JP6752926B2 - 改良された特性を有するｏｓｂ（配向性ストランドボード）木質材料パネルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に係るＯＳＢ木質複合ボードの製造方法と、請求項１１に係る、前記方法で製造されたＯＳＢ木質複合ボードと、請求項１５に係る半炭化木質ストランドの使用に関する。

より高密度のパーティクルボードは、ＯＳＢボード（配向性ストランドボード）とも呼ばれ、長いチップ（ストランド）から製造される木質複合ボードである。ＯＳＢボードは、もともと合板産業の廃棄物として生じたものであるが、ＯＳＢボードが軽量でありながらも建築用板材に課された静的要件を満たすものであることから、木造住宅建設およびプレハブ住宅建築物における使用が増加している。したがって、ＯＳＢボードは建築用板材として、また、壁や天井板としてまたは床部分においても使用される。

ＯＳＢボードの製造は多段階の工程で行われ、まず、剥皮した丸太（好ましくは軟材）から、回転するブレードによってチップまたはストランドが長手方向に剥離される。続く乾燥工程において、ストランドの自然含水分が高温で低減される。ストランドの水分量は、使用する接着剤によって変えることもでき、後の圧縮工程においてひび割れを防止するためには、水分量を１０％よりも十分に低くする必要がある。接着剤に応じて、やや湿ったストランドまたは乾燥したストランドを湿らせることがより好適な場合もある。また、圧縮工程の間に生じる蒸気圧は、未加工のボードにひび割れを生じさせる可能性があるので、この蒸気圧を可能な限り低減するために、圧縮工程の間、ストランドの水分を可能な限り少なくする必要がある。

ストランドの乾燥後、糊または接着剤がチップに微分散されて塗布される糊付装置にストランドを導入する。糊付は、主に、ＰＭＤＩ（ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート）またはＭＵＰＦ糊（メラミン−尿素−フェノール−ホルムアルデヒド）を用いて行われる。これらの糊はＯＳＢボードに混合して用いることもできる。上記のように、ＯＳＢボードは構造的な用途に使用されることが多いので、これらの糊が使用される。こうした用途には耐湿性または耐水性の糊を用いる必要がある。

糊付後、糊付されたストランドは、散布装置内で製造方向に沿った方向と製造方向に直交する方向とに交互に散布され、ストランドは、少なくとも３層で直交するように設けられる（下部外層−中間層−上部外層）。下部および上部外層の散布方向は同じであり、中間層の散布方向とは異なっている。用いられるストランドも外層および中間層で互いに異なっている。すなわち、外層に用いられるストランドは平坦であり、中間層に用いられるストランドはあまり平坦でなくある程度チップ形状をしている。通常、ＯＳＢボードの製造において２つの材料ストランドが流され、外層用の平坦なストランドと、中間層用の「チップ」とが含まれる。よって、曲げ強度は基本的に外層によって得られるので、中間層のストランドの品質は低くてもよい。したがって、チッピングにおいて生じる微細な材料を、ＯＳＢボードの中間層に使用することもできる。

ストランドを散布した後、高温（例えば、２００〜２５０℃）、高圧下でストランドの連続圧縮が行われる。

ＯＳＢボードがますます広く受け入れられ、多様な用途に（例えば、住宅建築物の構造要素として、およびコンクリート建造物の型枠として）用いられているのは、その耐久性によるところが少なくない。しかしながら、木材成分に固有の吸湿性は、幾つかの用途において不利な効果を有する。

木材に含まれる物質の漏出は、特にＯＳＢが屋内エリアで使用される場合に、極めて重大と考えられる。マツ材は揮発性有機化合物の放出量が特に多いことから、マツ材から作られるＯＳＢボードの場合に、これは特に問題となる。

多くの揮発性有機化合物が、木質複合ボードを製造する過程で発生または放散され、特に木質ストランドの製造工程によって生じている。揮発性有機化合物（ＶＯＣとしても知られる）としては、比較的低温（例えば室温）においても容易に蒸発する、またはガスとして存在する揮発性有機物質が含まれる。

揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は、木質材料中に既に存在し、処理中に木質材料から放散されるか、または、現在の知識によれば、木材の分解物である不飽和脂肪酸がさらに分解されることで形成される。工程中に発生する典型的な変換生成物としては、例えば、ペンタナールおよびヘキサナール、ならびにオクタナール、オクテナールまたは１−ヘプテナールなども含まれる。特に、ＯＳＢボードが主に製造される軟材には多量の樹脂および油脂が含まれ、揮発性有機テルペン類化合物およびアルデヒド類の生成の原因となる。しかしながら、ＶＯＣおよびアルデヒド類（ホルムアルデヒドなど）は、木質複合材の製造に特定の接着剤が使用された場合にも発生または放散されうる。

