JP2000514739A - 中空チャネルボードを製造する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、外側ボード部分の間に少なくとも一つの長手方向に延びる中空のチャネルを配置した構造体を製造する方法に関する。圧縮性及び硬化性を持つマトリックス材（４）が外側加圧パネル（１，２，３）の間に配置され、前記マトリックス材（４）の中に、分離されたコア加圧拡張手段（６，６ａ）が配置される。前記コア加圧拡張機及び前記加圧パネル（１，２，３）によって、圧力が前記マトリックス材に付加される。前記硬化性マトリックス材（４）は、熱硬化性接着剤を含み、この接着剤に熱衝撃が付加される。本発明はまた、ボードまたはこれと同様のものを製造する装置に関連している。この装置は、外側加圧パネル（１，２，３）とそれらの間に配置されたチャネルコア加圧拡張手段（６，６ａ）とを有し、これらによって前記マトリックス材（４）をボード５の完成寸法にまで圧縮する。高圧高温流体をチャネルを通して移送して前記マトリックス材（４）に接触させる手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 中空チャネルボードを製造する方法および装置 技術分野 本発明は、構造体を製造する方法、特に、外壁の間に長手方向に延びる隣接す る中空チャネル（中空腔）を少なくとも一つ、好ましくは多数備えたボードの製 造方法に関する。 背景技術 本発明の方法は、圧縮性があり適切に硬化できるマトリックス材を外側加圧板 の間に供給し、前記硬化しうるマトリックス材の中に、それぞれの中空チャネル （中空腔）を形成するための別個のコア加圧拡張手段を配置し、さらに、前記加 圧パネルで押圧しながら前記コア加圧拡張手段を前記中空チャネルの最終断面形 状に対応するように拡張させて、前記構造体、つまり前記ボードの最終的な外径 寸法を得る工程を含んでいる。本発明はまた、圧縮性のあるマトリックス材から 成り、そのマトリックス材の中にほぼ長手方向に延びるチャネルの一つまたは好 ましくは複数個を備えたボードを製造する装置に関している。この装置は、外側 の加圧パネルとその間に位置するコア加圧拡張手段とを備えている。前記コア加 圧拡張手段は、前記拡張手段の中心軸にほぼ平行に位置し、前記マトリックス材 を前記ボードの最終寸法（完成寸法）に圧縮するように外側へ移動可能な複数の 壁部分を備えている。 セメントフレークボードを製造するのに特定の加圧装置を使用することは、フ ィンランド特許出願９４３５１９号から知られている。このような装置は、製造 されるボードの中に中空チャネルを形成するための伸縮自在なコア加圧拡張手段 を備え、前記コア加圧拡張手段を通して二酸化炭素を供給してセメント結合剤を 急速に硬化させる。 中空チャネルを持つセメントフレークボードは、構造体としての多く の目的に優れているが、ある場合には、通常の大工道具および方法を用いて切断 および連結が容易である木材ベースの材料が好まれる場合もある。したがって種 々のウッドチップ（木材チップ）ボードが大工および職人の間で確固たる地位を 築いている。 通常のウッドチップボードは、ウッドチップ（木材チップ）と接着剤との混合 物を含んでおり、このマトリックス材がホットプレスパネルの間で圧縮されて、 両側に全体的にスムースな表面を有するボードを形成し、そのボードの内部が圧 縮されて固まる。ウッドチッブボードの生産に使用される接着剤は、以前は、熱 により硬化するホルムアルデヒドベースの接着剤が広く用いられていたが、現在 では同じ接着の目的でより有害性の低い接着剤成分が使用されている。そのよう なウッドファイバーボードは、通常、６〜３２mmの厚さを有している。これより も分厚いボードは、相対向する加圧パネルの押圧力を比較的厚いボードの中央部 分に向けることが困難なために、厚いボードがその中央部分における不十分な圧 縮とウッドチップ間の不十分な結合のために、構造的に不安定となる問題がある 。 発明の開示 本発明の目的は、相対向するボードの表面の間に長手方向に延びる中空チャネ ルを有するウッドチップボードを導入することによって、ウッドチップボードに 新しいタイプのものを付加することにある。