WO2025028661A1 - パーティクルボード及びパーティクルボードの製造方法 - Google Patents
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- B27N3/06—Making particle boards or fibreboards, with preformed covering layers, the particles or fibres being compressed with the layers to a board in one single pressing operation
Definitions
- the present invention relates to a three-layer particle board and a method for manufacturing particle board.
- three-layer particleboard uses fine ground wood chips for the surface layer, it has improved surface properties (smoothness) compared to single-layer particleboard made of coarse ground wood chips, but its bending strength is lower. Increasing the density of the surface layer to ensure a certain level of bending strength in three-layer particleboard creates the problem of increased weight and the use of more adhesive. Three-layer particleboard also has the problem of low peel strength, and poor water resistance and dimensional stability due to moisture absorption.
- the present invention uses a surface layer of ground wood chips that are finer than the core layer of a three-layer particle board, and contains a large number of extremely thin shaved wood chips.
- the first invention is based on a three-layer particleboard in which the surface layer is made of finer wood chips than the core layer.
- the first invention is characterized in that the surface layer contains numerous thin wood chips having a uniform thickness of 0.05 mm or more and 0.35 mm or less.
- ground wood chips refer to wood chips of various shapes and of non-uniform thickness, which are formed by finely grinding wood material with a known grinding device until it passes through a sieve with a specified mesh size installed at the discharge outlet of the grinding device.
- shaved wood chips refer to thin, flake-like wood chips of uniform thickness, which are formed by cutting wood material into a thin, uniform thickness with a known cutting device having a blade that cuts material into a thin, uniform thickness. Note that "shaved wood chips have a uniform thickness” allows for thickness variations due to processing errors of the cutting device, for example, a thickness variation of about ⁇ 20% is allowed.
- the surface layer of the three-layer particle board contains not only the fine wood chips that are usually included, but also wood chips with an extremely thin and uniform thickness of 0.05 mm to 0.35 mm, which are produced by cutting.
- This configuration increases the bending strength of the surface layer of the particle board. Therefore, there is no need to increase the density of the surface layer or use a large amount of adhesive to ensure the bending strength of the particle board.
- the presence of thin wood chips makes it easier to bond the wood pieces (wood chips and wood chips) together with a small amount of adhesive. Therefore, with the three-layer particle board of the first invention, it is possible to reduce the amount of adhesive used while ensuring bending strength.
- wood chips are mixed into a large number of surface wood chips at a ratio of 20% to 90% by weight of the total weight of the surface wood chips.
- the fourth invention is a method for manufacturing a particleboard having a three-layer structure in which fine wood chips are used for the surface layer than for the core layer, comprising a first crushing step in which a first wood material is crushed to produce a large number of wood chips, and a second sieve in which the large number of wood chips are sieved using a first sieve having a mesh size of 16 mm or less and a second sieve having a mesh size of 0.5 mm or more and smaller than the first sieve to produce a large number of first wood chips that pass through the first sieve but not the second sieve, a large number of second wood chips that pass through both the first and second sieves, and a large number of wood chips that pass through the first and second sieves.
- a first classification step in which the first wood chips are classified into a number of pulverized wood chips for a core layer and a number of pulverized wood chips for a surface layer, the first wood chips being classified into a number of pulverized wood chips for a core layer and a number of pulverized wood chips for a surface layer; a cutting step in which the second wood material is cut so that the fibers are linearly present on the surface to produce a number of thin wood flakes having a uniform thickness of 0.05 mm to 0.35 mm; and a second crushing step in which the number of thin wood flakes and the number of thin wood flakes are crushed so that they are broken along the fiber direction to produce a number of small wood flakes having an elongated shape, and a number of small wood flakes produced by the above-mentioned number of thin wood flakes and the number of small wood flakes.
- crushing the first wood material means using a known crushing device to crush the first wood material finely until it passes through a sieve with a specified mesh size installed at the discharge outlet of the crushing device, and crushing forms wood chips of various shapes with non-uniform thickness.
- cutting the second wood material means cutting the second wood material thinly and uniformly by a known cutting device having a blade that cuts material thinly and uniformly, and cutting forms flake-like wood cutting pieces with uniform thickness. Note that "wood cutting pieces with uniform thickness” means that thickness variations due to processing errors are allowed, for example, thickness variations of about ⁇ 20% are allowed.
- the fourth invention makes it possible to provide a three-layer particleboard that has excellent surface properties, water resistance, bending strength, and peel strength, and has little dimensional change, without increasing cost or weight.
- the sixth invention is the fifth invention, characterized in that in the selection process, the numerous first woody thin pieces are selected as the numerous woody cutting pieces for the surface layer.
- the seventh invention is the fifth invention, characterized in that in the selection process, the numerous second small wood flakes that pass through both the third and fourth sieves and the numerous third small wood flakes that do not pass through both the third and fourth sieves are selected as the numerous wood cuttings for the surface layer.
- the wood shavings produced when the second wood material is processed to form another wood board are used as the wood shavings in the particle board. Therefore, even if a material (wood shavings) different from the material (ground wood chips) used in normal particle boards is used, it can be easily procured because the different material is the one produced when processing the material for the other wood board. Therefore, according to the fifth to seventh inventions, a three-layer particle board with excellent surface properties, water resistance, bending strength, and peel strength and small dimensional change can be easily and relatively inexpensively provided.
- wood chips other than the first small wood chips that are selected by classifying the small wood chips are used as the wood chips.
- waste wood that is generated during the formation of other wood boards and is not used for other wood boards is used as wood chips for the surface layer of the three-layer particle board, making it possible to form the three-layer particle board more inexpensively.
- the second wood material of the other wood boards is used without waste, this leads to effective use of wood resources.
- wood chips are mixed with a large number of surface wood chips in a ratio of 20% to 90% by weight of the total weight.
- a three-layer particleboard with excellent surface properties, water resistance, bending strength, and peel strength and with little dimensional change can be provided without increasing cost or weight.
- the surface layer of the three-layer particle board is made of finer ground wood chips than the core layer, and contains a large number of extremely thin, uniformly thick shaved wood chips. This makes it possible to provide a three-layer particle board with excellent surface properties, water resistance, bending strength, and peeling strength, and with little dimensional change, without increasing cost or weight.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a particle board according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing the process of producing ground wood pieces.
- FIG. 3 is a diagram showing the process of producing wood cutting pieces.
- FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a first small wood piece.
- FIG. 5 is a diagram showing the manufacturing process of particle board.
- FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing in comparison the mat before the hot pressing step and the particle board formed after the hot pressing step.
- FIG. 7 shows the results of an experiment to verify the effects of the first embodiment.
- First Embodiment of the Invention - Composition of particle board - 1 shows a particle board 10 according to a first embodiment of the present invention.
- the particle board 10 can be used, for example, as a base material for building materials such as flooring, or as a component material for furniture.
- the first wood chips 2b, ..., 2b thus classified and selected are used as the ground wood chips 2, ..., 2 for the core layer 11, and the second wood chips 2c, ..., 2c obtained at the same time are used as the ground wood chips 2, ..., 2 for the surface layer 12.
- the third wood chips 2d, ..., 2d are not used as the ground wood chips 2, ..., 2 but are returned to the grinding device and ground again.
- the woody flakes 3b, ..., 3b obtained by pulverization are classified into three sizes using two types of sieves (third and fourth sieves), large and small. Specifically, the woody flakes 3b, ..., 3b are divided into first woody flakes 3c, ..., 3c of desired size that pass through the coarse third sieve and do not pass through the fine fourth sieve, second woody flakes 3d, ..., 3d that pass through both the third and fourth sieves (i.e., finer than the first woody flakes 3c, ..., 3c), and third woody flakes 3e, ..., 3e that do not pass through both the third and fourth sieves (i.e., coarser than the first woody flakes 3c, ..., 3c).
- the second small wood flakes 3d, ..., 3d and the third small wood flakes 3e, ..., 3e other than the first small wood flakes 3c, ..., 3c classified and selected in this manner are used as the wood cutting pieces 3, ..., 3 for the surface layer 12.
- ⁇ Adhesive application step S2> The wood pieces 1, ..., 1 for the core layer 11 and the wood pieces 1, ..., 1 for the surface layer 12 produced in the wood piece production process S1 are each carried into an adhesive applicator to be coated with adhesive.
- an isocyanate-based adhesive can be used, and other adhesives such as amine-based adhesives such as phenolic resin, urea resin, and melamine resin, and natural wood (tannin)-based adhesives may also be used.
- a commonly used water repellent may also be used together with the adhesive.
- ⁇ Mat forming process S3> In the mat forming process S3, as shown in the left side of Fig. 6, first, a number of wood pieces 1, ..., 1 for the surface layer 12 to which adhesive is applied are piled up in a state of being gathered in the thickness direction until they reach a predetermined thickness (height), forming a first mat 9a of wood pieces 1, ..., 1. Next, a number of wood pieces 1, ..., 1 for the core layer 11 to which adhesive is applied are piled up on the first mat 9a in a state of being gathered in the thickness direction until they reach a predetermined thickness (height), forming a second mat 9b of wood pieces 1, ..., 1.
- the thicknesses of the first to third mats 9a to 9c are adjusted to obtain the desired ratio of the thickness of the core layer 11 and each surface layer 12 to the entire particle board 10.
- the mats 9 are formed so that the thickness (height) of the first and third mats 9a, 9c that will become the surface layers 12 is about 13.5 mm, and the thickness (height) of the second mat 9b that will become the core layer 11 is about 63 mm.
- the ratio of the thickness of the core layer 11 and each surface layer 12 to the entire particle board 10 is not limited to the above ratio and may be any ratio.
- ⁇ Heat pressing step S4> The mat 9 formed in the mat forming process S3 is carried into a hot press device and set between hot plates, where the mat 9 is compressed by hot pressing at a predetermined pressure and temperature. At this time, the adhesive hardens, bonding the numerous wood pieces 1, 1 together. As a result, the particle board 10 shown on the right side of Fig. 6 is formed.
