CN1750916A - 附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置及木质系复合材料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够以长条状连续制造厚度较厚的木质系复合材料的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置和附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法以及木质系复合材料的制造方法，所述木质系复合材料具有可作为结构材料使用的程度的机械强度。本发明提供了一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，是对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠的装置，由附着有粘合剂的木质碎片的供给机构、附着有粘合剂的木质碎片的取向机构、向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构、以及附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构构成，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构，由以与所述层叠垫的输送机构的输送方向成平行的方式并列地竖立设置的多块板构成，在向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构的作用下，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构在所述层叠垫的输送机构的输送方向上相对于水平方向朝斜上方振动。

Description

附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置及木质系复合材料的制造方法

技术领域

本发明涉及能够以长条状连续制造厚度较厚的木质系复合材料的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置和附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法以及木质系复合材料的制造方法，所述木质系复合材料具有可作为结构材料使用的程度的机械强度。

背景技术

在使用粘合剂粘接了木质碎片的木质系复合材料中，存在LSL(laminated strand lumber)或者PSL(parallel strand lumber)等具有极高机械强度的、也可以作为结构材料使用的木质系复合材料。在这些木质系复合材料中，通过使木质碎片朝与木质碎片的纤维方向(各向异性材料的高强度方向)相同的方向取向，能大幅提高其纤维方向上的机械强度。

在制造这种木质系复合材料的过程中，首先在木质碎片上粘附粘合剂，之后对该附着有粘合剂的木质碎片进行层叠，制作层叠垫。若要使获得的木质系复合材料体现高的机械强度，则层叠垫中的木质碎片是否充分朝纤维方向取向是极为关键的。

作为附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，已提出了利用附着有粘合剂的木质碎片自由落下后使之通过取向板之间而取向的原理的各种装置。例如有，在同轴上以一定间隔配置多块圆盘，边转动圆盘边使附着有粘合剂的木质碎片通过圆盘相互之间而取向的装置，或者，配置平行并列设置的多块板，并使木质碎片通过沿相互相反方向往复运动的板之间而取向的装置等。但是，在这些附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置中，通过自由落下被供给的木质碎片中有未充分取向的木质碎片。

与之相对，在特开昭59-48324号公报中公开了如下所述的木质削片的取向机构，即，相对于从木材削片的供给位置朝下部配设的输送机，以任意倾斜角配设两侧设置有侧壁的基板，在与基板的倾斜方向正交的宽度方向上将下部截面形成为连续凹凸的形状，同时使该凹凸形状与基板的倾斜方向平行地延伸，再对基板赋予振动。在该装置中，被投下的木质削片虽然其刚投下后的空中位置处于无指向状态，但由于分散落入于凹凸形状的各凹部且受到基板的振动，因此在其初始阶段就开始了朝基板的倾斜方向、即朝振动输送方向的取向作用。在该状态下，如果木质削片的前端以无指向状态落到凹凸形状的凹部、即落到波形状中的弯曲面或者三角形状的倾斜面，则木质削片的长度方向也会因基板的振动而变成与凹部的面平行，且如果因与凸部冲撞而被阻止振动，则作为其反作用会受到使木质削片的长度方向朝相对冲撞阻止角度成锐角的方向转动的力矩，即朝与凸部平行的方向转动的力矩。因此，受到了使之转动的力矩的木质削片的长度方向，一边被相邻的其他木材削片所限制，一边朝基板的倾斜方向振动输送，并取向。

在特开昭59-48324号公报中记载的装置中，落到取向机构的凹部的木质削片能很好地取向，而从被取向的木质削片的上方，后面的木质削片依次降落而层叠，层叠到凹部的木质削片通过施加在装置上的振动而在该基板上沿着倾斜方向朝下方移动。然而，在层叠的木质削片中，其底面与装置基板接触，且其侧面与装置凹部的侧壁接触。因此，若要移动已层叠的木质削片，需要施加用于抵抗其底面以及侧面从基板或者侧壁受到的摩擦阻力的推进力，但是仅利用施加在装置上的振动而使已层叠的木质削片瞬间腾跃到空中，很难得到所需的推进力，进而导致了无法增加层厚度的问题。即，即使为了从木质削片获得厚度较厚的木质系复合材料而试着层叠更多的木质削片，这一点也很难做到，其结果导致了很难获得厚度厚的木质系复合材料的问题。

