中密度繊維板

中密度繊維板のサンプル

中密度繊維板（MDF）は、広葉樹または針葉樹の残留物を木質繊維に分解し、ワックスと樹脂バインダーと混合し、高温高圧でパネル状に成形することで作られる人工木材製品です。[ 1 ] MDFは一般に合板よりも密度が高く、分離された繊維で構成されていますが、合板と同様の用途で建築材料として使用できます。パーティクルボードよりも強度と密度に優れています。[ 2 ]

この名称は、ファイバーボードの密度の違いに由来しています。MDFの大規模生産は、1980年代に北米とヨーロッパの両方で始まりました。[ 3 ]

時間が経つにつれて、「MDF」という用語は、あらゆる乾式プロセスファイバーボードの総称になりました。

物理的特性

MDFは通常、木質繊維82% 、尿素ホルムアルデヒド樹脂接着剤9%、水8%、パラフィンワックス1%で構成されています。[ 4 ] 密度は通常500～1,000 kg/m³ （ 31～62 lb/cu ft）です。[ 5 ]密度の範囲と、軽量、標準、高密度ボードの分類は誤った名称であり、混乱を招きます。ボードの密度は、パネルの製造に使用される繊維の密度と比較して評価することが重要です。密度700～720 kg/m³（44～45 lb/cu ft）の厚いMDFパネルは、針葉樹繊維パネルの場合は高密度と見なされる可能性がありますが、同じ密度の広葉樹繊維パネルは高密度とは見なされません。さまざまな種類のMDFの進化は、特定の用途に対する異なるニーズによって推進されてきました

種類

MDFの種類（色で表示される場合もあります）は次のとおりです

  • 超軽量MDF板（ULDF）[ 6 ]
  • 防湿ボードは通常緑色です
  • 防火MDFは通常、赤または青です

欧州では、MDFはEN 622-5規格に基づいて、一般的な乾燥または多湿条件における耐荷重性など、用途に応じて分類されています。軽量MDFおよび超軽量MDFも、EN 622-5規格に基づいて、一般用途（非耐荷重性）に分類されています。[ 7 ]

EN 622分類用途
MDF 乾燥した環境向けの汎用ボード
MDF.H 湿気の多い環境向けの汎用ボード
MDF.LA 乾燥した環境向けの耐荷重ボード
MDF.HLS 湿気の多い環境に適した耐荷重ボード
MDF.RWH 屋根や壁の硬質下地材用ボード

あらゆる種類のファイバーボードの製造には同様の製造プロセスが用いられますが、MDFの典型的な密度は600～800 kg/m 3（0.022～0.029 lb/in 3 ）であり、パーティクルボード（500～800 kg/m 3）や高密度ファイバーボード（600～1,450 kg/m 3）とは対照的です。さらに、MDFの典型的なMOR（モーメントオーダ）は40 MPa、MOE（モーメントオーダ）は3 GPaです。MDFは加工が容易で耐候性に優れているため、家具、キャビネット製作、建具、工芸品、床材などの用途でパーティクルボードに取って代わる傾向があります。[ 8 ]

製造

1995年から2021年までの地域別MDFの世界生産量の推移
  アフリカ
  アジア
  ヨーロッパ
  北アメリカ
  中南米
  オセアニア

オーストラリアとニュージーランドでは、MDFに使用される主な樹種は植林されたラジアータパインですが、他の木材、廃紙、繊維など、さまざまな製品も使用されています。耐湿性が必要な場合は、ユーカリの樹種の一部を使用し、その樹木に固有の油分を利用することができます。[ 9 ]

チップ生産

伐採後、樹皮が剥がされます。樹皮は造園用に販売したり、敷地内の炉でバイオマス燃料として使用したりできます。樹皮を剥がされた丸太はMDF工場に送られ、チッピング工程を経ます。一般的なディスクチッパーには4枚から16枚の刃が付いています。大きすぎるチップは再チップ化され、小さすぎるチップは燃料として使用できます。その後、チップは洗浄され、欠陥がないか検査されます。チップは製造用の予備として、まとめて保管されることもあります。[ 9 ]