- the presence of the thin wood cutting pieces 3, ..., 3 makes it easier to bond the wood pieces 1, ..., 1 (the wood chips 2, ..., 2 and the wood cutting pieces 3, ..., 3) to each other with a small amount of adhesive. Therefore, according to the three-layer particle board 10 of the first embodiment, it is possible to reduce the amount of adhesive used while ensuring bending strength.
- the wood chips 3 are extremely thin, with a thickness of 0.05 mm or more and 0.35 mm or less, so even if they are included in the surface layer 12, unevenness is unlikely to occur on the surface. Therefore, the surface properties (smoothness) are excellent, just like conventional particle boards.
- the inventors of the present application conducted a test to verify the effect of including extremely thin, flake-like wood shavings 3, ..., 3 with a thickness of 0.05 mm to 0.35 mm in the surface layer 12 of a three-layer particleboard 10.
- the particleboard 10 including the thin wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12 has improved normal bending strength (MOR), wet bending strength (wetMOR), water absorption length change rate (LE), peel strength (IB) and water resistance (wet bending strength (wetMOR)/normal bending strength (MOR)) compared to a conventional particleboard not including the thin wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12.
- the core layer 11 uses a large number of first wood chips 2b, ..., 2b that pass through a first sieve with a mesh size of 16 mm or less but do not pass through a second sieve with a mesh size of 0.5 mm or more and smaller than the first sieve, and the surface layer 12 uses fine second wood chips 2c, ..., 2c that pass through both the first and second sieves.
- the inventors of the present application have found from the results of the above verification tests that by mixing the numerous wood chips 1, ..., 1 for the surface layer 12 with wood cuttings 3, ..., 3 in a ratio of 20% by weight to 90% by weight of the total weight of the wood chips 1, ..., 1, the normal bending strength (MOR), wet bending strength (wet MOR), water absorption length change (LE) and peel strength (IB) are improved, and that the improvement rate increases as the mixing ratio of the wood cuttings 3, ..., 3 in the surface layer 12 increases.
- MOR normal bending strength
- wet MOR wet bending strength
- LE water absorption length change
- IB peel strength
- the wood cutting pieces 3, ..., 3 may be mixed with the numerous wood pieces 1, ..., 1 for the surface layer 12 in a ratio of 20% by weight to 90% by weight of the total weight of the wood cutting pieces 3, ..., 3.
- the numerous wood pieces 1, ..., 1 for the surface layer 12 with the wood cutting pieces 3, ..., 3 in such a ratio, it is possible to provide a three-layer particle board 10 that has excellent surface properties, water resistance, bending strength, and peel strength, and has little dimensional change, without increasing cost or weight.
- the particle boards 10 (specimens X1 to X4) having the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12 had improved normal bending strength (MOR) and wet bending strength (wet MOR) compared to the conventional particle board (specimen X0) that did not have the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12. Furthermore, the higher the mixing ratio of the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12, the higher the normal bending strength (MOR) and wet bending strength (wet MOR) became.
- the particle boards 10 that contain wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12 also had improved peel strength (IB) compared to the conventional particle board (test specimen X0) that does not contain wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12.
- the particle boards 10 (test specimens X1 to X4) that contain wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12 have an index of water resistance (wet bending strength (wet MOR) / normal bending strength (MOR)) that is improved compared to the conventional particle board (test specimen X0) that does not contain wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12.
- wet MOR wet bending strength
- MOR normal bending strength
- the particleboards 10 (specimens X1 to X4) containing the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12 had higher indices for normal bending strength (MOR), wet bending strength (wet MOR), peel strength (IB) and water resistance, and lower indices for water absorption length change (LE), compared to the conventional particleboard (specimen X0) not containing the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12.
- the particleboards 10 (specimens X1 to X4) containing the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12 had similar root mean square height Sq and arithmetic mean height Sa (indices of surface properties) to the conventional particleboard (specimen X0) not containing the wood shavings 3, ..., 3 in the surface layer 12.
- the two surface layers 12, 12 are configured to be thinner (height) than the core layer 11, but the two surface layers 12, 12 may also be thicker than the core layer 11.
- the present invention is useful for three-layer particle boards and methods for manufacturing particle boards.
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Abstract
表層12に芯層11よりも細かい木質粉砕片2,…,2を用いた3層構造のパーティクルボード10において、表層12に、0.05mm以上0.35mm以下の均一な厚さを有する多数の薄片状の木質切削片3,…,3を含ませる。
Description
本発明は、3層構造のパーティクルボード及びパーティクルボードの製造方法に関するものである。
従来、ラワン合板等の南洋材合板が広く利用されている。しかし、近年、南洋材合板は、原料の枯渇や環境破壊防止の点で入手自体が難しくなりつつあり、他の木質ボードへの置き換えが図られている。
