JP2003326510A - フォーミング型およびこのフォーミング型を用いた積層マットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】厚い積層マットを製造する場合にも仕切り板が
小さくて軽量のものにすることができるとともに、常に
木質材料片の配向状態が良好で隙間等のない均質な積層
マットを製造することができるフォーミング型このフォ
ーミング型を用いた積層マットの製造方法を提供する。 【解決手段】上部開口の外枠部と、この外枠部内を水平
方向に所定幅で区切り、他の仕切り板との間または外枠
部の内壁面との間に分割枠部を形成し、外枠部の上下方
向にスライド自在な少なくとも１枚の仕切り板とを備
え、上部開口から供給される木質材料片を仕切り板によ
って分割枠部の長手方向に配向させつつ、分割枠部内に
木質材料片を充填可能になっているフォーミング型にお
いて、前記仕切り板の上下方向の寸法が、外枠部の上下
方向の寸法より小さく、供給される木質材料片の厚みよ
り大きい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、フォーミング型お
よびこのフォーミング型を用いた積層マットの製造方法
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。

【０００３】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木
質材料片（木質チップ）と結合剤との混合物を、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蒸気加熱プレス装置
を用いて蒸気や熱盤等で加熱しながらプレス成形する木
質系複合材料の製造方法がすでに提案されている（特開
２００１−３４１１１０号公報）。すなわち、この製造
方法によれば、木質材料片の繊維方法がほぼ同一方向に
並んでいるので、廃木材を破砕して得た１５ｍｍ以下の
短い木質材料片を用いた場合であっても、構造材として
も使用できる高強度な木質系複合材料を得ることができ
る。

【０００４】また、上記木質系複合材料の製造方法で
は、以下に説明するような方法で積層マットを得るよう
にしている。すなわち、まず、図６に示すように、予め
結合剤が塗布された木質材料片を、上部開口の外枠部１
１０と、この外枠部１１０内を所定幅の複数の分割枠部
１２０に水平方向に区切るとともに、外枠部の上下方向
にスライド自在な外枠部１１０の高さ寸法と略同じ高さ
寸法か少し高い寸法の仕切り板１３０とを備えたフォー
ミング型１００の上方から図示していないがディスクオ
リエンター等の配向装置を用いて木質材料片の繊維方法
を分割枠部の長手方向に配向させながらフォーミング型
１００内に供給する。そして、図６に示すように、各分
割枠部１２０内に略外枠部１１０の上端付近まで木質材
料片２００が充填されると、充填を停止し、外枠部１１
０から仕切り板１３０を取り除き、必要に応じて外枠部
を取り除いて積層マット３００を得るようになってい
る。

【０００５】しかし、上記の従来のフォーミング型は、
厚さの厚い積層マットを形成しようとした場合、次のよ
うな問題があった。 （１）仕切り板が大きくなるため、仕切り板の重量が重
くなるとともに、木質材料片との接触面積も大きくなる
ため、仕切り板を引き上げる際に摩擦抵抗も大きくな
る。したがって、仕切り板を引き上げるのに大きな力が
必要となる。 （２）仕切り板と木質材料片との摩擦が大きいので、仕
切り板を引き抜く際に木質材料片の配向状態が乱れる恐
れ、得られる木質系複合材料の部分的な強度低下を招く
恐れがある。

【０００６】（３）仕切り板が引き抜かれた後、積層マ
ットの仕切り板があった部分に隙間が生じ、得られる木
質系複合材料の部分的な強度低下を招く恐れがある。 （４）分割枠部内で木質材料片同士が絡み合って、所謂
ブリッジ現象を起こし、積層マット内に空隙が生じ、得
られる木質系複合材料の部分的な強度低下を招く恐れが
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に鑑みて、厚い積層マットを製造する場合にも仕
切り板が小さくて軽量のものにすることができるととも
に、常に木質材料片の配向状態が良好で隙間等のない均
質な積層マットを製造することができるフォーミング型
このフォーミング型を用いた積層マットの製造方法を提
供することを目的としている。

【０００８】

【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に記載のフォーミング型は、上部
開口の外枠部と、この外枠部内を水平方向に所定幅で区
切り、他の仕切り板との間または外枠部の内壁面との間
に分割枠部を形成し、外枠部の上下方向にスライド自在
な少なくとも１枚の仕切り板とを備え、上部開口から供
給される木質材料片を仕切り板によって分割枠部の長手
方向に配向させつつ、分割枠部内に木質材料片を充填可
能になっているフォーミング型において、前記仕切り板
の上下方向の寸法が、外枠部の上下方向の寸法より小さ
く、供給される木質材料片の厚みより大きいことを特徴
としている。

