JP2018154134A - 木質積層材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、参考形態に係る木質積層材としてのストランドボードBを模式的に示している。
ストランドボードBの製造方法では、まず、多数のストランド5,5,…(木材等の切削片)を得るためのストランド生成工程を行う。この工程では、例えば切削機により丸太や間伐材等の生木を切削することで、ストランド5,5,…を生成する。尚、ストランド5,5,…は、建築現場等で発生する端材や廃材等から生成してもよいし、廃パレット材から生成することもできる。
上記のストランド生成工程の後、得られた多数のストランド5,5,…に対し、以下のような様々なストランド前処理工程の少なくとも1つを施すことが好ましい。この前処理は、後処理のプレス成形工程において例えば4N/mm2程度の低いプレス圧による低圧プレスを可能とするためのものであり、物理的処理方法、高周波処理方法、高温高圧処理方法、高水圧処理法、脱気・脱水繰返し処理方法、化学処理方法等の少なくとも1つを用いる。
このようにして多数のストランド5,5,…が得られると、その後、それらストランド5,5,…に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を行う。接着剤として、例えばイソシアネート系の接着剤を用いることができ、その他、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂などのアミン系接着剤を用いてもよい。
次に、多数のストランド5,5,…を配向して積み重ねたストランド集合体を形成し、そのストランド集合体をさらに多段に積層して積層マットを形成する積層工程(マット形成工程)を行う。
このようにして複数のストランド集合体が積層された積層マットが形成された後、この積層マットを熱圧プレス装置により所定の圧力及び温度で熱圧プレス処理して一体に成形する。この熱圧プレス処理に係るプレス圧は、例えば2〜4N/mm2であり、プレス時間は例えば10〜20分間である。尚、プレス時間は、ストランドボードB(完成品)の厚さによって変動するものであり、10分未満で終了する場合もあれば、20分以上要する場合もある。また、熱圧プレス装置による熱圧プレス処理の前に、加熱装置による予備加熱処理を行ってもよい。
図2〜図8は本発明の実施形態を示す(尚、図1と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する)。これら図2〜図8は、実施形態に係る木質積層材としてのストランドボードBの複数の例を示しており、図2及び図3はストランドボードBの第1例を示す。また、図4は第2例を、さらに図5は第3例を、また図6は第4例を、そして図7は第5例を、また図8は第6例をそれぞれ示している。
図2及び図3は実施形態に係るストランドボードBの第1例を示す。このストランドボードBは、第1〜第5の5層のストランド層1,1,…からなる。それらのストランド層1,1,…の各々は、隣接するストランド層1との間でストランド5,5の繊維が互いに直交する方向に延びるように積層されて一体化されている。そして、ストランドボードBの表側端に位置する図3上端の第1ストランド層1と、裏側端に位置する図3下端の第5ストランド層1とにおけるストランド5,5の繊維方向は互いに同じ方向である。
図4はストランドボードBの第2例を示す。このストランドボードBは、第1例と同様に、第1〜第5の5層のストランド層1,1,…からなる。それらのストランド層1,1,…の各々は、隣接するストランド層1との間でストランド5の繊維が互いに直交する方向に延びるように積層されて一体化されている。ストランドボードBの表側端に位置する図4上端の第1ストランド層1と、裏側端に位置する図4下端の第5ストランド層1とにおけるストランド5,5の繊維方向は互いに同じである。
図5はストランドボードBの第3例を示す。このストランドボードBは、第2例とは異なり、第1〜第7の7層のストランド層1,1,…からなる。それらのストランド層1,1,…は、隣接するストランド層1との間でストランド5の繊維が互いに直交する方向に延びるように積層されて一体化されている。ストランドボードBの表側端に位置する図5上端の第1ストランド層1と、裏側端に位置する図5下端の第7ストランド層1とにおけるストランド5,5の繊維方向は互いに同じである。
図6はストランドボードBの第4例を示す。このストランドボードBは、第2例や第3例とは異なり、第1〜第3の3層のストランド層1,1,…からなっている。それらストランド層1,1,…は、隣接するストランド層1との間でストランド5の繊維が互いに直交する方向に延びるように積層されて一体化されている。ストランドボードBの表側端に位置する図6上端の第1ストランド層1と、裏側端に位置する図6下端の第3ストランド層1とにおけるストランド5,5の繊維方向は互いに同じである。
図7はストランドボードBの第5例を示す。このストランドボードBは、第4例と同様に第1〜第3の3層のストランド層1,1,…からなる。それらのストランド層1,1,…は、第1例〜第4例と異なり、隣接するストランド層1との間でストランド5の繊維が平行な方向に延びるように積層されて一体化されている。すなわち、ストランドボードBの表側端に位置する図7上端の第1ストランド層1と、裏側端に位置する図7下端の第3ストランド層1とにおけるストランド5,5の繊維方向は互いに同じ方向である。また、ストランドボードBの厚さ方向の中央部に位置する第2ストランド層1におけるストランド5の繊維方向も第1及び第3ストランド層1,1のストランド5,5の繊維方向と同じである。
