JPH09174512A - 圧縮木質材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 木質材の全体比重を高めることなく、表裏部
分のみの比重を高めて表裏に硬質層を形成し、軽量であ
りながら、曲げ強度、表面性状、寸法安定性に優れ、反
りやねじれの発生のない圧縮木質材を提供する。 【構成】 繊維飽和点以下に含水率調整された木質材の
少なくともその表面に水を塗布し、木質材の結晶成分で
あるセルロースの軟化点温度以上の温度にて加熱圧縮
し、その後解圧、冷却することにより、木質材の表裏面
に圧縮化された高比重層を形成して圧縮木質材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は木質材を加熱圧縮し
て得られる圧縮木質材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来法による木質材の加熱圧縮による圧
縮化は、木質材を湿潤状態とするか、あるいは水蒸気雰
囲気中で加湿して、木質材を高含水率とした状態で行わ
れている。

【０００３】この方法は、高含水率で、すなわち木質材
中に多量の水分が存在する状態で加熱圧縮による圧縮化
を行うため、水が可塑剤、特に木材の主要成分中のヘミ
セルロース、リグニン等の非結晶成分に対して可塑剤と
して大きく作用し、それらの軟化点温度をそれぞれ６０
℃程度にまで低下させ、木質材の可塑性を増大させるも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高含水
率状態で木質材の加熱圧縮を行う場合、木質材の内部に
存在する水分の高蒸気圧力が解圧時には圧縮状態を復元
しようとする力として働き、さらに解圧によるスプリン
グバック現象とあいまって、圧縮状態を維持することが
困難である。また、特に比重の低い木質材においては、
圧縮は容易になされるものの、水分の高蒸気圧力が解圧
時に一瞬のうちに放出されることとなり、その一瞬の水
分放出に伴い木質材をパンク（層間剥離）させるおそれ
がある。

【０００５】高蒸気圧力の放出を防止するために、圧締
圧縮状態を保持しつつ冷却することも考えられるが、生
産性がきわめて低く、コストを大幅に上昇させてしま
う。

【０００６】さらには、前記従来技術によるときは、圧
縮状態を維持することができたとしても、高含水率状態
にある木質材全体が圧縮化されることから、高比重の木
質材となってしまう。これは、圧縮化が大きくなるため
に、逆に材積が小さくなることを意味し、歩留まりを低
下させ、コスト上昇を招くこととなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
問題点を解消することを目的として創案されたものであ
って、繊維飽和点以下に含水率調整された木質材の表裏
両面に加熱圧縮により圧縮化された高比重層が形成され
てなることを特徴とする圧縮木質材である。

【０００８】また、本発明による圧縮木質材の製造方法
は、繊維飽和点以下に含水率調整された木質材の少なく
ともその表面に水を塗布し、木質材の結晶成分であるセ
ルロースの軟化点温度以上の温度にて加熱圧縮し、その
後解圧、冷却することにより、木質材の表裏面に圧縮化
された高比重層を形成することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】木質材としては、木材の無垢材、
無垢挽材または集成材、単板積層材、合板、パーティク
ルボード、繊維板等の加工材が用いられる。これら木質
材としては、針葉樹材、広葉樹材のいずれもが使用可能
であり、特に柔らかいもの、低比重のものが好適に用い
られる。

【００１０】基板に使用される木質材は繊維飽和点以下
の含水率、好ましくは３５％以下の含水率に調整され
る。木質材として挽材が用いられる場合には、木材を製
材する前に乾燥した後に挽材とするか、あるいは、乾燥
せずに挽材とした後に乾燥して上記のように含水率調整
される。加工材が用いられる場合には、その製造過程で
上記のように含水率調整される。

【００１１】次いで、繊維飽和点以下、特に３５％以下
に含水率調整された木質材の少なくともその表面に水を
塗布する。

【００１２】木質材表面への水の塗布は、ロールコータ
ー、スプレー等を用いて行われ、木質材の表面含水率を
高め、後の熱圧による木質材の圧縮化を助長する働きを
なす。

【００１３】水は、常温水、温水、熱水等のいずれの状
態で用いてもよい。また、水の木質材表面への浸透をよ
くするために、界面活性剤のような浸透性補助剤を添加
混合して用いてもよい。さらに、木質材表面に微小凹溝
や切溝を刻設することによって水の浸透を助長すること
もできる。

【００１４】表面への水の塗布により表面含水率を高め
られた木質材は、次いで、上下の熱盤の間隔を規制する
一般にディスタンスバーと呼ばれる厚さ規制治具が取り
付けられたホットプレス装置の熱盤間に挿入される。

【００１５】熱圧圧締は、木質材の結晶成分であるセル
ロースの軟化点温度以上の温度で行われる。セルロース
の軟化点温度は、樹種によって若干異なるものの、概ね
２００〜２５０℃であり、しかも木質材の含水率にかか
わらずほぼ一定している。したがって、本発明では２０
０℃以上の温度で熱圧圧締するものである。

【００１６】なお、木質材の非結晶成分であるヘミセル
ロース、リグニンの軟化点温度は木質材の含水率によっ
て大きく変化し、絶乾状態におけるヘミセルロース、リ
グニンの軟化点温度はそれぞれ約１８０℃、約１５０℃
であるが、木質材の繊維飽和点である３５％の含水率に
おいてはいずれも軟化点温度が６０℃付近まで低下す
る。また、本発明では水の塗布により木質材の表面含水
率が高められていることにより、ヘミセルロース、リグ
ニンの軟化点温度は６０℃よりもさらに低下しており、
熱圧時の熱伝達も早められている。

