JP2006510510A - 圧縮木材製品及びその製造 - Google Patents

Abstract

記載されている本発明は、圧縮変形の固定を達成するような様式で、木材製品を圧縮する方法である。本方法には、二つの圧縮工程が含まれる。これらの工程の間に、木材を脂肪酸で被覆・含浸する。第二の圧縮工程の後に、木材をアニーリングして、圧縮機をセットする。製品は、床材、パネル材、及び木材製品の製造に使用される。

Description

本発明は、圧縮木材製品の製造に関するものである。とりわけ、本発明は、木材繊維の圧縮が、永久に固定される圧縮木材製品の製造方法に関するものである。

軟質木材及び硬質木材は、いずれも、圧縮して、密度を高くした、硬い製品にすることができるということが、当該技術においては、公知である。これを達成するためには、熱、蒸気、圧力、及び化学物質（接着剤を含む）の使用を含めた多くの方法がある。木材変形の加工の目的は、効率が良くかつ環境に与える影響が最小限である方法で、木材の高密度化及び製品における高密度化の永久的な固定を共に達成することである。

軟質木材の圧縮変形の永久的な固定を達成するための可能な方法についての議論は、Inoueに見出される（参考文献を参照）。その論文の著者は、木材の圧縮変形を永久に固定する三つの方法を提案した。第一は、アセチル基を用いて、木材が水を寄せ付けないようにすることであった。第二は、パラ-ホルムアルデヒドを用いて、木材の成分間に架橋を形成させることであった。第三は、圧縮木材を酸及び塩酸に浸漬することによって、変形により蓄積された弾性エネルギーを解放することであった。

US 3,981,338では、皮をはぎ、乾燥した丸太をモールド内で圧縮し、そこで丸太を液状の接着剤に浸漬する方法が、記述されている。丸太を、モールド内で、最終的に要求される厚さよりも薄い厚さに圧縮した。それから、丸太を接着剤に浸漬したまま、放置して膨張させ、最終的な望みの厚さに圧縮し、高温にさらして、接着剤が硬化できるようにした。

US 4,606,388では、低い密度の木材を圧縮する方法が、記述されている。緑色の状態の木材の部材をアンモニアにさらし、それを可塑化して、スポンジ状の形態にする。それから、一連の圧縮サイクルの対象となり、乾燥する。

公開された日本国出願、特開平10-217210；特開平11-114915；及び特開平11-320510では、高圧圧縮装置を用いた圧縮木材の形成方法が、記述されている。

US 5,343,913では、木材を高温及び高水蒸気温で柔軟にすることを含めて、木材を圧縮し、それから、木材を圧縮成形して、もとの厚さの二分の一から三分の一に縮小する方法が、記述されている。予め決められた期間の間、木材を圧縮された状態に維持することによって、圧縮が固定される。

永久に固定された密度を高くした木材の製造方法を提供することが、本発明の目的であり、それは、上述の方法の代わりの方法となるか、又は少なくとも、公衆に有用な選択肢を与えるものである。

従って、本発明は、圧縮木材製品の形成方法であって、以下の工程：
水分量が約30-40％（w/w）の軟質木材の一片又は数片を第一の加熱圧縮工程にかけて、そこで、軟質木材の密度を第一の予め決めた水準まで増加させ、且つ水分量を約3-8％（w/w）の間にまで減少させ；
前記第一の圧縮工程から前記木材を開放し、前記圧縮木材を脂肪酸で被覆及び含浸し；
前記含浸した圧縮木材を第二の加熱圧縮工程にかけて、そこで、前記圧縮木材の密度を第二の予め決めた水準まで増加させ、水分量をさらに減少させ、前記脂肪酸を前記圧縮木材中にさらに含浸させて；
前記第二の圧縮工程から前記木材を開放し、前記含浸した圧縮木材を放置して、室温に冷却しながらアニーリングする：
を含む前記方法であると概して言ってもよい。

別の実施形態においては、本発明は、圧縮木材製品の形成方法であって、以下の工程：
水分量が約40-50％（w/w）の拡散した多孔質の硬質木材の一片又は数片を第一の加熱圧縮工程にかけて、そこで、硬質木材の密度を第一の予め決めた水準まで増加させ、且つ水分量を約4-8％（w/w）の間にまで減少させ；
前記第一の圧縮工程から前記木材を開放し、前記圧縮木材を脂肪酸で被覆及び含浸し；
場合によっては、前記木材が硬質木材であるならば、前記含浸した圧縮木材を第二の加熱圧縮工程にかけて、そこで、前記圧縮木材の密度を第二の予め決めた水準まで増加させ、水分量を最終製品の要求に適するように、2-4％（w/w）まで減少させて、前記脂肪酸を前記圧縮木材にさらに含浸させ；
前記第二の圧縮工程から前記木材を開放し、前記含浸した圧縮木材を放置して、室温に冷却しながらアニーリングする：
を含む前記方法であると概して言ってもよい。

