JP2006110961A - 木質材片の配向積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結合剤が混和された細長い木質材片をほぼ長さ方向に揃え、かつ、搬送台上に、厚さが厚い木質マットをスムースに積層できる装置を提供する。
【解決手段】結合剤が付着乃至は混和された木質材片を長さ方向に略揃えて並べながら積み重ねる木質材片の配向手段３と、前記木質材片が積層される積層マットに対する搬送手段６とからなり、前記配向手段３は前記積層マットの搬送手段の直上に位置して搬送方向と略平行になるように並列に立設された複数の板３１，３２，…とこれら板を前記搬送手段によるマットの搬送方向に対し斜め上方に向かって振動させる振動機構５を備え、各板の木質材片に接する表面には前記振動に伴い木質材片を蹴り上げる突起３０が設けられている
【選択図】図１−１

Description

本発明は、結合剤を付着乃至は混和した細長い木質材片を配向・積層したマットを加圧成形して高強度木質系複合材料を得る場合、当該マットを得るために使用する木質材片の配向積層装置に関するものである。

結合剤が混和された木質材片を、木質材片の繊維方向（異方性材料の高強度方向）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。
木質材片の配向積層装置としては、木質片を自然落下させ、配向板の間を通過させて配向する種々の装置が知られている（特許文献１，２，３等参照）。

特開平１０−３４６１５号公報 特開昭５９−４８３２４号公報 特公平４−１６０４６号公報

特許文献１には「木材細長片と結合剤とを混合してなる混合物を、平行に併設してなる複数のスリット板の間から落下させ、コール板上に順次堆積させた後、加圧成形してなる木片板状体の製造方法において、上記スリット板のうち、所望の対向するスリット板の間隔を、前記木材細長片の平均長さ寸法の半分以下となるように配する一方、他の対向するスリット板の間隔を木材細長片の平均長さ寸法以上となるように配し、木材細長片を上記スリット板の間から落下させることにより、配向部と無配向部とを形成してなることを特徴とする木片板状体の製造方法」が開示されている。

この製造方法においては、間隔の異なるスリット板を組み合わせて下端辺と搬送装置上面との間に隙間を設けて配置し、スリット板の間に木材細長片を通過させて木材細長片の堆積物に配向の異なる部位を形成している。
木質材片を高度に配向・積層するためには、配向手段であるスリットの間隔を可及的に狭くすることが有効であるが、スリットの間隔を狭めれば狭めるほど、スリット内の積層マットが搬送面から受ける力が小さくなってしまう。この場合、スリットから受ける摩擦の方が搬送面から受ける力が大きくなるとスリット内の積層マットはもはや進行できなくなり、マットが割れてしまったり、製品の密度にばらつき（強度ばらつき、低下）が生じたり、配向積層が困難になったりする。
スリット間隔を狭めなくても、厚みの大きい製品を得るたためにマットを高く積む場合は、スリット間隔を狭める場合と同様に、搬送面から受ける搬送力に対してスリットから受ける摩擦が大きくなり前記と同様の結果となる。
そこで、特許文献１記載の木片板状体の製造方法では、スリット板をマットの搬送方向に往復移動させることにより、即ち水平方向に複動させることにより上記摩擦力を低下させ、木材細長片がスリット板の間で詰まることを防止しようとしている。

しかしながら、実際の設備では機械加工精度の不足により進行方向に対してスリット間隔が若干狭く（-1mm程度のレベル）なっているものがあり、この場合、スリット板をマットの搬送方向に複動させても、木質材片の目詰まりが避けられない。
このように、スリット間隔に対して厚みの厚い製品を得る際、またはスリット間隔を狭めて高配向・高強度の製品を製作する際、加えて、現実問題としての設備的な点からも木質材片がスリット内で流れなくなることがあり、この点の解決が要請されている。

本発明の目的は、上記従来技術が有する問題点を解決し、結合剤が混和又は付着された細長い木質材片をほぼ長さ方向に揃え、かつ、搬送台上に、厚さが厚い木質マットをスムーズに積層できる装置を提供することにある。

請求項１に係る木質材片の配向積層装置は、結合剤が付着乃至は混和された木質材片を長さ方向に略揃えて並べながら積み重ねる木質材片の配向手段と、前記木質材片が積層される積層マットに対する搬送手段とからなり、前記配向手段は前期積層マットの搬送手段の直上に位置して搬送方向と略平行になるように並列に立設された複数の板とこれら板を前記搬送手段によるマットの搬送方向に対し斜め上方に向かって振動させる振動機構を備え、各板の木質材片に接触する表面には前記振動に伴い木質材片を蹴り上げる突起が設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る木質材片の配向積層装置は、請求項１記載の木質材片の配向積層装置において、前記突起が前記配向手段の振動方向の斜め上方向に対しその角度より小さい方向に延設されていることを特徴とする。

