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中密度繊維板（MDF）は、広葉樹または針葉樹の残材を、多くの場合デファイブレーターで木質繊維に分解し、ワックスと樹脂バインダーと組み合わせ、高温高圧で成形して作られる加工木材製品です。[ 1 ] MDFは一般的に合板よりも密度が高いです。分離し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が高く、密度も高いです。[ 2 ]
その名前は、ファイバーボードの密度の違いに由来する。MDFの大規模生産は、北米とヨーロッパの両方で1980年代に始まった。[ 3 ]
時が経つにつれ、「MDF」という用語は、乾式製法で作られたあらゆる繊維板の総称として使われるようになった。
MDF は通常、82% の木質繊維、9% の尿素ホルムアルデヒド樹脂接着剤、8% の水、および 1% のパラフィンワックスで構成されています。[ 4 ] 密度は通常500 ～ 1,000 kg/m 3 (31 ～ 62 lb/cu ft)です。[ 5 ]密度の範囲と、軽量、標準、高密度ボードとしての分類は誤称であり、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の関係で評価すると重要です。密度700 ～ 720 kg/m 3 (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かもしれませんが、同じ密度の広葉樹繊維で作られたパネルはそうは見なされません。さまざまな種類の MDF の進化は、特定の用途に対するさまざまなニーズによって推進されてきました。
MDFには様々な種類があり（色で区別される場合もある）、以下の通りです。
ヨーロッパでは、MDFはEN 622-5規格によって、一般的な乾燥または湿潤条件下での耐荷重用途として分類されています。軽量および超軽量MDFも、EN 622-5によって一般的な（非耐荷重）用途として分類されています。[ 7 ]
すべての種類の繊維板の製造には同様の製造プロセスが使用されていますが、MDFの典型的な密度は600～800 kg/m³または0.022～0.029 lb/in³であり、パーティクルボード（500～800 kg/m³ ）や高密度繊維板（600～1,450 kg/m³ ）とは対照的です。さらに、MDFの一般的な曲げ強度（MOR）は40 MPa、弾性係数（MOE）は3 GPaです。加工が容易で耐候性も優れているため、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の代替として使われる傾向があります。[ 8 ]
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、古紙、繊維など、さまざまな製品も使用されています。耐湿性が求められる場合は、ユーカリの樹種の一部が使用されることがあり、その樹木固有の油分が利用されます。[ 9 ]
木は伐採後に樹皮を剥がされます。樹皮は造園用として販売したり、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。樹皮を剥がした丸太はMDF工場に送られ、そこでチップ化されます。一般的なディスクチッパーには4枚から16枚の刃があります。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大量に保管される場合があります。[ 9 ]
メイソナイトなどの他の繊維板と比較して、MDFは、次の工程と、乾燥プロセスによって製造される個々の、しかし無傷の繊維と容器として繊維を処理する方法によって特徴付けられます。[ 9 ]チップはスクリューフィーダーを使用して小さなプラグに圧縮され、木材中のリグニンを軟化させるために30〜120秒間加熱され、デフィブレーターに供給されます。[ 9 ]一般的なデフィブレーターは、表面に溝のある2つの逆回転ディスクで構成されています。チップは中央に供給され、遠心力によってディスクの間から外側に供給されます。溝のサイズが小さくなるにつれて、軟化したリグニンによって繊維が徐々に分離されます。[ 9 ]
解繊機からパルプは、MDF製造工程の特徴的な部分であるブローラインに入ります。これは 直径が40mmから1500mmまで拡大する円形のパイプラインです 。最初の段階でワックスが注入され、繊維をコーティングし、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結合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、ふわふわで軽量な繊維に膨張します。接着剤やその他の成分（硬化剤、染料、尿素など）は、高圧（100 bar、10 MPa、1,500 psi）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 ]
乾燥した繊維は「ペンディスター」の上部に吸い込まれ、その下に均一なマット状に均等に分散されます。マットの 厚さは通常 230～610 mm です。マットは予備圧縮され、連続ホットプレスに直接送られるか、多段式ホットプレス用に大きなシートに切断されます。ホットプレスは結合樹脂を活性化し、強度と密度のプロファイルを設定します。プレスサイクルは段階的に実行され、マットの厚さは最初に完成ボードの厚さの約 1.5 倍まで圧縮され、その後段階的にさらに圧縮され、短時間保持されます。これにより、ボードの両面付近に密度が高く機械的強度が高いゾーンがあり、コアは密度が低いボードプロファイルが得られます。[ 9 ]
