JP4013332B2

JP4013332B2 - 木質繊維集積板

Info

Publication number: JP4013332B2
Application number: JP15645798A
Authority: JP
Inventors: 立男岩田; 善啓平野; 敏鈴木; 兼男大本
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: JPH11348010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質繊維をバインダー樹脂で結合してなる木質繊維集積板に関し、詳しくは、耐水性、耐湿性、強度に優れ、寸法安定性の良好な木質繊維集積板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木質繊維をバインダー樹脂で結合して得られる中密度木質繊維板（以下、ＭＤＦと記す）などの木質繊維集積板は、強度に優れる、方向性が少ない、均質で加工が容易である、平面のもの以外にも曲面のものを成形することができるなどの特徴を持っており、建材、家具などの材料として広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、木質繊維集積板は吸湿性が高く、耐水性、耐湿性に劣るという欠点がある。このため、合板と比較して、木質繊維集積板は、特に面方向の寸法変化率（線膨張率）が高くなり、寸法が狂いやすいという問題がある。
例えば、木材工業ｖｏｌ．５２，ＮＯ．７，３４６頁に記載されているように、合板および木材薄片集成板（ＯＳＢ）の水分変化率１％当たりの長さ変化率は、それぞれ０．０１５、０．０１６％／％であるのに対し、ＭＤＦの水分変化率１％当たりの長さ変化率は、０．３０％／％である。
【０００４】
この問題を解決する方法としては、木質繊維をアセチル化処理し、これをバインダー樹脂で成形、一体化して木質繊維集積板を得る方法が特開平５−２６９７１０号公報、特開平７−９４１１号公報などに開示されている。木質繊維をアセチル化処理することにより、吸水性、吸湿性の低く、寸法安定性のよい木質繊維集積板を得ることが可能になる。
【０００５】
しかしながら、アセチル化された木質繊維のみを使用すると、未処理繊維のみと比較して、表層の岩盤層ができにくく、またアセチル化による重量増加のため、ボードの密度が高くなる傾向がある。そのため、同密度で比較すると、未処理繊維のみのものより木質繊維集積板の強度が低くなるという問題がある。また、木質繊維のアセチル化処理には費用がかかり、木質繊維集積板のコストが高くなるという課題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、耐水性、耐湿性に優れ、寸法安定性が良好であり、強度が十分に保たれ、コストが低く抑えられた木質繊維集積板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、木質繊維をバインダー樹脂で結合してなり、アセチル化された木質繊維からなる芯層と、この芯層の両面に形成され、アセチル化されていない木質繊維からなる表層を有していることを特徴とする木質繊維集積板によって解決される。
また、上記芯層は、木質繊維集積板の全重量の２０〜８０重量％であることが好ましい。
本発明の木質繊維集積板は、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化されていない木質繊維、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化されていない木質繊維の順で積層し、加熱加圧して成形、集積させてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の木質繊維集積板の一例を示す断面図である。この木質繊維集積板は、木質繊維をバインダー樹脂で結合してなり、アセチル化された木質繊維からなる芯層１と、この芯層１の両面に形成され、アセチル化されていない木質繊維からなる表層２を有するものである。
【０００９】
本発明の木質繊維集積板における木質繊維としては、例えば、木材をチョッパーでチップ化し、得られたチップを高圧蒸気により蒸煮した後、ディスクリファイナーなどによって解繊したものが挙げられる。
また、木質繊維の形状は、特に限定はされないが、例えば、太さが０．１〜１．０ｍｍ、長さが０．２〜５０ｍｍ程度である。
【００１０】
本発明の木質繊維集積板におけるアセチル化された木質繊維（以下、アセチル化木質繊維と記す）とは、例えば、木質繊維とアセチル化剤の気化蒸気を気相で接触させて、下記式のように木質繊維（Ｗ）中の水酸基（ＯＨ）の一部をアセチル基（ＯＣＯＣＨ₃ ）に置き換えたものである。
[W]-OH ＋ (CH₃CO)₂O → [W]-OCOCH₃ ＋ CH₃COOH ＋ (54kcal)
上記アセチル化剤としては、無水酢酸が好適に用いられる。
また、アセチル化木質繊維のアセチル化度は、重量増加率で、通常、１０〜３０％程度、好ましくは１２〜２２％とされるが、要求される耐水性、耐湿性に応じて適宜変更することもできる。
【００１１】
また、アセチル化に用いられる木質繊維は、あらかじめ乾燥して、含水率を３％以下、好ましくは１％以下としておくことが好ましい。アセチル化剤蒸気の無水酢酸が水分と先に反応するため、アセチル化の効率が低下する。
【００１２】