請求項３に係る木質材片の配向積層装置は、請求項１または２の木質材片の配向積層装置において、前記突起が板下端より上方で、配向手段下の搬送手段上に積層される木質マット表面上端位置よりも下方に配設されていることを特徴とする。

請求項４に係る木質材片の配向積層装置は、請求項１〜３何れかの木質材片の配向積層装置において、前記突起が積層される積層マット表面の高さに応じて段階的に高さを変えて配設されていることを特徴とする。

請求項５に係る木質材片の配向積層装置は、請求項１〜４何れかの木質材片の配向積層装置において、互いに対向する板表面に異なる高さに配置されていることを特徴とする。

請求項６に係る木質材片の配向積層装置は、請求項１〜５何れかの木質材片の配向積層装置において、配向手段の複数の板の下端と搬送手段表面との隙間が、積層される積層マット表面の高さに応じて徐々に広げられていることを特徴とする。

木材細長片と結合剤とを混合してなる混合物を、平行に併設してなる複数のスリット板の間から落下させ、搬送面上に順次堆積させてマットを形成した後、加圧成形してなる木片板状体の製造方法において、板間スリットの幅がマット厚みに較べて著しく小となったり、マット厚みが板間スリットの幅に較べて著しく大きくなったり、板間の間隔が搬送下流側で狭くなって実質的に板とマット間の摩擦係数が大となると、マットの円滑な搬送を保証し得ず、例えばマットに割れが生じるに至るから、板間スリットの木質材片に搬送方向分力や垂直方向分力を与えることが有効である。
搬送手段の直上に位置して搬送方向と略平行となるように並列に立設された複数の板を搬送方向に対して斜め上方向に向けて振動させると、これらの板の上方から供給されて板間スリットを通過する木質材片が搬送方向分力と垂直方向分力を受けても、往復の±効果のために搬送方向分力及び垂直方向分力は余り期待できない。
しかしながら、請求項１乃至２の木質材片の配向積層装置では、前記の斜め上方向振動の往時に木質材片を上面に載せて蹴り上げる突起を板表面に設けており、逆行時（帰り）
には突起上面による木質材片の蹴り上げなく、前記往時の蹴り上げ効果を充分に発揮させ得、往復全体として木質マットに充分に搬送方向分力及び垂直方向分力を与えることができる。

請求項３の木質材片の配向積層装置では、前記突起が板下端より上方で、配向手段下の搬送手段上に積層される木質マット表面上端位置よりも下方に配設されているから、突起が必然的に木質材片積層途中の木質マット内に位置する状態で木質マットが搬送されていき、前記突起による蹴り上げ効果を確実に発生させることができる。

請求項４の木質材片の配向積層装置では、突起が積層される積層マット表面の高さに応じて段階的に高さを変えて配設されているから、厚い木質積層マット部分に対しては突起の段数を多くし、厚い木質マット部分でも、（積層マット厚み）／（突起の上下間隔）充分に小さくすることにより前記の突起による蹴り上げ効果を全体的に良好に奏させることができる。

請求項５の木質材片の配向積層装置では、互いに対向する板表面間で異なる高さに配置されているから、その両突起が同一高さであるときに発生し易い突起間狭小ギャップへの木質材片による詰りをよく回避できる。

請求項６の木質材片の配向積層装置では、配向手段の複数の板の下端と搬送手段表面との隙間が、積層される積層マット表面の高さに応じて徐々に広げられており、この広げられた箇所での木質マット部分の木質材片の配向は既に上流側の板間スリット通過時に終わっており、その隙間が広げられた分だけ板表面と木質材片との接触面積が減少され、それだけ積層中のマットが板表面から受ける摩擦力を低減できる。