特許文献1には、木材を粉砕した木質粉砕片に接着剤を付着させたものをマット状に堆積させ、熱盤で熱圧締することによって成形されたパーティクルボードを、合板の代替材料として用いることが開示されている。また、特許文献1には、木質粉砕片を分級し、粗い木質粉砕片を芯材に用い、細かい木質粉砕片を表層に用いた3層構造のパーティクルボードが開示されている。パーティクルボードには、廃材や再生材等の粉砕片も構成材として利用できるため、比較的安価に形成できる。また、3層構造のパーティクルボードでは、廃材や再生材等を利用しない場合であっても、木質素材を粉砕してできた木質粉砕片の全てを余すことなく利用するため、比較的安価に形成できる。このように、3層構造のパーティクルボードは、比較的安価に形成できる点で、合板の代替品として優れている。
しかしながら、3層構造のパーティクルボードは、表層に細かい木質粉砕片を用いるため、粗い木質粉砕片で構成された単層のパーティクルボードに比べて表面性(平滑度)が向上するものの、曲げ強度が低くなる。3層構造のパーティクルボードにおいて、ある程度の曲げ強度を確保するために表層の密度を高くすると、重量が重くなり、接着剤の使用量が増えるという問題があった。また、3層構造のパーティクルボードには、剥離強度が低く、耐水性及び吸湿による寸法安定性に欠けるという問題もあった。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードを、コスト及び重量を増大させることなく提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明では、3層構造のパーティクルボードの芯層よりも細かい木質粉砕片を用いた表層に、厚さが極めて薄い多数の木質切削片を含ませることとした。
具体的には、第1の発明は、表層に芯層よりも細かい木質粉砕片を用いた3層構造のパーティクルボードを前提とするものである。
そして、第1の発明は、上記表層には、0.05mm以上0.35mm以下の均一な厚さを有する多数の薄片状の木質切削片が含まれていることを特徴とするものである。
ここで、木質粉砕片とは、既知の粉砕装置により、木質素材を粉砕装置の排出口に設けられた所定の目開きの篩を通過するまで細かく粉砕することによって形成される厚さが不均一で様々な形状を有する木質片のことをいう。また、木質切削片とは、材料を薄く均一な厚さに切削する刃物を有する既知の切削装置により、木質素材を薄く均一な厚さに切削することによって形成される均一な厚さを有する薄片状の木質片のことをいう。なお、「木質切削片が均一な厚さを有する」とは、切削装置の加工誤差による厚さのばらつきを許容するものであり、例えば±20%程度の厚さのばらつきを許容する。
第1の発明では、3層構造のパーティクルボードの表層に、通常含まれる細かい木質粉砕片だけでなく、切削加工により0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄い均一な厚さを有する木質切削片を含ませることとしている。このような構成により、上記パーティクルボードでは、表層の曲げ強度が増大する。そのため、パーティクルボードの曲げ強度を確保するために、表層の密度を高めたり、多量の接着剤を用いたりする必要がない。また、表層が、木質粉砕片のみで構成される場合に比べて、薄片状の木質切削片が介在することにより、少量の接着剤で木質片(木質粉砕片と木質切削片)どうしが接着し易くなる。そのため、第1の発明に係る3層構造のパーティクルボードによれば、曲げ強度を確保しつつ、接着剤の使用量を低減することができる。
また、第1の発明に係るパーティクルボードによれば、木質切削片は、厚さが0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄いため、表層に含ませても表面に凹凸が生じ難い。そのため、表面性(平滑度)も従来のパーティクルボードと同様に優れたものとなる。
また、第1の発明に係るパーティクルボードによれば、表層の比較的細かい木質粉砕片の一部を、均一な厚さを有し、平坦な面を有する木質切削片に置き換えることにより、表層を構成する多数の木質片の総表面積が著しく増大することとなる。表層を構成する多数の木質片の総表面積が著しく増大すると、多数の木質片間の接着面積が増え、また、接着箇所が多くなると共に接着箇所が均一に分散されることとなる。よって、第1の発明に係るパーティクルボードは、表層が木質粉砕片のみで構成された従来のパーティクルボードに比べて、水分が内部に浸入し難くなり、耐水性に優れる。
ところで、本願発明者等は、3層構造のパーティクルボードの表層に厚さが0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄い薄片状の木質切削片を含ませることによる効果を検証する試験を行った。その結果、表層に木質切削片が含まれたパーティクルボードは、表層に木質切削片が含まれない従来のパーティクルボードに対し、常態時曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、吸水長さ変化率(LE)、剥離強度(IB)及び耐水性(湿潤曲げ強さ(wetMOR)/常態時曲げ強さ(MOR))が向上することが判った。
以上により、第1の発明によれば、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードを、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
第2の発明は、第1の発明において、上記芯層には、目開きが16mm以下の第1の篩は通過し、目開きが0.5mm以上で且つ上記第1の篩より小さい第2の篩は通過しない第1木質チップが芯層用の上記木質粉砕片として含まれ、上記表層には、上記第1及び第2の篩の両方を通過する第2木質チップが表層用の上記木質粉砕片として含まれていることを特徴とするものである。
第2の発明では、芯層には、目開きが16mm以下の第1の篩は通過するが、目開きが0.5mm以上で第1の篩より小さい第2の篩は通過しない多数の第1木質チップを用い、表層には、第1及び第2の篩の両方を通過する細かい第2木質チップを用いている。このように、表層に芯層よりも細かい木質粉砕片を用い、表層には木質切削片を含ませることにより、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードをコスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、上記表層において、上記木質切削片は、上記表層に含まれる上記木質粉砕片と上記木質切削片とで構成される表層用の木質片の総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で混合されていることを特徴とするものである。
ところで、本願発明者等は、上記の検証試験の結果より、多数の表層用の木質片に、その総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で木質切削片を混合することにより、常態曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、吸水長さ変化率(LE)及び剥離強度(IB)が改善し、また、表層における木質切削片の混合割合が高くなる程、改善率が高くなることを見出した。
そこで、第3の発明では、多数の表層用の木質片に、その総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で木質切削片を混合している。多数の表層用の木質片に、このような割合で木質切削片を混合することにより、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードを、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
第4の発明は、表層に芯層よりも細かい木質粉砕片を用いた3層構造のパーティクルボードの製造方法であって、第1木質素材を粉砕することにより、多数の木質チップを作製する第1粉砕工程と、上記多数の木質チップを、目開きが16mm以下の第1の篩と目開きが0.5mm以上で且つ上記第1の篩より小さい第2の篩とを用いて、上記第1の篩は通過するが、上記第2の篩は通過しない多数の第1木質チップと、上記第1及び第2の篩の両方を通過する多数の第2木質チップと、上記第1及び第2の篩の両方を通過しない多数の第3木質チップとに分級し、上記第1木質チップを芯層用の木質粉砕片とし、上記第2木質チップを表層用の木質粉砕片とする第1分級工程と、第2木質素材を表面に繊維が直線状に表れるように切削して0.05mm以上0.35mm以下の均一な厚さを有する多数の薄片状の木質薄片を作製する切削工程と、上記多数の木質薄片、該多数の木質薄片を繊維方向に沿って割れるように粉砕する第2粉砕工程によって作製される細長形状の多数の木質小薄片、及び該多数の木質小薄片を第3の篩と該第3の篩より小さい第4の篩とを用いて分級する第2分級工程によって得られる多数の第1~第3木質小薄片の少なくとも1種類を多数の表層用の木質切削片として選択する選択工程と、上記多数の表層用の木質粉砕片と上記多数の表層用の木質切削片とを混合して多数の表層用の木質片とする木質片混合工程と、上記多数の芯層用の木質粉砕片を含む多数の芯層用の木質片と、上記多数の表層用の木質片とのそれぞれに、接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、接着剤が塗布された上記多数の表層用の木質片を堆積させて第1マットを形成し、該第1マット上に接着剤が塗布された上記多数の芯層用の木質片を堆積させて第2マットを形成し、該第2マット上に接着剤が塗布された上記多数の表層用の木質片を堆積させて第3マットを形成することにより、3層構造のマットを形成するマットフォーミング工程と、上記3層構造のマットに熱圧プレス処理を施して上記第1~第3マットの接着剤を硬化させることにより、上記パーティクルボードを形成する熱圧工程とを備えていることを特徴とするものである。
ここで、第1木質素材を粉砕するとは、既知の粉砕装置により、第1木質素材を粉砕装置の排出口に設けられた所定の目開きの篩を通過するまで細かく粉砕することをいい、粉砕により、厚さが不均一で様々な形状を有する木質チップが形成される。また、第2木質素材を切削するとは、材料を薄く均一な厚さに切削する刃物を有する既知の切削装置により、第2木質素材を薄く均一な厚さに切削することをいい、切削により、均一な厚さを有する薄片状の木質切削片が形成される。なお、「木質切削片が均一な厚さを有する」とは、加工誤差による厚さのばらつきを許容するものであり、例えば±20%程度の厚さのばらつきを許容する。
第4の発明によれば、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードを、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
第5の発明は、第4の発明において、上記切削工程と上記第2粉砕工程と上記第2分級工程とは、上記第3の篩は通過するが上記第4の篩は通過しない上記多数の第1木質小薄片を集合状態で接着一体化してなる木質ボードの製造方法が備えるものであることを特徴とするものである。
第6の発明は、第5の発明において、上記選択工程では、上記多数の第1木質小薄片を上記多数の表層用の木質切削片として選択することを特徴とするものである。
第7の発明は、第5の発明において、上記選択工程では、上記第3及び第4の篩の両方を通過する上記多数の第2木質小薄片及び上記第3及び第4の篩の両方を通過しない上記多数の第3木質小薄片を、上記多数の表層用の木質切削片として選択することを特徴とするものである。
第5~第7の発明では、他の木質ボードを形成するために第2木質素材を加工した際に生成されるものを、上記木質切削片としてパーティクルボードに用いることとしている。そのため、通常のパーティクルボードに用いる材料(木質粉砕片)と異なる材料(木質切削片)を用いることとしても、他の木質ボードの材料加工時に生成されるものを異なる材料として用いるため、容易に調達できる。従って、第5~第7の発明によれば、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードを、容易に且つ比較的安価に提供することができる。
特に、第7の発明では、木質切削片として、木質小薄片を分級して選別された第1木質小薄片以外のものを用いることとしている。このように、他の木質ボードの形成時に生じた他の木質ボードには用いない廃材を、3層構造のパーティクルボードの表層用の木質切削片として利用することにより、3層構造のパーティクルボードをより安価に形成することができる。また、他の木質ボードの第2木質素材を余すことなく用いることとなるため、木質資源の有効活用に繋がる。
