JP2003326509A - 破砕木質材料片の含水率調整方法および木質系複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】天然木材や廃木材等の木質材を破砕して得た破
砕木質材料片を、絶乾状態にすることなく、エンジニヤ
ードウッド等の高強度な木質系複合材料を得るのに適し
た含水率に短時間で調整できる破砕木質材料片の含水率
調整方法およびこの調整された破砕木質材料片を用いた
木質系複合材料の製造方法を提供する。 【解決手段】木質材が破砕されて得られた破砕木質材料
片を、４０℃〜９０℃の温度、および、１％〜６０％の
相対湿度に保たれた雰囲気中に１２時間以上放置するこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、破砕木質材料片の
含水率調整方法および木質系複合材料の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、住宅解体に伴う廃木材の処理が問
題となっており、廃木材のリサイクル利用が求められて
いる。しかし、主要なリサイクル用途であるパーティク
ルボードやパルプなどの需要は頭打ちとなっているた
め、新たなリサイクル技術と用途が熱望され、さまざま
な研究が行われている。そこで、天然木材、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を破砕して
得られた破砕木質材料片（木質チップ）と結合剤との混
合物を、破砕木質材料片の長手方向を略同じ方向に配向
させた状態でマット状に積層し、得られた積層マットを
プレス装置を用いて加熱しながらプレス成形し、構造材
として使用可能なエンジニヤードウッドと称される木質
系複合材料を製造する方法がすでに提案されている（特
開２００１−３４１１１０号公報）。

【０００３】ところで、上記製造方法の場合、製造時に
各破砕木質材料片の含水率が一定でないと、その品質が
安定しないが、破砕後の破砕木質材料片は、その含水率
が２０〜６０重量％と、その含水率が通常殆ど一定して
いない。特に、廃棄材等の粉砕物を用いようとした場
合、その傾向が顕著である。さらに言えば、その破砕木
質材料片と結合剤との混合物を何らかの形で成形しよう
とすると、含水率を０〜５重量％、多くとも１０重量％
程度に保つことが重要となってくる。そこで、従来、原
料となる木質材料片を小ロットに分けて個別に含水率を
測定してそれぞれの含水率に合わせた条件で乾燥する
か、含水率の最大値に合わせた条件で木質材料片全体を
一度略全乾まで乾燥させ、一定期間同条件で養生するこ
とによって含水率を一定に調湿する方法が採られてい
る。

【０００４】しかしながら、前者の調湿方法の場合、ロ
ット毎に個別に条件を設定する必要があるため多数の工
数と装置が必要であるという問題があり、後者の調湿方
法の場合、長期間の養生が必要である。特に、木質材料
片に結合剤を複合させて成形した木質系複合材料の製造
については、出荷後の寸法変化を防ぐために出荷前に気
乾含水率になるまで養生する必要があるが、全乾に近い
含水率で成形した厚みの大きい成形品については、内部
まで空気中の水分が浸透するのに非常に長い期間を必要
とするため、広大な養生庫が必要であった。また、特開
平８−８０５１３号公報のように予備加熱時に調湿する
方法も提案されているが、この方法では木質材料片を均
一に処理するには生産性が極端に低下するとともに、完
全に均一な含水率にすることが困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みて、天然木材や廃木材等の木質材を破砕して得た破
砕木質材料片を、絶乾状態にすることなく、エンジニヤ
ードウッド等の高強度な木質系複合材料を得るのに適し
た含水率に短時間で調整できる破砕木質材料片の含水率
調整方法およびこの調整された破砕木質材料片を用いた
木質系複合材料の製造方法を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の破砕木質材料片の含水率
調整方法（以下、「請求項１の調整方法」と記す）は、
木質材が破砕されて得られた破砕木質材料片を、４０℃
〜９０℃の温度、および、１％〜６０％の相対湿度に保
たれた雰囲気中に１２時間以上放置することを特徴とし
ている。

【０００７】本発明の請求項２に記載の破砕木質材料片
の含水率調整方法（以下、「請求項２の調整方法」と記
す）は、請求項１の調整方法において、木質材として廃
木材を用いるようにした。

