JP2603881B2 - 複合板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は建材用又は家具用部材として用いられる複合
板及びその製造方法に関する。

＜従来技術及びその課題＞ 一般に挽材、合板、単板積層板（LVL,LVB）と呼ばれ
る木質板は、建築用及び家具用部材として多種多様な用
途に用いられているが、これらは一定の繊維方向を有す
るため、水分の吸放出に伴って膨張収縮が発生し、特に
繊維方向に対して垂直の方向への膨張率が大きく、寸法
安定性に欠ける。更に表面に導管孔が存在するため、表
面塗装、紙貼り等の加工の際にシーラー処理、目止処理
等の下地処理を施す必要がある等の問題点を有してい
た。

また、最近良質木の枯渇によりこのような木質板は価
格上昇傾向にあり、そのために、木材小片を接着して成
る木削片板が安価で且つ資源の有効利用に適合した材料
であるとして注目されるに至っている。

しかしながら、木削片板は木削片を接着して得られる
ものであるため表面が非常に粗く、表面への化粧が困難
である。一般には、厚い化粧シート状物を貼着して表面
化粧を行う必要があり、高価なものとなってしまう。ま
た表面剥離強度が低く、個々に繊維方向を持った木削片
の集合であるために水分の吸放出による膨張収縮が著し
く、化粧目的で表面に貼着した化粧シート状物の剥離や
クラックが発生し易い。更には、化粧シート状物の貼着
に際して尿素樹脂及びフェノール樹脂等の接着剤を多量
に用いるためホルマリン臭が強く残り、家具等に用いた
場合このホルマリン臭が家具内にこもる等の問題を有し
ていた。

このような木削片板を改良したものとして、表層の木
削片は精で薄く、中心層の木削片は粗なものから構成さ
れた所謂３層ボードが知られている。この３層ボードは
単層の木削片板に比べた場合、表面にある程度の平滑性
が与えられ、曲げ強度の改善にも寄与することができる
が、依然として前記した木削片板の有する根本的な欠点
を解消することはできない。更に、表層の平滑性を高め
るために表層部における木削片を短く（細かく）薄いも
のにすると、木削片同士の絡み合いによる結合力が小さ
くなり、同様の曲げ強さを維持するためには多量の接着
剤を必要とする等の問題点を有していた。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明はこのような現状に鑑みて木削片板における上
記問題点を解消することを目的として鋭意工夫の末に創
案されたものである。

即ち本発明は、少なくとも表面に、木質繊維の細胞孔
内及び／又は細胞孔内壁面及び／又は該木質繊維の外周
部に不燃性無機化合物が充填又は付着或は固着された木
質繊維層を配し、該木質繊維層に木削片層が積層されて
成ることを特徴とする複合板である。かかる木質繊維層
を表裏両面に配し、表裏の該木質繊維層間に木削片層を
配して複合板とすることもできる。木削片層は、木削片
中の細胞孔内及び／又は細胞孔内壁面及び／又は該木質
繊維の外周部に不燃性無機化合物が充填又は付着或は固
着された木削片層とすることができる。

また本発明による複合板の製造方法は、木材を解繊し
て得られたものであって、その細胞孔内及び／又は細胞
孔内壁面及び／又は該木質繊維の外周部に不燃性無機化
合物が充填又は付着或は固着された木質繊維に接着剤を
添加して形成される木質繊維マット層が表裏両面に配さ
れ、これら表裏の木質繊維マット層の間に、木材を切削
して得られる木削片に接着剤を添加した木削片マット層
が配されるように積層した後、圧締して接着一体成形す
ることを特徴とする。

本発明による複合板は、例えば第１図に示す構成であ
り、表面及び裏面に不燃化処理された木質繊維層1a,1b
を配し、表裏の木質繊維層1a,1bの間に木削片層２を配
して積層一体化されている。

木質繊維層1a,1bは、例えばラワン、カポール、栗、
ポプラ等の広葉樹材又は松、杉、檜等の針葉樹材をチッ
プにした後、常法に従って解繊して得られた木質繊維
を、その細胞孔内及び／又細胞孔内壁面及び／又は該木
質繊維の外周部に不燃性無機化合物を充填又は付着或は
固着せしめることによって不燃化処理して得られる不燃
性木質繊維から構成される。