ＯＳＢ複合ボードに含まれる物質の放出が主として重大となるのは、この材料のほとんどがコーティングされることなく用いられるためである。これにより、含有される物質は妨害されることなく蒸発する。また、ＯＳＢボードは、大抵、大きな面積を被覆／板張りするために使用されるので、室内における充填割合（ｍ^２ＯＳＢ／ｍ^３室内空気）が大きくなることが多い。これにより、室内空気中の特定の物質濃度が高くなる。

ＶＯＣ放出の課題を解決するために、これまでに様々なアプローチが記載されている。すなわち、欧州特許第２６１５１２６号明細書（特許文献１）から、ＯＳＢボードにおけるＶＯＣ放出は、シラン化合物で変性されたナノパーティクルを使用することで低減可能であることが明らかである。しかしながら、このようなナノパーティクルをＯＳＢボードに使用するにより、比較的高コストとなる。

したがって、ＯＳＢ木質複合ボードから揮発性有機化合物が容易に放散されることを抑制する更なる解決手段を開発することが望ましい。

ＯＳＢ複合ボードの製造における更なる課題は、木質ストランドが膨潤しやすいことである。木質ストランドの膨潤は、ＯＳＢ木質複合ボードの強度値などの技術的数値の低下などにつながる可能性がある。膨潤性を抑制するアプローチは、例えば、米国特許第６０９８６７９号明細書（特許文献２）に記載されている。この文献には、ＯＳＢボードに前処理または後処理を施して膨潤性を抑制する方法および装置が記載されている。この目的のために、ＯＳＢボードは真空室内で過熱蒸気にさらされる。

欧州特許第２６１５１２６号明細書 米国特許第６０９８６７９号明細書

本発明の根底にある課題は、それ自体は公知のＯＳＢ複合ボードの製造方法を改良して、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）の放出が大きく抑制され、かつ膨潤率が改良されたＯＳＢ複合ボードを簡易且つ確実な方法で製造できるようにすることである。可能であれば、製造工程への変更をできるだけ抑え、コストを過度に増大させないものとする。さらに、この解決手段は、可能な限り柔軟性のあるものとする。そして、環境保護の側面も考慮すべきであって、この解決手段が、いかなる付加的なエネルギー消費または付加的な廃棄物も生じさせないようにするべきである。

本発明によれば、この課題は、請求項１の構成を有するＯＳＢ木質複合ボードの製造方法、および前記方法によって製造される請求項１１に係るＯＳＢ木質複合ボードによって解決される。

したがって、ＯＳＢ木質複合ボード（特に、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）の放出が低減されたＯＳＢ木質複合ボード）の製造方法であって、
ａ）適当な木材からなる木質ストランドを製造する工程と、
ｂ）前記木質ストランドの少なくとも一部を半炭化する（torrefaction）工程と、
ｃ）半炭化（torrefied）木質ストランドおよび非半炭化（non-torrefied）木質ストラ
ンドを、少なくとも１種のバインダで糊付する（gluing）工程と、
ｄ）糊付された木質ストランドをコンベアベルトに散布する（scattering）工程と、
ｅ）糊付された木質ストランドを圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを形成する工程とを含む方法が提供される。

本発明の方法により、未処理の木質ストランドに加えてまたはその代わりに、公知の製造工程に導入される半炭化（トレファイド）木質ストランドを用いてＯＳＢ木質複合ボードを製造することが可能である。本発明に係る方法で製造されるＯＳＢ木質複合ボードは、半炭化木材を含み、揮発性有機化合物（特に、テルペン類、有機酸（酢酸など）およびアルデヒド類）の放出が抑制されたものである。

本発明の方法を提供することにより様々な利点が得られる。すなわち、従来の乾燥工程をなくしつつも通常の製造工程連鎖に多大な影響を与えることなく、ＯＳＢから放出される揮発性有機化合物を顕著に低減して、ＯＳＢ木質複合ボードを簡易に製造することが可能である。また、製造されるＯＳＢ木質複合ボードは、膨潤が大きく低減され、より高い寸法安定性を有する。極めて低い水分量を有する半炭化ストランドを使用することにより、水性処方物（aqueous formulation）を添加することで製造される製造品をより容易に製造することも可能であり、水分バランスを適合させることが可能である。

半炭化（トレファクション）は熱化学的な処理工程であり、半炭化される材料は、大気圧下で低酸素または無酸素のガス雰囲気中で加熱される。酸素が存在しないことにより、この材料は燃焼されないが、その代わりに半炭化温度で分解されて揮発性化合物を生成する木材成分の分解により、質量の減少がおこる。これらの成分としては、特に、ヘミセルロースおよびリグニンが挙げられる。また、ギ酸などの低分子化合物、テルペン類、炭化水素などが排出される。半炭化材料は疎水性であることから周囲の水分の影響をより受けづらいので、半炭化材料が腐食するリスクは極めて低い。