第8の発明は、第4~第7のいずれか1つの発明において、上記木質片混合工程では、上記多数の表層用の木質切削片が、上記多数の表層用の木質片の総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合となるように、上記多数の表層用の木質粉砕片と上記多数の表層用の木質切削片とを混合することを特徴とするものである。
第8の発明では、木質片混合工程において、多数の表層用の木質片に、その総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で木質切削片を混合することとしている。多数の表層用の木質片に、このような割合で木質切削片を混合することにより、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードを、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
以上説明した如く、本発明によると、3層構造のパーティクルボードの芯層よりも細かい木質粉砕片を用いた表層に、極めて薄い均一な厚さを有する多数の薄片状の木質切削片を含ませることとしたため、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボードをコスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
《発明の実施形態1》
-パーティクルボードの構成-
図1は、本発明の実施形態1に係るパーティクルボード10を示す。パーティクルボード10は、例えば、床材等の建材の下地材や家具の構成材等として用いることができるものである。
-パーティクルボードの構成-
図1は、本発明の実施形態1に係るパーティクルボード10を示す。パーティクルボード10は、例えば、床材等の建材の下地材や家具の構成材等として用いることができるものである。
パーティクルボード10は、多数の木質片1,…,1が集合状態で接着一体化されたものである。パーティクルボード10には、多数の木質片1,…,1と接着剤とが含まれている。本発明の特徴は、パーティクルボード10の構成材料(木質片1)にあり、厚さや密度は特に限定されるものではないが、パーティクルボード10は、例えば、JIS A5908に規定されるパーティクルボードとして、厚さ5mm以上40mm以下、密度400kg/m3以上900kg/m3以下となるように構成することができる。なお、以下で詳述するが、本実施形態1では、多数の木質片1,…,1として、木質粉砕片2,…,2だけでなく木質切削片3,…,3を用いることにより、木質粉砕片2,…,2のみを含む従来のパーティクルボードよりも曲げ強度に優れるものとなるため、例えば、厚さ3mm以上5mm未満としても十分な曲げ強度を確保することができ、また、密度を400kg/m3未満としても十分な曲げ強度及び剥離強度を確保することができる。
<木質片>
本実施形態1では、パーティクルボード10を構成する多数の木質片1,…,1は、多数の木質粉砕片2,…,2と、多数の木質切削片3,…,3とで構成されている。パーティクルボード10は、芯層11と、該芯層11を挟み込むように設けられて表面を構成する2つの表層12,12とを備え、3層構造に構成されている。芯層11と表層12とは、含む木質片1,…,1の構成が異なる。
本実施形態1では、パーティクルボード10を構成する多数の木質片1,…,1は、多数の木質粉砕片2,…,2と、多数の木質切削片3,…,3とで構成されている。パーティクルボード10は、芯層11と、該芯層11を挟み込むように設けられて表面を構成する2つの表層12,12とを備え、3層構造に構成されている。芯層11と表層12とは、含む木質片1,…,1の構成が異なる。
芯層11と表層12とには、共に、多数の木質粉砕片2,…,2が、木質片1,…,1として含まれているが、芯層11と表層12とに用いる木質粉砕片2,…,2は、サイズが異なり、表層12には芯層11よりも細かい木質粉砕片2,…,2が用いられている。また、表層12には、多数の木質粉砕片2,…,2だけでなく、多数の木質切削片3,…,3が含まれている。つまり、本実施形態1では、芯層11の木質片1,…,1は、木質粉砕片2,…,2のみで構成され、表層12の木質片1,…,1は、芯層11よりも細かい木質粉砕片2,…,2と木質切削片3,…,3とで構成されている。
本実施形態1では、木質粉砕片2,…,2は、従来のパーティクルボードにおいて木質片として用いるものであるが、表層12に用いる木質切削片3,…,3は、後述する他の木質ボード50の構成材料として用いるものである。つまり、本実施形態1では、芯層11には、従来のパーティクルボードで用いる木質粉砕片2,…,2を多数の木質片1,…,1として用い、表層12には、従来のパーティクルボードで用いる木質粉砕片2,…,2に、他の木質ボード50の構成材料として用いる木質切削片3,…,3を混合したものを多数の木質片1,…,1として用いている。表層12において、木質切削片3,…,3は、木質片1,…,1の総重量に対し、10重量%以上90重量%以下の割合で混合されている。
以下、パーティクルボード10で用いる木質粉砕片2,…,2及び木質切削片3,…,3について詳細に説明する。
[木質粉砕片]
図2に示すように、木質粉砕片2,…,2は、クラッシャー、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、リングフレーカー、カッターミル等の既知の粉砕装置により、木質素材Aを粉砕装置の排出口に設けられた所定の目開きの篩を通過するまで細かく粉砕することによって得られる。本実施形態1のパーティクルボード10では、図2に示すように、木質素材Aを粉砕した木質チップ2a,…,2aを、大小2種類の篩を用いて分級する。分級には、目開きが16mm以下の第1の篩と、目開きが0.5mm以上で且つ第1の篩より小さい第2の篩とを用いる。分級によって選別された(即ち、第1の篩は通過し、第2の篩は通過しない)第1木質チップ2b,…,2bを、芯層11用の木質粉砕片2,…,2として用い、第1及び第2の篩の両方を通過した(即ち、第1木質チップ2b,…,2bよりも細かい)第2木質チップ2c,…,2cを表層12用の木質粉砕片2,…,2として用いている。
図2に示すように、木質粉砕片2,…,2は、クラッシャー、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、リングフレーカー、カッターミル等の既知の粉砕装置により、木質素材Aを粉砕装置の排出口に設けられた所定の目開きの篩を通過するまで細かく粉砕することによって得られる。本実施形態1のパーティクルボード10では、図2に示すように、木質素材Aを粉砕した木質チップ2a,…,2aを、大小2種類の篩を用いて分級する。分級には、目開きが16mm以下の第1の篩と、目開きが0.5mm以上で且つ第1の篩より小さい第2の篩とを用いる。分級によって選別された(即ち、第1の篩は通過し、第2の篩は通過しない)第1木質チップ2b,…,2bを、芯層11用の木質粉砕片2,…,2として用い、第1及び第2の篩の両方を通過した(即ち、第1木質チップ2b,…,2bよりも細かい)第2木質チップ2c,…,2cを表層12用の木質粉砕片2,…,2として用いている。
目開きが16mm以下の第1の篩としては、例えば、JIS Z8801-1:2019で規定する公称目開き2mm以上16mm以下の篩を用いることができ、好ましくは、公称目開き2.8mm以上8mm以下の篩を用い、特に好ましくは、公称目開き4mm以上5.6mm以下の篩を用いる。また、目開きが0.5mm以上で且つ第1の篩より小さい第2の篩としては、例えば、JIS Z8801-1:2019で規定する公称目開き0.5mm以上2mm以下の篩を用いることができ、好ましくは、公称目開き0.5mm以上1.4mm以下の篩を用い、特に好ましくは、公称目開き0.5mm以上1mm以下の篩を用いる。本実施形態1では、木質チップ2a,…,2aを、公称目開きが4mmの篩(第1の篩)と、公称目開き1mmの篩(第2の篩)とを用いて分級することによって選別された(即ち、第1の篩は通過し、第2の篩は通過しない)ものを、第1木質チップ2b,…,2bとして用いている。
なお、図2に示すように、上記分級により、2種類の篩の両方を通過しない(即ち、第1木質チップ2b,…,2bよりも粗い)第3木質チップ2d,…,2dは、木質粉砕片2,…,2として用いずに、粉砕装置に戻し、再度粉砕される。
木質素材Aの樹種は特に限定されず、いかなる樹種でも木質素材Aとして用いることができる。例えば、スギ、ヒノキ、ベイマツ等のファー材、アカシア、アスペン、ポプラ、パイン系(ハードパイン、ソフトパイン、ラジアータパイン等)、バーチ、ゴム(ゴムの木)等を木質素材Aとして用いることができる。また、トドマツ、カラマツ、エゾマツ、サワラ、ヒバ、カヤ、栂、槙、種々の松、桐、楓、樺(白樺)、椎、ブナ、樫、樅、櫟、楢、楠、ケヤキ等の国産材や、米ヒノキ、米ヒバ、米杉、米樅、スプルース、米栂、レッドウッド等の北米材、アガチス、ターミナリア、ラワン、メランチ、ジュンコン、カメレレ、カランパヤン、アンベロイ、メリナ、チーク、アピトン、センゴンラウト等の南洋材や、バルサ、セドロ、マホガニー、リグナムバイタ、アカシアマンギューム、地中海松、コウリャン、カメレレのような他の外材等も、木質素材Aとして用いることができる。また、丸太や間伐材等の原木だけでなく、建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材、再生材等を木質素材Aとして用いてもよい。
[木質切削片]
表層12に用いる木質切削片3,…,3は、本発明に係るパーティクルボード10とは異なる木質ボード50の形成時に、木質素材Bから生成されるものである。木質ボード50は、図3に示すように、材料を薄く均一な厚さに切削する刃物を有する既知の切削装置によって木質素材Bを薄く均一な厚さに切削することによって形成される均一な厚さt(0.05mm以上0.35mm以下の厚さ)を有する多数の木質薄片3a,…,3aを、既知の粉砕装置でさらに粉砕して多数の木質小薄片3b,…,3bを形成し、さらに、これを大小2種類の篩を用いて分級し、分級によって選別された第1木質小薄片3c,…,3cを集合状態で接着一体化したものである。
表層12に用いる木質切削片3,…,3は、本発明に係るパーティクルボード10とは異なる木質ボード50の形成時に、木質素材Bから生成されるものである。木質ボード50は、図3に示すように、材料を薄く均一な厚さに切削する刃物を有する既知の切削装置によって木質素材Bを薄く均一な厚さに切削することによって形成される均一な厚さt(0.05mm以上0.35mm以下の厚さ)を有する多数の木質薄片3a,…,3aを、既知の粉砕装置でさらに粉砕して多数の木質小薄片3b,…,3bを形成し、さらに、これを大小2種類の篩を用いて分級し、分級によって選別された第1木質小薄片3c,…,3cを集合状態で接着一体化したものである。
本実施形態1のパーティクルボード10では、上記木質ボード50を形成する際に、木質素材Bを切削してなる均一な厚さt(0.05mm以上0.35mm以下の厚さ)を有する多数の木質薄片3a,…,3aをさらに粉砕してなる多数の木質小薄片3b,…,3bのうち、分級によって選別された多数の第1木質小薄片3c,…,3c以外のものを、表層12に含ませる木質切削片3,…,3として適量用いている。分級には、目開きが35mm以下の第3の篩と、目開きが0.5mm以上で且つ第3の篩より小さい第4の篩とを用いる。第3及び第4の篩を用いて、多数の木質小薄片3b,…,3bを分級することにより、多数の第1木質小薄片3c,…,3cが選別される他、第3及び第4の篩の両方を通過した(即ち、第1木質小薄片3c,…,3cよりも細かい)第2木質小薄片3d,…,3d、及び第3及び第4の篩の両方を通過しない(即ち、第1木質小薄片3c,…,3cよりも粗い)第3木質小薄片3e,…,3eも得られる。本実施形態1では、この分級によって選別されなかった第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eを、表層12に含ませる木質切削片3,…,3として用いている。つまり、本実施形態1では、木質素材Bを切削して粉砕してなる木質小薄片3b,…,3bのうち、木質ボード50には用いない分級外のものを、表層12に含ませる木質切削片3,…,3として用いることができる。