【０００９】一方、本発明の請求項２に記載の積層マッ
トの製造方法（以下、「請求項２の製造方法」と記す）
は、本発明のフォーミング型の少なくとも木質材料片が
積層された積層マットの製造方法において、請求項１に
記載のフォーミング型の分割枠部内の少なくとも上端部
に木質材料片の充填空間が常に残るように、木質材料片
の供給に伴って仕切り板を上昇させながらフォーミング
型内に木質材料片を充填し、積層マットを形成すること
を特徴としている。

【００１０】本発明の請求項３に記載の積層マットの製
造方法（以下、「請求項３の製造方法」と記す）は、請
求項２の製造方法において、仕切り板を振動させながら
木質材料片を供給することを特徴としている。

【００１１】本発明において、仕切り板は、できるだけ
摩擦係数が小さいもの、軽量のものが好ましく、材質と
しては金属、プラスチック等が挙げられる。また、木質
材料片の厚さと分割枠部の内幅には、高強度の木質系複
合材料を得るためにより好ましい関係があり、例えば、
木質材料片の厚さが１ｍｍ〜１１ｍｍである場合、分割
枠部の内幅を２０ｍｍ〜４０ｍｍとすることが好まし
く、木質材料片の厚さが３ｍｍ〜５ｍｍである場合、分
割枠部の内幅を２０ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好まし
い。

【００１２】分割枠部の内幅が狭過ぎると、分割枠部内
にきれいに木質材料片が落ちず、自動で生産する場合ト
ラブルになりやすく、分割枠部の内幅が広過ぎると、木
質材料片が配向しにくくなり、配向方向での必要強度が
でなくなる恐れがある。

【００１３】本発明の積層マットの製造方法において、
木質材料片となる原料材の樹種としては、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。原料材に利用できる形態としては、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。

【００１４】上記原料材を木質材料片にする加工方法と
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。そし
て、上記のようにして破砕された木質材料片は、その厚
さが不揃いの場合は、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ないが、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。なお、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。

【００１５】また、木質材料片は、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木
質系複合材料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木
質材料片を放置する方法が挙げられる。因みに、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。

【００１６】本発明で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。

【００１７】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供給する方法としては、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供給する方法
が使用できるが、上部の供給口から結合剤付き木質材料
片が供給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、ホッパを介して供給する方法を用い
ることが好ましい。

【００１８】すなわち、上記のようなホッパを用いるこ
とによって、フォーミング型の各分割枠部に効率よく、
すなわち、ロスなく結合剤付き木質材料片を供給するこ
とが可能になる。ホッパの内面形状はフォーミング型の
形状により決まってくるが、結合剤付き木質材料片が詰
まらない形状で、排出口のスリット幅を分割枠部の内幅
より小さい形状にすることが好ましい。

【００１９】フォーミング型内に形成された積層マット
は、外枠部から取り出してプレス型に入れてプレス成形
するようにしてもよいし、外枠部にいれた状態でプレス
成形するようにしても構わない。また、フォーミング型
を取り外した時に、木質材料片の積層状態が崩れる場合
には、予め、フォーミング型に崩れ防止シートを配置し
ておき、そのシートごとプレス成形することも可能であ
る。即ち、例えば、崩れ防止シートとして新聞紙をフォ
ーミング型内に敷いておき、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
た状態でプレス成形してもよい。

【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、１MPa〜１０MPa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る。さらに、本
発明の積層マットから得られる木質系複合材料は、プレ
ス成形後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、本発明にかかるフォーミング型の１つの実
施の形態をあらわしている。

【００２３】図１および図２に示すように、このフォー
ミング型１は、外枠部２と、４枚の仕切り板３とを備え
ている。外枠部２は、上下に開口した矩形の筒状をして
いて、その長手方向の両壁２１に仕切り板３の厚みと略
幅のスリット２２が両壁２１の上端から下端近傍までそ
れぞれ４本ずつ平行に穿設されている。

【００２４】仕切り板３は、表面が平滑で摩擦抵抗が少
ない金属やプラスチック等の板剤で形成されているとと
もに、その両端部３１が外枠部２の外側に突出した状態
で、スリット２２にスライド自在にはめ込まれ、仕切り
板３と仕切り板３との間、あるいは、仕切り板３と外枠
部２の内壁面との間に木質材料片を配向させるのに適し
た幅の分割枠部１１を外枠部２内の上下方向の一部に形
成するとともに、図１の矢印Ｘ方向にスライドできるよ
うになっている。また、仕切り板３の高さは、外枠部２
の高さより低く、フォーミング型１内に供給される木質
材料片の厚さより高くなっている。

