JP2006021515A - 凍結による木質チップ・スライス単板の加工方法および木質容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 木材、特にスギの小径木間伐材を利用し、接着剤を一切使用せず、成形工程が簡単で、成形時間が短縮され、ゆがみの無い均一な厚みで安価な木製容器を製造できる技術を確立する。
【解決手段】 木質チップ１を凍結によってシート状にした単板２や、凍結によって何層かの複合シート状にした単板６を、シート送り込みガイド８とゆがみ防止溝９を設け１００℃〜３００℃に加熱されたオス型７ａ及びメス型７ｂとからなるトレイ形状の金型７で熱圧成形した木質容器の製造方法。前記木質チップ・スライス単板が厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの薄板単板から裁断されたものである。前記木質チップ・スライス単板が、厚さ・長さ・幅が同一寸法の立方体、または厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍ、長さ１ｍｍ〜５００ｍｍ、幅１ｍｍ〜５００ｍｍに裁断したものである。前記木質チップ・スライス単板が凍結によってシート状単板や何層かの複合シート状単板に接合されたものである。前記金型がシート送り込みガイド設けたものである。前記金型がゆがみ防止溝を設けたものである。

Description

本発明は、木材を製材やスライサーやロータリーレースで切削された単板やチップを、接着剤を使用することなく凍結によってシート状単板や複合シート状単板にしたものを熱圧成形して製造する木質容器およびその製造方法に関するものである。

従来は、成形方法として木材の単板を薄くスライスしたものを、接着剤を使用して複数枚積層させた積層単板を金型で成形プレスして製品を製造している。

また日本国内産のスギの備蓄量は年々増加しているのに伴い、間伐材が産出されているが、需要は低迷しているのが実状である。その有効利用の一環として木材を厚くスライスした単板を金型で成形プレスして製品を製造している。

そしてそのほとんどは成形する際、その材質が軟性に乏しいため割れや亀裂・ゆがみが生じやすくある一定の形状のものしか製造できないという問題がある。例えば特許文献１（特開２０００−４３００３号）のものは、木材を薄くスライスした複数枚の単板を接着して積層単板とし、さらに積層単板の接着剤を硬化させた後、蒸気を照射し、その後に成形しており成形工程が複雑となること、また特許文献２（特開平９−１６９３２８号）のものも製造過程において接着剤を使用していることやトレーの形状が大きくなると薄板の材料である木材の径も大きいものを使用することから原材料費がかかりすぎることでコストがかかりどうしても発泡スチロールとは著しく価格の開きがあり消費者に受け入れがたくなっている。

また従来の製法で使用する単板は木取りの際に杉の芯部分を除いた良質部分を用いることで、芯・側部分が残る為に歩留まりが５０％前後になりどうしても原材料のコストが高くなり、芯・側部分の有効利用が問題となっている。
特開２０００−４３００３号 特開平９−１６９３２８号

前記従来技術に開示されるように木材は、ゴムや金属と異なり延性や展性に富む材料ではない。そのため一定限度以上の変形が生じるようなものは変形量の大きな部分で亀裂や割れが生じ商品にならない。そのため従来の木質容器のほとんどが成形加工するに当たって接着剤を使用した積層単板を使っている。またスライス単板を用いたものは、容器が大きくなれば径の大きい木材を使用しなければならないことや、単板をつなぎ合わせるための工程やその難しさのためコスト上の経済的問題がある。また編み込み単板や重ね合わせ単板のみを用いたものは成形の際の引っ張りや圧縮により穴が開いたり亀裂やゆがみが生じたり厚さが一定にならないという問題がある。また金型の下降速度を早くすると単板がメス金型に入り込む際に裂けてしまうことで成形時間がかかりすぎるという問題がある。

本発明の目的は、木材、特にスギの小径間伐材を利用した木質チップやスライス単板・編み込み単板・重ね合わせ単板を接着剤を一切使用せず、成形時間が短縮され、成形が容易で、厚みが一定であり亀裂やゆがみがなく穴の開いてない安価な木製容器に製造できる技術を確立することにある。

本発明の第１の特徴は、含水率が５％〜２５％程度に乾燥した木片チップ（１）を接着剤を使用せずに水分を加えて敷き詰め、凍結によってシート状単板に（２）加工したものを１００℃〜３００℃に加熱されたオス型（７ａ）及びメス型（７ｂ）シート送り込みガイド（８）ゆがみ防止溝（９）とからなる金型（７）に投入し熱圧成形して木質容器を製造することにある。

