JP2001520128A - 木材片の製造方法並びにその製造方法により得られた木材片および成形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】拡散・多孔性木材片の弾性及び屈曲性を大幅に増加させる。 【解決手段】次の各工程：ａ）拡散・多孔性木材の木材片を用意する工程と、ｂ）ａ）で得られた木材片を少なくとも５００バールの圧力で静水圧プレスする工程とからなる。木材片を最大で２時間、液体中に浸漬することによって、剛性は再び増加する。その後木材片は乾燥される。これは拡散・多孔性木材片の成型品を製造するのに利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、調節可能な曲げ特性を有する木材片を製造する方法に関するもので
ある。本方法によって高度の弾性および高度の屈曲性を有する木材片を製造する
ことができる。得られる木材片は所望の形状に容易に変形することができ、その
後簡単な方法でこの形状を固定することもできる。材料は通常の曲げ特性を回復
する一方、その形状は永久的に変化したしたままとなる。本発明はまた、上記の
方法を用いて製造された木材片に関するものである。

【０００１】 発明の背景 曲げた木材による建造物や製品は、人類によって有史以前から用いられて来た
。木材は剛性の材料であるから、成形したり曲げたりする前に、折れないように
柔軟化しなければならない。伝統的に、この柔軟化は熱または熱と加湿（例えば
蒸気）の組み合わせによって行われて来た。また木材はアンモニア、ポリエチレ
ングリコール、ピリジンなどの化学薬品に浸漬することによって柔軟化されてき
た。

【０００２】 近代においては、高度の屈曲性および成形性を有する別種の木材材料も開発さ
れた。その一つの形式は薄い円盤状の木材を接着して積層構造にしたものであっ
て、その可塑性は原料の木材材料よりも高い。その例は特開平９−７０８０４号
公報および特開平７−２４６６０５に記載されている。しかしながらこれらの文
献に記載されている材料の可撓性は、いずれも十分に満足なものではない。また
、曲げ工程には熱が必要である。また、所望の変形が得られた後、木材材料に通
常の剛性を回復させることができない。したがって、木材材料の弾性を一時的に
増加させ、所望の曲げが得られた後、再度弾性を通常のレベルに低下させるため
の、改良された方法が求められている。

【０００３】 発明の概要 ここに、拡散・多孔性木材片の弾性および屈曲性を大幅に増加させ得る方法が
発見された。その方法は、次の各工程： ａ）拡散・多孔性木材の木材片を用意する工程と ｂ）ａ）の木材片を少なくとも５００バールの圧力で静水圧プレスする工程とか
らなる。

【０００４】 剛性は、木材片を液体中に、該液体が木材全体に浸透するに十分な時間浸漬し
た後、木材片を乾燥することによって再度増加する。

【０００５】 発明の詳細な説明 定義： ここで用いられる「静水圧プレス成形」という用語は、空間の全ての方向にお
いて同じ大きさの圧力でプレスすることに関連している。このような性質の圧力
で木材をプレスすることは ＷＯ９５／１３９０８に記載されている。「拡散・ 多孔性木材」とは導管が均一に分布しており、かつ導管が年輪の全域にわたって
均一な大きさを有する木材である。拡散・多孔性木材を有する樹種の例としては
ハンノキ、ハコヤナギ、カバ、ブナ、カエデ、ユーカリ、カナダサトウカエデ、
ベツラ・ペンジュラ、アセル・プソイドプランタヌス、アセル・ルブルム、ニッ
サ・シルバチカ、リキダンバー・スチラシフルア、ポプルス・バルサミフェラ、
ファグス・シルバチカ、バンクシア・プリオノテスおよびバンクシア・イリシフ
ォリアが挙げられる。

【０００６】 ここで用いられる「木材片」という用語は拡散・多孔性木材の木材片を意味す
る。「集成木材片」とは数個のより小さな拡散・多孔性木材片から構成され、こ
れら構成木材片がその繊維方向に平行に、互いに接着されている木材片のことで
ある。集成木材片を製作するには、原則として木材に適したほとんどの型の接着
剤を用いることができる。例としては冷水型接着剤、ホットメルト接着剤、溶剤
型接着剤、エマルジョン型接着剤、および一つまたは二つの成分を有する重合型
接着剤が挙げられる。特に、ポリビニルアセテートエマルジョン、ＰＶＣ、ポリ
スチレン、尿素、メラミン、メラミン−フォルムアルデヒド、フェノール、およ
びポリウレタンを含む接着剤が有用である。当業者にとっては所与の条件に基づ
いて接着剤の型を選ぶことは容易である。