此外，在特公平4-16046号公报中公开了以下木片板状体的制造方法，使对木材细长片和粘合剂进行混合而制成的混合物从平行并列设置的多块狭缝板之间落下，在载料板上依次堆积，之后进行加压成形而构成木片板状体，其中一方面将上述狭缝板当中的所需的相对置的狭缝板的间隔设为木材细长片的平均长度尺寸的一半以下，另一方面将其它的相对置的狭缝板的间隔设为木材细长片的平均长度尺寸以上，并通过使木材细长片从上述狭缝板间落下，形成取向部和无取向部。在该制造方法中，对间隔不同的狭缝板进行组合，且以在下端边和输送面之间设有间隙的方式配置，使木材细长片通过狭缝板之间，在木材细长片的堆积物上形成取向不同的部位。被取向并层叠在狭缝板彼此的下方间隙中的木材细长片，在木材细长片相互之间或者木材细长片和狭缝板之间产生摩擦，而该摩擦力随着木材细长片层叠厚度的增加而变得更大。因而，如果层叠厚度增加到某一程度，则存在随着载料板的移动导致层叠物被分裂的危险。为防止该情况发生，通过将狭缝板在板面方向进行往复移动，即在水平方向双动而降低上述摩擦力，从而防止木材细长片在狭缝板之间引起堵塞。

在特公平4-16046号公报中记载的制造方法中，通过在水平方向振动取向机构而防止堵塞。但是，如果振动方向是水平方向，则被层叠的木材细长片在水平方向进行微小振动，而存在于该木材细长片的振动的前后方向的木材细长片其碎片自身也振动，但由该振动带来的木材细长片的移动距离不够充分，并且，当木材细长片层叠为某一程度以上厚度的情况下，会导致因与板之间的摩擦而产生堵塞、得到的层叠垫上产生裂纹的问题，因此很难增加层叠厚度。此外，由于在狭缝板的下端边和输送机构上面之间具有间隙，且木材细长片是先取向后被层叠，因此存在因狭缝板的振动取向变紊乱的问题。

此外，在特开平10-34615号公报中公开了一种木材薄片取向机构，是使木材薄片通过取向机的以规定间距并列设置的取向板(blade)之间而取向的木材薄片取向机构，其中，在取向机的正下面配置有将辅助板以规定间距并列设置的取向辅助器具。该取向机在其下段具有乘载在送出输送机上的辅助取向板，通过使上段的取向板经过，使木材薄片取向，同时，通过使邻接的取向板相互地上下振动而防止木材薄片在取向板之间发生堵塞，并且，将通过振动取向变紊乱的木材薄片利用下段的辅助取向板边再次取向边层叠。产生振动的理由与特公平4-16046号公报所记载的发明相同。

在特开平10-34615号公报公开的装置中，使木材薄片在通过上端的取向板时进行取向，而通过将相邻的取向板上下振动，边防止堵塞边取向，并使之落到送出输送机而层叠。然而，由于下落时木材薄片的取向变紊乱，因此虽然在输送机上配置有辅助取向板并通过下落到其上而层叠，但该辅助取向板不振动，从而导致了在层叠厚度厚时层叠物上产生裂纹的问题。除此之外，如果上段的取向板的振动方向是在上下方向上，则被施加振动的木材薄片的水平方向的相对位置不变化，从而有可能出现卡在一起的情况。

发明内容

本发明鉴于以上的事实而提出的，其目的在于提供一种能够以长条状连续制造厚度较厚的木质系复合材料的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置和附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法以及木质系复合材料的制造方法，所述木质系复合材料具有可作为结构材料使用的程度的机械强度。

本发明提供一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，是对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠的装置，由附着有粘合剂的木质碎片的供给机构、附着有粘合剂的木质碎片的取向机构、向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构、以及附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构构成，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构，由以与所述层叠垫的输送机构的输送方向成平行的方式并列地竖立设置的多块板构成，在向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构的作用下，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构在所述层叠垫的输送机构的输送方向上相对于水平方向朝斜上方振动。在向附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构的作用下，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构优选在层叠垫的输送机构的输送方向上相对于水平方向朝斜上方以仰角15°～70°的角度振动。

本发明提供一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，是对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠的装置，由附着有粘合剂的木质碎片的供给机构、附着有粘合剂的木质碎片的取向机构、向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构、以及附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构构成，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构，由以与所述层叠垫的输送机构的输送方向成平行的方式并列地竖立设置的多块板构成，而且，所述多块板的上端边沿输送方向倾斜。

更优选的是，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构中的多块板的下端、和附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构之间的间隙，朝所述输送机构的输送方向渐渐增大。

使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法也是本发明之一。

本发明提供一种木质系复合材料的制造方法，包括：从原材料得到木质碎片的工序；根据长度和厚度对所述木质碎片进行分级的工序；调整所述被分级的木质碎片的含水率的工序；使粘合剂附着在所述已被调整含水率的木质碎片的表面的工序；对所述附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得层叠垫的工序；对所述层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序，其中在对所述附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得层叠垫的工序中，使用上述的任一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，而这也是本发明之一。

