JP5346531B2 - 化粧単板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内装材、家具材等に広く使われる化粧単板の製造方法の改良に関する。

内装材、家具材等に広く使われる化粧単板は、一般に原材料木材を組み合わせて集成接着して集成材を形成し、この集成材をスライスすることにより製造される。

そして、このような化粧単板の色管理を行なうには、原材料段階での色選別をしたり、煮沸あるいは蒸煮での熱処理による着色方法が知られている。

例えば、特許文献１には、飽和水蒸気下で木材を熱処理して染色する染色木材の製造方法が開示され提案されている。

木材にはフエノールに類似した成分が含まれており、このように木材を高温に加熱することで褐色に発色させることが可能である。
特開２００１−２０５６０４号公報

ところで、熱処理により着色する方法として特許文献１に開示されているような技術を採用した場合には、集成接着した後に熱処理をすると、入手した原材料に色バラツキがあった場合、入手した原材料の範囲でしか色管理ができないという問題があった。

例えば、入手した原材料に原材料の色バラツキがあったりした場合は、均一な色の化粧単板を製造することができなかった。また、集成接着した後に熱処理をして着色するのでは、色バラツキが拡大することもあり、結果的に歩留まりが悪くなることもあった。

さらに、集成材を熱処理により着色する場合、集成材の割れ不良を誘発し、好ましくないという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、精度の高い化粧単板の色管理をすることができ、さらに材料の割れ不良を防止することができるなど、歩留まりの高い化粧単板の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を解決するために、請求項１に記載の化粧単板の製造方法は、含水率が３３％以上（ドライベース）である原材料木材を、１５分以上の間、原材料木材の中心温度と雰囲気温度の差を１０℃以内に保持して高圧水蒸気処理して着色した後、着色後の原材料を組み合わせて集成接着して集成材を形成し、この集成材を更にスライスして化粧単板を形成することを特徴とする。

また、請求項２に記載の化粧単板の製造方法は、請求項１または２において、原材料木材は、縦、横、長さのいずれか１つ以上が１８０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、請求項３に記載の化粧単板の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか１項において、上記高圧水蒸気処理による熱処理条件が雰囲気温度１２０℃以上で、かつ１９０℃以下であることを特徴とする。

（削除）

請求項１に記載の化粧単板の製造方法によれば、原材料木材を高圧水蒸気処理した後、集成接着するので、集成材を形成してから着色するものに比べて、集成材の色コントロールが容易にでき、着色後の原材料を多様に組み合わせて化粧単板の色管理をすることができる。

例えば、入手した原材料に原材料の色バラツキがあったりしても、高圧水蒸気処理を行ってこの原材料の色バラツキを低減したり、着色後の原材料を組み合わせてより均一な色の化粧単板を製造することができる。

あるいは意図的に異なる色に着色した原材料木材を集成接着してモザイク状に色をばらつかせた化粧単板を製造することも可能である。

このように、多様で精度の高い色管理を行なうことができる。

また、集成材に熱処理を行って着色する場合は、集成材の割れ不良を誘発し好ましくないが、集成接着する前に高圧水蒸気処理を行うことによって、集成材の割れ不良を防止することができる。

このように、多様で精度の高い色管理を行ない、集成材の割れ不良を防止することができるので、化粧単板の製造において歩留まりを高くすることができる。
また、高圧水蒸気処理において１５分以上の間、原材料木材の中心温度と雰囲気温度の差を１０℃以内に保持するので、原材料木材の内部において、着色に必要なエネルギーを確保することが可能であり、原材料木材の中心と外表面との間の色バラツキを、より低減することが出来る。

また、ドライベースでの含水率が３３％以上の原材料木材を用いることにより、処理後も高い水分を含んだ着色木材が得られ、スライス加工が可能となる。

請求項２に記載の化粧単板の製造方法によれば、原材料木材は、縦、横、長さのいずれか１つ以上が１８０ｍｍ以下であるので、速やかに内部を昇温することができる。そのため、昇温、冷却の際の温度勾配で割れるような割れ不良がなく均一な着色が得られる。

