JP2005096403A - 木質チップの配向積層装置 - Google Patents
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Abstract
向させることが可能な木質チップの配向積層装置を提供する。
【解決手段】結合剤が混和された細長い木質チップを、木質チップの長手方向をほぼ揃え
つつ積層する木質チップの配向積層装置であって、複数の配向板が隣接する配向板間に配
向用隙間を形成するように並列に立設され振動させられる整列装置と、木質チップを前記
配向用隙間の略長手方向に沿って分散可能な散布手段とを備えていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
際の、木質チップを配向し、積層する装置に関する。
と同方向に揃えて、即ち配向して、木質系マットを形成し、これを加圧又は加熱工程など
を経て固着し成形して得られた成形板は、その繊維方向の機械的強度並びに、物理的強度
が飛躍的に向上することが知られており、LSL(ラミネーティッド・ストランド・ラン
バー)やPSL(パラレル・ストランド・ランバー)といった、構造材として使用可能な
ものが存在している。
配向する種々の装置が考案されている。例えば、同軸上で複数枚の円盤を一定間隔をおい
て配置し、円盤を回転させながらその円盤同士の間に木質チップを通過させることによっ
て木質チップを配向する装置や、平行に併設した複数枚の板を配置し、相互に反対方向へ
往復運動する板間を木質チップが通過することによって配向するものなどがある。
る多数の直線状の木質ストランドから成り、特定の構成とともに、ストランドの平均の方
向が板の一縁に対して平行する如く整列せられた建築用板が開示され、同文献の第6図に
は回転ブラシを用いたストランドの整列方法が例示されている。
したピッカーロールなどにより分配し、更に表面にスパイクが突設され、平行に間隔を空
けて配備された分配ローラにより、ストランドを3つの配向システムに供給し、ストラン
ドを配向させる方法が開示されている。
対する整列が可能としても、厚さ方向(垂直方向)に対する整列は制御することが困難で
あった。
供給システム内で均等に分散させることが不可能である。仮に均等に分散されたとしても
、配向システム内に設置されている回転するディスクの回転方向に搬送されるストランド
が多くなり、結果的にストランドが集中して積層されることになる。
対する整列は可能としても、厚さ方向(垂直方向)に対する整列は制御することは困難で
あった。
みならず厚さ方向に対しても良好に整列(以下、「配向」ともいう)させることが可能な
木質チップの配向積層装置を提供することにある。
、「請求項1の配向積層装置」と記す)は、結合剤が混和された細長い木質チップを、木
質チップの長手方向をほぼ揃えつつ積層する木質チップの配向積層装置であって、複数の
配向板が隣接する配向板間に配向用隙間を形成するように並列に立設され振動させられる
整列装置と、木質チップを前記配向用隙間の略長手方向に沿って分散可能な散布手段とを
備えていることを特徴とする。
」と記す)は、請求項1の配向積層装置において、散布手段が、木質チップをかき飛ばす
機構を有することを特徴とする。
」と記す)は、請求項2記載の配向積層装置において、木質チップをかき飛ばす機構がフ
ィン付ローラであることを特徴とする。
」と記す)は、請求項1〜請求項3のいずれかの配向積層装置において、散布手段が、風
力を利用して木質チップを吹き飛ばす機構を有することを特徴とする。
」と記す)は、請求項1〜請求項4のいずれかの配向積層装置において、散布手段が、配
向用隙間上および配向用隙間内の少なくともいずれか一方に設けられた、木質チップの自
然落下を阻害する自然落下阻害手段であることを特徴とする。
」と記す)は、請求項5の配向積層装置において、自然落下阻害手段が、配向用隙間上お
よび配向用隙間内の少なくともいずれか一方に設けられた障害物であることを特徴とする
。
」と記す)は、請求項6の配向積層装置において、障害物が千鳥状または階段状または両
者を組み合したように配列されたことを特徴とする。
本発明において、用いられる木質チップの樹種としては、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。
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。
