JP5124263B2 - 木質積層材料及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に抜け節の多い針葉樹材を有効に用いた木質積層材料に関するものである。

従来の木質合板は、厚さ０．３〜５ｍｍ程度の広葉樹単板を貼り合わせ積層した構成となっているのが一般的である。しかしながら、広葉樹合板の原料となる広葉樹の伐採が進むことにより熱帯雨林が減少している。そこで、広葉樹資源の保護、環境保護の観点から木質合板の原料材として、針葉樹材の活用が期待されている。

針葉樹材は、比較的豊富な資源として使用可能であるものの、従来の広葉樹と比較して、多数の節が存在する点で、実用上の問題が生じている。多数の節の中でも、死節が合板製造時の単板乾燥工程で抜け落ち、外観不良、強度不足の原因となっている。尚、節について、枝打ちなどにより、枝が生きている間に幹の中に取り込まれた節を「生節」と称し、枯れてから取り込まれた節を「死節」と称する。

このような針葉樹材の欠点を補う方法として、従来から、（１）節の多い部分を選別して廃棄すること、（２）ＭＤＦ（中密度繊維板）との複合合板とすること（例えば、特許文献１参照）、（３）広葉樹単板を表層に用いること等が行われてきた。しかしながら、歩留まりの悪さ、コスト増、工程の複雑化が問題となっている。
特開２００３−２５３０８号公報

本発明の第一の課題は、特に針葉樹単板に多く見られる抜け節を防止することにあり、第二の課題は、単板の接着性を向上することにあり、以って、針葉樹材を用いた木質積層材料を効率よく製造する方法、及び、該製造方法で得られる、針葉樹材を用いた木質積層材料を提供することにある。

上記課題を解決するために鋭意検討の結果、乾燥前のウェット単板の状態で特定の処理剤を塗布することにより、乾燥時の抜け節を防止できることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は第一に、主として針葉樹単板又は広葉樹単板、塗膜層及び接着剤層をこの順に有する構造を繰り返し単位とする積層体を有する木質積層材料であって、該塗膜層中に水溶性樹脂及びフェノール樹脂を含有する結着樹脂成分と繊維状材料を含有することを特徴とする木質積層材料を提供する。

本発明は第二に、かかる木質積層材料の製造方法であって、剥板加工された針葉樹単板又は広葉樹単板を乾燥する前に、該単板の一方又は両方の面に結着樹脂成分と繊維状材料を含有する塗料を塗布する工程、及び該塗料を造膜させて塗膜層とする乾燥工程を有することを特徴とするかかる木質積層材料の製造方法を提供する。

本発明により、単板の抜け節が効果的に防止された木質積層材料を提供することができる。特に抜け節の多い針葉樹単板の使用に好適である。また、単板の接着性が向上する。更に、該木質積層材料を効率よく製造する方法を提供することができる。

本発明の木質積層材料は、針葉樹単板又は広葉樹単板（以下、単板と略記する）、塗膜層及び接着剤層をこの順に有する構造を繰り返し単位とする積層体を有する木質積層材料であって、該塗膜層中に結着樹脂成分と繊維状材料を含有する。

針葉樹単板及び広葉樹単板の樹種及び厚さは特に限定されない。
針葉樹単板は、抜け節の多いものも使用でき、このようなものとして具体的には、マツ、スギ、ツガ、ヒバ、ヒノキ等が挙げられる。
広葉樹単板としてはナラ、クヌギ等が挙げられる。
単板の厚さは０．３〜５ｍｍが挙げられる。

塗膜層は結着樹脂成分と繊維状材料を含有する層であり、好ましい塗膜層の厚さは１０〜２００μmの範囲である。より好ましくは、５０〜１００μｍである。

前記単板の厚さと前記塗膜層の厚さの比率は、１０：１〜５００：１であることが好ましい。より好ましくは２０：１〜１００：１である。

前記塗膜層中の繊維状材料としては、好ましくはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ビニロン、アクリル繊維、アラミド繊維等の合成繊維；綿、羊毛、麻、パルプ、絹等の天然繊維；ガラス繊維からなる群から選ばれる繊維が用いられる。これらは単独でも、２種以上の混合物でもよい。

前記塗膜層中の繊維状材料の形状は、平均長さ１〜１０mm、アスペクト比（長さと径の比）５０：１〜１００００：１であることが好ましい。

前記塗膜層中の繊維状材料の含有量は、好ましくは０．１〜８０質量％、より好ましくは１０〜３０質量％である。

前記塗膜層中の結着樹脂成分は、熱硬化性又は熱可塑性であり、好ましくはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）及びこれらの誘導体、親水基を有する水溶性樹脂、各種樹脂のエマルジョン・ディスパーション、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂並びに水性高分子−イソシアネート系樹脂からなる群から選ばれる。これらは単独でも、２種以上の混合物でもよい。

