JPS6357201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は再強化木材製品とその製造方法に関
するものである。

粒子板の様な再強化木材製品は、木片を接着剤
で接合して形成されるもので、広く家具その他に
用いられているが、天然の木材に比べて曲げ荷重
に対する強度に劣るため、通常板状でしか使用さ
れず、例えば梁材等として用いるには性能的に不
満足である。この点天然の木材はその繊維が方向
性をもつて配向しているためその機械的性質に方
向性があり、引張強さと弾性係数は木目方向のも
のが木目に直交する方向のものより大である。一
方、粒子板や再強化木材製品にあつては、木材片
の配向が不規則であるため、その機械的性質は全
んど等方性であり、しかもその値は一般に天然木
材における木目方向と直交する方向についての低
い機械的性質の値にほゞ同じである。

かゝる再強化木材製品の欠点を改良する試みは
既にいくつか行われており、製品中の木材片の配
向方向を単一化して天然木材に近い構造とし、そ
の配向の強度特性をある程改良している。例えば
カナダ特許第966409号（マクミラン・ブロイデル
社所有）の発明においては、分離された木材繊維
等を配向させた板材製品が提案されている。木材
繊維等は木片を截断、破砕、削取り、剥取りした
りして形成する。これら繊維を集合させて適宜な
接着剤を用いて板材とするときに、繊維を隣り合
う様に物理的に配向してやる必要がある。

同様にアメリカ特許第3674219号（テー・ヴイ
ー・エー所有）の発明の場合には、木材を破砕し
てゆるくもつれた繊維房の多孔性の群の形をした
裂片となし、この裂片をしごいて分離した繊維と
なしてから種々の製品を形成する方法がとられて
いる。多孔性の木片を配向させるのは作業上難し
いため、この方法では工程が複雑となるばかりで
なく、得られた材料の強度も天然の木片に比べれ
ばまだ劣つている。

上記の如き従来技術の現状に鑑みて、この発明
は再強化木材製品の機械的特性を天然木材のそれ
に近ずけることを目的とするものである。

このため、この発明の再強化木材製品にあつて
は、共通の木目方向に配向されて天然に連結され
た木材ストランドからなる少なくとも１枚のウエ
ブが含まれており、該ストランドが大部分に亘つ
て互いに実質的に区分されているが完全には分離
してなく、かつ該ウエブの圧縮強化の結果ストラ
ンド同志が互いに接合されて並列状態に保たれて
いるものである。

またこの発明の再強化木材製品の製造方法にあ
つては、原木材をしてその大部分に亘つて互いに
実質的に区分されているが完全には分離しはいな
い共通の木目方向に配向されて天然に連結された
木材ストランドのウエブを部分的に形成せしめ、
このウエブを圧縮してストランドを強化接合して
互いに並列状態に保つものである。接合は接合剤
（最も一般的には接着剤）によつてもよく、又適
当な処理剤でストランド表面を塑性化してこれに
圧力をかけて融着する様にしてもよい。又、上記
製品の表面には複数個の刻目が形成されていても
よい。これらの刻目は好ましくは長手方向中央に
おいて最も深く、両端に向つて浅くなつている。

前記した様な組織体の形成は原木を前記ストラ
ンドからなる少くとも１枚のウエブに破砕する事
によつて行われ、かつ破砕されたウエブは圧縮さ
れてストランドの集合が行われる。

上記の作業間、木片やウエブは好ましくはベル
ト等によつて工程中を搬送されるものである。

以下、添付の図面によつて更に詳細に説明す
る。

第１図に示す装置において、製材済の木材片１
０は蒸気室１２において蒸された後、捻回部１４
においてその軸について捻られて第１段階の裂割
に付される。各木材片はその木目に沿つて長手方
向に製材されており、捻回作業はその両端に係合
子１４ａ，１４ｂを係合させて行う。これら係合
子１４ａ，１４ｂは木材片１０に係合した後、互
に逆方向に回転する。その第１段階の裂割を終え
ると、次に木材片１０は一群の連続したローラー
対１６，１８，２０，２２間に通される。各ロー
ラー対において、木材片１０は無数の長手方向の
裂目に沿つて破砕され、一番最後のローラー対２
２からは第４，６図に示すような製品が送り出さ
れる。この製品は若干可撓性のウエブ２４の形を
しており、無数のストランド２６が互に締りなく
連結して一種の可撓性の「布」を形成し、しかも
ストランド２６は当初の木目の配列を残してい
る。

