特開 2024-104329 内装建材

(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】P2024104329

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】内装建材

(51)【国際特許分類】

   E04F 15/02 20060101AFI20240729BHJP

   E04F 15/04 20060101ALI20240729BHJP

   E04F 15/08 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

E04F15/02 A

E04F15/04 601Z

E04F15/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008470

(22)【出願日】2023-01-24

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年９月９日に大建工業株式会社および利昌工業株式会社が、ＮＥＤＯ主催の「炭素循環社会に貢献するセルロースナノファイバー関連技術開発事業およびＮＥＤＯ人材育成講座合同 事業者交流会＆ミニ展示会」にて、山下達也らが発明した「内装建材」に関連し、ＣＮＦ技術を利用した住宅・非住宅用内装建材の開発の展示を行った。 ［刊行物等］ 令和４年１０月１２日～１４日に大建工業株式会社および利昌工業株式会社が、「ＢｉｏＪａｐａｎ ２０２２」にて、山下達也らが発明した「内装建材」に関連し、ＣＮＦ技術を利用した住宅・非住宅用内装建材の開発の展示を行った。 ［刊行物等］ 令和４年１１月８日に大建工業株式会社および利昌工業株式会社が、ふじのくにＣＮＦフォーラム、静岡県および富士市主催の「ふじのくにＣＮＦ総合展示会」にて、山下達也らが発明した「内装建材」に関連し、ＣＮＦ技術を利用した住宅・非住宅用内装建材の開発の展示を行った。 ［刊行物等］ 令和４年１２月７日～９日に大建工業株式会社および利昌工業株式会社が、ＲＸ Ｊａｐａｎ株式会社主催の「第２回サステナブルマテリアル展（ＳＵＳＭＡ）」にて、山下達也らが発明した「内装建材」に関連し、ＣＮＦ技術を利用した住宅・非住宅用内装建材の開発の展示を行った。

(71)【出願人】

【識別番号】000204985

【氏名又は名称】大建工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 達也

(72)【発明者】

【氏名】馬場 大輔

(72)【発明者】

【氏名】連 綾香

(72)【発明者】

【氏名】石黒 成紀

(72)【発明者】

【氏名】川邊 伸夫

【テーマコード（参考）】

2E220

【Ｆターム（参考）】

2E220AA12

2E220AA16

2E220AA26

2E220AC01

2E220BA01

2E220BB04

2E220EA02

2E220FA01

2E220GA12X

2E220GA22X

2E220GA25X

2E220GA25Y

2E220GA27Y

2E220GB11Y

2E220GB12Y

2E220GB32X

2E220GB38X

2E220GB42X

2E220GB43Y

(57)【要約】

【課題】内装建材を傷が付きにくいものにする。
【解決手段】内装建材１，１’，１’’を木質ボード又は無機ボードからなる基材２，２’，２’’にセルロースナノファイバー成形体３，３’’が積層されたものにする。セルロースナノファイバー成形体３’’には、熱硬化性樹脂を含浸させてもよい。セルロースナノファイバー成形体３，３’’の層の厚さは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下としてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

木質ボードからなる基材にセルロースナノファイバー成形体が積層されている
ことを特徴とする内装建材。

【請求項2】

無機ボードからなる基材にセルロースナノファイバー成形体が積層されている
ことを特徴とする内装建材。

【請求項3】

前記セルロースナノファイバー成形体が、熱硬化性樹脂を含浸させている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内装建材。

【請求項4】

前記セルロースナノファイバー成形体の層の厚さは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内装建材。

【請求項5】

前記セルロースナノファイバー成形体の層を表面材とする床材である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内装建材。

【請求項6】

前記セルロースナノファイバー成形体の表面側に化粧仕上層が形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内装建材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）の成形体で覆われた内装建材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基板の上に木質繊維板が接着され、この木質繊維板の上に表面化粧材が水性接着剤を介して接着されて一体化された木質床材は知られている（例えば、特許文献１参照）。木質繊維板に代表されるＭＤＦ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ：中密度繊維板）は、長さ０．５～１０ｍｍ程度の木材繊維若しくは植物繊維を主な原料として、繊維を比重０．６～１．０程度にまで圧締して成形した木質材料である。そのＭＤＦの表面に天然銘木を薄くスライスして形成された薄シート状の突板等よりなる表面化粧板を接着している。表面化粧板として、美観性、素材感等の観点からナラ、オーク、クルミ、ウォールナット、ビーチ、バーチ等の突板が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、内装用建材として、例えば床であれば、フローリング用基材として、合板若しくはＭＤＦ、パーティクルボード、ＯＳＢ（Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｔｒａｎｄ Ｂｏｒｄ：配向性ストランドボード）等の木質ボードが使用されているが、いずれも表面硬度が不足しており、重量物などが落下した場合などに、床が凹んだり傷が付いたりしやすいという問題がある。

