JP4057947B2

JP4057947B2 - 圧密化木質材の製造方法

Info

Publication number: JP4057947B2
Application number: JP2003126855A
Authority: JP
Inventors: 隆行伊藤; 勝弘森本
Original assignee: Mywood2 Corp
Current assignee: Mywood2 Corp
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2023-05-02
Also published as: JP2004330502A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は木質材の一側表面に圧密化層を有する圧密化木質材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生活の洋式化に伴い、家庭、公共施設等の屋内を靴履き、車椅子等でそのまま歩行あるいは走行できるところが増えてきている。そのため、それらの床面は車椅子等で簡単にキズがついたりしないことが求められている。
一方、屋内に温かみを醸し出したり、雰囲気を和らげたりするため、床等に木質材を使用することが好まれている。
しかし、木質材は一部の木材を除いてその表面硬度が低く、前記のような使用環境において、通常の木材では容易にキズがつき、長期の使用には耐え得ないと言う問題点があった。
【０００３】
そのため、これを解決する手段として木質材全体を圧密化し、硬度を高めることが提案されている（特許文献１参照。）。しかし、木質材全体を圧密化するには過大なエネルギーと時間を必要とし、経済的ロスが大きいきらいがある。
そこで、木質材の表裏両面のみをロールまたは平板プレスで圧密化する技術も提案されている（特許文献２参照。）。しかし、ロールによる圧密化方法は、連続式であるため生産性に優れるものの、ロールと木質材の接触は基本的に線接触であり、接触面積が少ないため熱効率が悪く、木質材の表面圧密化の度合いは極めて小さいものとなる。他方、平板プレスによる方法は、バッチ式となるため生産性が若干劣るものの、表裏両面のみを所望厚さ圧密化することができる。
【０００４】
ところで、床材は、基本的に一側表面が圧密化されていればよいものであり、この一側表面のみを平板プレスにより圧密化する技術（特許文献３参照。）も提案されているが、この先行技術記載の平板プレスによる方法においては、木質材を１枚ずつプレスするものであり、生産性に劣るきらいがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３８６１５号公報
【特許文献２】
特公平４−３７２２号公報
【特許文献３】
特開平１０−１００１０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の点に鑑みなされたもので、木質材の一側表面に圧密化層を有する圧密化木質材を、経済的、かつ効率的に製造する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、含水率が繊維飽和点以下に調整された木質材を平板の両面に配置し、前記木質材を前記平板と共に熱盤間に配置して前記熱盤で加熱・圧縮することにより、前記木質材の一側表面に圧密化層を形成することを特徴とする圧密化木質材の製造方法に係る。
【０００８】
前記熱盤間には、前記熱盤による前記木質材の圧縮量を規定するスペーサを介装して、前記熱盤による加熱・圧縮を行うのが好ましい。
【０００９】
また、前記木質材の熱盤側表面にコール板を配置して前記熱盤による加熱・圧縮を行うのが好ましい。
【００１０】
前記熱盤による加熱・圧縮は、前記木質材の結晶成分であるセルロースの軟化点より低く、かつ前記木質材の非晶成分の軟化点以上の温度で行うのが好ましい。
【００１１】
