JPH01171801A

JPH01171801A - 軽量な木質製品の製造方法

Info

Publication number: JPH01171801A
Application number: JP33163187A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nakamura; 謙一中村
Original assignee: SANGYO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: SANGYO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1989-07-06
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2535194B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は軽量な木質製品の製造方法に係るもので、更に
詳しくは予め乾燥された木粉にカップリング剤を投入攪
拌して木粉の表面にカップリング剤を反応させた後、更
に熱硬化性樹脂を投入攪拌しカップリング剤を介して木
粉と熱硬化性樹脂金強固に結合させた粉末原料金遣り、
之を加熱加圧し発泡剤を使用せずして熱硬化性樹脂を結
合材とした軽量な木質製品を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来５０重量％以上の木粉を含有する組成物には熱可塑
性樹脂系と熱硬化性樹脂系とがあシ、何れも発泡剤を混
入して発泡させる方法が開発されており（特開昭５９−
５６４１１．特開昭５９−７８８１９）！量化する事は
できるが木質感は無く、樹脂リッチとなった表面部が発
泡してプラスチックの発泡物と何等変りはない。

熱硬化性樹脂の内フェノール樹脂、メラミン樹脂、エリ
ヤ樹脂は何れも木粉を原料としているので、この木粉含
有率を５０％以上とし木質感を出すべく試みているが、
何れも比重１．３６〜１．８５と重く、またポリエステ
ル樹脂も比重１．７３〜２．１と重い。また木片に２ヶ
以上のエポキシ基を含む化合物を添加して加熱加圧成形
する木質系成形品の製造法（特開昭５９−９０４１）も
あるが製品は比重１．１９〜１．８９と重く木質感は無
い。

熱硬化性樹脂を結合剤として木片を加熱加圧したパーテ
ィクルボードや解繊した木材を熱硬化性樹脂を結合剤と
して加熱加圧したハードボードが有るが板だけで、自由
な形状には成形できない欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の諸欠点を解決し、木質５０重量％以上を
含有し、熱硬化性樹脂を結合剤として発泡剤を使用する
事なくして天然木同等の化量０．６乃至０．９を有し、
豆本質感のある任意形状の軽量な木質製品金製造する技
術を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための具体的手段及び作用〕発明者
は木粉を主体とし、熱可塑性樹脂を結合剤として、木質
含有率５０〜９８重量％の製品を成型する技術を開発し
た（特許第１２９９３２８号、第１２９９ｆｌ１４７号
）。

然しなから重量が比重１．０〜１．４と重いので、之を
木材同等の０．５〜０．９にする為種々研究を行い、発
泡剤を混入して成形したが、結合剤として使用する合成
樹脂に発泡剤を添加し加熱発泡せしめる為、結合力が弱
くなるのみならず発泡合成樹脂が表面に出て、発泡プラ
スチックの感がちシ木質感とは程遠い状態であった。

一方木片を熱硬化性樹脂で結合し板状に成形したパーテ
ィクルボードは１９８８年スイスに於て開発され、我国
でも１９５８年以来商品名ホモゲンホルツとして広く実
用されて来た。このパーティクルボードは将に空隙を有
する木材であるが、原料が木片であシ疎雑であって、豆
板状のみしか生産することができないので主として芯材
として使用され、表面材には使用されていない。

発明者は之に着目し、木粉に熱硬化性樹脂を添加し加熱
加圧成形を試みたが、樹脂量が少ないと充分に強度が出
す、樹脂量が木粉１００重量部に対して２０重量部を越
えると硬くなり過ぎて木質感が出ないのみならず比重が
０．９を越える。之は樹脂が木粉の空隙に入シ込むから
であって、之では熱可塑性樹脂を使用した状態に近くな
る。

即ち成形品の比重を０．９〜０．５に調料する為には、
相当の空隙率を持って成形しなければならない。今セル
ロースの真比重を１．４とし、結合剤の熱硬化性樹脂の
比重を１．４とした時、成形品の比重を０．９〜０．５
に調料する為に必要な空隙率は８６〜６４％でなければ
ならない。木粉の真比重は１．４より軽いので空隙率は
下るが、然しかなシ大きな空隙を必要とする。その為に
は木粉の表面処理を行い少ない接触面積で強固に接着し
なければならない。