【０００７】 ここで用いられる「液体」という用語は、拡散・多孔性木材片に浸透し得る液
体を意味している。このような液体の例としては水、および重量比で１／１００
ないし１００／１の割合のアマニ油／テレピン油混合物がある。液体はまた、染
料や、耐腐食性および耐火性を増加させるための物質などの、その他の物質を含
んでもよい。

【０００８】 本発明は以下において添付の図面を参照しつつより詳細に説明されるが、その
図面は以下の通りである。

【０００９】 図１および図２は、請求項１記載の方法によって弾性がどのように変化するか
を説明するための図である。

【００１０】 図３（ａ）は丸太から直接切り出された円盤を示し、図３（ｂ）は円盤の縦断
面図を示し、年輪が示されている図である、図３（ｃ）は水浸漬に関連して、円
盤が成形されているところ（縦断面図）を示し、図３（ｄ）は乾燥の後に得られ
た皿状物の縦断面図を示している。

【００１１】 図４は、静水圧プレスされた拡散・多孔性木材片を、特定の方式に従って鋸断
および接着することによって、高度の弾性を有する集成木材片を製作する工程を
示している。この図には年輪が完全に示されている。

【００１２】 図５は本発明の方法によって弾性が増加した拡散・多孔性木材片から製作され
た集成木材片を示している。

【００１３】 すでに上述したように、本発明は少なくとも５００バールの圧力で木材を静水
圧プレスすることによって、拡散・多孔性木材片の弾性が大幅に増加するという
、予期しない発見に基づいている。本発明は特定の理論に結びつくものではない
が、静水圧プレスの後の弾性の増加は、拡散・多孔性木材片に均一に分布してい
る大型の導管または管孔が、規則的につぶれることによるものと推定される。繊
維の強度は変化していないように思われる。なぜならば繊維を破断するのに要す
る力は通常の木材材料と同じだからである。したがって、弾性の増加は全ての方
向に起こるのではない。

【００１４】 図１および図２は拡散・多孔性木材片において、静水圧プレス成形の後で弾性
がどのように変化するかを示している。図１（ａ）は拡散・多孔性木材の木材片
を示しており、繊維は面ＡＢＣＤから面ＥＦＧＨの方向に向いている。年輪は面
ＡＢＣＤに示されている。図１（ｂ）木材片の側面ＤＣＧＨを示している。した
がってここでは繊維は側面ＤＣから側面ＧＨの方向に向いている。もし圧力が区
間ＤＨの中間の側面に加えられても、なんらの弾性の増加は認められない。図１
（ｃ）は上記の木材片の側面ＡＢＣＤを示している。対照的に、区間ＡＤの中間
の側面に圧力が加えられると、明瞭な弾性の増加が認められる。この結果は図１
（ｄ）に示されている。拡散・多孔性木材片を図２に示されるように互いに平行
に接着することによって、非常に高度の可撓性を有する木材材料が得られる。

【００１５】 すでに上述したように、本発明によって静水圧的にプレスされた木材片の、弾
性を減少させることも可能であることが発見された。木材片を液体中に、液体が
木材片全体に浸透するのに十分な時間、浸漬することによって剛性が回復される
。木材材料に剛性を回復させるために必要な浸漬時間は、成形するべき木材片の
大きさに依存する。２０×４０ｍｍの断面を有する比較的小さな木材片ならば、
５〜１５分間の浸漬時間で完全に十分であるが、大型の木材片では２時間に達す
る浸漬時間を要することもある。原則として、木材が損なわれず、液体が流動性
を保つ限り、いかなる温度で浸漬を行ってもよいが、室温で浸漬工程を実施する
のが便宜である。当業者は個々の場合に対して、簡単な実験によって容易に、適
切な浸漬時間および浸漬温度を決定することができる。

【００１６】 本発明は特定の理論に結びつくものではないが、浸漬の過程で液体が、浸透圧
および／または親水性の相互作用によって、つぶされた管孔中に入り込み、管孔
に当初の容積を回復させるのではないかと推定される。

【００１７】 すでに上述したように、本発明は木材片の成形に非常に有用であり、特に家具
の製造に関連して有用である。かなり複雑な形状も成形可能である。まず最初に
弾性の増加した木材片が製造される。もし必要であれば、前記木材片から適当な
形状の加工片が、鋸で切り出される。加工片は次いで、例えば金型および／また
はクランプを用いて、所望の形状に成形される。この所望の形状は、適当な液体
に適当な条件（例えば前述の）で浸漬し、次いで乾燥することによって固定され
る。

【００１８】 木材材料の寸法に関しては、用いられるプレス装置の大きさに関連するものを
除いては、制限はない。しかしながら、円盤状の木材片をプレスすることが特に
有利であり、プレスの大きさが許すならば、２ｍ²以上の表面積を有する木材片 をプレスすることも困難ではない。適当なプレス装置の例としてはＳＥ−Ｃ−４
５２４３６に記載されている圧力セル型のプレスが挙げられ、静水圧プレス成形
法に関しては前述のＷＯ９５／１３９０８が参考になる。