【0005】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内装建材を傷が付きにくいようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、この発明では、基材をセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）の成形体で覆うようにした。

【0007】

具体的には、第１の発明では、木質ボードからなる基材にセルロースナノファイバー成形体が積層されている。

【0008】

セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）は、通常、木材などの植物繊維の主成分であるセルロースをナノサイズ（１ｍｍの百万分の１）にまで細かく解きほぐすことにより得られる木質バイオマス資源のことをいい、軽量かつ頑丈で寸法が安定しているという特徴がある。一方、基材となる木質ボードは、一般的な針葉樹又は広葉樹の木材チップを原料とした板材であり、木質ボード単体では硬度が十分ではないが、上記の構成によると、木質ボードの表面に硬さの硬いセルロースナノファイバー成形体を積層することで、表面硬度が向上し、重量物、椅子のキャスターなどで傷が付きにくくなる。

【0009】

第２の発明では、
無機ボードからなる基材にセルロースナノファイバー成形体が積層されている。

【0010】

ロックウール等で形成された無機ボードは、例えば、軽量で防火性能に優れた不燃材料としての特徴を有するものの表面硬度は十分ではない。しかし、上記の構成によると、無機ボードの表面に硬さの硬いセルロースナノファイバー成形体を積層することで、表面硬度が向上し、重量物、椅子のキャスターなどで傷が付きにくくなる。

【0011】

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
前記セルロースナノファイバー成形体が、熱硬化性樹脂を含浸させている。

【0012】

上記の構成によると、樹脂含有により力学特性が向上し、また水や湿度による寸法変化が低減されるので、ＣＮＦの硬さを活かした内装建材が得られる。

【0013】

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
前記セルロースナノファイバー成形体の層の厚さは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

【0014】

セルロースナノファイバー成形体の層の厚さが０．５ｍｍよりも薄いと、基材の影響を受けやすく、セルロースナノファイバー成形体を積層した効果が現れにくくなる。また、２．０ｍｍよりも厚いと、質量やコストが高くなりすぎる。しかし、上記の構成によると、質量やコストを抑えながら、ＭＤＦに比べて薄い構成で十分な表面硬度が得られる。

【0015】

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、
前記セルロースナノファイバー成形体の層を表面材とする床材である。

【0016】

上記の構成によると、重量物がおかれたり、キャスターが行き来したりする、負荷の大きい床材として使用した場合でも、表面にセルロースナノファイバー成形体を積層することで、表面硬度が向上し、重量物、椅子のキャスターなどで傷が付きにくくなる。

【0017】

第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、
前記セルロースナノファイバー成形体の表面側に化粧仕上層が形成されている。

【0018】

上記の構成によると、セルロースナノファイバー成形体の表面には、意匠性に優れた化粧仕上層も積層しやすく、積層した場合でも硬度を保ちやすい。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、本発明によれば、木質ボード又は無機ボードからなる基材に表面硬度の高いセルロースナノファイバー成形体を積層させたので、傷の付きにくい内装建材が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】木質ボードにセルロースナノファイバー成形体を積層した内装建材を示す断面図である。

【図2】木質ボードにセルロースナノファイバー成形体を積層した内装建材に対して行った落球試験及びブリネル硬さ試験の結果を示す表である。

【図3】無機ボードにセルロースナノファイバー成形体を積層した内装建材を示す断面図である。

【図4】無機ボードにセルロースナノファイバー成形体を積層した内装建材に対して行った落球試験及びブリネル硬さ試験の結果を示す表である。

【図5】木質ボード又は無機ボードにフェノール樹脂を含浸させたセルロースナノファイバー成形体を積層した内装建材を示す断面図である。

【図6】木質ボード又は無機ボードにフェノール樹脂を含浸させたセルロースナノファイバー成形体を積層した内装建材に対して行ったキャスター試験の結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

（実施形態１及び２）
図１は本発明の実施形態１の木質ボードからなる基材２にセルロースナノファイバー成形体３が積層された内装建材１を示す。この内装建材１は、例えば、セルロースナノファイバー成形体３の層を表面材とする床材である。セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）は、通常、木材などの植物繊維の主成分であるセルロースをナノサイズ（１ｍｍの百万分の１）にまで細かく解きほぐすことにより得られる木質バイオマス資源のことをいい、軽量かつ頑丈で寸法が安定しているという特徴がある。本実施形態では、セルロースナノファイバー成形体は、セルロース１００％で構成されている。

【0023】

セルロースナノファイバー成形体３の表面側に化粧シート、化粧突板等よりなる化粧仕上層が形成されていてもよい。セルロースナノファイバー成形体３は、化粧仕上層を設けやすい。

