JP2003260702A - 木質成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィンガージョイント加工を用いて接合され
た成形体であっても、ジョイント部の強度が落ちない木
質成形体を提供することである。 【解決手段】 木質チップを一定方向に配向積層されて
なる木質チップ配向積層体において、上記木質チップ配
向方向を長手方向とした場合に、前記配向積層体の長手
方向端部同士が、フィンガージョイント加工により接合
されてなる木質成形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィンガージョイ
ント加工により結合されてなる木質成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】木質系材料、例えば、細長い木質材料片
と結合剤の混和物を木質材料片の長手方向に向きを揃え
て積層し加圧・加熱することによって得られる（例え
ば、特公昭５０−１７５１２号公報）。この場合、木質
材料片（以下、木質チップ）を木質系材料の長さ方向に
積層し、マット状にしてから加熱・加圧することも知ら
れている（登録特許２５２７７６１号公報）。このよう
にして製造される木質系複合材料は、数ｍの長尺で納品
され使用されるが、歩留まりを減らす為、短い材料をつ
なぎ合わせて使用するケースが多い。その場合、つなぎ
方としては一般的にはフィンガージョイント加工と呼ば
れる接合方式が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
らが検討した結果、従来知られている所謂、エンジニア
リングウッド（例えば、マクミラン社製のＰＳＬ、ＬＳ
Ｌ等）は比較的長尺のエレメントを配向させ固めたた
め、フィンガージョイント部分は、そうでない部分に比
べて破壊強度が低いという問題が有ることが分かった。
すなわち、ジョイント部でエレメントの連続性が明確に
途切れるからである。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みて行われたもの
であり、その目的とするところは、フィンガージョイン
ト加工を用いて接合された成形体であっても、ジョイン
ト部の強度が落ちない木質成形体を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、木質チップを
一定方向に配向積層されてなる木質チップ配向積層体に
おいて、上記木質チップの配向方向を長手方向とした場
合に、前記配向積層体の長手方向端部同士が、フィンガ
ージョイント加工により継ぎ合わされてなる木質成形体
である。

【０００６】上記木質チップに用いられる木質材料の樹
種としては、スギ、ヒノキ、スプルース、ファー、ラジ
アータパイン等の針葉樹、シラカバ、アピトン、カメレ
レ、センゴンラウト、アスペン等の広葉樹が挙げられる
が、これら森林から生産される植物材料だけでなく、
竹、コウリャン等といった森林以外で生産される植物材
料等も挙げられる。

【０００７】上記木質チップに利用出来る形態として
は、上記樹種の丸太、間伐材等の生材料、工場や住宅建
築現場で発生する端材、部材輸送後に廃棄される廃パレ
ット材、建築解体時に発生する解体廃材等が挙げられ
る。

【０００８】上記木質原材料を破砕木質チップにする加
工方法としては、ベニア加工したものを割り箸状に切断
してスティックにするロータリーカッター、丸太を回転
刃で切削してストランドにするフレーカー、表面に刃物
のついたロールを回転させて木材を破砕する一軸破砕機
等があり、それらを用いることにより木質系材料を構成
する破砕チップを得る。

【０００９】上記木質チップは、一定範囲の厚みと長さ
に分級出来る分級機を用いて、必要形状の木質チップの
みを選択的に得ることが出来る。市販のチップ形状分級
機なら特に限定されず例えば、ウェブローラー方式の分
級機等が挙げられる。

【００１０】上記木質チップ形状は、長さ２０〜１５０
ｍｍ、厚み１〜１５ｍｍである方が好ましい。上記数値
範囲を外れると、後述する配向積層体同士をフィンガー
ジョイント加工して得られる木質成形体の物性が得られ
にくくなるからである。

【００１１】上記木質チップは、含水率を一定にするこ
とが好ましい。含水率を一定にすることで生産時の成形
品の品質バラツキがなくなる。好ましい含水率としては
０〜１０％である。含水率を一定にする方法としては例
えば、温調したオーブン中に一定時間放置することで含
水率を一定にすることが可能である。例えば、５０℃の
オーブンに２４時間放置すると含水率はほぼ５％程度に
保たれる。

