(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022152072
(43)【公開日】2022-10-12
(54)【発明の名称】パーティクルボード
(51)【国際特許分類】
B27N 3/02 20060101AFI20221004BHJP
B27N 3/06 20060101ALI20221004BHJP
B32B 21/02 20060101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
B27N3/02 B
B27N3/02 C
B27N3/06 A
B32B21/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021054702
(22)【出願日】2021-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000413
【氏名又は名称】永大産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山野 英治
(72)【発明者】
【氏名】川端 文治
【テーマコード（参考）】
2B260
4F100
【Ｆターム（参考）】
2B260AA12
2B260BA15
2B260BA18
2B260BA26
2B260CB01
2B260CB04
2B260CD02
2B260DA02
2B260DA03
2B260DA04
2B260EA01
2B260EA02
2B260EA05
2B260EA11
2B260EB02
2B260EB18
2B260EB21
2B260EB24
4F100AK51
4F100AP03A
4F100AP03B
4F100AP03C
4F100AP03D
4F100AP03E
4F100BA05
4F100BA06
4F100BA10A
4F100BA10E
4F100CB00
4F100DE01A
4F100DE01B
4F100DE01C
4F100DE01D
4F100DE01E
4F100GB07
4F100JK06
4F100YY00B
4F100YY00D
(57)【要約】
【課題】釘側面抵抗力および釘頭貫通力などの耐釘性能が高いパーティクルボードを提供する。
【解決手段】パーティクルボード１０は、両面に配置された一対の表層１３と、一対の表層１３の間に配置された内部層１１と、各表層１３と内部層１１との間に配置された一対の中間層１２、１２と、を備えたパーティクルボードである。表層１３の木質チップ１３ａの大きさは、内部層１１および中間層１２の木質チップ１１ａ、１２ａの大きさよりも小さく、中間層１２の木質チップ１２ａの大きさは、内部層１１の木質チップ１１ａの大きさよりも大きい。
【選択図】図１
【解決手段】パーティクルボード１０は、両面に配置された一対の表層１３と、一対の表層１３の間に配置された内部層１１と、各表層１３と内部層１１との間に配置された一対の中間層１２、１２と、を備えたパーティクルボードである。表層１３の木質チップ１３ａの大きさは、内部層１１および中間層１２の木質チップ１１ａ、１２ａの大きさよりも小さく、中間層１２の木質チップ１２ａの大きさは、内部層１１の木質チップ１１ａの大きさよりも大きい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
両面に配置された一対の表層と、
一対の表層の間に配置された内部層と、
前記各表層と前記内部層との間に配置された一対の中間層と、を備えたパーティクルボードであって、
前記表層の木質チップの大きさは、前記内部層および前記中間層の木質チップの大きさよりも小さく、
前記中間層の木質チップの大きさは、前記内部層の木質チップの大きさよりも大きいことを特徴とするパーティクルボード。
一対の表層の間に配置された内部層と、
前記各表層と前記内部層との間に配置された一対の中間層と、を備えたパーティクルボードであって、
前記表層の木質チップの大きさは、前記内部層および前記中間層の木質チップの大きさよりも小さく、
前記中間層の木質チップの大きさは、前記内部層の木質チップの大きさよりも大きいことを特徴とするパーティクルボード。
【請求項2】
前記内部層および前記一対の中間層の木質チップの総質量に対する、前記各中間層の木質チップの割合は、１５．５質量％以上、２５．０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のパーティクルボード。
【請求項3】
前記内部層および前記各中間層の木質チップの厚さは、０．６ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のパーティクルボード。
【請求項4】
前記内部層および一対の前記中間層の総質量に対する、前記内部層および一対の前記中間層に塗布された接着剤の割合は、５質量％以上、１５質量％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のパーティクルボード。
【請求項5】
前記内部層、前記一対の中間層、および前記一対の表層の木質チップの総質量に対する、前記内部層および一対の前記中間層の木質チップの総質量の割合は、４０質量％以上、８０質量％以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のパーティクルボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、木質チップから熱圧成形されたパーティクルボードに関する。
【背景技術】
【0002】
この種の技術として、たとえば、特許文献１には、微細チップで構成される一対の表層と、一対の表層の間に配置され、粗大チップで構成される内部層とを有したパーティクルボードが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－８６４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に示すパーティクルボードを、壁材または床材などで利用する目的で、釘で固定するようなことを想定されていない。したがって、このようなパーティクルボードは、釘側面抵抗力および釘頭貫通力などの耐釘性能が高いものであるとは言い難い。