目開きが35mm以下の第3の篩としては、例えば、JIS Z8801-1:2019で規定する公称目開き5.6mm以上31.5mm以下の篩を用いることができ、好ましくは、公称目開き5.6mm以上16mm以下の篩を用い、特に好ましくは、公称目開き5.6mm以上8mm以下の篩を用いる。また、目開きが0.5mm以上で且つ第3の篩より小さい第4の篩としては、例えば、JIS Z8801-1:2019で規定する公称目開き0.5mm以上2mm以下の篩を用いることができ、好ましくは、公称目開き0.5mm以上1.4mm以下の篩を用い、特に好ましくは、公称目開き0.5mm以上1mm以下の篩を用いる。本実施形態1では、木質小薄片3b,…,3bのうち、公称目開きが5.6mmの篩(第3の篩)と、公称目開き0.5mmの篩(第4の篩)とを用いて分級することによって選別されなかった第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eを、表層12に含ませる木質切削片3,…,3として用いている。
木質薄片3aの厚さtは0.05mm以上0.35mm以下であり、好ましくは0.10mm以上0.30mm以下、より好ましくは0.15mm以上0.25mm以下、さらに好ましくは0.15mm以上0.20mm以下である。木質薄片3aの厚さtは、既知の切削装置の厚さ設定(例えば、材料を送り込む速度)を変更することにより、変更できる。切削装置で切削された木質薄片3aは、均一な厚さtを有するものとなる。また、厚さ設定(例えば、材料を送り込む速度)が木質薄片3aの厚さがtとなるように設定された切削装置で切削されてなる多数の木質薄片3a,…,3aは、等しい厚さtを有するものとなる。また、木質小薄片3b及びこれを分級した第1~第3木質小薄片3c~3eは、木質薄片3aを粉砕したものであるため、木質薄片3aと同様に、均一な厚さtを有するものとなり、多数の木質小薄片3b,…,3b、多数の第1~第3木質小薄片3c,…,3c、多数の第2木質小薄片3d,…,3d及び多数の第3木質小薄片3e,…,3eは、それぞれ等しい厚さtを有するものとなる。
なお、「木質薄片3a(木質小薄片3b、第1木質小薄片3c、第2木質小薄片3b及び第3木質小薄片3eも同様)が、均一な厚さtを有する」とは、切削装置の加工誤差による厚さのばらつきを許容するものであり、例えば±20%程度の厚さのばらつきを許容する。また、「多数の木質薄片3a,…,3a(多数の木質小薄片3b,…,3b、多数の第1~第3木質小薄片3c,…,3c、多数の第2木質小薄片3d,…,3d及び多数の第3木質小薄片3e,…,3eも同様)が等しい厚さtを有する」とは、実際に全ての木質薄片3a,…,3aの厚さが等しい場合だけでなく、多数の木質薄片3a,…,3aが等しい厚さtを有するように厚さ設定(例えば、材料を送り込む速度)が調整された切削装置で切削加工が施され、木質材料Bの生物由来のばらつき、切削装置の加工誤差によってその厚さに例えば±20%程度のばらつきが生じている場合も含まれる。なお、木質材料Bは天然材料であるので、木質材料Bの部位(芯材か辺材か)、比重(硬さ)、繊維方向等の生物的な特徴が、刃物との接触によって形成される多数の木質薄片3a,…,3aの厚さに影響(ばらつき)を与える。よって、多数の木質薄片3a,…,3aの厚さのばらつきは、加工誤差だけでなく、木質材料Bの生物的な特徴によっても生じ得る。
木質ボード50の形成に用いる第1木質小薄片3cについて詳述する。図4に拡大して示すように、第1木質小薄片3cは、導管や仮導管等による繊維aに沿った方向の繊維方向寸法d1が、繊維方向と直交する方向の繊維直交方向寸法d2よりも長い細長形状(短冊形状)である。繊維方向寸法d1を長さとし、繊維直交方向寸法d2を幅とすると、長さd1は40mm以下、好ましくは35mm以下、より好ましくは30mm以下、より一層好ましくは25mm以下、さらに好ましくは10mm以上20mm以下である。また、幅d2は35mm以下、好ましくは15mm以下、より好ましくは0.5mm以上5mm以下である。第1木質小薄片3cの長さd1及び幅d2はいずれも平均値とする。第1木質小薄片3cの長さd1及び幅d2(いずれも平均値)は、多数の第1木質小薄片3c,…,3cを撮影し、各第1木質小薄片3cの画像を公知の画像分析ソフトで楕円近似し、近似した楕円の長辺の長さを繊維方向寸法、短辺を繊維直交方向寸法dとし、それぞれ平均することによって算出する。
このような厚さ、形状、大きさの第1木質小薄片3c,…,3cは、上述したように、適宜選択した大小2種類の篩(第3及び第4の篩)を用いて、多数の木質小薄片3b,…,3bを分級することにより選別され、この分級により、表層12に用いる第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eも得られることとなる。
なお、本実施形態1では、上述したように、多数の木質薄片3a,…,3aの粉砕後、分級によって選別された第1木質小薄片3c,…,3c以外のもの(第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3e)を、木質切削片3,…,3としてパーティクルボード10の表層12に用いることができる。しかしながら、パーティクルボード10の表層12を構成する木質切削片3,…,3は、上記のものに限られない。木質ボード50に用いる第1木質小薄片3c,…,3cを、表層12を構成する木質切削片3,…,3として用いてもよい。また、切削後粉砕前の木質薄片3a,…,3aや粉砕後分級前の多数の木質小薄片3b,…,3bを、表層12を構成する木質切削片3,…,3として用いてもよい。さらに、木質薄片3a,…,3a、木質小薄片3b,…,3b、第1木質小薄片3c,…,3c、第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eの全て、いずれか2つ、3つ又は4つを組み合わせて表層12を構成する木質切削片3,…,3として用いることとしてもよい。つまり、木質薄片3a,…,3a、木質小薄片3b,…,3b、第1木質小薄片3c,…,3c、第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eの少なくとも1種類を、表層12を構成する木質切削片3,…,3として用いることができる。木質切削片3として選択されるいずれの薄片3a~3eも均一な厚さtを有するものであり、表層12には、等しい厚さtを有する多数の木質切削片3,…,3が含まれることとなる。
木質素材Bの樹種は特に限定されず、いかなる樹種でも木質素材Bとして用いることができる。例えば、スギ、ヒノキ、ベイマツ等のファー材、アカシア、アスペン、ポプラ、パイン系(ハードパイン、ソフトパイン、ラジアータパイン等)、バーチ、ゴム(ゴムの木)等を木質素材Bとして用いることができる。また、トドマツ、カラマツ、エゾマツ、サワラ、ヒバ、カヤ、栂、槙、種々の松、桐、楓、樺(白樺)、椎、ブナ、樫、樅、櫟、楢、楠、ケヤキ等の国産材や、米ヒノキ、米ヒバ、米杉、米樅、スプルース、米栂、レッドウッド等の北米材、アガチス、ターミナリア、ラワン、メランチ、ジュンコン、カメレレ、カランパヤン、アンベロイ、メリナ、チーク、アピトン、センゴンラウト等の南洋材や、バルサ、セドロ、マホガニー、リグナムバイタ、アカシアマンギューム、地中海松、コウリャン、カメレレのような他の外材等も、木質素材Bとして用いることができる。また、丸太や間伐材等の原木だけでなく、建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材、再生材等を木質素材Bとして用いてもよい。
パーティクルボード10を構成する多数の木質片1,…,1は、以上のような木質粉砕片2,…,2と木質切削片3,…,3とによって構成されている。
木質片1(木質粉砕片2、木質切削片3)の物性に関し、その密度は好ましくは250kg/m3以上800kg/m3以下であり、より好ましくは300kg/m3以上500kg/m3以下である。密度が250kg/m3未満であると、木質薄片の混合割合を増やすことで同密度・同曲げ強度のパーティクルボード10を形成することは可能であるが、安定的な生産が困難になる。また、木質片1の密度は、800kg/m3を超えてもよいが、そのような木質片1を容易に得ることは難しい。すなわち、800kg/m3を超える木質片1を容易に得ることができるのであれば、密度の上限値は800kg/m3に限定されず、さらに高い値であってもよい。
また、木質片1(木質粉砕片2、木質切削片3)の含水率は、2%以上20%以下であることが好ましく、さらには2%以上8%以下であることがより好ましい。含水率が2%未満の場合、プレス成形工程での熱圧プレス処理において軟化に時間がかかってプレス時間が長くなり、曲げ強度が下がる虞がある。一方、木質片1の含水率が20%を超えると、同熱圧プレス処理において加熱・圧縮に時間がかかり、さらには接着剤の硬化が阻害されて曲げ強度が下がる虞がある。
<接着剤>
パーティクルボード10に用いる接着剤は、熱硬化型接着剤であれば特に限定されない。例えば、イソシアネート系の接着剤を用いることができる。また、その他、フェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂等のアミン系接着剤や、天然系接着剤等も用いることができる。接着剤は、堆積前の木質片1,…,1に塗布され、木質片1,…,1を堆積させたマットを熱圧プレスする際に硬化する。これにより、多数の木質片1,…,1が集合状態で接着一体化される。
パーティクルボード10に用いる接着剤は、熱硬化型接着剤であれば特に限定されない。例えば、イソシアネート系の接着剤を用いることができる。また、その他、フェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂等のアミン系接着剤や、天然系接着剤等も用いることができる。接着剤は、堆積前の木質片1,…,1に塗布され、木質片1,…,1を堆積させたマットを熱圧プレスする際に硬化する。これにより、多数の木質片1,…,1が集合状態で接着一体化される。
-パーティクルボードの製造方法-
次に、パーティクルボード10の製造方法について説明する。パーティクルボード10の製造方法は、木質片作製工程S1と、接着剤塗布工程S2と、マットフォーミング工程S3と、熱圧工程S4とを備えている。
次に、パーティクルボード10の製造方法について説明する。パーティクルボード10の製造方法は、木質片作製工程S1と、接着剤塗布工程S2と、マットフォーミング工程S3と、熱圧工程S4とを備えている。
<木質片作製工程S1>
木質片作製工程S1は、木質粉砕片作製工程S11と、木質切削片作製工程S12と、木質片混合工程S13とを備えている。
木質片作製工程S1は、木質粉砕片作製工程S11と、木質切削片作製工程S12と、木質片混合工程S13とを備えている。
[木質粉砕片作製工程S11]
木質粉砕片作製工程S11は、材料準備工程S111と、粉砕工程S112と、分級工程S113とを備えている。
木質粉砕片作製工程S11は、材料準備工程S111と、粉砕工程S112と、分級工程S113とを備えている。
(材料準備工程S111)
まず、木質素材Aを準備する。丸太や間伐材等の原木を用いる場合、短くカットして樹皮を除去して木質素材Aとする。建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材、再生材等を用いる場合、短くカットして木質素材Aとする。
まず、木質素材Aを準備する。丸太や間伐材等の原木を用いる場合、短くカットして樹皮を除去して木質素材Aとする。建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材、再生材等を用いる場合、短くカットして木質素材Aとする。
(粉砕工程S112)
次に、クラッシャー、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、リングフレーカー、カッターミル等の既知の粉砕装置により、準備した木質素材Aを、粉砕装置の排出口に設けられた所定の目開きの篩を通過するまで細かく粉砕して小片化する。木質素材Aを粉砕することにより、木質チップ2a,…,2aが得られる。木質チップ2a,…,2aの形状は、粉状、粒状、棒状、柱状、繊維状、フレーク状等、様々である。
次に、クラッシャー、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、リングフレーカー、カッターミル等の既知の粉砕装置により、準備した木質素材Aを、粉砕装置の排出口に設けられた所定の目開きの篩を通過するまで細かく粉砕して小片化する。木質素材Aを粉砕することにより、木質チップ2a,…,2aが得られる。木質チップ2a,…,2aの形状は、粉状、粒状、棒状、柱状、繊維状、フレーク状等、様々である。
(分級工程S113)