木削片層２は、小径木、製材廃材、原木むき芯、廃材
チップ等を原料として切削及び破砕した木削片を用い、
必要に応じて木質繊維と同様の方法で不燃化処理された
木削片から構成される。

本発明の複合板の製造方法について以下第２図を参照
しながら説明する。木質繊維製造ラインと木削片製造ラ
インとにより夫々接着剤の添加された木質繊維と木削片
とを製造し、表面及び裏面に接着剤の添加された木質繊
維層マットが配されると共に、表裏の木質繊維層マット
の間に木削片層マットが配されるよう積層した後、圧締
して接着一体成形することにより、本発明の複合板が製
造される。以下各工程について詳述する。

木質繊維製造ライン 例えば松、杉、栂、檜等の針葉樹材又はラワン、カポ
ール、アピトン、クルイン、栗、ポプラ、ヤナギ等の広
葉樹材の原木、剥心、廃材等の一種又は複数種を木材チ
ップとし、これを高温高圧蒸気下で蒸煮して脱脂軟化処
理した後、解繊装置によって解繊して木質繊維を得る。
この木質繊維は長さが１〜30mm、太さが直径２〜300μ
程度のものが大半を占める。この木質繊維は、木材の細
胞や導管孔或は仮導管孔から成る細胞孔が数本ないし数
十本束になった形をしており、繊維外周部の細胞壁は引
き裂かれたり割れ目を生じたりしていることが多い。ま
た木質繊維として、サトウキビ、トウモロコシの茎、ヤ
シ殻等をチップとした後これを解繊して得られるバヤス
を代用することもできる。

得られた木質繊維を乾燥装置に投じてその含水率が７
〜15％程度となるように調整する。

この乾燥された木質繊維の細胞孔、導管孔等の空隙部
に不燃性無機化合物を充填させ、或は細胞孔内壁に沿っ
て層状に該不燃性無機化合物を固着又は付着させ、更に
木質繊維の外周部にも該不燃性無機化合物を固着又は付
着させることによって、不燃化処理を行う。この不燃化
処理は例えば下記工程によって行うことができる。即
ち、木質繊維を水溶性無機塩の水溶液（以下「第１液」
と称す）中に十分に浸漬させて含浸させる。この際、減
圧又は化圧を加えて含浸処理を強制的に促進させると有
効である。また木質繊維を乾燥することなく高含水率状
態として、或は一旦乾燥した後に水または温水に浸漬し
て吸水させこれを飽水状態とした後に、第１液中に浸漬
させて拡散含浸させても良い。第１液としては、MgCl₂,
MgBr₂,MgSO₄・H₂O,Mg（NO₃）_２・6H₂O,AlCl₃,AlBr₃,Al₂
（SO₄）₃,Al（NO₃）_３・9H₂O,CaCl₂,CaBr₂,Ca（NO₃）₂,
ZnCl₂,BaBr₂,BaCl₂・2H₂O,Ba（NO₃）_２等の水溶液が例
示される。木質繊維を第１液に浸漬含浸することによっ
て溶質の無機塩のイオンが拡散により木質繊維の細胞孔
内にまで入り込む。

次いで余剰分の第１液を除去するために脱液処理を行
う。脱液処理は例え遠心脱液或はシャワー、どぶ積けの
水洗い等の手段によって行われ、余剰分の第１液を除去
することによって木質繊維表面において不燃性無機化合
物が過剰に生成されることを抑制し、次に含浸される水
溶液の拡散含浸を良好にする。また木質繊維に付着又は
固着されない遊離状態で不燃性無機化合物が生成される
ことを防止する。

