、フォーミング型、仕切り板を脱型
し、マットをプレス機に投入した。プレス機の金型は縦
2500mm、横500mm、高さ150mmである。
プレス機は伝熱タイプで、川崎油工製300tプレスを
用いた。加熱温度180℃、圧力3MPaで、20分間
プレスして成型品の最終形状が2000mm×500m
m×30mmの板状成形体を得た。作製した成形体の曲
げ強度を測定したところ、25MPaであった。 (実施例2) 結合剤として、タンニン系接着剤を用いた以外は、実施
例1と同じである。タンニン系接着剤として、主剤(天
然タンニンの40%水溶液)を100部に対して、硬化
剤(ホルムアルデヒド57%、尿素23%、水20%の
混合液)を6部とした。タンニン系接着剤の粘着性をJI
S Z 0237に従って測定した。ボールナンバーは5イ
ンチであった。木質チップのマットをプレス機に搬送す
る際に、約10mの距離を台車上に載せて搬送したが、
粘着性を有するため目立った配向の乱れや端部の積層崩
れは起こらなかった。作成した成形体の曲げ強度を測定
したところ、41MPaであった。 【0022】(比較例) 結合剤として、イソシアネート系接着剤を用いた以外
は、実施例1と同じである。イソシアネート系接着剤の
粘着性をJIS Z 0237に従って測定した。ボールナン
バーは2インチであった。木質チップのマットをプレス
機に搬送する際に、約10mの距離を台車上に載せて搬
送したら、粘着性を有さないためマット全体に渡って配
向が乱れ、端部において顕著な積層崩れが発生した。作
成した成形体の曲げ強度を測定したところ、33MPa
であった。 【0023】 【発明の効果】本発明は、リサイクル材が破砕機で破砕
され分級された細長い木質材片と天然物成分であるタン
ニン系接着剤からなる結合剤とを混和して木質材片同士
を結合させる構成としていることから再生可能な資源を
原料とする天然資源型からなる木質系複合材を得ること
ができ、しかも、得られた木質系複合材は構造材として
も十分に使用出来る強度も有することが可能である。ま
た、タンニン系接着剤からなる粘着性を有する結合剤で
あると、木質チップのマットをプレス機に搬送する際
に、目立った配向の乱れや端部の積層崩れは起こらな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B27N 3/00 - 3/28

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】解体廃材、廃パレット材、間伐材、製材時
    に発生する端材、燃料や製紙用原料として使用される木
    質材料等リサイクル材が破砕機で破砕されて、長さが2
    0〜150mmで、厚さが1〜15mmに分級された木
    質材片を使用し、該木質材片とタンニン単独又は主剤と
    してのタンニンに硬化剤を併用したタンニン系接着剤か
    らなる粘着性を有する天然物成分の結合剤とを混和し
    て、細長い木質材片がその長手方向を一方向に配向して
    積層することにより木質マットを形成して、この木質マ
    ットを搬送機に載せてプレス機に入れて、この木質マッ
    トをプレス機によって加熱加圧するにより木質材片同士
    を結合させることを特徴とする木質系複合材の製造方
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