好ましくは、前記木材製品が、軟質木材であるならば、前記軟質木材は、前記第一の圧縮工程の前に、予備的な乾燥工程にかけられる。

好ましくは、前記木材製品が、硬質木材であるならば、前記硬質木材は、前記第一の圧縮工程の前に、予備的な乾燥工程にかけられる。

好ましくは、前記予備的な乾燥工程は、加圧乾燥工程である。

好ましくは、前記第一の圧縮工程は、5分間まで持続する。

好ましくは、前記第一の圧縮工程は、木材の種類に応じて、50 kg/cm²から114 kg/cm²の圧力で行う。

好ましくは、前記第一の圧縮工程の温度は、140℃から185℃の範囲である。

一つのこれに代わる方法としては、前記木材が、軟質木材であるならば、前記第一の圧縮工程の前に、蒸気熱又は200℃までのなんらかの他の熱にさらす。

好ましくは、前記圧縮木材は、加熱バスのみを通過させることによって、又は減圧室と組み合わせた加熱バスを通過させることによって、含浸される。

好ましくは、前記バス又は圧力タンクは、約60℃から120℃の温度に加熱する。

好ましくは、前記脂肪酸は、非水溶性の担体中にある。

好ましくは、前記非水溶性の担体は、パラフィンである。

一つのこれに代わる方法としては、前記に脂肪酸は、ステアリン酸である。

別の実施形態においては、前記脂肪酸は、パルミチン酸である。

別のこれに代わる方法としては、脂肪酸は、パルミチン酸とステアリン酸の混合物である。

好ましくは、前記第二の圧縮工程は、60℃から140℃の間の温度で行う。

好ましくは、前記第二の圧縮工程は、3分間から6分間行う。

好ましくは、前記第二の加熱圧縮工程から得た前記木材を照射に曝露することによって、前記アニーリング（annealing）を補助する。

好ましくは、前記照射は、赤外線照射である。

第一のこれに代わる方法としては、前記照射は、マイクロ波照射である。

第二のこれに代わる方法としては、前記照射は、ガンマ線照射である。

好ましくは、加工には、丸太を断片に切断する予備的工程が含まれる。

ある実施形態においては、前記断片は、フリッチ（flitch）である。

好ましくは、前記フリッチは、薄切りにされている。

別の実施形態においては、前記フリッチは、薄切りにする前に、赤外線照射にさらされる。

別の実施形態においては、丸太は、予め決められた厚さを有するサイドスラブ木材に切断され、それにより、フリッチの寸法のパラメーターが確立される。

好ましくは、前記丸太が、拡散した多孔質の硬質木材であるならば、それから切り出される前記フリッチ又はスラブは、さらなる処理の前に、4週間まで貯蔵される。

一つのこれに代わる方法としては、前記木材は、熱水又は過熱蒸気に浸漬する予備的工程にかけられる。

好ましくは、前記木材は、蒸気加熱の前に、及び前記第一の圧縮工程の前に、その水分量を減らすための予備的な乾燥工程にかけられる。

ある実施形態においては、前記乾燥工程は、減圧乾燥である。

ある実施形態においては、アニーリングした後の前記圧縮木材製品は、さらなる乾燥工程にかけられる。

さらなるこれに代わる方法としては、前記のさらなる乾燥工程の後に、補助的なパケット組み立て圧縮工程（supplementary packet assembling compression step）を行う。

好ましくは、前記組み立て圧縮工程は、室温で行う。

別のこれに代わる方法としては、前記組み立て圧縮工程から得た前記圧縮木材は、さらなる加工にかけられる。

好ましくは、前記さらなる加工には、修飾した木材の圧縮した断片を一緒に積層し、又は他の木材繊維のパネルと共に積層することが含まれる。

本発明は、個別的に又は集合的に、本出願の明細書で言及された又は指摘された部分、要素、及び特徴、及び前記部分、要素、又は特徴のうちのいずれか二つ以上の任意の組合せ又は全ての組合せであると概して言ってもよく、本発明に関連する技術において、公知の同等物を有する特定の完全体が、本文では言及され、そのような公知の同等物は、あたかも個別に示されたかのように、本文に組み込まれたものとみなされる。

