JP5096875B2

JP5096875B2 - 圧縮成形ボード

Info

Publication number: JP5096875B2
Application number: JP2007289667A
Authority: JP
Inventors: 敦志福原; 和昭中林; 康平森本
Original assignee: Itoki Corp
Current assignee: Itoki Corp
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: JP2009113364A

Description

本発明は、もみ殻等の農作物の殻を含有する圧縮成形ボードに関するものである。

家具や建材用のボードとして、従来から木片チップや農作物等の天然素材の小片を、接着剤と混合し加熱圧縮して成形したボート（パーティクルボード等）が、様々な形態で提案されている（特許文献１他）。このような天然素材製のボードは、廃棄物の活用や環境保護の観点（バイオマス材料の活用）からも推奨されている。

天然素材の小片を圧縮成形したボードでは、その表面に小片同士の隙間による凹部が多数形成されることで表面の平滑性が低くなるため、従来から、特許文献１のように、ボードの表裏面を研磨したり、化粧紙で覆って平滑性を高めたりすることが知られている。

また、従来から、パーティクルボードを多層構造にして、中央の層よりもその上下の層に細かい小片（チップ）を用いて圧縮することで、表層となる上下の層を緻密にし、ボード全体の平滑性や曲げ強度を高めたり、全体の反りを抑制したりすることも知られている（特許文献２）。
特開２０００−３７７１２号公報特開平６−１６６０１１号公報

しかしながら、パーティクルボードに含まれる木片チップとして用いられる木材の廃材や鉋屑等は、ボードに利用される前に十分に管理された状態で保存されないことが多い（野晒しに近い状態）ため、湿気を多く含んでいることが多い。このため、天然素材の小片を圧縮成形してボードを形成するとき、接着剤の種類によっては、素材に含まれる水分が反応の妨げになるという問題があった。そのため、ボードの成形のために、わざわざ木片チップを乾燥させる工程を付加する場合もあった。

これに対して、農作物、特にもみや麦等の穀物は、保存庫で乾燥した状態で管理保存された後に脱穀されるから、殻を乾燥した状態で安定して入手し易いという利点がある。

そこで、本発明は、上記問題を解消するものであって、農作物の殻に着目して、この農作物の殻を用いたボードを、曲げ強度や反りを抑制しながら低コストで実用的に仕上げることを課題とするものである。

前記目的を達成するために、請求項１の発明における圧縮成形ボードは、農作物の殻を素材とする第１の層と、同じく農作物の殻を素材とし前記第１の層を挟むように上下にそれぞれ積層された第２の層とを有し、前記第１の層と第２の層とはそれぞれ接着剤が混合されており、全体を一体に加熱・加圧して製造されたボードであって、前記第１の層の素材は、所定の大きさに粉砕した前記農作物の殻であり、前記第２の層の素材は、前記第１の層に用いる農作物の殻の粉砕に伴って副次的に生じる前記殻の微細粉であり、前記第２の層は前記第１の層よりも緻密に圧縮されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧縮成形ボードにおいて、前記第１及び第２の層には、イソシアネート系の接着剤が配合されていて、前記第２の層は前記第１の層よりも、前記接着剤の配合率が高いことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明によれば、第１の層とその上下を挟む第２の層とはいずれも農作物の殻を素材としているが、第１の層は、前記殻を所定の大きさに粉砕したものであり、第２の層は、前記殻の粉砕に伴って副次的に生じる殻の微細粉（篩い粉）である。つまり、第１の層の素材よりも第２の層の素材の方が、格段に細かい殻素材を用いているので、圧縮成形する際に、高密度に圧縮され易く、これにより、第１の層よりも第２の層を緻密に形成することができる。第１の層の上下を挟む第２の層が緻密に形成されているから、全体として反りが抑制されまた曲げ強度も高められる。