従って、請求項１〜６によれば、木質マットに充分に搬送方向分力及び垂直方向分力を与えて木質材片の詰りを排除して木質マットの割れ等を良好に排除できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の基本的な実施形態について説明する。
図１−１の（イ）は請求項１乃至２に係る木質材片の配向積層装置の一例を示す側面図、図１−１の（ロ）は同じく平面図である。図１−１の（ハ）は配向手段における並列板の側面図を、図１−１の（ニ）のニ−ニ断面図をそれぞれ示している。
図１−１において、６は搬送手段、例えばベルトコンベアである。３は配向手段であり、搬送手段の直上に位置して搬送方向と略平行になるように並列に立設された複数の板３１，３２，……とこれら板を前記搬送手段によるマットＭの搬送方向に対し斜め上方に向かって振動させるバイブレータ５等を備えている。２は配向手段の板間に木質材片を供給するための供給手段、例えばベルトコンベアである。
３０は各板の表面、すなわち木質材片が接触する面に設けた突起であり、板間の木質材片を板の斜め上方向振動に伴い蹴り上げ得るように、その斜め上方に対しそれよりも小さな角度の方向、例えば水平方向に延設してある。

前記供給手段２から配向手段３の並設板３１，３２，…を経て搬送手段６へ木質材片が供給散布され、その散布は図１−１の（イ）において点ａから略点ｂの間で行われるとする。
点ｘにおける木質材片積層高さｈ（ｘ）は、点ａ〜点ｘにおける供給量の累積であり、その単位時間及び単位幅当たりの供給量をＱ、搬送手段６の搬送速度をＶとすると

で与えられ、点ｂでの高さｈは

で与えられる。
而して、Ｑを一定と仮定すれば
ｈ＝ＱＬ／Ｖ
で与えられ（Ｌは点ａ−ｂ間の距離）、点ｂより搬送下流側では木質材片の供給がないから、高さはｈのままである。

前記配向手段３の板３１，３２，…の高さＨ（搬送面からの高さ）は前記ｈよりやや高くされ、幅Ｗは前記Ｌよりもやや広くされている。
前記供給手段２からの木質材片は配向手段３の板間スリットを経て搬送手段６上に堆積され、板間スリット４１，４２，…において細長い木質材片の方向が略搬送方向に向けられ、この配向積層物、すなわちマットＭが搬送手段６で搬送されていく。
この場合、配向手段３内のマット部分と搬送手段６との接触面積をＳ_１、摩擦係数をμ_１、同マット部分と板３１，３２，…との接触面積をＳ_２、その間の摩擦係数をμ_２とすると、マットの割れ等のないスムーズな搬送を保証するには、
Ｓ_１・μ_１＞Ｓ_２・μ_２
の成立が必要である。
而るに、Ｓ２はマットの厚みｈに略比例するから、Ｓ_２＝ｋｈで表すことができ（ｋは定数）、Ｓ_１は板間スリット４１，４２，…の総計幅ｇに略比例するから、Ｓ_１＝ｋ’ｇで表すことができ（ｋ’は定数）、結局ｋｇμ１＞ｋ’ｈμ２、すなわち
（ｋ・μ_１）／（ｋ’・μ_２）＞ｈ／ｇ
が成立する。
従って、（イ）板間スリットの幅ｇがマット厚みＨに較べて著しく小となったり、（ロ）マット厚みｈが板間スリットの幅ｇに較べて著しく大きくなると、この基本式が成立しなくなってマットの円滑な搬送を保証し得ず、例えばマットに割れが生じるに至ることは既述した通りである。（ハ）また、板間の間隔が搬送の下流側で狭くなると、実質的に板とマット間の摩擦係数μ_２が大となるから、この基本式が成立しなくなってマットの円滑な搬送を保証し得ず、例えばマットに割れが生じるに至ることも既述した通りである。

而るに、本発明では、配向手段３の板３１，３２，…を搬送方向に対し斜め上方向に振動させ、この振動に伴い木質材片を蹴り上げる突起３０を板表面に設けているから、配向手段に加えられる振動によりスリット内の木質材片に上向きの力が与えられると同時に進行方向に力が与えられる。スリット内の木質材片は、この進行方向に与えられる力によってスリットから受ける摩擦に打ち勝って搬送方向へ進んで行く。また、積層マットの進行方向に向かってスリットの幅が狭くなっても、スリット内の木質材片が上に押し上げられることで、マットが狭くなった分を上に逃がして木質材片をスリット内での詰まりを排除しつつ進行させることができる。

前記突起は図１−２に示すように搬送方向に間歇的３０１，３０１，…に設けてもよいが、図１−１の（ハ）に示すように直線状に設けることが好ましく、この場合、配向手段
の板に与えられる振動方向斜め上方の角度よりも小さい角度の向きとされる。通常は水平方向に設けられる。