さらに、前記木質材の熱盤側表面を繊維飽和点より多く含水させて、前記熱盤による加熱・圧縮を行うのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例における圧縮前の圧密化装置を示す断面図、図２は同実施例における圧縮時の圧密化装置を示す断面図、図３のＡ図は同実施例における圧密化前の木質材の概略断面図、図３のＢ図は同実施例により得られた圧密化木質材の概略断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示す圧密化装置１０は、本発明の一実施例に係る圧密化木質材の製造方法を実施するために用いられる。この圧密化装置１０は、図示しないプレス装置に取り付けられて上下方向に接近離間可能とされる熱盤１１，１３を備える。前記熱盤１１，１３は、木材を圧縮できる強度と耐熱性を備え、さらには圧密化木質材に変色などの汚染を生じさせない材質が望ましく、この例では鋼材にメッキ処理が施された材質からなる。前記熱板１１，１３には、加熱冷却手段として加熱冷却媒体を流す加熱冷却媒体用通路１５，１７を備える。前記加熱冷却媒体としては、水蒸気、油、水などが用いられる。なお、前記熱盤１１，１３の加熱や冷却は、前記水蒸気や油、水等の加熱冷却媒体によらないで、電気ヒータや高周波，マイクロ波等によって行うようにしても良い。
【００１４】
前記熱盤１１，１３間には、平板２１とその両面に所要数の木質材Ｗ１が配置されて、図２に示すように、前記熱盤１１，１３によって前記木質材Ｗ１が加熱・圧縮される。この実施例では、前記平板２１の片面に４枚（４列）、両面で８枚の木質材Ｗ１を配置しているが、他の枚数であってもよい。
【００１５】
前記平板２１は、前記木質材Ｗ１の非熱盤側表面Ｗ１ｂを支持するもので、前記熱盤１１，１３による木質材の加熱・圧縮に耐えられる強度を有し、圧密化木質材に変色などの汚染を生じさせない材質が望ましく、この例ではアルミニウム板が用いられている。
【００１６】
前記木質材Ｗ１としては、杉等の針葉樹を製材した挽板、中質繊維板（ＭＤＦ）、パーチクルボード等が用いられ、特にその表面が鋸引き、鉋等により細胞が破壊されたものが好ましい。前記木質材Ｗ１は、建材として使用した際に経時変化を極力少なくするため、通常、製材した木材等を大気中に長期間置くことにより含水率が繊維飽和点（含水率２５〜３０％）以下、好ましくは気乾状態（含水率１１〜１７％）以下に調整されたものが使用される。
【００１７】
また、前記木質材Ｗ１は、その材表面から水分が蒸発することで順次乾燥して含水率が繊維飽和点以下にされるため、一般にその材表面の含水率は材内部に比べて低く、繊維飽和点以下の含水率に調整された木質材であっても、その材表面含水率は１０〜１５％になっている。本発明では、前記材全体の含水率が繊維飽和点以下に調整された木質材に対して、好ましくは、熱盤側表面Ｗ１ａとなる一側表面を水分の噴霧等によって繊維飽和点より多く含水させ、この含水させた材表面を加熱・圧縮することにより、材表面に含まれる繊維飽和点以上の水分（自由水）を水蒸気化し、木質材内部に浸透させるのが好ましい。このようにして木質材内部に浸透した水蒸気及び加熱により、木質材中の水分が高温になり、木質材のヘミセルロース、リグニン等の非晶成分を加水分解等し、それらの軟化点を低下させ、木質材の熱盤側表面Ｗ１ａの圧密化が容易になる。
【００１８】
前記木質材Ｗ１の熱盤側表面Ｗ１ａと前記熱盤１１，１３間、すなわち前記木質材Ｗ１の熱盤側表面Ｗ１ａにはコール板２３，２５が配置されるのが好ましい。前記コール板２３，２５は、前記木質材Ｗ１の熱盤側表面Ｗ１ａを品質良く成形するのに好ましいものであり、前記熱盤１１，１３による木質材の加熱・圧縮に耐えられる強度を有し、圧密化木質材に変色などの汚染を生じさせない材質が望ましく、この例ではステンレス板が用いられている。
【００１９】
また、前記熱盤１１，１３間には、前記熱盤１１，１３による前記木質材Ｗ１の圧縮量を規定する第１スペーサ３１と第２スペーサ３３，３５が配設される。前記第１スペーサ３１は、前記熱盤１１，１３の周縁に枠体状に配設されて前記平板２１及び前記コール板２３，２５の外周を包囲する。それに対して前記第２スペーサ３３，３５は、前記平板２１と前記コール板２３，２５間における前記木質材Ｗ１の縁に配設される。
【００２０】
前記第１スペーサ３１は、前記熱盤１１，１３が互いに接近して前記木質材Ｗ１を所要量圧縮した時点で、前記第１スペーサ３１の上下端が前記盤熱１１，１３と衝突（図示の例では前記第１スペーサ３１が上側の熱盤１３に固定されているため、前記第１スペーサ３１の下端が下側の熱盤１１と衝突）して、前記熱盤１１，１３がそれ以上接近するのを阻止することにより、前記木質材Ｗ１の圧縮量を定めるという機能の他に、前記第１スペーサ３１と前記熱盤１１，１３の接触部をシールして前記木質材Ｗ１の加熱・圧縮時に前記熱盤１１，１３間を密封状態にするという機能を有する。前記熱盤１１，１３による木質材の加熱・圧縮時に前記熱盤１１，１３間を密封することによって、前記木質材Ｗ１の加熱効率が高まり、圧密化効率を向上させることができる。
【００２１】
前記第２スペーサ３３，３５は、前記熱盤１１，１３が互いに接近して前記木質材Ｗ１を所要量圧縮した時点で、前記平板２１と前記コール板２３，２５によって上下が挟まれ、それによって前記熱盤１１，１３がそれ以上接近するのを阻止し、前記木質材Ｗ１の圧縮量を定める。