木質ストランドの半炭化工程は、既存の方法において様々に行うことが可能である。

本発明の方法のある実施形態において、ＯＳＢ木質複合ボードの製造に用いられる前記木質ストランドの少なくとも一部を、半炭化前に乾燥させる。すなわち、この場合、既に乾燥されたまたは予備乾燥された木質ストランド（例えば、水分量が５〜１５％、好ましくは５〜１０％のもの）が半炭化される。

本発明の方法のさらに第２実施形態において、２０〜５０重量％の水分量を有する前記木質ストランドの少なくとも一部が半炭化される。すなわち、この場合、木質ストランドは予め乾燥されておらず、木質ストランドはチッピング（chipping）後に予備的な処理なしで半炭化装置に供給される。

したがって、本発明の方法では、湿ったまたは乾燥した木質ストランドの半炭化が可能である。特に、湿った木質ストランドの半炭化は、乾燥工程が省略されることから有利である。

本発明の方法の更なる実施形態において、半炭化木質ストランド、または、半炭化木質ストランドと未処理の（すなわち、非半炭化）木質ストランドとの混合物が、ＯＳＢ複合ボードの中間層および／または外層において使用される。

したがって、１つの変形例において、木質ストランドを完全に置き換えることが可能であり、半炭化木質ストランドは、中間層のみ、一方もしくは両方の外層のみ、または全ての層において使用される。この変形例において、乾燥機の使用は省略されている。

他の変形例において、中間層のみを半炭化木質ストランドから形成し、一方または両方の外層に乾燥され且つ非半炭化木質ストランドを使用することが可能である。半炭化木質ストランドは茶色をしているので、半炭化木質ストランドを中間層にのみ用いることが有利である場合もある。

さらに別の変形例において、一方または両方の外層のみが半炭化木質ストランドから形成され、乾燥され且つ非半炭化木質ストランドが中間層に使用される。

さらに別の変形例において、中間層および外層のそれぞれの場合に、半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドが任意の割合で混合された混合物を使用することも可能である。このような場合、この混合物は、未処理のまたは非半炭化木質ストランドを１０〜５０重量％（好ましくは２０〜３０重量％）、および半炭化木質ストランドを５０〜９０重量％（好ましくは７０〜８０重量％）含んでいてもよい。

実施形態の更なる変形例において、木質ストランドの半炭化工程を、ＯＳＢ木質複合ボードの前記製造方法とは別に実施することが可能である。すなわち、本発明の方法の実施形態のこの変形例における半炭化工程は、全体的な工程または製造ラインの外で行われる。木質ストランドは前記製造方法から取り出され、半炭化装置（例えば、半炭化反応槽（torrefaction reactor））に導入される。その後、半炭化木質ストランドは、任意で中間保存された後に（例えば、糊付の直前で）、従来の製造方法に戻すことが可能である。これにより、製造方法に高い柔軟性を持たせることができる。

実施形態の更なる変形例において、木質ストランドの半炭化工程は、ＯＳＢ木質複合ボードの前記製造方法に統合することが可能である。すなわち、半炭化工程は、全体的な工程または製造ラインに組み込まれ、オンラインで実施される。

この場合、半炭化は、チッピングおよび木質ストランドの準備の直後、または、中間層もしくは外層に用いる木質ストランドの使用に応じて木質ストランドを選別し分離した後に実施することができる。後者の場合、中間層および外層に使用される木質ストランドに対する半炭化要件に応じて、木質ストランドの半炭化を別々に行ってもよい。

この場合に使用される木質ストランドは、長さが５０〜２００ｍｍ（好ましくは７０〜１８０ｍｍ、特に好ましくは９０〜１５０ｍｍ）であってもよく；幅が５〜５０ｍｍ（好ましくは１０〜３０ｍｍ、特に好ましくは１５〜２０ｍｍ）であってもよく；厚さが０．１〜２ｍｍ（好ましくは０．３〜１．５ｍｍ、特に好ましくは０．４〜１ｍｍ）であってもよい。

１つの実施形態において、木質ストランドは、例えば、長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２０ｍｍ、厚さが０．５〜１ｍｍ、そして水分量が最大で５０％である。

本発明の方法の更なる変形例において、木質ストランドは、少なくとも１つの半炭化反応槽、好ましくは２つの半炭化反応槽において半炭化される。この場合に使用される半炭化反応槽は、バッチプラントとしてまたは連続動作プラントとして構成され、稼働することができる。

上記で既に述べたように、ＯＳＢ木質複合ボードの中間層および外層に用いられる木質ストランドは、少なくとも２つの半炭化反応槽においてそれぞれ別々に半炭化することができる。これにより、中間層および／または外層に用いられる半炭化木質ストランドの半炭化の程度を、各要件および顧客の所望に応じて適合することが可能である。