また、原材料木材を高圧水蒸気処理した後、集成接着して化粧単板を製造することが容易である。

請求項３に記載の化粧単板の製造方法によれば、木材の加熱着色は、処理温度と処理時間に依存する。木材にはフエノールに類似した成分が含まれており約１２０℃の加熱で褐色に発色するものが多く、高圧水蒸気処理の熱処理条件が雰囲気温度１２０℃以上にすることにより、より速やかに必要な濃度に着色することが可能である。また、本発明者らの実験では、上限を１９０℃以下にすることにより、原材料木材の劣化防止に有効なことを知得した。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について説明する。図１は、本発明の化粧単板１（図４参照）の製造方法に用いられる高圧加熱装置の構成を示す説明図であり、図２は、図１の側面図である。また、図３は、化粧単板１の製造工程の手順を示すフローチャートである。また、図４は、化粧単板１の構成を示す説明図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は、側面図をそれぞれ示している。

本発明の実施の形態の化粧単板１の製造方法は、原材料木材１ａ（図１参照）を高圧水蒸気処理して着色した後、着色後の原材料木材１ａを組み合わせて集成接着して集成材を形成し、この集成材を更にスライスして化粧単板１を形成する。

ここで、原材料木材１ａとしては、乾燥処理を施していない湿った含水率が３３％以上（含水率：３３〜６７％ドライベースの生材）のブナのフリッチ材が採用されている。原材料木材１ａは、縦、横、長さのいずれか１つ以上が１８０ｍｍ以下であることが望ましい。原材料木材１ａのサイズは大きすぎると内部昇温に時間が掛かりすぎ均一な着色が得られなくなるので、縦横長さいずれかが１８０ｍｍ以下であることが必要である。このようにすることにより、速やかに内部を昇温することができ、昇温、冷却の際の温度勾配で割れるような割れ不良がなく均一な着色が得られる。
本実施形態では、サイズが４２ｍｍ（厚）×１４０ｍｍ（巾）×４５０ｍｍ（長さ）で、測色計のＬ＊値が５９〜８３にばらついたものが採用されている。

木材にはフエノールに類似した成分が含まれており１２０℃以上の加熱で褐色に発色するものが多い。本発明は突き板加工を前提としており原材料木材１ａの乾燥は加工が困難になるのみならず材料の割れ不良を誘発し好ましくない。そこで、熱処理は水蒸気処理とし、特に、温度範囲を考えて高圧水蒸気処理を採用している。

図１と図２とに示すように、高圧加熱装置２は、原材料木材１ａを拘束した状態に載置する可動台車３を内部に設けた高圧蒸気釜４で構成されている。

可動台車３は、高圧蒸気釜４の内壁面からレール５によって支持された状態で高圧蒸気釜４の内部に移動かつ固定可能に設けられており、上側押さえ板３ａと下側押さえ板３ｂとを備えている。この上側押さえ板３ａと下側押さえ板３ｂとは、間隔を開閉可能に構成されており、原材料木材１ａを拘束することができるようになっている。すなわち、原材料木材１ａは、押さえ板３ａ、３ｂで上下両側から挟まれ、隙間を確保するために、横桟７ａ、７ｂを介在させた状態で可動台車３の上側押さえ板３ａと下側押さえ板３ｂとの間に置かれ拘束される。

高圧蒸気釜４は、原材料木材１ａの金属汚染をできるだけ少なくするとの考えから、ステンレスの材料で製作されており、図２に示すように、水平に分割可能に構成されている。この高圧蒸気釜４は、ボルト４ａ、ナット４ｂの着脱により、内部を開放することができるようになっている。

また、高圧蒸気釜４には、高圧高温蒸気の導入口５ａと、排気口５ｂと、加圧タンク８で加圧された水タンク９からの加圧水の導入口５ｃとが設けられている他、液化した蒸気をスチームトラップ５ｄを介して排水するドレン口５ｅと、水の排水口５ｆが設けられている。また、水のオーバーフロー排水口５ｇが設けられている。

