CN107708947A

CN107708947A - 木质层积体的制造方法

Info

Publication number: CN107708947A
Application number: CN201680021341.4A
Authority: CN
Inventors: 安江敏春; 和田正
Original assignee: Future Wood Industry And Machinery Corp
Current assignee: Future Wood Industry And Machinery Corp
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2018-02-16
Also published as: JP6681622B2; TW201641244A; WO2016167079A1; JPWO2016167079A1

Abstract

提供一种能够廉价地制造大型的木质层积体的木质层积体的制造方法。首先，准备在至少一侧的表面涂布有粘合剂组合物(2)的第一木材(10a)，并且准备与第一木材(10a)粘合的第二木材(10b)。接着，在对粘合剂组合物(2)照射一个或多个激光(L)的同时，使照射点在第一木材(10a)的长度方向上相对地移动，由此使粘合剂组合物(2)依次熔融。之后，将第一木材(10a)上的粘合剂组合物(2)的熔融部分(21)与第二木材(10b)依次压紧，由此将第一木材(10a)与第二木材(10b)粘合。通过重复以上作业，能够制造将多个木材(10)粘合而成的木质层积体(1)。

Description

木质层积体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种木质层积体的制造方法。

背景技术

胶合板、LVL(单板层积材)、CLT(Cross-Laminated-Timber，交错层压木材)等木质层积体，大多作为建筑物的结构用、装修用的材料使用。例如，木结构建筑物有时具有由使用五金件等相互连结而成的木质层积体构成的柱、梁或壁。但是，存在木质层积体之间的连结部与木质层积体自身相比强度较低的问题。因此，期望将木质层积体大型化并尽可能减少连结部的数量。

木质层积体通常由以下方法制造。首先，使用旋切机等由原木制成单板，并在单板上涂布粘合剂。将该单板重叠数张之后，使用热压机一边压紧一边加热，由此使单板之间粘合。如上，能够得到木质层积体。

上述由热压机进行的单板的粘合作业是在制造木质层积体的各作业之中消耗最多能量的作业。另外，从提高单板之间的粘合强度的观点出发，需要在重叠的单板的压紧及加热上花费足够的时间。

因此，为了在降低能耗量的同时提高木质层积体的生产率，研究了各种缩短单板的粘合作业所需的时间的技术。例如，在专利文献1中，公开了通过在粘合剂中配合微细碳纤维来促进粘合剂的固化的技术。另外，在专利文献2中，公开了照射高频波而使粘合剂自身发热的高频冲压的技术代替以往大量采用的蒸汽冲压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-22757号公报

专利文献2：日本特开2013-158988号公报

发明内容

本发明要解决的问题

在通过上述以往的方法制造木质层积体的情况下，若要增大木质层积体的尺寸，则需要使用大型的热压机。但是，由于热压机在整个木材上同时进行压紧，因此必须消耗大量的能量而在压紧时施加足够的压力。因此，即使通过专利文献1、专利文献2所记载的技术缩短了作业时间，对能耗量的削减也有限。

另外，与小型的热压机相比，大型的热压机的设备负担较大。进一步的，如上所述，大型的热压机消耗大量的能量，因此运作成本也增大。这些的结果是，存在若想使木质层积体大型化则价格上升不可避免的问题。

本发明是鉴于这样的背景而完成的，目的在于提供一种能够廉价地制造大型的木质层积体的木质层积体的制造方法。

用于解决问题的手段

本发明的一个方式是一种木质层积体的制造方法，是将多个木材粘合而成的木质层积体的制造方法，其特征在于，

准备在至少一侧的表面涂布有粘合剂组合物的第一木材，并且准备与该第一木材粘合的第二木材，

在对上述粘合剂组合物照射一个或多个激光的同时，使照射点在上述第一木材的长度方向上相对地移动，由此使上述粘合剂组合物依次熔融，

将上述第一木材上的上述粘合剂组合物的熔融部分与上述第二木材依次压紧，由此将上述第一木材与上述第二木材粘合。

发明效果

上述木质层积体的制造方法，在通过上述激光的照射而使上述粘合剂组合物依次熔融的同时，将上述粘合剂组合物的熔融部分与上述第二木材依次压紧，由此能够将上述第一木材与上述第二木材粘合。即，上述制造方法，使上述粘合剂组合物局部地熔融后，一边移动位置一边遍及全长地实施将上述第一木材的一部分与上述第二木材压紧的作业，由此能够制造上述木质层积体。