【0024】

セルロースナノファイバー成形体３は、そのファイバーそのものが非常に微細であるため、密度は一般的な木質繊維板であるＭＤＦの約１．７～１.８倍（ＭＤＦが８００ｋｇ／ｍ^３であるのに対しセルロースナノファイバー成形体３は１３９０～１４６０ｋｇ／ｍ^３）である。

【0025】

基材２と、セルロースナノファイバー成形体３とは、一定以上の厚さ、例えば厚さ０．０５～０．２ｍｍの接着層（図示せず）を介して接合されている。この接着層として樹脂含浸紙が好適に用いられる。樹脂含浸紙を用いた接着構造は、例えば硬化したメラミン含浸紙を接着剤で貼り合わせた構造や、メラミン等の未硬化含浸紙を挟んで熱圧硬化で貼り合わせた構造がある。樹脂含浸紙の他に、基材２又はセルロースナノファイバー成形体３の接着面に、例えば固形分塗布量１５ｇ／尺２以上で塗布された例えば酢酸ビニル系の樹脂、ＰＵＲ接着剤（ｐｏｌｙ ｕｒｅｔｈａｎｅｒｅａｃｔｉｖｅ）ホットメルト等で接着層Ｄを構成することもできる。

【0026】

基材２は、一般的な針葉樹又は広葉樹の木材チップを原料とした木質ボードよりなり、その材料は、特に限定されない。

【0027】

一方、図３は、本発明の実施形態２に係る、無機ボードからなる基材２’にセルロースナノファイバー成形体３が積層された内装建材１’を示す。基材２’は、ロックウール等で形成された無機ボードよりなり、軽量で防火性能に優れた不燃材料としての特徴を有するものが多い。無機ボードの種類は特に限定されない。

【0028】

－実施例－
次に、本実施形態に係る内装建材１，１’の実施例とその比較例について説明する。

【0029】

図２に示すように、実施例１～４は、実施形態１に係る内装建材１に関するものであり、実施例１～３の基材２が厚さ９ｍｍの国産針葉樹合板よりなり、セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍで異なる。実施例４は、基材２が厚さ９ｍｍの広葉樹合板よりなる点で異なり、セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍである。

【0030】

一方、比較例１は、厚さ９ｍｍの国産針葉樹合板そのものであり、比較例２は、厚さ９ｍｍの国産針葉樹合板に２．７ｍｍの厚さのＭＤＦが積層されたものよりなる。比較例３は、厚さ９ｍｍの広葉樹合板そのものである。

【0031】

図４に示すように、実施例５は、実施形態２に係る内装建材１’に関するものであり、実施例５の基材２’が厚さ３．２ｍｍの無機ボードよりなり、セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍである。一方、比較例４は、厚さ３．２ｍｍの無機ボードそのものである。

【0032】

これら実施例１～５及び比較例１～４に対して落球衝撃試験及びブリネル硬さ試験を行った結果を図２及び図４に示す。

【0033】

（落球衝撃試験）
落球衝撃試験（鋼球落下試験）は、日本複合・防音床工業会「複合・防音床材品質試験規格」の鋼球落下試験に準じて行った。具体的には、砂上に試験片を固定し、重量５００ｇで直径５０ｍｍの鋼球を高さ７５０ｍｍから自然落下させ、それによって生じた凹みをダイヤルゲージにて測定した。

【0034】

図２上側に示すように、まず、基材２が国産針葉樹の合板である場合、比較例１を基準としてその凹みの深さを１００とすると、比較例２が、その２８．６％となり、比較例１に対して硬度が高いことが分かる。実施例１～３については、６２．９％、４０．０％、１４．３％となり、比較例１に対しては十分に硬度が向上していることが分かる。比較例２と同等以上の硬さになるには、セルロースナノファイバー成形体３の厚さが２．０ｍｍ必要であるが、その場合でも、ＭＤＦの厚さ２．７ｍｍに対して厚さが０．７ｍｍ薄くなって有利である。

【0035】

次いで、図２下側に示すように、基材２が広葉樹の合板である場合、比較例３を基準としてその凹みの深さを１００とすると、実施例４については、５７．６％となり、比較例３に対しては十分に硬度が向上している。セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍと薄くてもＭＤＦと同等の表面硬度が得られるので、内装建材１全体の厚さが薄くなって有利である。

【0036】

さらに、図４に示すように、基材２が無機ボードである内装建材１’の場合、比較例４を基準としてその凹みの深さを１００とすると、実施例５については、３１．３％となり、比較例４に対しては十分に硬度が向上していることが分かる。この場合、セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍと薄くても十分な表面硬度が得られることが分かる。

【0037】

（ブリネル硬さ試験）
ブリネル硬さ試験は、ＪＩＳ Ｚ ２１０１「木材の試験方法」に準じて行った。具体的には、試験体に直径１０ｍｍ鋼球を０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で、深さ０．３２（１／π）ｍｍまで圧入し、そのときの押込荷重を、除荷後に残った凹みの表面積で割ったものである。