粉砕によって得られた木質チップ2a,…,2aを、大小2種類の篩(第1及び第2の篩)を用いて3種類のサイズに分級する。具体的には、木質チップ2a,…,2aは、目の粗い第1の篩は通過し、目の細かい第2の篩は通過しない所望のサイズの第1木質チップ2b,…,2bと、第1及び第2の篩の両方を通過した第1木質チップ2b,…,2bよりも細かい第2木質チップ2c,…,2cと、第1及び第2の篩の両方を通過しない第1木質チップ2b,…,2bよりも粗い第3木質チップ2d,…,2dとに分ける。このように分級して選別した第1木質チップ2b,…,2bを、芯層11用の木質粉砕片2,…,2とし、同時に得られた第2木質チップ2c,…,2cを、表層12用の木質粉砕片2,…,2とする。なお、第3木質チップ2d,…,2dは、木質粉砕片2,…,2として用いずに、粉砕装置に戻し、再度粉砕される。
粉砕によって得られた木質チップ2a,…,2aを、大小2種類の篩(第1及び第2の篩)を用いて3種類のサイズに分級する。具体的には、木質チップ2a,…,2aは、目の粗い第1の篩は通過し、目の細かい第2の篩は通過しない所望のサイズの第1木質チップ2b,…,2bと、第1及び第2の篩の両方を通過した第1木質チップ2b,…,2bよりも細かい第2木質チップ2c,…,2cと、第1及び第2の篩の両方を通過しない第1木質チップ2b,…,2bよりも粗い第3木質チップ2d,…,2dとに分ける。このように分級して選別した第1木質チップ2b,…,2bを、芯層11用の木質粉砕片2,…,2とし、同時に得られた第2木質チップ2c,…,2cを、表層12用の木質粉砕片2,…,2とする。なお、第3木質チップ2d,…,2dは、木質粉砕片2,…,2として用いずに、粉砕装置に戻し、再度粉砕される。
[木質切削片作製工程S12]
木質切削片作製工程S12は、材料準備工程S121と、切削工程S122と、粉砕工程S123と、分級工程S124とを備えている。なお、上述したように、本実施形態1では、木質ボード50の形成時に生じる第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eを、表層12用の木質切削片3,…,3として用いる。そのため、木質切削片作製工程S12は、木質ボード50の製造方法の一部の工程である。
木質切削片作製工程S12は、材料準備工程S121と、切削工程S122と、粉砕工程S123と、分級工程S124とを備えている。なお、上述したように、本実施形態1では、木質ボード50の形成時に生じる第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eを、表層12用の木質切削片3,…,3として用いる。そのため、木質切削片作製工程S12は、木質ボード50の製造方法の一部の工程である。
(材料準備工程S121)
まず、木質素材Bを準備する。丸太や間伐材等の原木を用いる場合、短くカットして樹皮を除去して木質素材Bとする。建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材、再生材等を用いる場合、短くカットして木質素材Bとする。
まず、木質素材Bを準備する。丸太や間伐材等の原木を用いる場合、短くカットして樹皮を除去して木質素材Bとする。建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材、再生材等を用いる場合、短くカットして木質素材Bとする。
(切削工程S122)
次に、材料を薄く均一な厚さに切削する刃物を有する既知の切削装置により、準備した木質素材Bを、薄く均一な厚さに切削して多数の均一な厚さtの木質薄片3a,…,3aを形成する。具体的には、切削装置の厚さ設定(例えば、木質素材Bを送り込む速度)を調節し、表面に繊維aが直線状に表れた均一な厚さtの多数の木質薄片3a,…,3aを形成する。
次に、材料を薄く均一な厚さに切削する刃物を有する既知の切削装置により、準備した木質素材Bを、薄く均一な厚さに切削して多数の均一な厚さtの木質薄片3a,…,3aを形成する。具体的には、切削装置の厚さ設定(例えば、木質素材Bを送り込む速度)を調節し、表面に繊維aが直線状に表れた均一な厚さtの多数の木質薄片3a,…,3aを形成する。
なお、この切削工程S122において、厚さtの木質薄片3a,…,3aを作製することにより、次の粉砕工程で得られる木質小薄片3b,…,3bの厚さも厚さtとなる。
(粉砕工程S123)
次に、切削によって得られた木質薄片3a,…,3aを、クラッシャー、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、リングフレーカー、カッターミル等の既知の粉砕装置を用いて粉砕することにより、切削直後の大きさよりも小さくする。このとき、例えば、ジェットミルを用いて切削後の木質薄片3a,…,3aを繊維方向(長さ方向)に沿って割れるように幅方向に粉砕すると、細長形状の木質小薄片3b,…,3bを作ることができる。つまり、木質薄片3a,…,3aに繊維方向に直交する繊維直交方向に沿って力(衝撃)を加えると、割れ難くなるが、繊維方向に平行に沿って力を加えると、簡単に割れるようになる。木質薄片3a,…,3aがカールしていても、その粉砕により平面状に分割される。尚、木質薄片3a,…,3aに加える力の方向は上記の繊維方向に平行な方向に限定されない。木質薄片3a,…,3aに対してランダムな方向に力を加えると、通常、木質薄片3a,…,3aは力の弱い部分から割れていく(力の弱い方向に割れ易い)。木質薄片3a,…,3aの各繊維がつながる力(繊維直交方向の力)は繊維方向の力よりも圧倒的に弱いため、上記粉砕装置で木質薄片3a,…,3aをランダムな方向に粉砕すれば(力を加えると)、木質薄片3a,…,3aが繊維方向に沿って割れて繊維直交方向に短くなり、細長形状の木質小薄片3b,…,3bが得られる。
次に、切削によって得られた木質薄片3a,…,3aを、クラッシャー、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、リングフレーカー、カッターミル等の既知の粉砕装置を用いて粉砕することにより、切削直後の大きさよりも小さくする。このとき、例えば、ジェットミルを用いて切削後の木質薄片3a,…,3aを繊維方向(長さ方向)に沿って割れるように幅方向に粉砕すると、細長形状の木質小薄片3b,…,3bを作ることができる。つまり、木質薄片3a,…,3aに繊維方向に直交する繊維直交方向に沿って力(衝撃)を加えると、割れ難くなるが、繊維方向に平行に沿って力を加えると、簡単に割れるようになる。木質薄片3a,…,3aがカールしていても、その粉砕により平面状に分割される。尚、木質薄片3a,…,3aに加える力の方向は上記の繊維方向に平行な方向に限定されない。木質薄片3a,…,3aに対してランダムな方向に力を加えると、通常、木質薄片3a,…,3aは力の弱い部分から割れていく(力の弱い方向に割れ易い)。木質薄片3a,…,3aの各繊維がつながる力(繊維直交方向の力)は繊維方向の力よりも圧倒的に弱いため、上記粉砕装置で木質薄片3a,…,3aをランダムな方向に粉砕すれば(力を加えると)、木質薄片3a,…,3aが繊維方向に沿って割れて繊維直交方向に短くなり、細長形状の木質小薄片3b,…,3bが得られる。
また、木質薄片3a,…,3aに木材の死節があったとしても、その死節は他の部分よりも脆いので、粉砕により死節が粉状になり、後の分級工程で除去される。
このように切削工程S122のみの1段階ではなく、その後に粉砕工程S123を加えて2段階の加工工程を経由させることで、必要な大きさで死節部分のない高強度の木質小薄片3b,…,3bを容易に製造することができる。
(分級工程S124)
粉砕によって得られた木質小薄片3b,…,3bを、大小2種類の篩(第3及び第4の篩)を用いて3種類のサイズに分級する。具体的には、木質小薄片3b,…,3bは、目の粗い第3の篩は通過し、目の細かい第4の篩は通過しない所望の寸法の第1木質小薄片3c,…,3cと、第3及び第4の篩の両方を通過した(即ち、第1木質小薄片3c,…,3cよりも細かい)第2木質小薄片3d,…,3dと、第3及び第4の篩の両方を通過しない(即ち、第1木質小薄片3c,…,3cよりも粗い)第3木質小薄片3e,…,3eとに分ける。このように分級して選別された第1木質小薄片3c,…,3c以外の第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eを、表層12用の木質切削片3,…,3とする。
粉砕によって得られた木質小薄片3b,…,3bを、大小2種類の篩(第3及び第4の篩)を用いて3種類のサイズに分級する。具体的には、木質小薄片3b,…,3bは、目の粗い第3の篩は通過し、目の細かい第4の篩は通過しない所望の寸法の第1木質小薄片3c,…,3cと、第3及び第4の篩の両方を通過した(即ち、第1木質小薄片3c,…,3cよりも細かい)第2木質小薄片3d,…,3dと、第3及び第4の篩の両方を通過しない(即ち、第1木質小薄片3c,…,3cよりも粗い)第3木質小薄片3e,…,3eとに分ける。このように分級して選別された第1木質小薄片3c,…,3c以外の第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eを、表層12用の木質切削片3,…,3とする。
[木質片混合工程S13]
木質片混合工程S13では、木質粉砕片作製工程で作製された多数の表層12用の木質粉砕片2,…,2(第2木質チップ2c,…,2c)と、木質切削片作製工程で作製された多数の表層12用の木質切削片3,…,3(第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3e)とを、所望の混合割合(木質片1,…,1の総重量に対する木質切削片3,…,3が、10重量%以上90重量%以下)となるように混合する。
木質片混合工程S13では、木質粉砕片作製工程で作製された多数の表層12用の木質粉砕片2,…,2(第2木質チップ2c,…,2c)と、木質切削片作製工程で作製された多数の表層12用の木質切削片3,…,3(第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3e)とを、所望の混合割合(木質片1,…,1の総重量に対する木質切削片3,…,3が、10重量%以上90重量%以下)となるように混合する。
木質片作製工程S1では、以上の木質粉砕片作製工程S11と、木質切削片作製工程S12と、木質片混合工程S13とにより、芯層11用の木質片1,…,1(第1木質チップ2b,…,2b)と、表層12用の木質片1,…,1(第2木質チップ2c,…,2cと、第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eとの混合物)が作製される。
<接着剤塗布工程S2>
木質片作製工程S1において作製された芯層11用の木質片1,…,1と表層12用の木質片1,…,1を、それぞれ接着剤塗布装置に搬入して接着剤を塗布する。接着剤としては、例えば、イソシアネート系の接着剤を用いることができ、その他、フェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂等のアミン系接着剤、木質用天然物(タンニン)系接着剤等を用いてもよい。また、接着剤と共に、一般に使用される撥水剤を併用してもよい。
木質片作製工程S1において作製された芯層11用の木質片1,…,1と表層12用の木質片1,…,1を、それぞれ接着剤塗布装置に搬入して接着剤を塗布する。接着剤としては、例えば、イソシアネート系の接着剤を用いることができ、その他、フェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂等のアミン系接着剤、木質用天然物(タンニン)系接着剤等を用いてもよい。また、接着剤と共に、一般に使用される撥水剤を併用してもよい。
<マットフォーミング工程S3>
マットフォーミング工程S3では、図6の左側に示すように、まず、接着剤が塗布された多数の表層12用の木質片1,…,1を、厚さ方向に集合させた状態で所定厚さ(高さ)になるまで堆積させ、木質片1,…,1の第1マット9aを形成する。次に、接着剤が塗布された多数の芯層11用の木質片1,…,1を、第1マット9aの上に、厚さ方向に集合させた状態で所定厚さ(高さ)になるまで堆積させ、木質片1,…,1の第2マット9bを形成する。さらに、接着剤が塗布された多数の表層12用の木質片1,…,1を、第2マット9bの上に、厚さ方向に集合させた状態で所定厚さ(高さ)になるまで堆積させ、木質片1,…,1の第3マット9cを形成する。以上のようにして3層構造のマット9を形成する。
マットフォーミング工程S3では、図6の左側に示すように、まず、接着剤が塗布された多数の表層12用の木質片1,…,1を、厚さ方向に集合させた状態で所定厚さ(高さ)になるまで堆積させ、木質片1,…,1の第1マット9aを形成する。次に、接着剤が塗布された多数の芯層11用の木質片1,…,1を、第1マット9aの上に、厚さ方向に集合させた状態で所定厚さ(高さ)になるまで堆積させ、木質片1,…,1の第2マット9bを形成する。さらに、接着剤が塗布された多数の表層12用の木質片1,…,1を、第2マット9bの上に、厚さ方向に集合させた状態で所定厚さ(高さ)になるまで堆積させ、木質片1,…,1の第3マット9cを形成する。以上のようにして3層構造のマット9を形成する。