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
質チップは、その厚さが不揃いの場合は、必要に応じて一定範囲の厚さの木質チップに分
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。
よって結合剤と混合されるが、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チップに噴霧したり、木質チップと撹拌混合して予
め木質チップに担持させた状態で配向積層装置に供給され、粉末状の場合は、一般に木質
チップと均一に混合した状態で、配向積層装置に供給される。
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、0〜3
0%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
木質チップ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。
されたチップであり、厚さ及び幅は、いずれも1mm以上で上限は特にないが、製造され
る木質系複合材の厚さの5分の1以下とされることが好ましい。長さは幅又は厚さの大き
い方の寸法の5倍以上が好ましい。但し、製品の外観向上のために、1mm以下の木質チ
ップが表面側に配される場合もある。
チップの長軸の長軸方向と基準線の方向とがなす角度を測定したときに、その角度の平均
値(平均配向角度ともいう)が、±30度の範囲内にある状態をいう。なお、基準線の方
向とは、搬送方向に沿った方向をいい、得られる木質複合材の長手方向と一致するもので
ある。
、プレス機のところまで運ばれる。そして、プレス装置によって加圧又は加熱成形されて
所望の厚さの木質系複合材料が形成されるようになっている。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挙げられる。
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。
うに並列に立設され振動させられる整列装置が設けられたものである。複数の配向板は互
いに等間隔とされていること、すなわち、各配向用隙間が同じ幅となることが望ましい。
すなわち、各配向用隙間の幅が同じであれば、それぞれの配向用隙間毎の木質チップの配
向の程度がほぼ同じとなり、従って得られる成型品の強度ばらつきが少なくなる効果が大
きくなる。この範囲を超えて不均一な間隔とされれば、得られる木質系複合材料の強度が
ばらつく恐れがある。
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、木質チップの厚さ
が1mm〜11mmである場合、配向用隙間の幅を20mm〜40mmとすることが好ま
しく、木質チップの厚さが3mm〜5mmである場合、配向用隙間の幅を20mm〜30
mmとすることが好ましい。
い。連結の方法は特に制限されないが、木質チップの配向を妨げない位置で連結する方法
でなければならない。例えば一例として、配向積層装置を構成する配向板の、上流側上端
部又は下流側上端部を、帯状鉄板を溶接等して連結する方法などが挙げられる。
さらに、本発明の整列装置は、配向板が、振動させられるが、配向板を振動させる方法
としては、特に限定されないが、たとえば、上記のように配向板が帯状鉄板を用いて連結
されたものにおいては、通常その帯状鉄板または一番外側に立設される配向板(以下、「
最外側の配向板」とも言う)にバイブレータなどの振動手段を取り付け、この振動手段に
よって振動を付与する方法が挙げられる。そして、上記のように配向板に振動が付与され
た状態で配向用隙間に、配向用隙間上方から結合剤が混和された細長い木質チップが投入
されると、木質チップが配向用隙間に分散されて落ち込み、配向用隙間の長手方向に沿っ
て並べられ、積層される。
方向と略同じとなるように配向されながら配向用隙間内を落下する。即ち、長手方向が揃
えられて配向する。配向用隙間内を落下する配向板と接触している木質チップは、配向板
を振動させると、配向板との摩擦より振動を受けて動く。動いている状態では摩擦力が減
少するので、木質チップは容易にその姿勢を変えることが出来る。従って配向が容易に行
われる。更に、振動を受けることで、長手方向が垂直方向に向いている木質チップは、そ
の方向が水平方向に倒れ易くなり、更に、隣り合う木質のチップ同士の摩擦力も減少して
