JP7328188B2 - 加工木材製品とその製造方法 - Google Patents

Description

優先権書類

本出願は、「MANUFACTURED WOOD PRODUCTS AND METHODS OF PRODUCTION」と題する、2015年7月23日出願のオーストラリア仮特許出願第2015902938号の優先権を主張し、その内容は全体が参照により本出願に組み込まれる。

本発明は、加工木材製品に関し、特に加工木材フローリング製品に関する。

天然木材は長年にわたり建設および建築に利用されてきた。しかし近年、木材、特に硬材や外来種への需要増大に伴い、森林破壊はさらに広がり、伐採はとどまるところを知らず、天然木材の可用性は減少し、環境に悪影響を及ぼしている。

このような理由から、再生された、安価で、かつ／またはより入手しやすい木質材料を使用して製造する複合木材製品または加工木材製品が注目を集めている。これらの新しい木材製品の多くは、建築物の構造用ボード、梁、パネルなど表に見えない（「内面」用など）場合、建築および建設用に適している。一方、床板または壁パネルなど、外面用として手設計される加工木材製品は、製品の物理特性（硬度、耐久性など）と美的外観のいずれも最終用途に適する必要があるため、その生産がより難しい。これらの製品においては、自然な外観と木目の質感が木材製品としての主たる魅力である。

フローリング業界において、特定の種の硬材は、その木材固有の自然な硬度、密度および視覚的魅力があるため、一般的に他の種よりも人気があり、好まれている。フローリングには、ジャラ、レッドオーク、ブナノキ、ブルーガムなどの硬材が好まれている。残念なことに、持続可能な木材生産に現在利用されているプランテーション森林からの原木を加工して木材フローリング製品する際には、かなりの量の廃棄木質材料が生じる。このような理由から、フローリングおよび関連用途に使用するために、加工木材製品が注目を集めるようになった。ごく最近では、床板など美的魅力のある加工木材製品を形成するためにあまり望ましくない材種の使用が注目されている。例えば、米国特許第8,268,430号には、あまり望ましくない、または廃棄された天然木片を使用して、自然な木目の外観を有する加工木材製品を生産する方法が開示されている。この方法で形成される加工木材製品は、美的魅力のある外観を有することができるが、場合によっては、物理特性（弾性係数（「MOE」）、破壊係数（「MOR」）など）が理想的ではないこともある。米国特許公開第20100178451号は、竹を使用した加工木材製品の生産方法を開示している。この製品は「ストランド織竹フローリング」と称し、望ましい多くの物理特性を有する。例えば、この加工木材製品は、他の材種と比較して、著しく硬いため、フローリング用途に理想的に適している。

既知の加工木材製品のうち多くの加工木材製品の物理特性が、使用する木材の種類に大きく影響されるということは、先行技術から明らかである。

加工木材製品は、通常、複数の木材ストリップ、木材チップ、木材繊維または木片を用意し、これらに接着剤を塗布または含浸させ、（接着剤によっては）任意選択で接着剤を乾燥させ、木材ストリップ、木材チップ、木材繊維または木片をモールド内に配置するか、または連続的に供給し、加圧し、樹脂を硬化させることにより、生産する。本工程でよく使用される接着剤は、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、メチレンジフェニルジイソシアネート樹脂、ポリウレタン樹脂である。しかし、これら樹脂の多くに関連した難点がある。尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂の深刻な欠点は、これらの材料を使用して形成する製品が、周辺環境にホルムアルデヒドを徐々に放出するということである。これらの放出物は、通常、揮発性有機化合物（VOCｓ）と称する。木材製品から放出されるホルムアルデヒドに関し、環境面、健康面、規制面で問題が生じているため、代替となる樹脂が必要である。最近では、ホルムアルデヒドの使用を法律で禁止または厳重に規制している国や州もある。フェノールホルムアルデヒド樹脂は、長年にわたり加工木材製品の生産に使用されてきており、この樹脂が徐々に黄変し、製品の外観に悪影響を及ぼすことが明白となった。更に、実際、これらの樹脂を使用して形成される製品の品質は、製品製造中におけるモノマーの不完全な硬化・変換により悪影響を受ける可能性がある。尿素ホルムアルデヒド樹脂には耐水性がなく、多くのフローリング用途において課題が生じる可能性がある。メチレンジフェニルジイソシアネート樹脂およびポリウレタン樹脂は、ホルムアルデヒドを含まず、一般的に耐水性を有する。しかし、他と比較して使用するにはかなり高価であり、更に、反応性が高いため硬化を制御することが難しく、これらの樹脂を使用して製造した加工木材製品の物理性質は、加工中の木材の含水率に大きく左右される、という欠点を有する。

米国公開特許第20020074095号は、架橋性バインダーを用いて木材繊維を接着させることにより、木材パーティクルボードを生産する工程を開示する。木材粒子を分解し、その結果できた木材繊維を約15重量％のバインダーと混合し圧縮成形することにより、パーティクルボード製品を成形する。しかし、形成したパーティクルボード製品は、複合パーティクルボードであり、使用した木片の自然な外観や質感を全く有していない。更に、パーティクルボード製品の物理特性は、使用する木材繊維と接着剤の物理特性を複合したものである。換言すれば、使用する接着剤が、製品の物理特性と美的特性に著しく影響を及ぼす。

加工木材製品を生産する現行の工程は、加工中の木材の含水率に大きく左右される傾向がある。生産開始時の木質材料における含水率の変動は、木片を乾燥させて所定の低水分レベルまで下げることにより対処する傾向にある。しかし、これは、これらの製品製造の商業化を根本的に限定し、多くの管轄内において、また多くの潜在的に望ましい材種にとって、エネルギーと労力を要する工程である。種々の生産段階における含水率の変動は、生産後の製品の反りを生じさせる可能性もある。このように、これまでに検討されてきた接着剤の種類は、これらの製品の製造可能性に関して根本的な問題点を有し、これにより今日まで既知の製造方法の適用範囲を広げることが制限されてきた。

従って、製造可能性を高める木材製品製造の新たなアプローチが必要である。更に、最終製品に有利な物理特性を与える木材製品製造の新たなアプローチが必要である。そして更に、自然な外観と木目の質感を有する加工木材製品をもたらす木材製品製造の新たなアプローチが必要である。また、先行技術の工程と比較して、より環境的または経済的に持続可能な木材製品製造の新たなアプローチが必要である。更に、既知の樹脂に関連する難点の1つ以上を克服する加工木材製品の生産に使用する樹脂および／または工程を提供する必要がある。

本発明の第1の態様では、固化したモノリス形状の加工木材製品であって、加工中に架橋する熱可塑性接着剤によって接着接合する複数の天然木片から成り、上記加工木材製品は、高温で固化形状を保持し、更に、上記架橋する熱可塑性接着剤は、加工木材製品の通常の使用温度以下のガラス転移点を有する、加工木材製品を開示する。

本発明の第2の態様では、固化したモノリス形状の加工木材製品であって、加工中に架橋する熱可塑性接着剤によって接着接合される複数の天然木片から成り、組み立てられた木片各々のべニア断面が圧縮前と圧縮後で異なる、加工木材製品を開示する。
本発明の第3の態様では、加工木材製品の製造方法であって、
平衡含水量を実質的に有する複数の天然木片を供給する工程と、
熱可塑性樹脂と架橋剤を含有する熱可塑性接着剤を木片に塗布して、接着剤塗布木片を形成する工程と、
任意選択で接着剤塗布木片を加熱して、加熱された接着剤塗布木片を形成する工程と、
接着剤塗布木片を望ましい形状に組み立てて、組み立て接着剤塗布木片を形成する工程と、

組み立て木片を圧縮成形するのに十分な圧力と時間で、組み立て接着塗布木片をプレス機にて圧縮して、閉じ込められた空気を外に押し出し、組み立て接着剤塗布木片を機械的に変形して、隣接した木片同士を互いの形状に適合させる工程と、

圧縮ステップにおいて熱可塑性接着剤を少なくとも臨界架橋量まで架橋させ、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品を形成する工程であって、上記臨界架橋量は、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品がその圧縮形状を実質的に維持し、圧縮ステップの圧力解放による木片の膨張および初期状態に戻ることを防ぐために十分である工程と、
少なくとも部分的に硬化した加工木材製品をプレス機から取り外す工程と、
部分的に硬化した加工木材製品を任意選択で更に硬化して、平衡含水量を実質的に有する加工木材製品を提供する工程と、を含む、