また、第２の層に用いる殻の微細粉は、本来であれば、殻の粉砕に伴って発生したゴミとして廃棄されるものであるが、これを第２の層に活用しているので、製造時に原材料の廃棄を無くした環境に優しいボードを提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２の層には、いずれもイソシアネート系の接着剤が配合されていて、その配合率は第２の層の方が高くなっている。イソシアネート系の接着剤は、殻や空気中に含まれている水分、あるいは殻に含まれているセルロースのＯＨ基と反応して硬化するが、硬化に伴って発熱し、この発熱量は、イソシアネート系の接着剤の配合比率が高いほど上昇する。従って、圧縮成形する際に、第２の層の内部温度は第１の層よりも高くなり、殻が可塑化（軟化）する温度に素早く到達し、第１の層よりも第２の層の方が高密度に圧縮され易い。従って、第２の層が第１の層に比べて微細な素材を用いていることと相まって、第１の層よりも第２の層を緻密に形成することができる。そして、第１の層の上下を挟む第２の層が緻密に形成されているから、全体として反りが抑制されまた曲げ強度も高められる。さらに、イソシアネート系の接着剤は、水分と反応して硬化するから、反応前の殻の乾燥条件を緩和することも可能となる。

以下に、本発明の具体的な実施形態を、図面を用いて説明する。本発明の圧縮成形ボード１は、農作物の殻を含有するボードであって、農作物としては、穀物が好適で、稲、大麦、小麦、燕麦、あわ、ひえ、きび、とうもろこし、豆等が利用できる。特に、稲の殻であるもみ殻は、他の素材と比較しても一括して大量に入手し易く、工業的にも安定した材料として利用できる。従って、以下の説明では、農作物の殻としてもみ殻を利用した圧縮成形ボード１について説明する。

もみ殻は、玄米から分離した状態のままでは嵩比重が０．１５〜０．２程度と小さいため、嵩比重が０．８程度になるように粉砕したもみ殻（以下、単にもみ殻と記載する）１３を用いている。この場合、もみ殻の繊維組織が長く残るような方向に粉砕することが好ましい。

圧縮成形ボード１は、図１（ａ）に示すように、３層構造であって、中央の第１の層１１と、第１の層１１を挟む上下にそれぞれ積層された第２の層１２とを有していて、いずれも、もみ殻１３にイソシアネート系の接着剤１５を混合したものである。表層となる第２の層１２は、第１の層１１よりも緻密（高密度）になるように圧縮成形されている。このように表層となる第２の層１２を緻密に仕上げることで、圧縮成形ボード１全体の曲げ強度を高め、反りも抑制することができるうえ、第２の層１２の平滑性が高まるため、その上に化粧紙を貼り付けても、化粧紙に第２の層１２（圧縮成形ボード１）の凹凸が影響し難くなる。

次に、圧縮成形ボード１の製造方法について説明する。まず、参考例を説明する。この参考例では、第１の層１１の素材として、予めもみ殻１３に未硬化のイソシアネート系の接着剤１５をＭ２％配合した素材を用意し、第２の層１２の素材として、もみ殻１３に未硬化のイソシアネート系の接着剤１５を前記Ｍ２％よりも多いＭ１％配合した素材を用意する。つまり、もみ殻１３に対する接着剤１５の配合率を、第１の層１１よりも第２の層１２の方が高くしている。

配合率のＭ１及びＭ２は、５〜２０％の範囲で設定することが望ましく、ここでは、一例として、Ｍ１を１５％、Ｍ２を５％に設定している。なお、イソシアネート系の接着剤としては、オーシヤレジン社製の製品名「Ｂ１６０１」が好適である。

そして、図１（ｂ）に示すように、ホットプレス装置を構成する枠体２の内部に、前述した条件でもみ殻１３に未硬化のイソシアネート系の接着剤１５を配合した、第２の層１２の素材、第１の層１１の素材、第２の層１２の素材を順に層状に投入し、加熱しながら、所定時間だけ加圧する。成形条件は、加熱温度が１４０〜１８０℃の範囲、圧力が面圧１５〜５０ｋｇ／ｃｍ²の範囲、加熱時間が２０〜４０分の範囲から選ばれることが望ましい。

以上の条件でプレスすると、もみ殻１３に配合されている未硬化のイソシアネート系の接着剤１５は、空気中またはもみ殻１３に付着している水分と反応する尿素結合か、またはもみ殻１３に含まれるセルロースのＯＨ基と反応するウレタン結合の、いずれか一方又は両方によって、発熱しながら硬化する。イソシアネート系の接着剤１５の硬化反応は発熱反応であるが、図２に示すように、接着剤の配合率が高いと反応が急激に進むため、もみ殻１３が可塑化する温度（約２００℃）には、配合率が高い程、短時間で到達することになる。