丸太の加工-木材の準備
本明細書中において、「水分量」という表現は、水を含む木材の乾燥重量のパーセンテージとして表記した水の重量を意味する。

図１を参照にすると、工程1は、切断した丸太の作業場への輸送である。工程2は、丸太の選択である。選ばれた木材が、パイナス・ラディアータ又はその他の軟質木材の種類であるならば、約5から6メートルの長さの木材の根元の丸太が選ばれる。別のこれに代わる方法では、枝の間の節間の間隔が長い丸太が選ばれる。丸太の最適化コンピュータプログラムを用いると、木節の間の長さを選択的に切断することも可能である。

若い木を選択することも、もちろん可能であり、その場合、本発明のある態様に従って、木節が加工されることが、意図されている。

工程3は、軟質木材の丸太の皮をはぐことであり、それは、当該技術で公知の従来の方法で行われる。

工程4は、丸太をある長さに切断することである。切断の方法は、従来の製材機械である。選択する長さは、走査及び最適化のソフトウエアにより決定される。

走査及び最適化のソフトウエアの使用は、図１の工程5に示されている。丸太を指定されたフリッチの切断パターンにのこぎりで切るのを助けるための丸太の末端走査装置及び三次元の包括的な丸太の計測装置の両方によって、選択された丸太は、走査され、最適化される。また、この技術により、低級の丸太又は丸太の欠陥部材から、有用な木材の部材を切り出すことができる。丸太の入力データは、製品の出力ボリュームと関係付けることもできる。市販の最適化を行うためのソフトウエアのパッケージを用いて、生産を最適化するために、加工は、連続的な監視下に置かれている。

第一の丸太をのこぎりで切る工程6は、コンピュータ化された丸太の走査及び最適化の好ましい方法によって行うことができ、軟質木材の核の木材の直径とスラブ木材の幅の間の関係に基づいたフリッチの切断パターンが確立され、製品の要求に応じたそれぞれの丸太の木材の回収が最大限になる。

図２は、いかにしてフリッチが、番号6、7、8A、又は8Bでのこぎりで切られ、標準的なフリッチの切断と比較して、最適化された「幅の広い断面」のスラブ木材が得られるかを説明している。幅の広い断面のフリッチは、様々な切断パターンに応じて切断してもよく、明確に1/4にのこぎりで切られたフリッチの幅が得られ、スラブ木材の厚さも、生産スケジュールに合うように切断される。

図２で図解されているように、丸太32は、実線で図示されたのこぎりの切断にかけられる。四分の一にのこぎりで切られるスラブ木材の主な断片は、左側及び右側で生み出され、40及び41と番号を付けてある。丸太の中央には、核木材36がある。直接、核木材36を取り囲むその他のフリッチ38（そのうちの一つのみに、参照の番号がふってある）がある。

小さな隅の断片34及び35によって図解されているように、スラブ木材をより小さな断片に切断してもよい。40a、41a及び41bのようなスラブ木材の小さな断片も、図解されている。断片34及び35のような小さな隅の断片は、50 mmの最小限ののこぎりの幅に切断されるはずである。残りは、スラブ木材の廃棄物であり、それは、切り屑にされるか又は燃料として使用される。図２のフリッチ42、44、及び46は、図１を参照にして、全て四分の一にのこぎりで切り、薄切りにされた木材であり、それは、番号10で薄切りにする方へと進行する。

丸太の分解の本方法では、丸太の根元の木材を標的とすることによって、パイナス・ラディアータの軟質木材の切断ができるようになり、それは、丸太を刈り込む計画によって達成され、本方法によって、2メートルから6メートルの長さの丸太を利用して、木材の利用及び木材の質を最大限にすることができるようになる。本方法により、核木材の修飾及び品質向上がなされ、修飾された高価な外側の木材パネルの外装材向けの適切な基材として、この材料をまとめることができ、また、修飾された核木材を構造製品に積層することができるようになる。これに代わる方法としては、他のファイバーボードの選択肢又は他の適切な材料（金属又は合成物質）を基材として使用してもよい。

その後の加工のための木材の準備の助けになる二つの代替的な任意の工程を、工程9A又は9Bで図解したように行ってもよい。工程9Aにおいては、硬質木材のフリッチ又はスラブは、木材を柔軟にするために、熱水、「ポンディング（ponding）」、又は蒸気に浸してもよい。これに代わる方法としては、工程9Bにおいてフリッチの表面を、赤外線照射を用いて加熱してもよい。

