Flexible laminated wood material and their preparation |
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申请号 | JP2007010038 | 申请日 | 2007-01-19 | 公开(公告)号 | JP4173520B2 | 公开(公告)日 | 2008-10-29 |
申请人 | 電源開発株式会社; | 发明人 | 一孝 中山; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 複数の木質材の表面に接着剤を塗布し、これら木質材をその繊維方向がおおむね同一方向になるように積層した状態で 60〜140℃で加熱し、加熱したまま積層方向に圧縮して積層厚さを1/2〜1/5とし、この圧縮状態を保って冷却し、得られた積層物を積層方向に平行にスライス し、 前記積層方向に平行な方向に特異的に曲げることができ、かつ復元しうる性質を有する可撓性積層木質材を製造することを特徴とする可撓性積層木質材の製法。 複数の木質材の表面に接着剤を塗布し、これら木質材をその繊維方向がおおむね同一方向になるように積層した状態で60〜140℃で加熱し、加熱したまま積層方向に圧縮して積層厚さを1/2〜1/5とし、この圧縮状態を保って冷却し、得られた積層物を積層方向に平行にスライスして得られた可撓性積層木質材であって、 この可撓性積層木質材が、前記積層方向に平行な方向に特異的に曲げることができ、かつ復元しうる性質を有するものであることを特徴とする可撓性積層木質材。 さらに、その積層方向に平行な引っ張り力を与えた時の破断時の伸びが40〜100%であることを特徴とする請求項2記載の可撓性積層木質材。 |
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说明书全文 | 本発明は、高度の弾性変形が可能な可撓性積層木質材およびその製造方法に関する。 木質積層材として、ラワン合板、パーティクルボード、MDF(中密度繊維板)、OSB(オリエンテッドストランドボード)などが周知である。 一方、特開平11−77619号公報、特開2005−205799号公報には、木材を高圧水蒸気下で軟化処理し、この軟化処理した木材を型に入れて三次元形状を有する木材加工品を製造することが開示されている。 さらに、特開2006−305842号公報には、木材を軟化処理したのち、これを厚さが1/3〜2/3に圧縮し、ついで加圧力をわずかに減少させて、この木材を元の体積未満に復元する改質処理方法が開示されており、これによれば木材に柔軟性、弾力性を与えることができるとしている。 よって、本発明における課題は、間伐材などの小さな木材や加工時に発生するフレーク状の木質材を有効に使用して、高度の弾性変形が可能な可撓性積層木質材を安価に得ることができるようにすることにある。 かかる課題を解決するため、 請求項2にかかる発明は、複数の木質材の表面に接着剤を塗布し、これら木質材をその繊維方向がおおむね同一方向になるように積層した状態で60〜140℃で加熱し、加熱したまま積層方向に圧縮して積層厚さを1/2〜1/5とし、この圧縮状態を保って冷却し、得られた積層物を積層方向に平行にスライスして得られた可撓性積層木質材であって、 請求項3にかかる発明は、さらに、その積層方向に平行な引っ張り力を与えた時の破断時の伸びが40〜100%であることを特徴とする請求項2記載の可撓性積層木質材である。 本発明によれば、間伐材などの従来廃棄されていた木質材を有効に利用でき、高度の弾性変形が可能な可撓性積層木質材を得ることができる。 以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。 この木質材1には、その形状が単板状、フレーク状、ファイバ状などであるものが用いられ、その寸法が、厚さ5〜30mm、幅10〜300mm、長さ50〜1000mm程度の寸法のもので、種々の樹種、例えばスギ、マツ、ツガ、ヒノキ、ヒバなどの主に針葉樹からなるものが用いられる。 その水分量は5〜20%程度であるものが好ましい。 ついで、この木質材1の表面に接着剤を塗布する。 この接着剤には、酢酸ビニルエマルジョン系、フェノール樹脂系、メラミン樹脂系、ユリア樹脂系、ポリウレタン樹脂系などの合成高分子系接着剤やタンニン系接着剤、ニカワなどの天然系接着剤などが用いられる。 これらのなかでも、次工程の加熱の際に硬化しない性質の接着剤、例えばタンニン・ニカワ系接着剤などが、圧縮工程での木質材の成形を阻害しない点で好ましい。 接着剤を塗布した木質材1を、図2に示すようにその複数枚積層する。 この積層の際に、図示のように、各木質材1の繊維方向がおおむね同一方向になるように積層形態が定められる。 