木粉の表面を改質する方法としては、特開昭５０−５１
５８０．特開昭５１−９５１０８．特開昭５９−１５６
７１２等の方法が開発されているが、何れも熱硬化性樹
脂を用いて改質し、之を熱可塑性樹脂により結合してい
る。いま結合剤を熱硬化性樹脂とした時改質剤を熱硬化
性樹脂とすれば、改質剤は逆に結合を妨げる。

そこで木粉表面の改質剤としてカップリング剤を使用し
、熱硬化性樹脂を結合剤として木粉間の空隙を大きく残
したま＼少ない接触面積で結合固化させると、発泡剤を
使用せずして比重０．５乃至０．９で豆本質含有量５０
重量％以上のり量な木質製品を成型する事が出来、本発
明を完成した。

以下本発明を更に詳述する。

先づ木粉の粒度は４乃至１００メツシユを使用する。４
メツシエはおが屑程度、１００メツシユは小麦粉程度で
あるが、４メツシユ以下では成形品表面が粗くな！＋、
１００メツシユ以上では微粉加工のコストが高くつく。

木粉のセルロース面改質剤としては、シランカップリン
グ剤・チタネートカップリング剤・アルミニウム系カッ
プリング剤・ジルコアルミネートカップリング剤等があ
るが、特に好ましいのはシランカップリング剤である。

シランカップリング剤の中でも特に木粉のセルロース面
改質および熱硬化性樹脂との相容性向上の点で有効なも
のは、γ−アミノプロピルトリエトキシシランＥｆ２Ｎ
（ＣＨ２）８８ｉ　（ＯＥｔ　）ａである。シランカッ
プリング剤は一般に２種の有機官能基を有し、その１つ
はセルロースの水酸基との反応性に富み、他の有機官能
基は熱硬化性樹脂との反応性に富んでいる。

シランカップリング剤の添加量は木粉１００重量部に対
し０．１乃至１０重量部である。添加量が０．１部以下
ではセルロース表面の改質に不充分で４．９．１０部以
上ではかえって改質効果が低減するのみならず、コスト
的に高くつく。

シランカップリングによる木粉の処理方法としては、木
粉１００重量部に対してカップリング剤の添加量を０．
１乃至１０重量部にして、且均−に分散させる為水で増
量して使用する。即ち木粉をすると、カップリング剤は
均一に木粉に反応し水分は蒸発する。

熱硬化性樹脂は必ずしも粉末とは限らないが、木粉と混
合し易いのはやはシ粉末が使用し易く、更に望ましくは
フェノール樹脂、エリヤ樹脂、メラミン樹脂の１種また
は２種以上の混合物が良い。

７ランカツプリング剤によシ表面処理された木粉を冷却
した後、更に燃硬化性樹脂２〜２０重量部を投入攪拌す
ることによシ木粉に熱硬化性樹脂が配合された粉末状原
料ができる。

この粉末状原料を所要量圧縮成形金型に投入して加熱加
圧成形を行えば所望形状の軽量な木質成形品を得ること
ができる。

成形品に若干の柔軟性を与えるには、熱硬化性樹脂に予
め可塑剤を添加し可塑化しておくと良い。

その添加量は必要に応じて熱硬化性樹脂１００重量部に
対し１乃至８０重量部を添加することができる。

粉末状原料を金型に投入して加熱加圧成形する際、金型
の形状が複雑であるため粉末原料が金型の隅々まで行き
わたらないことがあるが、その際は細いメツシュのガラ
スバルーンを入れる。ガラスバルーンは微小なシリカの
中空球体で予め表面をシランカップリング剤で処理した
ものを使用する。ガラスバルーンは粉末状原料の流れを
良くするのみならず、比重が０．１８乃至０．２１と軽
いので軽量化のはたらきもある。

以上の様にして発泡剤を使用する事なくして軽量な木質
製品を成形する事ができたが、本発明による木質製品は
木材同様の二次加工性を有し、更に成形加工性に於て種
々の特徴を有する。