そして、これら高圧高温蒸気の導入口５ａと、排気口５ｂと、水の導入口５ｃと蒸気のドレン口５ｅと、水の排水口５ｆとオーバーフロー排水口５ｇとは、それぞれ蒸気導入バルブ６ａ、蒸気排気バルブ６ｂ、加圧水バルブ６ｃ、ドレンバルブ６ｅ、排水バルブ６ｆ、オーバーフローバルブ６ｇによって、それぞれを流れる流体の流量が調節されるようになっている。

次に、図３を参照して、この木材の高圧加熱装置２を用いて実施する原材料木材１ａの着色手順について説明する。

すなわち、この木材の高圧加熱装置２においては、まず、ステップＳ１において、複数の原材料木材１ａを、それぞれ隙間を確保して積層する。

次に、ステップＳ２において、積層された複数の原材料木材１ａの最上面と最下面に押さえ板３ａ、３ｂを設ける。

また、ステップＳ３において、押さえ板３ａ、３ｂで挟んだ複数の原材料木材１ａを、可動台車３に固定する。

それから、ステップＳ４において、可動台車３ごと高圧蒸気釜に挿入し、ふたを閉じて閉釜する。

また、ステップＳ５において、蒸気導入バルブ６ａ、排気バルブ６ｂ、ドレインバルブ６ｅ、排水バルブ６ｆを開いて釜内空気を蒸気に置換する。

そして、ステップＳ６において、排気バルブ６ｂ、排水バルブ６ｆを閉める。

次に、ステップＳ７において、所定の時間を掛けて徐々に温度（＝圧力）を上げ、所定時間所定温度（＝圧力）を保持し、熱着色処理を実施する。
木材にはフエノールに類似した成分が含まれており１２０℃以上の加熱で褐色に発色する。熱処理温度は１２０℃以下では着色の効果が少なくまた１９０℃以上では材が劣化してしまう。このため、高圧水蒸気処理による熱処理条件が雰囲気温度１２０℃以上で、かつ１９０℃以下であることが望ましい。また、着色度は、処理温度と処理時間に依存するが、処理時間が十分な場合、処理温度だけで決まる。このことを利用して原材料のバラツキを熱処理で低減することが出来る。

本実施形態では、具体的には、高圧水蒸気処理を行い、３０分間で、１３５℃に昇温させ、中心温度１２５℃以上の状態で０.７時間保持した。

なお、この高圧水蒸気処理においては、着色に必要な内部のエネルギーを確保するために、１５分以上の間、原材料木材１ａの中心温度と雰囲気温度の差が１０℃以内に保持するようにした。

こうして得られた原材料木材１ａの材色の時間的変化を説明する。図５は、熱処理による材色の時間的変化を示すグラフである。

原材料木材１ａにおいては、Ｌ＊値が５９〜８３（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝２４）にばらついていたものが、上記の熱処理により、化粧単板１のＬ＊値＝３９〜４８（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝９）にばらつきが低減され、均一な色になっている。

着色が完了したら、加圧水バルブ６ｃを開いて、高圧蒸気釜４内に加圧水を挿入して（７Ｋｇ／ｃｍ２）、可動台車３に固定している原材料木材１ａを水没させる。すなわち、ステップＳ８において、所定保持時間終了後、蒸気バルブ６ａを閉め、加圧水バルブ６ｃを開く。その際、釜内圧力が下がらないように管理する。圧低下には蒸気バルブ６ａを補助的に開、あるいは加圧水圧カアップ、圧上がり過ぎにはオーバーフローバルブ６ｇを開いて調整する。