この場合、使用される２つの半炭化反応槽は、平行に連結または配置されていることが好ましい。

木質ストランドは、低酸素雰囲気または無酸素雰囲気中で、大気圧下、１５０℃〜３００℃（好ましくは２００℃〜２８０℃、特に好ましくは２２０℃〜２６０℃）の温度で加熱することによって半炭化されることが好ましい。

半炭化は、大気圧下で、不活性ガスの存在下で（好ましくは、反応ガスまたはガス流としての窒素中で）行うことが可能である。また、飽和水蒸気を用いることも可能であり、この場合、半炭化工程は、１６０℃〜２００℃の温度、６ｂａｒ〜１６ｂａｒの圧力で行われる。

半炭化工程は、木質ストランドの質量の減少が１０〜３０％（好ましくは１５〜２０％）となったとき終了させることが好ましい。この工程の時間は、使用される初期材料の量および性質に応じて変動し、１〜５時間（好ましくは２〜３時間）の長さであってもよい。

基本的に、半炭化工程の間にヘミセルロースおよび他の低分子化合物から放散される熱分解ガスは、工程のエネルギーを生成するために使用される。生成されるガス混合物の量は、エネルギーの観点から自給自足的に工程を動作させるためのガス燃料として十分である。

また、適当なバインダで糊付する前に、半炭化木質ストランドを水中で冷却することも好ましい。したがって、半炭化木質ストランドを水槽で冷却することが可能であり、水で完全に湿潤させることができる。疎水性ストランドの湿潤を促進する湿潤剤を水に添加することも可能である。

工程ｃ）において、バインダを木質ストランドに噴霧または噴射することによって、木質ストランドに少なくとも１種のバインダを接触させることが好ましい。したがって、多くのＯＳＢプラントは回転コイル（アトマイザー糊付（atomiser gluing）を有するドラム）を用いて稼働する。また、ミキサー糊付（mixer-gluing）も可能である。この場合、ストランドは、回転する翼によってミキサー内で糊と混和される。

本発明の方法の１つの実施形態において、ホルムアルデヒド接着剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤からなる群から選択されるポリマー接着剤をバインダとして使用することが好ましい。ホルムアルデヒド縮合物接着剤としては、特に、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＰＦ）、クレゾール／レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂接着剤、尿素−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＵＦ）および／またはメラミン−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＭＦ）を使用することが可能である。

この場合、ポリウレタン系接着剤を使用することが好ましい。ポリウレタン系接着剤は芳香族ポリイソシアネート（特に、ポリジフェニルメタンジイソシアネート（ＰＭＤＩ）、トルイレンジイソシアネート（ＴＤＩ）および／またはジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ））を基にしており、ＰＭＤＩが特に好適である。

ＰＭＤＩ接着剤を使用する場合、半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドを糊付するために使用されるバインダの量は、木質ストランドの総量に対して、１．０〜５．０重量％（好ましくは２〜４重量％、特に３重量％）である。

本発明の方法の更なる実施形態において、２種類以上のポリマー接着剤を用いることも可能である。すなわち、第１のポリマー接着剤として、少なくとも１種類の重縮合接着剤（例えば、ポリアミド系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤および／またはホルムアルデヒド縮合物接着剤など）を使用することが可能であり、特に、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＰＦ）、クレゾール／レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂接着剤、尿素−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＵＦ）および／またはメラミン−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＭＦ）を使用することが可能である。第２のポリマー接着剤として、少なくとも１種類の重付加接着剤（例えば、エポキシ樹脂系接着剤、ポリシアヌレート系接着剤および／またはポリウレタン系接着剤など）を使用することが可能であり、特に、ポリジフェニルメタンジイソシアネート（ＰＭＤＩ）を基にしたポリウレタン系接着剤を使用することが可能である。こうした混成型接着剤のシステムは欧州特許第２４４７３３２号明細書から公知である。

次のバインダの変形例は特に好適である：フェノール−ホルムアルデヒド接着剤（ＰＦ）；メラミン−尿素−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＭＵＦ）；メラミン−尿素−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂接着剤（ＭＵＰＦ）；ＰＭＤＩ接着剤ならびにＭＵＦ／ＭＵＰＦおよびＰＭＤＩ接着剤の組合せ。この組み合わせを用いる場合、ＰＭＤＩを中間層のバインダとして使用し、ＭＵＦまたはＭＵＰＦを外層に使用することが好ましい。全ての層（すなわち、外層および中間層）にＰＭＤＩ接着剤を使用することは特に好適である。