本発明の木質繊維集積板におけるバインダー樹脂としては、例えば、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、ユリア樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系などの接着剤や、発泡性樹脂、もしくはこれらの混合物などが用いられる。中でも、発泡性樹脂が、木質繊維に均一に塗布でき、強度を向上させることができる点で、好適に用いられる。
【００１３】
このような発泡性樹脂は、自己発泡する樹脂から構成されていてもよく、または非発泡性の樹脂と発泡剤とから構成されていてもよい。
上記自己発泡する樹脂としては、例えば、発泡性ポリウレタン樹脂が挙げられ、具体的には、粗ポリメチレン・ジフェニル・ジイソシアネート（以下、ＰＭＤＩと記す）などが挙げられる。上記非発泡性の樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、これらの混合物などを挙げることができる。また、発泡剤としては、例えば、ＣＣｌ₃ Ｆ、ＣＣｌ₂Ｆ₂、ＣＣｌ₂Ｆ−ＣＣｌＦ₂等の揮発性発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾヘキサヒドロベンゾニトリル、２，２’−アゾイソブチロニトリル、ベンゼンスルホヒドラジド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ’−ジメチルテレフタルアミド等の熱分解静発泡剤などが挙げられる。
【００１４】
上記バインダー樹脂の量は、特に限定はされないが、例えば、木質繊維に対して、固形分で５〜２５重量％とされる。バインダー樹脂が５重量％未満では、木質繊維の接着が不十分となり、２５重量％を越えると、バインダー樹脂が過剰となり不経済である。
また、上記バインダー樹脂には、必要に応じて、硬化剤、硬化触媒、硬化促進剤、希釈剤、増粘剤、粘着剤、分散剤、撥水剤等を添加してもよい。
【００１５】
本発明の木質繊維集積板における芯層１は、木質繊維集積板の全重量に対して２０〜８０重量％で形成されていることが好ましい。芯層１が２０重量％未満では、木質繊維集積板の寸法安定性が不足し、８０重量％を超えると、木質繊維集積板の強度が不足するとともに、コストアップにもつながる。
特に、芯層１が２０〜６０重量％の場合には、寸法変化率（気温３５℃、湿度９５％ＲＨで１週間静置した後の長さ変化率）が０．１５％以下となり、寸法安定性が良好となり、４０〜８０％の場合には、ＪＩＳＡ５９０８に準じて測定した曲げ強度が４００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上となり、強度が優れたものとなる。よって、芯層１は、寸法安定性と曲げ強度の両方の効果を好適に得ることができる点で、木質繊維集積板の全重量に対して４０〜６０重量％で形成されていることがより好ましい。
本発明の木質繊維集積板の密度は、木質繊維集積板の用途等により決定されるものであり、特に限定はされないが、例えばＭＤＦの場合、０．６０〜０．８０ｇ／ｃｍ³ である。
【００１６】
次に、本発明の木質繊維集積板の製造方法を説明する。
まず、木質繊維にアセチル化処理を施し、その後アセチル化剤を除去する。次いで、このアセチル化木質繊維にバインダー樹脂を塗布する。同様にしてアセチル化されていない木質繊維（以下、未処理木質繊維と記す）にもバインダーを塗布する。ここで、アセチル化処理は、気相中で行ってもよく、液相中で行ってもよい。
次いで、バインダー樹脂が塗布された木質繊維を、未処理木質繊維、アセチル化木質繊維、未処理木質繊維の順で積層し、加熱加圧して成形、集積させることによって、芯層１と表層２，２とからなる木質繊維集積板を得ることができる。
【００１７】
気相中での例としてアセチル化の具体的な方法としては、例えば、反応容器の底部にアセチル化剤を満たし、この上方にステンレスワイヤなどで作ったネットを張り、このネット上に木質繊維を載せ、アセチル化剤を加熱してアセチル化剤の蒸気を発生させて、木質繊維とアセチル化剤の蒸気を接触させる方法などが挙げられる。反応時間は、１５分〜３時間程度とされるが、要求されるアセチル化度によって適宜変更できる。また、反応温度は、１４０〜１６０℃程度であり、反応圧力は、常圧である。
【００１８】
また、木質繊維のアセチル化に際して、無水酢酸などのアセチル化剤を、これと反応しない不活性な溶媒、例えば、キシレンなどで希釈して用いることができる。この場合における溶媒の使用量は、アセチル化剤と溶媒との合計量の７０重量％以下とされる。このようなアセチル化剤と溶媒との混合物を用いることで、発熱反応であるアセチル化反応を穏和な状態で進めることができ、反応操作が容易となり、木質繊維の過度のアセチル化や熱劣化を抑えることができる。
【００１９】
木質繊維にバインダー樹脂を塗布する方法としては、例えば、スプレー方式で塗布する方法などが挙げられる。具体的には、低速で回転する回転ドラム（ブレンダー）内に木質繊維を入れ、回転ドラム内で木質繊維が自然落下する際にバインダー樹脂をスプレー塗布する方法などが用いられる。
【００２０】
木質繊維集積板成形時の温度は、用いるバインダー樹脂によって設定されるものであり、特に限定はされないが、例えばＰＭＤＩを用いる場合、１４０〜２００℃である。
また、木質繊維集積板成形時の圧力も、特に限定はされないが、例えば、１５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度であり、また成形時間は、例えば、成形厚さを１２ｍｍとすると、３〜１０分程度である。