【0005】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、釘側面抵抗力および釘頭貫通力などの耐釘性能が高いパーティクルボードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を鑑みて、本発明に係るパーティクルボードは、両面に配置された一対の表層と、一対の表層の間に配置された内部層と、前記各表層と前記内部層との間に配置された一対の中間層と、を備えたパーティクルボードであって、前記表層の木質チップの大きさは、前記内部層および前記中間層の木質チップの大きさよりも小さく、前記中間層の木質チップの大きさは、前記内部層の木質チップの大きさよりも大きいことを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、このような木質チップの大きさの範囲を満たすことにより、パーティクルボードの釘頭貫通力への耐力（以下、「釘頭貫通力」という）を高めることがきる。具体的には、表面層の木質チップの大きさは、他の層に比べて小さく、表層では木質チップが緻密に配置されるため、表層では、他の層に比べて、釘頭から作用する力に対する抗力が大きくなる。さらに、中間層の木質チップは、他の層に比べて大きいため、各木質チップ同士が、パーティクルボードの面内方向においてより広い範囲で重なり合っている。このため、中間層では、釘頭から作用する力を、隣接する木質チップも含めた広い範囲で受けることができる。これにより、本発明に係るパーティクルボードによれば、これまでに比べて釘頭貫通力を高めることができる。
【0008】
さらに、中間層の木質チップの大きさが、内部層の木質チップの大きさよりも大きいので、中間層の木質チップ同士の拘束力を高めることができる。このような中間層で、内部層の両側を挟み、両側の中間層で、釘側面からの力を受けることができる。さらに、中間層の木質チップの大きさに比べて、内部層の木質チップの大きさが小さいため、中間層に比べて内部層の木質チップを緻密にすることができる。このような結果、本発明に係るパーティクルボードによれば、これまでに比べて釘側面抵抗力を高めることができる。
【0009】
より好ましい態様としては、前記内部層および前記一対の中間層の木質チップの総質量に対する、前記各中間層の木質チップの割合は、１５．５質量％以上、２５．０質量％以下である。
【0010】
この態様によれば、このような範囲を満たすことにより、パーティクルボードの釘頭貫通力および釘側面抵抗力をより一層高めることができる。ここで、各中間層の木質チップの割合が、１５．５質量％未満である場合には、中間層による耐釘性能の効果は小さく、釘頭貫通力および釘側面抵抗力を十分に高められないことがある。一方、各中間層の木質チップの割合が、２５．０質量％を超えたとしても、中間層の耐釘性能による効果を、これ以上期待することはできない。
【0011】
さらに、より好ましい態様としては、前記内部層および前記各中間層の木質チップの厚さは、０．６ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である。このような範囲の木質チップの厚さを満たすことにより、釘側面抵抗力の高いパーティクルボードとなる。ここで、この厚さが０．６ｍｍ未満となる木質チップは作製し難く、この厚さが１．０ｍｍを超えた場合、中間層を構成するチップ同士の拘束力が低下してしまい、パーティクルボードの釘側面抵抗力を高めることができないことがある。
【0012】
さらに好ましい態様としては、前記内部層および一対の前記中間層の総質量に対する、前記内部層および一対の前記中間層に塗布された接着剤の割合は、５質量％以上、１５質量％以下である。
【0013】
この態様によれば、接着剤の割合をこのような範囲にすることにより、内部層および中間層の接着剤の割合が増加するに従って、試験体の剥離強度も増加し、結果、釘側面抵抗力および釘頭貫通力も増加する。ここで、接着剤の割合が５質量％未満では、十分な釘側面抵抗力および釘頭貫通力を得ることができないことがある。接着剤の割合が１５質量％を超えたとしても、これ以上の釘側面抵抗力および釘頭貫通力の向上の効果が期待できない。
【0014】
さらに好ましい態様としては、前記内部層、一対の前記中間層、および両側の前記表層の木質チップの総質量に対する、前記内部層および一対の前記中間層の総質量の割合は、４０質量％以上、８０質量％以下である。
【0015】
この態様によれば、接着剤の割合をこのような範囲にすることにより、パーティクルボードの生産性およびパーティクルボードの表面の品質を確保することができる。ここで、この割合が、４０質量％未満の場合には、１つの木材から表面層の木質チップを確保することが難しい。一方、この割合が、８０質量％を超えた場合には、パーティクルボードの表面の品質を確保することが難しい。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係るパーティクルボードは、これまでのものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力などの耐釘性能が高い。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本実施形態に係るパーティクルボードの模式的断面図である。
【図4】（ａ）は、釘側面抵抗試験を説明するための側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図5】（ａ）は、釘頭貫通試験を説明するための断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
【0019】
１．パーティクルボード１０について
まず、本実施形態に係るパーティクルボード１０について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るパーティクルボードの模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るパーティクルボード１０は、両面に配置された一対の表層１３と、一対の表層１３の間に配置された内部層１１と、各表層１３と内部層１１との間に配置された一対の中間層１２、１２と、を備えたパーティクルボードである。
まず、本実施形態に係るパーティクルボード１０について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るパーティクルボードの模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るパーティクルボード１０は、両面に配置された一対の表層１３と、一対の表層１３の間に配置された内部層１１と、各表層１３と内部層１１との間に配置された一対の中間層１２、１２と、を備えたパーティクルボードである。
【0020】
