JP3089111B2 - 合板用集成原木の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は従来合板製造に適さなか
った小径木を大径化する原木歩留まりの向上、省力化、
省エネルギー化が可能な合板用集成原木の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、南洋材の枯渇が現実の問題とな
り、原木の入手も次第に困難になってきている。それに
ともない、入手可能な原木の口径も次第に小さくなりロ
ータリーレースで切削した後に生成する剥芯の比率が増
加して単板の歩留まりが低下するという問題があった。
また、得られた単板も全体として小幅単板の比率が多く
なり接合など製造に要する工程が従来以上に増加して生
産性が低下するという問題があった。

【０００３】こうした問題点を解決する方法としてロー
タリーレースで切削後に生成する剥芯の径ができるだけ
小さくなるようにロータリーレース機を改良することが
検討されているが、この方法は歩留まりは多少向上する
ものの根本的な解決策とはいえないものであった。

【０００４】一方、小径木を大径化処理して合板用原木
として使用する、いわゆる集成原木の利用が検討されて
きている。例えば、小径木を束合し、得られる仮想外接
円柱形と各小径木との間に形成される空間に充填物を充
填接着して複合原木を得る方法（特開昭５６−７０９０
２号公報）、多数本の小径木の外周面に接着剤を塗布し
た後、圧縮して変形を生じせしめ、接着成形して大径化
する方法（特公平４−４号公報）等が提案されている。
この方法のうち、特に後者は従来の集成材の技術及び木
材の塑性加工の技術を組み合わせたもので上記問題を解
決するのに有効な方法である。

【０００５】木材の塑性加工については、加熱した飽水
木材に圧縮歪みを与えた後、直ちに除荷するとその歪み
はほとんど回復することが知られており、また歪みを与
えてこの変形を拘束して乾燥すると変形はそのまま固定
されるが、その場合でもふたたび水分と熱の作用を受け
ると回復するとされている（養賢堂発行：新編木材工
学、中戸莞二編「２９．塑性加工」参照）。そして、木
材の変形の永久固定には水溶性フェノール樹脂初期縮合
物を注入する方法、乾燥状態で１８０〜２２０℃で１〜
１５時間程度熱処理する方法、１６０〜２００℃の水蒸
気で１〜８分処理する方法等高温、高圧や特別な装置が
必要とされていた。

【０００６】また、飽水状態の木材の接着に適した接着
剤として水分硬化型の接着剤が好ましいことは以前から
知られているが、それを集成原木の製造に用いるために
は個々の小径木の含水量が大きく異なっていること、大
面積で高温の木材表面に接着剤を塗布する必要があるこ
となどの理由で要求される速度と強度を有する接着剤を
選定することは容易ではなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は複数の小径木
から合板用の集成原木を工業的に容易に製造する方法を
提供することを目的とする。更に、副次的には上記合板
用集成原木を使用して合板の製造工程を省力化、省エネ
ルギー化することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によると８０〜１
００℃の水蒸気で軟化処理した複数の小径木の表面にイ
ソシアネート基含量が１．０〜２５．０重量％の水分硬
化型イソシナネート系接着剤を塗布して圧縮処理機に投
入後、該小径木の圧縮率（圧締後の小径木の断面積の合
計÷圧締前の小径木の断面積の合計×１００）が６０〜
７０％となるよう圧締し、該小径木同士を接着一体化す
るとともに該小径木中の水分含有率を均一化し、圧締状
態のままで接着剤が十分に硬化した後、再度８０〜１０
０℃の水蒸気で１０分以上該変形を固定処理することを
特徴とする合板用集成原木の製造方法が提供される。

【０００９】即ち、含水状態の小径木から合板用集成原
木を製造するにはイソシアネート基含量が１．０〜２
５．０重量％の水分硬化型イソシナネート系接着剤が特
に好適であること、圧縮率が６０〜７０％になるように
圧締すると小径木内部の余分な水分が除去され全体とし
て水分含有率の部位毎のばらつきの少ない集成原木が得
られること、更に、圧力容器を必要としない８０〜１０
０℃の水蒸気で圧締状態のまま処理すると変形が固定さ
れることを見いだし本発明に到ったものである。

【００１０】本発明では樹種、産地を問わずあらゆる小
径木が使用でき、例えば、間伐材、原木の剥芯、小径の
丸太等が挙げられる。また、ここで小径木とは直径が小
さい木材を意味するが、ロータリーレースで切削可能な
直径のものでも本発明の方法で大径化すれば生産効率が
更に向上するので使用可能である。これらの小径木は貯
木場で貯蔵される関係上多量の水分を含有しているが本
発明においては該小径木を高含水率のままで使用する。
また、使用に当たっては同一樹種の小径木で集成原木を
製造するのが特に好ましい。