优选的是，在对层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序中，对木质碎片进行压缩，使其截面积相对于作为原料的木质碎片在平均70％以下，在对层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序中，利用0.5～2MPa的蒸气进行加热。

采用本发明的木质系复合材料的制造方法构成的木质系复合材料也是本发明之一。

附图说明

图1是本发明的木质碎片的取向层叠装置的一例的立体图。

图2是表示板的下端和输送机构上面之间的距离的一例的侧视图。

图3是表示板间各间隔的振动仰角和木质碎片的层叠高度之间的关系的曲线图。

图4是用于说明本发明的木质系复合材料的制造方法的一例的模式图。

图5是表示木质系复合材料的截面图的模式图。

图6是用于说明木质系复合材料中的木质碎片的取向的模式图。

图7是表示在比较例中使用的以往类型的取向机构的简略立体图。

图中：1-取向层叠装置，2-供给机构，3-取向机构，31、32、...-板，41、42、...-间隙，5-振动赋予机构，51-金属带，52-振动器，53-弹簧，54-支撑台，6-输送机构，P-附着有粘合剂的木质碎片，M-层叠垫，K-间隙，7b-木质碎片，7c-附着有粘合剂的木质碎片，8-分级机，9-干燥机，10-滚筒式混合机，11-粘合剂。

具体实施方式

以下详细叙述本发明。

本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置(以下简称为取向层叠装置)由以下部分构成：附着有粘合剂的木质碎片的供给机构(以下简称为供给机构)、附着有粘合剂的木质碎片的取向机构(以下简称为取向机构)、对上述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构(以下简称为振动赋予机构)、将附着有粘合剂的木质碎片层叠而成的层叠垫的输送机构(以下简称为输送机构)。图1是表示本发明的取向层叠装置的一例的立体图。图1所示的本发明的取向层叠装置1由供给机构2、取向机构3和输送机构6构成，而且在取向机构3上连接有振动赋予机构5。下面参照图1对本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置进行说明。

作为上述供给机构，只要是能以一定速度将附着有粘合剂的木质碎片供给到上述取向机构的装置，就没有特别限定，例如可举出带式输送机、辊式输送机等。在图1所示的例子中，供给机构2具备带式输送机、和表面设有多个平行的环状凸条23的矫直辊(leveling roller)22。

上述取向机构由以与上述输送机构的输送方向平行的方式并列地竖立设置的多块板构成。上述板没有特别限定，例如可以由金属等构成。

在上述取向机构中，并列竖立设置的多块板的相邻板间的各个间隔最好都相等。当板相互之间的间隔相等的情况下，通过各个板相互之间而被取向的附着有粘合剂的木质碎片的取向程度会大致相等，得到的层叠垫的性质的偏差也会减小。上述板间间隔可根据需要取向的木质碎片的厚度选择适宜的值。例如，当附着有粘合剂的木质碎片的厚度是1～11mm的情况下优选20～40mm，当附着有粘合剂的木质碎片的厚度是3～5mm的情况下优选20～30mm。

上述多块板的上端边沿输送方向倾斜。即，通过后述的板的振动，被挂在板上的细长形状的附着有粘合剂的木质碎片容易滑动，其一部分落到间隙中，另一部分沿着倾斜面滑动。从而，不会妨碍接下来被投入的附着有粘合剂的木质碎片向间隙顺利落下，因此附着有粘合剂的木质碎片能够在输送机构上更加均匀且顺畅地取向层叠。因而上述倾斜构造为了防止以下情况发生而设置的，即，防止下落的附着有粘合剂的木质碎片停滞在板上端边的相同位置，从而与接下来下落的附着有粘合剂的木质碎片发生冲撞而妨碍其下落。通过将板振动，能够使被挂在板上端边的木质碎片容易滑动而改变其位置。因此，倾斜的方向最好是朝输送方向向下倾斜，但由于木质碎片只要能改变其位置即可，因此也可以是朝输送方向向上倾斜的结构。

上述多块板最好相互连结而成一体化。由此，通过连接一个振动机构，就能够使上述木质碎片的取向机构的整体发生振动。作为连结的方法，只要是不妨碍附着有粘合剂的木质碎片下落就没有特别限定，例如可举出将上述板的上流侧上端部或者下流侧的上端部用铁板等通过焊接等连结的方法。

