JP2004322547A

JP2004322547A - 木質材片積層マットの製造方法

Info

Publication number: JP2004322547A
Application number: JP2003122758A
Authority: JP
Inventors: Satoru Yamamoto; 哲山本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】木質材片積層マットを積層バラツキのないように製造することができる木質材片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。
【解決手段】上部開口の外枠と、外枠の壁面または他の仕切り板と並列に立設されて外枠の内部を幅の狭い複数の区画に仕切る仕切り板とを備えるフォーミング型内に、上部から結合剤が混和された細長い木質材片を、その長手方向を仕切り板に略平行に揃えつつ投入し、上下方向に積層する工程を備える木質材片積層マットの製造方法において、木質材片を一旦仕切り板の上端から上方へはみ出るまで、木質材片を供給したのち、仕切り板の上端からはみ出た木質材片を取り除くことを特徴としている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質系複合材料を製造するのに用いられる木質材片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（木質材片）と結合剤との混合物を、平行に立設された仕切り板で内部が複数の幅の狭い区画に区切られた枠内に上方から木質材料片の長手方向を仕切り板に略平行になるように供給し、枠内で同じ方向に配向させた状態のマット状に積層し、枠を取り除いたり、仕切り板のみを取り除いたのち、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（特許文献１等参照）。
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フォー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】
ところで、上記のように木質材片積層マットをプレス成形してなる木質系複合材料においては、木質系複合材料の強度および弾性率が、木質系複合材料の密度により大きく左右され、密度にバラツキがあると、部分的に強度が不足する等の問題を生じる。
得られる木質系複合材料の密度のバラツキは、プレス成形前の木質材片積層マットの積層バラツキに起因することが大きいが、従来の技術では、配向積層する手段だけであり、積層のバラツキを十分に抑制することができなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４１１１０号公報
【０００６】
【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、木質材片積層マットを積層バラツキのないように製造することができる木質材片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。
【０００７】
【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に記載の木質材片積層マットの製造方法（以下、「請求項１の製造方法」と記す）は、上部開口の外枠と、外枠の壁面または他の仕切り板と並列に立設されて外枠の内部を幅の狭い複数の区画に仕切る仕切り板とを備えるフォーミング型内に、上部から結合剤が混和された細長い木質材片を、その長手方向を仕切り板に略平行に揃えつつ投入し、上下方向に積層する工程を備える木質材片積層マットの製造方法において、木質材片を一旦仕切り板の上端から上方へはみ出るまで、木質材片を供給したのち、仕切り板の上端からはみ出た木質材片を取り除くことを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の木質材片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、請求項１の製造方法において、仕切り板の高さをＨ、木質材片積層マットの嵩比重をＸ、前記木質材片積層マットをプレス成形して得られる製品の厚みをｈ、この製品の嵩比重をｘとしたとき、仕切り板の高さＨを、Ｈ≒ｈ×ｘ÷Ｘの式が満足するように設定することを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の木質材片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１または請求項２の製造方法において、ブラシローラによってはみ出た木質片を取り除くことを特徴としている。