木質チップの材料は、マツ、スギ、ヒノキ等の針葉樹、ラワン、カポール、ポプラ等の広葉樹で構成される木片である。木質チップは、木材等を破砕機や切削機によって破砕や切削して小片化してチップとしたものである。
【0021】
本実施形態では、表層１３の木質チップ１３ａの大きさは、内部層１１および中間層１２の木質チップ１１ａ、１２ａの大きさよりも小さく、中間層１２の木質チップ１２ａの大きさは、内部層１１の木質チップ１１ａの大きさよりも大きい。木質チップ１１ａ～１３ａの大きさは、篩で分級することにより、設定される大きさである。
【0022】
木質チップ１１ａ～１３ａは、接着剤を介して接着されている。本実施形態では、接着剤は、熱硬化性樹脂の接着剤であることが好ましい。熱硬化性樹脂の接着剤としては、例えば、ウレタン系接着剤、尿素樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、ユリア・メラミン共縮合樹脂接着剤、またはフェノール樹脂接着剤等を挙げることができる。ウレタン系接着剤としてイソアネートモノマーまたはイソシアネートと、ポリオールなど活性水素化合物との混合物、ウレタンプレポリマー、若しくはポリウレタンなどがある。
【0023】
イソシアネートとしては、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）の他に、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＭＤＩプレポリマー、ＴＤＩプレポリマー、およびこれらの２種以上混合したものを挙げることができる。
【0024】
ウレタン系接着剤は、水分と反応し硬化する、湿気硬化型接着剤であるので、木質チップに含有する水分が、ボード成形のタイミングで蒸発し、接着剤の硬化を促進することができる。これにより、木質チップ同士の接着性を高めることができる。特に、このような観点から、表面層も木質チップの大きさが大きい木質チップを用いた内部層１１および中間層１２に、ＭＤＩなどのイソシアネートとポリオールなど活性水素化合物の混合物を用いることが好ましい。
【0025】
さらに、中間層１２の木質チップ１２ａの大きさが、内部層１１の木質チップ１１ａの大きさよりも大きいので、パーティクルボード１０の厚さ方向に沿った中間層１２の木質チップ１２ａ、１２ａ同士の拘束力を高めることができる。このような中間層１２で、内部層１１の両側を挟み、両側の中間層１２、１２で、釘側面からの力を受けることができる。さらに、中間層１２の木質チップ１２ａの大きさに比べて、内部層１１の木質チップ１１ａの大きさが小さいため、中間層１２に比べて内部層１１の木質チップを緻密にすることができる。このような結果、本実施形態に係るパーティクルボード１０によれば、これまでに比べて釘側面抵抗力を高めることができる。
【0026】
このように、本実施形態によれば、パーティクルボード１０の釘頭貫通力を高めることがきる。具体的には、表層１３の木質チップ１１ａの大きさは、他の層に比べて小さく、表層１３では木質チップ１１ａが緻密に配置されるため、表層１３では、他の層に比べて、釘頭から作用する力に対する抗力が大きくなる。
【0027】
さらに、中間層１２の木質チップ１２ａは、他の層に比べて大きいため、各木質チップ１２ａ、１２ａ同士が、パーティクルボード１０の面内方向においてより広い範囲で重なり合っている。このため、中間層１２では、釘頭から作用する力を、隣接する木質チップ１２ａ、１２ａも含めた広い範囲で受けることができる。このような結果、本実施形態に係るパーティクルボード１０によれば、これまでに比べて釘頭貫通力を高めることができる。
【0028】
このような観点から、本実施形態では、内部層１１および一対の中間層１２、１２の木質チップ１１ａ、１２ａの総質量に対する、各中間層１２、１２の木質チップ１２ａの割合は、１５．５質量％以上、２５．０質量％以下であることが好ましい。
【0029】
このような範囲を満たすことにより、パーティクルボード１０の釘頭貫通力および釘側面抵抗力をより一層高めることができる。ここで、各中間層１２の木質チップ１２ａの割合が、１５．５質量％未満である場合には、中間層１２が起因とした釘頭貫通力および釘側面抵抗力を十分に高められないことがある。一方、各中間層１２の木質チップ１２ａの割合が、２５．０質量％を超えたとしても、中間層１２の耐釘性能による効果を、これ以上期待することはできない。
【0030】
さらに、内部層１１および各中間層１２の木質チップ１１ａ、１２ａの厚さは、０．６ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。このような範囲の木質チップ１１ａ、１２ａの厚さを満たすことにより、釘頭貫通力および釘側面抵抗力の高いパーティクルボード１０となる。ここで、厚さが０．６ｍｍ未満となる木質チップ１１ａ、１２ａは作製し難く、各中間層１２の木質チップ１２ａの厚さが１．０ｍｍを超えた場合、中間層１２を構成する木質チップ１２ａ、１２ａ同士の拘束力が低下してしまい、パーティクルボード１０の釘側面抵抗力を高めることができない。
【0031】
なお、本実施形態では、内部層１１および各中間層１２の木質チップ１１ａ、１２ａの厚さを上述した範囲に設定したが、表層１３の木質チップ１３ａの厚さは、釘頭貫通力および釘側面抵抗力への寄与が低いため、これと同じ範囲であってもよく、表層１３の木質チップ１３ａの大きさが、他の層のものよりも小さければ、特に限定されるものではない。
【0032】
さらに、内部層１１および一対の中間層１２、１２の総質量に対する、内部層１１および一対の中間層１２、１２に塗布された接着剤の割合は、５質量％以上、１５質量％以下であることが好ましい。接着剤の割合をこのような範囲にすることにより、内部層１１および中間層１２、１２の接着剤の割合が増加するに従って、パーティクルボード１０の剥離強度も増加し、結果、パーティクルボード１０の釘側面抵抗力および釘頭貫通力も増加する。ここで、接着剤の割合が５質量％未満では、パーティクルボード１０に十分な釘側面抵抗力および釘頭貫通力を得ることができないことがある。接着剤の割合が１５質量％を超えたとしても、これ以上の釘側面抵抗力および釘頭貫通力の向上の効果が期待できない。
【0033】
さらに、内部層１１、一対の中間層１２、１２および両側の表層１３、１３の木質チップの総質量に対する、内部層１１および一対の中間層１２、１２の木質チップの総質量の割合は、４０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。ここで、接着剤の割合をこのような範囲にすることにより、パーティクルボード１０の生産性およびパーティクルボード１０の表面の品質を確保することができる。ここで、この割合が、４０質量％未満の場合には、１つの木材から表層１３の木質チップ１３ａを確保することが難しい。一方、この割合が、８０質量％を超えた場合には、パーティクルボード１０の表面の品質を確保することが難しい。