突起の取付け方向が振動方向の斜め上方向より上向きの場合、突起上面側から木質材片に与えられる推進力が搬送方向と逆方向となり、マットの進行が妨げられることになる。振動方向斜め上方の角度よりも小さい角度の向きとすれば、突起上面側の木質材片には振動によって繰り返し上方向の力と搬送方向の推進力が与えられることにより積層高さの高いマットであっても搬送することが容易となる。
この場合、突起下面側の木質材片は突起により進行方向と逆向きの力を突起から受けるが、突起上面側の木質材片が繰り返し推進力を受けるのとは異なり、一度下方向に移動した木質材片では蹴り上げられることがなく、逆方向の推進力を受け難い。

突起の形状は特に限定されないが、木質材片（積層マット）に上向き、または進行方向の力を確実に与えるためには突起上面が平らであり、スリットに対して垂直になっていることが望ましく、三角形状あるいは四角形状等、適宜選択することができる。
上面側が水平でない形状または円形状では、木質材片に与えられる上向き、または進行方向の力が小さくなり、製品の密度ばらつきが発生したり、木質マットの搬送が困難になる。

図１−３の（イ）において、Ａをマットの横断面とすると、点ｐで示すようにできるだけ間隔で均等に分散された箇所で木質材片を蹴り上げて搬送方向分力及び垂直方向分力をマットに均等な分散パターンで与えることが好ましく、その場合の突起の分散パターンとして図１−３の（ロ）に示すものを挙げることができる。
この例では、相互に対向する板表面に同じ高さで設けられた突起が含まれているが、そのような突起間のギャップは比較的狭小であり、このギャップに木質材片が引っ掛かり易いから、図１−３の（ハ）に示すように相互に対向する板表面の突起は異なる高さとすることが好ましい。

図１−４の３０１，３０２で示すように、配向手段内で積層される積層マット表面の高さに応じて突起を段階的に高さを変えて設けると、厚い木質積層マット部分に対しては突起の段数を多くし、厚い木質マット部分でも、（積層マット厚み）／（突起の上下間隔）充分に小さくすることにより前記の突起による蹴り上げ効果を全体的に良好に奏させることができる、かつ、薄い木質積層マット部分に落下される木質材片がマット部分表面上の突起に引っ掛かるのを回避できる。

また、図１−５に示すように、配向手段の複数の板の下端３００と搬送手段表面との隙間は積層される積層マット表面の高さに応じて搬送下流側に徐々に広げることが好ましい。この場合、広げられた箇所での木質マット部分の木質材片の配向は既に上流側の板間スリット通過時に終わっており、その隙間が広げられた分だけ板表面と木質材片との接触面積が減少され、それだけ積層中のマットが板表面から受ける摩擦力を低減させることができる。

板や突起の材質は特に限定されず、適宜のものを選択できる。例えばステンレススチール、鉄、鋼、アルミニウム、ポリ四ふっ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ウレタンゴム等があげられる。板と突起の材質は同一または別材質の何れであってもよい。

突起の板表面からの高さは、木質材片の厚さ、スリットの間隔に応じて適宜選択される。１〜８ｍｍの厚さの木質材片でスリット間隔を２０ｍｍ以下とする場合は、１〜３ｍｍ程度とされる。これより小さいと木質材片に充分に力を与え難くなり、マットの進行に支
障が生じる。逆にこれより大きいと木質材片がスリットと突起の間、または突起同士の間で挟まったり、引っ掛かり易くなりマットの進行に支障が生じる。
また、突起の幅（垂直方向）はマットの進行を妨げないようにできるだけ狭くすることが好ましいが、取り付けの便宜上、通常は２〜５ｍｍ程度とされる。
突起の長さは短いと充分な力を与えることができず、積層された木質マットと配向手段の板（スリット）とが接触する範囲を覆うだけの長さとすることが望ましい。
突起は基本的にスリット下端からスリット内の積層マット表面までの間に取り付けられる。
突起の位置及び数は、積層する木質マットの高さ、スリットの間隔に応じて適宜決められる。木質マットを厚くする場合（前記ｈを高くする場合）は、突起の数を増やして木質マットに与えられる上向き及び搬送方向の推進力を大きくすることが有効である。
また、突起の上下の間隔が広すぎたり、狭すぎたりするとマットに均一に力を与えることが難しくなり、特に広すぎると与えられる力が不足し、狭すぎると木質材片が引っ掛かってマットが進行しにくくなるので、その上下の間隔はスリット幅と同程度に設定することが望ましい。

本発明において用いられる木質材片の樹種としては、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。
上記原料材を木質材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片は、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材片に分級される。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の分級機（木質材片の厚さを基準に連続的に分級する装置）等を用いて分級することができる。