ローラー対１８，２０を通過する際ヒーター２
８によつて木材片１０は予備乾燥され、更に、ロ
ーラー対２０，２２を通過する際スプレーノズル
３０によつてこれに接着剤が撒布される。第３図
に示すのは、第１番目のローラー対１６を通つた
後の部分的に破砕された木材片１０である。この
時点で既に最終のストランドよりはまだ大きいが
木材片１０がある程度破砕されてストランド２６
が発生しているのが認められる。従つて、ローラ
ー対２０から送り出される頃にはストランド２６
もそこそこに細くなつており、ノズル３０から撒
布された接着剤は充分にウエブ２４内に浸透す
る。最後のローラー対２２で圧縮されると、この
接着剤がウエブ２４内全域に亘つて均斉に分散す
る。

ローラー対２２から次々と送り出されたウエブ
群は組合部３２において互に組合される。この組
合せでは互に上下に重ねられ、更に必要なら横方
向にも重なり合う様にされて、最終製品の幅や構
造を所望のものとする。この組合せが終るとウエ
ブ組合体は加圧ローラー対３４間を通されて密な
組織体３８となり、更に加熱加圧部４２に通され
て接着剤の乾燥が行われて最終製品４０が得られ
る。上記加熱加圧部４２では、この製品４０を相
対向する加熱押板で保持して乾燥を行う。第２図
に示す様に、この製品４０は無数のストランド２
６からなり、しかもこれらストランド２６が接着
剤によつて互に固着された構造の組織体である。
加熱加圧部４２で加えられる圧力がそこそこのも
のであつても、製品４０の表面は比較的平滑であ
り、しかもその表面及び内部共に空隙は全んど存
在しない事が確認されている。

第７図は前記のような木材ストランドにより部
分的に形成されたウエブの強化接合効果を示すも
のである。即ち図中右上側は木材ストランドから
部分的に形成された状態でのウエブ２４を示し、
実質的に平行に配向されて天然に連結された多数
の木材ストランド２６は可撓性の網目構造（即ち
ウエブ２４）を部分的に形成している。また図中
左下側はそのようなウエブが圧縮強化された状態
での製品４０を示し、ストランドは互いに並列状
態で接合されている。

前記のローラー対１６，１８，２０，２２はそ
の周面が平滑であつても起伏がつけられていても
よく、又はその周面に凸起を設けてストランド２
６を長手方向各所で破砕してやる様にして、得ら
れたウエブ２４の乾燥後の可撓性と柔軟性とを上
げてやつてもよい。第５図に示すローラー４４は
軸４８に相隣接して架設された複数個のスプロケ
ツトホイール４６から構成されており、隣合つた
ホイール４６の歯５０は互に位相がずらせてあ
る。この場合、引張応力に露らされたときに製品
の早すぎる非構造性破壊を惹起して自由破壊する
であろう程に短い長さの破砕されたストランドを
生じる程に歯５０のピツチが小さくさえなけれ
ば、上記のようなローラーは満足なウエブを形成
する。