加工木材製品の製造方法を提供する。
本発明の第4の態様では、第3の態様の工程により形成される加工木材製品を開示する。

一実施形態では、加工木材製品は、エンジニアードウッドボード、木材含有複合ボード、ファイバーボード、配向性ストランドボード、パーティクルボード、フロアボードからなる群から選択される。
一実施形態では、加工木材製品は外面使用に適しており、最終使用に適した望ましい物理特性と美的外観を有する。

一実施形態では、加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は、約70℃未満、約50℃未満、約40度未満、約30℃未満または約20℃未満のガラス転移点を有する。特定の実施形態では、加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は、約-30℃～約25℃のガラス転移点を有する。また、特定の実施形態では、加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は、室温未満のガラス転移点を有する。

一実施形態では、加工木材製品は、15重量％（ｗ/ｗ）未満の接着剤、10重量％（ｗ/ｗ）未満の接着剤、または6重量％（ｗ/ｗ）未満の接着剤を含有する。

一実施形態では、木片は臨界の厚みを下回る厚みを有する。臨界の厚みでは、木片自体の機械的特性が木材と接着剤との粘着力、および／または接着剤の結合力を上回らず、木片が膨張する余地のある場合に構造体の層間剥離を生じる可能性がある。

実施形態において、木片は、約0.1mm～約10mmの最大厚みを有する。例えば、木片は、約10mm、約8mm、約6mm、約5mm、約4mm、約3mm、約2mm、約1mm、約0.5mm、約0.3mmまたは約0.1mmの最大厚みを有してもよい。一実施形態では、木片は約2mm～約10mmの最大厚みを有する。

一実施形態では、天然木片にする木材は、ユーカリ、マツ、レッドメープル、ホワイトメープル、クイーンズランドメープル、セイヨウトネリコ、アスペン、クルミ、オーク、セコイア、カバ、マホガニー、コクタン、サクラ、オレゴン、ポプラ、竹などイネ科植物から成る群から選択する。天然木片にする木材は、これらの種を2つ以上組み合わせてもよい。

一実施形態では、木材はマツである。
一実施形態では、木材はユーカリである。
一実施形態では、木片は低価値木材から製造する。
一実施形態では、複数の天然木片の平衡含水量は、マツで約5重量％（ｗ/ｗ）～約15重量％（ｗ/ｗ）である。

一実施形態では、複数の天然木片の平衡含水量は、硬材種で約8重量％（ｗ/ｗ）～約12重量％（ｗ/ｗ）である。
一実施形態では、熱可塑性樹脂はポリビニルエステルである。
一実施形態では、熱可塑性樹脂は、ポリ酢酸ビニルもしくはポリ酢酸ビニルの共重合体または加水分解物である。

一実施形態では、架橋剤はN－メチロールアクリルアミド、ホウ砂、炭酸ジルコニウムアルミニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、p-トルエンスルホン酸、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、トリメチロールメラミン、アンモニウム銅錯体、クロム錯体、有機チタネート、重クロム酸塩、ポリアルデヒド、ブチルアルデヒド、クロロギ酸エステル、尿素、イソシアネート、および炭酸ジルコニウムアンモニウムから成る群から選択される触媒または反応剤である。任意選択で、エトキシ化、プロポキシル化、シアノエチル化、ガンマ線への暴露または電子線架橋によって、熱可塑性接着剤を架橋する。
特定の実施形態では、架橋剤は塩化アルミニウムである。他の特定の実施形態では、架橋剤はp-トルエンスルホン酸である。
一実施形態では、熱可塑性樹脂と架橋剤を含有する熱可塑性接着剤は、水性エマルジョンである。
一実施形態では、熱可塑性接着剤は、手、ブラシ、スプレー、ローラー、機械、浸漬、および／またはカーテン／押し出し被覆機により木片に塗布する。
熱可塑性樹脂および架橋剤は一緒に（すなわち、同時に）または別々に木片に塗布することができる。

一実施形態では、接着剤は、膨張抑制剤、殺菌剤、殺虫剤、着色剤、UV安定剤、充填剤、増量剤、耐火剤、防火剤、ファイバーなどから成る群から選択される1つ以上の添加剤を含有する。

一実施形態では、接着剤の塗布前に木材を処理し、種々の特性を付与することができる。例えば、木材の色は、熱処理、ステインまたは染料により変化させることができ、且つ／あるいは、膨張抑制剤、殺菌剤、殺虫剤、着色剤、UV安定剤、充填剤、増量剤、耐火剤、防火剤、ファイバーなどから成る群から選択される添加剤を接着剤塗布前に木材に塗布することができる。

一実施形態では、接着剤塗布木片を加熱して、接着剤を乾燥させ、接着剤塗布木片の実質的に平衡な含水率を維持する。
一実施形態では、望ましい形状に組み立てて圧縮する前に、接着剤塗布木片を予熱する。
一実施形態では、接着剤塗布木片は、約50℃～約200℃まで加熱する。
一実施形態では、接着剤塗布木片は約1分～約40分間、加熱する。
一実施形態では、乾燥した接着剤塗布木片をモールド内で組み立てる。
一実施形態では、圧縮ステップにおいて、組み立て接着剤塗布木片に、約4～20Mpaの圧力をかける。

一実施形態では、組み立てられた木片は、圧縮ステップにおいて、約70℃～約150℃で加熱または維持する。
一実施形態では、圧縮ステップは約5分～約90分とする。
一実施形態では、組み立てられた木片を圧縮ステップにおいて加熱し、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品をまだ温かいうちにモールドから取り外す。
一実施形態では、複数の天然木片は、加工中に隣接する木片同士が互いの形状に適合するように、機械的に変形させる。
一実施形態では、組み立てられた木片各々のべニア断面が圧縮前と圧縮後で異なる。
一実施形態では、部分的に硬化した加工木材製品を更に硬化して、加工木材製品を提供する。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
は、モールド内において異なる木片の配向（配置）により得られた視覚的結果を示す。 は、ブロック状の加工木材製品の寸法表示を示す。 は、一晩乾燥させたAquadhereおよびAquadhere＋グリオキサールの薄膜の動的粘弾性測定（DMA）による貯蔵弾性率測定結果のプロット図である。Aquadhereは、一度ガラス転移点を超えると軟化することから、架橋していないことと、一度50℃を超えると、流れやすくなる、ことが示される。また、架橋剤（グリオキサール）の添加により、ガラス転移点（Tg）を超える温度で貯蔵弾性率が上昇することから、架橋していることが示される。

は、TB3の薄膜の動的弾性率測定（DMA）による貯蔵弾性率の測定結果を示すプロット図である。グリオキサールを添加したTB3接着剤（TB3GX）は、50℃（第2の温度スキャン中に貯蔵弾性率が上昇する）を超えると架橋し、次の温度スキャンでは、ガラス転移点（20℃）を超える温度で硬度が増加することがわかる。 は、図４のプロット（グリオキサールを添加したTB3接着剤（TB3GX））と比較して、TB3の動的弾性率測定（DMA）による貯蔵弾性率の測定結果を示すプロット図である。50℃（貯蔵弾性率が温度スキャン中に上昇する温度）を超える温度で、TB3GXの貯蔵弾性率が大幅に上昇し、TB3GX中の架橋量が増加することがわかる。

は、図4／図5と比較して、TB3、グルタルアルデヒドを添加したTB3（TB3GA）、グリオキサールを添加したTB3（TB3GX）の薄膜の動的弾性率測定（DMA）による貯蔵弾性率の測定結果を示すプロット図である。温度上昇に伴う貯蔵弾性率の上昇から明らかなように、3つの異なる組成物はそれぞれ異なる温度で生じる硬化プロセスを有することがわかる。

は、実施例で用いられるモールド内における木片の種々の配向（配置）を示す。 は、種々の加工条件により作製したマツのブロックの密度と硬度を示すプロット図であり、実現可能な物理特性の範囲を示す。

本開示は、加工木材製品生産の使用に適した樹脂に関し、本発明者らが行った研究の結果であり、現行のアプローチに関連した問題点を克服する新たなアプローチを提供する。特に、本発明者らは、特定の熱可塑性接着剤は、木材のストランドまたはベニヤに塗布する際、圧力により変形し、続いて、圧力および任意選択で熱により、臨界架橋量を超えて架橋し、元の木材の特性に類似した特性を備えた製品を製造できることを見出した。このような条件下で、元の木材と実質的に同等またはより高い密度を有し、i）圧力解放後および／または圧力解放後の加熱後、およびii）3時間の煮沸時にも、完全性を維持することのできる加工木材製品を製造することができる。臨界レベルを超えて架橋しない熱可塑性接着剤は、i）圧縮形状を維持せず、ii）煮沸試験に合格せず、煮沸試験の結果として、通常は初期の木片に類似した膨張構造になる。