その第１点は木粉から直接製品を成形できる事である。

そして材料の配合を変える事によって比重を０．５乃至
０．９に自由に調節し、また之に伴い物理的強度も調料
することができる。

従って金型さえ所望の形状に造れば、如何なる形状にも
成形可能で複雑な形状になればなる程その附加価値は大
きくなる。

その第２点は高価な発泡剤を使用せず、また木粉の原料
はベニヤ板工場のサンダー粉・おが屑・間伐材等の廃材
から造れるのでそのコストが極めて安い事である。

その第８点は押出引抜成形・多列ロールによる連続加熱
加圧成形により、天然木では得られない長尺の木管や薄
板其他異形断面の長尺軽量な木質成形品を安価に且大量
に製造する事ができる事である。その実用例としては障
子やふすまの框及び桟・手すシ・敷居・鴨居・回シ縁・
床板・天井板等である。また木管は断熱性が良く且耐候
性が有志るので温泉地の導湯管に最適である。

その第４点は強度を増す為には粉末状態′料にチョップ
状繊維１乃至２０重量部を添加して加熱加圧成形すれば
良く、更に強度を求める時は網状または布状の繊維をイ
ンサート成形する事もできる。

木材以上の強度を求める場合は金網や金属アングル・金
属パイプ等のインサート成形も可能で、建築用構造材に
はこの方法を採用すれば信頼度が高い。

その第５点は圧縮成形金型の内面に彫刻を施して成形品
表面に木目、皮目、布目等のシボを形成する事が出来、
之に目留め塗装を施せば極めて天然物に近い製品を得る
ことができる。

その第６点は金型内に天然木単板を固定し、インサート
成形できる事である。即ち天然木単板に裏打ちし、之を
柔軟剤に浸漬して軟化させた後プレス成形して所望の凹
凸形状に固化成形する。この様に金型の凹凸形状に沿っ
た形に予備成形した天然木単板を金型面に単板が密着す
る様に入れ真空によシ金型面に固定した後、粉末原料を
投入して加熱加圧成型すると表面に天然木単板が存在す
る木質製品が出来る。之は非常に用途が広く総“Ｃの木
製品に代替が可能であシ、安価且美味に仕上げる事ので
きる極めて有用な方法である。

〔実施例及び効果〕

以下その実施の１例を述べるが、本発明はこれら実施例
にのみ限定されるものではない。

実施例１イ亡４０メツシユに微粉砕した木粉１００　Ｂｙ　を高速ミ
キサーに投入し、ミキサー外壁のジャケットに通じる過
熱蒸気によシ１００℃に加熱しつつ攪拌すると、約１０
分で木粉は水分含有率５％以下に乾燥された。この木粉
を加熱攪拌しつつｒ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン（以下カップリング剤と云う）ｏ、ｔ、Ｑｙ　を水５
　ｇｇに稀釈した水溶液を噴霧すると約１０分で水分は
蒸発し、カップリング剤は木粉表面に均一に分散して反
応結合する。この木粉を冷却し常温にした後エリヤ樹脂
初期縮合物１ｏｓｙ　を投入し約５分間攪拌すると、エ
リヤ樹脂初期縮合物は木粉表面のカップリング剤と反応
結合してエリヤ樹脂初期縮合物が木粉表面に均一に結合
した粉末原料が得られた。

この粉末原料を１０ｔＸ２５０Ｘ８００％の圧縮成形金
型に５８０　ｆｒ　投入して１８０°Ｃに加熱したつつ１００ｘｐ／ｄの圧力で５分間圧縮成形すると重量
５２５　ｇｒ　、　　比重０．７の軽い木質板を得た。

この様にして金型を盆・椀・皿等所望の形状にすれば木
質９０％比重０．７の木質成形品が得られ、安価にして
強度も充分有り漆器用母材として有用である。金型の形
状が複雑で粉末原料の流れが悪いときは、ガラスバルー
ンを添加すると良い。

実施例２１００メツシユに微粉砕した木粉１００起を高速ミキサ
ーに投入し、ミキサー外壁のジャケットに通じる過熱蒸
気により１００°Ｃに加熱しつつ攪拌すると、約１０分
で木粉は水分含有率５％以下に乾燥された。この木粉を
加熱攪拌しつつγ−アミノプロピルトリエトキシシラン
（以下カップリング剤と云う）１．５．Ｑ　を水５μｆ
に稀釈した水溶液を噴霧すると、約１０分で水分は蒸発
し、カップリング剤が木粉表面に均一に分散して架橋反
応し結合する。この木粉を冷却し常温にした後フェノー
ル樹脂（レゾール）　１０　’ｌＦ７　をメタノール４
ｏ１ｐ　に溶解した液を投入して良く混合拡散すると木
粉表面にフェノール樹脂（レゾール）が反応結合したス
ラリーが得られた。この原料をガラス繊維テープに塗布
含浸させ加熱乾燥してフェノール樹脂をβ−ｓｔａｇｅ
でプリプレグしたテープを造り、之を特開昭５１−５８
４６７号に見る様に芯金に捲付けて、予熱機を通過した
後芯金と共に硬化成形用ホットダイを通過引抜くと木管
が出来る。この様にして長尺な軽い木管を得九。この木
管は断熱性が有るので保温性が良く、また耐候り性も良いので温泉地の１湯管として有用である。