【００２１】
また、木質繊維を集積する際、この木質繊維集積板に難燃剤、着色剤、防虫剤、防腐剤、防かび剤、撥水剤、吸音材、発泡ビーズ、充填材、補強材などを、必要に応じて添加してもよい。
【００２２】
このような木質繊維集積板にあっては、耐水性、耐湿性に優れたアセチル化木質繊維からなる芯層１と、強度に優れた未処理木質繊維からなる表層２を有しているので、寸法安定性が良好で、かつ強度が十分に保たれたものとなる。また、芯層１のみにアセチル化木質繊維を使用しているので、従来のアセチル化木質繊維を用いた木質繊維集積板に比べ、コストを低く抑えることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を更に理解しやすくするため、実施例について説明する。かかる実施例は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。本発明の範囲で任意に変更可能である。
【００２４】
（実施例１）
太さが０．１〜１．０ｍｍ程度、長さが２〜３５ｍｍ程度の木質繊維（商品名Ｆ−４−１７、キャンフォー社製、カナダ）を気相アセチル化処理装置（住友ケミカルエンジニアリング社製）を用いて無水酢酸でアセチル化し、未反応の無水酢酸を吸気して除去した。木質繊維のアセチル化度は、重量増加率（ＷＰＧ：weight percent gain）で１７％であった。
バインダー樹脂として、ＰＭＤＩ（商品名スミジュール４４Ｖ−２０、住友バイエルウレタン社製）を用意した。
次いで、アセチル化木質繊維１９０ｇを低速で回転する回転ドラム内に入れ、ドラム内でアセチル化木質繊維が自然落下する際にバインダー樹脂をスプレー塗布した。ここで、バインダー樹脂の塗布量は、２８．５ｇであった。
また、未処理の木質繊維（商品名Ｆ−４−１７、キャンフォー社製、カナダ）７６０ｇにも、アセチル化木質繊維と同様にして、バインダー樹脂１１４ｇを塗布し、さらに水１１４重量部を塗布した。
【００２５】
バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維４９４ｇ、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維２１８．５ｇ、バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維４９４ｇの順で、積層し、次いで温度１６０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ² で１０分間熱圧成形して、縦３３０ｍｍ、横３３０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの木質繊維集積板（表層８０重量％、芯層２０重量％）を得た。
得られた木質繊維集積板について、下記の試験法を用いて、曲げ強さ（以下、ＭＯＲと記す）、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００２６】
（ＭＯＲ）
ＪＩＳＡ５９０８に準じて試験を行い、ＭＯＲを測定した。
（寸法変化率）
試験片を環境試験器に入れ、気温３５℃、湿度９５％ＲＨで１週間静置した後の長さ変化率を測定した。
（密度）
ＪＩＳＡ５９０８に準じて試験を行い、密度を測定した。
【００２７】
（実施例２）
実施例１と同様にして、アセチル化木質繊維３８０ｇにバインダー樹脂５７ｇをスプレー塗布した。また、未処理の木質繊維５７０ｇにも、バインダー樹脂８５．５ｇを塗布し、さらに水８５．５重量部を塗布した。
バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維３７０．５ｇ、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維４３７ｇ、バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維３７０．５ｇの順で、積層し、次いで温度１６０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ² で１０分間熱圧成形して、縦３３０ｍｍ、横３３０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの木質繊維集積板（表層６０重量％、芯層４０重量％）を得た。
得られた木質繊維集積板について、実施例１と同様にして、ＭＯＲ、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００２８】
（実施例３）
実施例１と同様にして、アセチル化木質繊維４７５ｇにバインダー樹脂７１．２５ｇをスプレー塗布した。また、未処理の木質繊維４７５ｇにも、バインダー樹脂７１．２５ｇを塗布し、さらに水７１．２５重量部を塗布した。
バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維３０８．７５ｇ、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維５４６．２５ｇ、バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維３０８．７５ｇの順で、積層し、次いで温度１６０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ² で１０分間熱圧成形して、縦３３０ｍｍ、横３３０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの木質繊維集積板（表層５０重量％、芯層５０重量％）を得た。