【０００８】本発明の請求項３に記載の破砕木質材料片
の含水率調整方法（以下、「請求項３の調整方法」と記
す）は、請求項１または請求項２の調整方法において、
破砕木質材料片の長さが１ｍｍ〜１５ｍｍ、破砕木質
材料片の厚さが１ｍｍ〜１１ｍｍであることを特徴とし
ている。

【０００９】一方、本発明の請求項４に記載の木質系複
合材料の製造方法（以下、「請求項４の製造方法」と記
す）は、請求項１〜請求項３のいずれかの調整方法によ
って含水率が調整された含水率調整済み木質材料片と、
結合剤との混合物を積層した積層マットをプレス成形す
ることを特徴としている。

【００１０】本発明の請求項５に記載の木質系複合材料
の製造方法（以下、「請求項５の製造方法」と記す）
は、請求項４の製造方法において、蒸気加熱しながら積
層マットをプレス成形することを特徴としている。

【００１１】本発明の破砕木質材料片の含水率調整方法
において、雰囲気温度は、４０℃〜９０℃に限定される
が、その理由は、４０℃未満では、含水率が均一になる
のに時間がかかりすぎ、９０℃を超えると破砕木質材料
片の含水率がほぼ０重量％になり、木質材料片保管時等
に火災や爆発する可能性があるためである。相対湿度
は、１％〜６０％に限定されるが、その理由は、相対湿
度が１％未満では、木質材料片の含水率がほぼ０にな
り、木質材料片保管時等に火災や爆発する可能性があ
り、相対湿度が６０％を超えると、含水率を均一化する
のに時間がかかりすぎるためである。

【００１２】放置時間は、１２時間以上であるが、その
理由は、１２時間以上放置することによって含水率が安
定化するためである。木質材料片を上記雰囲気に放置す
る場合、特に限定されないが、たとえば、水蒸気を通し
やすい紙袋、金網、小孔が多数穿設された袋等に入れた
状態でオーブンや恒温恒湿質のような温度および湿度を
コントロールできる空間内に方法などが挙げられる。ま
た、より効率あお上げるために回転ドラムブレンダー等
の装置に木質材料片を入れるようにしてもよい。

【００１３】木質材としては、特に限定されないが、例
えば、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
るが、リサイクルの観点から請求項２の調整方法のよう
に廃木材を使用することが好ましい。木質材の樹種とし
ては、主に、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、コウリャンといった森林以外で生産される植物材料
をも含めることができる。

【００１４】上記木質材を破砕木質材料片にする方法と
しては、ロータリーカッターによってベニア加工したも
のを割り箸状に切断してスティックにする方法、フレー
カーの回転刃によって丸太を切削してストランドにする
方法、一軸破砕機の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方法等を用いることができる。

【００１５】そして、破砕木質材料片は、請求項３の調
整方法のように、その長さが１ｃｍ〜１５ｃｍ、その厚
さが１ｍｍ〜１１ｍｍであることが好ましい。即ち、破
砕木質材料片の厚さが１ｍｍ未満のものを用いると、構
成材料片が小さくなりすぎ、多くの結合材が必要とな
り、強度を発現せず、厚さが１１ｍｍを越えると、構造
材料の厚さ方向への木質片の積層数が少なくなってしま
い、応力伝達が十分に行えず、木質片の継ぎ目に応力集
中を起こしやすく、所望な強度を得ることができない尾
それらある。

【００１６】木質材料片の長さが１ｃｍ未満のものを用
いると、構造材として使用する場合、軸方向の強度が不
十分となり、１５ｃｍを越えるものを用いると、木質材
料片を積層したとき、１本の木質材料片の積層交点が増
してしまい、十分な圧密化ができない恐れがある。な
お、その厚さが不揃いの場合、一定範囲の厚さの木質材
料片に分級されるが、分級方法は、一定範囲の厚さで分
級できるものであれば特に限定されず、例えば、ウェー
ブローラー方式等の分級機を用いて分級する方法が挙げ
られる因みに、ウェーブローラー方式の分級機は、チッ
プの厚さを基準に連続的に分級する装置である。