この木材加熱工程により、残りの木材繊維が、さらに破壊され、加熱バス及び／又は減圧化学物質含浸工程21において、脂肪酸化合物の浸透を最大限にするのに役立つ。

これらの工程は、木材繊維の細胞構造の固定を達成するのに役立ち、また、これらの工程により寸法安定性も増大する。修飾された木材は、接着剤、及びUV照射を遮るように設計されたUV顔料を含む透明な表面コーティングを、その後塗布するのに適している。本方法は、木材の表面の破壊を少なくするように設計されている。圧縮木材は、いくらか圧縮に比例して、強度が増大し、修飾木材を層に積層した場合の強度よりも強い。

これに代わるある別の方法においては、丸太は、フリッチにのこぎりで切られ、それから、それは、のこぎり／薄切りの工程10又は19で、複数の刃ののこぎりで切られるか、又は薄切りにされる。別のこれに代わる方法においては、のこぎりで切った丸太から得た選択された幅のスラブ木材の断片を、のこぎりの工程11で、再びのこぎりで切る。

これに代わる硬質木材をのこぎりで切る方法には、丸太を短い長さに縮小することが含まれ、それは例えば丸太の「センタードライブ」の水平な丸太の帯のこぎりを用いた2-3メートルの丸太の長さである。そのようなのこぎりは、丸太のテーブルの高さを自動的に調節でき、連続した薄い切断の順序及び自動的な丸太の旋削ができるようになり、丸太が特定の厚さの範囲に切断される。この工程のその後の切断により、工程12での複数ののこぎりによる幅となる。

それから、様々な切断が、工程13Aで重ねられ、次の段階へと運ばれる。

木材の乾燥
それから、薄切りにされた木材は、場合によっては乾燥する。好ましい実施形態においては、乾燥は、真空ドライヤー14A又は14Bで行われ、そこでは、真空と共に過熱蒸気を使用することによって、乾燥を補助してもよい。

軟質木材を予備乾燥する好ましい方法は、ファンの付いた真空ドライヤー中で木材のフリッチ及び鋭利なスラブ木材を共に乾燥することであり、木材は、木材又はプラスチックのフィレットの間の層に配置する。これは、工程14Aで行われる。

拡散した多孔質の硬質木材を予備乾燥する好ましい方法は、それぞれの木材の層の間の加熱されたプレートを用いて、真空／加圧ドライヤー中で行い、常に一番上の圧力は、乾燥の間の木材の収縮に適応するようにする。これは、工程14Bで行われる。

のこぎりで切った木材の細長い一片及び再度のこぎりで切った材木は、拡散した多孔質の硬質木材に関しては約40-50％（w/w）、軟質木材に関しては30-40％（w/w）の好ましい水分量まで乾燥する。

工程14Aでは、そこにはファンの付いた真空ドライヤーがあるが、木材の層は、木材又はプラスチックのフィレットによって分離され、材木の層の間の過熱蒸気の動きが促進される。この動きにより、軟質木材（パイナス・ラディアータのようなもの）の乾燥における利点が得られ、とりわけ、大きなフリッチの寸法に関しては、そうである。複数の薄切り／のこぎり切断の選択肢15が、この乾燥工程の後に行われる場合、この方法は好ましい。パイナス・ラディアータの水分量は、通常は140-150％（w/w）を超えるが、この予備乾燥工程により約35-40％（w/w）に減少し、次ののこぎり切断及び圧縮工程への準備が整う。

工程14Bで予備乾燥工程を行うのに適した真空プレス／ドライヤーは、四角い断面の真空乾燥オーブンであり、それは通常80-90℃の温度で操作され、ドライヤー中は、約150-200 Mbarの絶対圧力の減圧である。減圧の結果として、水分は、木材の中央から外へと除去される（従来の乾燥と反対）。水は、蒸発し、過熱蒸気になり、乾燥が酸素のない雰囲気下であるので、これにより、木材が明るい色のままであることが保証される。

この予備乾燥工程の間、木材の層に常に一番上の圧力をかけることが好ましい。その上、加熱プレートは、それぞれの層の間に準備され、木材を平面かつ直線に保つ。木材の表面での10,000 kg/m²までの好ましい圧力は、木材の収縮を補正するのに役立つ。こうした圧力は、第一の圧縮工程17の前に、この第一の工程の硬質木材の乾燥の途中で、細胞が崩壊するのを避けるのにも役立つ。