第２の特徴は、含水率が５％〜２５％程度に乾燥した木材を多種類に加工したスライス単板（３）又は編み込み単板（４）又は重ね合わせ単板（５）と含水率が５％〜２５％程度に乾燥した木片チップ（１）を接着剤を使用せずに水分を加えて敷き詰め、凍結によって何層かの複合シート状単板（６）に加工したものを１００℃〜３００℃に加熱されたオス型（７ａ）及びメス型（７ｂ）シート送り込みガイド（８）ゆがみ防止溝（９）とからなる金型（７）に投入し熱圧成形する木質容器の製造方法である。

第３の特徴は、前記木片チップ（１）が厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの薄板から裁断されたものであることを特徴とする。

第４の特徴は、前記木片チップ（１）が厚さ・長さ・幅が同一寸法の立方体、または厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍ、長さ１ｍｍ〜５００ｍｍ、幅１ｍｍ〜５００ｍｍに裁断されたものであることを特徴とする。

第５の特徴は、前記シート状単板（２）が、木片チップ（１）を接着剤を使用せずに凍結によって一定の厚さに加工されたものであることを特徴とする。

第６の特徴は、前記複合シート状単板（６）が、木材を１ｍｍ〜１０ｍｍの厚さにスライスされたものを容器を成形するのに必要な形状にカットや重ねて加工したスライス単板（３）・編み込み単板（４）・重ね合わせ単板（５）と木片チップ（１）を接着剤を使用せずに凍結によって一定の厚さにされたものであることを特徴とする。

第７の特徴は、前記金型（７）に、シート状単板（２）・複合シート状単板（６）がメス型金型（７ｂ）に入り易くするためのシート送り込みガイド（８）を設けることを特徴とする。

第８の特徴は、前記金型（７）に、ゆがみ防止溝（９）が深さ０．２ｍｍ〜５ｍｍ、幅０．２ｍｍ〜５ｍｍ、容器底部の寸法に対し５ｍｍ〜３０ｍｍに１本以上の範囲で設けることを特徴とする。

第９の特徴は、本発明の単板のすべてを接着剤を使用せず凍結によってシート状・複合シート状にし前記第１〜第８の特徴に基づく方法で成形したことにある。

本発明で使用する木質チップ・スライス単板は、厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの薄板を種々の形に裁断したものを用いるが、板厚１ｍｍ〜１０ｍｍとしたのは、板厚が１ｍｍ未満だと熱圧成形するときに余りに薄すぎてチップ間のめり込み効果が得られず、また板厚が１０ｍｍを超えると板状にスライスされた木質チップは曲げ剛性が高く加熱による軟化が不均一となり成形が困難になるからである。

また含水率を５％〜２５％としたのは、含水率が３０％以上の生状態では熱圧時に発生する水蒸気が木材繊維同士の絡み合い・めり込みを阻害するからである。また凍結する際に水分を用いるため木材の含水率は１０％〜２０％が最も最適である。

また金型の加熱温度は、１００℃以上であれば良いが、凍結した単板を使用するので加圧時間に応じた１００℃〜３００℃の温度が必要である。特に高温で加熱するとほとんどの雑菌を死滅させることができる。従って食品用の容器として用いる場合、衛生面で有益である。

以上説明したように本発明は原料として接着剤を使用していないので土中に埋設して腐らせたり、再資源としての有効利用も可能であり、焼却といった廃棄処理も容易に行えることができる。

また熱圧成形する原料である木質チップを凍結することで幅の広いシート状単板に加工することが容易にできること。また特に編み込み単板の複合シート状単板は、成形時の引っ張り・圧縮による穴や亀裂の隙間を小さいチップが埋めることで、一定の厚み・強度をもった容器が成形できる。

また安価な小径木間伐材を使用することや、芯・側部分の有効利用が図られ、これまでの製造での木材の歩留まり５０％前後が８０％前後になることでコストの軽減につながり、発泡スチロール製容器、ダンボール容器、木製容器と同等、若しくはそれ以下の価格で製造する事ができる。

さらに金型にシート送り込みガイド設けたことで熱圧成形時の引っ張り・圧縮時の亀裂にも対応できることや、成形時間の短縮が図られ製造コストの軽減が可能になる。またゆがみ防止溝を設けたことで熱圧時の引っ張り・圧縮をあらかじめ防止することで成形された製品の割れ、ゆがみ、しわが生じることが無いなどの効果がある。

そしてスギの小径木間伐材を利用することができ治山事業にも大きく貢献することができる。また成形時に高温過熱することで木質チップの雑菌等が殺菌され、食品用の容器としても衛生上高い安全性が得られるという利点がある。