【0034】
２．パーティクルボードの製造方法
以下に、本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、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、図１に示すパーティクルボードの製造方法を説明するためのフロー図である。図３は、図１に示すマット作製工程からボード成形工程までを説明するための模式的概念図である。
以下に、本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、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、図１に示すパーティクルボードの製造方法を説明するためのフロー図である。図３は、図１に示すマット作製工程からボード成形工程までを説明するための模式的概念図である。
【0035】
〔チップ作製工程Ｓ１〕
この製造方法では、まず、図２に示すチップ作製工程Ｓ１を行う。この工程では、木材から木質チップを作製する。木質チップは、マツ、スギ、ヒノキ等の針葉樹、ラワン、カポール、ポプラ等の広葉樹で構成される木片である。木質チップは、木材等を破砕機や切削機によって破砕や切削して小片化してチップとしたものである。ここで、木質チップの厚さは、切削機のフレーカ刃物の刃出し量を調整することにより、調整することができる。
この製造方法では、まず、図２に示すチップ作製工程Ｓ１を行う。この工程では、木材から木質チップを作製する。木質チップは、マツ、スギ、ヒノキ等の針葉樹、ラワン、カポール、ポプラ等の広葉樹で構成される木片である。木質チップは、木材等を破砕機や切削機によって破砕や切削して小片化してチップとしたものである。ここで、木質チップの厚さは、切削機のフレーカ刃物の刃出し量を調整することにより、調整することができる。
【0036】
〔分級工程Ｓ２〕
次に、図２に示す分級工程Ｓ２を行う。この工程では、小片化した木質チップは、篩を用いて所望の大きさに分級する。本実施形態では、小片化した木質チップを、３つの大きさいの範囲に分級する。この分級では、目開きが異なる２つ篩を準備し、まず、小片化した木質チップに対して目開きが大きい篩にかけ、この篩に残った木質チップを中間層１２用の木質チップ１２ａとする。次に、目開きが大きい篩を通過した木質チップに対して、目開きが大きい篩にかけ、この篩に残った木質チップを、内部層１１用の木質チップ１１ａとし、この篩を通過した木質チップを、表層１３用の木質チップ１３ａとする。
次に、図２に示す分級工程Ｓ２を行う。この工程では、小片化した木質チップは、篩を用いて所望の大きさに分級する。本実施形態では、小片化した木質チップを、３つの大きさいの範囲に分級する。この分級では、目開きが異なる２つ篩を準備し、まず、小片化した木質チップに対して目開きが大きい篩にかけ、この篩に残った木質チップを中間層１２用の木質チップ１２ａとする。次に、目開きが大きい篩を通過した木質チップに対して、目開きが大きい篩にかけ、この篩に残った木質チップを、内部層１１用の木質チップ１１ａとし、この篩を通過した木質チップを、表層１３用の木質チップ１３ａとする。
【0037】
〔接着剤塗布工程Ｓ３〕
次に、図２に示す接着剤塗布工程Ｓ３を行う。上述した接着剤を、分級した木質チップ１１ａ、１２ａ、１３ａに塗布する。接着剤塗布工程Ｓ３では、接着剤をスプレーにより、木質チップに塗布してもよく、刷毛により塗布してもよく、接着剤と共に各木質チップ１１ａ、１２ａ、１３ａを混ぜ合わせてもよく、その塗布方法は特に限定されるものではない。また、後述するマット作製工程Ｓ４の際に、木質チップを層状に積層しながら、接着剤の塗布を行ってもよい。
次に、図２に示す接着剤塗布工程Ｓ３を行う。上述した接着剤を、分級した木質チップ１１ａ、１２ａ、１３ａに塗布する。接着剤塗布工程Ｓ３では、接着剤をスプレーにより、木質チップに塗布してもよく、刷毛により塗布してもよく、接着剤と共に各木質チップ１１ａ、１２ａ、１３ａを混ぜ合わせてもよく、その塗布方法は特に限定されるものではない。また、後述するマット作製工程Ｓ４の際に、木質チップを層状に積層しながら、接着剤の塗布を行ってもよい。
【0038】
〔マット作製工程Ｓ４〕
次に、図２に示すマット作製工程Ｓ４を行う。この工程では、接着剤を塗布した木質チップから、フォーミングマット１０’を作製する。本実施形態では、図３に示すプレス装置の台座５１の上に、木質チップ１１ａ、１２ａ、１３ａを配置して、これをマット状に成形する（フォーミングマットに成形する）。具体的には、表層１３となるマット層１３’、中間層１２となるマット層１２’、および、内部層となるマット層１１’を、図３に示す順で積層することで、フォーミングマット１０’を作製する。
次に、図２に示すマット作製工程Ｓ４を行う。この工程では、接着剤を塗布した木質チップから、フォーミングマット１０’を作製する。本実施形態では、図３に示すプレス装置の台座５１の上に、木質チップ１１ａ、１２ａ、１３ａを配置して、これをマット状に成形する（フォーミングマットに成形する）。具体的には、表層１３となるマット層１３’、中間層１２となるマット層１２’、および、内部層となるマット層１１’を、図３に示す順で積層することで、フォーミングマット１０’を作製する。
【0039】
〔ボード成形工程Ｓ５〕
次に、図２に示すボード成形工程Ｓ５を行う。この工程では、作製したフォーミングマット１０’を熱圧することにより、パーティクルボード１０を成形する。具体的には、図３に示すように、フォーミングマット１０’に対してホットプレス装置の加熱された押圧部材５２で、熱圧成形を行うことによりパーティクルボード１０を製造する。この際、台座５１および押圧部材５２の双方を加熱する。フォーミングマット１０’をボード状に成形する温度（加熱温度）は、接着剤の種類にもよるが、たとえば１２０～２２０℃の範囲であり、熱圧時の加圧力は、たとえば２～５ＭＰａ程度である。
次に、図２に示すボード成形工程Ｓ５を行う。この工程では、作製したフォーミングマット１０’を熱圧することにより、パーティクルボード１０を成形する。具体的には、図３に示すように、フォーミングマット１０’に対してホットプレス装置の加熱された押圧部材５２で、熱圧成形を行うことによりパーティクルボード１０を製造する。この際、台座５１および押圧部材５２の双方を加熱する。フォーミングマット１０’をボード状に成形する温度（加熱温度）は、接着剤の種類にもよるが、たとえば１２０～２２０℃の範囲であり、熱圧時の加圧力は、たとえば２～５ＭＰａ程度である。