【００１２】上記木質チップと結合剤の混合は、コンベ
ア上やドラムブレンダー内等で木質チップに結合剤をス
プレー等の塗布手段を用いることにより木質チップ表面
に結合剤を付着させることにより行われる。上記結合剤
の混和量としては、木質チップの密度、形状、表面状態
にもよるが、通常は木質チップ重量に対して１〜２０重
量％が好ましい。

【００１３】上記分級され、含水率を調整された木質チ
ップは結合剤とブレンドする。上記結合剤としては、フ
ェノール樹脂、尿素樹脂、イソシアネート等、合板やパ
ーティクルボードに用いられる木材工業用の接着剤が挙
げられ、これらの結合剤は、単独或いは数種を併用して
も良い。

【００１４】上記木質チップと結合剤の混合物は一方向
に配向積層させ、加熱加圧加工を施すことにより木質チ
ップ配向積層体とする。配向させる方法としては限定さ
れないが、例えば以下のような方法が挙げられる。木質
チップと結合剤のブレンド物を一定間隔に分割されたフ
ォーミング型に投入する。その方法としては、オリエン
テッド・ストランド・ボード（ＯＳＢ）等の既存の木質
系成形体で用いられるディスクオリエンター等が使用出
来る。

【００１５】好ましくは、上記フォーミング型に投入す
るアダプター部分は嘴形状のスリットであることが好ま
しい。嘴形状のスリットであることで一定間隔に分割さ
れたフォーミング型に効率良く、ロスなく投入すること
が可能になる。上記嘴の形状はフォーミング型の形状に
より決まってくるが、分級された木質チップが詰まらな
い形状であれば良く、スリット幅は１５ｍｍ以上が好ま
しく、フォーミング型の分割間隔より小さい形状である
ことが好ましい。

【００１６】上記フォーミング型の形状については成形
品の形状に起因し例えば、１０００×５００×３０ｍｍ
の板形状の成形体を得る場合は、フォーミング型によ
り、１０００×５００×１００ｍｍ程度の木質チップを
積層したマット（以下、木質マット）を形成した方が好
ましい。すなわち、成形体の縦、横は同じ寸法或いは、
少し大きめで作成して置き、厚み方向は少なくとも３層
以上チップを積層した木質マットである方が好ましい。

【００１７】また一定間隔に分割する方法は特に限定さ
れないが、厚み数ｍｍの金属板を用いて仕切る程度で良
い。分割する方向については、木質チップを配向させた
方向と配向と直角方向では強度特性が異なるため、必要
な成形品により決まる。例えば、上記成形品を得る場合
なら、１０００×１００ｍｍの仕切り番を１９枚作成
し、幅方向に２０ｍｍの一定間隔で仕切ることが出来
る。

【００１８】また、木質チップの厚みと仕切り板の間隔
には、好ましい条件下で成形することで、極めて高強度
の成形品を得ることが出来る。例えば、破砕された木質
チップの厚みが１〜１１ｍｍである場合は、フォーミン
グ型の分割間隔が２０〜４０ｍｍであることが好まし
い。すなわち２０ｍｍより小さいと、成形時仕切り板の
間にきれいに木質チップが落ちず自動で生産する場合ト
ラブルになり易く、４０ｍｍよりも大きいと木質チップ
の配向がしにくくなり、配向方向での必要強度が発現し
ない。

【００１９】フォーミング型で配向された木質マット
は、仕切り板や、フォーミング型を取り外して加熱・加
圧が可能なプレス機へ投入される。仕切り板やフォーミ
ング型を取り外した場合、配向されたチップが崩れる場
合は、予め、フォーミング型に崩れ防止シートを配置し
て置き、そのシート毎、プレス成形することも可能であ
る。例えば、新聞紙をフォーミング型内に敷いて置き、
フォーミング型を取り外す際、マットを新聞紙でくる
み、紐や粘着テープで固定しプレス成形する。