このようにして得られた木質材片は、通常、積層前に塗布、噴霧や混合などによって結合剤と混合される。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る。これらの結合剤は、単独或いは二種以上を使用できる。結合剤は、液状でも粉末状でもよいが、液状の場合は一般に木質材片に噴霧したり、木質材片と撹拌混合して予め木質材片に担持させた状態で配向積層装置に供給される。粉末状の場合は、一般に木質材片と均一に混合した状態で、配向積層装置に供給される。

さらに、木質材片の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排除できる。好ましい含水率としては、０〜３０％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。

木質材片は細長い形状を有する。即ち、樹木の繊維方向が長さ方向と同じ方向とされたチップであり、厚さ及び幅は、いずれも０．１ｍｍ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以下であることが好ましい。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、０．１ｍｍ以下の木質材
片が表面側に配されることもある。

木質材片をほぼ長さ方向に揃えるとは、積層後の表面状態を撮像し、細長い木質材片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、その平均値を算出して行う。ほぼ一方向に配向した状態とは、この方法により、基準線の方向と木質材辺の長軸方向とがなす角度の平均値（平均配向角度）が、±３０°好ましくは±２５°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さ方向と一致する。

搬送手段は、ベルトコンベアの外、ベルトコンベア上もしくはローラーコンベア上に乗載されたコール板も含まれる。結合剤混和乃至は付着木質材片が配向積層された木質積層マットは、搬送手段によって、プレス機のところまで移送され、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に形成される。加熱方法としては、特に限定されないが、例えば、熱盤のように木質材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。
コール板とは、ステンレススチール、鉄、アルミニウム等の所定サイズの金属板であり、その上に配向積層された木質材片を載置して木質積層マットを搬送するものである。

さらに、木質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。

均一な物性を持つ成型品を得るには板同士の間隔は上記溝幅の範囲内で等間隔とされることが望ましい。板同士の隙間間隔が同じであれば、それぞれの溝毎の木質材片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畏れがある。
並列板は帯状板等で互いに連結されて一体とされていることが好ましい。振動手段は、その帯状板又は最外側の板に取り付けられる。連結の方法は特に制限されないが、木質材片が隙間を落下することを妨げない方法でなければならない。例えば一例として、配向手段を構成する板の、上流側上端部又は下流側上端部を、帯板鉄板を溶接等して連結する方法などが挙げられる。
上記板同士の間隔（隙間）の幅と木質材片の厚さとの間には、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、木質材片の厚さが１ｍｍ〜１１ｍｍである場合、溝幅を２０ｍｍ〜４０ｍｍとすることが好ましく、木質材片の厚さが３ｍｍ〜５ｍｍである場合、溝幅を１５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。

複数の板の上端辺は搬送方向に沿って傾斜されていることが好ましい。この場合、板上に架かった細長い木質材片は、板が振動することで滑り易くなり、一部は隙間に落下し、また一部は傾斜に沿って滑り、または跳ねながら移動する。従って、落下した木質材片が板上端辺の同じ場所に滞まって次に落下してくる木質材片に引っ掛かってその落下を妨げることがないようにされる結果、次に投入される木質材片がスムーズに隙間に落下することを促すことができ、搬送装置上に木質材片が一層均一にかつスムーズに配向積層され易くなる。

搬送手段の上面と複数の連結された板の下端との間には、振動時に板下端部が搬送手段上面と衝突しないように所定の距離の隙間が設けられる。配向装置の両サイドの板下端は、配向手段の振幅にもよるが、通常、１〜５ｍｍ程度とされる。１ｍｍより狭ければ、搬送手段が揺れた時に搬送手段上面と板下端とが接触して、搬送手段に損傷を与える可能性があり、５ｍｍより大であれば、そこから木質材片が漏れたり、配向が乱れる畏れがある
。

それ以外の板では、該距離は５〜５０ｍｍ程度とされる。５ｍｍより狭ければ、配向は充分であるが木質材片と板との摩擦が大きくなり、５０ｍｍより大きければ、配向した木質材片が配向手段の振動で乱れてしまう畏れがある。