【００１７】また、木質材料片の長さと厚さとの比は、
特に限定されないが、長さが厚さの１０倍以上となるこ
とが好ましい。すなわち、長さが厚さの１０倍未満であ
ると、木質系複合材料の軸方向の強度が不十分となる恐
れがある。

【００１８】本発明の木質系複合材料の製造方法は、上
記のようにして含水率が調整された破砕木質材料片と結
合剤とを混合しフォーミング型に供給して木質材料片が
積層された積層マットを形成しこの積層マットをプレス
成形するようになっているが、用いられる結合剤として
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、単独或いは数種類を
併用しても良い。また、結合剤は、液状でも粉末状でも
構わないが、液状の場合は一般に木質材料片に噴霧した
り、木質材料片と撹拌混合して予め木質材料片に担持さ
せた状態でフォーミング型に供給され、粉末状の場合
は、一般に木質材料片と均一に混合した状態で、フォー
ミング型に供給される。

【００１９】上記のようにして得られた結合剤付き木質
材料片をフォーミング型に投入する方法としては、オリ
エンテッド・ストランド・ボード（ＯＳＢ）等の既存の
木質系成形材料の製造装置で用いられるディスクオリエ
ンター等の公知の配向手段をフォーミング型の上方に配
置し、この配向手段により配向させながら投入する方法
が使用できるが、上部の投入口から結合剤付き木質材料
片が投入されスリット状の排出口に向かって幅が縮小す
る内面形状（嘴形状）の配向部を有するホッパをその排
出口が各分割枠部の上部開口を臨むようにフォーミング
型の上方に配置し、ホッパを介して投入する方法を用い
ることが好ましい。

【００２０】プレス機としては、特に限定されないが、
例えば、既存の木質系材料成形用の縦型プレス機や連続
プレス機を垂直方向動作にしたものを用いることができ
る。プレス機の温度条件は、通常１００〜２５０℃の範
囲が好ましい。圧力条件は、１０MPa〜１００MPaの範囲
が好ましい。プレス時間は、結合剤が硬化する時間加熱
と圧力を加えればよい。

【００２１】加熱方法としては、特に限定されないが、
例えば、熱盤のように木質材料片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挙げられ、請求項５の製
造方法のように、上記加熱が好ましい。さらに、木質系
複合材料を製造する場合、プレス成形後、得られる木質
系複合材料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。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を、その実施の形
態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。図１お
よび図２は、本発明にかかる木質系複合材料の製造方法
の１つの実施の形態をその工程順にあらわしている。

【００２３】この製造方法は、まず、図１（ａ）に示す
ように，廃木材を粉砕機や切削機等で（図示せず）で粉
砕あるいは切削して得た破砕木質材料片１ａをウェーブ
ローラー方式の分級機２で分級し、厚さ１ｍｍ〜１1ｍ
ｍ、長さ１ｃｍ〜１５ｃｍの分級済の木質材料片１ｂを
得る。つぎに、図１（ｂ）に示すように、木質材料片１
ｂを温度４０℃〜９０℃、相対湿度１％〜６０％の雰囲
気に保たれた恒温恒湿室３に入れて１２時間以上放置
し、含水率調整済みの木質材料片１ｃを得たのち、図１
（ｃ）に示すように、ドラムブレンダ４に投入し、結合
剤５をドラムブレンダ４内の木質材料片１ｃにスプレー
散布し、ドラムブレンダ４内で木質材料片１ｂに結合剤
５を担持させて結合剤付き木質材料片１ｄを得る