第８図に示す装置においては、細目の原木幹材
１１０が一群の連続配置されたローラー対１１
６，１１８，１２０を通される。各ローラー対に
おいては、無数の長手方向裂目に沿つて破砕が行
われ、前記したウエブ２４と同様のウエブ１２４
が最後のローラー対１２０から送り出される。ロ
ーラー対１１６はベルト１８２及びプーリー１８
４，１８６を介してモーター１８０によつて駆動
される。この１対のローラー１１６は夫々に同軸
に取つけられた歯車１８８を介して互に連結され
て同期回転を行う。ローラー対１１８の駆動側の
ローラーはプーリー１９４，１９６及びベルト１
９２を介してローラー対１１６の駆動側のローラ
ーから駆動される。更に、ローラー対１２０の駆
動側のローラーはプーリー２００，２０２及びベ
ルト１９８を介して上記したローラー対１１８の
駆動側のローラーから駆動される。各ローラー対
１１８，１２０内においてローラーはローラー対
１１６の場合と同様に歯車２０４，２０６を介し
て互に連結されるもので、図中その内１個の歯車
２０８を示す。

プーリー１９４はプーリー１９６より小径に、
プーリー２００はプーリー２０２より小径にす
る。従つて、モーター１８０の回転に伴つて、ロ
ーラー対１１６はローラー対１１８より高速で、
又、ローラー対１２０はローラー対１１８より低
速で夫々回転する。この様にローラー対１１６→
１２０と回転を漸減させる事により、幹材１１０
の破砕を効果的に行う事ができる。ローラー対１
１６の軸は水平方向であり、ローラー対１１８の
それは若干傾斜しており、ローラー対１２０のそ
れは鉛直方向である。この様に幹材の進行方向に
見て次々とローラー軸方向を漸変させる事によつ
ても破砕効果が一段と向上する。

ローラー対１２０から送り出されたウエブ１２
４はコンベアー２４２，２４４によつて残途の工
程に送られる。即ち、ウエブ１２４は先ず予備乾
燥部１２８に入る。この予備乾燥は例えばヒータ
ーなどによつて、100℃で10〜30分間に亘つて行
う。次いで、冷却の後、ウエブ１２４は樹脂浴１
３０に浸漬される。この樹脂浴は一例を挙げると
固形分にして５〜30％の樹脂を含有しており、浸
漬時間は５〜20秒である。樹脂浴１３０を出た後
ウエブ１２４の上下面には、圧空源１３６に接続
された空気ノズル１３２，１３４から空気の吹付
けが行われ、これによつて余剰の樹脂液は除かれ
て適宜再用に供される。次いでウエブ１２４は蒸
発部１３８に送られて、こゝで余分な水分の蒸発
が行われる。この蒸発作業は例えば35℃で５〜20
分間行われる。蒸発を早けるために温風を用いて
もよい。この後、ウエブ１２４は積重ねられて所
望の厚さとなり、通常粒板製品の製造に用いられ
るベルト加圧機構１４０に送られる。このベルト
加圧機構１４０は、互にせまい間隙を置いて相対
向する内側走行部を有した一対の無端ベルト１４
０ａ，１４０ｂを有している。ウエブ１２４は上
記走行部間で加圧されて、第９図に示す様な製品
１４２となつて送り出される。この製品１４２は
一般に前出の製品４０と同じ様な物である。樹脂
を乾燥させるため、この加圧機構１４０通過中に
熱を加えてもよい。

ベルト１４０ａ，１４０ｂには凸起１４０ｃが
形成されており、これが通過するウエブ１２４内
に挿通して、その結果製品１２４中に刻目１４４
が形成される。第１図の装置においても加熱加圧
部４２の加圧板に同様の凸起を設ければ、製品４
０にも同様の刻目を形成する事ができる。

上記の刻目１４４は製品１４２を構成するスト
ランドの配列方向に走つている。又、刻目１４４
は内側に向つて収歛する側壁１４４ｄ，１４４ｅ
によつて画定されるクサビ形横断面を有してい
る。又、刻目１４４はその長手方向中央部分１４
４ａから両端１４４ｂ，１４４ｃに向つて収歛す
る形状を有している。これらの刻目１４４は製品
１４２の相対向する２つの面（図示の例では上面
と下面）に秩序正しく形成されており、又、製品
１４２の木目方向に互に平行に等間隔で列をなし
ている。列毎に刻目１４４は上記間隔の1/2ピツ
チづつずれており、一方の面（例えば上面）の刻
目形状はこれと相対向する他方の面（例えば下
面）のその上に位置する列の刻目のそれに等し
い。しかし、相対向する２つの面では刻目の位置
が前記間隔の1/2ピツチだけずれている。又、そ
の深さは、好ましくはその中央部で最も深く両端
にゆく程浅くなつている。