本明細書に記載の接着剤を使用することにより、材木片を圧縮し、経済的な時間枠内で物理的完全性を有する高密度のモノリスにすることが可能である。換言すれば、モノリスは圧縮および硬化により、経済的な時間枠内で最終形状とすることができ、（加熱した場合には）構造的形状を損なうことなく、まだ熱いうちに理想的に圧縮から解放することができる。投入原料、接着剤、含水量、ならびに熱および圧力の組み合わせにより、本製品を製造することができる。

これらの発見により、木材のストランド、ベニヤ、粒子、ストリップ、チップ、繊維または片（本明細書では包括的に「木片」と称す）を経済的に加工し、再度固化した木材製品にする、新たな手段を提供する。特に、加工中に臨界レベルを超えて架橋する熱可塑性接着剤により、以下の効果が実現される。

・ 少なくとも臨界架橋量に到達するまでの圧力および任意選択の加熱条件下で、木片を固化してブロック状の接着剤塗布木片にする。架橋が臨界量に到達すると、圧力が解放され、ブロックは圧力なしで更なる時間冷却するかまたは引き続き加熱するが、ブロックが著しく変形したり、木片が膨張し、加圧前の初期状態に戻ることはない。

・ 木片と接着剤の混合物をモールドで連続的に押出成形し、望ましい形状とし、この形状を熱可塑性接着剤により維持する。熱可塑性接着剤は、圧力下で、その後、臨界レベルを超えて架橋するため、圧力解放後に形状が維持される。

特に、本発明者らは、架橋した熱可塑性樹脂が、機械的安定性、高密度および高硬度など、製品に望ましい物理特性を付与することを見い出した。更に、樹脂の特性または製造工程を調整することにより、加工木材製品の物理特性を部分的に変えることができる。このように、最終的な特性のいくつかは、樹脂および／またはプロセスパラメターの調節により、得られる。更に、使用する接着剤は透明にすることができる。すなわち、加工木材製品の木目の色が元の木片の木材の色であり、加工木材製品をより本物または自然に見せることができる。
このようにして、本発明では、先行技術のアプローチに関連した基本的問題点を克服する新たなアプローチを提供する。
本発明では、加工木材製品の製造工程であって、
平衡含水量を実質的に有する複数の天然木片を供給する工程と、、
熱可塑性樹脂と架橋剤を含有する熱可塑性接着剤を木片に塗布して、接着剤塗布木片を形成する工程と、
任意選択で接着剤塗布木片を加熱して、加熱された接着剤塗布木片を形成する工程と、
接着剤塗布木片を望ましい形状に組み立てて、組み立て接着剤塗布木片を形成する工程と、

組み立てられた木片を圧縮成形するのに十分な圧力と時間で、組み立て接着塗布木片をプレス機にて圧縮して、閉じ込められた空気を外に押し出し、組み立て接着剤塗布木片を機械的に変形して、隣接した木片同士を互いの形状に適合させる工程と、

圧縮ステップにおいて熱可塑性接着剤を少なくとも臨界架橋量まで架橋させ、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品を形成する工程であって、上記臨界架橋量は、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品がその圧縮形状を実質的に維持し、圧縮ステップの圧力解放による木片の膨張および初期状態に戻ることを防ぐために十分である工程と、
少なくとも部分的に硬化した加工木材製品をプレス機から取り外す工程と、
部分的に硬化した加工木材製品を任意選択で更に硬化して、平衡含水量を実質的に有する加工木材製品を提供する工程と、を含む、
加工木材製品の製造方法を提供する。

開示された工程は、既知の工程に代わるものである。通常、チップボード、MDFなどの既知の加工木材製品では、液体反応物質の架橋反応に依存する熱硬化性接着剤を使用する。これらの製品においては、液体モノマーを木材または竹ストランドに添加し、諸条件下で圧縮および加熱することにより、モノマーを重合させて液体モノマーを固体の熱硬化接着剤に転化させる。これを実現し、予測可能なまたは望ましい最終製品を得るためには、高温、長時間、副生成物回避を要する数多くの化学反応を進行させなければならない。これに対して、本発明の工程では、熱可塑性接着剤を使用する。熱可塑性接着剤は、既にポリマーであり、その後架橋し、加工中に3次元網状構造を形成する。本工程は、必要とする化学反応がより少ないため、より盤石なプロセシングウインドウを備える。また本工程は、扱いやすく、可使時間が長く、毒性が低く、VOC（揮発性有機化合物）を有する水性エマルジョン高分子系の利用が可能であるという利点も有し、これにより架橋前に木片を固着させることができる。加工中に更に架橋することにより、より大きい圧縮永久ひずみを接着剤に付与し、熱いモールドから加工木材製品を取り外すことが可能となる。また、更なる加工の間および使用中に、加工木材製品により優れた熱安定性も与える。

架橋可能な熱可塑性接着剤の使用により、圧縮ステップ中に接着剤を架橋させて、望ましい特性を迅速に付与することができる。また、熱可塑性接着剤はスピード面での利点も有する。すなわち、ゲル化点到達に必要な転化率が低いため、架橋密度が比較的低い。そのため、必要な架橋剤がより少なくて済み、その結果、木材を保護し、必要なエネルギーがより少なく、より良い反応制御、より広いプロセスウインドウ、より迅速な加工時間を実現できる。更に、既知のホルムアルデヒド系樹脂は温度に対し即座に反応するが、複雑な化学的性質を有し、正確に加熱制御しないと（例えば、加熱する製品の厚みなどが原因で）、効率的に硬化反応が進行しない。加工する木片中の含水量の変動は、ブロック内およびブロック間での特性差を生じさせる原因となり得る。本発明の方法では、このような課題を最小限にする。加工中に比較的低温とすることにより、木片中の水分量の問題はなくなり、加工中に木材の水分量をより多く維持する可能性が得られる。本明細書に記載の加工においては、平衡に近い（すなわち「実質的に」平衡な）水分レベルが、加工工程を通して維持される。例えば、複数の天然木片の平衡含水率は、マツで約5重量％～約15重量％（ｗ/ｗ）、また、硬材種で約8重量％～約10重量％となる。このように、複数の天然木片の平衡含水率は、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％または15重量％（ｗ/ｗ）となる。先行技術の工程では、加工木材製品は製造後、乾燥させるか、または平衡含水率で安定化させる必要がある。そうしなければ、製品の切断時に、カップ（幅反り）、曲がりまたはねじれが生じる。このステップには、多くの時間と労力を要する傾向がある。しかし、本明細書に記載の工程では、木片の含水量は、一般的に加工工程全体を通して維持されるため、工程完了時から製品切断などまでの待ち時間がより少ない。このように、木材の含水率を最終用途の環境に適合させることにより、ねじれや曲がりが軽減され、更に加工する前に、加工製品を寝かせて安定させる必要性は低減する。また、乾燥の必要性も減少することにより、使用エネルギーがより少なくなり、製造コストが削減する。

本明細書で使用される用語「約」は、値に関連して使用される場合、実測値が±20％、±19%、±18%、±17%、±16%、±15%、±14%、±13%、±12%、±11%、±10％、±9%、±8％、±7％、±6%、±5%、±4%、±3%、±2%または±1%以内でよい、ことを意味する。

本明細書で使用される用語「加工木材製品」は、例えば、エンジニアードウッドボード、木材含有複合ボード、ファイバーボード、配向性ストランドボード、または木質材料を含むその他類似した片など、人工または機械製の木材製品を意味する。本明細書に記載の材料および工程は、居住用または商業ビル用の床板として使用するのに特に適しており、更に本明細書の更なる議論では、床板とその製造方法に言及することもある。しかし、そのようないかなる議論も、本発明の技術的範囲を特定の使用に限定することを意図していないことを理解されたい。また、家具、壁パネル、構造部材、鉄道枕木、甲板材料、ポストおよび手すり、木材製品の物理特性および／または美的特性が重要なあらゆる用途など、加工木材製品には別の用途も多くある、ことも理解されたい。一実施形態では、加工木材製品は外面使用に適しており、最終使用に適した望ましい物理特性および美的外観を有する。