加熱プレートと加熱材木との間で、この工程の途中で生じた蒸気により、乾燥工程の間、木材の表面は濡れた状態に保たれる。コンピュータ制御の設定は、木材の種類に応じて調整され、正確な水分量の設定が得られる。拡散した多孔質の硬質木材を予備乾燥すると、水分量は、好ましくは40-50％（w/w）に減少し、次の圧縮工程への準備が整う。

工程14Bでの真空／加圧乾燥及び工程14Aでのファンの付いた真空乾燥により、木材の樹脂中のテレピン油が蒸発する。ベータピネンのような少量の化学物質の抽出物は、ドライヤーの出口で分離してもよい。樹脂は、もろい糖の物質として、木材の表面に出てくるが、これは容易に除去できる。この乾燥方法により、製品に均一な明るい表面の色が付与され、また、その後の積層で良い接着が得られる。また、それにより、本発明の製品の表面のコーティングの均一な被覆が可能になる。

代替的なのこぎり切断の工程
工程15では、乾燥工程14Aの後に、軟質木材のフリッチを薄切り（図２における42、44、及び46のような薄切り）に切ってもよい。これは、上述した工程10での操作の代替となるものである。

フリッチが、節の付いた丸太（パイナス・ラディアータのようなもの）から得たものであれば、それらは、やはりクロスカットされ、予め決めた長さになるように、末端が接合される。それから、これらは、望みの長さのフリッチと組み合わされ、後の加工工程へと向かう。

工程16では、工程15である長さに切断された断片が、オーバーヘッドガントリーによって、層になって持ち上げられ、第一の圧縮工程17へと進む。ガントリーは、好ましくは、当該技術で公知の真空クランプ機構を備え付けている。

第一の圧縮変形
木材の種類に応じて、工程14A又は14Bで木材を最初に部分的に乾燥した後、木材は、工程17での圧縮にかけられる。圧縮前の水分量が35-45％（w/w）の拡散した多孔質の硬質木材の材木に関しては、圧縮は、最初の木材の厚みの25％から40％の範囲内である。

圧縮前の水分量が40％（w/w）の部分的に乾燥した軟質木材の圧縮に関しては、圧縮を少なくし、木材の細胞を完全に閉鎖しないようにすることができ、そのような木材に関しては、約20-30％の圧縮因子を用いる。

そのような圧縮に要求される圧力及び熱は、以下のことに基づく：
薄い木材の細長い一片又は塊が、強度及び正確な熱の放散のために使用される250 mmの厚さの二つの加熱プラテンの間に、40 mpmで運ばれる。熱い油又は蒸気を加熱媒体として使用してもよい。温度は、軟質木材に関しては180℃まで、硬質木材に関しては200℃までの好ましい範囲に維持される。高圧下では、特別なスチールのコンベヤーを使用してもよい。

木材の細長い一片中に節の付いている軟質木材の圧縮に関する別の実施形態においては、入れ替え可能な圧縮マットが使用される。マットは、熱の転移に適しており、かつ、圧縮すべき様々な位置に付いている節（通常周りの木材より硬い）に対して、表面の弾性が十分である。

硬質木材の圧縮に適している圧縮力は、約95 kg/cm²までであり、軟質木材に関しては、60 kg/cm²までの圧力である。プレートは、水圧で作動する。

工程17での使用に適する圧縮装置の機械は、圧縮工程の後に木材を取り出すのを容易にするための振動機能を備え付けており、加熱プレートからの自動的な外部の供給が得られる。機械は、多段階の圧縮装置を備え付けており、圧縮工程の途中で、木材が吹き飛ばされるのが避けられる。機械には、要求される様々な木材の厚みに応じて設定すべきスペーシングバーが含まれる。機械は、コンピュータ化された深さの設定によっても制御されており、それは、木材の種類及び水分量に応じて、プログラムすることができる。

硬質木材についての圧縮工程は、「グリーンソーン」（丸太をのこぎりで切った後、直接加工した木材）から開始することもできるし、あるいは工程14A又は14Bでの予備乾燥工程の後に開始することもできる。いずれの場合においても、十分な圧力と熱を使用して、加工の次の工程の前に、水分量を約4-6％（w/w）まで下げる。

一旦、木材の細長い一片が、圧縮変形室から取り出されると、熱と圧力のために、木材は、展性のある柔軟な状態になっている。もし、節のある木材を圧縮するのであれば、次の工程の前に、表面形成／較正の工程にかけられる。