次いで、第１液と反応して水不溶性の不燃性無機化合
物を生成するような化合物液（以下「第２液」と称す）
をブレンダー，スプレー等を用いて木質繊維に添加混合
し或は浸漬せしめることによって、該第２液を木質繊維
に含浸させる。第１液の場合と同様に、減圧又は加圧処
理によって木質繊維に対する第２液の含浸を促進せしめ
ることができる。第２液としては、NaCO₃,H₂SO₄,（N
H₄）₂CO₃,Na₂SO₄,（NH₄）₂SO₄,H₂PO,Na₂HPO₄,（NH₄）₂H
PO₄,H₃BO₃,NaBO₂,NH₄BO₂等が例示される。第２液を塗布
ないし浸漬することにより木質繊維の細胞孔内に該第２
液が拡散含浸され、木質繊維中で第１液と第２液とが反
応し、不燃性無機化合物が生成される。生成される不燃
性無機化合物としては、リン酸マグネシウム，リン酸カ
ルシウム，リン酸バリウム，リン酸アルミニウム，ホウ
酸マグネシウム，炭酸マグネシウム，炭酸カルシウム，
リン酸亜鉛，炭酸バリウム，硝酸カルシウム，硝酸バリ
ウム等のカルシウム化合物、マグネシウム化合物、アル
ミニウム化合物、バリウム化合物、鉛化合物、亜鉛化合
物、ケイ酸化合物等が例示される。例えば第１液として
塩化バリウムを用い、第２液としてリン酸水素アンモニ
ウムを用いて反応させると、バリウムのカチオンとリン
酸のアニオンとが反応して、リン酸バリウムとリン酸水
素バリウムとが生成される。

反応終了後、遠心脱液或はシャワー、どぶ漬け等によ
る水洗い等の手段によって脱液処理して余剰分の第２液
を除去する。第２液の浸漬処理及び脱液処理は必要に応
じて複数回反復して行っても良い。脱液処理後、乾燥し
てその含水率を25％以下、好ましくは７〜15％とする。
この不燃性無機化合物は水不溶性であるため、乾燥後に
おいて、木質繊維の細胞孔内又は細胞孔内壁面に充填な
いし付着或は固着されると共に木質繊維外周部にも付着
或は固着される。これにより、木質繊維表面に現出され
る空隙孔や割れ目を閉塞ないし充填するような形で不燃
性無機化合物が存在することとなる。

不燃性無機化合物は、木質繊維に対して33重量％以上
の割合で混入されることが好ましく、これ以下では十分
な防火性能が得られない。また第１液と第２液との反応
効率を高めるために、第２液の添加混合は加熱雰囲気
下、特に40℃以上更に好ましくは50℃以上の温度で行う
ことが好ましい。また第１液と第２液を温水状態として
これに木質繊維を浸漬せしめ、あるいは第１液及び第２
液の浸漬時に超音波やバイブレータ等によって電気的或
は機械的振動を与えるようにすると、木質繊維中への処
理液の拡散並びに反応が良好に行われる。なお第１液と
第２液とによる処理順序は問わず、先に第２液による処
理を行っても勿論良い。

かくして細胞孔内または内壁面に不燃性無機化合物が
固着され、且つその外周部にも不燃性無機化合物が固着
または付着されて不燃化処理された木質繊維が得られ
る。

次いでこの不燃性木質繊維を混合装置に投入して、接
着剤を添加し付着せしめる。混合装置においては必要に
応じて発水剤、減煙剤等任意添加剤を同時に混合するこ
とができる。また接着剤に、上記第１液及び第２液の反
応によって生成されるものと同種又は異種の不燃性無機
化合物を混入させて用いると、更に防火性能を向上させ
ることができる。接着剤としては尿素樹脂系接着剤、フ
ェノール樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、エポキ
シ樹脂系接着剤、イソシアネート・酢酸ビニル樹脂系接
着剤或はそれらの変性樹脂等の合成樹脂接着剤が好適に
用いられる。

接着剤を付着された不燃性木質繊維を熱風ダクト中に
投入し、風送搬送しながら乾燥する。この際の風送速度
は約15〜20m/秒であるが、木質繊維の比重、送り量、前
後の工程の処理能力等によって広範囲に調整され得る。
この熱風搬送で木質繊維の含水率は６〜15％程度とされ
る。

乾燥された木質繊維はフォーミング装置3a及び3b（第
３図）に搬送される。

木削片製造ライン 小径木、製材廃材、原木むき芯、廃材チップ等を原料
とし、これを切削及び破砕更に必要に応じて二次破砕す
ることによって木材小片を得る。得られた木材小片を選
別して均一な大きさと形状に揃え、含水率６〜15％とな
るまで乾燥する。