在图1所示的实例中，取向机构3中由多块金属构成的板31、32、...沿着基于输送机构4的木质垫的输送方向并列地竖立设置，构成间隙41、42、...。多块板31、32、...的端部由金属带51焊接连接。而且，板31、32、...的上端边形成朝着输送方向渐渐降低的倾斜形状。在板31、32、...的下端和输送机构6的上面之间设有间隙K。如图2所示，该间隙K可以朝输送方向渐渐增大。通过设置这样的间隙K，即使在间隙中夹住一部分木质碎片，也能通过移动输送机构容易将其取下。

作为上述振动赋予机构没有特别限定，但优选振幅、振动数或者振动方向可变的能选择振动条件的机构。在上述振动赋予机构的作用下，上述取向机构在基于上述输送机构的层叠垫的输送方向上，相对于水平方向朝倾斜方向振动。由此，被投入到上述取向机构的相邻板之间的间隙中的附着有粘合剂的木质碎片即使因摩擦力的作用而被挂在板上，也由于板朝倾斜前上方振动朝倾斜前上方腾跃，使得移动距离变长，因此不会发生板之间堵塞的现象。上述振动角度没有特别限定，例如当得到层叠垫的输送速度是0.2～3m/分、由木质垫上的附着有粘合剂的木质碎片的长轴方向和层叠垫的输送方向形成的角度的平均值是10～30°、层叠高度是30～100mm的层叠垫的情况下，朝木质垫的输送方向的仰角优选为15°～70°。如果不在该范围内，则当层叠高度较高时，有时附着有粘合剂的木质碎片会被在堵塞板之间的间隙中。此外，能够利用振动角度调整层叠垫的层叠高度。图3中示出了板之间各间隔的振动角度和层叠垫的层叠厚度之间的关系。图中，○表示板间间隔为12毫米的情形，△表示板间间隔为24毫米的情形，□表示板间间隔为36毫米的情形。在任一种情况下，通过将振动角度设为15°～70°的仰角，可以获得层叠角度较高的层叠垫。

作为上述振动的振幅以及振动数，满足以下条件即可，即能使跨在板上的附着有粘合剂的木质碎片落到间隙中，且下落后在输送机构上取向、层叠的附着有粘合剂的木质碎片不会再次滑动或者跳跃而使其取向紊乱的程度即可，可根据被供给的附着有粘合剂的木质碎片的量和性状、尺寸等适当选择决定。

作为上述振动赋予机构的安装位置及安装方法，只要不妨碍附着有粘合剂的木质碎片下落到板之间的间隙中，就没有特别限定，例如在上述取向机构的多块板相互之间通过金属板等连结的情况下，优选安装在该金属板上。

在图1所示的实例中，上述振动赋予机构5的构成如下：在跨越取向机构3的两侧的两块板设置的金属板上，由振动器52和将取向层叠装置1整体支撑于支撑部54的弹簧53构成。其中，在图1的情况下，弹簧53设在取向层叠装置1的四个角上，但其数目和支撑位置或者支撑方法没有特别限定，只要能使装置稳定振动，无论什么方法都可以采用，即，可以根据装置重量或者尺寸或者重心位置等，选择与适宜状况对应的合适的方法设计。此外，振动器52可以安装在取向机构3的任何位置上，但当然要在考虑重心平衡的前提下进行设计，使取向机构3整体不产生异常振动或者残留振动。振动方向优选朝带式输送机6的行进方向(MD)从带式输送机6的面朝向上方、斜上前方、或者带式输送机6的横截面方向(TD)。但是，在附着有粘合剂的木质碎片的供给量较少的情况下，即使朝斜上后方振动，被挂在板31、32、33....上的附着有粘合剂的木质碎片P也会下落到间隙41、42、...中，因此可根据情况适当变更。此外，在取向机构3的主要部分设有用于支撑振动的取向机构3整体的支撑弹簧，例如设有多个支撑钢板(弹簧)54。而且，也可以将取向机构3的整体用弹簧吊下。

上述输送机构没有特别限定，例如可举出带式输送机、辊式输送机等，并包含置于带式输送机或者辊式输送机上的载料板等层叠垫的载置机构。其中，所述载料板是指不锈钢、铁、铝等的规定尺寸的金属板。

图1所示的实例中，上述输送机构6由带式输送机构成，其输送方向与板31、32、...平行。

接着，使用图1的装置，对利用本发明的取向层叠装置对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠的方法进行说明。将附着有粘合剂的木质碎片P载置于供给机构2的带式输送机21上，之后用矫直辊22弄平，使其厚度大致一定，同时向取向机构3的间隙41、42、...连续供给。在取向机构3中，取向机构的板31、32、...在振动赋予机构5的作用下发生振动，并由该振动，挂在板上的附着有粘合剂的木质碎片P下落到间隙41、42、...中，并在间隙41、42、...取向的同时，层叠到输送机构6上。在保持取向状态的状态下下落的附着有粘合剂的木质碎片P直接落在输送机构6的上面、或者落在先载置于输送机构6上的附着有粘合剂的木质碎片P上，并不断地进行层叠，以成为规定厚度的层叠垫M，同时，该层叠垫M在输送机构6的作用下，被输送至朝未图示的挤压装置。