【００１９】 木材片は静水圧プレス成形を受ける前に乾燥されていなければならない。含水
率を多くとも生木の含水率の５０％まで低下させることが有利である。しかしな
がら、プレスで絞り出される水を、例えば吸収したり、プレス装置から導出した
りして処理することができるならば、水分の多い木材を静水圧プレス成形するこ
ともまた可能である。水分の多い木材を静水圧プレス成形する技術はＷＯ９７／
０２９３６に記載されている。

【００２０】 本発明は以下において実施例を参照しつつより詳細に説明されるが、これらの
実施例は説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。 実施例１ 直径１３．５ｃｍ、厚さ１ｃｍの円盤状の木材片が、ハコヤナギの丸太から鋸
で切り出された。円盤の樹皮を剥ぎ、当初の４８％の含水率になるまで乾燥した
（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）。次いで木材片を圧力セル型のプレス（Ａ
ＢＢプレッシャーシステムズ、ヴェステロース、スウェーデン）を用いて、ＷＯ
９５／１３９０８の実施例１に記載される方法で静水圧プレスした。最大圧力は
８５０バールで、温度は３３°Ｃであった。総計プレス時間は２分間であった。

【００２１】 室温において次の各工程を実施した。上記から得られた弾性の円盤を、最大深
さ４ｃｍの皿形の金型中に置き、金型の形状に沿うようにクランプした（図３（
ｃ））。金型と木材円盤を１０分間水中に浸漬し、その後自然乾燥させた。円盤
の弾性は著しく減少したが、クランプをはずして円盤を金型から取り出した後で
も、皿形の形状を保持した（図３（ｄ））。 実施例２ 出発材料として、５５０×１７０×３５ｍｍの寸法（図４（ａ）図参照、年輪
に注意）で生木の４８％の含水率を有するハコヤナギの木材片を用いた。木材片
は実施例１と同様にして静水圧プレスした。最大圧力は１０００バール、温度は
３４°Ｃ、プレス時間は２分間であった。プレス終了後、木材片の寸法は４３８
×１３６×２２ｍｍであった。木材片が完全に平滑になるまで全体的に手で鉋が
けした。次いで木材片を長さ方向に亙って三つに鋸断し、各々１４６×１３６×
２２ｍｍの寸法を有する３個の木材片を得た。これらの木材片をさらに約２０ｍ
ｍ幅の小片に鋸断し、鉋がけして表面を平滑にした。次いで小片を鋸断する前の
形になるように並べた（図４（ｂ））。同様に当初の形に並んだ３個の木材片を
さらに前後に並べ、都合２１個の小片が図４（ｃ）に示される形に並ぶようにし
た。冷水型接着剤（カスコ３３０５、カスコ、スウェーデン）を、最右端の１個
を除く全ての小片の上面に展着した（図３（ｄ））。次いで全ての小片を時計廻
りに１／４回転させ（図４（ｅ））、続いてクランプを用いて互いにプレスし（
図４（ｆ））、接着剤を自然乾燥させた。このようにして１４６×４１０×２２
ｍｍの寸法を有する集成木材片（図３（ｇ））が得られた。木材片を長さ方向に
亙って１５ｍｍごとに横切りして、１５×４１０×２２ｍｍの寸法を有する木材
片が得られた。この木材片を手で曲げて、内径１２５ｍｍの馬蹄型にした（図５
）が、割れは観察されなかった。 実施例３ この実施例は本発明の木材材料の曲げ弾性率の測定に関するものである。拡散
・多孔性木材であるハコヤナギ材を、１０００バールの圧力で静水圧プレスした
。次いで木材を２０ｍｍ×２０ｍｍ×２００ｍｍの試験片に鋸断した。試験片の
繊維方向は試験片の長さ方向に対して直角であった。

【００２２】 第１のグループ（Ａ）の２０ｍｍ×２０ｍｍ×２００ｍｍの試験片を用意した
。このグループの試験片はＤグループの試験片と同様に鋸断および接着されたが
、木材は静水圧プレス処理を受けなかったものであった。

【００２３】 第２のグループ（Ｂ）の試験片は、鋸断および接着を施されなかった。

【００２４】 第３のグループ（Ｃ）の試験片はそれぞれ２０ｍｍ×２０ｍｍ×６０ｍｍ、２
０ｍｍ×２０ｍｍ×８０ｍｍ、２０ｍｍ×２０ｍｍ×６０ｍｍの３片に鋸断され
た。これらの小片を次いで実施例２と同じ接着剤を用いて互いに再接着して、２
０ｍｍ×２０ｍｍ×２００ｍｍの集成試験片が得られた。試験片の繊維方向は試
験片の長さ方向に対して直角であった。