また、ステップＳ９において、原材料木材１ａを所定時間水没させて冷却。圧力を加圧水バルブ６ｃ開度、オーバーフローバルブ６ｇ開度で調整しながら水循環させる。

それから、ステップＳ１０において、加圧水バルブ６ｃ閉、排気バルブ６ｂ開、排水バルブ６ｆ開で大気圧に戻し、排水する。

また、ステップＳ１１において、開釜し、可動台車３を引き出して、台車３から降ろし、押さえ板３ａ、３ｂをはずす。

その後、ステップＳ１２において、熱処理された原材料木材１ａをモルダー、鋸にて寸法調整し、ステップＳ１３において、表面に接着剤を塗布してプレスにて集成接着する。

そして、ステップＳ１４において、集成接着された木材をスライサーにて０．２５ｍｍ厚にスライス加工して化粧単板１を形成して終了する。

次に、図６を参照しながらこのようにして得られた化粧単板と、従来の方法による化粧単板とを比較した結果について説明する。

図６は、本発明の効果を裏付ける評価表であり、実施例と比較例との評価結果を示している。ここでは、製品の色バラツキと外観とについて、それぞれ本実施形態の加熱着色方法による化粧単板（実施例１）と、（実施例２）、（実施例３）と、従来の方法である化粧板（比較例１）とを比較した。色バラツキは、製品のＬ＊値を示し、また、突板外観は、製品の濃淡を表現している。総合評価は記号○（良好）×（不良）で表した。

実施例２は、意図的に異なる色に着色した原材料木材１ａを集成接着してモザイク状に色をばらつかせた化粧単板１を製造したケースである。

原材料木材１ａは、実施例１と同様であり、熱処理は、実施例１と同様のものと、それ以外に下記２水準で着色した。

すなわち、１３５℃まで、３０分間で昇温し、１時間保持（この時中心温度は１２５℃以上０．６５時間保持された）ものに、加圧水（７Ｋｇ／ｃｍ２）を挿入し、冷却したものを大気圧開放、取り出したものは、Ｌ＊値＝４２〜５３（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝１１）に着色された。

また、１５０℃まで、３０分間で昇温し、１時間保持（この時中心温度は１４０。℃以上で０．５５時間保持された）ものに、加圧水（９Ｋｇ／ｃｍ２）を挿入し冷却したものを大気圧開放、取り出したものは、Ｌ＊値＝２４〜３１（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝７）に着色された。

上記のように、合計３水準の着色木材を表面仕上げ後、乱張り模様に組み合わせ集成接着した。他は実施例１と同様である。

このように、実施例２は、ピースごとの色を管理し意図的に色バラツキを着ける高精度に色管理された使い方の例である。意図に沿った色の化粧単板が得られたので、製造総合評価として、色管理は、○（良好）と評価した。

また、実施例３は、熱処理時間を不充分にして、表面のみ着色させ、ピース内で色濃勾配を着けて化粧単板を製造したケースである。

実施例３においては、原材料木材１ａは、実施例１と同様である。また、熱処理は、熱処理時間を不充分にするために、１３５℃まで、３０分間で昇温し、０．３時間保持（この時中心温度は１２５℃以上０．１時間保持された）ものに、加圧水（７Ｋｇ／ｃｍ２）を挿入し、冷却したものを大気圧開放し、取り出した。突き板加工も、実施例１と同様である。
これも、意図的に色濃勾配を着けた化粧単板が得られたので、製造総合評価として、色管理は、○（良好）と評価した。

このように、表面濃色ピースを意図的に作り、柄や色勾配として利用することにより、趣向のある化粧単板１が得られる。

一方、比較例１は、従来の方法である煮沸処理で着色したケースであり、原材料木材１ａは、実施例１と同様であるが、９３℃の温水内に７２時間浸漬して煮沸処理した。突き板加工は、実施例１と同様である。

このケースでは、Ｌ＊値＝５５〜７８（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝２３）となり、意図に反して原材料よりも色バラツキの大きい化粧単板が得られた。そのため、製造総合評価として、色管理は、×（不良）とした。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る化粧単板１の製造方法によれば、原材料木材１ａを高圧水蒸気処理した後、集成接着するので、集成材を形成してから着色するものに比べて、集成材の色コントロールが容易にでき、着色後の原材料を多様に組み合わせて化粧単板１の色管理をすることができる。

例えば、入手した原材料に原材料の色バラツキがあったりしても、高圧水蒸気処理を行ってこの原材料の色バラツキを低減したり、着色後の原材料を組み合わせてより均一な色の化粧単板１を製造することができる。