木質材片は、板同士の間を通過する時にその長さ方向をほぼ揃えられるが、その平均配向角度が３０°を超えると配向が不足して、必要な強度の木質系複合材料が得られなくなる畏れがあるので、通常その角度は±３０°、好ましくは±２５°の範囲にあるようにされる。
しかしながら、平均配向角度が±１０°以内となる木質積層マットを得ようとすれば、通常、木質材片のアスペクト比にもよるが、連結された板同士の間隔を１５ｍｍ以下にすることが必要となり、木質材片が板同士の隙間に詰まり易くなる。
また、積層高さが３０ｍｍ未満である場合、積層される木質材片の数が少なくなり、得られる成形品の強度ばらつきが大きくなり易く、１００ｍｍを超える場合には、配向積層時に積層マットが割れ易くなる傾向が見られるので、通常、積層高さは、３０〜１００ｍｍの範囲とされることが多い。
例えば、搬送速度０．２〜３ｍ／分で、平均配向角度（木質材片の長軸方向と木質積層マットの搬送方向とがなす角度の平均値）が１０〜２５°、積層高さが３０〜１００ｍｍである木質積層マットを得る場合、振動の角度としては、搬送装置の進行方向に向かって、仰角１０°〜７５°程度が好適である。

振動方向が、仰角１０°未満であったり７５°を超える場合には、積層高さを高くしていくと、木質材片が板同士の隙間に詰まり易くなる。
振動の振幅、又は振動数は、板上に跨った木質材片が隙間に落下し、かつ落下して搬送装置上に配向し積層された木質材片が、再び滑ったり踊り出したりしてその配向が乱れない程度であれば良く、供給される木質材片の量や性状、サイズ等によって適宜選択して決められる。

バイブレータの取り付け構造は、木質材片の投入に影響が出なければ、特に限定されない。例えば、前述のような複数の板同士が金属板等で連結されている場合は、その金属板に取り付けることができる。また、バイブレータは、特に限定されないが、振幅、振動数又は振動方向が可変であって、状況に合わせて最適の振動条件を選択できるものが好ましい。

次に、本発明のより具体的な実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図２−１は本発明の木質チップの配向装置の斜視図である。
本発明の配向積層装置１は、木質チップ供給装置２と配向装置３と搬送装置６とから構成される。配向装置３は、複数の金属製板３１、３２、・・・が搬送方向に沿って並列に立設され、隙間４１、４２、・・・が構成されている。複数の板３１、３２、・・・は、端部が金属帯５１で溶接して連結され、その金属板５１に振動手段として、振動付与装置５が接続されている。
板３１、３２、・・・の上端辺は、搬送方向に向かって徐々に低くされた傾斜とされている。又、板３１，３２、・・・の下端と搬送装置６の上面との間には、隙間が設けてある。
各板の相互に対向する表面には、図２−１の（イ）及び（ロ）〔図図２−１の（イ）のロ−ロ断面図〕に示すように、突起３０が多段で、かつ次に述べる板の振動方向の斜め上方向より小さい角度の方向で設けられている。

振動付与機構５は、配向装置３の両サイドの２枚の板に跨がって設けられた金属板５１
に、バイブレータ５２と配向積層装置１全体を支持部５４に支持するバネ５３とで構成されている。なお図示の場合は、バネ５３は配向積層装置１の四隅に設けられているが、この数と支持位置又は支持方法は特に限定されるものではなく、配向積層装置が安定して振動するようにされていれば、どのような方法であってもよく、装置重量やサイズ又は重心位置等により適宜状況に応じた好適な方法を選択して設計することができる。

搬送手段６は、その搬送方向が、板３１、３２、・・・と平行になっている。また、配向装置３の板３１、３２、・・・の上端部には、後で詳述する結合剤付き木質チップＰの供給手段２が配置されている。

供給手段２は、ベルトコンベヤ２１とその表面に平行なリング状の凸条２３が複数本設けられた均しローラ２２とを備えている。

図２−１及び図２−２の配向積層装置に用いられる木質材片の製造方法の工程を、図３−１〜図３−３に示す。図３−１は破砕木質材片を分級する工程、図３−２は高温高湿室で含水率を調整する工程、図３−３は結合剤を混合する工程をそれぞれ説明する模式図である。
まず、図３−１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片Ｐ１を分級機７（本例では、ウェーブローラー方式の分級機）で分級し、厚さ１ｍｍ〜１１ｍｍ、長さ１ｃｍ〜１５ｃｍの分級済の木質材片Ｐ２を得る。
つぎに、図３−２に示すように、木質材片Ｐ２を温度４０℃〜１１０℃、相対湿度１％〜６０％の雰囲気に保たれた恒温恒湿室８に入れて１２時間以上放置し、含水率調整済みの木質材片Ｐ３を得たのち、図３−３に示すように、ドラムブレンダ９に投入し、結合剤１０をドラムブレンダ９内の木質材片Ｐ３にスプレー散布し、ドラムブレンダ９内で木質材片Ｐ３に結合剤１０を担持させて結合剤付き木質材片Ｐを得る