ニュージーランドのノートファーガスのブナの種類や早く成長するユーカリの硬質木材のような乾燥するのが難しい材木の複雑な細胞構造に束縛された水は、この工程で除去される。両方の型の木材は、従来からの乾燥工程の途中で、細胞崩壊を起こす傾向がある。

別の実施形態においては、予備圧縮工程（13B）が用意され、一組のステンレススチールの加熱コンベヤーの圧力ローラーが利用され、これにより、40 kg/cm²までの圧力が常にかけられ、又は木材の種類に応じて指定された圧力がかけられる。この予備的な工程より、硬質木材の真空／加圧乾燥14Bの前に、複雑な細胞構造から、木材の張力が解放される。このエネルギーの解放は、通常の木材の乾燥工程の途中で、細胞崩壊を起こす傾向のある材木にも当てはまる。また、フリッチ-軟質木材の乾燥の後、木材の樹脂をさらに除去するために、このローラーの圧力が選択肢として利用できる。加熱ローラーは、直径が500 mmまでであり、2組か4組の対になる回転ローラーを含み、それは、ぎざぎざのついた又は溝のついた表面を有しており、それにより、この最初の圧縮工程の間に、水分を除去するのが容易になる。

工程18では、第一の圧縮工程17から得た木材の長さは、ある実施形態においては、互いに末端で接合される。好ましい方法は、手で接合することである。接合部には、接着剤をつけ、締めつけ、硬化する。それから接合された長さに、かんなをかける。

工程19では、工程18から得た延長された長さのフリッチを薄切りにするか又はのこぎりで縦に長く切り、望みの厚さにする。これは、便宜上、複数の刃ののこぎりを用いて行う。この選択肢は、軟質木材に関して行うのが、最も有利である。高密度の硬質木材に関しては、工程10で複数ののこぎり切断を行うのが好ましい。

第一の圧縮工程17から得た硬質木材は、好ましくは、工程17から含浸工程21へ直接送り込まれる。軟質木材は、含浸工程21に進む前に、工程18から20の対象とすることが好ましい。

化学物質／拡散／含浸
工程17から得た圧縮木材は、手動で又は自動で脂肪酸の加熱バスに積み込まれ、好ましくは、それは工程21のパラフィンの担体中である。バス又はタンクは、好ましくは60℃から120℃の温度に加熱される。好ましい脂肪酸は、ステアリン酸又はパルミチン酸であるが、他の脂肪酸を使用してもよい。脂肪酸により、木材の硬度及び撥水性が増大する。場合によっては、染色剤を添加してもよく、製品において、チークやマホガニー等の木材の色のバリエーションが生み出される。木材の防腐剤及び他の化学的添加剤をバス21に含ませてもよい。好ましくは、バスの部屋は、減圧にかけられる。

第二の圧縮／高密度化の工程
含浸された圧縮木材の細長い一片は、工程21から取り除かれ、マルチローラー上のリンク22を経由して、第二の圧縮工程23の加熱圧縮プレートへと運ばれる。プレートは、さらに化学物質を供給するために、高圧の液体注入システムを有している。圧力プレートの下流は、高密度のらせんのゴム（ショア硬度90）の圧力ローラーである。これらのローラーは、木材から出る過剰な化学物質を絞り取るのに役立つ。化学物質の回収バスが、ローラーの下に用意され、連続した加工が可能になっている。

木材は、60-120℃の範囲の温度で、約20-30 kg/cm²の範囲内圧力を受ける。これが、第二の圧縮工程であり、その間に、高密度化の圧力プレート及び化学物質の散布ローラーを共に使用し、機械的に圧力をかけた化学物質の含浸が達成され、含浸工程21の継続として、化学物質が木材に集約される。

製品は、リンク24を経由して、第二の圧縮工程23からアニーリング工程25へと運ばれる。

第二の圧縮工程は、軟質木材及び中程度までの密度の硬質木材に関して用いられる。それは、硬質木材に関しては、任意である。

成形
これに代わる実施形態においては、頂点と底辺が加熱されたモールド（オスとメスの治具）中で、望みの形状に圧縮木材の細長い一片を形成するのに、第二の圧縮工程の形成具を使用することができる。モールドは、好ましくは電気的に又は熱水で加熱されるが、形成工程のための他の熱媒体を用いて加熱してもよい。

本工程は、アニーリング及び硬化の工程25の前又は後のいずれかで開始することができる。接着剤を場合によっては木材の表面に塗布してもよく、圧縮工程の結果として、成形品中に結合を生じさせることができる。