前出の凸起１４０ｃは、円状で中心から周縁部
に向つて厚さが減じる様なデイスク状体からコー
ドを切出して形成するのが便利であり、刻目１４
４もこれに近似した形状となる。刻目１４４は製
品１４２の厚さの2/3位の深さとしてもよく、又、
これを透通する様に形成してもよい。

刻目１４４の形状は、長手方向に曲りくねつた
畝部１４２ａが刻目間に形成されるようなものに
する。この様にすると、環境条件が種々変つても
製品が安定しており、かつ、ストランドの接合総
面積が増加し、更には原木より一段と密に結合さ
れた性質となる。又、刻目が形成された結果、接
着剤の乾燥時において外部から内部へ伝播する熱
の走行しなければならない平均距離が減少する事
実は注目に値する。加えて凸起１４０ｃを設けた
事によつて、それらがウエブに係合した位置にお
いて、ウエブ１２４が３次元格子状に局部強化さ
れる効果があり、この結果ウエブを均斉に配置し
なければならない必要性が減少する。製品の平均
密度及び（重量／剛性）比も減少し、これにより
原材から製品への歩留りも向上する。

この発明によつてポプラから製造された製品の
場合、ストランド２６の横断方向に測つた強度
が、通常のピナス・ラデイアタ（Pinus radiata）
粒子板のそれの８倍にもなる事が確認された。強
度試験にかけると、ピナス・ラデイアタの試料の
場合、特選等級の原木の強度の約2/3であり、原
木の場合と同様にその組織体が破壊される。即
ち、接着剤が破壊されるのではなく、ストランド
の構造的破壊が原因となつて、破壊が起きるので
ある。これはストランドが方向的に整列してしま
い、加えて、個々のストランドが天然木片のそれ
に近い木構造を呈する事が原因と思われる。その
故に、この発明による製品は非常に秀れた機械的
特性を有しており、釘とかネジとかを、従来の粒
子板より強固に保持する事が出来るのである。こ
の発明の製品の材料片としては、ポプラ、ピナ
ス・ラデアタ、オーストラリア種のユーカリ樹、
アカシア（例えばイー・ビミナリスやエー・デイ
ールベイタ）等々種々のものが用いられる。その
他にも、成熟木や若い雑木等でもよく、材料選択
の自由度が誠に大である。若木でも使えるところ
から植林地の利用効率が高くなる。又、製品は天
然木よりも均質であつて、工学上の諸安全係数も
低く見積る事が可能となる。

所要の裂片寸法に応じて工程の組方や原木の選
択を広く変える事が出来る。一例を挙げると、横
断面積１〜100mm²のポプラのストランドを用いる
事により満足すべき製品が得られる。ストランド
間の接合が充分に得られるものならば、もつと太
目のストランドであつてもよい。接着剤としては
尿素ホルムアルデヒド等が挙げられるが、その他
の物であつてもよい。発泡させてやれば樹脂の分
散が良くなるばかりでなく、ストランド間の間隙
の迄充分浸み込んでゆく。ウエブ２４の組合せは
既述の様式に特定されるものではなく、各ウエブ
の木目方向が互に交叉する様に組合せてもよい。
又、製品は必ずしも板状でなくとも、Ｉ形等種々
の横断面形状とする事ができ、又、直接状にして
も曲線状にしても自由である。

ストランドの接合には必ずしも接着剤を用いる
必要はない。例えばアンモニア等の適当な表面処
理剤を施して裂片の表面を塑性化してやり、裂片
に圧力をかける事によつて塑性化した表面同志を
融合させる様にしてもよい。