上述制造方法，如上所述，不需要将木材整体同时压紧。因此，上述制造方法能够容易地减小制造上述木质层积体时的能耗量。另外，与以往的热压机相比，上述制造方法能够容易地使用于粘合作业的设备小型化，因此，能够容易地降低设备负担、运行成本。

另外，在上述制造方法中，通过将上述第一木材和第二木材粘合而成的木质层积体作为新的第一木材或第二木材，对该新准备的第二木材或第一木材反复进行与上述同样的粘合，由此能够容易地制作多层的木质层积体。而且，与以往相比，上述制造方法在设备方面对于木质层积体的尺寸的限制较小，因此，能够容易地制造大型的上述木质层积体。

如上所述，上述制造方法与以往相比能够容易地降低设备负担、运行成本，并且，能够容易地制造大型的上述木质层积体。因此，上述制造方法能够廉价地制造大型的木质层积体的木质层积体。

附图说明

图1是表示实施例1中的将第一木材和第二木材粘合的作业的主要部分的局部剖面图。

图2是图1的II-II线的向视剖面图。

图3是使用形成点状的照射点的激光装置的情况下的、相当于图2的局部剖面图。

图4是表示实施例2中的制造将第一木材卷绕而成的木质层积体的方法的主要部分的侧视图。

图5是表示在实施例1中得到的木质层积体的表面形成有碳化层的状态的说明图。

图6是表示在实施例2中得到的木质层积体的表面形成有碳化层的状态的说明图。

具体实施方式

在上述制造方法中，上述第一木材从抑制与上述第二木材压紧时的裂纹的观点出发，优选具有10mm以下的厚度。在上述第一木材的厚度过厚的情况下，在与第二木材压紧时有可能产生裂纹，因而不优选。

可以根据用途而适当地设定由上述制造方法得到的上述木质层积体的尺寸。特别是，原理上，上述制造方法在长度方向上能够制造的尺寸方面没有界限，通过延长所供给的第一木材的长度，或者在一次的粘合作业中连续地供给多张第一木材等方法，能够容易地制造较长的木质层积体。

例如，在制造作为建筑物的柱、梁而使用的木质层积体的情况下，以往的方法的尺寸的上限为：宽度0.45m×厚度1.3m×长度13m左右。与此相对，上述制造方法能够制造具有例如作为物流界限的宽度2.7m×厚度2.5m×长度13-15m的尺寸的木质层积体、更长的木质层积体。

粘合剂组合物向上述第一木材的涂布，例如可以通过辊涂机、喷射机等以往公知的方法来进行。在向第一木材涂布粘合剂组合物之后，可以根据需要进行使粘合剂组合物干燥的作业。粘合剂组合物的涂布作业，可以在第一木材和第二木材的粘合作业之外另外进行、且在将第一木材供于上述粘合作业之前完成。另外，还可以在第一木材和第二木材的粘合作业中在照射激光之前涂布粘合剂组合物。

在粘合剂组合物上照射的激光的数量，可以根据第一木材的板宽方向、即与上述长度方向正交的方向的尺寸而设定。另外，激光的输出，根据所使用的木材的种类、粘合剂组合物的材质而适当设定。在激光的输出过低的情况下，粘合剂组合物有可能不能充分地熔融而使第一木材和第二木材的粘合不充分。另一方面，在激光的输出过高的情况下，有可能使粘合剂组合物、木材燃烧。

由激光形成的照射点在第一木材的长度方向上相对地移动。照射点的相对移动，例如可以通过将照射点固定而使第一木材沿长度方向移动来实现，也可以将第一木材固定而使照射点移动来实现。另外，也可以使第一木材和照射点的双方移动。