また、少なくとも１種類の難燃剤を、バインダと共にまたは別々に、木質ストランドに添加することも可能である。

通常、難燃剤は、木質ストランドの総量に対して１〜２０重量％（好ましくは５〜１５重量％、特に好ましくは１０重量％以上）の範囲の量で添加することが可能である。

典型的な難燃剤は、リン酸系、ホウ酸系（特に、ポリリン酸アンモニウム、リン酸トリス（トリ−ブロモネオペンチル）、ホウ酸亜鉛、または多価アルコールのホウ酸錯体）からなる群から選択される。

糊付された（半炭化および／または非半炭化）木質ストランドは、コンベア上に散布されて、搬送方向に沿って第１の外層を形成し、次に前記搬送方向に直交する中間層を形成し、そして前記搬送方向に沿って第２の外層を形成する。

散布後、糊付された木質ストランドの圧縮を、２００〜２５０℃（好ましくは２２０〜２３０℃）の温度で行い、ＯＳＢ木質複合ボードを得る。

第１の好適な実施形態において、ＶＯＣ放出を抑制したＯＳＢ木質複合ボードを製造するための本発明の方法は、
− 適当な木材から木質ストランドを製造する（特に、適当な木材をチッピングすることによって、木質ストランドを製造する）工程と、
− 木質ストランドを予め乾燥させることなく、木質ストランドを半炭化する工程と、
− 半炭化木質ストランドを、中間層および外層として使用するために適した木質ストランドに選別して分離する工程と、
− 分離された半炭化木質ストランドを糊付する工程と、
− 糊付された半炭化木質ストランドを、コンベアベルト上に第１の下部外層、中間層および第２の上部外層の順で散布する工程と、
− 糊付された木質ストランドを圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを得る工程とを含む。

第２の好適な実施形態において、ＶＯＣ放出を抑制したＯＳＢ木質複合ボードを製造するための本発明の方法は、
− 適当な木材から木質ストランドを製造する（特に、適当な木材をチッピングすることによって、木質ストランドを製造する）工程と、
− 木質ストランドを乾燥させる任意の工程と、
− 木質ストランドを、中間層および外層として使用するために適したストランドに選別して分離する工程と、
− 中間層用の木質ストランドを半炭化し、および／または外層用の木質ストランドを半炭化する工程と、
− 分離された半炭化木質ストランドを糊付する工程と、
− 糊付された半炭化木質ストランドを、コンベアベルト上に第１の下部外層、中間層および第２の上部外層の順で散布する工程と、
− 糊付された木質ストランドを圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを得る工程とを含む。

したがって、本発明の方法により、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）の放出が低減されたＯＳＢ木質複合ボードを製造することが可能である。このＯＳＢ木質複合ボードは、半炭化木質ストランドを含む。

本発明の方法を用いて製造されるＯＳＢ木質複合ボードは、木材蒸解（wood digestion）の間に放散される、アルデヒド類（特に、ペンタナールまたはヘキサナール）、有機酸（酢酸など）および／またはテルペン類（特に、カレンおよびピネン）の放出が特に低減されている。この点については以下で説明する。

本発明のＯＳＢ木質複合ボードは、半炭化木質ストランドのみから、または半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドの混合物から形成することが可能である。

本発明のＯＳＢ木質複合ボードは、非半炭化木質ストランドのみから製造されたＯＳＢ木質複合ボードと比較して、膨潤率が低減されており、特に、２０％〜５０％（好ましくは３０％〜４０％（例えば３５％））低減された膨潤率を有する。ＯＳＢ木質複合ボードの膨潤率（水中に２４時間保存した後の膨潤率）は、５〜３０％（好ましくは１０〜２５％、特に好ましくは１５〜２０％）である。

本発明のＯＳＢ木質複合ボードの嵩密度は、３００〜１０００ｋｇ／ｍ^３（好ましくは５００〜８００ｋｇ／ｍ^３、特に好ましくは５００〜６００ｋｇ／ｍ^３）であってもよい。

本発明のＯＳＢ木質複合ボードの厚さは、５〜５０ｍｍ（好ましくは１０〜４０ｍｍ）であってもよく、１５〜２５ｍｍの厚さが特に好適である。

また、本発明の課題は、ＯＳＢ木質複合ボードから放出される揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）を低減するために半炭化木質ストランドを使用することで解決される。

好適な変形例において、半炭化木質ストランドは、木材蒸解の間（特に、木材をストランドにチッピングする間）に放散される、アルデヒド類、有機酸および／またはテルペン類を低減するために使用される。

したがって、本発明において、半炭化木質ストランドは、有機酸の放出を低減するために（特に、ＯＳＢ木質複合ボードからの酢酸の放出を低減するために）使用されることが好ましい。有機酸は、特に、木材成分（セルロース、ヘミセルロースおよびリグニン）の分解生成物（fission product）として生じ、アルカン酸（酢酸およびプロピオン酸など）または芳香族酸が形成されることが好ましい。