【００１０】
以下に本発明を詳述する。
上記木質材片の原料となる木質材の樹種としては、特に限定されず、たとえば、杉、檜、赤松、姫小松、唐松、蝦夷松、とど松、椹、栂、檜葉、樅、ねずこ、エンゲルマンスプルース、シトカスプルース、米栂、レッドウッド、米檜葉、ポンデローサパイン、アガチス、米松、ノーブルファー、欧州赤松、フォーワイトウッド、ラジャータパイン等の針葉樹類；樫、桐、楠、栗、シナ、タブ、ぶな、ラミン、白樺、アピトン、センゴンラウト、アスペン等の広葉樹類等が挙げられるが、これら樹木だけでなく、竹、コウリャンといった植物材料等をも含めることができる。
【００１１】
上記木質材の利用できる形態としては、上記樹種の丸太、製材品、背板、間伐材等の生材料だけでなく、合板や単板積層材（ＬＶＬ）等の集成材；パーチクルボード、オリエンテッドストランドボード（ＯＳＢ）等木質材料の加工品も利用できるが、木質の繊維の方向性を有する生材料が望ましい。又、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や建築解体時等に発生する解体廃材等も利用可能である。
【００１２】
上記木質材を破砕する破砕機としては、特に限定されないが、ハンマーミルと呼ばれる衝撃式破砕機がもっとも有用である。なぜなら、衝撃式破砕機は木質材料を打撃により破砕する方式であるため、破砕された木質材片は木材の繊維方向に破断されやすい為、他の破砕機（一軸、二軸、多軸せん断式破砕機）に比べ、細長いチップが得られやすい。
また、ハンマーの形状は特に限定されず、四角形、多角形、丸形などが使用できる。ハンマーは固定式、可動式でも利用可能である。
【００１３】
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、たとえば、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、木質材片の厚さを基準に連続的に分級する装置である。
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。
【００１４】
結合剤としては、特に限定されないが、フェノール樹脂、尿素樹脂、イソシアネート類等、合板やパーティクルボードの製造に用いられる木材工業用の接着剤が挙げられ、これらの接着剤は単独、あるいは数種類を併用されても良い。結合剤の混和量は、木質材片の密度、形状、表面状態、含水率にもよるが、通常は木質材片の重量に対し１〜２０重量％が望ましい。
【００１５】
混和の方法は、特には限定されず、ドラム形バッチ式ブレンダーや、連続式グルーブレンダーなどが使用できる。
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。
【００１６】
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、仕切り板の高さＨは、請求項２の製造方法のように、仕切り板の高さをＨ、木質材片積層マットの嵩比重をＸ、前記木質材片積層マットをプレス成形して得られる製品の厚みをｈ、この製品の嵩比重をｘとしたとき、
Ｈ≒ｈ×ｘ÷Ｘの式が満足するように設定することが好ましいが、その理由は、プレス成形後の比重を比較的容易に制御することが可能となるためである。
【００１７】
なお、仕切り板の高さのバラツキは、使用する木質材片の最大厚みの半分以下が好ましく、より好ましくは使用する木質材片の最小厚み以下である。すなわち、立設する板のバラツキが、使用する木質材片の半分以上の場合、板が低い部分の配向が乱れる可能性がある。
また、各区画の内幅、すなわち、仕切り板と外枠との間隔あるいは仕切り板と仕切り板との間隔は、高強度の木質系複合材料を得るために、木質材料片の厚さとの間により好ましい関係があり、たとえば、木質材料片の厚さが１ｍｍ〜１１ｍｍである場合、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、内幅を２０ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。
【００１８】
すなわち、内幅が狭過ぎると、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、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。
さらに、はみ出た木質材片を取り除く方法としては、特に限定されないが、手やいわゆるスクレーパーのような板状体（ゴム板の様に弾性に富むものが好ましい）のもの、ブラシローラ等が挙げられ、板状のものでは、過積層された木質材片を除去する際に立設された仕切り板の高さより低い木質材片も除去される可能性があるため、ブラシローラがより好ましい。