本発明はまた、相対向するボード表 面の間の距離が大きい、例えば１００〜３００mmのボードを含んでいる。 本発明の目的は添付の請求の範囲に記載された方法および装置を使用すること により達成される。本発明は、上述のフィンランド特許出願の改良に当たるもの で、前記セメントベースの結合剤の代わりに接着剤を使用し、前記マトリックス 材をボードの最終的な形状に圧縮している間、前記接着剤を急速に硬化させる加 熱手段を導入している。即ち、本願 発明の方法は、前記硬化性のマトリックス材が熱硬化性の接着剤を含み、前記コ ア加圧拡張手段を取り外す前に、急速に接着剤を硬化させるために、接着剤に熱 衝撃（熱の急激な供給）を与える工程を含むことを特徴としている。本発明は、 添付の図面に記載された実施形態を参照して、さらに詳しく説明される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一実施形態による装置を示す断面図である。 図２は、コア加圧拡張手段が三角形の横断面形状を有している本発明の他の実 施形態におけるボードを示す断面図である。 図３は、図２にしたがって三角形の中空部を形成するコア加圧拡張手段の一実 施形態を示す図である。 図４は、図３に示したコア加圧拡張手段が完成したボードから引き抜かれる前 にマトリックス材の中に位置している様子を示す図である。 図５は、コア加圧拡張手段のさらに他の実施形態を示す。 図６は、図５のコア加圧拡張手段がマトリックス材の内部で収縮した位置にあ る場合を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 図１において、本発明の装置は、下部加圧要素１、上部加圧要素２、および、 好ましくは、側部加圧要素３，３ａを備え、これら要素１，２，３，３ａの表面 の間で、硬化性のマトリックス材４を加圧して中空コアを持つボード５を形成す る。図１はさらに、前記マトリックス材４の内部に隣り合うように並んだコア加 圧拡張機６，６ａを示しており、これら拡張機６，６ａによって、硬化性のマト リックス材４が固化したとき、ボード５のほぼ長手方向に沿って延びる中空コア 部７，８を形成する（図２も参照のこと）。 図１に示した実施形態は、ほぼ矩形の断面形状を持つ中空のコア部、 すなわちチャネルを備えている。しかしながら、構造材としての目的に特に有用 な本発明の好ましい実施形態は、図２に示すようなほぼ三角形の断面形状を持つ 中空チャネル７，８を備えている。この三角形のチャネル形状は、一対の傾いた 中間壁部分９，１０をもたらす。前記中間壁部分９，１０が傾いていることが、 ボードに、せん断に対する特に高い抵抗を与えるので、そのようなボードは種々 の構造材として有利である。 本発明において、前記硬化性マトリックス材は、好ましくはウッドチップ（木 材チップ）、または手動の工具を用いて容易に作業が出来る同様な材料からなる 基材を有している。本発明の方法においては、熱硬化性の接着剤が前記基材と混 合され、続いて、接着剤を硬化させて、前記基材とともに固化した材料を形成す る。つまり、本発明の硬化方法は、前記マトリックス材に圧力をかけながら、同 時に、前記接着剤および／または前記基材をかなりの高温にまで加熱して、前記 ウッドチップまたはこれと同様な材料を互いに密に接触させると同時にこの材料 を圧縮して、最終的な形状に仕上げる工程を備えている。 前記圧縮は、通常、前記下部加圧パネル１に向けて上部加圧パネル２を移動さ せることによって得られる。ここで、その圧縮力は、ウッドファイバー（木材繊 維）ボードの製造に通常使用される圧縮力とほぼ同程度のものである。ここでい う上部および下部という用語は、図１の理解を容易にするための表現であって、 別の場合には、メインの加圧パネルは別の配置または方向、例えば垂直方向に配 置される。図１の実施形態において、上部加圧パネル２は、下部加圧パネル１に 向けて、側部加圧パネル３，３ａに達するまで押し込まれる。この時点で、側部 加圧パネル３，３ａが内方へ移動して、両パネル間で、ボード５の端部を形成す る。図１および図２にそれぞれ示された実施形態では、前記ボードの端部に、好 ましくは、溝１１および舌片１２が設けられている。 前記ボードの内部は前記フィンランド特許出願９４３５１９号に示さ れている通り、隣り合ったコア加圧拡張要素６，６ａを用いて中空コア部を設け た構造になっている。