同じ工程の中で、圧縮の前に、木材の細長い一片の端をまっすぐにして、一緒にテープを貼ってもよく、形成／圧縮工程の準備が整う。

予備修飾した木材の細長い一片の化学物質／脂肪酸の含浸に続いて、さらなる表面化学的応用が、目標にされ、耐水性が得られる。成形された製品は、板状、半球状の形状でもよく、あるいは他の類似の製品の形状でもよい。別の用途においては、モールドは、家具の形状をしている。

アニーリング
工程25においては、連続して供給される強制空気（forced air）中又は赤外線の乾燥オーブン中で、圧縮木材を乾燥する。木材の細長い一片は、オーブンを垂直に通るコンベヤーによって搬送されるトレーの上に置かれる。この工程の間に、圧縮木材は、アニーリングされて、永久に圧縮された製品になる。一旦、排出されると、細長い一片は、積み重ねられ、最終的な硬化のために、十分な時間保持される。

最終圧縮
アニーリングされた製品は、リンク26を通過して、工程27へと向かい、そこでは、コールドパックプレスを使用して、確実に木材を順番に積み重ね、その後の加工の準備が整う。圧縮され修飾された木材の層は、木材のそれぞれの層の間のワックスペーパーのような解放層によって挟まれ、それにより、過剰の化学物質の残渣が、層の間に広がるのが防止される。圧縮／修飾木材の層が、底辺及び頂点のボードを用いることにより、輸送のために積み重ねられ、全部の積み重ねの長さ及び幅（長さ6メートル×幅1.2メートルになり得る）が覆われ、パックの厚みは、1.2メートルくらいになる。頂点及び底辺の木材のパネルは、機械的ロッキングクランプによって、一緒に締め付けられ、圧縮バーが、木材の表面を横切り、そのため、プレスを開いたときに、パックがプレスから転がり出て、さらに積み込む準備が整う。パックは、好ましくは、約12時間までこれらのクランプ下で保存される。

これらは、リンクのコンベヤー28によって、検査及び品質管理の工程29へと運ばれる。

品質管理
品質管理の工程29では、修飾木材の細長い一片の手による検査が開始され、欠陥に継ぎを当てるか、又は工作物は、欠陥を含まない長さに切断される。

さらなる加工
製品は、それからコンベヤー30によって、品質管理部門からさらなる加工部門へと運ばれる。ここで、製品は、両面にやすりがかけられ、均一な厚さになるように較正される。それから、端及び縁がまっすぐにされ、切り取られ、パネルや構造製品のような積層製品に成形される。リンク32で、製品は、UVコーティング工程、プラス完成品の梱包の工程33へと移動する。

本発明による方法によって圧縮された木材は、その圧縮された構造を保つことができ、その新しい木材の強度、硬度、耐摩耗性、及び寸法安定性を永久に利用することができる。

参考文献
Inoue et. al., “Permanent Fixation of Compression Deformation of Wood. (II) Mechanisms of Permanent Fixation”, Presented at Conference: Chemical Modification of Lignocelluloses, 7-8 November 1992, Rotorua, New Zealand.

図１は、好ましい実施形態の加工工程を図式的にまとめた流れ図である。 図２は、本発明の方法により圧縮すべき木材の断片を作るために、皮をはいで、のこぎりで切った丸太の断面図である。

Claims (38)