【００１９】
フォーミング型内に形成された木質材片積層マットは、プレス機に入れられてプレス成形されるが、プレス機としては、特に限定されず、たとえば、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。
【００２０】
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。
【００２１】
フォーミング型の形状としては、特に限定されないが、たとえば、木質材片積層マットをバッチ式に製造するには、図１〜図３に示すような形状が挙げられ、木質材片積層マットを連続的に製造するには、図４〜図６に示すような形状が挙げられる。
すなわち、図１に示すフォーミング型Ａは、上下に開口した、横断面矩形をした外枠１と、この外枠１の内側を等間隔の区画２に区切る仕切り板３とを備え、外枠１の高さと、仕切り板３の高さとが、略一致している。
【００２２】
図２に示すフォーミング型Ｂは、仕切り板４の高さが、外枠１の高さより低くなっている以外は、フォーミング型Ａと同様になっている。
図３に示すフォーミング型Ｃは、フォーミング型Ｃの上端よりはみ出た木質材片を取り除くブラシローラ５を備えている以外は、フォーミング型Ａと同様になっている。なお、ブラシローラ５は、回転しながら仕切り板３に平行に前後動しながら仕切り板３の上方にはみ出た過積層の木質材片を取り除くようになっている。
【００２３】
図４に示すフォーミング型Ｄは、外枠６が横断面コ字形になっていて、仕切り板３の長手方向の一端が開放されているとともに、仕切り板３の開放端側が、仕切り板３の上端を覆うように設けられた連結板７によって連結されている以外は、フォーミング型Ａと同様になっている。
そして、このフォーミング型Ｄは、図４に示すように、外枠６の開口側がベルトコンベヤ８の搬送方向を向くように配置し、フォーミング型Ｄの搬送上流側に木質材片を上方から連続的に供給すれば、木質材片がマット状に積層されて、外枠６の開放端側から連続して送り出されるようになっている。
【００２４】
図５に示すフォーミング型Ｅは、仕切り板９の高さが外枠６より低くなっている以外は、フォーミング型Ｄと同様になっている。
図６に示すフォーミング型Ｆは、外枠１０のコ字の縦辺部分および横辺の縦辺とのコーナー近傍部分が他の部分よりその高さが高くなっているとともに、一定位置で回転するブラシローラ１１を備えている以外は、フォーミング型Ｄと同様になっている。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明を、具体的な実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
（原料木質材片作成）
木材廃棄物業者から購入したボード用木質材片を、ウエーブローラ方式の分級機（たいへい社製）を用いて、厚み１〜８ｍｍの木質材片を分級した。
上記木質材片を熱風循環式オーブン（１０５℃、２４時間）にて、ほぼ絶対乾燥状態まで乾燥させた。なお、この際の嵩比重は、約０．１５であった。
【００２７】
上記乾燥済み木質材片をドラムブレンダーに投入し、結合剤としてイソシアネート系接着剤（木質材片に対し重量比７％）を均一塗布した木質材片を得た。なお、この際の嵩比重は、約０．１６であった。
各部の寸法が、以下のとおりの図１に示すフォーミング型Ａ内に上記のようにして得られた結合剤付き木質材片を、１０ｋｇ投入し積層した。投入後は、端部でこぼれが生じたが、枠中央部で約５０ｍｍ立設された板の高さより高くなった。最後に立設された板より過積層された木質材片を、人手により除去したのち、フォーミング型Ａを上方に引き上げ、仕切り板３と同じ高さの木質材片積層マットを得た。
【００２８】
（フォーミング型の各部寸法）
外枠：幅×長さ×高さ＝５００×５００×２００ｍｍ
仕切り板：板の長さ×高さ×厚み＝４９９×２００×１．２ｍｍ
区画の内幅：２５ｍｍ
【００２９】
（実施例２）
仕切り板４の高さを１５０ｍｍとした以外、各部の寸法が実施例１と同様の図２に示すフォーミング型Ｂを用い、フォーミング型Ｂに木質材片を８ｋｇ投入した以外は、実施例１と同様にして、仕切り板４と同じ高さの木質材片積層マットを得た。
【００３０】
（実施例３）
過積層木質材片を手で除去する代わりに、ブラシローラ（ローラ径１００ｍｍ、ローラ長さ６００ｍｍ、ブラシ長さ３０ｍｍ、ローラ回転数６０ｒｐｍ）を用いて除去した遺戒は、実施例１と同様にして、仕切り板３と同じ高さの木質材片積層マットを得た。
【００３１】
（実施例４）