図8はストランドボードBの第6例を示す。このストランドボードBは、第1例と同様に、第1〜第5の5層のストランド層1,1,…からなる。それらのストランド層1,1,…の各々は、隣接するストランド層1との間でストランド5の繊維が互いに直交する方向に延びるように積層されて一体化されている。ストランドボードBの表側端に位置する図8上端の第1ストランド層1と、裏側端に位置する図8下端の第5ストランド層1とにおけるストランド5,5の繊維方向は互いに同じである。
尚、上記参考形態では、複数のストランド層1,1,…の厚さw1〜w3が全て同一とされているが、これに限定されず、各層1の厚さw1〜w3は任意に設定することができる。
(実施例1)
繊維方向に沿う長さが150〜200mm、幅が15〜25mm、厚さが0.8〜2mmで、密度が500〜600kg/m3のヒノキ製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる37mm厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度140℃及びプレス圧4N/mm2で10分間の熱圧プレスを行い、密度818kg/m3、厚さ12.4mmのストランドボードを得た。これが実施例1である。
繊維方向に沿う長さが150〜200mm、幅が15〜25mm、厚さが0.8〜2mmで、密度が450〜550kg/m3のベイマツ製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる36mm厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度140℃及びプレス圧4N/mm2で10分間の熱圧プレスを行い、密度832kg/m3、厚さ12.2mmのストランドボードを得、それを実施例2とした。この実施例2について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図11に示す。
繊維方向に沿う長さが150〜200mm、幅が15〜25mm、厚さが0.8〜2mmで、密度が400〜500kg/m3のヒノキ製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる42mm厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度140℃及びプレス圧8N/mm2で10分間の熱圧プレスを行い、密度779kg/m3、厚さ12.7mmのストランドボードを得、それを比較例1とした。この比較例1について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図11に示す。さらに、密度分布測定装置(DENSE-LAB X、ELECTRONIC WOOD SYSTEMSGMBH社製)を用いて、ストランドボードの厚さ方向(積層方向)の密度分布を測定した結果を図13に示す。
繊維方向に沿う長さが150〜200mm、幅が15〜25mm、厚さが0.8〜2mmで、密度が350〜450kg/m3のベイマツ製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる35mm厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度140℃及びプレス圧8N/mm2で10分間の熱圧プレスを行い、密度812kg/m3、厚さ12.4mmのストランドボードを得、それを比較例2とした。この比較例2について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図11に示す。
(実施例1)
厚さが0.8mmで、密度が300〜600kg/m3のアスペン製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる厚さ53mmの積層マットを形成した。その5層のストランド層のうち、実施形態におけるストランドボードの第2例(図4参照)と同様に、積層方向の中間部に位置する第2〜第4ストランド層のストランドは、通常一般の密度(平均値393kg/m3)のものを用いた。また、積層方向の両端部に位置する第1及び第5ストランド層のストランドについては、通常一般よりも密度が高い(平均値557kg/m3)ものを用いた。
実施例1と同様に、5層のストランド層からなる厚さ52mmの積層マットを形成した。その5層のストランド層のうち、積層方向の両端部に位置する第1及び第5ストランド層のストランドについては、実施例1よりも密度が高い(平均値805kg/m3)ものを用いた。その後、実施例1と同様の条件で熱圧プレスを行い、ストランドボードを得、それを実施例2とした。このプレス時の目標厚さ到達時間は12秒であった。他は実施例1と同じである。
実施例1と同様に、5層のストランド層からなる厚さ62mmの積層マットを形成した。その5層のストランド層は、全て通常一般の密度(平均値393kg/m3)のものを用いた。その後、実施例1と同様の条件で熱圧プレスを行い、ストランドボードを得、それを実施例1とした。プレス時の目標厚さ到達時間は33秒であった。他は実施例1と同じである。
上記実施例1,2及び比較例1の各々について常態曲げ試験(曲げ試験のスパンは225mm)を行った。その結果を他の物性と共に図14に示す。
厚さが0.8mmで、密度が300〜600kg/m3のアスペン製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる厚さ70mmの積層マットを形成した。その5層のストランド層のうち、実施形態におけるストランドボードの第1例(図3参照)と同様に、積層方向の中間部に位置する第2及び第4ストランド層を除く第1、第3及び第5ストランド層のストランドは、通常一般の密度(平均値393kg/m3)のものを用いた。また、第2及び第4ストランド層のストランドについては、通常一般よりも密度が高い(平均値933kg/m3)ものを用いた。
