JPH09234711A - 木質系複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木材の割裂片を接着剤を介して集積一体化し
た木質系複合材料の製造方法において、木材を割裂する
に当たり、簡単な工程を付加するだけで割裂片の分離を
確実なものとし、強度的な欠陥のない高強度の木質系複
合材料を安定して得ることのできる方法を提供する。 【解決手段】 割裂用刃物を用いて木材を長手方向に割
裂する工程（２，７）の後に、その割裂工程で得られた
割裂片３，８に対して曲げ応力を付与する工程（５，１
０）を挿入することにより、木繊維で繋がれた未分離状
態の割裂片の分離を促進し、割裂片表面全面への接着剤
の塗布を確実なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材を長手方向に
割裂した割裂片に接着剤を塗布した状態で多数集積し、
加熱・加圧して接着剤を硬化させることによって、多数
の割裂片が接着剤を介して積層された、いわゆる木質系
複合材料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】柱や梁等の木質系構造用材として伝統的
に用いられてきた製材品における収率の低さ、および節
等の欠陥の存在に起因する強度上のばらつき等を解消し
て、木材資源の有効活用を図るべく、木材を長手方向、
つまり木の繊維方向に沿って割裂し、その割裂片に接着
剤を塗布した後に多数を集積し、圧縮しつつ接着剤によ
って相互に接着させ、比較的大きな断面積を持つ板状な
いしは棒状とした木質系複合材料とその製造方法が提案
されている（特開平７−１９５３１３号）。

【０００３】この提案によれば、原材料となる木材とし
て小径木や製材背板、あるいは枝等を用いることがで
き、しかも鋸屑等を出さないために、製材品に比して収
率が著しく向上するとともに、個々の割裂片は木の繊維
を活かしたもので、かつ、これらが熱硬化性接着剤等に
よって互いに略平行に相互に接着されているため、強度
も安定して高いものとなる。

【０００４】この提案においては、原材料から割裂片を
得るための割裂工程には、原材料をまず両刃の回転刃物
によって割裂した後、その割裂片を更に片刃の回転刃物
で細片化するという工程を採用している。

【０００５】すなわち、両刃の回転刃物を相対向させた
ものを複数対互いに平行に所定のピッチで配列した刃物
群の間に、原材料を長手方向に通過させることによって
割裂し（小割り工程）、更にその割裂片を、片刃の回転
刃物を相対向させたものを複数対互いに平行により細か
いピッチで配列した刃物群間を通過させることにより、
より細かい割裂片を得ている（細片化工程）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者
は、上記した提案における割裂片を得るための工程につ
いて詳細に検討した結果、この割裂工程には更なる改善
点が残されていることを見いだした。

【０００７】すなわち、上記した提案における割裂工程
には、多数の回転刃物を並列に並べたものを用いている
が、この場合、各刃物の先端がちょうど突き合わされた
状態とすることによって切断性を良好なものとすること
ができるものの、個々の回転刃物の加工精度の微妙な差
により、そのような状態とすることは実質的に不可能で
ある。

【０００８】そこで、各刃物の先端を少し重ね合わせた
状態にするのであるが、この場合においても刃物の加工
精度に起因して相対向する刃物の側面間に僅かな隙間が
生じやすく、特に両刃の回転刃物を用いた場合にはその
刃先形状から必然的にそのような隙間が生じ、割裂片を
完全に分離させることは困難となり、各割裂片どうしが
木繊維によって相互に繋がれたままとなりやすい。

【０００９】このような未分離状態の割裂片を次の接着
剤塗布工程に導いたとき、割裂片の木繊維で繋がれた部
分に接着剤が塗布されにくく、得られた木質系複合材料
に強度的な欠陥が生じる原因となる。

【００１０】本発明はこのような問題を解決すべくなさ
れたもので、簡単な工程によって割裂片を確実に分離す
ることができ、もって強度的な欠陥のない均質な木質系
複合材料を得ることのできる製造方法の提供を目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の木質系複合材料の製造方法は、割裂用刃物
を用いて木材をその長手方向に割裂した後、その割裂片
に未硬化の熱硬化性接着剤を供給するとともに、その複
数を相互に集積して加熱・加圧することによって所望形
状の木質系複合材料を製造する方法において、割裂用刃
物による割裂工程の後に、当該割裂工程で得られた割裂
片に対して、各割裂片が隣接する方向への曲げ応力を付
与することによって、未分離状態の割裂片を分離させる
工程を挿入することによって特徴づけられる。