過積層木質材片を手で除去する代わりに、ゴム板（長さ×幅×厚み＝５５０×１００×８ｍｍ）を用いて除去した遺戒は、実施例１と同様にして、仕切り板３と同じ高さの木質材片積層マットを得た。この場合、ゴム板で過積層木質材片を除去する際、一部がえぐられながら除去されたため、積層マットの一部に立設された板より低い部分が生じ、積層高さに若干のバラツキが見受けられた。
【００３２】
（比較例１）
実施例１と同様のフォーミング型Ａを用い、フォーミング型Ａ内に木質材片を６ｋｇ投入したのち、フォーミング型Ａを上方に引き上げて木質材片積層マットを得た。
得られた木質材片積層マットは、その高さが、全体的に仕切り板３以下の高さで、区画２毎に積層高さが異なっているばかりでなく、同じ区画２内でも積層高さにバラツキが見受けられた。
【００３３】
（プレス成形）
上記実施例１〜４および比較例１で得られた木質材片積層マットを、密閉式蒸気噴射プレス成型機（ジンぺルカンプ社製）を用い、熱盤でプレスすると同時に、蒸気（圧力約９ｋｇ／ｃｍ^２）を噴射し、結合材を硬化させて製品を得た。なお、プレス時に製品の拡張を防止するため、枠と同様に４面を拘束した状態で成型を行った。得られた製品は何れも、長さ×幅×高さ＝５１０×５１０×４０ｍｍであった。
【００３４】
（評価方法）
上記方法により得られた製品を、長さ×幅＝４５０×４５０ｍｍに切断し、それを約５０×５０ｍｍに８１分割し、分割したそれぞれの比重を算出することにより比重のバラツキを評価し、その結果を表１に示した。なお、表１中、比重バラツキは、（最大値−最小値）×１００／平均値で求めた。
【００３５】
【表１】

【００３６】
上記表１から各実施例は何れも比重のバラツキが軽減されている。特に実施例３は、ブラシローラにより過積層木質材片がきれいに除去されたため、バラツキが著しく改善されている。これに対し、比較例１はバラツキが他の実施例および比較例と比べても、著しく大きいものとなっている。これは、積層時に見受けられたの積層高さの高さバラツキが、そのまま比重のバラツキに反映されたものと思われる。また、実施例３と実施例４を比較することにより、ブラシローラが比重バラツキをさらに軽減できることがよくわかる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明にかかる木質材片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、木質材片積層マットを積層バラツキのないように製造することができる。したがって、この製造方法で得られた木質材片積層マットをプレス成形すれば、強度的にむらがなく、強度的に優れ、構造材として使用可能な木質複合材料を得ることができる。
【００３８】
また、請求項２の製造方法や請求項３の製造方法のようにすれば、より強度的にむらがなく、強度的に優れた木質複合材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる木質材片積層マットの製造方法に使用されるフォーミング型の１例をあらわす斜視図である。
【図２】本発明にかかる木質材片積層マットの製造方法に使用されるフォーミング型の別の例をあらわす斜視図である。
【図３】本発明にかかる木質材片積層マットの製造方法に使用されるフォーミング型の別の例をあらわす斜視図である。
【図４】本発明にかかる木質材片積層マットの製造方法に使用されるフォーミング型の別の例をあらわす斜視図である。
【図５】本発明にかかる木質材片積層マットの製造方法に使用されるフォーミング型の別の例をあらわす斜視図である。
【図６】本発明にかかる木質材片積層マットの製造方法に使用されるフォーミング型の別の例をあらわす斜視図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆフォーミング型
１，６，１０外枠
２区画
３，４，９仕切り板
５，１１ブラシローラ

Claims

上部開口の外枠と、外枠の壁面または他の仕切り板と並列に立設されて外枠の内部を幅の狭い複数の区画に仕切る仕切り板とを備えるフォーミング型内に、上部から結合剤が混和された細長い木質材片を、その長手方向を仕切り板に略平行に揃えつつ投入し、上下方向に積層する工程を備える木質材片積層マットの製造方法において、木質材片を一旦仕切り板の上端から上方へはみ出るまで、木質材片を供給したのち、仕切り板の上端からはみ出た木質材片を取り除くことを特徴とする木質材片積層マットの製造方法。
仕切り板の高さをＨ、木質材片積層マットの嵩比重をＸ、前記木質材片積層マットをプレス成形して得られる製品の厚みをｈ、この製品の嵩比重をｘとしたとき、仕切り板の高さＨを、
Ｈ≒ｈ×ｘ÷Ｘの式が満足するように設定する請求項１に記載の木質材片積層マットの製造方法。
ブラシローラによってはみ出た木質片を取り除く請求項１または請求項２に記載の木質材片積層マットの製造方法。