また、ＯＳＢ木質複合ボードからのアルデヒド類の放出を低減するために、半炭化木質ストランドを使用することが望ましい。上記で既に説明したように、アルデヒド類の放散は、木材またはリグノセルロースの加水分解処理中におこる。特定のアルデヒド類は、セルロースまたはヘミセルロースの基本構成要素から形成され得る。したがって、例えば、アルデヒドであるフルフラールは、セルロースまたはヘミセルロースの単糖類または二糖類から形成される。一方で、芳香族アルデヒド類は、部分的に起こるリグニンの加水分解脱離（hydrolytic elimination）中に放散され得る。よって、半炭化木質ストランドは、ＯＳＢ木質複合ボード中のＣ１〜Ｃ１０のアルデヒド類（特に好ましくはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ペンタナール、ヘキサナールまたはフルフラール）の放出を低減するために使用される。

本発明の更なる実施形態において、半炭化木質ストランドは、テルペン類の放出を低減するために使用される。したがって、半炭化木質ストランドは、放散されるテルペン類（特に、Ｃ１０−モノテルペンおよびＣ１５−セスキテルペン、特に好ましくは、非環式または環式モノテルペン）を低減するために使用することが可能である。

典型的な非環式テルペンとしては、テルペン系炭化水素類（ミルセンなど）、テルペンアルコール類（ゲラニオール、リナロール、イプスジエノールなど）およびテルペンアルデヒド類（シトラールなど）が挙げられる。単環式テルペンの典型的な例としてはｐ−メンタン、テルピネオール、リモネンまたはカルボンが挙げられ、二環式テルペンの典型的な例としてはカラン、ピナン、ボルナンが挙げられ、特に、３−カレンおよびα−ピネンが重要である。テルペン類は、樹液（tree resin）の成分であるので、極めて樹脂の多い樹種（マツおよびトウヒなど）に特に存在する。

本発明にかかる方法の第１実施形態の模式図である。 本発明にかかる方法の第２実施形態の模式図である。

図面を参照しながら実施形態の実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。

図１に示される本発明にかかる方法の第１実施形態では、初期木材製品の提供から始まり、完成されたＯＳＢ木質複合ボードを得るまでの各工程を説明している。

したがって、工程１において、木質ストランドを製造するために適当な初期木質材料をまず提供する。全ての軟材、硬材またはその混合物が初期木質材料として適している。

初期木質材料の剥皮（工程２）およびチッピング（工程３）は、この目的に適したチッピングマシンにおいて行われ、木質ストランドの大きさを十分に制御することが可能である。サイズを小さくして木質ストランドを提供した後、木質ストランドに任意で予備的な乾燥処理を施し、木質チップの初期水分量と比較して５〜１０％となるように水分量を調節する（図示せず）。

図１に示されたこの実施形態の場合、木質ストランドは半炭化反応槽に導入される（工程４）。木質ストランドの半炭化は、２２０℃〜２６０℃の温度範囲で行われる。これにより発生する熱分解ガスまたは半炭化ガスは、製造プラントで要求されるエネルギーを生成するために使用される。

半炭化（本発明の場合、約２時間続く）が完了した後、半炭化木質ストランドを湿らせ、選別および分離を行う（工程５）。

中間層として（工程６ａ）または外層として（工程６ｂ）使用する木質ストランドの分離は、それぞれの糊付工程と共に行われる。

糊付した半炭化木質ストランドを、コンベアベルト上に第１の下部外層、中間層および第２の上部外層の順で散布し（工程７）、その後圧縮してＯＳＢ木質複合ボードを得る（工程８）。

図２に示された第２実施形態において、図１と同様に、初期木質材料がまず提供され（工程１）、剥皮され（工程２）、チップ化される（工程３）。木質ストランドに任意で予備的な乾燥処理を施し、木質ストランドの初期水分量と比較して５〜１０％となるように水分量を調節する（工程３ａ）。

図１の実施形態の変形例とは対照的に、中間層としてまたは外層として使用する木質ストランドの分離（工程５）は、任意の乾燥後に既に行われている。

この工程の後に、中間層用の木質ストランドの半炭化（工程４ａ）および／または外層用の木質ストランドの半炭化（工程４ｂ）がそれぞれ適当な半炭化反応槽において行われる。木質ストランドの半炭化は、２２０℃〜２６０℃の温度範囲で行われる。半炭化は、中間層および外層に所望する半炭化程度に調節可能である。