木質チップ同士によるブリッジ現象が起こり難くなり、配向が容易になる。
木質チップが、配向板との摩擦によって詰まってしまう恐れがあり、搬送装置上の木質積
層マットが割れて不連続になってしまったり、積層厚さを大きくできなかったりすること
があるが、振動を加えることで、木質チップが微小に空中に浮くように振動して容易に移
動し、これらを防止できるのである。
ア等の搬送装置を設けることが好ましい。そして、搬送装置上面と整列装置における複数
の配向板の下端との間には、振動時に配向板下端部が搬送装置上面と衝突しないために、
所定の距離の隙間が設けられることが好ましい。この隙間は、整列装置における最外側の
配向板で、通常、該距離が1〜5mm程度とされることが好ましい。即ち、該距離が1m
m未満の場合は、木質チップと配向板との摩擦が大きくなりすぎることがあり、5mmを
超える場合は、木質チップが外部にこぼれやすくなることがある。
ましい。即ち、最外側の配向板以外の配向板の場合、該距離が1mm未満であると、木質
チップと板との摩擦が大きくなりすぎることがあり、50mmを超えると、配向した木質
チップが隣の列にはみ出して整列の拘束が解かれ乱れてしまうことがある。
下してくる木質チップに衝突してその落下を妨げることがないように、その上端辺が搬送
方向に沿って傾斜していると良い。即ち、配向板上に架かった細長い木質チップは、配向
板が振動することで滑り易くなり、一部は配向用隙間内に落下し、また一部は傾斜に沿っ
て滑って移動する。従って、次に投入される木質チップがスムースに配向用隙間内に落下
することを妨げなくなるので、搬送装置上に木質チップが一層均一にかつスムースに配向
積層され易くなる。しかも、配向板を振動させることで、配向板上端辺に架かった木質チ
ップは滑り易くなり、その位置を変える。従って、傾斜は搬送方向に向かって下り勾配と
されることが良いが、木質チップがその位置を変えさえすれば良いのであるから、搬送方
向に向かって上り勾配とされていても良い。
の斜め上前方に向かうように振動させることが好ましい。
立設された板を振動させることにより、板と木質チップの摩擦力が減少し、配向積層され
た木質チップが詰まることなく、スムースに整列装置から搬出される。更に、摩擦力が低
下することから、木質チップの配向積層時の積層厚さを大きくすることが可能となる。
な散布手段が設けられる。
散布手段としては、特に限定されないが、例えば、請求項2の配向積層装置のように、
木質チップをかき飛ばす機構を有するものや、請求項4の配向積層装置のように、風力を
利用して木質チップを吹き飛ばす機構を有するものや。請求項5の配向積層装置のように
、配向用隙間上および配向用隙間内の少なくともいずれか一方に設けられた、木質チップ
の自然落下を阻害する自然落下阻害手段などが挙げられる。
ラのようにローラの回転によって木質チップをかき飛ばす機構を備えたものが、分散性が
向上する点でより好ましい。
の配向板によって形成される配向用隙間の略長手方向に沿った向きにファン等により風を
送風する機構を有するものが挙げられる。この際、用いるファンとしては、風量の調整が
容易で、風速のバラツキが少ないシロッコファンが、分散性が安定する点で好ましい。
向用隙間を形成する配向板と配向板との間に棒状又は板状の障害物が設けられたものが挙
げられ、障害物が千鳥状又は階段状に配設されると、分散性が更に向上する点で好ましい
。
ものであってもよい。
搬送装置上に設けられ、木質チップを前記複数の板の間に搬送装置の進行方向に沿って分
散可能な散布手段が設けられたことを特徴とするので、結合材が混和された木質チップを
幅方向のみならず厚さ方向に対しても良好に整列(以下、「配向」ともいう)させること
ができる。特に積層厚みを大きくする際に上記効果は顕著である。
る木質系複合材料は極めて高い強度を有するものとなる。
るものや、風力を利用して木質チップを吹き飛ばす機構を有するものが用いられた場合に
は、上記効果は更に確実なものとなる。
質チップの自然落下を阻害する手段が前記複数の板の間に用いられた場合には木質チップ
の分散性が向上し、上記効果は更に確実なものとなる。
図1及び図8は、本発明にかかる木質チップの配向積層装置を例示したものであり、搬
送装置2の搬送方向3に沿って並列に立設された配向板11,11・・が帯状鉄板12お
よび13で互いに連結された整列装置31が搬送装置2上に設けられている。
装置31の複数の配向板11,11・・によって形成される配向用隙間11aに木質チッ