繊維生産

メイソナイトなどの他の繊維板と比較すると、MDF は、次の工程、および繊維が個々の、しかし完全な繊維および容器として処理され、乾式プロセスで製造される方法に特徴があります。[ 9 ]次に、スクリュー フィーダーを使用してチップを小さなプラグに圧縮し、30～120 秒間加熱して木材内のリグニンを軟化させた後、デフィブリレーターに送り込みます。[ 9 ]一般的なデフィブリーターは、面に溝が付いた 2 つの逆回転ディスクで構成されています。チップは中央に送り込まれ、遠心力によってディスクの間を外側に送られます。溝のサイズが小さくなると、その間にある軟化したリグニンの助けを借りて、繊維が徐々に分離されます。[ 9 ]

デフィブレーターからパルプはブローラインに入ります。ブローラインはMDF製造工程の特徴的な部分です。これは直径40mmの円形のパイプラインで、最初は直径が1500mmまで広がります。第一段階ではワックスが注入され、繊維をコーティングして繊維の乱流運動によって均一に分散されます。次に、尿素ホルムアルデヒド樹脂が主な接着剤として注入されます。ワックスは耐湿性を向上させ、樹脂は初期段階で繊維の凝集を軽減するのに役立ちます。材料はブローラインの最終加熱膨張室で急速に乾燥し、細くふっくらとした軽量の繊維に膨張します。接着剤やその他の成分（硬化剤、染料、尿素など）は、高圧（100バール、10MPa、1,500psi）でもブローラインに注入でき、乾燥プロセスは加熱室に接続された出口サイクロンまでの長いパイプ内で継続されます。この繊維はすぐに使用することも、保管することもできます。[ 9 ]

シート成形

乾燥した繊維は「ペンディスター」の上部に吸い込まれ、その下に通常230～610mmの厚さの均一なマットに均等に分配されます。マットは予圧縮され、連続熱プレスに直接送られるか、多開口部熱プレス用に大きなシートに切断されます。熱プレスは結合樹脂を活性化し、強度と密度プロファイルを設定します。プレスサイクルは段階的に動作し、マットの厚さは最初に完成板の厚さの約1.5倍まで圧縮され、その後さらに段階的に圧縮され、短時間保持されます。これにより、板の両面付近に密度が高く、機械的強度の高い領域と、密度の低い中心部を持つ板のプロファイルが得られます。[ 9 ]

MDFはプレス加工後、スタードライヤーまたは冷却カルーセルで冷却され、トリミングと研磨が施されます。用途によっては、強度を高めるためにラミネート加工も行われます。

MDFの環境への影響は長年にわたり大きく改善されてきました。今日では、多くのMDFボードは様々な材料から作られています。これには、他の木材、廃材、再生紙、竹、炭素繊維やポリマー、間伐材、製材所の端材などが含まれます。

より環境に配慮した製品の開発がメーカーに求められているため、無毒のバインダーの試験と使用が開始されています。新たな原材料も導入されています。わらや竹は成長が早く、再生可能な資源であるため、繊維として人気が高まっています。

天然木との比較

MDFには節や輪がないため、切断時や使用時に天然木よりも均一な仕上がりとなります。 [ 10 ]しかし、MDFは繊維がシート全体で密に圧縮されているため、完全に等方性ではありません。一般的なMDFは硬く、平坦で滑らかな表面をしており、ベニヤ板を貼るのに適しています。これは、合板のようにベニヤ板を通して木目が伝わらないからです。いわゆる「プレミアム」MDFは、パネルの厚さ全体にわたってより均一な密度を特徴としています。

MDFは接着、ダボ接合、または積層で接合されます。一般的な留め具はTナットとなべ小ネジです。[ 11 ]滑らかな柄の釘はしっかりと固定されません。また、ピッチの細かいネジも、特に端の部分ではしっかりと固定されません。ピッチの粗い特殊ネジもありますが、板金ネジでも問題なく使用できます。MDFは、表面にネジを取り付けた場合は割れにくいですが、木の繊維の配列により、下穴を開けずに板の端にネジを取り付けた場合は割れる可能性があります。

利点

  • 合板やチップボードよりも密度が高い
  • 強度とサイズが一定
  • 成形性に優れています
  • 寸法が安定しています（天然木に比べて伸縮が少ない）
  • 塗装のつきが良い
  • 木工用接着剤がよく付着する
  • 材料の表面木目における高いねじ引き抜き強度
  • 柔軟性

デメリット

アプリケーション

MDFで作られたスピーカーエンクロージャー

MDFは柔軟性に優れているため、学校のプロジェクトでよく使用されます。MDF 製のスラットウォールパネルは、店舗設備業界で使用されています。MDFは耐湿性が低いため、主に屋内用途で使用されます。MDFは、素地の状態、表面を細かく研磨したもの、または装飾的なオーバーレイが施されたものからお選びいただけます。