一実施形態では、加工木材製品は、圧縮し、架橋した熱可塑性接着剤で接着結合した複数の天然木片を含む。この実施形態では、加工木材製品は本質的にモノリス構造である。

複数の天然木片を加工中に、機械的に変形させることにより、隣接する木片同士を互いの形状に適合させる。また、組み立てられた木片各々のベニヤ断面は、圧縮前と圧縮後とで異なる。ベニヤ断面は、ブロック状の加工木材製品の「木口」を検査することにより、判定することができる。このように、本発明では、固化したモノリス形状の加工木材製品であって、加工中に架橋した熱可塑性接着剤によって接着結合される、複数の天然木片から成り、上記組み立てられた木片各々のベニヤ断面が圧縮前と圧縮後で異なる、加工木材製品を提供する。

本明細書で使用される用語「木片」は、木材のストランド、ベニヤ、粒子、ストリップ、チップ、繊維または片を含む。本発明者らは、厚みのある木片を同一の接着剤で厚い積層構成に加工しても、煮沸試験などの試験に合格しないという理由から、木片は臨界の厚みより薄くする必要がある、ことを見出した。木片が厚すぎると、それ自体の機械的特性が木材と接着剤との粘着力、および／または接着剤の結合力を上回り、木片が水分／湿気にさらされている間など膨張する余地のある場合、構造体の積層剥離を生じる可能性があることを理論に限定されることなく示唆する。

木片は、最小で約0.1mm、約0.3mm、約0.5mm、約1mm、約2mmまたは約3mm、最大で約10mm、約8mm、約6mm、約5mm、約4mm、約3mmまたは約2mmの厚みとしてもてよい。木片は、平面図で適切な寸法を有する。一実施形態では、繊維方向の木片の長さが製品の長さであり、好ましくは繊維方向と実質的に平行である。また、横方向は、製造可能性、さらには、ボードまたは特定の用途への加工に適した寸法とする。換言すれば、加工木材製品は、ストランド織の製品であってもよく、そのような製品では、繊維／ストランドの長さが製品の長さである。また、横方向は種々の方法でモールド内に組み立てられる連続シートでもよく、またはカットシートでもよく、カットまたはクラッシュドストランドでもよい。

天然木片の木材は、特に限定されず、例えば、硬材、軟材または、竹やヤシなどの「イネ科植物」としてもよい。従って、本明細書で使用する「天然木片」は、その範囲内に、加工木材製品生産に使用されることで知られる竹およびヤシなどのイネ科植物を含むことを意図している。適切な木材としては、ユーカリ、マツ、レッドメープル、ホワイトメープル、クイーンズランドメープル、セイヨウトネリコ、アスペン、クルミ、オーク、セコイア、カバ、マホガニー、コクタン、サクラ、オレゴン、ポプラなどを含むが、これらに限定されるものではない。竹およびヤシなどのイネ科植物も使用することができる。特定の実施形態では、木材は、ラジアータマツ、ブンヤマツ、カリビアンパイン（サザンパイン）、コルシカマツ、サイプレスマクロカーパ（モントレーマツ）、フープマツ、カウリマツ、テーダマツ（サザンパイン）、マリタイムパイン、ポンデローサマツ、およびスラッシュマツ（サザンパイン）などのマツである。他の特定の実施形態では、木材は、レッドガム、ブルーガム、ブラックバット、blue leaved stringybark、brown mallet、Dunns white gum、ユーカリプツスグランディス、Gympie messmate、ジャラ、カリ、オブリーカ、river red gum、silver topped stringybark、スポッティドガム、およびタロウウッドなどのユーカリである。一実施形態では、木材は、マツ、レッドメープル、レッドオーク、セイヨウトネリコ、アスペンまたはブルーガムから成る群から選択される。最終加工木材製品は、２種または２タイプ以上の木材を含んでもよい。

有利なことに、木片は、製材所の廃棄物、ロータリー工場の廃棄物、第1回の間伐を含む植林地の廃棄物など、低価値の木材から調達することができる。しかし、所望であれば、木片は高価値の材木から調達することもできる。

木片の形成に使用する木材は、特にサイズと質が異なるものがあってもよい。必要に応じて適切な装置を使用して、木材を割り、望ましいサイズの木片を形成してもよい。一実施形態では、連続ベニヤシートを巻き上げ、その後、粉砕することにより、木片を形成する。他の実施形態では、木片を切断して、ストリップ、多重のより小さいベニヤロールまたはクラッシュドストランドにしてもよい。
天然木片は天然木材の外観を有し、加工木材製品は、木材製品の木目を見せて本物の魅力が引き出される用途への使用に適して点が有利である。

既述の通り、架橋した熱可塑性接着剤を使用することにより、木片の含水量を精密に制御したり、極度の低レベルまで制御する必要はなく、値域を使用することができる。例えば、イソシアネートベースの材料などの感湿接着剤を使用する場合よりも広いプロセスウインドウが可能となる。使用する材種によるが、木片の含水率は約5％～約20％とすることができる。例えば、硬材の初期含水率は、6～7％とすることができる。マツの木片は、初期含水率10～12%とすることができる。通常、初期の木片は、所定の含水率（例えば12%）を有する。木片の最適含水率は、最終製品の望ましい含水量、使用する材種および／または使用する接着剤の関数としてもよく、経験に基づいて決定することができる。木片の含水率が過度に低いと、木片は接着剤から過度に多くの水分を吸収し、製品の物理特性を損なう可能性がある。逆に、木片の含水率が過度に高いと、接着剤が効果を発揮しない可能性がある。任意選択で、初期木片を接着剤塗布前に望ましい含水率まで乾燥させることができる。乾燥は、空気乾燥、または、赤外線ヒーターや熱風使用のオーブンなど、適切な加熱装置を使用した加熱により行うことができる。本発明者らは、架橋した熱可塑性接着剤を使用した工程により、他の接着剤の場合より含水率を高くすることができ、固化工程中、木片の変形が促進され、優れた加工木材モノリスを効果的に製造できることを見出した。

熱可塑性接着剤は、手、ブラシ、スプレー、ローラー、浸漬、機械、および／またはカーテンコーターによって、木片に塗布することができる。公知のスプレー塗布、ディップコーティング、およびスピンコーティングの方法を使用することができる。一実施形態では、熱可塑性接着剤を木片にスプレーで塗布する。熱可塑性接着剤は、溶媒中またはホットメルト押出成形によって、水性エマルジョンとして供給することができる。熱可塑性樹脂および架橋剤は、一緒に（すなわち同時に）または別々に木片に塗布することができる。

接着剤は、架橋可能な熱可塑性樹脂である。本明細書で使用される用語「熱可塑性」は、ガラス転移点（Tg）を超えると柔軟性、成形性、又は流動性を有し、且つTgより低い温度で固体になる、ポリマーを意味する。

このように、本発明では、固化したモノリス形状の加工木材製品であって、加工中に架橋した熱可塑性接着剤によって接着接合された複数の天然木片から成り、上記加工木材製品は、高温で固化形状を保持し、更に、上記架橋した熱可塑性接着剤は、加工木材製品の通常の使用温度以下のガラス転移点を有する、加工木材製品も提供する。

様々な熱可塑性樹脂が知られており、1つ以上の既知の熱可塑性樹脂を使用することもできる。接着剤は加工中に架橋し、加工木材製品中の接着剤のTgが、例えば室温より低い等、加工木材製品の通常使用温度以下とすることができる接着剤もある。接着剤の物理特性を事前に選択することにより、70℃、50℃、40℃、30℃、20℃より低いTgを有する接着剤とすることができる。一実施形態では、接着剤は-30℃～約25℃のTgを有し、これにより接着剤は室温で「ゴム状」になる。室温でゴム状になる接着剤の利点は、ポストキュア（すなわち、製品をプレス機から取り外し、冷却した後に硬化すること）がより低温で可能となることである。逆に、より高いTgを有する接着剤は、室温でガラス状であり、熱によるポストキュアステップが必要となる場合がある。このため、コストが増大し、工程が複雑化する。また、ゴム状の接着剤は、室温でガラス状の接着剤よりも容易にステインなどの添加剤を受容する傾向もある。本発明者らは、木材製品の通常使用温度より低いTgを有する（そのため、ゴム状である）熱可塑性物質が非常に効果的であり、最終製品に明らかな優位点を付与する、ことを見出した。そして、この発見は、接着剤が通常の使用可能温度でガラス状になるはずであるという一般的な見解に反している。これらの実例としては、中密度ファイバーボード（MDF）、高密度ファイバーボード（HDF）、合板、単板積層材（LVL）、パーティクルボードなどが挙げられる。