得られた木質繊維集積板について、実施例１と同様にして、ＭＯＲ、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例４）
実施例１と同様にして、アセチル化木質繊維５７０ｇにバインダー樹脂８５．５ｇをスプレー塗布した。また、未処理の木質繊維３８０ｇにも、バインダー樹脂５７ｇを塗布し、さらに水５７重量部を塗布した。
バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維２４７ｇ、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維６５５．５ｇ、バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維２４７ｇの順で、積層し、次いで温度１６０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ² で１０分間熱圧成形して、縦３３０ｍｍ、横３３０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの木質繊維集積板（表層４０重量％、芯層６０重量％）を得た。
得られた木質繊維集積板について、実施例１と同様にして、ＭＯＲ、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例５）
実施例１と同様にして、アセチル化木質繊維７６０ｇにバインダー樹脂１１４ｇをスプレー塗布した。また、未処理の木質繊維１９０ｇにも、バインダー樹脂２８．５ｇを塗布し、さらに水２８．５重量部を塗布した。
バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維１２３．５ｇ、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維８７４ｇ、バインダー樹脂が塗布された未処理木質繊維１２３．５ｇの順で、積層し、次いで温度１６０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ² で１０分間熱圧成形して、縦３３０ｍｍ、横３３０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの木質繊維集積板（表層２０重量％、芯層８０重量％）を得た。
得られた木質繊維集積板について、実施例１と同様にして、ＭＯＲ、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００３１】
（比較例１、２）
表層と芯層を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に行い、木質繊維集積板を得た。得られた木質繊維集積板について、実施例１と同様にして、ＭＯＲ、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
（参考例１）
厚さ１２ｍｍの床材用直交合板（密度０．６３ｇ／ｃｍ³ ）を選択し、この合板について、実施例１と同様にして、ＭＯＲ、寸法変化率、密度を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
実施例１〜５の木質繊維集積板は、寸法変化率が、いずれも合板よりも低く抑えられ、かつ強度が合板と同程度であることが分かる。
一方、比較例１の木質繊維集積板は、アセチル化木質繊維からなる芯層がないため、寸法変化率が悪くなっている。また、比較例２の木質繊維集積板は、未処理木質繊維からなる表層がないため、強度が劣っている。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の木質繊維集積板にあっては、耐水性、耐湿性に優れたアセチル化木質繊維からなる芯層と、この芯層の両面に、強度に優れたアセチル化されていない木質繊維からなる表層を有しているので、寸法安定性が良好であり、また、強度を十分に保つことができ、コストを低く抑えることができる。また、上記芯層を、木質繊維集積板の全重量の２０〜８０重量％とした場合には、寸法変化率が合板よりも低く、強度が合板と同程度の優れた木質繊維集積板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の木質繊維集積板の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・芯層、２・・・表層

Claims

木質繊維をバインダー樹脂で結合してなり、
アセチル化された木質繊維からなる芯層と、この芯層の両面に形成され、アセチル化されていない木質繊維からなる表層を有していることを特徴とする木質繊維集積板。
芯層が、全重量の２０〜８０重量％であることを特徴とする請求項１記載の木質繊維集積板。
バインダー樹脂が塗布されたアセチル化されていない木質繊維、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化木質繊維、バインダー樹脂が塗布されたアセチル化されていない木質繊維の順で積層し、加熱加圧して成形、集積させてなることを特徴とする木質繊維集積板。