JP6335545B2 - パーティクルボード - Google Patents
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Description
(1)繊維比率が50wt%〜60wt%の竹材を破砕した竹チップと、木質チップと、前記竹チップ及び前記木質チップを接着する熱硬化性樹脂を含み、
前記竹チップが前記竹チップと前記木質チップの合計重量に対して10〜70wt%配合されていることを特徴とするパーティクルボードであり、
(2)(1)に記載のパーティクルボードが表層/内層/表層からなる三層構成であり、各層における前記竹チップの配合比が前記竹チップと前記木質チップの合計重量に対して10〜25wt%/50〜80wt%/10〜25wt%であることを特徴とするパーティクルボードであり、
(3)(1)に記載のパーティクルボードが表層/内層/表層からなる三層構成であり、前記表層における前記竹チップがJIS Z 8801−1(2006)に規定する目開き1.00mmの篩を通過し目開き0.15mmの篩を通過しないものであり、前記内層における前記竹チップがJIS Z 8801−1(2006)に規定する目開き2.85mmの篩を通過し目開き1.00mmの篩を通過しないものであることを特徴とするパーティクルボードを要旨とする。
請求項2に記載の発明によれば、寸法安定性をより向上することができる。
請求項3に記載の発明によれば、寸法安定性で優れた構造部材を提供することができる。
本発明のパーティクルボードは、繊維比率50wt%以上の竹材を粉砕した竹チップと、木質チップと、これらの竹チップ及び木質チップを接着する熱硬化性樹脂から構成される。本発明のパーティクルボードの構成は、単層でも多層でもよいが、多層の場合は表層/内層/表層の三層構成にすることが好ましい。以下、三層構成である多層のパーティクルボードについて説明する。
本発明に係るパーティクルボードにおいては、繊維比率50wt%以上の竹材を粉砕した竹チップを用いることを特徴とし、さらに繊維比率が53wt%〜60wt%の竹材であることがより好ましい。繊維比率が50wt%以上の竹材を粉砕した竹チップを用いると繊維束が密集しているため、パーティクルボード製造における各工程(フレーカー、乾燥、接着剤塗布、フォーミング及びそれらの工程間における搬送)において、外部からの衝撃があってもチップの形状を保つことで竹チップが破壊されにくいために、竹チップが短くならず、また前記竹チップが吸湿しにくいことから、パーティクルボードを成形したときに湿気の脱吸着による寸法変化の少なく維持することができる。なお、繊維比率が50wt%未満の竹材を粉砕した竹チップを用いると、柔細胞組織が多いため外部からの衝撃により、竹チップ形状が崩れるために、パーティクルボードの製造工程、特に竹チップを接着剤とのブレンダー工程において、竹チップが短くなり、パーティクルボードを成形したときに湿気の脱吸着による寸法安定性を向上させることができない。
まず、竹材を適当な大きさにカットし、全乾させた後に竹材の重量を測定する。次に2〜3%水酸化ナトリウム水溶液で2時間煮沸する。次に、水洗後に圧搾し、柔らかくなった柔細胞組織を破壊させ、さらに充分に水洗し、繊維束と柔細胞組織を分離させて、繊維束を得る。得られた繊維束を乾燥させ、繊維束の重量を測定する。繊維束の重量/全乾時の竹材の重量を求めることにより、繊維比率を求める。
木質チップの種類としては、例えばスギ、ヒノキ、スプルース、ダグラスファー、ラジアータパイン等の針葉樹や、シラカバ、アピトン、カメレレ、センゴン、ラウト、アスペン等の広葉樹の植物材料が挙げられる。木質チップの材料としては、例えばこれらの樹種の丸太、間伐材等の生材料、工場や住宅建築現場で発生する端材、部材輸送後に廃棄される廃パレット材、建築解体時に発生する解体廃材等が使用される。
熱硬化性樹脂としては、イソシアネート系、フェノール系、尿素系、メラミン系等のものが挙げられる。竹チップや木質チップの接着性の観点から、好ましくはイソシアネート系樹脂が使用される。イソシアネート系樹脂としては、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(PMDI)、エマルジョンタイプのEMDIが挙げられ、これらを単独あるいは2種以上組み合わせたものが使用される。イソシアネート系樹脂を用いることは、イソシアネート基が竹チップの親水基と反応して、結合が強固となり、パーティクルボードにした後の吸水性及び吸湿性を低下することができるため好ましい。さらには、全層にイソシアネート系樹脂をいるとフォーミングした後のマットが崩れやすいことがあるため、3層構成のパーティクルボード場合は表面層にイソシアネート系樹脂と尿素系樹脂を混合して用いることでマット崩れを防止することができる。
本発明の一実施形態に係るパーティクルボードの製造方法について説明する。まず、前述の竹材を準備し、公知のチッパー機を使って竹を粉砕して、公知のフレーカーで切削して繊維状の竹チップを得る。このとき、この竹チップを公知の分級機で分級してもよい。
(1)繊維比率評価方法
竹材を幅30mm×長さ50mmの大きさにカットし、103℃の雰囲気で24時間乾燥させた後に竹材の重量を測定した。次に2%水酸化ナトリウム水溶液で2時間煮沸した。次に、水洗後に圧搾し、柔らかくなった柔細胞組織を破壊させ、さらに水洗を繰り返し、繊維束と柔細胞組織を分離させて、繊維束を得た。得られた繊維束を乾燥させ、繊維束の重量を測定した。繊維束の重量/乾燥させた竹材の重量を求めることにより、繊維比率を求めた。
(2)寸法変化率評価方法
100mm角にカットした試験片を2組(1組:3つの試験片)用意した。20℃−65%RH条件下で2日以上養生させた。ノギスで、4辺の長さを測定する。試験片の1組を加湿側条件40℃−90%RH条件で8日間、もう1組を乾燥側条件40℃−30%RHで8日間放置した。それぞれの試験片の試験後の長さ寸法を測定し、試験前後の試験片の長さからそれぞれの寸法変化率を算出し、それらの平均値の絶対値を合計することで寸法変化率(%)を求めた。
(3)成形性
作成したパーティクルボードの厚みを測定した。ここでは、設定厚み(12mm)との誤差が0.3mm以内のものを〇、誤差が0.3mmを超えるものを×とした。
(4)チップの形状(平均値)
内層に用いる木質チップと竹チップを接着剤とブレンダーした後、各分級チップを無作為に100〜200個程度抜き取った。それを黒色板(A4サイズ)にチップを置き、1521ピクセル×1009ピクセルの画像として取り込み画像解析を行い、各チップの幅方向と長さ方向の長さを測定した。画像処理ソフトはImage J(アメリカ国立衛生研究所製)を用いた。
さらに、チップの形状(幅方向及び長さ方向の各長さ)(平均値)は、下記式を用いて求めた。
チップの長さ(mm)=(L1.00×W1.00+L1.68×W1.68+L2.85×W2.85/W1.00+ W1.68+ W2.85)×100
L1.00:目開き1.00mmの篩に残ったチップの平均長さ(幅方向または長さ方向)
L1.68:目開き1.68mmの篩に残ったチップの平均長さ(幅方向または長さ方向)
L2.85:目開き2.85mmの篩に残ったチップの平均長さ(幅方向または長さ方向)