一実施形態では、熱可塑性樹脂はポリビニルエステルである。ポリビニルエステルは、酢酸ビニルとその共重合体から形成される。例えば、本発明者らは、ポリ酢酸ビニル（「PVA」）が適していることを発見した。本明細書に使用される用語「ポリ酢酸ビニル」および「PVA」は、ポリ（ビニルアルコール）共重合体を形成するための種々のレベルの加水分解形態など、PVAの加水分解形態を含む。使用できる他の酢酸ビニル系重合体には、ポリ（酢酸ビニル・コ・マレイン酸ブチル・コ・アクリル酸イソボルニル、ポリ（酢酸ビニル）シアノメチルジフェニルカルバモジチオアト、ポリ（けい皮酸ビニル）、ポリ（エチレン酢酸ビニル）およびポリ（ステアリン酸ビニル）、ならびに、アクリル酸およびメタクリル酸から製造されるポリマーを含む、上記化合物の共重合体または三元共重合体（タ―ポリマー）が含まれる。

市販の接着剤としては、Titebond（登録商標） III （米国オハイオ州コロンバスのFranklin International社製）およびこれに類似したSika社製、Selleys社製、Bostik社製の接着剤が、好適な熱可塑性接着剤である。

既述の通り、熱可塑性樹脂は、固化後だけでなく固化工程も含めた加工中に架橋する。具体的には、PVAなどの熱可塑性樹脂材料は、適切な反応性架橋剤の使用により架橋する。本発明者らは、架橋しない熱可塑性接着剤を使用して形成した加工木材製品の物理特性が、架橋剤と組み合わせた熱可塑性接着剤を使用して形成した加工木材製品と比較して劣っていることを発見した。例えば、臨界の厚みより薄い木片と、架橋剤を添加しないPVA接着剤を使用して形成した加工木材製品は、３時間の煮沸試験に持ちこたえることはできなかった。一方、架橋剤を添加したPVA接着剤を使用して形成した加工木材製品は、同一の試験で良い結果を示した。十分に硬化または架橋していない架橋剤を添加したPVA接着剤も3時間の煮沸試験に持ちこたえることができなかった。このように、熱可塑性物質の架橋が臨界レベルを超えることにより、加工木材製品に望ましい物理特性が付与される。

一実施形態では、架橋剤はN－メチロールアクリルアミド、炭酸ジルコニウムアルミニウム、塩化アルミニウム、ホウ砂、塩化マグネシウム、p-トルエンスルホン酸、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、トリメチロールメラミン、アンモニウム銅錯体、クロム錯体、有機チタネート、重クロム酸塩、ポリアルデヒド、ブチルアルデヒド、クロロギ酸エステル、尿素、イソシアネート、および炭酸ジルコニウムアンモニウムから選択される触媒または反応剤である。熱可塑性接着剤は、エトキシ化、プロポキシル化、シアノエチル化、ガンマ線への暴露または電子線架橋によって架橋させることもできる。必要であれば、熱可塑性樹脂を製造して、特定の架橋剤と反応させてもよい。本明細書で使用される用語「架橋」は、広く用いられ、共有結合架橋およびイオン架橋（すなわち、錯体形成）も含む。
特定の実施形態では、架橋剤は塩化アルミニウムである。他の特定の実施形態では、架橋剤はP-トルエンスルホン酸である。

他に使用できる架橋剤は、ジアルデヒドである。ジアルデヒドは、一般式OHC-R-CHOを有してもよい。式中Rは結合または、脂肪族基、脂環式基、芳香族基、複素環式基などの2価の有機基である。一実施形態では、Rは1～12の炭素原子を有する、2価の脂肪族炭化水素基である。グリオキサール（R=結合）、マロンジアルデヒド（R=CH2）、スクシンアルデヒド（R=CH₂CH₂）およびグルタルアルデヒド（すなわち、R=CH₂CH₂CH₂）は、好適なジアルデヒドである。一実施形態では、架橋剤はグリオキサールである。他の実施形態では、架橋剤はグルタルアルデヒドである。
架橋剤量は、0.1～20重量％としてもよい。

既述の通り、熱可塑性接着剤は、臨界架橋量を超えて架橋する。製品が高温でその固化形状を保持する場合に、「臨界架橋量」に到達する。換言すると、理論によって制限されるものではないが、加工木材製品中の木片は、膨張して初期形状になる傾向があるが、架橋により接着剤に十分な機械的補強が為されるため、木片から生じる内部応力に耐えることができる。

熱可塑性接着剤は、加工木材製品の形成中、適切であればいかなる段階においても架橋（または「硬化」）させることができる。加工木材製品の形成中の圧縮ステップで木片を圧縮する際に、架橋の少なくとも一部生じるのが、好ましい。以下に詳述するように、接着剤塗布木片は、通常、熱可塑性接着剤の少なくとも一部が硬化する条件で、モールド内で圧縮して、一部硬化された加工木材製品を形成する。その後更に硬化して加工木材製品を提供することもできる。製造工程のあらゆる段階で架橋剤を添加することができるが、木質材料の木片をモールド内で組み立てる前に、熱可塑性接着剤と架橋剤に接触させ、架橋量が最終製品全体に、比較的均一に確実に行き渡るようにすることが有益な場合もある。
接着剤の物理特性を事前に選択して、室温より低温のTgとすることにより、製品の通常使用温度で接着剤は、「ゴム状」になる。

加工木材製品に好ましい特性を付与するために、架橋した熱可塑性接着剤に添加剤を含有させてもよい。好ましい添加剤には、膨張抑制剤、殺菌剤、殺虫剤、着色剤、UV安定剤、充填剤、増量剤、耐火剤、防火剤、ファイバーなどが含まれるが、それに限定されるものではない。熱可塑性接着剤に、添加剤を添加してから、木片に塗布してもよい。この結果、添加剤を加工木材製品へ導入する製造工程が簡略化する。任意選択で、添加剤が、加工時に接着剤から木片中に移行するように設計することもできる。

また、接着剤を塗布する前に、添加剤を木片に直接添加してもよい。これにより、添加剤が木片に浸透し、ベニヤ全体、ひいては、最終製品全体を保護することができる。これにより、今日の木材製品で使用できる添加剤より低水準の一部の添加剤を使用できる、という利点を有する。

また、木片に接着剤を塗布してから添加剤を添加してもよい。これにより、接着剤中に添加材が含有するが、木片への塗布前の、接着剤の安定性、可使時間または粘度などの特性には影響を及ぼさない。

好適な添加剤としては、リグニンおよびタンニン酸が挙げられる。実際、本発明者らは、ジアルデヒド架橋剤と共に添加物としてリグニンおよび／またはタンニン酸を添加すると、（リグニンおよび／またはタンニン酸を添加しない製品と比較して）膨張が少なく、屋外暴露耐性がより高い加工木材製品が生産される、ことを発見した。

好適な殺菌剤には、真菌を殺し、破壊し、抑制し、または不活性化し、増殖を防ぐいかなる化学物質も含まれる。殺菌剤は、合成品または生合成品であってもよく、有機、無機いずれの化合物を含んでもよい。殺菌剤は、固体体（例えば粉）、液体、または固体と液体の組み合わせのいずれでもよい。Concise Chemical and Technical Dictionary, Fourth Enlarged edition, Bennett, Chemical Publishing Company, NY, N.Y. (1986), McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science & Technology, Fourth Edition, Parker, McGraw-Hill, NY, N.Y., (1998)を例として参照のこと。適切な殺菌剤の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、酢酸銅アンモニア（CAA）、ナフテン酸銅、およびそれらの組み合わせが挙げられる。

殺虫剤は、いかなる化学薬品でもよいが、関連の政府統制機関により承認済みの薬品であることが、好ましい。適切な殺虫剤の例としては、炭酸アンモニア銅などの銅含有殺虫剤が挙げられる。一実施形態では、殺虫剤はシロアリの軽減、抑制、または駆除に有益である。