従って、第２の層１２には第１の層１１よりも、未硬化のイソシアネート系の接着剤１５が高い配合率で含まれているから、硬化時には第１の層１１に比べて第２の層１２の内部温度が急激に高温（成形温度である外部温度よりも高くなる）になり、急激に可塑化（軟化）が進む。そのため、この状態で加圧すると、第２の層１２は容易に押し潰されるので高密度に圧縮され易く、第１の層１１がそれより緻密な第２の層１２にサンドイッチされる３層構造の圧縮成形ボード１を簡単に形成することができる。

また、本発明の圧縮成形ボード１に適用したイソシアネート系の接着剤１５は、前述したように水分と反応して硬化するので、素材であるもみ殻１３の乾燥条件を緩和することができる。つまり、接着剤との反応性を高めるために、もみ殻１３を乾燥する工程を付加したりする必要がなくなる。

また、イソシアネート系の接着剤１５は、シックハウス症候群の主な原因となるホルムアルデヒドを発生しないので、本発明の圧縮成形ボード１は、人体に優しいボードとして家具や建材に用いることができる。さらに、イソシアネート系の接着剤１５は窒素成分を含んでいるため、この圧縮成形ボード１を廃棄するときに土中に埋めると、窒素成分が肥料として作用するため、環境を汚染する心配もない。

なお、上記参考例の変形例として、圧縮成形時に第２の層１２に対してスチームを噴射する構造を有するホットプレス装置を採用し、スチームによって、第２の層１２に含まれるもみ殻１３を急激に高温にして可塑化させてもよい。しかしながら、この方法では、ホットプレス装置の構造が複雑になってコスト上昇を招くので、上述したように、硬化時の発熱反応を利用するように接着剤の配合率を変える方が、コストの面でも有益である。

次に、本実施形態の圧縮成形ボード１について説明する。本実施形態の圧縮成形ボード１は、第２の層１２に、もみ殻１３を所定の大きさに粉砕するときに副次的に発生する微細粉を用いている。微細粉は、ダスト状の篩い粉であって、もみ殻１３と同じ成分であるが、本来であれば、製造時に廃棄処理されているものである。

第１の層１１のもみ殻１３に比べて、第２の層１２の微細粉は、当然ながら極めて微細であるから、圧縮成形するときに、押し潰されて高密度に成形されやすいので、第１の層１１がそれより緻密な第２の層１２にサンドイッチされる３層構造の圧縮成形ボード１を簡単に形成することができる。

また、本来は製造時に廃棄処分していた前記微細粉を圧縮成形ボード１に有効活用し、製造におけるもみ殻の廃棄分をゼロにしているから、天然素材をもみ殻を使用している点と相まって、さらに環境に優しい圧縮成形ボード１を提供することができる。

もちろん、第２実施形態として、参考例と本実施形態とを組み合わせ、第２の層１２にもみ殻の微細粉を用い、且つイソシアネート系の接着剤１５の配合率を、第１の層１１よりも第２の層１２を高くする構成を採用してもよい。

（ａ）は実施形態の圧縮成形ボードの縦断面図、（ｂ）は圧縮成形ボードの製造方法を説明する図である。イソシアネート系の接着剤の配合率と温度上昇の関係を示す図である。

１圧縮成形ボード
２枠体
１１第１の層
１２第２の層
１３もみ殻
１５接着剤

Claims

農作物の殻を素材とする第１の層と、同じく農作物の殻を素材とし前記第１の層を挟むように上下にそれぞれ積層された第２の層とを有し、前記第１の層と第２の層とはそれぞれ接着剤が混合されており、全体を一体に加熱・加圧して製造されたボードであって、
前記第１の層の素材は、所定の大きさに粉砕した前記農作物の殻であり、前記第２の層の素材は、前記第１の層に用いる農作物の殻の粉砕に伴って副次的に生じる前記殻の微細粉であり、前記第２の層は前記第１の層よりも緻密に圧縮されている、
圧縮成形ボード。
前記第１及び第２の層には、イソシアネート系の接着剤が配合されていて、前記第２の層は前記第１の層よりも前記接着剤の配合率が高いことを特徴とする請求項１に記載の圧縮成形ボード。