このとき、パーティクルボード10全体に占める芯層11及び各表層12の厚さの割合を所望の割合とするために、第1~第3マット9a~9cの厚さを調整する。例えば、表層12のパーティクルボード10全体に占める厚さの割合が15%(表層12:芯層11:表層12=15:70:15)の厚さ9mmのパーティクルボード10を形成する場合、表層12となる第1及び第3マット9a,9cの厚さ(高さ)が13.5mm程度、芯層11となる第2マット9bの厚さ(高さ)が63mm程度になるようにマット9を形成する。なお、パーティクルボード10全体に占める芯層11及び各表層12の厚さの割合は、上記の割合に限定されず、いかなる割合としてもよい。
<熱圧工程S4>
マットフォーミング工程S3において形成されたマット9を、熱圧プレス装置に搬入して熱盤間にセットし、熱圧プレス装置により、マット9を所定の圧力及び温度で熱圧プレス処理して圧縮する。このとき、接着剤が硬化することにより、多数の木質片1,…,1が接着一体化される。その結果、図6の右側に示すパーティクルボード10が形成される。
マットフォーミング工程S3において形成されたマット9を、熱圧プレス装置に搬入して熱盤間にセットし、熱圧プレス装置により、マット9を所定の圧力及び温度で熱圧プレス処理して圧縮する。このとき、接着剤が硬化することにより、多数の木質片1,…,1が接着一体化される。その結果、図6の右側に示すパーティクルボード10が形成される。
このとき、図6に示すように、上記例示した90mm程度の厚さのマット9は、例えば、9mmのパーティクルボード10に圧縮され、厚さが1/10まで圧縮される。熱圧プレス処理に係るプレス温度は、特に限定されないが、例えば160~220℃である。熱圧プレス処理に係るプレス圧は、例えば、2~4N/mm2であり、プレス時間は、例えば、1.5~3分間である(例えば、厚さ1mm当たり10~20秒)。なお、プレス時間は、パーティクルボード10の厚さによって変動するものであり、1分未満で終了する場合もあれば、3分よりも長い時間を要する場合もある。また、熱圧プレス装置による熱圧プレス処理の前に、加熱装置による予備加熱処理を行ってもよい。
-実施形態1の効果-
本実施形態1では、3層構造のパーティクルボード10の表層12に、通常含まれる細かい木質粉砕片2,…,2(第2木質チップ2c,…,2c)だけでなく、切削加工により0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄い均一な厚さを有する木質切削片3,…,3を含ませることとしている。このような構成により、上記パーティクルボード10では、表層12の曲げ強度が増大する。そのため、パーティクルボード10の曲げ強度を確保するために、表層12の密度を高めたり、多量の接着剤を用いたりする必要がない。また、表層12が、木質粉砕片2,…,2のみで構成される場合に比べて、薄片状の木質切削片3,…,3が介在することにより、少量の接着剤で木質片1,…,1(木質粉砕片2,…,2と木質切削片3,…,3)どうしが接着し易くなる。そのため、本実施形態1の3層構造のパーティクルボード10によれば、曲げ強度を確保しつつ、接着剤の使用量を低減することができる。
本実施形態1では、3層構造のパーティクルボード10の表層12に、通常含まれる細かい木質粉砕片2,…,2(第2木質チップ2c,…,2c)だけでなく、切削加工により0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄い均一な厚さを有する木質切削片3,…,3を含ませることとしている。このような構成により、上記パーティクルボード10では、表層12の曲げ強度が増大する。そのため、パーティクルボード10の曲げ強度を確保するために、表層12の密度を高めたり、多量の接着剤を用いたりする必要がない。また、表層12が、木質粉砕片2,…,2のみで構成される場合に比べて、薄片状の木質切削片3,…,3が介在することにより、少量の接着剤で木質片1,…,1(木質粉砕片2,…,2と木質切削片3,…,3)どうしが接着し易くなる。そのため、本実施形態1の3層構造のパーティクルボード10によれば、曲げ強度を確保しつつ、接着剤の使用量を低減することができる。
また、本実施形態1のパーティクルボード10によれば、木質切削片3は、厚さが0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄いため、表層12に含ませても表面に凹凸が生じ難い。そのため、表面性(平滑度)も従来のパーティクルボードと同様に優れたものとなる。
また、本実施形態1のパーティクルボード10によれば、表層12の比較的細かい木質粉砕片2,…,2の一部を、均一な厚さを有し、平坦な面を有する木質切削片3,…,3に置き換えることにより、表層12を構成する多数の木質片1,…,1の総表面積が著しく増大することとなる。表層12を構成する多数の木質片1,…,1の総表面積が著しく増大すると、多数の木質片1,…,1間の接着面積が増え、また、接着箇所が多くなると共に接着箇所が均一に分散されることとなる。よって、本実施形態1のパーティクルボード10は、表層12が木質粉砕片2,…,2のみで構成された従来のパーティクルボードに比べて、水分が内部に浸入し難くなり、耐水性に優れる。
また、後述するように、本願発明者等は、3層構造のパーティクルボード10の表層12に厚さが0.05mm以上0.35mm以下と極めて薄い薄片状の木質切削片3,…,3を含ませることによる効果を検証する試験を行った。その結果、表層12に薄い木質切削片3,…,3が含まれたパーティクルボード10は、表層12に薄い木質切削片3,…,3が含まれない従来のパーティクルボードに対し、常態時曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、吸水長さ変化率(LE)、剥離強度(IB)及び耐水性(湿潤曲げ強さ(wetMOR)/常態時曲げ強さ(MOR))が向上することが判った。
以上により、本実施形態1によれば、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボード10を、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
また、本実施形態1では、芯層11には、目開きが16mm以下の第1の篩は通過するが、目開きが0.5mm以上で第1の篩より小さい第2の篩は通過しない多数の第1木質チップ2b,…,2bを用い、表層12には、第1及び第2の篩の両方を通過する細かい第2木質チップ2c,…,2cを用いている。このように、表層12に芯層11よりも細かい木質粉砕片2,…,2(第1木質チップ2b,…,2b)を用い、表層12には木質切削片3,…,3を含ませることにより、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボード10をコスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
ところで、本願発明者等は、上記の検証試験の結果より、多数の表層12用の木質片1,…,1に、その総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で木質切削片3,…,3を混合することにより、常態曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、吸水長さ変化率(LE)及び剥離強度(IB)が改善し、また、表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が高くなる程、改善率が高くなることを見出した。
そこで、本実施形態1では、多数の表層12用の木質片1,…,1に、その総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で木質切削片3,…,3を混合してもよい。多数の表層12用の木質片1,…,1に、このような割合で木質切削片3,…,3を混合することにより、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボード10を、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
また、本実施形態1では、他の木質ボード50を形成するために木質素材Bを加工した際に生成されるものを、木質切削片3,…,3としてパーティクルボード10に用いることとしている。そのため、通常のパーティクルボードに用いる材料(木質粉砕片2,…,2)と異なる材料(木質切削片3,…,3)を用いることとしても、他の木質ボード50の材料加工時に生成されるものを異なる材料として用いるため、容易に調達できる。従って、本実施形態1によれば、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボード10を、容易に且つ比較的安価に提供することができる。
特に、本実施形態1では、表層12用の木質切削片3,…,3として、木質小薄片3b,…,3bを分級して選別された第1木質小薄片3c,…,3c以外のもの(第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3e)を用いることとしている。このように、他の木質ボード50の形成時に生じた他の木質ボード50には用いない廃材を、3層構造のパーティクルボード10の表層12用の木質切削片3,…,3として利用することにより、3層構造のパーティクルボード10をより安価に形成することができる。また、他の木質ボード50の木質素材Bを余すことなく用いることとなるため、木質資源の有効活用に繋がる。
また、本実施形態1では、木質片混合工程S13において、多数の表層12用の木質片1,…,1に、その総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で木質切削片3,…,3を混合することとしてもよい。多数の表層12用の木質片1,…,1に、このような割合で木質切削片3,…,3を混合することにより、表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボード10を、コスト及び重量を増大させることなく提供することができる。
-効果の検証-
本願発明者等は、パーティクルボード10の表層12に木質切削片3,…,3を含ませたことによる上記の効果を検証するため、以下の5種類のパーティクルボード10(試験体X0~X4)を準備し、JIS A5908及びJIS A5905に準じて、曲げ強さ試験、湿潤時曲げ強さ試験、吸水長さ変化率試験、剥離強さ試験を行い、常態時曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、吸水長さ変化率(LE)、剥離強度(IB)を求めたところ、図7に示すような結果となった。なお、試験体X0は、木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボードと同様に構成されたものであり、試験体X1~X4は、表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が異なるものであり、その他の構成は、実施形態1のパーティクルボード10と同様に構成されている。また、図7には、試験体X0の各試験の結果を100としたときの相対比率で、試験体X1~X4の各試験の結果を示している。
試験体X0:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が0重量%のもの
試験体X1:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が20重量%のもの
試験体X2:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が40重量%のもの
試験体X3:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が60重量%のもの
試験体X4:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が80重量%のもの