使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，能够获得木质碎片极好地取向并层叠的层叠垫，进而能获得具有极高机械强度的木质系复合材料。关于上述的取向程度，可使用图6说明。如图6所示，木质系复合材料12中细长的木质碎片12b层叠为朝其长度方向取向并被粘合剂粘在一起。此时，优选以各木质碎片12b的纤维方向α和木质系复合材料12的长度方向形成的角度的绝对值的平均在30°以内的方式取向。如果超过30°，则有时不能获得足以用作结构材料的程度的机械强度。

对于测定上述取向角度的方法没有特别限定，例如可采用以下方法。即，首先用数码照相机拍摄木质系复合材料的木质碎片的图像，存到电脑中。对于该图像数据，使用“paint shop”(ジヤスク软件公司制、ver.5)等图像处理软件，由木质碎片的色值和亮度值抽取形状。接着，对该图像使用Photoshop(商品名，Adobe Systems公司制、ver.5)进行剪切处理，并用判定程序(本公司开发的椭圆模式软件)测定了取向角度和尺寸。反复进行相同操作，经统计测定了取向角度分布和尺寸分布。

使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置时，由于没有如以往的取向机构那样的底板，因此能够对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得厚度厚的层叠垫，并能连续获得长条状且厚度厚的木质系复合材料。此外，由于上述取向机构进行振动，因此不会出现附着有粘合剂的木质碎片在构成上述取向机构的板和板之间引起架桥现象等而堵塞的问题，能够顺畅下落。

像这样的使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法也是本发明之一。

本发明还提供一种木质系复合材料的制造方法，包括：从原材料得到木质碎片的工序；根据长度和厚度对木质碎片进行分级的工序；调整所述被分级的木质碎片的含水率的工序；使粘合剂附着在所述已被调整含水率的木质碎片的表面的工序；对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得层叠垫的工序；对层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序，其中，在对所述附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得层叠垫的工序中，使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，而这也是本发明之一。

在本发明的木质系复合材料的制造方法中，首先进行从原材料获得木质碎片的工序。作为上述破碎机没有特别限定，可使用以往公知的装置。从上述原材料得到木质碎片的方法没有特别限定，例如可使用：将通过旋转式切割机进行单板加工的材料切割为筷子状进行粘接的方法；由刨片机的旋转刃切削圆木而制成股状的方法；转动在单轴破碎机的表面具有刀具的辊而破碎木材的方法等公知方法。此外，还可以使用以一般用于碎料板为切削要素的小片制造机。其中，由破碎机制作的木质碎片成纺锤状，容易获得强度，因此很理想。在本说明书中，破碎机还包含一般被称作粉碎机的机器等。此外，在本发明的木质系复合材料的制造方法中，除了从原材料中直接获得上述木质碎片，还可以购入已经加工好的木质碎片使用。

在本发明的木质系复合材料的制造方法中，接着进行根据长度和厚度对所述木质碎片分级的工序。通过使用由这样的分级工序分级的长度和厚度都均匀的木质碎片，能够抑制得到的木质系复合材料的性能的不均匀性。上述分级方法没有特别限定，例如可举出使用车轮辐板辗轧辊等分级机进行分级的方法等。其中，对被分级的上述木质碎片的长度，可通过图像测定确认。

此时，优选将木质碎片分级为长度20～150mm、厚度1～11mm的范围。如果长度小于20mm，则有时不能得到作为结构材料使用的程度的充分的机械强度，而如果超过150mm，则在层叠木质碎片时一条木质碎片的层叠交点增加，从而有时无法获得充分的压密性。在本说明书中，木质碎片的长度是指木质碎片的长度方向的长度。此外，如果厚度小于1mm，则构成材料片变得过小，需要很多结合材料，有时不能得到作为结构材料使用的程度的充分的机械强度，而如果厚度大于11mm，则木质碎片在厚度方向的层叠数变少，使应力传达不够充分，容易在木质碎片的接点之间引起应力集中，有时不能得到作为结构材料使用的程度的充分的机械强度。在本说明书中，木质碎片的厚度是指，与木质碎片的长度方向正交、且又相互正交的两个轴方向的木质碎片的尺寸当中的、较短的尺寸。