【００２２】
前記第１スペーサ３１及び第２スペーサ３３，３５は、耐熱性及び所要の剛性を有する、金属やゴム等とされる。さらに前記第１スペーサ３１は、少なくとも前記熱盤１１，１３と接触する部分が、耐熱性のあるシール材、例えばシリコンゴム等の弾性シール材で構成されるのがより好ましい。また、前記第１スペーサ３１及び第２スペーサ３３，３５の厚み（高さ）、すなわち前記木質材Ｗ１の圧縮量は、前記木質材Ｗ１の材質等に応じて、最適な値に設定される。
【００２３】
前記熱盤１１，１３による木質材Ｗ１の加熱・圧縮は、前記木質材Ｗ１の結晶成分であるセルロースの軟化点（約２００℃）より低く、かつ非晶成分（ヘミセルロースやリグニン等）の軟化点以上の温度範囲で行うのが、前記木質材の物理的性状、色の変化を最小限にとどめる上で好ましい。また、前記熱盤１１，１３による加熱・圧縮を所要時間（通常、１５〜９０分間）行った後には冷却工程が行われるが、その際の冷却温度は前記非晶成分の軟化点より低い温度が好ましく、７０℃以下がより好ましい。
【００２４】
前記熱盤１１，１３による加熱・圧縮で、前記木質材Ｗ１は、特に熱盤１１，１３に近い表面側で材内の水分が高温となり、ヘミセルロースやリグニン等の非晶成分が加水分解等してそれらの軟化点が低下し、それと共に圧縮されるため、前記熱盤１１，１３側の表面に圧密化層が形成される。特に、前記のように、含水率が繊維飽和点以下に調整された木質材Ｗ１の熱盤側表面Ｗ１ａを含水させて前記熱盤１１，１３で加熱・圧縮する場合には、前記木質材Ｗ１の熱盤側の表面Ｗ１ａに含まれる繊維飽和点より多い水分（自由水）が水蒸気化して材内に浸透し、この浸透した水蒸気及び前記熱盤１１，１３による加熱で材内の水分が高温となるため、ヘミセルロースやリグニン等の非晶成分が加水分解等してそれらの軟化点が低下し、それと共に圧縮されることにより、前記熱盤１１，１３側の表面が、より効率よく圧密化される。なお、前記木質材Ｗ１は、無数の細胞壁によって構成されているため、前記水蒸気が材内に浸透する深さは、加熱時間にもよるが数ミリメートルであり、得られる圧密化木質材の圧密化層も木質材の表面から数ミリメートルである。しかし、床材等においては、この製造方法で形成される圧密化層で十分な性能となる。
【００２５】
また、一側表面に圧密化層が形成された木質材は、基本的にその一側のみが圧密化によって性状が変化、固定され、他の大部分では木質材本来の性状を有している。したがって、前記圧密化層と他の部分とは異なる性状を有するため、経時的に相互に影響を及ぼして曲がり・反り・変色などの不具合を発生させるおそれがある。そこで、前記熱盤１１，１３間を密封状態に保持し、前記密封空間で前記木質材Ｗ１を加熱・圧縮することにより、前記木質材Ｗ１から発生した水蒸気と、前記熱盤１１，１３から加えられた熱を木質材全体に作用させることにより、前記木質材の性状を、密度こそ部分的に異なるとはいえ一様化させ、それによって、前記経時的な曲がり・反り・変色等の不具合を生じにくくするのが好ましい。図３のＢ図に、このようにして得られた圧密化木質材Ｗ２の断面を示す。符号Ｗ２ｃは前記加熱・圧縮時に熱盤側とされた一側表面に形成された圧密化層である。
【００２６】
【実施例】
（第１実施例）
前記圧密化装置を用いる、本発明の一実施例に係る圧密化木質材の製造実施例について説明する。
図１において、前記平板２１を１０ｍｍ×１０００ｍｍ×２０００ｍｍのアルミニウム板、前記コール板２３，２５を５ｍｍ×１０００ｍｍ×２０００ｍｍのステンレス板とし、また、前記第１スペーサ３１の材質を一般鋼材、高さを７０ｍｍとし、前記第２スペーサ３３，３５の材質をステンレス、高さを２５ｍｍとし、含水率が繊維飽和点以下の約１２％（常温、気乾状態）に調整された板厚３２ｍｍ、板幅１２０ｍｍ、長さ２０００ｍｍのスギ板目材からなる木質材Ｗ１の８枚を、前記平板２１の両面に前記コール板２３，２５と前記平板２１で挟まれるように配置し、それらを前記熱盤１１，１３間に配置してプレス機にセットした。次いで、前記熱盤１１，１３を前記加熱冷却媒体用通路１５，１７に通した水蒸気によって、結晶成分であるセルロースの軟化点より低く、かつ非晶成分であるリグニン等の軟化点以上の温度となる１６０℃に加熱した後、前記第１スペーサ３１が前記熱盤１１と衝突するまで前記熱盤１１，１３を互いに接近させて、前記熱盤１１，１３間の前記第１スペーサ３１で包囲された空間を密閉し、図２に示すように前記木質材Ｗ１を圧縮した。６０分後、前記加熱冷却媒体用通路１５，１７に水を流すことにより、非晶成分であるリグニン等の軟化点より低い温度である５０℃に冷却し、直ちに解圧して圧密化木質材Ｗ２を取り出した。