优选各个上述激光在上述粘合剂组合物上形成在与上述第一木材的长度方向正交的板宽方向上延伸的直线状的照射点。直线状的照射点，与由通常的激光形成的点状的照射点相比，能够以较少的数量而遍及整个板宽方向地形成照射点。因此，在该情况下，能够容易地减少振荡激光的激光装置的个数，其结果是，能够进一步降低设备负担、运行成本。

另外，上述直线状的照射点与点状的照射点相比容易降低能量密度。因此，在该情况下，能够在容易地避免粘合剂组合物、木材的燃烧的同时将第一木材和第二木材粘合。

优选由半导体激光装置、光纤激光装置或碟片激光装置中的任一种振荡上述激光。这些激光装置的激光振荡效率较高，因此，能够进一步降低第一木材和第二木材的粘合作业所需要的能量。从激光振荡效率的观点出发，更优选使用半导体激光装置。光纤激光装置以及碟片激光装置与半导体激光装置相比略有逊色，但也具有足够高的激光振荡效率，因此，能够容易地降低粘合作业中的能耗。

优选上述粘合剂组合物含有热塑性树脂系粘合剂。在该情况下，能够将第一木材和第二木材迅速地粘合。作为热塑性树脂系粘合剂，可以使用例如EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)系粘合剂等。

另外，更优选粘合剂组合物还含有热固性树脂系粘合剂。热塑性树脂系粘合剂在因激光照射而熔融之后较早地发挥粘合力。因此，能够在刚将第一木材与第二木材压紧后，就将第一木材和第二木材迅速地粘合。而且，由热塑性树脂系粘合剂完成初期的粘合之后，自然地进行热固性树脂系粘合剂的反应，因此，随着时间的经过，粘合强度逐渐变高。因此，通过将完成初期的粘合的木质层积体例如在室温环境下等长时间静置，能够得到具有较高强度的木质层积体。强度的提高所需的时间根据保管环境、使用的粘合剂的种类而有所不同，但通常通过在室温环境下静置1个月左右便能够得到足够高的强度。

作为热固性树脂系粘合剂，例如可以使用聚氨酯系粘合剂、异氰酸酯系粘合剂以及间苯二酚系粘合剂等。

另外，上述粘合剂组合物可以进一步含有能够吸收激光的颜料、碳粉末以及微细的碳纤维等。在该情况下，能够使粘合剂组合物高效地吸收激光的能量。其结果是，能够更容易使粘合剂组合物熔融。

另外，在完成上述粘合之后，可以向得到的上述木质层积体的表面照射激光而在该表面形成碳化层。通过在木质层积体的表面形成碳化层，能够提高防腐性能，并且能够提高设计性。进一步的，由于碳化层的存在，热传导率减小，还能够获得耐热性能的提高。作为激光装置，可以使用在粘合时使用的激光装置来进行照射，也可以准备其他的激光装置来进行照射，但使用在粘合时使用的激光装置，在设备成本上较为有利。

实施例

(实施例1)

使用附图对上述木质层积体的制造方法进行说明。如图1所示，本例的制造方法通过依次重叠并粘合多个由单板构成的木材10而能够制造木质层积体1。以下，方便起见，将新粘合的木材10称为第一木材10a，将粘合第一木材10a的木材10称为第二木材10b。

首先，准备至少在一侧的表面涂布有粘合剂组合物2的第一木材10a，并且，准备与第一木材10a粘合的第二木材10b。接着，如图1及图2所示，向粘合剂组合物2照射一个或多个激光L，同时使照射点S在第一木材10a的长度方向上相对地移动，由此使粘合剂组合物2依次熔融。之后，如图1所示，将第一木材10a上的粘合剂组合物2的熔融部分21与第二木材10b依次压紧，由此将第一木材10a粘合于第二木材10b。重复以上作业直到得当期望的尺寸，由此得到木质层积体1。