しかしながら、このフィンランド特許出願と異なる点は、 前記マトリックス材４をかなりの高温まで加熱してウッドチップを結合している 接着剤を急速に硬化させていることである。付加する熱は、例えば、１００〜２ ００℃、好ましくは１８０℃〜１９０℃の範囲である。 加熱は種々の方法でなされ、前記加圧手段１，２，３，３ａ，６，６ａのいく つかの少なくとも表面部分を加熱することでも可能である。この加熱は、前記加 圧と同時になされる。接着剤によるが、作業工程は極めて急速であり、壁材料の １mm厚さ当たりで通常５〜１０秒、好ましくは約８秒である。したがって、比較 的厚い壁部分、例えば３２mmの壁厚さを持つボードでも、約３分程度の加熱およ び加圧時間を要するだけである。 実施に当たって、前記マトリックス材に熱を付加する方法はいろいろある。一 つの実施形態では、前記加圧要素１，２，３，３ａ，６，６ａのそれぞれに加熱 手段が配置されている。この加熱手段は、符号１３で示されており、電気的な加 熱手段、温風供給手段または蒸気加熱手段などの方法を採ることが出来る。 前記加圧手段１，２，３，３ａ，６，６ａのみを加熱することで生じる問題は 、前記マトリックス材４を外部から加熱することで、マトリックス材料をも乾燥 させてしまい、その結果、接着剤の固化に悪影響を与える恐れがあることである 。したがって好ましい実施形態では、必要な熱が、高温の流体、例えば高温空気 または蒸気、好ましくは過飽和蒸気を、マトリックス材４の中に通すことで付加 されることである。この高温流体の吹き込みは、接着剤が硬化するまで、例えば 、少なくとも一つおきのコア加圧拡張機６の内部を通して流体を押し込み、流体 を外側加圧要素と、例えば、他の一つおきのコア加圧拡張機６ａとを通して抜き 出すことにより実行できる。 このような目的で過熱蒸気を使うことにより、温度が高く維持されると同時に 、液体、例えば水、または接着剤の固化過程に必要な活性剤を付加することが出 来る。本発明の特別の実施形態においては、前記マトリックス材は、製造工程の 初めには、主としてウッドチップまたは同様な容易に圧縮される基材からなって おり、接着剤を硬化させるに必要な成分、例えばある実施形態では実際の接着剤 自身の成分のうちの少なくとも幾つかの成分までもが、前記過熱流体とともに前 記マトリックス材の内部に供給される。 前記フィンランド特許出願９４３５１９号に記載のコア加圧拡張機が相当大き な寸法、例えば１００〜３００mm程度の中空コアチャネルを有するボードの製作 に有用であるけれども、その装置はもっと小さな寸法のボードを製作するには複 雑過ぎ、且つ頑丈過ぎる。図３〜６は、より小さな寸法のコアチャネルの形成に 使用されるコア加圧拡張機の実施形態を示す。これらの実施形態においては、主 な目的が、大きな加圧力を与えることではなく、ボード材料が固化したのち中空 コアチャネルから拡張機を容易に抜き出すことにある。 そこで、図３は、壁要素１６およびコーナー楔１７と接触する楔手段１４、１ ５を有する三角コア加圧拡張要素を示している。前記コーナー楔１７は、前記マ トリックス材との衝撃を和らげるため、および完成したボードに不必要な歪みを 与えることを避けるために、丸みを帯びた端部を有しているのが好ましい。図３ はさらに、前記コア拡張要素の内部とその外部とを連結する通路１８を示してい る。前記内部に押し込まれるか、またはこの内部から抜き出される流体は、その 際に、前記通路１８を通る。ボードの小さな寸法の長手方向中空コアチャネル７ ，８の内面の平滑度は、あまり重要ではないので、本発明の一実施形態において は、前記コア加圧拡張要素の外表面に長手方向に沿って配置された通路１９が設 けられている。中央楔部材２０は、好ましくは、中心孔と、この中心孔を前記楔 １４、１７と壁要素１６との間の空間２２に連通させ る通路２１とを備えている。 図４は、マトリックス材４の中に位置した状態の図３のコア加圧拡張機を示す 。この図４において、コア加圧拡張機は、収縮して、ボード５から抜き出し可能 な状態で示されている。製造工程におけるこの段階は、前記マトリックス材４が 固化したときに現れる。ここに示した実施形態では、前記中央楔部材２０が、コ ア加圧拡張機のほぼ全長に相当する長さだけ長手方向に移動し終わった状態にあ る。