最適なUV安定剤には、UV安定剤として知られている、ベンゾフェノン、トリアゾール、サリチル酸、ホルムアミジン、安息香酸エステル等が挙げられる。そして、以下の材料が好ましい。Sanduvor VSU: 2-エチル-2-エトキシアニリド（Sandoz Corp.商標）、Tinuvin 144および770: ヒンダードアミン光安定剤（HALSのCiba Geigy商標）、Irgastab 2002: リン酸ニッケル（Ciba-Geigy商標）、2,2’-ジヒドロキシベンゾフェノン, 2,2,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン,2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン, 2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジエトキシベンゾフェノン,2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジプロポシキベンゾフェノン,2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジブトキシベンゾフェノン, 2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-4’-エトキシベンゾフェノン, 2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-4’-プロポシキベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4, 4’,5’-トリメトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-メチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-エチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-プロピルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-メトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4,4-ジエトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-プロポキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-ブトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4’-クロロベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-4; -ブロモベンゾフェノン, 2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール, 2-(2’-ヒドロキシ-5’-t-ブチルフェニル) ベンゾトリアゾール, 2-(2’-ヒドロキシ-3’-メチル-5-t’-ブチルフェニル) ベンゾトリアゾール, 2-(2’-ヒドロキシ-5’-シクロヘキシルフェニル) ベンゾトリアゾール, 2-(2’-ヒドロキシ-3’, 5’-ジメチルフェニル) ベンゾトリアゾール, 2-(2’-ヒドロキシ-5’-t-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾールおよび, 2-(2’-ヒドロキシ-3’-di-t-ブチルフェニル) ベンゾトリアゾール, 2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-4’- ブトキシベンゾフェノン, 2,2’-ジヒドロキシ-4-エトキシ-4’-プロポキシベンゾフェノン, 2,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン, 2,3’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-4’- ブトキシベンゾフェノン, 2,3’-ジヒドロキシ-4,4,5’-トリメトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4,4,5’-トリメトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4,4,6,’-トリブトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシ-2,4’-ジブチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-プロポキシ-4,6’-ジクロロベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-プロポキシ-4’,6’-ジブロモベンゾフェノン, 2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-エトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-プロポキシベンゾフェノン,2-ヒドロキシ-4-ブトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-メチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-プロピルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-ブチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-t-ブチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-クロロベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-2’-クロロベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4-メトキシ-4’-ブロモベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4, 4’-ジメトキシベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4, 4’-ジメトキシ-3-メチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ-3-メチルベンゾフェノン, 2-ヒドロキシ-4, 4’-2’-エチルベンゾフェノン, および2-ヒドロキシ-アセトフェノン。

また、UV吸収剤および保護剤として、酸化亜鉛（ZnO）などのナノ粒子を接着剤中に使用してもよい。理論に束縛されるものではないが、このナノ粒子は、有害の可能性がある紫外線を吸収するが、可視スペクトル領域は透明のままであるため、木材製品の色または外観に影響を及ぼさない、という利点を有する。他のナノ粒子としては、二酸化チタンが含まれるが、これに限るものではない。

好適な充填剤（フィラー）には、作業性、強度または他の品質を向上させるために、接着剤に添加される物質が含まれる。例えば、接着剤、ひいては、最終加工木材の圧縮強度および／または接着強度を向上させるために、フィラーはファイバーとすることができる。ファイバーとしては、グラスファイバー、カーボンファイバー、セルロースファイバー、セルロースナノチューブ、カーボンマイクロフィバー、カーボンナノファイバー、カーボンマイクロチューブル、カーボンナノチューブなどを挙げることができる。

難燃性の特性を加工木材製品に付与するために、発泡性のセラミック粒子を接着剤に添加してもよい。水和金属ケイ酸塩、ホウ砂、ホウ酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、およびホウ酸亜鉛が、この目的に適した材料である。

耐火特性を加工木材製品に付与するために、加熱時に水を放出する金属水和物、ハロゲン化難燃剤、チャー形成添加物、および低融点ガラスを接着剤に添加してもよい。

接着剤塗布木片の水分量は、その後、平衡含水率にほぼ戻る。必要に応じて、接着剤塗布木片を、空気乾燥または加熱を含む適切な方法により、乾燥することができる。熱風、マイクロ波、無線周波数または赤外線により加熱することができるが、これらの方法により、加熱に要する時間が左右される。その後、水分または溶媒を望ましいレベルまで取り除く。

接着剤塗布木片は、望ましい形状に組み立てる前に、加熱してもよいし、または、圧縮ステップ中に熱可塑性接着剤の架橋を開始するのに加熱を必要としなくてもよい。一実施形態では、接着剤塗布木片は、成形に必要な温度まで加熱してから、モールド内に配置するため、成形中に加熱が不要となり、作製されたモノリスを介した熱伝導により制限される。成形中更なる加熱が不要であることにより、硬化工程だけでなく、熱によりモールド内における木片同士の適合を補助する工程も加速されるという利点がある。また更に、木材の低熱伝導率がブロック全体の熱を制限していないため、プレス内での工程時間が短縮されるという利点もある。接着剤塗布木片の加熱到達温度は、圧縮前の接着剤の架橋を防ぐまたは最小限にするのに十分低い温度であることが、理想的である。一実施形態では、接着剤塗布木片は、例えば約50℃から約100℃までの加熱のように、約50℃～約200℃の範囲で加熱する。特定の実施形態では、接着剤塗布木片は、約75℃まで加熱する。このステップにより、接着剤は少なくとも部分的に乾燥し、個々の接着剤塗布木片は加熱される。接着剤塗布木片をモールド内で組み立てる前に加熱することにより、圧縮ステップで必要な熱は、単にモールドを介して与えられるだけではない。この方法においては、モールド内で組み立てられた木片の厚みは、圧縮段階で唯一の熱源として外部の熱源を用いる場合と比較すると、あまり重要でない。すなわち、圧縮工程をより迅速に進行することが可能であり、モールド内で木片の最深部を望ましい温度まで加熱するのに要する時間が短縮される。

接着剤塗布木片は、5分、6分、7分、8分、9分、10分、11分、12分、13分、14分、15分、16分、17分、18分、19分、20分、21分、22分、23分、24分、25分、26分、27分、28分、29分、30分、31分、32分、33分、34分、35分、36分、37分、38分、39分または40分のように、約1分～約40分加熱してもよい。一実施形態では、接着材塗布木片は、約10分～約12分加熱することができる。

その後、接着材塗布木片は、圧縮前に組み立てる。接着剤塗布木片は、モールド内、プレス機のプラテン上またはプラスチックの剥離シート上で組み立てることができる。一実施形態では、木片はモールド内で組み立てる。木片は、一般的にモールド内で配列する。モールドは、正方形、長方形、平面または若干の湾曲など、好適などのような形状でも、予備成形モノリスを供給することができる。本明細書に記載された工程の利点は、モールドを（例えば湾曲）形成することにより、成形された加工木材製品を提供することができる、ことである。例えば、厚みのない加工木材製品は、家具または自動車の装飾に使用できる。モールドは好適に形成することができ、加工木材製品に転移できる表面の特徴（例えば、へこみ、くぼみなど）を付与することができる。

組み立てられた木片の高さは、モールドの高さをより低いか、高いか、または実質的に同一の高さであってもよい。一般に、プレス工程では、組み立てられた木片を一緒に圧縮成形することにより、材料の横断面が未プレスの組み立てられた木片より小さくなる。

一般に、木片はモールド内に配列する。一実施形態では、繊維方向における木片の長さは、モールドの長さと実質的に同一である。図1で最もよくわかるように、モールドのベースに対する木片の方向を利用して、最終加工木材製品に種々の視覚効果を生み出すことができる。例えば、モールドのベースに平行に木片を配置すると、最上にある木片の外観を有する加工木材製品ができる。一般にモールドのベースと垂直に木片を配置すると、縞模様の外観を有する加工木材製品ができる。モールドのベースに対し角度をつけて木片を配置すると、より一層木目の外観を有する加工木材製品ができる。種々の材種または種々の色の木片を使用して、加工木材製品に望ましい効果を備えることも可能である。本明細書に記載の工程では、加工木材製品の物理特性に重大な影響を及ぼすことなく、木片を幅広い種々の配置にできるという利点がある。

接着剤塗布木片を組み立てた後、加圧し、組み立てられた木片を圧縮して固化させる。圧縮には適切なプレス機を使用することができる。組み立てられた接着剤塗布木片に加圧するために、適切なプレス装置および／または手段を採用できる。圧力により、閉じ込められた空気が組み立てられた接着剤塗布木片から押し出され、木材表面間に分子接触が生じ、接着剤が木材構造体に浸透し、より効果的な機械的結合が実現される。換言すれば、圧縮工程において、接着剤は、接着剤同士および木片と反応する。更に、圧縮工程において、木片が機械的に変形する結果、隣接する木片同士が互いの形状に適合し、少なくともある程度まで互いに噛み合うようになり、これにより、製品の硬度および耐久性が高まる。組み立てられた接着剤塗布木片には、約0～100MPの圧力を加圧してもよい。一実施形態では、組み立てられた接着剤塗布木片は、例えば約6～10MPaのように、約4～約20MPaの範囲で加圧する。