【００２０】配向された混合物は、バッチ式のプレス機
やベルト式の連続プレス機等を用いて必要な大きさに成
形される。例えばバッチ式のプレス機を用いる場合は、
加熱・加圧するプレス機としては、熱盤のように木質チ
ップの表面から伝熱により内部に熱を伝える方法や、蒸
気噴射や高周波加熱等のように内部を直接加熱する方法
がある。例えば、既存の木質系成形用の縦型プレス機や
連続プレス機を水平方向動作にしたものを用いることが
出来る。

【００２１】上記プレス条件としては、加熱温度は１０
０〜２５０℃の範囲が好ましい。また、圧力は、１〜１
０ＭＰａが好ましい。また、プレス時間は、結合剤が硬
化する時間であれば良い。

【００２２】上記方法により得られる木質チップ配向積
層体の比重としては、０．６〜１．０であることが好ま
しい。０．６に満たないと、きれいにフィンガー加工が
出来ずに欠けが生じる。また、１．０を超えると成形体
材料として重くなり過ぎ施工性や加工性が低下する。

【００２３】さらに、プレス成形後、成形品の寸法精度
や表面性を向上させるために、アニール処理や、切削、
サンディング加工を行うことが好ましい。上記方法を用
いて木質チップ配向積層体をフィンガージョイント加工
し、長尺体を成形することにおいて一層、行い易くな
る。

【００２４】本発明の木質成形体は、上記木質チップ配
向積層体を長手方向とした場合に、前記配向積層体の長
手方向端部同士が、フィンガージョイント加工により接
合されてなる。上記フィンガージョイントの加工条件と
しては、チップの配向方向断面にフィンガー加工し、ジ
ョイントしていく。木質チップの配向と同じ方向にジョ
イントすることで木質チップと同方向で重なり合い、ジ
ョイント部がエレメントと同じであるような強度効果が
得られるからである。このようなフィンガージョイント
加工機は、一般的に市販されている。

【００２５】上記フィンガー加工の深さは５〜２０ｍｍ
であることことが好ましい。木質チップの長さより短い
加工をすることでチップ内の繊維残有率が大きくなり強
度が出るからである。

【００２６】更に、フィンガー加工後、長尺成形体同士
を積み重ね、各々を接着してなる長尺集成材を成形する
ことも可能である。通常、集成材同士の積層はジョイン
ト部が重ね合わせたもの同士で同じ位置にならない様ず
らせて成形したりするが、本発明では考慮する必要はな
く積層すれば良い。用いる接着剤は、上記結合剤が挙げ
られ、圧着する際は上記のようにプレス機等を用いて熱
を加えて成形することが出来る。

【００２７】（作 用）本発明の木質成形体の場合、木
質チップが比較的短く、フィンガージョイント加工を施
したとしても、チップ／チップ間の接着界面の割合も大
幅に変化せず、ジョイント部の強度が低下することがな
い。それに比べ、長いエレメントを用いるエンジニアリ
ングウッド、さらには通常の天然木は、ジョイント部で
の接着界面が大幅に増加し、ジョイント部のみが大幅な
物性低下につながる。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施例１）木材廃棄物処理業者
から購入したボード用チップを、ウェブローラー方式の
分級機ウェブローラースクリーン（たいへい社製）を用
いて、長さ１０〜２００ｍｍ、厚み１〜３０ｍｍの木質
チップに分級した。上記木質チップを加熱オーブン（５
０℃、２４ｈ）にて含水率５．２％に調整した。

【００２９】次にドラムブレンダーを用いて結合剤をブ
レンドする。まず、ドラムブレンダーにチップを投入
し、結合剤としてイソシアネート系接着剤を木質チップ
に対して５重量％塗布した。

【００３０】次にブレンドされた結合剤と木質チップ
を、ＯＳＬフォーミングマシーン（たいへい社製）に投
入した。フォーミング金型は、縦２０００ｍｍ、横５０
０ｍｍ、高さ１００ｍｍであり、金属製の仕切り板
（鉄、厚み２ｍｍ）を用いて、５０ｍｍ間隔に１０等分
したものを使用した。