【００１２】ここで、本発明で言う「各割裂片の隣接方
向への曲げ応力」とは、図２に例示するように、割裂工
程を経た未分離状態の割裂片（以下、未分離片３と称す
る）の集合体は、割裂線Ｃを介して互いに隣接した状態
となるが、そのような割裂片の集合体に対して、各割裂
線Ｃ間の距離で表される各割裂片の幅方向（厚み方向で
はない）への曲げ応力を言う。

【００１３】また、本発明では、割裂片に対して曲げ応
力を付与する工程は割裂工程の後に挿入されるのである
が、割裂工程を小割り工程と細片化工程とに分割した場
合には、その小割り工程後と、細片化工程後の双方に挿
入することが好ましい。

【００１４】また、本発明において、割裂片に対して互
いに隣接する方向への曲げ応力を付与するための具体的
方法としては、前記した図２のように、未分離状態の割
裂片（未分離片３）に対して、その長手方向に直交し、
かつ、各未分離片３の幅方向から適当な治具５２を押し
つける等によって横方向（幅方向）応力を加える方法を
採用することができ、その応力は断続的に加えてもよい
し連続的に加えてもよい。

【００１５】断続的に応力を加える場合には、応力を付
与するための治具が配設された定位置に未分離片が移送
されてきたことをセンサ等によって検知し、その検知信
号の発生によって治具を駆動して断続的に応力を加える
方法を採用することができる。

【００１６】一方、連続的に応力を加える場合には、図
２に例示したように、円弧状部分５１ａを備えた材料ガ
イド５１に未分離片３を移送しつつ導入し、ガイドロー
ル５２等の治具によって未分離片３を円弧状部分５１ａ
に強制的に沿わせる等の方法を採用することができる。

【００１７】また、本発明においては、以上のような未
分離片に対して付与する応力は、未分離片に対して少な
くとも一方向から付与すればよいが、異なる方向の応力
を交互に１回以上、合計２回以上付与することにより、
分離性はより向上する。

【００１８】本発明において、割裂用刃物を用いた割裂
工程については特に限定されるものではないが、小割り
工程と細片化工程の２工程に分割するとともに、それぞ
れの工程に適した回転刃物を用いることが望ましい。

【００１９】また、本発明の割裂工程に用いられる刃物
としては公知のものを用いることができる。具体的に
は、その材料としては、通常刃物として用いられる鋼、
ステンレス鋼、モリブデン鋼等を使用することができ
る。また、回転刃物の外径は対象とする材料の大きさに
応じて適宜決めることができる。刃物の先端角度は１５
°〜４５°の範囲のものが使用可能であり、刃物の硬度
は必要に応じてＨＲＣ（ロックウェルＣスケール）２５
〜５５の範囲で適宜に選択することができる。以上は割
裂工程を小割り工程および細片化工程に分割した場合に
おいてそのいずれにも適用できる。

【００２０】更に、本発明において割裂工程を小割り工
程と細片化工程に分ける場合の各刃物の配列ピッチは、
小割り工程において５〜３０ｍｍ、細片化工程において
２〜５ｍｍの範囲で適宜に設定することができる。

【００２１】本発明において用いられる原料木材として
は、公知のものを使用することができる。例えば、杉、
檜、松、栂、さわら、樅、なら、かば、ブナ、オーク、
ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳など、あるいは竹を
も使用することができる。このような木材は製材したも
のでなくてもよく、製材端材や背板、小径木、小枝など
のような部分や、建築端材、廃木材、間伐材等を使用す
ることもできる。

【００２２】また、本発明において最終的に細片化した
割裂片の断面は縦横０．１〜１０ｍｍ、長さは２０〜３
０００ｍｍ、より好ましくは２０〜２０００ｍｍであ
り、これ以上大きくなると原料の入手や割裂片の取扱い
が困難になる。