本願発明者等は、パーティクルボード10の表層12に木質切削片3,…,3を含ませたことによる上記の効果を検証するため、以下の5種類のパーティクルボード10(試験体X0~X4)を準備し、JIS A5908及びJIS A5905に準じて、曲げ強さ試験、湿潤時曲げ強さ試験、吸水長さ変化率試験、剥離強さ試験を行い、常態時曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、吸水長さ変化率(LE)、剥離強度(IB)を求めたところ、図7に示すような結果となった。なお、試験体X0は、木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボードと同様に構成されたものであり、試験体X1~X4は、表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が異なるものであり、その他の構成は、実施形態1のパーティクルボード10と同様に構成されている。また、図7には、試験体X0の各試験の結果を100としたときの相対比率で、試験体X1~X4の各試験の結果を示している。
試験体X0:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が0重量%のもの
試験体X1:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が20重量%のもの
試験体X2:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が40重量%のもの
試験体X3:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が60重量%のもの
試験体X4:表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が80重量%のもの
図7に示すように、表層12に木質切削片3,…,3を含ませたパーティクルボード
10(試験体X1~X4)は、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対して常態時曲げ強度(MOR)及び湿潤時曲げ強度(wetMOR)が向上する結果となった。また、表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が高くなる程、常態時曲げ強度(MOR)及び湿潤時曲げ強度(wetMOR)が高くなる結果となった。
10(試験体X1~X4)は、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対して常態時曲げ強度(MOR)及び湿潤時曲げ強度(wetMOR)が向上する結果となった。また、表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が高くなる程、常態時曲げ強度(MOR)及び湿潤時曲げ強度(wetMOR)が高くなる結果となった。
また、寸法変化に関し、表層12に木質切削片3,…,3を含ませたパーティクルボード10(試験体X1~X4)は、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対し、吸水長さ変化率(TS)が低下する(改善する)結果となった。また、表層12における木質切削片3,…,3の混合割合が高くなる程、吸水長さ変化率(TS)の改善率が高くなる結果となった。
また、剥離強度(IB)についても、表層12に木質切削片3,…,3を含ませたパーティクルボード10(試験体X1~X4)は、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対して向上する結果となった。
さらに、耐水性について、表層12に木質切削片3,…,3を含ませたパーティクルボード10(試験体X1~X4)は、耐水性に対する指標(湿潤曲げ強さ(wetMOR)/常態時曲げ強さ(MOR))が、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対して向上する結果となった。
また、図7には示していないが、表面性について、試験体X0と試験体X1~試験体X4の表面における二乗平均平方根高さSq及び算術平均高さSa(表面性を示す指標)を測定して比較したところ、いずれも1~4μm程度の差があるだけでほぼ同程度であった。
以上のように、表層12に木質切削片3,…,3を含ませたパーティクルボード10(試験体X1~X4)は、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対し、常態時曲げ強度(MOR)、湿潤時曲げ強度(wetMOR)、剥離強度(IB)及び耐水性に対する指標が高まり、吸水長さ変化率(LE)が低下することとなった。また、表層12に木質切削片3,…,3を含ませたパーティクルボード10(試験体X1~X4)は、表層12に木質切削片3,…,3を含まない従来のパーティクルボード(試験体X0)に対し、表面における二乗平均平方根高さSq及び算術平均高さSa(表面性を示す指標)が同程度となった。これらの結果より、3層構造のパーティクルボード10の表層12に木質切削片3,…,3を含ませることにより、従来と同様に表面性に優れるだけでなく、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れ、寸法変化の小さい3層構造のパーティクルボード10をコスト及び重量を増大させることなく提供することができることが判る。
《その他の実施形態》
上記実施形態1では、2つの表層12,12が芯層11よりも厚さ(高さ)が薄くなるように構成されていたが、2つの表層12,12は、芯層11よりも分厚いものであってもよい。
上記実施形態1では、2つの表層12,12が芯層11よりも厚さ(高さ)が薄くなるように構成されていたが、2つの表層12,12は、芯層11よりも分厚いものであってもよい。
また、上記実施形態1では、他の木質ボード50の材料加工時に生成される木質切削片を、木質切削片3,…,3として用いる例について説明したが、木質切削片3,…,3は、他の木質ボード50の材料加工時に生成されるものではなく、上述のパーティクルボード10を形成するために調達されたものであってもよい。
また、上記実施形態1では、他の木質ボード50の形成時に生じた他の木質ボード50には用いない廃材(第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3e)を木質切削片3,…,3として用いる例について説明したが、上述したように、パーティクルボード10に用いる木質切削片3,…,3は、第1木質小薄片3c,…,3cに限られず、木質薄片3a,…,3a、木質小薄片3b,…,3b、第1木質小薄片3c,…,3c、第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eの少なくとも1種類を用いることができる。そして、他の木質ボード50に用いる多数の第1木質小薄片3c,…,3cを木質切削片3,…,3として利用する場合、他の木質ボード50に用いるために分級によって選別された第1木質小薄片3c,…,3cは、実施形態1において木質切削片3,…,3として用いる第2木質小薄片3d,…,3d及び第3木質小薄片3e,…,3eに比べて寸法(長さ及び幅)のばらつきが小さいため、実施形態1のパーティクルボード10よりも表面性、耐水性、曲げ強度及び剥離強度に優れたパーティクルボード10を提供することができる。
本発明は、3層構造のパーティクルボード及びパーティクルボードの製造方法に有用である。
2 木質粉砕片
3 木質切削片
3a 木質薄片
3b 木質小薄片
3c 第1木質小薄片
3d 第2木質小薄片
3e 第3木質小薄片
10 パーティクルボード
11 芯層
12 表層
50 木質ボード
3 木質切削片
3a 木質薄片
3b 木質小薄片
3c 第1木質小薄片
3d 第2木質小薄片
3e 第3木質小薄片
10 パーティクルボード
11 芯層
12 表層
50 木質ボード
Claims (8)
- 表層に芯層よりも細かい木質粉砕片を用いた3層構造のパーティクルボードであって、
上記表層には、0.05mm以上0.35mm以下の均一な厚さを有する多数の薄片状の木質切削片が含まれている
ことを特徴とするパーティクルボード。 - 請求項1に記載のパーティクルボードにおいて、
上記芯層には、目開きが16mm以下の第1の篩は通過し、目開きが0.5mm以上で且つ上記第1の篩より小さい第2の篩は通過しない第1木質チップが芯層用の上記木質粉砕片として含まれ、
上記表層には、上記第1及び第2の篩の両方を通過する第2木質チップが表層用の上記木質粉砕片として含まれている
ことを特徴とするパーティクルボード。 - 請求項1又は2に記載のパーティクルボードにおいて、
上記表層において、上記木質切削片は、上記表層に含まれる上記木質粉砕片と上記木質切削片とで構成される表層用の木質片の総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合で混合されている
ことを特徴とするパーティクルボード。 - 表層に芯層よりも細かい木質粉砕片を用いた3層構造のパーティクルボードの製造方法であって、
第1木質素材を粉砕することにより、多数の木質チップを作製する第1粉砕工程と、
上記多数の木質チップを、目開きが16mm以下の第1の篩と目開きが0.5mm以上で且つ上記第1の篩より小さい第2の篩とを用いて、上記第1の篩は通過するが、上記第2の篩は通過しない多数の第1木質チップと、上記第1及び第2の篩の両方を通過する多数の第2木質チップと、上記第1及び第2の篩の両方を通過しない多数の第3木質チップとに分級し、上記第1木質チップを芯層用の木質粉砕片とし、上記第2木質チップを表層用の木質粉砕片とする第1分級工程と、
第2木質素材を表面に繊維が直線状に表れるように切削して0.05mm以上0.35mm以下の均一な厚さを有する多数の薄片状の木質薄片を作製する切削工程と、
上記多数の木質薄片、該多数の木質薄片を繊維方向に沿って割れるように粉砕する第2粉砕工程によって作製される細長形状の多数の木質小薄片、及び該多数の木質小薄片を第3の篩と該第3の篩より小さい第4の篩とを用いて分級する第2分級工程によって得られる多数の第1~第3木質小薄片の少なくとも1種類を多数の表層用の木質切削片として選択する選択工程と、
上記多数の表層用の木質粉砕片と上記多数の表層用の木質切削片とを混合して多数の表層用の木質片とする木質片混合工程と、
上記多数の芯層用の木質粉砕片を含む多数の芯層用の木質片と、上記多数の表層用の木質片とのそれぞれに、接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
接着剤が塗布された上記多数の表層用の木質片を堆積させて第1マットを形成し、該第1マット上に接着剤が塗布された上記多数の芯層用の木質片を堆積させて第2マットを形成し、該第2マット上に接着剤が塗布された上記多数の表層用の木質片を堆積させて第3マットを形成することにより、3層構造のマットを形成するマットフォーミング工程と、
上記3層構造のマットに熱圧プレス処理を施して上記第1~第3マットの接着剤を硬化させることにより、上記パーティクルボードを形成する熱圧工程とを備えている
ことを特徴とするパーティクルボードの製造方法。 - 請求項4に記載のパーティクルボードの製造方法において、
上記切削工程と上記第2粉砕工程と上記第2分級工程とは、上記第3の篩は通過するが上記第4の篩は通過しない上記多数の第1木質小薄片を集合状態で接着一体化してなる木質ボードの製造方法が備えるものである
ことを特徴とするパーティクルボードの製造方法。 - 請求項5に記載のパーティクルボードの製造方法において、
上記選択工程では、上記多数の第1木質小薄片を上記多数の表層用の木質切削片として選択する
ことを特徴とするパーティクルボードの製造方法。 - 請求項5に記載のパーティクルボードの製造方法において、
上記選択工程では、上記第3及び第4の篩の両方を通過する上記多数の第2木質小薄片及び上記第3及び第4の篩の両方を通過しない上記多数の第3木質小薄片を、上記多数の表層用の木質切削片として選択する
ことを特徴とするパーティクルボードの製造方法。 - 請求項4~7のいずれか1つに記載のパーティクルボードの製造方法において、
上記木質片混合工程では、上記多数の表層用の木質切削片が、上記多数の表層用の木質片の総重量に対し、20重量%以上90重量%以下の割合となるように、上記多数の表層用の木質粉砕片と上記多数の表層用の木質切削片とを混合する
ことを特徴とするパーティクルボードの製造方法。
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Citations (6)
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-
2024
- 2024-08-05 WO PCT/JP2024/027979 patent/WO2025028661A1/ja active Pending
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