【００２４】そして、図２（ａ）および図２（ｂ）に示
すように、コンベア６の受け６１上に得ようとする仕切
り壁７１によって複数の分割枠部７２に分割されたフォ
ーミング型７をセットした後、図２（ｃ）に示すよう
に、コンベア６によって配向手段としてのディスクオリ
エンター７３の下方にフォーミング型７を移動させる。
フォーミング型７がディスクオリエンター７３の下方の
所定位置まで移動したら、上方から結合剤付き木質材料
片１ｄをディスクオリエンター７３に供給し、ディスク
オリエンター７３で結合剤付き木質材料片１ｄの繊維方
向が分割枠部７２の長手方向に向くように配向させなが
ら、各分割枠部７２内に結合剤付き木質材料片１ｃを投
入する。また、このとき、結合剤付き木質材料片１ｄを
分割枠部７２の長手方向に均一に投入できるようにフォ
ーミング型７をコンベア６の移送方向（図２で矢印Ｂ方
向）に前後動させる。

【００２５】そして、結合剤付き木質材料片１ｄをフォ
ーミング型７の所定高さまで積層させた後、図２（ｄ）
に示すように、フォーミング型７を上方に引き上げて取
り除き、図２（ｅ）に示すように、木質材料片１ｄが積
層された積層マット１ｅをコンベア６によってプレス機
８のところまで移動させ、プレス機８によって積層マッ
ト１ｄを加熱するとともに、木質材料片１ｄの積層方
向、即ち、上下方向からプレス成形する。その後、必要
に応じてアニール処理や、切削、サンディング加工を行
い、図２（ｆ）に示すように、木質系複合材料１を得
る。

【００２６】以上のように、この製造方法は、廃木材を
粉砕した破砕木質材料片を用いるよういなっているの
で、廃木材のリサイクルを図ることができるとともに、
結果として、得られる木質系複合材料の製造コストを低
減することができる。また、破砕木質材料片を温度４０
℃〜９０℃、相対湿度１％〜６０％の雰囲気に保たれた
恒温恒湿室３に入れて１２時間以上放置するようにした
ので、絶乾状態にすることなく、エンジニヤードウッド
等の高強度な木質系複合材料を得るのに適した１〜１０
％の含水率に短時間で調整できるとともに、調整後、そ
のままの含水率に安定した状態で維持できる。しかも、
絶乾状態にしないため、保管時に木材の火災や発火等の
危険がない。

【００２７】さらに、長さ１ｃｍ〜１５ｃｍ、厚さ１ｍ
ｍ〜１１ｍｍの破砕木質材料片を使用するようにしたの
で、より精度よく、緻密で構造材に適した木質系複合材
料を得られる。また、プレス成形時に積層マットを蒸気
加熱するようにしたので、成形時の木質材料片の含水率
を管理でき、物性などの品質安定化を図ることができる
とともに、生産性も向上する。

【００２８】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。たとえば、上記の実施の形態では、積層マットの上
下方向からプレスを加えるようにしていたが、水平方向
からプレスを加えるようにしても構わない。

【００２９】

【実施例】以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と
対比させながら詳しく説明する。

【００３０】（実施例１）破砕木質材料片（ＳＰＦ甲種
２級のランバーをハンマータイプ粉砕機で破砕して作製
した長さ１ｍｍ〜３０ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜３０ｍｍ程度
のチップ状のもの）を、温度５０℃、相対湿度１０％の
雰囲気中で７６８時間放置し、含水率の経時変化を調べ
た。

【００３１】（実施例２）実施例１と同様の破砕木質材
料片を、温度４０℃、相対湿度１０％の雰囲気中で７６
８時間放置し、含水率の経時変化を調べた。 （実施例３）実施例１と同様の破砕木質材料片を、温度
８０℃、相対湿度３０％の雰囲気中で７６８時間放置
し、含水率の経時変化を調べた。

【００３２】（実施例４）破砕木質材料片（松井工業社
製、住宅解体材、パレット、切り株等の廃材をハンマー
タイプ粉砕機で破砕して作製した長さ１ｍｍ〜３０ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍ〜３０ｍｍ程度のチップ状をして含水率
が４５重量％のもの）を、温度５０℃、相対湿度１０％
の雰囲気中で７６８時間放置し、含水率の経時変化を調
べた。 （実施例５）破砕木質材料片（松井工業社製、住宅解体
材、パレット、切り株等の廃材をハンマータイプ粉砕機
で破砕して作製したいへい社製ウェーブローラ方式の分
級装置で分級した長さ１ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜
１１ｍｍのチップ状をして含水率が４５重量％のもの）
を、温度５０℃、相対湿度１０％の雰囲気中で７６８時
間放置し、含水率の経時変化を調べた。