そして、このようにして得られた結合剤付き木質材片Ｐを、図２−１に示されるように、供給手段２のベルトコンベヤ２１に載せて均しローラ２２によって、ベルトコンベヤ２１上の結合剤付き木質材片Ｐの厚みを略一定になるように均しながら配向装置３の隙間４１、４２、・・・に連続的に供給する。配向手段３では、振動付与手段５によって配向手段の板３１、３２、・・・を振動させ、この振動によって板の上に架かった結合剤付き木質材片Ｐが隙間４１、４２、・・・に落下し、隙間４１、４２、・・・によって配向されながら搬送手段６の搬送面上に積層されていく。

なお、バイブレーター５２は、配向手段３のどこに取り付けられていてもよいが、配向手段全体に異常振動や残留振動が発生しないように、重心バランスを取っておかねばならないことはいうまでもない。振動方向は、ベルトコンベア６の進行方向（ＭＤ）に向かって、ベルトコンベア６の面から上方、斜め上前方、又はベルトコンベア６の横断方向（ＴＤ）となることが好ましい。但し、木質材片Ｐの供給量が少ない場合は、斜め上後方に振動しても、板３１、３２、３３、・・・の上に架かった木質材片Ｐは隙間４１、４２、・・・に落下するので、場合に応じて適宜変更することができる。又、配向手段３の要部には、振動する配向手段３全体を支持するための支持スプリング、例えば複数の支持スプリング５４が設けられている。

配向状態を保ちながら落下した木質材片Ｐは、搬送手段６の上面で直接、または、先に搬送装置６上に載った木質材片Ｐの上で受けられ、所定の厚みの木質積層マットＭになるように次々に積層されるとともに、この木質積層マットＭが搬送手段６によって図示していないプレス装置に向かって搬送されていく。送られてきた木質積層マットＭがプレス装置でプレス成形されて木質系複合材料が得られる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態のように、板３１、３２、３３、・・・の側方補強板等を設け、これにバイブレータ５２を直接取り付ける方法以外に、配向装置３全体をバネによって吊り下げることも可能である（図示せず。）。
上記の実施の形態では、搬送手段６にベルトコンベヤが使用されているが、ローラーコンベヤを用いることもできる。また、上記の実施の形態では、木質材片Ｐがベルトコンベヤ６上に直接受けられるようになっていたが、コンベヤ上にコール板（図示せず）を載せ、この板の上に木質材片Ｐを堆積することもできる。

木材廃棄物処理業者から購入したボード用木質材片Ｐ１を、ウエーブローラー方式の分級機７（ウエーブローラースクリーン、たいへい社製）を用いて分級し、厚さ１〜８ｍｍの木質材片Ｐ２を採取した。この木質材片Ｐ２を、雰囲気温度５０℃の加熱オーブン８中に２４時間放置し、含水量５．２重量％になるまで含水量を調節し、含水率調整済みの木質材片Ｐ３とする。
次いで含水量を調節した木質材片Ｐ３を、ドラムブレンダー９に投入し、イソシアネート系接着剤１０を木材に対し５重量％となるように混和した。このようにして得た木質材片Ｐを配向積層装置１に投入し、配向積層を行った。

この実施例で用いた配向積層装置は、図２−１及び図２−２に示すものである。
配向手段３には、長さ４００ｍｍ、高さ５００ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのステンレススチール板をスリット間隙１７．５ｍｍで並列して立設し、板下端とベルトコンベア面との間隔を３ｍｍとし、板下端を中央部分から出口に向かって切り上げる形状としたものを使用した。板上端は、ベルトコンベアーの進行方向に向かって水平から１０°の傾斜面とした。
突起は、図２−２の（イ）において、板の下端から５ｍｍ、及び３０ｍｍの位置に水平に取り付けた。突起の高さは１ｍｍ、幅３ｍｍであり、下端から５ｍｍの位置に長さ２１０ｍｍの突起を１本、下端から３０ｍｍの位置に長さ３６０ｍｍの突起を１本、図２−２の（ロ）に示すように、それぞれ相互に対向する板表面に取り付けた。