これにより、拡張機の外表面部分が図４に示すように、ボード５の中空コア 部分７，８を形成する内壁面から後退させられている。１つの実施形態では、こ の後退動作が、前記楔手段１５と関連させて適切に配置された楔阻止手段を設け ることで、容易化されている。コア加圧拡張機は、収縮状態にあるとき、ボード ５から抜き出すことが出来る。 他方、図５に示したコア加圧拡張要素は、屈曲可能な壁部分２３を有している 。壁部分２３同士は、そのそれぞれの角部に配置されて壁領域の角部と中央部に それぞれ位置するヒンジ（蝶番）手段２４，２５によって互いに連結されている 。前記壁部分２３は、例えば壁部分２３の内表面に直接作用する中央の回転偏心 手段２６によって、僅かに傾斜させられる。例えばスプリング手段またはゴムバ ンパーのようなフレキシブルな押し付け手段２７が、前記回転偏心手段２６によ る偏心押圧力が取り除かれたときに、前記屈曲可能な壁部分２３を中空コアの壁 面から離れるように屈曲させ、これによって、コア加圧拡張機の抜き出しを容易 にする。この壁部材の屈曲した位置は、図６に示されている。 過熱流体として高温蒸気が使用される場合、この流体の供給は、コア加圧拡張 機の中央部分を通ってなされるのが好ましい。図５に示した一実施形態では、通 路２８が拡張機の内部とその外壁表面とを連結しており、これにより、加熱およ び／または硬化用の流体がコア加圧拡張機の内部からその周囲のマトリックス材 へ移動するのを容易化するとともに、その逆方向において、例えば隣のコア加圧 拡張機から発生した過剰な 圧力が圧力の低いコア加圧拡張機の中に抜けるのを容易化している。コア加圧拡 張機の角部では、このような硬化は隙間のあるヒンジ構造によって達成するのが 好ましい。 他の実施形態（図示せず）において、前記流体は前記外側加圧パネル要素１， ２，３，３ａに設けられた孔を通して供給され、前記コア加圧拡張機は、マトリ ックス材の内方において低圧状態を保つための吸引通路として作用する。この場 合、隣接するコア加圧拡張機の間にある壁部分に熱を確実に与えるために、少な くとも一つおきのコア加圧拡張機が、少なくとも短時間にわたって、過大な圧力 の高温流体を供給するような構成とするのが好ましい。 ある実施形態では、高温流体の流れを、コア加圧拡張機の中を直接通して、例 えば、長手方向に延びる孔２９（その幾つかが図５に示されている）内に維持す るだけで、実際に流体をマトリックス材４の中に供給しないでも十分であると考 えられる。そのような実施形態においては、コア加圧拡張機は、マトリックス材 が、コア加圧拡張機の中に進入しないように、ゴムのような材料で作られたフレ キシブルなソックスで包み込むことが出来る。他の実施形態では、加圧装置全体 が高温、高圧の条件に保たれる。 本願発明は、立壁、床、天井などの構造体として特に使用できる、全く新しい タイプのボードを提供する。本発明によれば、別々の幾つかの単純な二次元ボー ドを連結して三次元構造体を形成する必要がなくなる。さらに、製造作業が容易 である利点はそのまま維持される。 本発明にしたがって製造されたボードはまた、強度が高く、軽量である利点を 有している。さらに、ボードの寸法は、目的に応じて、かなり自由に変更できる 。したがって、好ましい一実施形態では、ボードが床構造体に直接適用できる寸 法および強度を持っており、その全体の厚さは約３００mmである。他方、他のボ ードは、壁要素としての一般的な使用に適した寸法を有しており、その厚さは１ ００mm以下とすることが出 来る。 上述した明細書の記載は、好ましい実施形態を示すに過ぎないものであり、本 発明は添付の請求の範囲の中で様々に変更することが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 103:00 Ｂ２９Ｌ 31:10 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．