実施例３８０メツシニの木粉ｉ　ｏ　ｏ　ｘｙ　を高速ミキサー
に投入し、ミキサー外壁部のジャケットに通じる過熱蒸
気によシ１００°Ｃに加熱しつつ攪拌すると、約１０分
で木粉は水分含有率５％以下に乾燥された。この木粉を
加熱攪拌しつつγ−アミノプロピルトリエトキシシラン
（以下カップリング剤と云う）ｏ、ｓ１７　を水ｓ　１
ｇ　に稀釈した水溶液を噴霧すると、約１０分で水分に
蒸発しカップリング剤が木粉の表面に均一に分散反応し
て強力に結合する。この木粉を冷却し常温にした後、フ
ェノール樹脂（レゾール）１０μｆをメタノール１０μ
ｆに溶解した液を投入攪拌するとフェノール樹脂（レゾ
ール）が木粉表面のカップリング剤と反応し、木粉にフ
ェノール樹脂（レゾール）が結合したメタノールのスラ
リーができる。之を不織布に塗布含浸し加熱乾燥してフ
ェノール樹脂がβ−貝省轟の状態でプリプレグされたシ
ートを造る。

このシートを予備加熱室を通過させステンレス板挟みな
がら特開昭６２−２２５８８１−４頁第８図に示される
様に水平多列のロールによシ加熱加圧しつつ送シ出して
薄肉の木質板を得た。

この薄肉木質板に予熱が残っている間に自動車のドアパ
ックの金型に入れプレス成形すると曲面状のドアバック
が安価に得られた。成板品に柔軟性を与える為には熱硬
化性樹脂に予め可塑剤を添加して可塑化すれば有効であ
る。

実施例４ベニヤ板工場で発生するサンダー粉は若干の接着剤とペ
ーパーの石粉が混入しているが９５％以上は木粉である
。然し夾雑物が混入している為通常の木粉としては利用
されず燃料として使用される程度であるが、このサンダ
ー粉を利用する方法を述べる。

サンダー粉１００μｆ　を高速ミキサーに投入し、ミキ
サ７外壁部のジャケットに通じる過熱蒸気によシ１００
℃で５分間加熱攪拌して水分を除去した後、ｒ−アきノ
グロビルトリエトキシシランＬ　　　　ム（以下カップリング剤と云う）　５　ｔｔｇ　を水５１
Ａｆに稀釈した水溶液を噴霧しつつ加熱攪拌すると約１
０分で水分は蒸発しカップリング剤がサンダー粉表面に
均一に分散附着反応して強固に結合する。

之を常温迄冷却した後メラミン樹脂（初期縮合物）Ｌ１０＃ｇをメタノール１ｏｓｙ　に溶解した液を投入し
更に１０分間加熱攪拌するとメタノールは揮散しメラミ
ン樹脂がサンダー粉表面のカップリング剤と反応して強
固に結合した粉末状原料が得られた。

一方ルーパー扉の上部金型面に木目状彫刻を施し、下部
金型内の周縁部に２０％厚のベニヤ板を幅８ｏｚに切断
したバー材を補強材兼取付部材として固定し、その上か
ら前記粉末原料を比重０．７になる量だけ秤量して投入
し、型締めを行った後１８０℃に加熱しつつ１００ｘｐ
／ｄの圧力で５分間圧縮成形すると、表面部に木目模様
の凹凸が有シ、裏面周縁にベニヤ板バー材が存在するル
ーバー扉が得られた。この扉の周縁に蝶番、取手。

当り金具等を取付ける際、インサートしであるベニヤ板
のバー材が釘の保持に役立つ。即ちこの材料の持つ唯一
の欠点である釘の保持力が無い点は木材をインサートす
る事によりカバーする事ができる。最后に木目状凹凸に
目留め塗装を行へば限り無く天然木に近いルーバー扉が
完成する。