【0040】
このようにして、図１に示すパーティクルボード１０を得ることができる。パーティクルボード１０は、たとえば、壁材、床材、天井材などの建材や、建具または収納家具などの基材として利用することができる。
【実施例0041】
以下に本発明を実施例により説明する。
１．各層の木質チップの大きさの関係について
［実施例１－１］
実施例１－１として、両面に配置された一対の表層と、一対の表層の間に配置された内部層と、各表層と内部層との間に配置された一対の中間層と、を備えたパーティクルボードを製造した。
１．各層の木質チップの大きさの関係について
［実施例１－１］
実施例１－１として、両面に配置された一対の表層と、一対の表層の間に配置された内部層と、各表層と内部層との間に配置された一対の中間層と、を備えたパーティクルボードを製造した。
【0042】
具体的には、まず、木質チップの厚さが１．５ｍｍとなるように、フレーカ刃物の刃出し量を調整し、木材（スギ）を切削することにより作製し、以下のように分級した。表層の木質チップの大きさが、内部層および中間層の木質チップの大きさよりも小さく、中間層の木質チップの大きさが、内部層の木質チップの大きさよりも大きくなるように、木質チップを分級した。
【0043】
具体的には、表層の木質チップに、目開き２．００ｍｍの篩を通過する木質チップを用いた。内部層の木質チップに、目開き２．００ｍｍの篩を通過せず、５．６６ｍｍの篩を通過した木質チップを用いた。中間層の木質チップに、目開き５．６６ｍｍの篩を通過しない木質チップを用いた。ここで、目開きとは、ＪＩＳ Ｚ ８８００－１（２００６）に規定された公称目開きのことである。これらの分級した木質チップに対して、各層の全体質量に対して、５質量％となるように接着剤を添加した。表層の接着剤には、フェノール樹脂を用い、中間層と表面層の接着剤には、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用いた。
【0044】
ここで、各層の配合を以下の如く、設定したフォーミングマットを作製した。各表層の木質チップの比率を、パーティクルボードの全体の木質チップの総量に対して３０質量％（合計で６０質量％）とした。また、内部層および中間層の合計の木質チップの比率を、パーティクルボードの全体の木質チップの総量に対して４０質量％とした。さらに、各中間層の木質チップの比率を、内部層および中間層の木質チップの１５．５質量％（合計で３１質量％）とした。
【0045】
得られたフォーミングマットに対して、厚さ９ｍｍ、設定密度０．７５ｇ／ｃｍ３となるように、熱盤の温度１８０℃、加圧力２５ｋｆ／ｃｍ２、熱圧時間３分の熱圧条件で、熱圧成形することによりパーティクルボードを製造した。
【0046】
［比較例１－１］
実施例１と同様の厚さの市販のパーティクルボードを準備した。実施例１－１のパーティクルボードと相違する点は、中間層を設けていない点である。
実施例１と同様の厚さの市販のパーティクルボードを準備した。実施例１－１のパーティクルボードと相違する点は、中間層を設けていない点である。
【0047】
［比較例１－２］
実施例と同じようにして、パーティクルボードの作製をした。実施例１と相違する点は、中間層の木質チップの大きさが、内部層の木質チップの大きさよりも小さい点であり、実施例１の中間層で用いた木質チップを、内部層に用い、実施例１の内部層で用いた木質チップを、中間層に用いた点である。
実施例と同じようにして、パーティクルボードの作製をした。実施例１と相違する点は、中間層の木質チップの大きさが、内部層の木質チップの大きさよりも小さい点であり、実施例１の中間層で用いた木質チップを、内部層に用い、実施例１の内部層で用いた木質チップを、中間層に用いた点である。
【0048】
＜釘側面抵抗試験＞
ＪＩＳ Ａ ５９０８：２０１５に準拠して、実施例１および比較例１、２のパーティクルボードとなる試験体６０に対して、釘側面抵抗試験を行った。具体的には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、試験体６０に対して、Ｎ５０の釘６２を途中まで打ち込んだ状態で、装置本体６１に釘６２の両側を係合させた。この状態、装置本体６１と試験体６０とを引き離す方向に荷重を付加し、試験体６０が破壊したときの、荷重を釘側面抵抗力とした。この結果を、以下の表１に示す。
ＪＩＳ Ａ ５９０８：２０１５に準拠して、実施例１および比較例１、２のパーティクルボードとなる試験体６０に対して、釘側面抵抗試験を行った。具体的には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、試験体６０に対して、Ｎ５０の釘６２を途中まで打ち込んだ状態で、装置本体６１に釘６２の両側を係合させた。この状態、装置本体６１と試験体６０とを引き離す方向に荷重を付加し、試験体６０が破壊したときの、荷重を釘側面抵抗力とした。この結果を、以下の表１に示す。
【0049】
＜釘頭貫通試験＞
ＡＳＴＭ Ｄ１０３７およびＪＩＳ Ａ ５９０８：２０１５に準拠して、実施例１および比較例１、２のパーティクルボードとなる試験体７０に対して、釘頭貫通試験を行った。具体的には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、試験体７０に対して、Ｎ５０の釘７２の頭部が接触するまで、釘７２を打ち込み、釘７２の先端が装置本体７１の溝部７３から突出するように、装置本体７１に試験体７０を固定した。この状態で、釘７２を試験体７０の側面方向から引き離すように、釘７２に荷重を作用させ、試験体７０から釘７２の頭部が貫通したとき、荷重を釘頭貫通力とした。この結果を、表１に示す。
ＡＳＴＭ Ｄ１０３７およびＪＩＳ Ａ ５９０８：２０１５に準拠して、実施例１および比較例１、２のパーティクルボードとなる試験体７０に対して、釘頭貫通試験を行った。具体的には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、試験体７０に対して、Ｎ５０の釘７２の頭部が接触するまで、釘７２を打ち込み、釘７２の先端が装置本体７１の溝部７３から突出するように、装置本体７１に試験体７０を固定した。この状態で、釘７２を試験体７０の側面方向から引き離すように、釘７２に荷重を作用させ、試験体７０から釘７２の頭部が貫通したとき、荷重を釘頭貫通力とした。この結果を、表１に示す。