前記塗膜層中の結着樹脂成分としては、水溶性樹脂と耐水性を付与する熱硬化性樹脂を併用することが好ましく、水溶性樹脂とフェノール樹脂を併用することがより好ましい。
水溶性樹脂の使用量は、耐水性を付与する熱硬化性樹脂１００質量部に対して、１０〜５００質量部であることが好ましく、５０〜３００質量部であることがより好ましく、１００〜２００質量部であることが特に好ましい。

前記塗膜層中の結着樹脂成分の含有量は、繊維状材料の含有量よりも多いことが好ましく、具体的には、繊維状材料１質量部に対して、２〜２００質量部であることが好ましく、４〜１５０質量部であることがより好ましく、６〜１２０質量部であることが特に好ましい。

結着樹脂成分と繊維状材料を有する塗膜層を形成するため、結着樹脂成分と繊維状材料含有する塗料は、イソプロピルアルコール等の溶剤成分を含有しても良い。又該塗料は、必要に応じて、造膜助剤、分散剤、消泡剤、沈降防止剤等を含有しても良い。

前記結着樹脂成分と繊維状材料とを含有する塗料は、例えば、カーテンフローコーター、スプレッダーロール等の方法で単板に塗布することが出来る。

前記接着剤層を形成する結着樹脂は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂及び水性高分子−イソシアネート系樹脂からなる群から選ばれるものが好ましい。より好ましくは、フェノール樹脂である。これらは単独でも、２種以上の混合物でもよい。又、塗膜層と接着剤層に共通の樹脂成分を有することが特に好ましい。

前記接着剤層を形成する接着剤は、前記結着樹脂とともに、イソプロピルアルコール等の溶剤成分、充填剤などの任意成分を有しても良い。

前記接着剤は、例えば、スプレッダーロール等の方法で単板に塗布することが出来る。

木質積層材料の製造方法は、（１）剥板加工された第一の単板を乾燥する前に、該単板の一方又は両方の面に結着樹脂成分と繊維状材料を含有する塗料を塗布する工程、（２）該塗料を造膜させて塗膜層とする乾燥工程を含む。そしてさらに、（３）第二の単板に接着剤を塗布する工程、（４）第一の単板の塗膜層と第二の単板の接着剤層とを貼合する工程を有することが好ましい。
ここで、前記製造方法における塗料、接着剤及び単板は、先に説明したものと同様である。

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下において「部」は「質量部」を表す。

（基材の調製）
単板としてカラマツ材を用い、ロータリーレース剥きにより、厚み３ｍｍ±０．３ｍｍの生単板を得た。

（結着樹脂成分と繊維状物質を含有する塗膜層を形成する塗料の調製）
（実施例１の塗料の調製）
結着樹脂成分として、水溶性樹脂ＰＶＡ（株式会社クラレ製ＰＶＡ−１１７）６．３部、フェノール樹脂（大日本インキ化学製フェノライトＨＤ−２３０５、樹脂固形分４２質量％）１０部、水８３．７部、繊維状材料として、ＰＥＴ（アスペクト比約６００、長さ５ｍｍ）を１部配合して、実施例１の塗料を調製した。

（実施例２〜４の塗料、比較例１の塗料の調製）
実施例１の塗料と同様の手順で、以下、表１に示すように、実施例２〜４、比較例１の塗料を調製した。

（比較例２の塗料の調製）
以下の配合の紫外線硬化型塗料を調製した。
ユニディックＶ−５５５３ ５５部
ラロマーＬＲ８８６３ １５部
ラロマーＴＰＧＤＡ １５部
イルガキュア１８４ ５部
ミネックス８Ｆ ５部
尚、ユニディックＶ−５５５３は、大日本インキ化学社製エポキシアクリレート、
ラロマーＬＲ８８６３は、ＢＡＳＦ社製エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリアクリレート、ラロマーＴＰＧＤＡは、トリプロピレングリコールジアクリレート、
イルガキュア１８４は、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、ミネックス８Ｆは、白石カルシウム社製霞長石である。

前記したロータリーレース剥きにより、厚み３ｍｍ±０．３ｍｍに得られたカラマツの生単板（第一の単板）の一方の面に、調製した各塗料を、スプレッダーロールにて、塗布量（片面）約２００ｇ／ｍ^２の条件で塗布した。そして、１８０℃の乾燥機にて含水率が４％以下の絶乾状態になるまで調整した単板を作製した。