【0038】

図２上側に示すように、まず、基材２が国産針葉樹の合板である場合、比較例１を基準としてその値を１００とすると、比較例２が、その１９９％となり、比較例１に対して硬度が高いことが分かる。実施例１～３については、１９１％、２４８％、３３０％となり、比較例１に対しては２～３倍程度硬度が向上していることが分かる。セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍであっても、比較例２と同程度の硬さとなることが分かった。その場合、ＭＤＦの厚さ２．７ｍｍに対して２．２ｍｍ薄くなって有利である。

【0039】

次いで、図２下側に示すように、基材２が広葉樹の合板である場合、比較例３を基準としてその値を１００とすると、実施例４については、１６２％となり、比較例３に対しては十分に硬度が向上している。セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍと薄くてもＭＤＦと同等の表面硬度が得られるので、内装建材１全体の厚さが薄くなって有利である。

【0040】

さらに、図４に示すように、基材２が無機ボードの内装建材１’である場合、比較例４を基準としてそのその値を１００とすると、実施例５については、１０９％となり、セルロースナノファイバー成形体３の厚さが０．５ｍｍと薄くても、比較例４に対して若干だが表面硬度が向上していることが分かる。

【0041】

（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３に係る熱硬化性樹脂を含浸させたセルロースナノファイバー成形体３’’が積層された内装建材１’’を示し、セルロースナノファイバー成形体３’’が熱硬化性樹脂を含浸させている点で上記実施形態２と異なる。基材２’’は、図６に示すように、無機ボードでも木質ボードでもよい。なお、以下の各実施形態では、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

【0042】

含浸させる熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂であるが、含浸させる材料や含浸方法は特に限定されない。例えば、厚さ２．０ｍｍのセルロースナノファイバー成形体３のブリネル硬さが２８．０とすると、本実施形態のセルロースナノファイバー成形体３’’のブリネル硬さは５９．２と２倍近くに表面硬度が上がる。

【0043】

そこで、その効果を確認するために、本実施形態の内装建材１’’について、キャスター試験を行った。

【0044】

（キャスター試験）
キャスター試験では、直径５０ｍｍの鉄製キャスターに２５ｋｇの荷重をかけ、試験片３００ｍｍの間を５００回往復させたときの凹みを測定する。

【0045】

図６に示すように、実施例６及び７は、実施形態３に係る内装建材１’’に関するものであり、基材２’’が厚さ３．２ｍｍのロックウールなどよりなる無機ボードよりなり、フェノール樹脂が含浸されたセルロースナノファイバー成形体３’’（ＰＦＣＮＦ）の厚さがそれぞれ０．５ｍｍ、２．０ｍｍである。実施例８も、実施形態３に係る内装建材１’’に関するものであり、基材２’’が厚さ９．０ｍｍの合板ボードよりなり、フェノール樹脂が含浸されたセルロースナノファイバー成形体３’’の厚さが２．０ｍｍである。一方、比較例５は、基材が厚さ９．０ｍｍの合板ボードよりなり、厚さが２．７ｍｍのＭＤＦが積層されている。比較例６は、厚さ３．２ｍｍの無機ボードそのものである。

【0046】

図６に示すように、ＭＤＦが積層された内装建材である比較例５を基準とした場合、比較例６の無機ボードそのものだと、それよりも若干凹みが大きく弱いことが分かる。一方、実施例６～８では、いずれも凹みが十分に減ることが分かった。特に実施例６は、表面層の厚みが１／５程度に減っているものの、その凹みは４割程度に減っている。

【0047】

なお、セルロースナノファイバー成形体３’’の厚さを薄くしすぎると、基材の影響を受けやすくなるので、基材２’’そのものの硬度が低いと、凹みは大きくなる傾向にあることも分かった。しかし、無機ボードなどで基材２’’そのものの硬度が高い場合には、セルロースナノファイバー成形体３’’の厚さも薄くできるので、その結果として軽量化及び低コストを実現できる。

【0048】

以上説明したように、本実施形態の内装建材１，１’，１’’は、製造、運搬及び施工を含めた建築物のＣＯ_２の削減を目的として生物由来素材であるＣＮＦの成形体が積層された軽量及び高強度で傷が付きにくい内装建材である。

【0049】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0050】

すなわち、上記実施形態では、内装建材１，１’，１’’が床材の場合について説明したが、ドア、壁、パーティションなどその他の内装建材にも適用できる。このように用途を拡大することで、さらなるＣ０_２排出量削減への貢献が期待できる。

【0051】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0052】

１，１’，１’’ 内装建材
２，２’，２’’ 基材（木質ボード、無機ボード）
３，３’’ セルロースナノファイバー成形体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】