これにより発生する熱分解ガスまたは半炭化ガスは、製造プラントで要求されるエネルギーを生成するために使用される。

半炭化（本発明の場合、約２時間続く）が完了した後、半炭化木質ストランドに糊付する（工程６ａ，工程６ｂ）。

糊付した半炭化木質ストランドを、コンベアベルト上に第１の下部外層、中間層および第２の上部外層の順で散布し（工程７）、その後圧縮してＯＳＢ木質複合ボードを得る（工程８）。

最後の処理において、得られたＯＳＢ木質複合ボードは、それぞれ適宜包装される。

ストランドはマツ樹幹から製造され、連続稼働する半炭化装置において、質量が約２０％減少するまで１８０℃で半炭化される。これは飽和水蒸気下で行われる。この工程の間、ストランドは明るい黄色から明るい茶色に変色する。その後、ストランドは水中で冷却される。

次に、糊付装置（糊付ドラム、例えば、Ｃｏｉｌ社製の糊付ドラム）において、バインダ（ＰＭＤＩ，約３重量％）が、半炭化木質ストランドに微分散されて塗布される。ＯＳＢプラントにおいて、糊付した半炭化木質ストランドは、中間層として散布される。

外層は、ドラム型の乾燥機において乾燥されたストランドから形成される。このストランドも、糊として用いるＰＭＤＩ（約３重量％）で糊付されている。ストランドは、例えばパラフィンエマルジョンによって付加的に疎水化されていないので、続いて行われる試験が疎水剤によって妨害されない。散布されたストランドは、連続プレス（Ｃｏｎｔｉｐｒｅｓｓ）内で圧縮され、ＯＳＢボードが得られる。

中間層と外層との構成比率は少なくとも７０％〜３０％である。ストランドを圧縮して、嵩密度が約５７０ｋｇ／ｍ^３のボードを形成する。

約１週間保存した後、ＶＯＣ放出用のマイクロチャンバにおいて、試験ボードを、同じ厚さの規格ボードと共に試験した。

チャンバパラメータ：温度２３℃；水分量０％；空気流１５０ｍｌ／ｍｉｎ；空気交換回数（air exchange）１８８／ｈ；充填量（loading）４８．８ｍ^２／ｍ^３；試料表面０．００３ｍ^２；チャンバ容積４８ｍｌ。

品質の点から最も重要なパラメータの値を表１に示す。

結果から分かるように、品質の点から最も重要なパラメータの放出量は、１／３〜１／５で低減された。

また、厚さ膨潤も測定した。

表から分かるように、半炭化木質ストランドを使用することにより、膨潤率は約３５％低減された。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
ＯＳＢ木質複合ボード（特に、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）の放出が低減されたＯＳＢ木質複合ボード）の製造方法であって、
ａ）適当な木材からなる木質ストランドを製造する工程と、
ｂ）木質ストランドの少なくとも一部を半炭化する工程と、
ｃ）半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドを、少なくとも１種のバインダで糊付する工程と、
ｄ）糊付された木質ストランドをコンベアベルトに散布する工程と、
ｅ）糊付された木質ストランドを圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを形成する工程とを含む方法。
〔態様２〕
態様１に記載の方法において、前記木質ストランドの少なくとも一部を、半炭化前に乾燥させることを特徴とする方法。
〔態様３〕
態様１に記載の方法において、２０〜５０重量％の水分量を有する前記木質ストランドの少なくとも一部を半炭化することを特徴とする方法。
〔態様４〕
態様１〜３のいずれか一態様に記載の方法において、半炭化木質ストランド、または半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドの混合物を、ＯＳＢ木質複合ボードの中間層および／または外層として使用することを特徴とする方法。
〔態様５〕
態様１〜４のいずれか一態様に記載の方法において、前記木質ストランドを少なくとも１つの半炭化反応槽（好ましくは２つの半炭化反応槽）において半炭化することを特徴とする方法。
〔態様６〕
態様１〜５のいずれか一態様に記載の方法において、ＯＳＢ木質複合ボードの中間層および外層に用いられる木質ストランドを、少なくとも２つの半炭化反応槽においてそれぞれ別々に半炭化することを特徴とする方法。
〔態様７〕
態様１〜６のいずれか一態様に記載の方法において、前記木質ストランドを、低酸素含有雰囲気または無酸素雰囲気中で、大気圧または高圧下で、１５０℃〜３００℃（好ましくは２００℃〜２８０℃、特に好ましくは２２０℃〜２６０℃）の温度で加熱することによって半炭化することを特徴とする方法。
〔態様８〕
態様１〜７のいずれか一態様に記載の方法において、適当なバインダで糊付する前に、前記半炭化木質ストランドを水中で冷却することを特徴とする方法。
〔態様９〕
態様１〜８のいずれか一態様に記載の方法において、前記半炭化木質ストランドおよび前記非半炭化前記木質ストランドを糊付するために使用されるバインダの量が、前記木質ストランドの総量に対して、１．０〜５．０重量％（好ましくは２〜４重量％、特に３重量％）であることを特徴とする方法。
〔態様１０〕
態様１〜９のいずれか一態様に記載の方法において、前記糊付された木質ストランドを、２００〜２５０℃（好ましくは２２０〜２３０℃）の温度で圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを得ることを特徴とする方法。
〔態様１１〕
態様１〜１０のいずれか一態様に記載の方法で製造可能な、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）の放出が低減されたＯＳＢ木質複合ボードであって、半炭化木質ストランドを含むＯＳＢ木質複合ボード。
〔態様１２〕
態様１１に記載のＯＳＢ木質複合ボードにおいて、木材蒸解の間に放散される、テルペン類および／または有機酸および／またはアルデヒド類の放出が低減されたことを特徴とするＯＳＢ木質複合ボード。
〔態様１３〕
態様１１または１２に記載のＯＳＢ木質複合ボードにおいて、非半炭化木質ストランドのみから製造されたＯＳＢ木質複合ボードと比較して、膨潤率が低減されている（特に、膨潤率が２０％〜５０％、好ましくは３０％〜４０％低減されている）ことを特徴とするＯＳＢ木質複合ボード。
〔態様１４〕
態様１１〜１３のいずれか一態様に記載のＯＳＢ木質複合ボードにおいて、半炭化木質ストランドのみから、または半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドの混合物から形成されることを特徴とするＯＳＢ木質複合ボード。
〔態様１５〕
半炭化木質ストランドの使用であって、ＯＳＢ木質複合ボードから放出される揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）を低減するための使用。