【００２５】 第４のグループ（Ｄ）は２０ｍｍ×２０ｍｍ×４０ｍｍの５片に鋸断された。
これらの小片を次いで実施例２と同じ接着剤を用いて互いに再接着して、２０ｍ
ｍ×２０ｍｍ×２００ｍｍの集成試験片が得られた。試験片の繊維方向は試験片
の長さ方向に対して直角であった。

【００２６】 全部のグループの試験片について、曲げ弾性率を測定した。測定は欧州規格Ｅ
Ｎ３１０：１９９３（欧州規格化委員会、ブリュッセル、ベルギー）に従って行
った。二つの支点間の距離は１５０ｍｍであった。正確に二つの支持部材の中間
に置かれた曲げ部材が試験片を屈曲させた。得られた結果を表１にまとめた。 ［表１］ 試験グループ 曲げ弾性率 Ａ ６１５Ｍｐａ ６９９Ｍｐａ Ｂ ３４７Ｍｐａ ３１９Ｍｐａ Ｃ １７２Ｍｐａ ２０１Ｍｐａ Ｄ ２５．０Ｍｐａ ６４．２Ｍｐａ 本発明による木材材料（グループＣおよびＤ）は比較グループ（グループＡお
よびＢ）の材料と比較して、はるかに低い曲げ弾性率を有することがわかる。ま
た、グループＤの試験片は非常に柔軟で、曲げ試験を通じて割れを生じなかった
が、グループＡ〜Ｃの全ての試験片は割れを生じた。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の方法によって弾性がどのように変化するかを説明す
るための図である。

【図２】図１に続く図である。

【図３】図３（ａ）は丸太から直接切り出された円盤を示し、図３（ｂ）は
円盤の縦断面図を示し、年輪が示されている図である、図３（ｃ）は水浸漬に関
連して、円盤が成形されているところ（縦断面図）を示し、図３（ｄ）は乾燥の
後に得られた皿状物の縦断面図を示している。

【図４】静水圧プレスされた拡散・多孔性木材を、特定の方式に従って鋸断
および接着することによって、高度の弾性を有する集成木材片を製作する工程を
示している。

【図５】本発明の方法によって弾性が増加した拡散・多孔性木材片から製作
された集成木材片を示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，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，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大幅に弾性の増加した集成木材片を製造する方法であり、該方
   法が、 ａ）少なくとも５００バールの圧力で静水圧プレス成形することによって弾性に
   された、少なくとも２個の拡散・多孔性木材の木材片を用意する工程と、 ｂ）ａ）の木材片を互いに接着して、繊維が互いに平行に向いた集成木材片を得
   る工程と、 からなる集成木材片の製造方法。
2. 【請求項２】静水圧圧力が少なくとも８５０バール、好ましくは１０００バ
   ール以上であり、プレス温度が４０°Ｃ 以下、好ましくは３５°Ｃ 以下であり
   、かつプレス時間が５分以下であることを特徴とする請求項１記載の集成木材片
   の製造方法。
3. 【請求項３】拡散・多孔性木材の成型品を製造する方法であり、該方法が、 ａ）請求項１または２までのいずれか一つの方法によって弾性が増加された、拡
   散・多孔性木材の木材片または拡散・多孔性木材の集成木材片を用意する工程と
   、 ｂ）ａ）で得られた弾性木材片を所望の形状に成形し、続いて当該技術分野の在
   来の固定要素を用いて、木材片を所望の形状に固定する工程と、 ｃ）ｂ）で得られた固定された弾性木材片を液体中に、該液体が木材片全体に浸
   透するのに十分な時間浸漬する工程と、 ｄ）得られた木材片を乾燥する工程と、 ｅ）木材片を固定要素から解放する工程と からなる拡散・多孔性木材の成型品を製造する方法。
4. 【請求項４】弾性木材片が水中に室温で浸漬されることを特徴とする請求項
   ３記載の方法。
5. 【請求項５】弾性木材片が、重量比で１／１００ないし１００／１の割合の
   アマニ油／テレピン油混合物の中に浸漬されることを特徴とする請求項４記載の
   方法。
6. 【請求項６】浸漬時間が５分間ないし２時間であることを特徴とする請求項
   ４または請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】請求項１または２記載のいずれか一つの方法によって製造され
   た弾性の増加した拡散・多孔性木材片。
8. 【請求項８】請求項３から５記載のいずれか一つの方法によって製造された
   拡散・多孔性木材成型物。