既述の例では木材片１０，１１０の破砕にロー
ラーを用いたが、この他にも打砕機、挿通機等に
よつて木材片を長さ方向に間隔を置いて打砕もし
くは挿通してやつてもよく、更にこれら全てを組
合せて木材片の破砕を行つてもよい。

製品４０，１４２に形成する刻目１４２ａは必
ずしも図示の態様に限定されるものではなく、片
面のみに形成しても全面に形成してもよく、又、
その形状も種々変えられるものである。

この発明の方法によつた場合、原木を工程に通
すに際して、ストランドの整列状態を維持するた
めに何等特別の予備措置を講ずる必要がないとい
う利点がある。例えば第８図の装置の場合、ウエ
ブ１２４はコンベアー２４０，２４２，２４４等
によつて搬送されるからストランドの配列は当然
維持される。もし、追加の設備を必要とするなら
ば、ウエブ１２４の浮上りを防止するために樹肪
浴１３０中に設ける上側コンベアー２４６位のも
のである。

実施例 ローラー対間の間隔を順次下流側に向う程小と
して配置したローラー対群にアカシア・デイール
ベイタ（新木）を通した。ローラーの回転周速は
40フイート／分であつた。乾燥炉中で100℃で20
分間乾燥した後、尿素ホルムアルデヒド固形分に
して25％の樹脂浴に５秒間ウエブを通した。余分
の樹脂を圧空吹つけによつて除いた後、35〜40℃
で20分間乾燥してウエブの樹脂濃度を約40％とし
た。次いで加熱板間において、圧力約400p.s.i.温
度120℃で20分間に亘つて加熱加圧した。得られ
た製品は接着剤によつて接合されたストランドの
配列組織体であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法及び装置の一例を示す
概略側面図、第２図はこの発明の再強化木材製品
の一例を示す斜視図、第３図はその一部を第１図
に示す装置に通した木材片の斜視図、第４図は木
材片を破砕して得られたウエブの斜視図、第５図
は第１図の装置に用いる破砕用ローラーの一例を
示す正面図、第６図は第４図に示すウエブの部分
拡大斜視図、第７図は第３図に示す木材片の部分
拡大斜視図、第８図はこの発明の方法及び装置の
他の例を示す概略側面図、第９図は第８図の装置
によつて得られた製品の一例を示す斜視図であ
る。 １０……木材片、１２……蒸気室、１４……捻
回部、１６，１８，２０，２２……ローラー対、
２４……ウエブ、２６……ストランド、２８……
ヒーター、３２……組合部、３８……組織体、４
０……製品、１１０……幹材、１１６，１１８，
１２０，１２２……ローラー対、１２４……ウエ
ブ、１２８……予備乾燥部、１３０……樹脂浴、
１３８……蒸発部、１４０……ベルト加圧機構、
１４２……製品、１４４……刻目、２４２，２４
４，２４６……コンベアー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 共通の木目方向に配向されて天然に連結され
   た木材ストランドからなる少なくとも１枚のウエ
   ブを含んでなり、 該ストランドは大部分に亘つて互いに実質的に
   区分されているが完全には分離せずに不規則な網
   目構造を構成しており、かつ 上記ウエブの圧縮強化の結果ストランド同志が
   互いに接合されて並列状態に保たれている ことを特徴とする再強化木材製品。 ２ 上記のストランドが接合剤により接合されて
   いる ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製
   品。 ３ 複数枚の強化ウエブからなる ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製
   品。 ４ 複数個の組織体が互いに接合されており、 各組織体は１枚以上の強化ウエブを有し、 各組織体中のストランドは同方向に配向されて
   おり、かつ 少なくとも２個の組織体中のストランドが互い
   に異る方向に配向されている ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜３のいず
   れかの項記載の製品。 ５ 各組織体が集積層より形成され、かつ 各集積層が１枚以上の強化ウエブを含んでいる ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の製
   品。 ６ ストランドが前記の方向に配向されている表
   面部分を有し、 この表面部分が複数の刻目を有しており、 該刻目が上記方向に延在して同方向に延在する
   対向側面を有し、 該刻目が表面部分に会合する部分において端部
   から中央部に向けて幅広となる線を画定している ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜５のいず
   れかの項記載の製品。 ７ 対向する側面を画定する表面と面一であり、 前記の方向が対向する側面において同一であ
   り、かつ 刻目が各表面上にあつて反対方向には配向され
   ていない ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の製
   品。 ８ 各刻目が中央部において最大に端部において