【0050】
【表1】
【0051】
〔結果および考察〕
表１に示すように、実施例１－１の試験体では、比較例１－１、１－２のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値となった。これは、実施例１－１は、比較例１－１とは異なり中間層を設け、さらに比較例１－２は異なり、中間層の木質チップの大きさが、内部層の木質チップの大きさよりも大きくしたからであると考えられる。
表１に示すように、実施例１－１の試験体では、比較例１－１、１－２のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値となった。これは、実施例１－１は、比較例１－１とは異なり中間層を設け、さらに比較例１－２は異なり、中間層の木質チップの大きさが、内部層の木質チップの大きさよりも大きくしたからであると考えられる。
【0052】
具体的には、実施例１－１では、比較例１－２に比べて、中間層の木質チップは、内部層の木質チップに比べて大きく、拘束力が高いため、内部層の両側を挟み、両側の中間層で、釘側面からの力を受けることができるため、釘側面抵抗力が高まったと考えられる。さらに、中間層を構成する木質チップは、他の層に比べて大きいため、各木質チップ同士が、パーティクルボードの面内方向においてより広い範囲で重なり合い、釘頭から作用する力を、隣接する木質チップも含めた広範囲で受けることができる。これにより、実施例１－１では、比較例１－１、１－２に比べて、釘頭貫通力が大きくなったと考えられる。
【0053】
２．各中間層の最適な割合について
以下に、パーティクルボードにおける各中間層の最適な割合について評価すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例２－１～２－４までのパーティクルボードの試験体を作製した。
以下に、パーティクルボードにおける各中間層の最適な割合について評価すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例２－１～２－４までのパーティクルボードの試験体を作製した。
【0054】
［実施例２－１～２－４］
実施例２－１～２－４が、実施例１－１と相違する点は、内部層および一対の中間層の木質チップの総量に対する、各中間層の木質チップの割合を、順次、１２．５質量％（実施例２－１）、１５．５質量％（実施例２－２）、２５．０質量％（実施例２－３）、および３０．０質量％（実施例２－４）にした点である。なお、実施例２－３は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体である。
実施例２－１～２－４が、実施例１－１と相違する点は、内部層および一対の中間層の木質チップの総量に対する、各中間層の木質チップの割合を、順次、１２．５質量％（実施例２－１）、１５．５質量％（実施例２－２）、２５．０質量％（実施例２－３）、および３０．０質量％（実施例２－４）にした点である。なお、実施例２－３は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体である。
【0055】
これら試験体に対して、実施例１－１と同様に、釘側面抵抗試験および釘頭貫通試験を実施し、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を測定した。この結果を以下の表２に示す。なお、表２には、実施例２－１～２－４に係る耐釘性能の優位性を明確にするために、比較例１－１の測定結果も合わせて示した。
【0056】
【表2】
【0057】
〔結果および考察〕
表２に示すように、実施例２－２、２－３の試験体では、実施例２－１のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値となった。これは、実施例２－１は、実施例２－２～２－４に比べて、各中間層の割合が少ないためである。一方、実施例２－４の如く、各中間層の割合を３０．０質量％にしたとしても、それ以上の効果は得にくい。したがって、実施例２－２の中間層の割合を下限値とし、実施例２－３の中間層の割合を上限値とすることが好ましい。すなわち、内部層および一対の中間層の木質チップの総量に対する、各中間層の木質チップの割合は、１５．５質量％以上、２５．０質量％以下であることが好ましい。
表２に示すように、実施例２－２、２－３の試験体では、実施例２－１のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値となった。これは、実施例２－１は、実施例２－２～２－４に比べて、各中間層の割合が少ないためである。一方、実施例２－４の如く、各中間層の割合を３０．０質量％にしたとしても、それ以上の効果は得にくい。したがって、実施例２－２の中間層の割合を下限値とし、実施例２－３の中間層の割合を上限値とすることが好ましい。すなわち、内部層および一対の中間層の木質チップの総量に対する、各中間層の木質チップの割合は、１５．５質量％以上、２５．０質量％以下であることが好ましい。
【0058】
３．木質チップの厚さについて
以下に、パーティクルボードにおける木質チップの厚さの最適な割合について評価すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例３－１～３－４までのパーティクルボードの試験体を作製した。
以下に、パーティクルボードにおける木質チップの厚さの最適な割合について評価すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例３－１～３－４までのパーティクルボードの試験体を作製した。
【0059】
［実施例３－１～３－４］
具体的には、実施例３－１～３－４が、実施例１－１と相違する点は、フレーカ刃物の刃出し量を調整し、内部層および一対の中間層の木質チップの厚さを、順次、０．８ｍｍ（実施例３－１）、１．０ｍｍ（実施例３－２）、１．５ｍｍ（実施例３－３）、および１．８ｍｍ（実施例３－４）にした点である。なお、実施例３－３は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体であり、表層の木質チップの厚さも同等の厚さである。
具体的には、実施例３－１～３－４が、実施例１－１と相違する点は、フレーカ刃物の刃出し量を調整し、内部層および一対の中間層の木質チップの厚さを、順次、０．８ｍｍ（実施例３－１）、１．０ｍｍ（実施例３－２）、１．５ｍｍ（実施例３－３）、および１．８ｍｍ（実施例３－４）にした点である。なお、実施例３－３は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体であり、表層の木質チップの厚さも同等の厚さである。