MDFは表面が丈夫なので、キャビネットなどの家具にも使えます。[ 14 ]

MDF は密度が高いため、パイプオルガン室の壁に適した素材で、音、特に低音が室内からホールに反射されます。

内装トリムとモールディング

MDFは、滑らかで節のない表面がシャープな形状に機械加工でき、塗料を均一に吸収するため、幅木（ベースボード）、アーキトレーブ、窓板などの塗装された内装材に広く使用されています。英国木工連盟によると、MDF成形品は工場で下塗りされた状態で供給されることが多く、現場での仕上げ時間を短縮し、表面品質を向上させます。[ 15 ]

「ホームビルディング＆リノベーティング」誌は、MDFトリムを「多くの針葉樹よりも反りや膨張に強い、頑丈で手頃な価格のソリューション」と評しています。[ 16 ]

安全上の懸念

MDF集塵機

MDFを切断すると、大量の粉塵粒子が空気中に放出されます

ホルムアルデヒド樹脂はMDFの繊維を結合するために一般的に使用されていますが[ 17 ]、試験ではMDF製品が製造後少なくとも数か月間は安全ではないとされる濃度で健康リスクをもたらす遊離ホルムアルデヒドやその他の揮発性有機化合物を放出することが一貫して明らかになっています。 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]尿素ホルムアルデヒドは常にMDFの端と表面からゆっくりと放出されています。塗装を行う際には、完成品のすべての面をコーティングすることが、遊離ホルムアルデヒドを封じ込める良い方法です。ワックスやオイル仕上げも仕上げとして使用できますが、遊離ホルムアルデヒドの封じ込め効果は低くなります。[ 10 ]

こうしたホルムアルデヒドの継続的な排出が、現実世界の環境において有害なレベルに達するかどうかは、まだ完全には解明されていません。主な懸念は、ホルムアルデヒドを使用する産業です。1987年には、米国環境保護庁（EPA）がホルムアルデヒドを「ヒトに対する発がん性の可能性が高い物質」に分類し、その後の研究を経て、世界保健機関（WHO ）の国際がん研究機関（IARC）も1995年に「ヒトに対する発がん性の可能性が高い物質」に分類しました。さらに情報収集と既知のデータの評価を行った結果、IARCは2004年6月、ホルムアルデヒドを「既知のヒト発がん性物質」 [ 12 ]に再分類しました。これは、副鼻腔がん、鼻咽頭がん、そしておそらく白血病との関連が示唆されています。 [ 21 ]

国際複合板放出基準（ICMB）では、ホルムアルデヒド放出レベルの測定に基づき、E0、E1、E2の3つの欧州ホルムアルデヒド等級が用いられています。例えば、E0はパーティクルボードや合板の製造に使用される接着剤100gあたり3mg未満のホルムアルデヒドを含む製品と分類されます。E1とE2は、それぞれ接着剤100gあたり9mgと30mgのホルムアルデヒドを含む製品と分類されます。世界中で、カリフォルニア州大気資源局（California Air Resources Board）のように、ホルムアルデヒド放出が明確な製品に対して、様々な認証制度とラベル表示制度が存在します。[ 22 ]

突板MDF

突板MDFは、MDFの多くの利点に加え、装飾的な木製突板の表面層を備えています。現代の建築では、広葉樹の高価格化に刺激され、メーカーは広葉樹の代わりに突板MDFを使用しています。一般的なタイプの一つはオーク突板を使用しています。突板MDFの製造は複雑な工程で、厚さ約1～2mmの広葉樹のスライスを高圧で伸ばしながら、プロファイル加工されたMDFボードに巻き付けます。これは、MDFのプロファイルが単純な場合にのみ成功します。薄い木材層を無理に曲げたり角度をつけたりすると、乾燥時に破損してしまいます