下面，对本例的制造方法的主要部分进行更详细的说明。在本例中，对使多张单板相互粘合而制作木质层积体1的方法的例子进行说明。

在使用旋切机等按照与以往相同的方法制作的单板上，使用辊涂机、喷射装置等涂布粘合剂组合物2，由此完成第一木材10a的制作。在本例中，在将第一木材10a供于与第二木材10b的粘合作业之前完成粘合剂组合物2的涂布。即，在本例中，将在一侧的面上预先涂布有粘合剂组合物2的第一木材10a供于粘合作业。

第二木材10b由一片木材10或相互粘合的两片以上的木材10构成。即，在首次的第一木材10a的粘合作业中，可以将涂布粘合剂组合物2之前的木材10作为第二木材10b。在第二次以后的第一木材10a的粘合作业中，一片以上的第一木材10a的粘合已经完成。因此，第二次以后的第一木材10a的粘合作业中的第二木材10b由相互粘合的两片以上的木材10构成。

如图1所示，在本例中，第二木材10b以能够在其长度方向上自由地移动的方式水平地载置于辊式输送机3上。从第二木材10b的斜上方供给第一木材10a。另外，振荡激光L的激光装置4配置于第二木材10b和第一木材10a之间。虽然在图中没有表示，但在本例中，在第一木材10a的板宽方向、即与长度方向正交的方向上排列有多个激光装置4，由各激光装置4分别振荡一束激光L。

如图1及图2所示，由各激光装置4振荡的激光L照射在涂布于第一木材10a上的粘合剂组合物2上，在板宽方向上形成排成一列的多个照射点S。而且，在各照射点S处粘合剂组合物2熔融。如图2所示，本例的激光装置4构成为：振荡形成在第一木材10a的板宽方向上延伸的直线状的照射点S的激光。

另外，在本例中，在被激光L照射的期间内，第一木材10a向长度方向上的第二木材10b侧(参照图1及图2中的箭头101)移动，依次进行与第二木材10b的压紧。由此，能够使激光L的照射点S在第一木材10a的长度方向上相对地移动，并如图2所示那样使粘合剂组合物2依次熔融。

之后，使第二木材10b与第一木材10a联动地向长度方向(参照图1中的箭头102)移动，同时，如图1所示，通过压紧辊5将粘合剂组合物2的熔融部分21与第二木材10b依次压紧。由此，能够将第一木材10a与第二木材10b粘合。

如上所述，本例的制造方法局部地进行使粘合剂组合物2熔融的作业和将第一木材10a压紧于第二木材10b的作业。而且，通过相对地移动进行上述作业的位置，能够遍及长度方向的全长地将第一木材10a和第二木材10b粘合。因此，无需像以往的热压机那样遍及木材10的整体地同时进行压紧和加热，能够降低设备负担、运行成本。

另外，本例的制造方法能够通过延长第一木材10a容易地制造大型的木质层积体1。

以上的结果是，上述制造方法能够廉价地制造大型的木质层积体1。

此外，在上述实施例1中示出了使用形成沿板宽方向延伸的直线状的照射点S的激光的例子，但如图3所示，即使使用形成点状的照射点S2的激光，也能够容易地制造大型的木质层积体1。

由图2与图3的比较可知，在使用形成直线状的照射点S的激光L的情况下，与形成点状的照射点S2(参见图3)的激光相比，能够容易地减少激光L的总数进而减少激光装置4的个数。其结果是，能够进一步降低设备负担、运行成本等。

另外，在以相同的输出振荡激光L的情况下，直线状的照射点S与点状的照射点S2相比能量密度变低。因此，能够在容易地避免由激光L的照射而导致的粘合剂组合物2、木材10的燃烧的同时将第一木材10a和第二木材10b粘合。

另外，虽然在实施例1中示出了呈平板状的木质层积体1的制造方法的例子，但是例如还能够制造预先弯曲成拱状等的木质层积体。在制造预先弯曲的木质层积体的情况下，例如准备将第二木材10b弯曲成拱状的夹具，在将第二木材10b保持于该夹具的状态下，通过上述方法粘合第一木材10a即可。

(实施例2)