【００１７】したがって、繊維飽和点以下に含水率調整
され且つ水の塗布により表面含水率が高められた木質材
を上記のようにセルロースの軟化点温度以上の温度にて
熱圧圧締することにより、比較的短時間のうちに、結晶
成分であるセルロースが軟化すると同時に、非結晶成分
であるヘミセルロースおよびリグニンも軟化溶融する。

【００１８】圧締時間および圧締圧力は、使用木質材の
材自体の比重、柔らかさ等に応じて任意設定されるが、
一般に、圧締時間１〜７分、圧締圧力５〜２５ｋｇ／ｃ
ｍ^２とすることが好ましい。

【００１９】ホットプレス装置の上下熱盤間にて加熱圧
縮された木質材は、熱盤と直に接する表裏面より徐々に
中心部に向けて熱軟化および圧締力による圧縮化が進行
するが、繊維飽和点以下の低含水率に調整されているこ
とから内部への熱伝達は比較的緩慢に行われるが、表面
含水率が高められているために木質材の表裏部分のみが
早く圧縮化される。

【００２０】加熱圧縮時に用いられる熱盤間の厚さ規制
治具は、最終的に得ようとする木質材の厚さの６０〜９
５％、より好ましくは６５〜９２％の厚さを有するもの
とされる。言い換えれば、木質材の圧縮率が５〜４０
％、より好ましくは８〜３５％となるように、厚さ規制
治具が取り付けられる。

【００２１】木質材の圧縮率が５％未満であると表裏両
面に対する圧縮化が不十分となり、硬質層として必要な
強度を得ることができない。逆に木質材の圧縮率が４０
％を越えると表裏両面の圧縮化が十分になされて硬質層
としての必要強度が得られるものの、全体比重が高くな
って重量増を招き、また、過大な圧縮率を与えることは
原料材のロスが大きくなるために歩留まりが低下し、コ
ストアップの原因となるので好ましくない。

【００２２】圧縮率は、上記範囲内において、使用木質
材の樹種、材自体の比重、得ようとする表面硬度等に応
じて任意に選択することができ、該圧縮率に対応して厚
さ規制治具をセットする。

【００２３】木質材の加熱圧縮を行った後、解圧冷却す
ることにより、表裏両面に加熱圧縮により圧縮化された
高比重層を有する圧縮木質材が得られる。

【００２４】加熱圧縮による圧縮化により木質材の表裏
面に形成される高比重層は、ＪＩＳ−Ｚ−２００７によ
る木材の硬さ試験方法において１．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以
上の硬さを有することが好ましい。硬質層が１．５ｋｇ
ｆ／ｍｍ^２に満たないと、表面の耐衝撃性が不十分とな
って傷がつきやすくなり、また、圧縮化が不十分である
ために材自体の曲げ強度の向上がなされず、疎水性、膨
潤率、吸水率を減少させることもできないので寸法安定
化が達成されない。

【００２５】この圧縮木質材は、その表面に任意化粧を
施される基材として好適に用いられる。このようにして
得られる化粧板は、建築用材、建具または家具用材とし
て有効に利用される。任意化粧は、必要に応じて下地処
理を施した後に、着色塗装、柄模様印刷、上塗り塗装等
を施し、または接着剤を介してあるいは介さずして化粧
紙、化粧合成樹脂フィルムまたはシート、化粧樹脂含浸
紙、突板、人工突板等の化粧材を貼着し、必要に応じて
さらに該化粧材の表面に上塗り塗装を施すことにより行
うことができる。

【００２６】上記上塗り塗装においては、その塗料中に
アルミナ、グリーンカーボン等の耐摩耗材を添加混合す
ることにより、化粧層自体の表面強度を向上させること
ができる。

【００２７】任意化粧による化粧層は、木質材の表裏の
表面が強く、優れた耐剥離性、耐衝撃性を有しているた
め、剥離、クラック、傷等を生ずることがない。

【００２８】また、上塗り塗装に耐摩耗材を使用した場
合においても、木質材の表面強度が強いため、塗料中の
耐摩耗材が木質材内に埋没することがなく、その効果を
十分に発揮することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、全体比重を高めること
なく、木質材の表裏のみの比重を高めて高比重層が形成
されるため、軽量でありながら、曲げ強度、表面平滑
性、表面硬度等の向上が図られ、また、表裏のバランス
が保たれることから反りやねじれを発生させることがな
い。

【００３０】また、表裏面の高比重層は、木質材中の結
晶成分であるセルロースが軟化されると共に非結晶成分
であるヘミセルロース、リグニンが軟化溶融された後に
圧縮された結果高比重となって硬化形成されるものであ
るため、疎水性の被膜となり、圧縮化による吸水性の低
減とあいまって、膨潤率および吸水率を減少させること
ができ、木質材の寸法安定性を大幅に向上させる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維飽和点以下に含水率調整された木
   質材の表裏面に加熱圧縮により圧縮化された高比重層が
   形成されてなることを特徴とする圧縮木質材。
2. 【請求項２】 繊維飽和点以下に含水率調整された木
   質材の少なくともその表面に水を塗布し、木質材の結晶
   成分であるセルロースの軟化点温度以上の温度にて加熱
   圧縮し、その後解圧、冷却することにより、木質材の表
   裏面に圧縮化された高比重層を形成することを特徴とす
   る圧縮木質材の製造方法。