前記で得られた単板のうち１つを糊芯単板として片面に約２００ｇ／ｍ^２、裏面にも同量の接着剤を塗布し、フェイス面及びバック面には塗料塗布面が来ないようにして３プライの９ｍｍ構成にし、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２にて３０分間冷圧後、１３０℃ １０ｋｇｆ／ｃｍ^２にて２７０秒間（＝９ｍｍ×３０秒／ｍｍ）熱圧して合板を成形した。
尚、使用した接着剤は、下記配合の大日本インキ化学工業株式会社製フェノライトＨＤ−２３０５である。
フェノール樹脂 １００部
小麦粉 １０部
炭酸カルシウム ２０部
重曹 ３部
水 １０部

塗料配合及び評価結果を表１に示す。なお、比較例３として、塗料の塗布を行わないものを評価した。
抜け節評価は、単板貼り合わせ前後の表面を目視することにより行った。
抜け節評価基準としては、○は「抜け節が全く見られなかった」、△は「抜け節が目視で確認出来る節の内２０％未満見られた」、×は「抜け節が目視で確認出来る節の内２０％以上見られた」、とした。
接着性評価は、普通合板の日本農林規格による一類（スチーミング処理試験）、及び特類（スチーミング繰り返し試験）にて評価した。
接着性評価基準としては、○は「適合」、×は「不適合」、とした。

前記の評価から、以下のことが分かる。
実施例１〜３から、結着樹脂成分と繊維状材料を含有する塗膜層を有する単板は、抜け節評価と一類接着性評価のいずれにおいても良好な結果を示し、第一の課題である抜け節防止効果にも、第二の課題である接着性についても共に良好な性能を示す。

詳細に考察すると、結着樹脂成分が水溶性樹脂のみである実施例２は、第一の課題である抜け節防止には効果がじゅうぶんであるが、接着性にやや劣る。結着樹脂成分として接着剤と共通の樹脂を用いるものの水溶性樹脂を配合しない実施例３について、抜け節防止効果が実施例２に比べてやや劣るのは、塗膜が硬くなり、基材乾燥時に追従できないためと考えられる。また、接着性もやや劣る傾向にあり、これは、乾燥時にフェノール樹脂の縮合が起こっており、反応基が減っているためと考えられる。結着樹脂成分として、水溶性樹脂とともにフェノール樹脂を配合した実施例１は、第一の課題である抜け節防止、第二の課題である接着性向上のいずれについても良好である。水溶性樹脂を抜け節対策塗膜に共存させることにより、後工程の接着剤と反応するフェノール樹脂が存在しやすくなるためと考えられる。

繊維状材料を配合しない比較例１は、接着性は満足するものの、第一の課題である抜け節防止に寄与するところがない。通常のＵＶ塗料を塗装した比較例２の場合、第一の課題は十分満足するものの、接着性に甚だしく劣り、合板として機能しない。

本発明は、特に針葉樹単板に多く見られる抜け節を効果的に防止することができ、針葉樹材を用いた木質積層材料を提供することができ、熱帯、亜熱帯の広葉樹材の消費低減を図り、以って地球環境保護の一端に寄与する。

Claims (9)

1. 主として針葉樹単板又は広葉樹単板、塗膜層及び接着剤層をこの順に有する構造を繰り返し単位とする積層体を有する木質積層材料であって、
   該塗膜層中に水溶性樹脂及びフェノール樹脂を含有する結着樹脂成分と繊維状材料を含有することを特徴とする木質積層材料。
2. 前記塗膜層中の繊維状材料が、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ビニロン、アクリル繊維、アラミド繊維、綿、羊毛、麻、パルプ、絹及びガラス繊維からなる群から選ばれる１種以上の繊維状材料である請求項１に記載の木質積層材料
3. 前記塗膜層中の繊維状材料の形状が、平均長さ１〜１０mmであり、アスペクト比（長さと径の比）５０：１〜１００００：１である請求項１又は２に記載の木質積層材料。
4. 前記塗膜層中の繊維状材料の含有量が、０．１〜８０質量％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の木質積層材料。
5. 前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）及びこれらの誘導体、並びに各種樹脂のエマルジョン・ディスパーションからなる群から選ばれる一種以上の樹脂である請求項１〜４のいずれか一項に記載の木質積層材料。
6. 前記接着剤層を形成する結着樹脂が、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂及び水性高分子−イソシアネート系樹脂からなる群から選ばれる一種以上の樹脂である請求項１〜５のいずれか一項に記載の木質積層材料。
7. 前記塗膜層の厚さが１０〜２００μmである請求項１〜６のいずれか一項に記載の木質積層材料。
8. 前記針葉樹単板の厚さと前記塗膜層の厚さの比率が１０：１〜５００：１である請求項１〜７のいずれか一項に記載の木質積層材料。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の木質積層材料の製造方法であって、
   剥板加工された針葉樹単板又は広葉樹単板を乾燥する前に、該単板の一方又は両方の面に結着樹脂成分と繊維状材料を含有する塗料を塗布する工程、及び該塗料を造膜させて塗膜層とする乾燥工程を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の木質積層材料の製造方法。