【００２５】そして、このフォーミング型１を用いた本
発明の積層マットの製造方法は、まず、図３に示すよう
に、フォーミング型１を外枠部２の長手方向がベルトコ
ンベヤ４の搬送方向に向くようにベルトコンベヤ４上に
載せ、木質材料片の供給装置５の下方まで移動させる。
そして、ベルトコンベヤ４を正逆回転させることによっ
て、供給装置５の下方でフォーミング型１をその長手方
向に前後動させながら、供給装置５のホッパー５１か
ら、図４（ａ）に示すように、予め結合剤が塗布された
木質材料片６をフォーミング型１内に連続的に供給す
る。フォーミング型１内に供給された木質材料片６は、
仕切り板３によって外枠部２の長手方向に配向されなが
ら、仕切り板３と仕切り板３、あるいは仕切り板３と外
枠部２の内壁面２３との間に形成された分割枠部１１内
に入り込む。

【００２６】そして、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示
すように、分割枠部１１内の上端部に木質材料片６の充
填空間１２が常に残るように、仕切り板３を図１の矢印
Ｘ方向に振動させるとともに、上方に引き上げながら木
質材料片６のフォーミング型１への供給を続ける。木質
材料片６が外枠部２の所定の高さまで積層されたら、木
質材料片６の供給を停止するとともに、仕切り板３を完
全に外枠部２から抜き取り、積層マット７を得るように
なっている。

【００２７】このようにして得られた積層マット７を外
枠部２を取り除いたのち、図５（ａ）に示すように、プ
レス型８に入れ、図５（ｂ）に示すように、加熱しなが
らプレス成形することによって木質系複合材料９が得ら
れるようになっている。上記積層マット７の製造方法に
よれば、仕切り板３の高さが、外枠部２の高さより低
く、フォーミング型１内に供給される木質材料片の厚さ
より高くなっているので、軽量である。

【００２８】そして、分割枠部１１内の上端部に木質材
料片６の充填空間１２が常に残るように、上方に引き上
げながら木質材料片６のフォーミング型１への供給を行
うようにしたので、木質材料片と仕切り板３との接触面
積が少なく、仕切り板３を小さな力で引き上げることが
できる。しかも、同時に仕切り板３を図１の矢印Ｘ方向
に振動させるようにしたので、木質材料片同士の絡みに
よるブリッジ現象も防ぐことができる。

【００２９】さらに、仕切り板３が引き上げられた後の
部分は、上方の木質材料片６の加重によって、下方の木
質材料片６押し広げられて隙間が全くないようになる。
したがって、木質材料片６がうまく配向されて、隙間等
ができるだけ少なく積層された積層マット７を得ること
ができるようになる。そして、この積層マット７をプレ
ス成形すれば、均質で曲げ強度に木質系複合材料○を確
実に得ることができる。

【００３０】本発明は、状雨期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仕切り板３が木
質材料片６のと烏有に伴って、連続的に上方へ引き上げ
られるようになっているが、間欠的に引き上げるように
しても構わない。

【００３１】

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

【００３２】（実施例１）木材廃棄物処理業者から購入
したボード用木質材料片を、ウェーブローラー方式の分
級機（たいへい社製、ウェーブローラースクリーン）を
用いて、厚さ１ｍｍ〜１５ｍｍの木質材料片に分級し
た。この分級した木質材料片を５０℃に保たれた加熱オ
ーブン中で２４時間放置し、含水率を５．２重量％に調
整した。

【００３３】この含水率調整済みの木質材料片をドラム
ブレンダー中に入れ、ドラムブレンダー内で結合剤（イ
ソシアネート系接着剤を木質材料片に対して５重量％の
割合で噴霧塗布した。