【００３３】（実施例６）実施例１と同様の破砕木質材
料片を、温度３０℃、相対湿度１０％の雰囲気中で７６
８時間放置し、含水率の経時変化を調べた。 （比較例１）実施例１と同様の破砕木質材料片を、温度
９８℃、相対湿度１０％の雰囲気中で７６８時間放置
し、含水率の経時変化を調べた。

【００３４】（比較例２）実施例１と同様の破砕木質材
料片を、温度５０℃、相対湿度０％の雰囲気中で７６８
時間放置し、含水率の経時変化を調べた。 （比較例３）実施例１と同様の破砕木質材料片を、温度
５０℃、相対湿度８０％の雰囲気中で７６８時間放置
し、含水率の経時変化を調べた。

【００３５】上記実施例１〜５および比較例１〜４で調
べた含水率の経時変化の結果と、その雰囲気条件を表１
に併せて示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から、本発明の破砕木質材料片の含水
率調整方法によれば、１２時間以上、温度４０℃〜９０
℃、相対湿度１％〜６０％の雰囲気中に破砕木質材料片
を保持すれば、絶乾状態にすることなく、エンジニヤー
ドウッド等の高強度な木質系複合材料を得るのに適した
略均一な含水率に調整できることがわかる。

【００３８】

【発明の効果】本発明にかかる破砕木質材料片の含水率
調整方法は、以上のように構成されているので、天然木
材や廃木材等の木質材を破砕して得た破砕木質材料片
を、絶乾状態にすることなく、エンジニヤードウッド等
の高強度な木質系複合材料を得るのに適した１〜１０％
の含水率に短時間で調整できるとともに、調整後、その
ままの含水率に安定した状態で維持できる。

【００３９】また、請求項２の調整方法のように廃木材
を原材料に用いるようにすれば、廃木材のリサイクルを
図ることができ、結果として得られる木質系複合材料の
製造コストを低減することができる。請求項３の調整方
法のように、長さが１ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さが１ｍｍ〜
１１ｍｍの破砕木質材料片を用いるようにすれば、より
精度よく、緻密で構造材に適した木質系複合材料を得ら
れるようになる。

【００４０】本発明にかかる木質系複合材料の製造方法
は、上記本発明の含水率調整方法で含水率が調整された
破砕木質材料片を用いるようにしたので、均質な木質系
複合材料を得られる。請求項５の製造方法のようにすれ
ば、より生産性よく安定した物性の木質系複合材料を得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる木質系複合材料の製造方法の１
つの実施の形態をその工程順説明する説明図である。

【図２】図１のあと工程を工程順に説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１ａ 破砕木質材料片 １ｂ 破砕木質材料片（分級済分） １ｃ 木質材料片（含水率調整済分） １ｄ 結合剤付き木質材料片 ５ 結合剤 ８ プレス機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木質材が破砕されて得られた破砕木質材料
   片を、４０℃〜９０℃の温度、および、１％〜６０％の
   相対湿度に保たれた雰囲気中に１２時間以上放置するこ
   とを特徴とする破砕木質材料片の含水率調整方法。
2. 【請求項２】木質材が廃木材である請求項１に記載の破
   砕木質材料片の含水率調整方法。
3. 【請求項３】破砕木質材料片の長さが１ｍｍ〜１５ｍ
   ｍ、破砕木質材料片の厚さが１ｍｍ〜１１ｍｍである請
   求項１または請求項２に記載の破砕木質材料片の含水率
   調整方法。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の破
   砕木質材料片の含水率調整方法によって含水率が調整さ
   れた含水率調整済み木質材料片と、結合剤との混合物を
   積層した積層マットをプレス成形する木質系複合材料の
   製造方法。
5. 【請求項５】蒸気加熱しながら積層マットをプレス成形
   する請求項４に記載の木質系複合材料の製造方法。