天然木製のルーバー扉は経時変化の為そりを生じる欠点
があり、またアルミ建具は冷たくて室内には不適である
。本発明によるルーバー扉は外見も天然木に近く、木質
感も有り軽く、経時変化は皆無で価格も木裏やアルミ製
に比して遥に安価である。

このルーバ扉の上部金型に木目状の彫刻を施さず、代シ
に天然木単板に裏打補強した薄板を真空力により金型面
に密着固定させ、前記の方法で成形すれば天然木単板が
表面に存在するルーバー扉が出来、高級品となる。

天然木単板を裏打補強した後柔軟剤に浸漬して軟化させ
、ルーパー扉の凹凸形状に合致した金型に入れて予備成
形した後、上部金型に単板を密着固定すると凹凸に沿っ
て天然木単板が同時成形され、単板接着の手間も省は完
全密着した理想的状態に仕上げる事が出来、最后に裏表
を同時に塗装仕上げする。ルーバー扉の物理的強度を高
める為金網をインサートして成形することもできる。ま
た、蝶番を予め金型内に固着しておき、同時成形するこ
ともできる。

〔発明の効果〕

本発明によりセルロースを主体とする物質の廃材は総て
之を粉末化する事によって有効利用ができ、又従来不可
能であった発泡剤を使用しない方法で軽い木質製品を成
形する事が出来るので、高価な発泡剤を使用する事もな
く、成形工程も粉末から最終製品を直接成形するのでロ
スは極めて少なく、製品コストが非常に安くなる。

この様にしてセルロースを主体とする物質の廃材を有効
利用できるのみならず、伐採すら思うにまかせない森林
間伐材を粉末化し、之を有効利用し得る事は、世界的に
木材資源の枯渇が叫ばれている今日、この発明の社会的
貢献度は大である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め乾燥した木粉１００重量部に対し０．１乃至
１０重量部のカップリング剤を投入攪拌して、木粉表面
の一部または全部にカップリング剤を反応させた後、更
に熱硬化性樹脂２乃至２０重量部を投入攪拌して木粉と
熱硬化性樹脂が附着もしくは、カップリング剤により反
応結合した粉末状原料を造り、之を加熱加圧成形するこ
とを特徴とする軽量な木質製品の製造方法。
（２）熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、メラミン樹脂、
エリヤ樹脂の１種もしくは２種以上の混合物である特許
請求の範囲第（１）項記載の軽量な木質製品の製造方法
。
（３）熱硬化性樹脂が予め可塑剤を添加して可塑化され
ている特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載
の軽量な木質製品の製造方法。
（４）粉末状原料に更にガラスバルーン１乃至１０重量
部を添加する特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項
の何れかに記載の軽量な木質製品の製造方法。
（５）カップリング剤がシランカップリング剤の１種で
ある特許請求の範囲第（１）項乃至第（４）項の何れか
に記載の軽量な木質製品の製造方法。
（６）チョップ状繊維１乃至２０重量部を添加して加熱
加圧成形する特許請求の範囲第（１）項乃至第（５）項
の何れかに記載の軽量な木質製品の製造方法。
（７）加熱加圧成形に際し網状または布状の繊維をイン
サートする特許請求の範囲第（１）項乃至第（６）項の
何れかに記載の軽量な木質製品の製造方法。
（８）加熱加圧成形に際し金属部品をインサートする特
許請求の範囲第（１）項乃至第（７）項の何れかに記載
の軽量な木質製品の製造方法。
（９）所望の形状に加工した木片を金型内に固定して加
熱加圧成形する特許請求の範囲第（１）項乃至第（８）
項の何れかに記載の軽量な木質製品の製造方法。
（１０）加熱加圧成形に際し圧縮成形金型に彫刻を施し
て成形品表面に木目、皮目、布目等のシボを形成する特
許請求の範囲第（１）項乃至第（９）項の何れかに記載
の軽量な木質製品の製造方法。
（１１）加熱加圧成形に際し、天然木単板、竹片、木へ
ぎ材等天然材の薄板を金型内に固定してインサート成形
する特許請求の範囲第（１）項乃至第（１０）項の何れ
かに記載の軽量な木質製品の製造方法。
（１２）成形品の重量が０．５乃至０．９である特許請
求の範囲第（１）項乃至第（１１）項の何れかに記載の
軽量な木質製品の製造方法。