【００３４】縦２０００ｍｍ、横５００ｍｍ、高さ１０
０ｍｍの大きさで幅２ｍｍのスリットが５０ｍｍ間隔で
穿設された外枠部と、厚み２ｍｍで、高さが１０ｍｍの
仕切り板とを備えたフォーミング型をベルトコンベヤに
載って外枠部の長手方向に前後動するようにセットし、
この結合剤塗布済みの木質材料片を図３に示すような供
給装置から木質材料片をフォーミング型内に分割枠部の
上端部分に常に木質材料片の充填空間を残すように、仕
切り板を徐々に引き上げ、厚さ１００ｍｍの積層マット
を得た。得られた積層マットをフォーミング型から取り
外し、伝熱タイププレス機（川崎油工社製３００トンプ
レス）の縦２５００ｍｍ、横５００ｍｍ、高さ１５０ｍ
ｍの大きさの金型内に入れ、加熱温度１８０℃、加圧力
３０MPaで１０分間プレスし２０００ｍｍ×５００ｍｍ
×２５ｍｍのプレス成形品を得た。

【００３５】このプレス成形品の６面をすべてカット
し、１５００ｍｍ×４００ｍｍ×２５ｍｍの木質系複合
材料のサンプルを得た。

【００３６】（実施例２）仕切り板を引き上げる際に、
振幅１ｍｍ、振動数３Ｈｚの振動を仕切り板に与えた以
外は、上記実施例１と同様にして１５００ｍｍ×４００
ｍｍ×２５ｍｍの木質系複合材料のサンプルを得た。

【００３７】（比較例１）仕切り板として外枠部の高さ
より高いものを用い、木質材料片を１００ミリの高さま
で各分割枠部内で積層した後、仕切り板を外枠部から引
き抜いた以外は、実施例１と同様にして１５００ｍｍ×
４００ｍｍ×２５ｍｍの木質系複合材料のサンプルを得
た。 （比較例２）仕切り板を用いず、外枠部内に木質材料片
を供給装置から供給した以外は、実施例１と同様にして
１５００ｍｍ×４００ｍｍ×２５ｍｍの木質系複合材料
のサンプルを得た。

【００３８】上記実施例１，２および比較例１，２で得
られたサンプルの密度、曲げ強度、曲げ弾性率をＪＩＳ
Ｚ ２１０１に準拠した方法で測定し、その結果を表
１に示した。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記表1に示すように、本発明の積層マッ
トの製造方法によれば、配向の乱れがなく、強度的に優
れた木質系複合材料を得られることがよくわかる。ま
た、仕切り板を振動させるようにすれば、より密に積層
することができ、より強度的に優れた木質系複合材料を
得られることがわかる。

【００４１】

【発明の効果】本発明にかかるフォーミング型および積
層マットの製造方法は、以上のように構成されているの
で、厚い積層マットを製造する場合にも仕切り板が小さ
くて軽量のものにすることができるとともに、常に木質
材料片の配向状態が良好で隙間等のない均質な積層マッ
トを製造することができる。そして、この積層マットを
プレス成形すれば、強度的に優れた木質系複合材料をえ
ることができる。

【００４２】特に請求項３の製造方法のようにすれば、
より緻密な積層マットを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるフォーミング型の１つの実施の
形態をあらわす斜視図である。

【図２】図１のＹ−Ｙ線断面図である。

【図３】本発明にかかる積層マットの製造方法の１つの
実施の形態を説明する説明図である。

【図４】フォーミング型内への木質材料片の供給状態
と、仕切り板の動きとを説明する説明図である。

【図５】積層マットを用いた木質系複合材料の製造工程
を説明する説明図である。

【図６】従来の積層マットの製造方法を説明する説明図
である。

【符号の説明】

１ フォーミング型 １１ 分割枠部 １２ 充填空間 ２ 外枠部 ３ 仕切り板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部開口の外枠部と、この外枠部内を水平
   方向に所定幅で区切り、他の仕切り板との間または外枠
   部の内壁面との間に分割枠部を形成し、外枠部の上下方
   向にスライド自在な少なくとも１枚の仕切り板とを備
   え、上部開口から供給される木質材料片を仕切り板によ
   って分割枠部の長手方向に配向させつつ、分割枠部内に
   木質材料片を積層状態に充填可能になっているフォーミ
   ング型において、前記仕切り板の上下方向の寸法が、外
   枠部の上下方向の寸法より小さく、供給される木質材料
   片の厚みより大きいことを特徴とするフォーミング型。
2. 【請求項２】少なくとも木質材料片が積層された積層マ
   ットの製造方法において、請求項１に記載のフォーミン
   グ型の分割枠部内の少なくとも上端部に木質材料片の充
   填空間が常に残るように、木質材料片の供給に伴って仕
   切り板を上昇させながらフォーミング型内に木質材料片
   を充填し、積層マットを形成することを特徴とする積層
   マットの製造方法。
3. 【請求項３】仕切り板を振動させながら木質材料片を供
   給する請求項２に記載の積層マットの製造方法。