前述の通り、接着剤塗布木片は、組み立て前に加熱してもよく、組み立て前に木片を加熱することから生じる、加工上の利点がある。しかし、木片は、あるいはまたは更に、圧縮ステップ中に加熱してもよい。例えば、加熱したモールドを使用してもよい。

熱可塑性接着剤が架橋し、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品が形成される。使用する熱可塑性樹脂および架橋剤によるが、架橋は、圧縮工程中に加熱することにより開始させてもよく、または、圧縮工程中に室温で開始させてもよい。組み立てられた接着剤塗布木片は、この工程中、約70℃～約150℃の温度に維持してもよい。この伝導熱伝達により、効果的な接着剤の硬化が促進する。圧縮工程は、約5分～約90分かかる可能性がある。一実施形態では、圧縮工程は約20分間、実行される。

架橋工程および圧縮工程により、完全に硬化した、または部分的に硬化した加工木材製品が得られる。用語「少なくとも部分的に硬化した加工木材製品」には、部分的に硬化した製品および完全に硬化した製品も含まれる。

接着剤塗布木片を圧縮工程前または圧縮工程中に加熱する場合、少なくとも部分的に硬化した加工木材製品は、（モールドから）取り外す前に冷却してもよく、またはまだ温かいうちに取り外してもよい。後者の場合、部分的に硬化した加工木材製品をまだ温かいうちに（モールドから）取り外すことにより、加工上の利点が生じる可能性がある。具体的には、フェノールホルムアルデヒド樹脂を使用した製品では、樹脂がモノマー／プレポリマーから形成されるため、モールドから取り外す前に製品を冷却する必要がある。すなわち、硬化時間が比較的長く、製品を熱いうちにモールドから取り外した場合、製品がばらばらに壊れる傾向がある。部分的に硬化した加工木材製品をまだ温かいうちにモールドから取り外すことができる場合は、必要なエネルギーと時間が低減される。

一実施形態では、部分的に硬化した加工木材製品に、更に硬化を行い、加工木材製品を提供することもできる。更なる硬化は、必要に応じて、最高140℃の温度で最長4時間、行ってもよい。

加工後、加工木材製品はモノリシックであり、製品内に隙間または割れ目が実質的にない。加工条件および材種によるが、密度は0.6～1.2、これに対応する硬度は0.4～3.0（5mmボールを用いた改良型Janka硬度試験による、図8参照）となる。ベニヤ内の木材繊維が試験サンプルと実質的に同じ長さであるブロックまたはブロックをカットした一部分の弾性係数（MOE）および破壊係数（MOR）は、同一材種の従来の木片と類似している（表１参照）。重要なことは、加工木材製品は、その作製に使用する材木に類似した機械的特性と視覚的外観を有し、先行技術の加工木材製品とは非常に異なっている。

表1－弾性係数（MOE）および破壊係数（MOR）

一実施形態では、加工木材製品は、例えば約10重量％（w/ｗ）未満または約6重量％（w/ｗ）未満など、約15重量％（w/ｗ）未満の接着剤を含む。
本明細書記載の工程により形成される加工木材製品も本明細書で提供される。

実施例
試験－沸騰水中での加工木材ブロックの膨張

煮沸試験は、接着剤の耐久性を選別するために用いられる、厳しい試験である。水道水中、100℃～105℃（軽い煮沸）で3時間、煮沸試験を実施した。その後、ブロックを室温で2～3日乾燥させてから、計測を実施した。
初期および最終（試験後）のブロックのx, z,およびy寸法（図2）を計測し、次の方程式を用いて膨張率を計算した。

このようにして、各方向における膨張率を計算したが、ベニヤの方向により、yおよびzの寸法の膨張率のみ著しい変化を示した。
試験－改良型Janka硬度試験

5mmボール使用し、（ASTMD1037に基づく）Janka硬度試験方法を用いて、硬度を計測した。ブロックの最大面で取った5回の計測値を平均した。硬度はブロックの密度に関連があることは明らかである。
試験－動的粘弾性測定（DMA）

接着剤の熱機械的特性は、TA Instruments社製Q800 DMをテンションモードを用いて、昇温速度3C/minで、乾燥した接着剤の薄膜により評価した。
試験－弾性係数（MOE）および破壊係数（MOR）
ASTMD1037-06aに基づいて、インストロン引張試験機を用いて、３点曲げモードで、典型的な90mm間隔により、MOEとMORを評価した。
すべてのサンプルの試験結果は、特に明記しない限り、表2に示す。
実施例1－シドニーブルーガムと架橋型接着剤を用いた加工木材製品の製造

厚み2～3mm、実質的に平衡な含水量を有するシドニーブルーガムの単板片をモールドに適合するような個々の片に切断し、熱可塑性接着剤エマルジョン（10～15重量％（ｗ/ｗ）の水を加えたFranklin Titebond 3; 以降「TB3」と称す）をブラシで塗布した。接着剤は、この段階で、ローラー、スプレーまたは浸漬により、塗布することも可能である。その後、単板片は、接着剤が実質的に透明になるまで乾燥させた後、金型の中へ入れ、圧縮した。接着剤は、80～100℃で、8~12Tの負荷の下、約30分間、硬化した。成形時間後、モールドと加工木材ブロックは、圧力から解放し、周囲温度まで冷却した。モールドから取り外す際に、ブロックの形状変化または変形はなかった。

ブロックは、試験用に切断して複数の片にし、そのうちの1片を水中で3時間煮沸した。別の片は、5mmの鋼製押球を用いた改良型Janka 硬度試験を使用して、硬度試験を実施した。試験結果は、表2に示す。
実施例2－非架橋型接着剤を用いた加工木材製品の製造試験
非架橋型PVA接着剤であるSelleys Aquadhereを接着剤として用いた他は、実施例１と同様の方法でブロック状の加工木材製品を製造した。
この実施例は、架橋しない接着剤を用いるとベニヤ片を十分に接着することができず、ブロック状の加工木材製品は試験で不合格となったことを示す。（図3）
実施例3～5－低レベルの架橋型接着剤を用いた加工木材製品の製造試験

いずれも低レベル架橋型PVA接着剤である、Selleys Aquadhere+（実施例3）、Bostik AVXL＋（実施例4）、およびHenkel F8（実施例5）を接着剤として用いた他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。
これらの実施例は、低レベルの架橋を示す接着剤からは望ましい結果が得られないことを示す。
実施例6～8－他の架橋型接着剤を用いた加工木材製品の製造

架橋型PVA接着剤であるHenkel DLAU7（実施例6）、架橋型PVA接着剤であるHenkel KL325（実施例7）、および架橋型ポリウレタンエマルジョン接着剤であるHenkel UK5400（実施例8）を接着剤として用いた他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。
これらの実施例は、十分なレベルの接着および架橋を示す接着剤を用いて製造するブロック状の加工木材製品が、煮沸試験に合格することを示す。
実施例9－追加の架橋型添加剤（グリオキサール）を添加した加工木材製品の製造

追加の架橋剤としてTB3接着剤に2.5％のグリオキサールを添加した他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。生じる反応すべてを確実に完了させるために、プレス時間を40分まで延長した。

この実施例は、市販の接着剤に架橋添加剤を使用することで、良好なブロック状の加工木材製品が製造され、（煮沸試験後の）膨張の挙動が改善したことを示す。（図4-6）。
実施例10－追加の架橋添加剤（グルタルアルデヒド）を添加した加工木材製品の製造

追加の架橋剤としてTB3接着剤に2.5％のグルタルアルデヒドを添加した他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。生じる反応すべてを確実に完了させるために、プレス時間を40分まで延長した。

この実施例は、市販の接着剤に架橋添加剤を使用することで、良好なブロック状の加工木材製品が製造され、（煮沸試験後の）膨張の挙動が改善したことを示す。（図6）

実施例11－代替材種（マツ）を用いた加工木材製品の製造
ラジアータパインベニヤを用いた他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。
この実施例は、代替材種（この場合は軟材）を使用して、良好な加工木材製品を製造できる、ことを示す。

実施例12－代替材種（マツ）を使用し、非架橋型接着剤を用いた、加工木材製品の製造
ラジアータパインベニヤを用いた他は、実施例２と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。
この実施例は、架橋しない接着剤を使用するとベニヤ片を十分に接着させることができず、ブロック状の加工木材製品は不合格となる、ことを示す。