本例是将一片带状木材11卷绕于夹具6的周围而制造木质层积体1b的例子。

如图4所示，本例的夹具6呈近似六棱柱状，配置为能够以其中心轴为旋转轴C而旋转。在本例的制造方法中，首先，将带状木材11的端部111固定于夹具6的侧周面61，使夹具6旋转而卷绕带状木材11。此时，在夹具6上直接卷绕的带状木材11成为初始的第二木材11b。

在比带状木材11的端部111更靠长度方向的后方，通过辊涂机7依次进行粘合剂组合物2向带状木材11的与第二木材11b粘合的面上的涂布。涂布有粘合剂组合物2的带状木材11成为与第二木材11b粘合的第一木材11a。

在使夹具6旋转一圈而卷绕有初始的第二木材11b之后，伴随着夹具6的旋转而被拉出的第一木材11a被卷绕在第二木材11b上。另外，如图4所示，向涂布于第一木材11a的粘合剂组合物2依次照射激光L，接着，通过压紧辊5进行第一木材11a的压紧。以上的结果是，与实施例1和实施例2同样地依次进行第一木材11a和第二木材11b的粘合。

根据本例的方法而得到的木质层积体1b具有呈仿照夹具6的侧周面61的近似六边形的壁部，壁部的内侧为空洞。准备多个该木质层积体1b，将壁部之间相互粘合，由此能够容易地制作具有蜂窝结构的板状部件等。这样得到的板状部件轻量且具有高强度，因此，能够适宜地应用于例如建筑物的墙壁等。

另外，虽然图中并未示出，但例如通过螺旋状地进行第一木材11a的卷绕，还能够制作呈筒状的木质层积体。筒状的木质层积体轻量且具有高强度，因此，能够适宜地作为柱、梁等结构材料使用。

此外，在实施例1-2中，示出了将激光装置4固定而使第一木材10a、11a沿长度方向移动的例子，但是不使第一木材10a、11a向长度方向移动而是使激光装置4以及压紧辊5移动，由此也能够将第一木材10a、11a和第二木材10b、11b依次粘合。

另外，如图5、图6所示，可以向在实施例1-2中制造的木质层积体1、1b的表面照射激光L而在该表面形成碳化层19。例如，与粘合时同样地，在照射一个或多个激光L的同时使照射点S在木质层积体1、1b的长度方向上相对地移动，由此能够在整个表面上依次形成碳化层19。而且，由于该碳化层19的存在，能够提高木质层积体1、1b的防腐性能、耐热性能，并且能够提高设计性。此外，作为激光装置，如图5、图6所示，可以使用在粘合时使用的激光装置，但也可以准备其他激光装置进行照射。

Claims

1.一种木质层积体的制造方法，是将多个木材粘合而成的木质层积体的制造方法，其特征在于，

在对所述粘合剂组合物照射一个或多个激光的同时，使照射点在所述第一木材的长度方向上相对地移动，由此使所述粘合剂组合物依次熔融，

将所述第一木材上的所述粘合剂组合物的熔融部分与所述第二木材依次压紧，由此将所述第一木材与所述第二木材粘合。

2.根据权利要求1所述的木质层积体的制造方法，其特征在于，各个所述激光在所述粘合剂组合物上形成在与所述第一木材的长度方向正交的板宽方向上延伸的直线状的照射点。

3.根据权利要求1或2所述的木质层积体的制造方法，其特征在于，由半导体激光装置、光纤激光装置或碟片激光装置中的任一种振荡所述激光。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的木质层积体的制造方法，其特征在于，所述粘合剂组合物含有热塑性树脂系粘合剂。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的木质层积体的制造方法，其特征在于，所述第一木材和所述第二木材由相互连接的带状木材构成，在将所述第一木材卷绕于所述第二木材的周围的同时进行粘合。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的木质层积体的制造方法，其特征在于，所述第一木材和所述第二木材是分体的。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的木质层积体的制造方法，其特征在于，在完成所述粘合之后，向得到的所述木质层积体的表面照射激光而在该表面形成碳化层。