Claims (19)

1. ＯＳＢ木質複合ボードの製造方法であって、
   ａ）適当な木材からなる木質ストランドを製造する工程と、
   ｂ）飽和水蒸気中、６ｂａｒ〜１６ｂａｒの圧力下で、１６０℃〜２００℃の温度で加熱することによって木質ストランドの少なくとも一部を半炭化する工程と、
   ｃ）前記工程ｂ）で半炭化された木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドを、少なくとも１種のバインダで糊付する工程と、
   ｄ）糊付された木質ストランドをコンベアベルトに散布する工程と、
   ｅ）糊付された木質ストランドを圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記木質ストランドの少なくとも一部を、半炭化前に乾燥させることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、２０〜５０重量％の水分量を有する前記木質ストランドの少なくとも一部を半炭化することを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において、半炭化木質ストランド、または半炭化木質ストランドおよび非半炭化木質ストランドの混合物を、ＯＳＢ木質複合ボードの中間層および／または外層として使用することを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、半炭化木質ストランドをＯＳＢ木質複合ボードの中間層として使用し、非半炭化木質ストランドを該ＯＳＢ木質複合ボードの両方の外層として使用することを特徴とする方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において、木質ストランドを半炭化する前記工程ｂ）を、ＯＳＢ木質複合ボードの製造ラインの外で行うことを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記木質ストランドを前記製造ラインから取り出し、半炭化装置に導入することを特徴とする方法。
8. 請求項６または７に記載の方法において、半炭化された前記木質ストランドを前記工程ｃ）における糊付けの前に前記製造ラインに戻すことを特徴とする方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法において、前記木質ストランドを少なくとも１つの半炭化反応槽において半炭化することを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記木質ストランドを、少なくとも２つの半炭化反応槽において半炭化することを特徴とする方法。
11. 請求項９または１０に記載の方法において、前記半炭化工程を前記木質ストランドの質量の減少が１０〜３０％となったときに終了させることを特徴とする方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法において、適当なバインダで糊付する前に、前記半炭化木質ストランドを水中で冷却することを特徴とする方法。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法において、前記半炭化木質ストランドおよび前記非半炭化木質ストランドを糊付するために使用されるバインダの量が、前記木質ストランドの総量に対して、１．０〜５．０重量％であることを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、前記バインダの量が２〜４重量％であることを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、前記バインダの量が３重量％であることを特徴とする方法。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法において、前記バインダは、芳香族ポリイソシアネートを基にするポリウレタン系バインダであることを特徴とする方法。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法において、前記糊付された木質ストランドを、２００〜２５０℃の温度で圧縮して、ＯＳＢ木質複合ボードを得ることを特徴とする方法。
18. 請求項１７に記載の方法において、前記糊付された木質ストランドを、２２０〜２３０℃の温度で圧縮することを特徴とする方法。
19. 揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）の放出が低減されたＯＳＢ木質複合ボードであって、半炭化木質ストランドを含み、５０〜９０重量％の前記半炭化木質ストランドおよび１０〜５０重量％の非半炭化木質ストランドの混合物から形成され、水中に２４時間保存した後の膨潤率が１０〜２５％であることを特徴とする、ＯＳＢ木質複合ボード。
    

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