【００１１】イソシアネート基含量が１．０〜２５．０
重量％の水分硬化型イソシナネート系接着剤とはジフェ
ニルメタンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシ
アネート、トルエンジイソシアネート等のポリイソシア
ネートとポリオールとのイソシアネート基含有ウレタン
プレポリマー、もしくは上記ポリイソシアネートのプレ
ポリマーを意味する。イソシアネート基含量が１重量％
未満の場合接着強度が不足するばかりか、接着速度が遅
くなるので好ましくなく、イソシアネート基含量が２５
重量％を超える場合はイソシアネート基と水との反応で
二酸化炭素ガスが大量に発生して接着層が発泡し接着強
度がむしろ低下するので好ましくなく、イソシアネート
基含量が７．０〜２０．０重量の場合が特に好ましい。
なお、上記イソシアネート系接着剤は小径木の表面に塗
布している間に硬化したり、逆に硬化に要する時間が長
すぎると接着不良の原因となるので好ましくなく、通常
アミン系、錫系の硬化促進剤を０．０１〜１．０重量％
添加して、オープンタイム及び接着速度を調節したもの
を使用するのが好ましい。本発明の場合は、特にオープ
ンタイムが０．５〜２．５時間の範囲にあることが望ま
しい。オープンタイムと接着速度を調節する方法として
は外に、イソシアネート系接着剤を主剤と上記硬化促進
剤からなる二液型となし、それぞれを別々に塗布して両
者を圧締時に接触させて硬化させる方法、上記硬化促進
剤をマイクロカプセル化してイソシアネート系接着剤に
添加し圧締時の圧力でマイクロカプセルを破壊して硬化
を開始させる方法等が挙げられる。

【００１２】以下に、本発明の合板用集成原木１の製造
方法について図面に基づいて具体的に説明する。まず、
上述した複数の小径木２を８０〜１００℃の水蒸気で軟
化処理する。軟化処理は小径木２の内部が８０〜１００
℃に達するまで行われる（通常半径１インチ当たり３０
分程度が必要である。）。ついで、軟化処理された小径
木２の表面に上記水分硬化型イソシナネート系接着剤を
塗布した後、圧縮処理機３に投入して圧締する。圧縮処
理機３への投入方法は該小径木２の繊維方向を同じにす
る必要があり、効率的に投入するためには束合すること
が好ましい。圧縮処理機３のプレス盤３１は円柱状の集
成原木１が得られるように湾曲状のものが好ましい。な
お、圧締は小径木２が軟化可能な状態（８０〜１００℃
を維持している状態）中に行う必要があり、圧力は該小
径木２が軟化しているので通常１０kg/cm2前後で十分で
ある。

【００１３】圧締工程では圧縮率が６０〜７０％程度に
圧縮変形させるのが好ましい、圧縮率が前記範囲の場
合、個々の小径木２の含水率が大幅に異なっていても圧
締により木材内部の余分な水が除去されて、含水率のば
らつきの少ない集成原木１が得られることを見いだし
た。木材は理論的には圧縮率４０％程度までの圧縮変形
が可能であるが、圧縮率が６０％未満の場合、目的に反
して歩留まりが低下したり、高圧で圧締する必要が生じ
る等の問題があり、また圧縮率が７０％を超えると得ら
れる集成原木１の部位によって含水率が大きく異なりド
ライヤー工程での熱効率が悪くなり、小径木２の表面に
かかる圧力不足のところも生じて接着強度も十分でな
い。更に圧縮率が８０％以上の場合は、得られる集成原
木１に空隙ができ易く連続した単板が得られなくなるの
で好ましくない。

【００１４】圧締は該小径木２を上述のように変形大径
化させた後、イソシアネート系接着剤が十分硬化するま
で保持し、ついで圧締状態のままで再度８０〜１００℃
の水蒸気で１０分以上変形を固定化処理する。イソシア
ネート系接着剤は木材中に含有されている水分と反応し
て発泡しながら硬化すると同時に、木材中の水酸基とも
反応するので小径木２同士を強固に接着することができ
るが、硬化が十分でない状態で水蒸気による固定化処理
をすると最終接着強度が不足するので好ましくない、こ
れはイソシアネート基と水分との反応が優先的に起こ
り、木材中の水酸基との反応があまり起こらないためで
あると思われる。上記固定化処理をおこなわずに解圧し
た場合は、直ちに膨張して、割れが生じたり接着部が剥
離したりして原木１としては使用できない。また、木材
の変形の固定化にはかなりの高温、高圧が必要とされて
いたが、実験の結果、常圧で利用できる８０〜１００℃
の水蒸気で１０分以上処理すれば十分固定化でき長期間
放置しても元の状態に回復しないことを見いだした。