実施例13－代替材種（マツ）を使用し、架橋型接着剤を用いた、加工木材製品の製造
ラジアータパインベニヤを用いた他は、実施例７と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。

この実施例は、代替材種（この場合は軟材）を使用して、架橋型PVAベースの接着剤を使用した場合に良好なブロック状の加工木材製品を生産することができる、ことを示す。

実施例14－代替材種（ブルーガム）を使用し、架橋添加剤を用いた、加工木材製品の製造

接着剤Henkel KL442を用いた他は、実施例１１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。ブロック中の木片は接着せず、ブロックはモールドから取り外す際にばらばらになった。
この実施例は、固化形状を保持するモノリスを形成するために、すべての接着剤が使用できるわけではない、ことを示す。

実施例15－代替材種（マツ）を使用し、架橋添加剤を用いた、加工木材製品の製造
接着剤に5wt％のグリオキサールを添加した他は、実施例１１と同様の方法で、プレス時間20分で、ブロック状の加工木材製品を製造した。

この実施例は、市販の1-pack接着剤に架橋添加剤を使用すると、良好なブロック状の加工木材製品が製造され、（煮沸試験後の）膨張の挙動が改善した、ことを示す。

実施例16－代替材種（マツ）を使用し、架橋添加剤を用い、より長いプレス時間をかけた、加工木材製品の製造
プレス機でより長い硬化時間（40分）を実施した他は、実施例１５と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。

この実施例は、市販の1-pack接着剤に架橋添加剤（グリオキサール）を使用すると、良好なブロック状の加工木材製品が製造され、（煮沸試験後の）膨張挙動が改善した、ことを示す。

実施例17－代替材種（マツ）を使用し、架橋添加剤を用い、より長いプレス時間をかけ、後加熱処理を施した、加工木材製品の製造
オーブンにて、120℃で2時間、後加熱処理を行った他は、実施例１６と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。
この実施例は、この方法を使用して製造したブロック状の加工木材製品は、高温で安定している、ことを示す。

実施例18－代替材種（竹）を使用した、加工木材製品の製造
木材ベニヤの代わりに竹のストランドを用いた他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。

実施例19~23－代替材種を使用した、加工木材製品の製造

ブラックバット（実施例19）、レッドメープル（実施例20）、タスマニアンオーク（実施例21）、ユーカリプッスグランディス（実施例22）、アスペン（実施例23）の各単板のストランドを用いた他は、実施例５と同様の工程で、ブロック状の加工木材製品を製造した。

実施例18～23は、この工程により、種々の材種を利用して、成形後および3時間の煮沸試験後もその形状を保持するブロック状の加工木材製品を製造できる、ことを示す。これらのブロックは、通常の硬材に類似した機械的特性を有する。
実施例24－過度に厚みのあるベニヤを用いた、加工木材製品の製造試験

厚板から切断した厚さ約10mmのブラックバット薄片を用いた他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。結果として製造されたブロック状の加工木材製品は、低品質で数多くの割れ目を有するため、モノリス構造を形成しなかった。

実施例25－プレス段階中に加熱しない、加工木材製品の製造
プレス中に加熱しなかった他は、実施例１と同様の方法で、ブロック状の加工木材製品を製造した。
これは、室温硬化型接着剤を含有する木材ブロックを周囲温度で硬化することにより、ブロック状の加工木材製品を製造できる、ことを示す。

実施例26および27－プレス機からのコールドリリースによる加工木材製品の製造

実施例1の方法に従い、ブルーガムベニヤ（実施例26）またはユーカリプッスグランディス（実施例27）を使用し、ブロック状の加工木材製品を製造した。これらの実施例では、ホットプレスにおける水冷システムを用いることにより、モールド内でブロックを40℃未満になるまで冷却した。

これらの実施例は、工程条件を変えることにより、より高密度および高硬度を実現できる、ことを示す。更に、マツベニヤのブロックについて、工程条件を部分的に変えることにより実現可能な密度特性および硬度特性の範囲を図8に示す。
実施例28－高い含水率を有するベニヤを用いた、加工木材製品の製造試験

実施例11の方法に従うが、成形前にベニヤ片の過度な水分を乾燥させずに、ブロックを製造した。ブロックは、モールドから取り外す際に、なお湿気およびたわみがあり、ベニヤ片は互いに接着しなかった。
この実施例は、極度に高い含水率は望ましくない、ことを示す。
実施例29－ホットリリース後に後熱処理を施す、加工木材製品の製造

実施例1に従うが、ユーカリプッスグランディスを用い、ついで、オーブンにて140℃で2時間、後熱処理をして、ブロック状の加工木材製品を製造した。ブロックは、モノリス形状を保持した。
実施例30～35－異なる配列のベニヤを利用した、加工木材製品の製造

図7に示す通り、ベニヤを異なる方法で配向（配列）した。実施例1の方法を用いて、モールド内でベニヤを各種配列として、ブロックを製造した。実施例1は図7Cに示す配列とし、実施例30および31は図7Aに示す配列とし、実施例32および34は図7Eに示す配列とし、実施例33は図7Dに示す配列とし、実施例35は図7Fに示す配列とした。

これらの実施例により、ベニヤの配向は、上平面またはブロックの長さに沿った切断面の視覚的外観に大きく影響するが、機械的特性（密度および硬度）には実質的に影響を与えない（表3）、ことが示される。
表2－実施例に従って製造した、ブロック状の加工木材製品の物理的特性および機械的特性 （Ex#は実施例番号）

注記：「保持形状」：モールドから取り外した後、モノリシックな圧縮形状を保持すること。
「煮沸試験」：3時間の煮沸中、実質的に形状を保持し、著しく壊れたりひびが入らない、こと。
MOE：弾性係数、MOR：破壊係数。

表3－モールド内における木材ベニヤの配向の違いが硬度および密度に及ぼす影響
（Ex #は実施例番号）

本明細書および次の特許請求の範囲全体を通して、文脈がほかの意味を必要としない限り、「備える」および「含む」という語、ならびに「備えている」および「含んでいる」などの変形は、記載された整数または整数群の包含を意味し、他のいかなる整数または整数群の排除も意味するのではない、ということを理解されたい。

本明細書における先行技術への言及は、そのような先行技術が共通の一般常識の一部を形成するという示唆としての常識ではなく、そのように解釈されるべきでもない。

本発明が記載された特定の用途に限定されないことは明らかである。また、本発明は、本明細書に記載または図示される特定の要素および／または特徴に関して好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、開示された１つまたは複数の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載され、定義された本発明の技術的範囲から逸脱することなく、多数の再構成、修正および置換が可能であることを理解すべきである。

Claims (10)

1. パーティクルボード以外の加工木材製品であって、臨界架橋量を超えて架橋された熱可塑性接着剤により、接着接合した複数の天然木片を含み、
   前記加工木材製品は、100℃～105℃で煮沸試験を行ったとき、その固化形状を保持し、架橋した熱可塑性接着剤は、70℃未満のガラス転移点を有し、使用温度でゴム状である、ことを特徴とする加工木材製品。
2. 加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は30℃未満のガラス転移点を有する、ことを特 徴とする請求項1に記載の加工木材製品。
3. 加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は20℃未満のガラス転移点を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の加工木材製品。
4. 複数の天然木片の隣接する木片は、形状が互いに適合している、ことを特徴とする請求項１に記載の加工木材製品。
5. 加工木材製品は15重量% (w/w)未満の接着剤を含有する、ことを特徴とする請求項1に記載 の加工木材製品。
6. パーティクルボード以外の加工木材製品であって、臨界架橋量を超えて架橋された熱可塑性接着剤により、接着接合した複数の天然木片を含み、
   架橋した熱可塑性接着剤は、70℃未満のガラス転移点を有し、使用温度でゴム状であり、
   組み立てられた各木片は圧縮前のべニア断面と異なるべニア断面を有する、ことを特徴とする加工木材製品。
7. 加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は、30℃未満のガラス転移点を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の加工木材製品。
8. 加工木材製品中の架橋した熱可塑性接着剤は、20℃未満のガラス転移点を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の加工木材製品。
9. 複数の天然木片は、木片同士が互いの形状に適合するように機械的に変形された、ことを特徴とする請求項６に記載の加工木材製品。
10. 加工木材製品は、１５重量% (w/w)未満の接着剤を含有する、ことを特徴とする請求項６に記載の加工木材製品。