   最小になる如く変化する深さを有している ことを特徴とする特許請求の範囲第６または７項
   記載の製品。 ９ その大部分に亘つて互いに実質的に区分され
   ているが完全には分離してはいない共通の木目方
   向に配向されて天然に連結された木材ストランド
   の不規則な網目構造を有したウエブを原木材から
   形成し、 該ウエブを圧縮してストランドを強化接合して
   互いに並列状態に保つ ことを含んでなる再強化木材製品の製造方法。 １０ ウエブの形成が、原木材をローラー手段の
   圧力に掛けることにより行われる ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方
   法。 １１ 前記のローラー手段が滑らかな円筒状の外
   面を有しかつ原木材に係合してウエブの形成を行
   うローラーを有している ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
   方法。 １２ 前記のローラー手段が粗い外面を有しかつ
   原木材に係合してウエブの形成を行うローラーを
   有している ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
   方法。 １３ 前記のローラー手段が連続的に位置して協
   働するローラー対を有しており、 原木材をこれらのローラー対間に連続的に通し
   て各対において漸増する刻目を生じることにより
   ウエブの形成を行う ことを特徴とする特許請求の範囲第１０〜１２の
   いずれかの項記載の方法。 １４ 原木材の通過方向に見た場合前記のローラ
   ー対のニツプが平行でない ことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の
   方法。 １５ 全てのローラー対においてローラーの周速
   度が同じにはならないようにローラー対を駆動す
   る ことを特徴とする特許請求の範囲第１３または１
   ４項記載の方法。 １６ 原木材の長手方向一部をねじり応力に掛け
   ることによりウエブの形成を行う ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜１５のい
   ずれかの項記載の方法。 １７ 長手方向離間した位置において原木材に衝
   撃を与えることによりウエブの形成を行う ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜１５のい
   ずれかの項記載の方法。 １８ ウエブを１対の移動面間に通すことにより
   圧縮を行う ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜１７のい
   ずれかの項記載の方法。 １９ ウエブを型に入れて圧力を掛けることによ
   り圧縮を行う ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜１７のい
   ずれかの項記載の方法。 ２０ ウエブに接合剤を加えることにより接合を
   行う ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜１９のい
   ずれかの項記載の方法。 ２１ 型内における圧縮前に接合剤を型内に入れ
   る ことを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の
   方法。 ２２ 圧縮前にウエブを接合剤液槽に浸漬するこ
   とにより接合を行う ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜１９のい
   ずれかの項記載の方法。 ２３ 浸漬後圧縮前に空気噴流に掛けることによ
   り余剰の接合剤液を除く ことを特徴とする特許請求の範囲第２２項記載の
   方法。 ２４ 浸漬前にウエブを乾燥しかつ浸漬後にウエ
   ブを温暖雰囲気に暴すことにより湿分を蒸発させ
   る ことを特徴とする特許請求の範囲第２２項記載の
   方法。 ２５ 刻目が圧縮中で接合前に強化ウエブ中に形
   成され、 該刻目が前記の木目方向に配向されており、か
   つ 該刻目がその強化中に傾斜付き凸条を押圧して
   ストランドを切断することなく分離させることに
   より形成される ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜２４のい
   ずれかの項記載の方法。 ２６ 複数枚のウエブが結合されて形成している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜２５のい
   ずれかの項記載の方法。 ２７ 複数枚のウエブが結合されて形成し、かつ
   隣合うウエブ中の木目方向が平行でない ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜２６のい
   ずれかの項記載の方法。 ２８ 原木材がウエブの形成前に切断される ことを特徴とする特許請求の範囲第９〜２７のい
   ずれかの項記載の方法。