参照

参考文献

  1. ^スペンス、ウィリアム・P. (2005).『The Home Carpenters & Woodworker's Repair Manual』ニューヨーク市：スターリング社. ISBN 1-4027-1055-0114ページ
  2. ^ 「中密度繊維板、モールディング、エンボス加工、キッチンキャビネット - 複合パネル協会」 Decorativesurfaces.org。2018年7月23日時点のオリジナルからアーカイブ。2014年4月2日閲覧
  3. ^国連 (2005).欧州森林セクター展望調査：1960/2000/2020、主要報告書. ニューヨーク [ua]: 国連. p. 32. ISBN 9211169216。
  4. ^ R. Kozlowski、M. Helwig（1996年12月）。「セルロース改質の批判的考察」セルロース改質に関する国際シンポジウム議事録。米国ホノルル
  5. ^ ANSI A208.2 内装用MDF (PDF) . メリーランド州ゲイサーズバーグ：複合パネル協会。2002年。p. 3。2012年1月5日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2012年6月6日閲覧。
  6. ^ “MDF, LDF, HDF - www.sppd.pl” . Sppd.pl. 2021年8月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年1月17日閲覧。
  7. ^ 「木材をバイオベース建築材料として」、バイオベース建築材料の性能、エルゼビア、pp.  21– 96、2017年、doi：10.1016/b978-0-08-100982-6.00002-1、ISBN 978-0-08-100982-62024年11月15日閲覧{{citation}}: CS1 maint: ISBNによる作業パラメータ（リンク）
  8. ^ミルナー、HR（2009）、「建設におけるエンジニアードウッド製品の持続可能性」、建設資材の持続可能性、エルゼビア、pp.  184– 212、doi : 10.1533/9781845695842.184、ISBN 978-1-84569-349-72024年11月15日閲覧{{citation}}: CS1 maint: ISBNによる作業パラメータ（リンク）
  9. ^ a b c d e f g「中密度繊維板の製造工程」オーストラリア国立大学フェナー校。オーストラリア国立大学林業部。 2020年2月8日時点のオリジナルよりアーカイブ
  10. ^ a b「中密度繊維板」 . Design-technology.org . 2014年4月2日閲覧。
  11. ^ 「MDFボードに関するFAQ - チュートリアル」 . Diyaudioandvideo.com . 2014年4月2日閲覧。
  12. ^ a b「IARCヒト発がん性リスク評価モノグラフ 第88巻（2006年）ホルムアルデヒド、2-ブトキシエタノール、1-tert-ブトキシプロパン-2-オール」 WHO Press. 2006年. 2017年12月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年11月21日閲覧。
  13. ^「室内空気質入門」、米国環境保護庁
  14. ^ 「中密度繊維板」 . Design-technology.org . 2016年12月14日閲覧。
  15. ^ダービーシャー 2010、247ページ。
  16. ^ Turner, Neil (2025年4月23日). 「どんなタイプの幅木が必要なのか分からない？ 適切な幅木を選ぶ方法をご紹介します」 . Homebuilding & Renovating . 2025年5月19日閲覧。
  17. ^ Mantanis, George I. ; Athanassiadou, Eleftheria Th. ; Barbu, Marius C. ; Wijnendaele, Kris (2018-03-15). 「欧州のパーティクルボード、MDF、OSB産業で使用される接着剤システム」. Wood Material Science & Engineering . 13 (2): 104– 116. doi : 10.1080/17480272.2017.1396622 . ISSN 1748-0272 . 
  18. ^ George E. Myers. 「製造後のボード処理がホルムアルデヒド放出に及ぼす影響：文献レビュー（1960～1984年）」（PDF） . Fpl.fs.fed.us. 2018年1月17日閲覧。
  19. ^ Hodgson, AT; Beal, D.; McIlvaine, JER (2002年12月1日). 「新築住宅におけるホルムアルデヒド、その他のアルデヒド、テルペンの発生源」 .室内空気. 12 (4): 235– 242. Bibcode : 2002InAir..12..235H . doi : 10.1034/j.1600-0668.2002.01129.x . PMID 12532755. S2CID 30065953 .  
  20. ^ 「パーティクルボードおよび中密度繊維板製品からのアルデヒド排出」（PDF）fpl.fs.fed.us . 2018年1月17日閲覧。
  21. ^ 「ホルムアルデヒドとがんリスク」国立がん研究所2011年6月10日. 2018年1月17日閲覧。
  22. ^ 「どのパーティクルボードと合板の規格を使用すべきか？」 Amrosia.com 。 2017年11月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年1月17日閲覧。

出典

さらに詳しく

  • English, Brent, John A. Youngquist, Andrzej M. Krzysik, Lignocellulosic Composites Archived 2021-04-20 at the Wayback Machine in Gilbert, Richard D., ed. Cellulosic polymers, blends and composites . New York: Hanser Publishers: 115–130; 1994. Chapter 6
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