プを分散して供給可能な散布手段としてフィン付ローラ20が設けられている。
即ち、この配向積層装置は、図1及び図8に示すように、ベルトコンベア21上に供給
された結合剤を混和した木質チップ1,1・・を、ベルトコンベア21が矢印の方向に進
んで木質チップ1,1・・を搬送すると同時に、フィン付ローラを回転させることにより
、フィン付ローラのフィン24によって、木質チップ1,1・・を搬送装置2の搬送方向
3にかき飛ばし、配向用隙間11a内に分散させた状態で供給できる。このため、搬送装
置2上に積層された木質チップ1,1・・の厚さ方向における積層配向角αを小さくする
ことができる。
されてもよい。また、図3に示すように、複数のフィン付ローラ20,20が用いられて
もよい。
に示す整列装置31の開口部14,14・・から搬送方向3に向かって搬送される。
向板11間に設けられる配向用隙間11a内に設けたものを説明する模式図である。
然落下を阻害する手段として棒状の障害物(以下、「棒状体」ともいう)15,15・・
が配設されている。また、図6及び図9においては板状の障害物(以下、「板状体」とも
いう)16,16・・が配設されている。上記において、棒状又は板状の障害物15,1
6の固定方法としては、特に限定されないが、配向板11,11・・の共振を防止し易く
なる点で、隣り合う配向板11,11間に連結固定することが好ましい。
に使用される。その太さは、3mm以上が好ましく、より好ましくは、5〜10mmであ
る。また、棒状体15の設置位置は、木質チップの落下地点から落下地点の前方50mm
以内が好ましく、より好ましくは20mm以内である。
ましく、より好ましくは15〜50mmである。またその設置位置は前記棒状体と同様の
設置位置が好ましいが、設置する角度は、立設した配向板11,11・・の上部角度と同
等若しくは角度の差が20度以内であることが好ましい。より好ましくは角度の差が10
度以内である。
たものである。更に、図7及び図10においては、分散性を向上させるために、上記板状
体16を階段状に配設したものである。この場合、棒状体15又は板状体16における進
行方向又は高さ方向の間隔は、用いる木質チップの長さ分布により適宜選択されるが、通
常10〜100mm、好ましくは20〜50mmとされる。これらの間隔は全てを同一に
する必要はなく、例えば進行方向の間隔が20mm、高さ方向の間隔が30mmというよ
うに、各々の間隔が異なってもよく、また、搬送方向に沿って段階的に間隔が狭くなった
り、また各方向の双方共に段階的に狭くなったりしてもよい。上記のように千鳥状又は階
段状に配設することにより、分散性を更に向上することができる。
尚、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
図1及び図8に示すように、ベルトコンベア21(巾310mm)上に接着剤を混和し
た木質チップ1,1・・を供給し、ベルトコンベア21を矢印方向に搬送しながらフィン
付ローラ20を回転させ、木質チップ1,1・・を、搬送装置2上に設けられた複数の配
向板11が搬送方向3に沿って並列に立設され振動される整列装置31の配向板11,1
1・・の間に搬送装置2の進行方向に沿ってかき飛ばした。
100mm、取付角度45°)を金属ロール(φ100、巾350mm)表面に千鳥状に
溶接固定した。なお、木質チップの供給量は1kg/分であった。また、上記整列装置3
1は、長さ500mm、高さ500mm、厚さ1.2mmのステンレススチール配向板1
1,11・・がピッチ25mmで並列に立設されている。
端部、及びそれ以外の配向板11,11・・の下端部共に2mmの間隙とした。また、上
記最外側の配向板11,11の下端部には、積層配向角αが測定可能なように透明アクリ
ル板を用いた。尚、何れの配向板11,11・・においても、その上端辺の傾斜角は搬送
方向3に沿った水平方向から下方に10度とした。上記整列装置31には、振動モータ2
機(RV−24D、神鋼電機社製)を最外側の配向板11,11の両側の側面に取り付け
、水平方向に対し斜め上方に振動させた(振幅2mm、振動数1720回/分)。
毎分1mとした。
図4に示すように、木質チップの自然落下を阻害する手段として、整列装置31におけ
る配向板11,11・・の間の隙間部分に棒状体15,15・・を用い、フィン付ローラ
を用いなかったこと以外は実施例1と同様の装置を用い木質チップを積層し搬送した。尚
、棒状体15の取付位置は、木質チップの落下地点の前方15mmとした。