1. 圧縮木材製品の形成方法であって、以下の工程：
   水分量が約30-40％（w/w）の軟質木材の一片又は数片を第一の加熱圧縮工程にかけて、そこで、軟質木材の密度を第一の予め決めた水準まで増加させ、且つ水分量を約3-8％（w/w）の間にまで減少させ；
   前記第一の圧縮工程から前記木材を開放し、前記圧縮木材を脂肪酸で被覆及び含浸し；
   前記含浸した圧縮木材を第二の加熱圧縮工程にかけて、そこで、前記圧縮木材の密度を第二の予め決めた水準まで増加させ、水分量をさらに減少させ、前記脂肪酸を前記圧縮木材中にさらに含浸させて；
   前記第二の圧縮工程から前記木材を開放し、前記含浸した圧縮木材を放置して、室温に冷却しながらアニーリングする：
   を含む前記方法。
2. 圧縮木材製品の形成方法であって、以下の工程：
   水分量が約40-50％（w/w）の拡散した多孔質の硬質木材の一片又は数片を第一の加熱圧縮工程にかけて、そこで、硬質木材の密度を第一の予め決めた水準まで増加させ、且つ水分量を約4-8％（w/w）の間にまで減少させ；
   前記第一の圧縮工程から前記木材を開放し、前記圧縮木材を脂肪酸で被覆及び含浸し；
   場合によっては、前記木材が硬質木材であるならば、前記含浸した圧縮木材を第二の加熱圧縮工程にかけて、そこで、前記圧縮木材の密度を第二の予め決めた水準まで増加させ、水分量を最終製品の要求に適するように、2-4％（w/w）まで減少させて、前記脂肪酸を前記圧縮木材にさらに含浸させ；
   前記第二の圧縮工程から前記木材を開放し、前記含浸した圧縮木材を放置して、室温に冷却しながらアニーリングする：
   を含む前記方法。
3. 前記軟質木材が、前記第一の圧縮工程の前に、予備乾燥工程にかけられる請求項１に記載の方法。
4. 前記硬質木材が、前記第一の圧縮工程の前に、予備乾燥工程にかけられる請求項２に記載の方法。
5. 前記予備乾燥工程が、加圧乾燥工程である請求項３又は４のいずれかに記載の方法。
6. 前記第一の圧縮工程が、3分間まで持続される請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記第一の圧縮工程が、木材の種類に応じて、50 kg/cm²から114 kg/cm²の圧力で行われる請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記第一の圧縮工程の温度が、140℃から185℃の範囲内である請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 前記軟質木材が、前記第一の圧縮工程の前に、200℃までの温度の熱にさらされる請求項１又は３に記載の方法。
10. 前記熱が、蒸気の熱である請求項９に記載の方法。
11. 前記圧縮木材を、加熱バスのみを、又は減圧室と組み合わせた加熱バスを通過させることによって、含浸させる請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記バス又は圧力タンクが、約60℃から120℃の温度に加熱される請求項１１に記載の方法。
13. 前記脂肪酸が、非水溶性の担体中に存在する請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記非水溶性の担体が、パラフィンである請求項１３に記載の方法。
15. 前記脂肪酸が、ステアリン酸である請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記脂肪酸が、パルミチン酸である請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
17. 脂肪酸が、パルミチン酸とステアリン酸の混合物である請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
18. 前記第二の圧縮工程が、60℃から140℃の間の温度で行われる請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記第二の圧縮工程が、3分間から6分間行われる請求項１から１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記第二の加熱圧縮工程から得た前記圧縮木材を照射に曝露することによって、前記アニーリングを補助する請求項１から１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記照射が、赤外線照射である請求項２０に記載の方法。
22. 前記照射が、マイクロ波照射である請求項２０に記載の方法。
23. 前記照射が、ガンマ線照射である請求項２０に記載の方法。
24. 丸太を断片に切断する予備工程が含まれる請求項１から２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記断片が、フリッチである請求項２４に記載の方法。
26. 前記フリッチが、薄切りにされている請求項２５に記載の方法。
27. 前記フリッチが、薄切りにされる前に、赤外線照射にさらされる請求項２５又は２６に記載の方法。
28. 丸太が、フリッチの寸法パラメーターを確立する予め決めた厚さのサイドスラブ木材（side slab wood）に切断される予備工程を含む請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
29. 前記丸太が、拡散した多孔質の硬質木材であり、それが切断された前記断片が、さらなる処理の前に、4週間まで貯蔵される請求項２４から２７のいずれかに記載の方法。
30. 前記丸太が、拡散した多孔質の硬質木材であり、それから切断した前記スラブが、さらなる処理の前に、4週間まで貯蔵される請求項２８に記載の方法。
31. 前記木材が、熱水又は過熱蒸気に浸漬される予備工程にかけられる請求項１から３０のいずれかに記載の方法。
32. 前記木材が、蒸気加熱の前に、及び前記第一の圧縮工程の前に、その水分量を減らすための予備乾燥工程にかけられる請求項１から３０のいずれかに記載の方法。
33. 前記乾燥工程が、減圧乾燥である請求項３２に記載の方法。
34. アニーリングした後の前記圧縮木材製品が、さらなる乾燥工程にかけられる請求項１から３３のいずれかに記載の方法。
35. 前記のさらなる乾燥工程の後に、補助的なパケット組み立て圧縮工程を行う請求項３４に記載の方法。
36. 前記組み立て圧縮工程が、室温で行われる請求項３５に記載の方法。
37. 前記組み立て圧縮工程から得た前記圧縮木材が、さらなる加工にかけられる請求項３５又は３６に記載の方法。
38. 前記のさらなる加工に、修飾木材の圧縮された断片を一緒に、又は他の木材繊維のパネルと共に積層することが含まれる請求項３７に記載の方法。
    
    

Images