这种长度在150mm以下、厚度在11mm以下的木质碎片可由近年来成为问题的木材的废弃物容易获得。即，木材的废弃物包括在工厂或者住宅建筑现场产生的端材、部件输送后废弃的废弃垫板材、在建筑解体时产生的解体废弃材等，而它们中通常混入有金属等杂质，因此当破碎这些而制造木质碎片时，必须使用强力破碎机，以免对切削加工用的刀具造成损伤。当使用这样的破碎机破碎被干燥的木材的废弃物的情况下，得到的木材碎片不得不具备短到2～10cm程度的长度。因此，使用这样的长度和厚度的木质碎片能够制造机械强度优良的木质系复合材料的本发明的木质系复合材料的制造方法在资源的有效利用方面也极为有效。

在本发明的木质系复合材料的制造方法中，接着进行调整所述被分级的木质碎片的含水率的工序。通过调整含水率，能够抑制得到的本发明的木质系复合材料的性质的不均匀性。此时，优选将木质碎片的含水率调整至10％以下。作为调整含水率的方法例如可举出将木质碎片在进行调温的烘箱中放置一定时间的方法等。其中，如果在50℃的烘箱中防止24小时，则含水率能调整至大致5％。

在本发明的木质系复合材料的制造方法中，接着进行使粘合剂附着在所述已调整含水率的木质碎片的表面的工序。附着上述粘合剂的方法没有特别限定，当上述粘合剂为液状时，可举出向木质碎片进行粘合剂喷雾或者对木质碎片和粘合剂进行搅拌混合的方法，而当上述粘合剂是粉末状的情况下，可举出将木质碎片和粘合剂均匀混合的方法等。

图4是表示本发明的木质系复合材料的制造方法中的、从原材料得到木质碎片的工序、根据长度和厚度对所述木质碎片分级的工序、调整所述被分级的木质碎片的含水率的工序、以及在所述已调整含水率的木质碎片的表面附着粘合剂的工序的具体方法的一例的模式图。在本发明的木质系复合材料的制造方法中，首先如图4(a)所示，将通过破碎机对废弃材料等原材料进行破碎而获得的木质碎片7a利用车轮辐板辗轧辊(web roller)方式的分级机8进行分级，得到了长度和厚度都均匀的木质碎片7b。接着，如图4(b)所示，将木质碎片7b放入干燥机9中，干燥至达到10％以下的含水率，之后，如图4(c)所示，投入到滚筒式混合机10，将粘合剂11喷撒散布在滚筒式混合机10内的木质碎片7b上，使滚筒式混合机10内的木质碎片7b上担持粘合剂11，得到附着有粘合剂的木质碎片7c。

对这样得到的附着有粘合剂的木质碎片，使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，进行上述的取向、层叠，得到层叠垫。

在本发明的木质系复合材料的制造方法中，进行对所述层叠垫加热、以及、相对于长度方向从垂直方向加压的工序。作为上述加热的方法没有特别限定，例如可采用：使用加热板从层叠垫的表面利用传热向内部传导热的方法；如蒸气喷射或者高频加热等对内部直接加热的方法。加热的温度优选100～250℃。在用蒸气加热的情况下，优选以0.5～2MPa的压力喷射蒸气。如果小于0.5MPa，则有时层叠垫不软化而无法压缩，如果大于2MPa，则设备变得大型化，因此不现实。

上述加压的方法没有特别限定，例如可举出使以往公知的木质系材料成形用的纵型挤压机或者连续挤压机从垂直方向动作的方法。加压条件没有特别限定，优选以1～10MPa的压力加压。如果小于1MPa，则无法充分压缩，如果超过10MPa，则用于挤压的设备的价格变高，不现实。

在上述加压过程中，优选将木质碎片相对于作为原料的木质碎片的截面积成为平均70％以下的方式压缩。此外，在上述加压中，最好以使获得的木质系复合材料的比重成0.6以上的方式压缩。而且，优选以获得的木质系复合材料的空隙率成10％以下的方式压缩。在本发明的木质系复合材料的制造方法中，由于使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置进行木质碎片的取向、层叠，因此能够实现高压缩。通过进行高压缩，得到的木质系复合材料能够体现极高的机械强度。

在进行这样的高压缩的情况下，在得到的木质系复合材料中，在对木质系复合材料在与长度方向垂直的截面观察时，木质碎片在压缩方向呈扁平状。在图5中表示了相对于得到的木质系复合材料的长度方向垂直的截面图。图5(a)表示放入コ字状的引导构件中进行加压前的层叠垫的状态，(b)表示加压后成形的木质系复合材料。只是使木质碎片在长度方向取向并累积的层叠垫中，在木质碎片之间存在空隙，强度低。但累积通过高压缩在相对于长度方向的垂直方向被弄成扁平状的木质碎片而成的木质系复合材料中，木质碎片间的空隙通过物理方式变小，强度高。