【００２３】そして、本発明において、最終的に細片化
された割裂片に供給ないしは塗布する熱硬化性接着剤と
しては、例えばイソシアネート系、フェノール系接着剤
が挙げられる。熱硬化性接着剤は、通常、加熱・加圧に
より硬化させるが、硬化温度が１５０°Ｃの場合、圧力
は８〜１２ｋｇ／ｃｍ² 程度、処理時間は２０〜３０分
程度とする。

【００２４】＜作用＞本発明は、刃物の加工精度等に起
因して、割裂片の完全な分離が実質的に極めて困難な割
裂用刃物を用いた割裂工程に大幅な改良を加えることな
く、その割裂工程を経た割裂片に対して曲げ応力を付与
するという簡単な工程を追加することによって割裂片の
分離性を向上させ、ひいては、簡単な工程のもとに、強
度的な欠陥のない均質で高い強度を持つ木質系複合材料
を得ようとするものである。

【００２５】すなわち、割裂用刃物による割裂工程を経
た割裂片は、前記したように、木繊維によって繋がれた
いわゆる未分離片になるが、このような各未分離片に対
して、これらの隣接方向から力を加える等により同方向
への曲げ応力を付与すると、未分離状態の各割裂片が曲
げられ、割裂線Ｃにおいて長手方向への相互のずれが生
じ、これらの間に剪断力が作用する。この剪断力により
各割裂片どうしを繋いでいる残存繊維が切断され、割裂
片を分離することができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を適用して実際に木質系複合材
料を製造した実施例を、比較例とともに述べる。

【００２７】（実施例）図１に本発明実施例に用いた割
裂工程用の装置構成を模式的斜視図で示す。この例で
は、割裂工程は小割り割裂工程と細片化工程によって構
成されており、その小割り工程および細片化工程のそれ
ぞれに回転刃物を用いた割裂機２，７と曲げ応力付与装
置５，１０が設けられている。

【００２８】すなわち、原料木材１は、両刃の回転刃物
を互いに対向させたものを多数並列に配置してなる小割
り用割裂機２に導入されて割裂された後、移送装置４に
よって小割り用曲げ応力付与装置５に導かれる。小割り
用割裂機２を経ることによって得られる割裂片は、木繊
維によって相互に繋がれたものが多く未分離状態の割裂
片、つまり未分離片３となっているが、次段の小割り用
曲げ応力付与装置５によって残存繊維が切断され、分離
性の良好な小割割裂片６となる。

【００２９】このようにして得られた小割割裂片６は、
次いで細片化用割裂機７に導入されてより細かく割裂さ
れた後、移送装置９により細片化用曲げ応力付与装置１
０に導かれる。細片化用割裂機７は、片刃の回転刃物を
互いに対向させたものを多数並列に配置したものであ
り、この割裂機７を経た割裂片についても、その一部が
木繊維によって繋がれた未分離片８であり、この未分離
片８が次の細片化用曲げ応力付与装置１０によって分離
され、細片化割裂片１１となる。

【００３０】さて、以上の装置構成において、小割り用
割裂機２の両刃の回転刃物として、材質ＳＵＳ４２０、
刃物厚３ｍｍ、刃先先端角度３０°、外径１４０ｍｍの
ものを用いて、刃物ピッチ１０ｍｍで上下各２０枚配置
した。また、対向する刃物の刃先の重なりは１ｍｍと
し、回転数６０ｒｐｍで回転させた。

【００３１】また、小割り用曲げ応力付与装置５として
は、図２にその要部を模式的平面図で示すように、円弧
状部分５１ａを有するステンレス製の材料ガイド５１
と、その材料ガイド５１の円弧上部分５１ａに対向配置
されたガイドロール５２を備えたものとし、そのガイド
ロール５２によって未分離片３・・３を水平方向から、つ
まり各未分離片３・・３の隣接方向から押圧して円弧状部
分５１ａに強制的に沿わせる方式を採用した。そして、
このような円弧状部分５１ａを有する材料ガイド５１お
よびガイドロール５２を、材料の移送方向に２組連続的
して、かつ、それぞれの円弧状部分５１ａが互いに逆方
向を向くように配置することによって、未分離片３に対
して互いに逆向きの曲げ応力を１回ずつかけるようにし
た。