プレス加工後、MDFは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、研磨されます。用途によっては、強度を高めるために積層加工される場合もあります。
MDFの環境負荷は、長年にわたり大幅に改善されてきました。現在では、多くのMDFボードは様々な素材から作られています。これには、他の木材、端材、再生紙、竹、炭素繊維やポリマー、森林の間伐材、製材所の端材などが含まれます。一部のメーカーは、環境負荷を低減する無毒性のバインダーの試験と使用を開始しています。藁や竹などの原材料は、成長が早く再生可能な資源であることから、繊維素材として人気が高まっています。
MDFには節や年輪がないため、切断時や使用時に天然木よりも均一です。 [ 10 ]ただし、MDFはシート全体で繊維が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、合板のように木目がベニヤを通して透けて見えないため、ベニヤを貼るのに適した硬くて平らで滑らかな表面を持っています。パネルの厚み全体にわたって密度がより均一な、いわゆる「プレミアム」MDFも入手可能です。
MDFは接着、ダボ接合、または積層接合が可能です。一般的な留め具はTナットとパンヘッドマシンネジです。[ 11 ]滑らかなシャンクの釘は保持力が弱く、特に端では細かいピッチのネジも同様です。粗いねじピッチの特殊なネジも入手可能ですが、板金ネジもうまく機能します。MDFは、材料の表面にネジを取り付けた場合は割れにくいですが、木材繊維の配列のため、下穴なしでボードの端にネジを取り付けると割れる可能性があります。
MDFは柔軟性があるため、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、店舗内装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、未加工の状態、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を施したものが入手可能です。
MDFは表面が丈夫なため、キャビネットなどの家具にも使用できます。[ 14 ]
MDFはその密度の高さから、パイプオルガン室の壁材として適しており、特に低音域の音を室外のホールへと反射させることができる。
MDFは、幅木、額縁、窓枠など、塗装された内装材として広く使用されています。[ 15 ]
MDFを切断する際には、大量の粉塵が空気中に放出される。
ホルムアルデヒド樹脂はMDFの繊維を結合するためによく使用され、[ 16 ]試験では、MDF製品は製造後少なくとも数か月間、健康に危険を及ぼす可能性のある遊離ホルムアルデヒドやその他の揮発性有機化合物を、安全でないと考えられる濃度で放出することが一貫して明らかになっています。 [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]尿素ホルムアルデヒドは、MDFの端や表面から常にゆっくりと放出されています。塗装するときは、完成した部材のすべての面をコーティングして遊離ホルムアルデヒドを封じ込めるのが良い方法です。ワックスやオイル仕上げを仕上げとして使用できますが、遊離ホルムアルデヒドを封じ込める効果は劣ります。[ 10 ]
ホルムアルデヒドの継続的な放出が実際の環境で有害なレベルに達するかどうかは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年にはすでに米国環境保護庁が「ヒトに対する発がん性がある可能性が高い」と分類しており、その後の研究を経て、 1995年には世界保健機関の国際がん研究機関（IARC）も「ヒトに対する発がん性がある可能性が高い」と分類しました。さらに情報と既知のすべてのデータの評価により、IARCは2004年6月にホルムアルデヒドを「ヒトに対する既知の発がん性物質」 [ 12 ]に再分類し、副鼻腔がんや鼻咽頭がん、そしておそらく白血病との関連性があるとしました。 [ 20 ]
国際複合板排出基準によると、ホルムアルデヒド放出レベルの測定に基づいて、E0、E1、E2の3つのヨーロッパのホルムアルデヒドクラスが使用されています。たとえば、E0はパーティクルボードと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ものとして分類されます。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ものとして分類されます。世界中で、カリフォルニア州大気資源局のように、ホルムアルデヒド放出を明確にする製品に対してさまざまな認証およびラベル表示スキームがあります。[ 21 ]
化粧合板MDFは、MDFの多くの利点に加え、装飾的な木製化粧板の表面層を備えています。現代の建築では、広葉樹の高価格を背景に、メーカーは広葉樹の代わりに化粧合板MDFを使用するようになっています。一般的なタイプの一つに、オーク材の化粧板を使用するものがあります。化粧合板MDFの製造は複雑な工程で、厚さ約1～2mmの広葉樹の薄板を、高圧で引っ張りながら、成形されたMDFボードに巻き付ける作業が必要です。この工程は、MDFの形状が単純な場合にのみ成功します。薄い木材層に無理な曲げや角度を加えると、乾燥時に割れてしまうからです。