上述加热和加压可以同时进行，也可以在加压后进行加热，或者在加热后进行加压。加热以及加压进行至上述粘合剂固化为止。

在本发明的木质系复合材料的制造方法中，在上述加热·加压工序后，为了提高得到的木质系复合材料的尺寸精度和表面性，优选还进行退火处理、或者切削、砂磨加工。

根据本发明的木质系复合材料的制造方法，由于使用本发明的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，因此木质碎片的取向良好，且能够连续获得厚度大的层叠垫，并通过高压缩能够制造出具有能作为结构材料使用的程度的优良机械强度的木质系复合材料。

采用本发明的木质系复合材料的制造方法构成的木质系复合材料也是本发明之一。

向本发明的木质系复合材料的制造方法供给的木质碎片的原材料的树种没有特别限定，例如可举出杉木、丝柏、云杉、冷杉、radiata pine等针叶树；白桦、羯布罗香木、kamerere、sengonlaut、白杨等宽叶树，而除了这些在森林生长的植物材料以外，还可以使用竹子、高梁等从森林以外的地方生长的织物材料。

可作为上述木质碎片的原材料利用的形态没有特别限定，但例如可举出上述树种的圆木、间隔砍伐材料等生材、在工厂或者住宅建筑现场产生的端材、部件输送后废弃的废弃垫板材、在建筑解体时产生的解体废弃材等。

此外，向本发明的木质系复合材料的制造方法供给的粘合剂没有特别限定，例如可使用酚醛树脂、尿素树脂、异氰酸酯等在合成板或者碎料板中使用的木材工业用的粘接剂。这些粘合剂可以单独使用，也可以两种以上并用。

实施例

以下利用实施例更详细地介绍本发明，但本发明并不限定于此。

(实施例1)

将从木材废弃物处理厂家购入的木板用碎片，使用车轮辐板辗轧辊方式的分级机车轮辐板辗轧辊筛(太平公司制)进行分级，得到了厚度1mm～11mm、长度20mm～150mm、长度/厚度＝10以上、比重0.3～0.6的木质碎片。其中，对木质碎片的比重是通过抽样检查确认，对长度是通过图像测定进行了确认。

将得到的木质碎片在加热烘箱中在50℃放置24小时，将含水量调整至5.2％。

向滚筒式混合机中投入已调整含水量的木质碎片、和作为粘合剂的异氰酸酯系粘接剂，得到了在木质碎片上涂敷有5重量％的异氰酸酯系粘接剂的附着有粘合剂的木质碎片。

将得到的附着有粘合剂的木质碎片从配置在如图1所示的取向层叠装置1的上流侧的供给机构2，以每分钟4kg的比例通过自由下落投入到取向层叠装置1的上流侧端部，进行取向、层叠，得到高度120mm的层叠垫。

还有，在取向层叠装置1中，将长度500mm、高度500mm、厚度1.2mm的不锈钢板以25mm的间距并列地竖立设置，并使板下端和输送机面之间相隔30mm，仅使两端的板下端和输送机面之间相隔2mm。板上端朝输送机的行进方向形成从水平成10°的倾斜面。以带状卷绕取向层叠装置1的整体的方式设置金属带，将各个板31、32、33...在带式输送机6的MD方向的端部焊接在金属带51上，使整体成为一体。在金属带的、带式输送机6的TD侧的侧面上，振动器52(振动马达RV-24D、神钢电机公司制)以振动方向从水平方向成25°倾斜上前方的方式被固定。在金属带151的四个角位置设有支撑弹簧53，从而将取向层叠装置1的整体支撑在支撑台54上。其中，振动条件是振幅2mm、振动次数1710次/分，输送机的输送速度是1m/分钟。

将得到的层叠垫投入到传热型加压机(川崎油工公司制300t压力)，在加热温度180℃、加压压力30kg/cm²、加压时间10分中的条件下，以最终高度成30mm的方式加压，同时保持压盘，获得木材系复合材料。

对获得的木质系复合材料的6面都进行切割，得到了木质系复合材料的板状体。

以JIS Z 2101为基准，对得到的板状体的比重、弯曲强度以及弯曲弹性模量进行测定的结果是，比重为0.78、弯曲强度为45MPa、弯曲弹性模量11GPa。另外，用复印机复制成形试样的截面，测定了截面部分的纸的重量(A)，并且，切下木质碎片间的空隙部分并测定其重量(B)之后，根据下式算出的空隙率是5％。