【００３２】この小割り用曲げ応力付与装置５において
は、各円弧状部分５１ａの曲率半径は５００ｍｍとし、
その経路長は３００ｍｍとした。細片化用割裂機７の片
刃の回転刃物として、材質ＳＵＳ４２０、刃物厚２ｍ
ｍ、刃先先端角度３０°、外径１４０ｍｍのものを用
い、刃物ピッチ４ｍｍで上下各２０枚配置するととも
に、対向する刃物の刃先の重なりを２ｍｍとして、回転
数６０ｒｐｍで回転させた。

【００３３】また、細片化用曲げ応力付与装置１０につ
いては、前記した小割り用曲げ応力付与装置５と同じ方
式と配置を採用して、細片化用割裂機７を経た未分離片
８に対して互いに逆向きの曲げ応力を１回ずつかけるよ
うにしたが、材料ガイドの円弧状部分の曲率半径は３０
０ｍｍ、その経路長は２００ｍｍとした。

【００３４】以上の割裂工程により、原材料１として杉
の製材背板（約３０×１５０×２０００ｍｍ）を用い、
最終的に断面が４×１０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの細片
化割裂片１１を得た。このようにして得られた細片化割
裂片１１は、全ての割裂片が分離していた。

【００３５】そして、この細片化割裂片１１にイソシア
ネート系接着剤をスプレーにより塗布し（細片化割裂片
１００重量部に対し接着剤５重量部）、１５０°Ｃ、１
０ｋｇ／ｃｍ² で加熱・加圧することによって接着剤を
硬化させ、木質系複合材料を得た。

【００３６】このようにして製造した木質系複合材料
は、ＪＡＳ機械的等級区分Ｅ９０の性能（例えば曲げヤ
ング率９０，０００ｋｇｆ／ｃｍ² ）を有していた。 （比較例）図１の装置構成において、小割り用曲げ応力
付与装置５および細片化用曲げ応力付与装置１０を除去
し、未分離片３および８に対する曲げ応力を付与しない
こと以外は上記の実施例と全く同様として細片化割裂片
を得た。この比較例で得られた細片化割裂片は分離が悪
く、未分離状態のものが約５０％あった。そして、この
ような細片化割裂片を上記実施例と全く同じ工程により
接着剤を塗布し、硬化させることによって木質系複合材
料を得た。

【００３７】このようにして製造した木質系複合材料
は、ＪＡＳ機械的等級区分Ｅ７０の性能（曲げヤング率
７０，０００ｋｇｆ／ｃｍ² ）も満足していなかった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、割裂用刃物を用いた割
裂工程により得られた割裂片に対して、各割裂片の隣接
方向への曲げ応力を付与する、という簡単な工程を追加
するだけで、割裂片の分離性を容易に向上させることが
でき、これによって割裂片の表面全面に接着剤を確実に
塗布することが可能となり、強度的な欠陥のない均質で
高強度の木質系複合材料を安定して得ることが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例に用いた割裂工程の全体的な装置
構成を示す斜視図

【図２】その各曲げ応力付与装置５の要部の模式的平面
図

【符号の説明】

１ 原材料 ２ 小割り用割裂機 ３ 未分離片 ４ 移送装置 ５ 小割り用曲げ応力付与装置 ５１ 材料ガイド ５１ａ 円弧状部分 ５２ ガイドロール ６ 小割割裂片 ７ 細片化用割裂機 ８ 未分離片 ９ 移送装置 １０ 細片化用曲げ応力付与装置 １１ 細片化割裂片 Ｃ 割裂線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 割裂用刃物を用いて木材をその長手方向
   に割裂した後、その割裂片に未硬化の熱硬化性接着剤を
   供給するとともに、その複数を相互に集積して加熱・加
   圧することによって所望形状の木質系複合材料を製造す
   る方法において、上記割裂用刃物による割裂工程の後
   に、当該割裂工程で得られた割裂片に対して、各割裂片
   の隣接方向への曲げ応力を付与することによって未分離
   状態の割裂片を分離させる工程を挿入することを特徴と
   する木質系複合材料の製造方法。