得られた木削片に、必要に応じて木質繊維に対して行
ったと同様の方法により不燃化処理を施した後、接着剤
を添加混合する。この際用いる接着剤は木質繊維に添加
混合したものと同様のものであって良い。接着剤を付着
された木削片は、必要に応じて乾燥した後、フォーミン
グ装置４（第３図）に搬送される。

フォーミング−熱圧締 各製造ラインによりフォーミング装置3a,3b,4に搬送
された木質繊維及び木削片は、第３図に示すようにして
コンベア５上に堆積され、表裏層が木質繊維層1a,1bか
ら成り中心が木削片層２から成る３層マット10とされ
る。この３層マット10を切断機６により適当なサイズに
切断した後、コンベア７にてホットプレス機８に送り、
熱圧締されて本発明の複合板が製造される。

また、本発明の複合板は、上記要領にて不燃化処理さ
れた木質繊維から木質繊維板を製造し、必要に応じて同
様に不燃化処理された木削片から木削片板を製造し、少
なくとも表面又は表裏面に木質繊維板が配置されるよう
にしてこれら木質繊維板と木削片板とを尿素樹脂系、フ
ェノール樹脂系又は水性ビニルウレタン系接着剤を介し
て積層した後、ホットプレスにより圧締接着して製造す
ることもできる。

木質繊維板と木削片板とを接着一体化して得られる複
合板において、木質繊維層は、製造工程における熱圧の
温度、圧力及び時間の調整によってその比重を4.0以下
（軟質繊維板）、0.4〜0.8（中質繊維板）及び0.8以上
（硬質繊維板）まで任意に選択することができる。同様
に、木削片層においても、製造工程中の熱圧の温度、圧
力及び時間の調整によってその比重を0.3前後（軽量木
削片板）、0.4〜0.8（中庸木削片板）及び0.8〜1.05
（硬質木削片板）まで任意に選択することができる。従
って、例えば表裏の木質繊維層1a,1bとして比重0.8以上
の硬質繊維板を用い、中間の木削片層２として比重0.4
〜0.8の中庸木削片板を選択して、これらを積層一体成
形して複合板とすると、表面に外力が加わった際、表面
側の比重の高い木質繊維層1aの圧縮強度及び裏面側の木
質繊維層1bの引っ張り強度、更に木質繊維層による拘束
力が相俟って、優れた曲げヤング率（剛性）を示し、軽
量で且つ強度の大きな複合板が得られる。このように、
本発明による複合板は木質繊維層及び木削片層の比重を
自由に選択し更にそれらの厚さを調整することにより、
用途に応じて要求される強度と重量とを有する複合板と
することができる。

＜実施例＞ 木質繊維の製造 ラジアータパインのチップを160℃、7kg/cm²で５分間
煮沸して脱脂、軟化処理を行った。このチップをデファ
イブレーター式リファイナーで解繊し、得られた木質繊
維を乾燥した。

この木質繊維を塩化バリウム30％水溶液に10分間浸漬
し、拡散処理した後脱液した。これを熱風乾燥して含水
率７％に調整した。この木質繊維をブレンダー装置に投
入してリン酸アンモニウム40％水溶液を添加混合し、該
木質繊維の細胞孔等の孔内又は木質繊維外周部に水不溶
性のリン酸バリウムとリン酸水素バリウムとから成る不
燃性無機化合物を生成させた後、脱液、水洗し、熱風乾
燥により含水率６％に調整した。この不燃性処理による
木質繊維の重量増加率は40％であった。

不燃性処理された木質繊維をブレンダーに投入し、該
ブレンダー内において木質繊維量に対して４％のワック
スサイズ剤及び10％のフェノール樹脂接着剤を添加混合
した後、フォーミング装置に搬送した。

木削片の製造 ラジアータパイン原木及び廃材をフレーカーに投入し
てフレーク状の木削片を得た。この木削片を乾燥した
後、仕分けして適性フレーク状木削片を得た。この木削
片を木質繊維に対すると同様にして不燃性処理した後、
連続式ミキサーに投入し、該ミキサー内において木削片
量に対し１％のワックスサイズ剤及び８％のフェノール
樹脂接着剤を添加混合した後、フォーミング装置に搬送
した。