【0060】
これら試験体に対して、実施例１－１と同様に、釘側面抵抗試験および釘頭貫通試験を実施し、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を測定した。この結果を以下の表３に示す。なお、表３には、実施例３－１～３－４に係る耐釘性能の優位性を明確にするために、比較例１－２の測定結果も合わせて示した。
【0061】
【表3】
【0062】
〔結果および考察〕
表３に示すように、実施例３－１、３－２の試験体では、実施例３－３、３－４のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値となった。これは、実施例３－１、３－２は、実施例３－３、３－４に比べて、木質チップの厚さが薄いため、木質チップが厚さ方向に緻密に積層されたからであると考えられる。実施例３－３、３－４の如く、各中間層の木質チップの厚さが１．０ｍｍを超えた場合、中間層を構成する木質チップ同士の拘束力が低下してしまい、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を高めることができない。
表３に示すように、実施例３－１、３－２の試験体では、実施例３－３、３－４のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値となった。これは、実施例３－１、３－２は、実施例３－３、３－４に比べて、木質チップの厚さが薄いため、木質チップが厚さ方向に緻密に積層されたからであると考えられる。実施例３－３、３－４の如く、各中間層の木質チップの厚さが１．０ｍｍを超えた場合、中間層を構成する木質チップ同士の拘束力が低下してしまい、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を高めることができない。
【0063】
したがって、実施例３－１の木質チップの厚さを下限値とし、実施例３－２の木質チップの厚さを上限値とすることが好ましい。すなわち、内部層および一対の中間層の木質チップの総量に対する、内部層および各中間層の木質チップの厚さは、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、木質チップの厚さは、薄ければ薄いほど好ましいが、製造上の観点から、木質チップの厚さは、０．６ｍｍ以上であることが好ましい。
【0064】
４．接着剤の最適量について
以下に、パーティクルボードにおける中間層および内部層の接着剤の最適量、および表層の接着剤の影響について評価すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例４－１～４－７までのパーティクルボードの試験体を作製した。
以下に、パーティクルボードにおける中間層および内部層の接着剤の最適量、および表層の接着剤の影響について評価すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例４－１～４－７までのパーティクルボードの試験体を作製した。
【0065】
［実施例４－１～４－７］
具体的には、実施例４－１～４－４が、実施例１－１と相違する点は、中間層および一対の内部層の総量に対する、内部層および一対の中間層の接着剤の割合（添加率）を、順次、３質量％（実施例４－１）、５質量％（実施例４－２）、１０質量％（実施例４－３）、および１５質量％（実施例４－４）にした点である。なお、実施例４－２は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体である。なお、中間層および一対の内部層の総量は、これらの層の木質チップの質量と、これらの層に添加された接着剤の質量の合計である。中間層および一対の内部層の割合は、中間層および一対の内部層の接着剤の質量を、上で算出した合計となる質量で除算した値である。
具体的には、実施例４－１～４－４が、実施例１－１と相違する点は、中間層および一対の内部層の総量に対する、内部層および一対の中間層の接着剤の割合（添加率）を、順次、３質量％（実施例４－１）、５質量％（実施例４－２）、１０質量％（実施例４－３）、および１５質量％（実施例４－４）にした点である。なお、実施例４－２は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体である。なお、中間層および一対の内部層の総量は、これらの層の木質チップの質量と、これらの層に添加された接着剤の質量の合計である。中間層および一対の内部層の割合は、中間層および一対の内部層の接着剤の質量を、上で算出した合計となる質量で除算した値である。
【0066】
さらに、実施例４－５～４－７が、実施例１－１と相違する点は、表層の総量に対する、表層の接着剤の割合（添加率）を、１０質量％とし、表面層の接着剤を、順次、１０質量％（実施例４－５）、１５質量％（実施例４－６）、および２０質量％（実施例４－７）にした点である。
【0067】
［比較例４－１、４－２］
比較例４－１として、実施例４－１と同等の厚さを有した合板の試験体を準備した。比較例４－１として、比較例１－２と同様のパーティクルボードの試験体を準備した。
比較例４－１として、実施例４－１と同等の厚さを有した合板の試験体を準備した。比較例４－１として、比較例１－２と同様のパーティクルボードの試験体を準備した。
【0068】
これら試験体に対して、実施例１－１と同様に、釘側面抵抗試験および釘頭貫通試験を実施し、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を測定した。さらに、ＪＩＳ Ａ ５９０８：２０１５に準拠して、これらの試験体に対して、表面層の剥離強度を測定した。具体的には、試験体の表面に剥離用治具を接着し、試験体の中間層近傍の剥離強度を測定した。これらの結果を以下の表４に示す。
【0069】
【表4】
【0070】
〔結果および考察〕
表３に示すように、実施例４－１～実施例４－４の試験体では、内部層および中間層の接着剤の割合が増加するに従って、試験体の剥離強度も増加することがわかった。また、剥離強度が増加に伴い、釘側面抵抗力および釘頭貫通力も増加する。
表３に示すように、実施例４－１～実施例４－４の試験体では、内部層および中間層の接着剤の割合が増加するに従って、試験体の剥離強度も増加することがわかった。また、剥離強度が増加に伴い、釘側面抵抗力および釘頭貫通力も増加する。