以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の製造方法によりシート状単板を成形した木質容器を示す斜視図、図２は本発明の製造方法により二層の複合シート状単板を成形した木質容器を示す斜視図、図３は三辺がほぼ同じ立法体に裁断された木質チップの斜視図、図４は同じ厚みで長さ・幅が違う寸法の多角形に裁断された木質チップの斜視図、図５は同じ厚み、長さで幅が違う木質スライス単板の斜視図、図６は厚み・長さ・幅が違う寸法の多角形に裁断された木質チップの斜視図、図７は木質チップを凍結によってシート状にした単板の斜視図、図８は木材を多種にカット、又は重ね合わせたスライス単板・編み込み単板・重ね合わせ単板の斜視図、図９は図８の単板と木質チップを凍結によってシート状にした二層複合シート単板の斜視図、図１０はシート送り込みガイドを設けた金型の正断面図、図１１はゆがみ防止溝を設けた金型の正面図である。

本発明では、先ずスギの小径木間伐材を１．５ｍｍの厚さにスライス加工して得られた板材を自然乾燥もしくは人口乾燥により含水率が５％〜２５％程度に乾燥させた後に図３に示すような厚み・長さ・幅が１．５ｍｍの立方体の木質チップ１に裁断する。そして図７に示すようにこの木質チップ１に水分を散布して凍結させたシート状単板２を熱圧プレス機にセットし、１００℃〜３００℃に加熱されたオス型７ａ及びメス型７ｂとからなり、シート送り込みガイド８とゆがみ防止溝９を設けた金型７で熱圧して木質容器を成形する。

また木質チップ１は、前記実施例１の正立方体に限らず、図３・図４・図５・図６に示すような厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍ、長さ１ｍｍ〜５００ｍｍ、幅１ｍｍ〜５００ｍｍの範囲でさまざまな形に裁断したものを使用しても良い。その木質チップ１を図７に示すように水分を散布して凍結させた単板２を金型にセットし、実施例１と同様の条件で熱圧成形して木質容器図１を成形する。

また本発明では強度を必要とする木質容器の場合には、先ずスギの小径木間伐材を１．５ｍｍの厚さにスライス加工して得られた板材を自然乾燥もしくは人口乾燥により含水率が５％〜２５％程度に乾燥させた後に図８に示すような容器の形状に応じた寸法のスライス単板３と図９に示すように木質チップ１とを水分を散布して凍結させた二層複合シート状単板６を熱圧プレス機にセットし、１００℃〜３００℃に加熱されたオス型７ａ及びメス型７ｂとからなり、シート送り込みガイド８とゆがみ防止溝９を設けた金型７で熱圧して強度の大きい木質容器を成形する。

また複合シートに用いる単板は、前記実施例３のスライス単板に限らず、図８に示すような編み込み単板４・重ね合わせ単板５と図９に示すように木質チップ１とを水分を散布して凍結させた二層複合シート状単板６を熱圧プレス機にセットし、実施例３と同様の条件で熱圧成形して木質容器１１を成形する。

またシート送り込みガイド８は浅底容器を成形する場合には不要であるが、深底容器を成形する場合には、先ずスギの小径木間伐材を１．５ｍｍの厚さにスライス加工して得られた板材を自然乾燥もしくは人口乾燥により含水率が５％〜２５％程度に乾燥させた後に図８に示すような容器の形状に応じた寸法のスライス単板３と図９に示すように木質チップ１とを水分を散布して凍結させた二層複合シート状単板６を熱圧プレス機にセットし、１００℃〜３００℃に加熱されたオス型７ａ及びメス型７ｂとからなり、シート送り込みガイドを長手方向に２箇所・短手方向に２箇所設置し、オス金型７ａの下降スピードに応じて一方向のシート送り込みガイドを先に上昇させ、その後にもう一方向のガイドを上昇させ単板同士が阻害しないように熱圧成形して強度の大きい深底の木質容器を成形する。

また先ずスギの小径木間伐材を１．５ｍｍの厚さにスライス加工して得られた板材を自然乾燥もしくは人口乾燥により含水率が５％〜２５％程度に乾燥させた後に図３に示すような厚み・長さ・幅が１．５ｍｍの立方体の木質チップ１に裁断して図７に示すようにこの木質チップ１に水分を散布して凍結させたシート状単板２を熱圧プレス機にセットし、ゆがみ防止溝９をオス型７ａ及びメス型７ｂの両方の底面と側面との湾曲部分・側面と側面との湾曲部分・縦横部分１０本を設け１００℃〜３００℃に加熱された金型７で熱圧してゆがみの無い木質容器を成形する。

またゆがみ防止溝の縦横部分は前記実施例６の１０本に限らず容器の大きさに応じて５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の間隔であれば何本でもよく、均等であれば斜めでもかまわなく、実施例１と同様の条件で熱圧成形して木質容器１０、実施例３と同様の条件で熱圧成形して木質容器１１を成形する。