マット形成、熱圧締 スクリーンコンベア上に、コンベアの搬送方向下流側
から、第１の木質繊維のフォーミング装置、木削片のフ
ォーミング装置、第２の木質繊維のフォーミング装置の
順に設置し、スクリーンコンベア上に木質繊維及び木削
片を落下させ、表面側から木質繊維／木削片／木質繊維
の順に堆積された連続状３層マットを形成した。

このマットをその幅、長さを所定寸法に切断した後、
ホットプレスに投入して200℃にて５分間熱圧成形し、
表裏の木質繊維層が各々5mm、中心の木削片層が15mm、
全体厚み25mm、３′×６′サイズの複合板を得た。

なお得られた複合板中の木質繊維層の比重は0.7、木
削片層の比重は0.5であり、複合板全体としての比重は
0.6であった。

＜発明の効果＞ 本発明による複合板は、安価な木削片を用い、木削片
層の片面又は両面に木質繊維層を設けられているので、
表面平滑であって良好な化粧性が得られる。また表面剥
離強度に優れ、木削片板の有する吸水、吸湿に伴う膨張
収縮等の問題を解決することができる。更に木質繊維層
中の木質繊維が不燃化処理されているので、熱により劣
化ないし炭化することがなく、長期的にも発火する恐れ
がない。従って厨房等の火を用いる場所においても広く
建築材料或は家具／建築部材として好適に用いられる。
木削片層中の木削片を同様に不燃化処理することによ
り、更に防火性能を向上させることができる。

本発明の複合板の製造方法において、予め製造した木
質繊維板及び木削片板を積層接着して複合板とする場合
には、各々の製造工程において各々の板の比重及び厚さ
を任意に調整することができるため、用途に応じた重量
及び強度を有する複合板を容易に得ることができる。

また、木質繊維と木削片とに夫々接着剤を添加し、フ
ォーミングして積層マットを形成し、熱圧成形する方法
により製造される複合板は、木質繊維同士の結合（絡み
合い）に加え、木質繊維と木削片との結合が生じ、木質
繊維層と木削片層とが同時に一枚の板として製造される
ものであるから、各層の接合強度の非常に大きなものが
得られる。更にマットを形成する際のフォーミング機か
ら落下させる木質繊維及び木削片の量を調整することに
より、木質繊維層及び木削片層の厚さを自在に調整する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による複合板の構成を示す斜視図、第２
図は本発明による複合板の製造方法を示す工程図、第３
図は第２図中のフォーミング以降の工程を行うための設
備の一例を概略的に示す側面図である。 符号の説明 1a,1b……木質繊維層、２……木削片層、3a,3b,4……フ
ォーミング装置、８……ホットプレス機、10……３層マ
ット

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも表面に、木質繊維の細胞孔内及
   び／又は細胞孔内壁面及び／又は該木質繊維の外周部に
   不燃性無機化合物が充填又は付着或は固着された木質繊
   維層を配し、該木質繊維層に木削片層が積層されて成る
   ことを特徴とする複合板。
2. 【請求項２】木質繊維の細胞孔内及び／又は細胞孔内壁
   面及び／又は該木質繊維の外周部に不燃性無機化合物が
   充填又は付着或は固着された木質繊維層を表裏面に配
   し、表裏の該木質繊維層間に木削片層を配して成ること
   を特徴とする複合板。
3. 【請求項３】上記木削片層が、木削片中の細胞孔内及び
   ／又は細胞孔内壁面及び／又は該木削片の外周部に不燃
   性無機化合物が充填又は付着或は固着された木削片層で
   あることを特徴とする、請求項１又は２記載の複合板。
4. 【請求項４】木材を解繊して得られた木質繊維であっ
   て、その細胞孔内及び／又は細胞孔内壁面及び／又は該
   木質繊維の外周部に不燃性無機化合物が充填又は付着或
   は固着された木質繊維に接着剤を添加して形成される木
   質繊維マット層が表裏両面に配され、これら表裏の木質
   繊維マット層の間に、木材を切削して得られる木削片に
   接着剤を添加した木削片マット層が配されるように積層
   した後、圧締して接着一体化することを特徴とする、複
   合板の製造方法。