実施例3と同様にして、5層のストランド層からなる厚さ78mmの積層マットを形成した。その5層のストランド層は、全て通常一般の密度(平均値393kg/m3)のものを用いた。その後、プレス温度140℃及びプレス圧8N/mm2で10分間の熱圧プレスを行い、密度848kg/m3、厚さ12.6mmのストランドボードを得、それを比較例2とした。他は実施例3と同じである。
上記実施例3及び比較例2について常態曲げ試験及び煮沸試験を行った。煮沸試験は、合板の日本農林規格の煮沸繰り返し試験に準じて行い、2回の煮沸試験後の吸水厚さ膨張率TS、吸水率WA及び剥離強度IBを調べた。その結果を他の物性と共に図16に示す。
厚さが0.8mmで、密度が300〜600kg/m3のアスペン製の多数のストランドの集合体を積層して5層のストランド層からなる厚さ130mmの積層マットを形成した。その5層のストランド層のうち、実施形態におけるストランドボードの第6例(図8参照)と同様に、積層方向の中間部に位置する第2〜第4ストランド層を除く第1及び第5ストランド層のストランドは、通常一般の密度(平均値413kg/m3)のものを用いた。また、第2〜第4ストランド層のストランドについては、通常一般よりも密度が高い(平均値1100kg/m3)ものを用いた。
実施例4と同様にして、5層のストランド層からなる積層マットを形成した。その5層のストランド層は、全て通常一般の密度(平均値413kg/m3)のものを用いた。その後、プレス温度140℃及びプレス圧8N/mm2で60分間の熱圧プレスを行い、所定の密度及び厚さ(図18参照)のストランドボードを得、それを比較例3とした。他の処理は実施例4と同じである。
実施例4と同様にして、5層のストランド層からなる積層マットを形成した。その5層のストランド層は、全て通常一般の密度(平均値413kg/m3)のものを用いた。その後、プレス温度160℃及びプレス圧8N/mm2で30分間の熱圧プレスを行い、所定の密度及び厚さのストランドボードを得、それを比較例4とした。尚、この比較例4では、冬場で接着剤の硬化不良を避けるために、プレス温度を比較例3よりも上げている。また、比較例4は小サイズのものであり、プレス時間を実施例4や比較例3よりも短くしている。他の処理は実施例4と同じである。
上記実施例4及び比較例3について常態曲げ試験、煮沸試験及び接合耐久性試験(Bond Durabirity試験)を行った。その結果を他の物性と共に図18に示す。尚、図18中、「Elastic Limit Pmax」は弾性限界荷重、「Ratio of ELP」は最大荷重(Pmax)に占めるElastic Limit Pmaxの割合、「Inside Share Strength」は内部剪断破壊強度である。また、曲げ方向の「縦」とはボードの長さ方向を、また曲げ方向の「横」とはボードの幅方向をそれぞれ表し、「N=2(N=3)」とは試験片数が2体(3体)であることを表している。また、「TS」は厚さ膨潤率、「WA」は吸水率、「IB」は剥離強度である。
1 ストランド層(木質材層)
1a 高密度ストランド層(高密度木質材層)
1b 低密度ストランド層(低密度木質材層)
5 ストランド(切削片)
Claims (9)
- 各々、木材の繊維方向に細長い薄板状の切削片であるストランドからなる複数の木質材の集合体で構成された複数の木質材層が積層された状態で一体化された木質積層材であって、
上記複数の木質材層は、他の木質材層よりも密度の高い少なくとも1層の高密度木質材層と、上記他の木質材層からなる低密度木質材層とを備えていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1において、
木質材層の積層方向両端部に位置する木質材層が高密度木質材層とされていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1において、
木質材層の積層方向中間部に位置する木質材層が高密度木質材層とされていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1において、
木質材層の積層方向両端部及び中央部を除いた部分に位置する木質材層が高密度木質材層とされていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1〜4のいずれか1つにおいて、
各木質材層における木質材の繊維が互いに同じ方向に延び、
隣接する木質材層の木質材の繊維は、互いに交差する方向又は平行な方向に延びていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1〜5のいずれか1つにおいて、
複数の木質材層のうちの表面層及び裏面層における木質材の繊維が互いに同じ方向に延びていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1〜6のいずれか1つにおいて、
木質材層の積層数は奇数であることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1〜7のいずれか1つにおいて、
複数の木質材層は、該複数の木質材層による密度の分布が積層方向の中央位置に対し面対称になるように積層されていることを特徴とする木質積層材。 - 請求項1〜8のいずれか1つの木質積層材の製造方法であって、
木材の繊維方向に細長い薄板状の切削片であるストランドからなる複数の木質材を積み重ねることで、複数の木質材層を、少なくとも1つの木質材層の木質材が他の木質材層よりも相対的に密度の高い木質材で構成されるように形成する積層工程と、
上記積層工程で形成された複数の木質材層を一体的に成形する成形工程とを備えていることを特徴とする木質積層材の製造方法。
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