現在生産されている木質トレイは複雑な製造工程、高い原材料費のために安価な発泡スチロールトレイには価格面で対抗できず、消費者サイドでは地球環境にはいいものだと理解されてはいるものの、どうしても普及できていないのが現状である。本発明は安価な小径木間伐材の使用が可能なこと、製造工程が簡素化できることで、生産コストがかなり軽減でき発泡スチロールと同価格もしくはそれ以下で販売できると思われ、いままでは観光上のお土産・飾り物としての利用であったものから、果物の贈答箱・和菓子の箱・農産物容器等幅広い分野での利用が可能なことで、林業の新しい形態が確立できるものと思われる。

本発明の製造方法によって成形された木質容器を示す斜視図である。 本発明の製造方法によって成形された強度の大きい木質容器を示す斜視図である。 三辺がほぼ同じ立法体に裁断された木質チップの斜視図である。 同じ厚みで長さ・幅が違う寸法の多角形に裁断された木質チップの斜視図である。 同じ厚み、長さで幅が違う木質スライス単板の斜視図である。 厚み・長さ・幅が違う寸法の多角形に裁断された木質チップの斜視図である。 木質チップを凍結によってシート状にした単板の斜視図である。 木材を多種にカット、又は重ね合わせたスライス単板・編み込み単板・重ね合わせ単板の斜視図である。 図８の単板と木質チップを凍結によってシート状にした二層複合シート単板の斜視図である。 シート送り込みガイドを設けた金型の正断面図である。 ゆがみ防止溝を設けた金型の正面図である。

符号の説明

１ 木質チップ
２ 凍結木質チップシート状単板
３ スライス単板
４ 編み込み単板
５ 重ね合わせ単板
６ 凍結複合シート状単板
７ 金型
８ シート送り込みガイド
９ ゆがみ防止溝
１０ 木質容器
１１ 強度の大きい木質容器

Claims (9)

1. 含水率が５％〜２５％程度に乾燥した木片チップ（１）を接着剤を使用せずに水分を加えて敷き詰め、凍結によってシート状単板に（２）加工したものを１００℃〜３００℃に加熱されたオス型（７ａ）及びメス型（７ｂ）シート送り込みガイド（８）ゆがみ防止溝（９）とからなる金型（７）に投入し熱圧して成形することを特徴とする木質容器の製造方法。
2. 含水率が５％〜２５％程度に乾燥した木材を多種類に加工したスライス単板（３）又は編み込み単板（４）又は重ね合わせ単板（５）と含水率が５％〜２５％程度に乾燥した木片チップ（１）を接着剤を使用せずに水分を加えて敷き詰め、凍結によって何層かの複合シート状単板（６）に加工したものを１００℃〜３００℃に加熱されたオス型（７ａ）及びメス型（７ｂ）シート送り込みガイド（８）ゆがみ防止溝（９）とからなる金型（７）に投入し熱圧して成形することを特徴とする木質容器の製造方法。
3. 前記木片チップ（１）が厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの薄板から裁断されたものであることを特徴とする請求項１及び２記載の木質容器の製造方法。
4. 前記木片チップ（１）が厚さ・長さ・幅が同一寸法の立方体、または厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍ、長さ１ｍｍ〜５００ｍｍ、幅１ｍｍ〜５００ｍｍ裁断されたものであることを特徴とする請求項１及び２記載の木質容器の製造方法。
5. 前記シート状単板（２）が、木片チップ（１）を接着剤を使用せずに凍結によって一定の厚さに加工されたものであることを特徴とする製造方法及び請求項１記載の木質容器の製造方法。
6. 前記複合シート状単板（６）が、木材を１ｍｍ〜１０ｍｍの厚さにスライスされたものを容器を成形するのに必要な形状にカットや重ねて加工したスライス単板（３）・編み込み単板（４）・重ね合わせ単板（５）と木片チップ（１）を接着剤を使用せずに凍結によって何層かの一定の厚さにされたものであることを特徴とする製造方法及び請求項２記載の木質容器の製造方法。
7. 前記金型（７）に、シート状単板（２）・複合シート状単板（６）がメス型金型（７ｂ）に入り易くするためのシート送り込みガイド（８）を設けることを特徴とする請求項１及び２の木質容器の製造方法。
8. 前記金型（７）に、ゆがみ防止溝（９）が深さ０．２ｍｍ〜５ｍｍ、幅０．２ｍｍ〜５ｍｍ、容器底部の寸法に対し５ｍｍ〜３０ｍｍに１本以上の範囲で設けることを特徴とする請求項１及び２の木質容器の製造方法。
9. 請求項１〜請求項８に記載の製法で成形されたことを特徴とする木質容器。

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