【００１５】固定化処理後、圧締状態を解除して本発明
の合板用集成原木１を得る。このようにして得られた原
木１は従来の合板工場で使用されるロータリーレースで
単板とされ、乾燥後積層接着して合板とすることができ
る。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を実施例で詳細に説明する。 参考例 圧締による含水率の平滑化効果を調べるために種々の含
水率（含水率６０〜１２０％）の小径木（直径２０〜３
５ｃｍ、長さ１ｍ）を８０〜１００℃の水蒸気で６時間
軟化処理した後、圧縮処理機で所定の圧縮率（各５本）
まで圧締処理し冷却後、更に圧締状態で８０〜１００℃
の水蒸気で４０分間固定処理して、含水率及びその標準
偏差の変化を測定した。結果を表１に示す。表１の結果
から、圧縮率が７０％の場合はかなり含水率が平滑化さ
れるが、圧縮率が８５％と少ない場合はさほど効果がな
いことが分かる。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例１ 小径木として、予め剥皮された含水率９６％、直径４３
ｃｍ、長さ１ｍの白ラワン１本、含水率１１０％、直径
３２ｃｍ、長さ１ｍの白ラワン１本、含水率８２％、直
径３８ｃｍ、長さ１ｍの赤ラワン１本、及び含水率が７
９〜１１４％、直径約１０ｃｍ、長さ１ｍの白ラワンの
剥芯１５本をそれぞれ加熱容器に入れ、該容器に１００
℃の水蒸気を導入して４．５時間軟化処理を施した。つ
いで、直ちに各小径木の表面にイソシアネート系接着剤
（商品名コニシボンドＫＵ−２２４（コニシ株製）、オ
ープンタイム２．０時間（イソシアネート基含量１６．
４％、ジフェニルメタンジイソシアネート系接着剤））
を２００g/m2スプレーで塗布した後、圧縮処理機に投入
して、１０kg/cm2の圧力で圧縮率７０％になるまで圧締
して固定した。この時大量の水が木材から滲みだした。
圧締後、そのまま３時間放置して接着剤を完全に硬化さ
せ、圧締状態のままで再度加熱容器に入れ、該容器に１
００℃の水蒸気を導入して４０分間加熱して変形を固定
した。このようにして直径６４ｃｍ、長さ１ｍの合板用
集成原木を得た。この集成原木をロータリーレースで切
削して単板を製造したが単板の含水率は６０〜９６％で
元の原木に比べて極めて含水率のばらつきが少なく乾燥
工程を省力化することができた。なお、この集成原木を
屋外又は水中に浸漬放置しても変形の回復はなかった。

【００１９】比較例１ 各種直径を有し、含水率が６０〜１１０％の小径木１０
本を変形の固定処理を省略した以外は実施例１と同様に
処理して集成原木を得たが、圧締を解除すると同時に変
形の回復に伴う膨張がはじまり、割れ、隙間が多数でき
て合板用集成原木としては使用できないものであった。

【００２０】比較例２ 各種直径を有し、含水率が６０〜１１０％の小径木１０
本を圧締後の放置時間を３０分にして、接着剤が完全に
硬化する前に固定処理を施した以外は実施例１と同様に
処理して集成原木を得たが、接着強度が不十分でロータ
リーレースで切削中にバラバラになってしまった。

【００２１】比較例３ 商品名コロネート３０５３（イソシアネート基含量２８
％、ジフェニルメタンジイソシアネート系接着剤（日本
ポリウレタン工業製））に硬化促進剤としてジブチル錫
ジラウレートを０．２％添加したものをイソシアネート
系接着剤（オープンタイム１．０時間）として用い、小
径木として予め剥皮された含水率９７％、直径２８ｃ
ｍ、長さ１ｍの白ラワン１本、含水率８６％、直径３０
ｃｍ、長さ１ｍの白ラワン１本、含水率６８％、直径２
４ｃｍ、長さ１ｍの赤ラワン１本、及び含水率が５８〜
８８％、直径約１０ｃｍ、長さ１ｍの赤ラワンの剥芯７
本を用いた以外は実施例１と同様にして直径４５．５ｃ
ｍ、長さ１ｍの合板用集成原木を得た。しかしながら接
着強度が低く、接着層がもろいため比較例２と同様にロ
ータリーレースで切削中にバラバラになってしまった。

【００２２】

【効果】本発明においては、木材の軟化及び固定に８０
〜１００℃の水蒸気を使用するので極めて安価に、容易
に木材を処理できる。しかも、得られた集成原木の直径
が大きくなるので、ロータリーレースから連続した単板
が製造でき、しかも単板の含水率の変化が少ないことか
ら乾燥効率もよく合板製造を大きく省力化、省エネルギ
ー化することができる。また、剥芯や間伐材等も使用で
きるので省資源化にもつながるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合板用集成原木の断面図である。

【図２】合板用集成原木の製造方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 １ 集成原木 ２ 小径木 ３ 圧縮処理機 ３１ プレス盤

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】８０〜１００℃の水蒸気で軟化処理した複
   数の小径木の表面にイソシアネート基含量が１．０〜２
   ５．０重量％の水分硬化型イソシアネート系接着剤を塗
   布して圧縮処理機に投入後、下記計算式で算出される該
   小径木の圧縮率が６０〜７０％となるよう圧縮し、該小
   径木同士を接着一体化するとともに該小径木中の水分含
   有率を均一化し、圧縮状態のままで接着剤が十分に硬化
   した後、再度８０〜１００℃の水蒸気で１０分以上該変
   形を固定処理することを特徴とする合板用集成原木の製
   造方法。圧縮率（％）＝圧縮後の小径木の断面積の合計／圧縮前
   の小径木の断面積の合計×１００