W1.00:目開き1.00mmの篩に残ったフレークの重量
W1.68:目開き1.68mmの篩に残ったフレークの重量
W2.85:目開き2.85mmの篩に残ったフレークの重量
竹チップの原料として、慈竹(繊維比率:55wt%、全層)の竹稈を幅30mm程度に割った後、長さ50mm程度にカットし、105℃の雰囲気下で24時間乾燥させた後に、フレーカー(Knife Ring Flaker PZ 8,Pallmann社製)にて刃出しを0.9mmに設定して切削して竹チップを得た。その後、篩にかけて分級し、JIS Z 8801−1(2006)に規定する目開き1.00mmの篩を通過し目開き0.15mmの篩を通過しない竹チップを表層に用いて、目開き2.85mmの篩を通過し目開き1.00mmの篩を通過しない竹チップを内層に用いた。また木質チップは、建築廃材等を準備し、公知のチッパー機で粉砕して、公知のフレーカーで切削して得た。その後、前記と同様に分級して各層の木質チップを得た。
各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して50wt%となるように竹チップを配合した以外は実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の全層(繊維比率:52wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して25wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の全層(繊維比率:52wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して50wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の外側部分(繊維比率:58wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して25wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。なお、孟宗竹外側とは、孟宗竹の断面の厚さ方向の中央部分から表皮側の部分を用いたものである。
竹チップを孟宗竹の外側部分(繊維比率:58wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して50wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
実施例1において用いた木質チップのみを用いた以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の内側部分(繊維比率:45wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して25wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。なお、孟宗竹内側とは、孟宗竹の断面の厚さ方向の中央部分から内側の部分を用いたものである。
竹チップを孟宗竹の外側部分(繊維比率:45wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して50wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の内側部分(繊維比率:45wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して25wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の内側部分(繊維比率:45wt%)とし、かつ各層の竹チップ100wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを慈竹の全層(繊維比率:55wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して75wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを慈竹の全層(繊維比率:55wt%)とし、かつ各層の竹チップ100wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の全層(繊維比率:52wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して75wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の全層(繊維比率:52wt%)とし、かつ各層の竹チップ100wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の外側部分(繊維比率:58wt%)とし、かつ各層の竹チップが竹チップと木質チップの合計重量に対して75wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
竹チップを孟宗竹の外側部分(繊維比率:58wt%)とし、かつ各層の竹チップ100wt%となるように竹チップを配合した以外は、実施例1と同じ条件で作製した。
表1、表2に示すように、実施例1〜6のパーティクルボードは、繊維比率50%以上の竹材を破砕した竹チップを用いることにより、ブレンダー時に竹チップが破壊されにくかったため、ブレンダー後の芯層のチップの長さの平均値が木質チップのみを用いた比較例1より長くなっていたことがわかる。また、竹チップの配合比率を25、50wt%とすることで成型性を確保することができた。そのため、図1、図2に示すように、実施例1〜6のパーティクルボードは、従来の木質チップのみを用いた比較例1パーティクルボードよりも、湿気の脱吸着による面方向の寸法変化を低減することができた。
Claims (3)
- 繊維比率が50wt%〜60wt%の竹材を破砕した竹チップと、木質チップと、前記竹チップ及び前記木質チップを接着する熱硬化性樹脂を含み、
前記竹チップが前記竹チップと前記木質チップの合計重量に対して10〜70wt%配合さ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が表層/内層/表層からなる三層構成であり、各層における前記竹チップの配合比が前記竹チップと前記木質チップの合計重量に対して10〜25wt%/50〜80wt%/10〜25wt%であ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が表層/内層/表層からなる三層構成であり、前記表層における前記竹チップがJIS Z 8801−1(2006)に規定する目開き1.00mmの篩を通過し目開き0.15mmの篩を通過しないものであり、前記内層における前記竹チップがJIS Z 8801−1(2006)に規定する目開き2.85mmの篩を通過し目開き1.00mmの篩を通過しないものであることを特徴とするパーティクルボード。
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