【0071】
さらに、実施例４－２～実施例４－４の試験体では、比較例４－１、比較例４－２、実施例４－１のものに比べて、釘側面抵抗力および釘頭貫通力が高い値であった。したがって、実施例４－３の接着剤の割合を下限値とし、実施例４－４の接着剤の割合を上限値とすることが好ましい。すなわち、内部層および一対の中間層の総質量に対する、内部層および一対の中間層に塗布された接着剤の割合（添加率）は、５質量％以上、１５質量％以下であることが好ましい。
【0072】
さらに、実施例４－５～実施例４－７の試験体では、表層の接着剤の割合を変更しても、釘側面抵抗力および釘頭貫通力には、変化がなかった。したがって、表層の接着剤の添加率による釘側面抵抗力および釘頭貫通力の効果は少ないことから、釘側面抵抗力および釘頭貫通力は、内部層および一対の中間層に塗布された接着剤の割合（添加率）に比べて、表層に塗布された接着剤の割合（添加率）が少ないことが好ましいと考えられる。
【0073】
５．内部層および中間層の木質チップの最適量について
以下に、パーティクルボードにおける内部層および中間層の木質チップの最適量を確認すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例５－１～５－３、比較例５－１、５－２のパーティクルボードの試験体を作製した。
以下に、パーティクルボードにおける内部層および中間層の木質チップの最適量を確認すべく、実施例１－１と同様の方法で、実施例５－１～５－３、比較例５－１、５－２のパーティクルボードの試験体を作製した。
【0074】
［実施例５－１～５－３］
具体的には、実施例５－１～５－３が、実施例１－１と相違する点は、内部層、一対の中間層、および両側の表層の木質チップの総質量に対する、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合を、４０質量％（実施例５－１）、６０質量％（実施例５－２）、および８０質量（実施例５－３）とした点であり、実施例５－１は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体である。なお、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合は、パーティクルボードで用いた木質チップ全体の質量に対して、これらの層の木質チップの質量を除算した値である。
具体的には、実施例５－１～５－３が、実施例１－１と相違する点は、内部層、一対の中間層、および両側の表層の木質チップの総質量に対する、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合を、４０質量％（実施例５－１）、６０質量％（実施例５－２）、および８０質量（実施例５－３）とした点であり、実施例５－１は、実施例１－１と同じ条件で製造した試験体である。なお、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合は、パーティクルボードで用いた木質チップ全体の質量に対して、これらの層の木質チップの質量を除算した値である。
【0075】
［比較例５－１、５－２］
比較例５－１として、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合を、３０質量％となるパーティクルボードを作製しようとしたが、１つの木材から切削し、切削した木質チップを分級の段階で、この表層の割合となる木質チップを確保するのが難しいことが分かった。さらに、比較例５－２として、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合を、９０質量％となるパーティクルボードを作製しようとしたが、表面層の厚さを十分に確保し難いことがわかった。特に、表面層を研磨すると、中間層が露出するおそれがあることがわかった。これら試験体に対して、実施例１－１と同様に、釘側面抵抗試験および釘頭貫通試験を実施し、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を測定した。１つの木材から切削し、切削した木質チップを分級の段階で、この表層の割合となる木質チップを確保するのが難しいことが分かった。
比較例５－１として、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合を、３０質量％となるパーティクルボードを作製しようとしたが、１つの木材から切削し、切削した木質チップを分級の段階で、この表層の割合となる木質チップを確保するのが難しいことが分かった。さらに、比較例５－２として、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合を、９０質量％となるパーティクルボードを作製しようとしたが、表面層の厚さを十分に確保し難いことがわかった。特に、表面層を研磨すると、中間層が露出するおそれがあることがわかった。これら試験体に対して、実施例１－１と同様に、釘側面抵抗試験および釘頭貫通試験を実施し、釘側面抵抗力および釘頭貫通力を測定した。１つの木材から切削し、切削した木質チップを分級の段階で、この表層の割合となる木質チップを確保するのが難しいことが分かった。
【0076】
【表5】
【0077】
〔結果および考察〕
比較例５－１、比較例５－２の結果から、パーティクルボードの生産性およびパーティクルボードの表面の品質を考慮すると、内部層、一対の前記中間層、および両側の表層の木質チップの総質量に対する、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合は、４０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。
比較例５－１、比較例５－２の結果から、パーティクルボードの生産性およびパーティクルボードの表面の品質を考慮すると、内部層、一対の前記中間層、および両側の表層の木質チップの総質量に対する、内部層および一対の中間層の木質チップの総質量の割合は、４０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。
【0078】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【0079】
１：パーティクルボード、１１：内部層、１３：表層、１２：中間層、１１ａ：内部層の木質チップ、１２ａ：中間層の木質チップ、１３ａ：表層の木質チップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】