【００３１】次にフォーミング金型、仕切り板を脱型
し、プレス機へ投入した。プレス機の金型は縦２５００
ｍｍ、横５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍである。プレス機
は伝熱タイプで、川崎油工製３００ｔプレスを用いた。
加熱温度１８０℃、圧力３ＭＰａで、プレス時間は１０
分、成形品の最終形状が２０００×５００×３０ｍｍに
なるように加圧しつつ、プレス盤をキープした。次に成
形品の６面全てをカットし、１５００×４００×２５ｍ
ｍの木質チップ配向積層体を得た。該積層体の比重は
０．７５であった。

【００３２】次に、図１に示した通り、フィンガージョ
イント機（飯田工業社製、ＦＥＳ―１３０Ｍ）を用い
て、フィンガージョイントし、６０００ｍｍの長尺品
（木質成形体）を得た。フィンガージョイント部には接
着剤（大鹿振興社製、商品名「シンコーボンドＴＶ」）
を用いて接着した。フィンガーの刃の深さは１０ｍｍ、
プレス時の圧力は３ＭＰａであった。

【００３３】（実施例２）木質チップの形状は、３０〜
１００ｍｍ、厚み１〜１５ｍｍとしたこと以外は実施例
１と同様に行った。木質チップ配向積層体の比重は０．
７６であった。

【００３４】（実施例３）実施例１で作成された長尺サ
ンプルを図２に示した通り積層して長尺集成材にした。
接着剤（大鹿振興社製、商品名「シンコーボンドＴ
Ｖ」）を用いて接合し、プレス機は伝熱タイプで、川崎
油工製３００ｔプレスを用いて、１８０℃、１ＭＰａの
圧力で５時間保持した。

【００３５】（比較例１）ＰＳＬ（マクミラン社製、サ
イズ；１５００×４００×２５ｍｍ）に切断し、実施例
１と同様な方法でフィンガージョイント加工し、６００
０ｍｍのサンプルを得た。

【００３６】（比較例２）マクミラン社製のＬＳＬを用
いたこと以外は比較例１と同様に行った。

【００３７】（比較例３）ＳＰＦ甲種２級のランバーを
用いたこと以外は比較例１と同様に行った。上記サンプ
ルをＪＩＳＺ ２１０１に準じて曲げ試験を実施した。

【００３８】（曲げ強度試験）図３に示した曲げ試験機
を用いて、圧子が当たる部分をフィンガージョイントと
なるようにしてフィンガージョイント部の曲げ強度評価
を行った。また、比較のため、フィンガージョイントで
はない部分でない部分の曲げ強度試験を行い、フィンガ
ージョイント部の物性比較した。それらの結果を表１に
示した。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上述の通り木質チップを一定
方向に配向積層された積層体同士を、フィンガージョイ
ント加工により接合されてもジョイント部分が物性低下
に繋がることがない。従って、これら積層体同士をつな
ぐことにより強度的に弱点のない長尺品が容易に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】配向積層体の長手方向端部同士をフィンガージ
ョイント加工により接合された木質成形体（長尺成形
体）を示した模式図。

【図２】得られた木質成形体（長尺成形体）同士を積み
重ね、各々を接着して得られた成形体を示した模式図。

【図３】木質成形体の曲げ試験の方法を示した模式図。

【図４】木質成形体の製造プロセスの一実施態様を示し
たプロセス概略図。

【符号の説明】

ａ 破砕木質チップを分級する工程 ｂ 木質チップを乾燥する工程 ｃ 結合剤と木質チップとの混合工程 ｄ 木質チップをフォーミング金型に投入する工程 ｅ フォーミング終了工程 ｆ 木質マットをプレス加工して木質チップ配向積層
体を得る工程 １ａ 破砕木質チップ １ｂ 分級された木質チップ ３ 加熱オーブン ４ ドラムブレンダー ５ 結合剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木質チップを一定方向に配向積層されてな
   る木質チップ配向積層体において、上記木質チップ配向
   方向を長手方向とした場合に、前記配向積層体の長手方
   向端部同士が、フィンガージョイント加工により接合さ
   れてなる木質成形体。
2. 【請求項２】上記木質チップの形状が、長さ２０〜１５
   ０ｍｍ、厚み１〜１５ｍｍの範囲である請求項１記載の
   木質成形体。
3. 【請求項３】上記木質チップ配向積層体の比重が、０．
   ６〜１．０である請求項１、又は２記載の木質成形体。