構造体、特に、外側ボード部分の間に配置された少なくとも一つ、好ましく は複数の隣り合った長手方向に延びる中空チャネル（７，８）を備えたボード（ ５）を製造する方法であって、外側加圧パネル（１，２，３）の間に圧縮性およ び硬化性を持つマトリックス材（４）を供給する工程と、前記硬化性のマトリッ クス材（４）の中にそれぞれの中空チャネル（７，８）を形成するための分離し たコア加圧拡張手段（６，６ａ）を配置する工程と、前記加圧パネル（１，２， ３）に加圧力を付加しながら前記チャネル（７，８）の最終的な断面寸法に対応 するように前記コア加圧拡張手段（６，６ａ）を拡張して、前記構造体、すなわ ち前記ボード（５）の最終的な外側寸法を得る工程とを備えた方法において、 前記硬化性のマトリックス材（４）が熱硬化性接着剤を含んでおり、 前記方法がさらに、前記コア加圧拡張手段（６，６ａ）を前記中空チャネル（ ７，８）から取り外す前に前記接着剤を急速に硬化させるように、前記接着剤に 熱衝撃を与える工程を含んでいることを特徴とする構造体の製造方法。 ２．請求項１に記載の方法において、 前記圧縮性及び硬化性を有するマトリックス材（４）として、ウッドチップ材 またはこれと同様な材料と接着剤との混合物が用いられており、 前記接着剤は好ましくは、例えばホルムアルデヒドまたはこれに相当する成分 をベースとする熱硬化性木材接着剤であることを特徴とする方法。 ３．請求項１または２に記載の方法において、 前記マトリックス材（４）の少なくとも表面において、１００〜２００℃、好 ましくは１８０〜１９０℃の温度を、前記構造体、すなわち前記ボード（５）の 最終的な寸法に対応する圧縮された状態におけるマト リックス材料の１mm厚さあたり、５〜１０秒、好ましくは約８秒の間にわたって 維持することを特徴とする方法。 ４．請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、 前記熱衝撃の少なくとも一部分が、前記加圧パネル（１，２，３）、および／ または前記コア加圧拡張手段（６，６ａ）、好ましくはその拡張手段の加圧壁部 分（１６，２３）を通して与えられることを特徴とする方法。 ５．請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、 前記熱衝撃が、高温流体を前記硬化性マトリックス材（４）の内部に吹き込み 、 好ましくは、余分の流体を前記加圧パネルおよび／または前記コア加圧拡張手 段の少なくとも表面部分を通して抜き出すことを特徴とする方法。 ６．請求項５に記載の方法において、 前記硬化性マトリックス材を乾燥したマトリックス状態に形成し、 前記圧縮工程と同時またはその後に、前記乾燥したマトリックス材に、前記流 体の湿気を利用して湿気を与え、 好ましくは、前記接着剤および／または硬化剤が、前記流体とともに、または この流体に含まれた形で供給されるようにすることを特徴とする方法。 ７．請求項６に記載の方法において、 前記流体として、高温空気および／または蒸気、好ましくは過飽和蒸気を使用 することを特徴とする方法。 ８．請求項１〜７のいずれかに記載の方法において、 前記圧縮工程の少なくとも一部を、過大な圧力を付加した状態で行うことを特 徴とする方法。 ９．圧縮性および硬化性を持つマトリックス材（４）からなり、内部に一つ、好 ましくは複数の隣り合ったほぼ長手方向に延びるチャネル（７ ，８）を有するボード（５）またはこれと同様なものを製造する装置であって、 外側加圧パネル（１，２，３）と外側加圧パネル間に位置するチャネルコア加圧 拡張手段（６，６ａ）とを備え、前記コア加圧拡張手段が、前記拡張手段（６， ６ａ）の中心軸（Ａ−Ａ）とほぼ平行な関係を保って外方及び内方に移動して、 前記マトリックス材（４）を前記ボードの最終的な寸法に圧縮する壁部分（１６ ，２３）を有している装置において、 前記マトリックス材（４）の個々の粒子または粒子グループ同士を結合する接 着剤タイプの硬化剤の硬化工程を活性化および／または加速するために、高圧高 温の流体を前記チャネル（７，８）を通して前記マトリックス材（４）に接触す るように移送する手段を備えていることを特徴とする装置。 １０．請求項９に記載の装置において、 前記移送手段が前記コア加圧拡張手段（６，６ａ）に設けられた開口（１８， １９，２２，２８）、および／または前記外側加圧パネル（１，２，３）の壁に 設けられた開口を通して、前記高温流体を供給および／または抜き出すように構 成されていることを特徴とする装置。