図5に示すように、棒状体15,15・・を千鳥状に配設したこと以外は実施例2と同
様の装置を用い木質チップを積層し搬送した。尚、千鳥状に配設された棒状体15,15
・・の進行方向及び高さ方向の間隔は何れも25mmとした。
図6及び図9に示すように、木質チップ1の自然落下を阻害する手段として、整列装置
31における配向板11,11・・の間の隙間部分に、棒状体15,15・・に替えて板
状体16,16・・を用いたこと以外は実施例2と同様の装置を用い木質チップを積層し
搬送した。尚、板状体の長さは25mm、取付角度は立設した配向板11,11・・の上
端辺の傾斜角と同じく10度とした。
図7及び図10に示すように、板状体16,16・・を階段状に配設したこと以外は実
施例4と同様の装置を用い木質チップを積層し搬送した。尚、階段状に配設された板状体
16,16・・の進行方向及び高さ方向の間隔は何れも25mmとした。
図11に示すように、フィン付ローラを用いなかったこと以外は実施例1と同様の装置
を用い木質チップを積層し搬送した。
1に示した。
(測定方法)
整列装置31における最外側の配向板11,11の下端部30mmの部分に透明なアク
リル板を用い、図8〜図11に例示するような搬送装置2上に積層された木質チップ1の
厚さ方向における傾きを測定し積層配向角αを求めた。尚、表1に示す測定値は100個
の木質チップにおける積層配向角αの平均値を示したものである。
(評価方法) 各配向積層装置の両サイドの板とコンベアとのクリアランス30mmの部分に
透明な
アクリル板を設置し、配向積層されたチップの傾きを評価した。以下評価結果は100個の
チップの平均値を示したものである。
(評価結果) 表1に結果を示す。比較例1に対し、各実施例は何れも垂直方向の配向角
度が軽減されている。特に実施例3および6は、高さ方向の配向抑制効果が大きい。高さ
方向の配向角度が軽減されることにより、これらで配向積層された木質チップを加圧成形
しても、高さ方向の配向が低減されるため、機械的物性の向上度合いが大きく図れる。
が小さく制御されていることが判明した。即ち、本発明のように散布手段を設ければ、木
質チップの上方に向く角度αが低減でき、厚み方向の配向による強度効果が薄れにくい。
したがって、厚みが厚く強度的にも優れた木質系複合材料を得られることがよくわかる。
中でも実施例3及び5は、特に小さな積層配向角αが得られ、厚さ方向に対して極めて良
好に配向されることが判明した。
得られる木質系複合材料は、極めて優れた機械的物性を発揮することが可能なものとなる
。
とによって、厚みのある強度的に優れた木質系複合材料を得ることができる。したがって
、得られた木質系複合材料は、梁,柱材などの構造材や家具材として好適に使用できる。
2 搬送装置
3 搬送方向
11 配向板
11a 配向用隙間
14 開口部
15 棒状の障害物(棒状体)
16 板状の障害物(板状体)
20 フィン付きローラ
21 ベルトコンベア
31 整列装置
Claims (7)
- 結合剤が混和された細長い木質チップを、木質チップの長手方向をほぼ揃えつつ積層する
木質チップの配向積層装置であって、複数の配向板が隣接する配向板間に配向用隙間を形
成するように並列に立設された状態で振動させられる整列装置と、木質チップを前記配向
用隙間の略長手方向に沿って分散可能な散布手段とを備えていることを特徴とする木質チ
ップの配向積層装置。 - 散布手段が、木質チップをかき飛ばす機構を有することを特徴とする請求項1記載の木質
チップの配向積層装置 - 木質チップをかき飛ばす機構がフィン付ローラーであることを特徴とする請求項2記載の
木質チップの配向積層装置 - 散布手段が、風力を利用して木質チップを吹き飛ばす機構を有することを特徴とする請求
項1〜請求項3のいずれか1項に記載の木質チップの配向積層装置 - 散布手段が、配向用隙間上方および配向用隙間内の少なくともいずれか一方に設けられた
、木質チップの自然落下を阻害する自然落下阻害手段であることを特徴とする請求項1〜
請求項4のいずれか1項に記載の木質チップの配向積層装置 - 自然落下阻害手段が、配向用隙間上方および配向用隙間内の少なくともいずれか一方に設
けられた障害物であることを特徴とする請求項5記載の木質チップの配向積層装置。 - 障害物が千鳥状または階段状または両者を組み合したように配列されたことを特徴とする
請求項6記載の木質チップの配向積層装置
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