あるいは意図的に異なる色に着色した原材料木材１ａを集成接着してモザイク状に色をばらつかせた化粧単板１を製造することも可能である。

このように、多様で精度の高い色管理を行なうことができる。

また、集成材に熱処理を行って着色する場合は、集成材の割れ不良を誘発し好ましくないが、集成接着する前に高圧水蒸気処理を行うことによって、集成材の割れ不良を防止することができる。

また、このように、多様で精度の高い色管理を行ない、集成材の割れ不良を防止することができるので、化粧単板１の製造において歩留まりを高くすることができる。

また、ドライベースでの含水率が３３％以上の原材料木材１ａを用いることにより、処理後も高い水分を含んだ着色木材が得られ、スライス加工が可能となる。

また、原材料木材１ａは、縦、横、長さのいずれか１つ以上が１８０ｍｍ以下であるので、速やかに内部を昇温することができる。そのため、昇温、冷却の際の温度勾配で割れるような割れ不良がなく均一な着色が得られる。

この場合、原材料木材１ａを高圧水蒸気処理した後、集成接着して化粧単板１を製造することが容易である。

木材の加熱着色は、処理温度と処理時間に依存する。木材にはフエノールに類似した成分が含まれており約１２０℃の加熱で褐色に発色するものが多く、高圧水蒸気処理の熱処理条件が雰囲気温度１２０℃以上にすることにより、より速やかに必要な濃度に着色することが可能である。また、本発明者らの実験では、上限を１９０℃以下にすることにより、原材料木材１ａの劣化防止に有効なことを知得した。
そして、高圧水蒸気処理において１５分以上の間、原材料木材１ａの中心温度と雰囲気温度の差を１０℃以内に保持することにより、原材料木材１ａの内部において、着色に必要なエネルギーを確保することが可能であり、原材料木材１ａの中心と外表面との間の色バラツキを、より低減することが出来る。

以上のように、生材に近いかそれ以上の水分を含んだままの木材原材料を適当なサイズに加工し、高圧水蒸気処理で加熱処理することにより、高精度に色管理された化粧単板を得ることが出来るようになった。

特に、着色された色は処理温度と時間で管理できるためフリッチ毎の色が管理できるようになる。このことを活用し均一な色調を持つスライス単板を製造したり、意図的に色をばらつかせたり濃淡を利用したスライス単板が安定して製造できる。

上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。

例えば、原材料木材１ａは、乾燥処理を施していない湿った含水率：３３〜６７％ドライベース（生材）のブナ材に限定されない。種々の基材が採用可能であるし、サイズも種々の設計変更が可能である。集成、スライス条件なども種々の設計変更が可能である。

また、高圧水蒸気処理についても、必ずしも図のような構成の高圧加熱装置２に限定されない。構成、材質、形状、など種々の設計変更が可能である。

また、今回降温時、高圧水による水冷方式を利用したが缶の構造や、材の入れ方の工夫で水冷は省ける可能性があるなど、種々の冷却方式が可能である。ただ、歩留まり確保と処理サイクル短縮のためには、水冷が好ましい。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の化粧単板の製造方法に用いられる高圧加熱装置の構成を示す説明図である。 図１の側面図である。 化粧単板の製造工程の手順を示すフローチャートである。 化粧単板の構成を示す説明図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は、側面図をそれぞれ示している。 熱処理による材色の時間的変化を示すグラフである。 本発明の効果を裏付ける評価表であり、実施例と比較例との評価結果を示している。

１ 化粧単板
１ａ 原材料木材

Claims (3)

1. 含水率が３３％以上（ドライベース）である原材料木材を、１５分以上の間、原材料木材の中心温度と雰囲気温度の差を１０℃以内に保持して高圧水蒸気処理して着色した後、着色後の原材料を組み合わせて集成接着して集成材を形成し、この集成材を更にスライスして化粧単板を形成することを特徴とする化粧単板の製造方法。
2. 請求項１において、
   原材料木材は、縦、横、長さのいずれか１つ以上が１８０ｍｍ以下であることを特徴とする化粧単板の製造方法。
3. 請求項１または２において、
   上記高圧水蒸気処理による熱処理条件が雰囲気温度１２０℃以上で、かつ１９０℃以下であることを特徴とする化粧単板の製造方法。
   

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