【００２７】
取り出した圧密化木質材Ｗ２は、図３のＢ図に示すように、前記熱盤１１，１３側のコール板２３，２５と接触した表面に圧密化層Ｗ２ｃが形成されていた。しかも前記圧密化層Ｗ２ｃの表面には、割れなどの損傷がなく、美麗で平滑であった。一方、前記熱盤１１，１３とは反対側にある平板２１と接した表面Ｗ２ｄは、圧密化層が形成されてなく、材の本来の性状を保っていた。
【００２８】
（第２実施例）
第１実施例と同じ寸法からなり、含水率が繊維飽和点以下の約１２％（常温、気乾状態）とされたスギ板目材からなる木質材Ｗ１の８枚を用い、前記木質材Ｗ１において熱盤側とされる表面Ｗ１ａに噴霧器によって水を吹き付け、前記熱盤側表面Ｗ１ａの含水率を繊維飽和点より大に調整した後、前記平板２１の両面に前記コール板２３，２５と前記平板２１で挟まれるように配置し、それらを図１のように熱盤１１，１３間に配置してプレス機にセットした。そして、前記熱盤１１，１３を前記加熱冷却媒体用通路１５，１７に通した水蒸気によって、結晶成分であるセルロースの軟化点より低く、かつ非晶成分であるリグニン等の軟化点以上の温度となる１６０℃に加熱した後、前記第１スペーサ３１が前記熱盤１１と衝突するまで前記熱盤１１，１３を互いに接近させて、前記熱盤１１，１３間の前記第１スペーサ３１で包囲された空間を密閉し、図２に示すように前記木質材Ｗ１を圧縮した。６０分後、非晶成分であるリグニン等の軟化点より低い温度５０℃に冷却して直ちに解圧し、圧密化木質材Ｗ２を取り出した。
【００２９】
取り出した圧密化木質材Ｗ２は、図３のＢ図に示すように、前記コール板２３，２５と接触した表面に圧密化層Ｗ２ｃが形成されていた。しかもこの第２実施例によって得られた圧密化層の表面は、前記第１実施例によって得られた圧密化層の表面に比べ、最表層がより均一に圧密化されていた。また、前記圧密化層Ｗ２ｃの表面には、割れなどの損傷がなく、前記第１実施例よりも美麗で平滑であった。一方、前記熱盤１１，１３とは反対側にある平板２１と接した表面Ｗ２ｄは、圧密化層が形成されてなく、材の本来の性状を保っていた。
【００３０】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、本発明に係る圧密化木質材の製造方法によれば、一側表面に美麗な圧密化層を有する圧密化木質材を、同時に複数枚得ることができ、経済的、かつ効率的に圧密化木質材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における圧縮前の圧密化装置を示す断面図である。
【図２】同実施例における圧縮時の圧密化装置を示す断面図である。
【図３】同実施例における圧密化前の木質材及び圧密化木質材の概略断面図である。
【符号の説明】
１１，１３熱盤
２１平板
２３，２５コール板
３１第１スペーサ
３３，３５第２スペーサ
Ｗ１圧密化前の木質材
Ｗ２圧密化木質材

Claims

含水率が繊維飽和点以下に調整された木質材を平板の両面に配置し、前記木質材を前記平板と共に熱盤間に配置して前記熱盤で加熱・圧縮することにより、前記木質材の一側表面に圧密化層を形成することを特徴とする圧密化木質材の製造方法。
前記熱盤による前記木質材の圧縮量を規定するスペーサを前記熱盤間に介装して、前記熱盤による加熱・圧縮を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧密化木質材の製造方法。
前記木質材の熱盤側表面にコール板を配置して前記熱盤による加熱・圧縮を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧密化木質材の製造方法。
前記熱盤による加熱・圧縮を、前記木質材の結晶成分であるセルロースの軟化点より低く、かつ前記木質材の非晶成分の軟化点以上の温度で行うことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の圧密化木質材の製造方法。
前記木質材の熱盤側表面を繊維飽和点より多く含水させて、前記熱盤による加熱・圧縮を行うことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の圧密化木質材の製造方法。
前記熱盤による加熱・圧縮時に前記熱盤間を密封状態にし、その後冷却工程を経て前記熱盤による圧縮を解除することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の圧密化木質材の製造方法。