空隙率(％)＝B/A×100

(比较例1)

使用如图7所示的具有底板的以往型取向层叠装置进行了附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠。

在图7中省略了木质碎片供给机构、振动赋予机构、以及层叠垫。该取向层叠装置具有与实施例1使用的取向层叠装置的取向机构3相同的构造，但在各板的下端设有底板B。从而，在该取向层叠装置中，下落到装置上流侧的的木质碎片层叠在成为倾斜面的底板B上，并通过装置的振动，沿着倾斜面向下方送出。

将底板倾斜10°、振动条件设定为振幅0.8mm、振动次数3600次/分钟，将与实施例1相同的附着有粘合剂的木质碎片以相同速度供给。但是，此时木质碎片在取向层叠装置内发生堵塞，无法获得层叠垫。

(比较例2)

除了将振幅设为1.2mm、将振动次数设为3500次/分钟之外，其他与比较例1相同地制作了层叠垫。但是，为了不使木质碎片引起堵塞，不得不将附着有粘合剂的木质碎片的投入量设为每分钟1kg，在取向层叠装置内由于木质碎片的移动速度上升而产生了部分厚度减小的部位，而获得的层叠垫的厚度的临界厚度是60mm左右。此外，当木质碎片被换载到带式输送机6上时，观察到了以下现象，即，被乘载到之前换载的木质碎片上，取向方向发生偏离，从水平方向朝向垂直方向。

对得到的层叠垫采用与实施例1相同的方法以最终厚度成15mm的方式加热、加压，得到了木质系复合材料，接着切割所有面，得到了木质系复合材料的板状体。

对得到的板状体，采用与实施例1相同的方法测定比重、空隙率、弯曲强度以及弯曲弹性模量的结果是，比重为0.78、空隙率为5％、弯曲强度为25MPa、弯曲弹性模量为4GPa。

(工业上的可利用性)

根据本发明，能够提供一种能够以长条状连续制造厚度较厚的木质系复合材料的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置和附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法以及木质系复合材料的制造方法，所述木质系复合材料具有可作为结构材料使用的程度的机械强度。

Claims (9)

1.一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，是对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠的装置，其特征是：

由附着有粘合剂的木质碎片的供给机构、附着有粘合剂的木质碎片的取向机构、向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构、以及附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构构成，

所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构，由以与所述层叠垫的输送机构的输送方向成平行的方式并列地竖立设置的多块板构成，

在向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构的作用下，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构在所述层叠垫的输送机构的输送方向上相对于水平方向朝斜上方振动。

2.如权利要求1所述的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，其特征是：

在向附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构的作用下，所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构在层叠垫的输送机构的输送方向上相对于水平方向朝斜上方以仰角15°～70°的角度振动。

3.一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，是对附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠的装置，其特征是：

由附着有粘合剂的木质碎片的供给机构、附着有粘合剂的木质碎片的取向机构、向所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构赋予振动的机构、以及附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构构成，

所述附着有粘合剂的木质碎片的取向机构，由以与所述层叠垫的输送机构的输送方向成平行的方式并列地竖立设置的多块板构成，而且，所述多块板的上端边沿输送方向倾斜。

4.如权利要求1～3中任一项所述的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置，其特征是：

附着有粘合剂的木质碎片的取向机构中的多块板的下端、和附着有粘合剂的木质碎片被层叠而成的层叠垫的输送机构之间的间隙，朝所述输送机构的输送方向渐渐增大。

5.一种附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠方法，其特征是：

使用权利要求1～4中任何一项所述的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置。

6.一种木质系复合材料的制造方法，包括：从原材料得到木质碎片的工序；根据长度和厚度对所述木质碎片进行分级的工序；调整所述被分级的木质碎片的含水率的工序；使粘合剂附着在所述已被调整含水率的木质碎片的表面的工序；对所述附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得层叠垫的工序；对所述层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序，其特征是：

在对所述附着有粘合剂的木质碎片进行取向、层叠而获得层叠垫的工序中，使用权利要求1～4中任何一项所述的附着有粘合剂的木质碎片的取向层叠装置。

7.如权利要求6所述的木质系复合材料的制造方法，其特征是：

在对层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序中，对木质碎片进行压缩，使其截面积相对于作为原料的木质碎片在平均70％以下。

8.如权利要求6或者7所述的木质系复合材料的制造方法，其特征是：

在对层叠垫进行加热并相对于长度方向从垂直方向加压的工序中，利用0.5～2MPa的蒸气进行加热。

9.一种木质系复合材料，其特征是：

采用权利要求6～8中任一项所述的木质系复合材料的制造方法而得到。

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