配向積層装置全体を帯状に巻き回して金属ベルトが設けられ、個々の板３１、３２、３３、・・・は、ベルトコンベア６のＭＤ方向の端部で金属ベルト５１に溶接されて、全体が一体となるように構成されている。金属ベルトの、ベルトコンベア６のＴＤ側サイドに、バイブレーター５２（振動モーター ＲＶ−２４Ｄ、神鋼電機社製）が、振動方向が水平から２５°斜め上前方となるように固定されている。金属ベルト５１の四隅位置に、支持スプリング５３が設けられて、配向積層装置１全体を、支持台５４の上に支持している。 振動方向は水平方向に対し上方略２５°とし、振幅２ｍｍ、振動回数１７１０回／分とした。
搬送手段には、ベルトコンベアー上にコール板を乗載したものを使用し、搬送速度を１ｍ／分とした。
上記の処理を行った木質材片Ｐを木質材片供給手段２から自由落下により配向手段２の上流側端部に投入して厚み５０ｍｍの木質積層マットＭを形成した。

(比較例１)
実施例１に対し、突起を省略した以外、実施例１に同じとした。

（比較例２）
図４に示す底板を有する従来型の配向積層手段（特許文献３に準じた手段）を用い底板の傾き１０°、振動条件を振幅０．８ｍｍ、振動回数３６００回／分とした以外は実施例
１と同じとはして木質積層マットＭを形成した。
この比較例で用いた配向手段は、本発明の実施例１で示された配向手段に対し各板の下端に底板Ｂを設けた以外は実質的に同じ構成である。この配向積層手段では、上流側に落下した木質材片が、傾斜面とされた底板Ｂの上に積層され、装置の振動によって傾斜面に沿って下方に送り出されていく。

(比較例３)
振幅１．２ｍｍ、振動回数３５００回／分とした以外は比較例２と同じとした。

前記実施例並びに比較例により木質積層マットを形成した結果、実施例１では、スムーズに形成でき、木質材片Ｐの詰りの発生は皆無であった。
これに対し、比較例の何れにおいても木質材片Ｐの詰りが発生し、比較例１では軽度のマット割れが、比較例３では中度のマット割れが、比較例２では重度の割れが観られた。
特に、比較例３では、配向積層装置内で木質マットの移動速度が上昇して部分的に厚さが薄くなる箇所が発生し、木質マットがベルトコンベア上に移載する際、木質マットが先に移載した木質マットに乗り上げてチップの配向方向が水平方向から垂直方向にずれる現象が発生した。

本発明の木質材片の配向積層装置の基本的構成を示す図面である。 図１−１の配向積層装置における並列板の構成の一例を示す図面である。 図１−１の配向積層装置における並列板の突起の配置パターンを示すための図面である。 図１−１の配向積層装置における並列板の突起の長さに対する配置パターンを示すための図面である。 図１−１の配向積層装置における並列板の下端構成を示すための図面である。 本発明に係る木質材片の配向積層装置の実施例を示す図面である。 同上実施例における並列板の突起を示すための図面である。 破砕木質材片を分級する工程を説明するために使用した図面である。 高温高湿室で含水率を調整する工程を説明するために使用した図面である。 結合剤を混合する工程を説明するために使用した図面である。 比較例で用いた、従来型の配向装置を示す図面である。

符号の説明

２ 供給手段
３ 配向手段
３０ 突起
３１、３２、・・・ 板
４１、４２、・・・ 隙間
５ 振動付与手段
６ 搬送手段
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 木質材片
Ｍ 木質積層マット

Claims (6)

1. 結合剤が付着乃至は混和された木質材片を長さ方向に略揃えて並べながら積み重ねる木質材片の配向手段と、前記木質材片が積層される積層マットに対する搬送手段とからなり、前記配向手段は前記積層マットの搬送手段の直上に位置して搬送方向と略平行になるように並列に立設された複数の板とこれら板を前記搬送手段によるマットの搬送方向に対し斜め上方に向かって振動させる振動機構を備え、各板の木質材片に接する表面には前記振動に伴い木質材片を蹴り上げる突起が設けられていることを特徴とする木質材片の配向積層装置。
2. 前記突起が前記配向手段の振動方向の斜め上方向に対しそれよりも小さな角度の方向に延設されていることを特徴とする請求項１記載の木質材片の配向積層装置。
3. 前記突起が板下端より上方で、配向手段下の搬送手段上に積層される木質マット表面の上端位置よりも下方に配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の木質材片の配向積層装置。
4. 前記突起が積層される積層マット表面の高さに応じて段階的に高さを変えて配設されていることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の木質材片の配向積層装置。
5. 前記突起が互いに対向する板表面に異なる高さで配置されていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の木質材片の配向積層装置。
6. 配向手段の複数の板の下端と搬送手段表面との隙間が、積層される積層マット表面の高さに応じて徐々に広げられていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の木質材片の配向積層装置。

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