また、この耐圧容器4内には、その内部に管5を通って高圧水蒸気が導入されるようになっており、この高圧水蒸気により積層物2が水分の共存下で加熱されるように構成されている。 ついで、耐圧容器4内の温度を100〜140℃とし、積層物2を加熱すると同時にプレス装置7を動作させて、積層物2をその積層方向に加圧し、積層物2の積層厚さが元の厚さの1/2〜1/5となるようにする。 加熱温度が140℃を越えると、木質材1の可撓性が低下して好ましくない。 積層物2の積層厚さを元の厚さの1/2よりも厚くすると必要な弾性が得られず、元の厚さの1/5よりも薄く圧縮するには過大なプレス力が必要となり、経済的な観点から現実的でない。 この加圧状態を0.5〜2時間保ち、その後加熱を停止し、積層物2を放冷し、その温度が50℃以下となったのち、加圧を開放し、積層物2を耐圧容器4から取り出す。 この処理の際の加熱方法としては、上述の水蒸気雰囲気中での加熱に限られず、耐圧容器4内の空気の温度を60〜140℃として加熱する方法、プレス装置7の押圧盤72内にヒータを内蔵したものを用いて加圧中に加熱する方法、高周波加熱による方法、積層物2を温水中に浸した状態で加熱する方法などを用いても良い。 加熱温度は、原則、木質材1の軟化温度以上であればよく、この軟化温度は、木質材1中の水分量が多くなると低下するので、木質材1の水分量を3〜5%程度以上とすることが好ましく、このようなことを加味して、60〜140℃の範囲で良く、100℃未満で水蒸気中で加熱しない方法を採用すれば耐圧容器を用いなくともよい。 また、加熱温度が低い方が可撓性が増加して好ましい。 加熱温度が60℃未満では細胞壁の軟化がほとんど生じない。 ついで、このようにして得られたブロック状の積層体8を、図4に示すように、スライスして板状とする。 このスライスの際の切断方向は、図4に示すように積層体8の積層方向に平行とされ、スライスには鋸などが用いられる。 この板状の可撓性積層木質材11に積層面方向の外力を与えると、図6に示すように、容易に大きく湾曲し、外力を取り去ると元の板状に復元する。 したがって、このものでは、その曲げ弾性率は、元の木質材1の曲げ弾性率の約1/400の値を示す。 このため、この積層体8をスライスした可撓性積層木質材11では、これを伸長すると処理過程での圧縮する前の状態まで伸びることができ、しかも圧縮すると細胞壁の変形の余地が残っているところまで縮むことができる。 なお、この可撓性積層木質材11では、製造後に一度、引張、圧縮、曲げなどの変形を与えておくと、次回以降の変形では1回目の変形に要した外力よりも小さな外力で変形すると言う性質を有している。 ただし、この可撓性積層木質材11では、全ての方向に変形できるわけではなく、曲がる方向に異方性がある。 可撓性積層木質材11の切断面に対して直交する方向に特異的に曲がる。 この方向は、木質材1を積層する際の積層方向に平行な方向である。 図7は、本発明の可撓性積層木質材11の引張試験の結果を示す応力−歪み曲線の代表的な例を模式的に示すものである。 図8および図9は、本発明で得られた可撓性積層木質材を曲げた際の木質組織の走査型電子顕微鏡写真であり、図8は曲げた際に圧縮された側の部分を、図9は同じく引っ張られた側の部分を示している。 また、図10は、木質材としてのスギ木片の組織を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図11は、このスギ木片を加熱下に圧縮したものの組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。 これより、細胞組織が圧縮されてほぼ空隙が無くなっていることがわかる。 このような可撓性積層木質材11では、例えば円筒状に加工して木製パイプとして用いることができる。 また、可撓性があることから、免振材料としても使用できる。 さらに、水分を吸収すると体積が膨張するので、基礎杭として用いれば高い摩擦力を発揮する摩擦杭として使用できるなど種々の用途が考えられる。 以下、具体例を説明する。 オートクレーブ内に高圧水蒸気を導入し、オートクレーブ内を110〜120℃としたのち、30分後にプレス装置を作動させ、積層物の厚さを167mmとした。 この状態を1時間持続したのち、高圧水蒸気の導入を停止し、加圧状態を維持したまま3時間かけて常温まで冷却して、厚さ167mm、幅110mm、長さ500mmのブロック状の積層体を得た。 この積層体をその積層方向に平行な二面を鋸でスライスして、厚さ5mm、幅167mm、長さ500mmおよび厚さ5mm、幅167mm、長さ約105mmの2枚の板状の可撓性積層木質材を得た。 (実施例2) 試験片Cは、厚さ20mmのスギ板を用い、90℃で60分加熱して軟化させたのち、圧縮し、さらに120℃で60分加熱したもので、圧密度67%である。 曲げ試験は、JIS Z2101「木材の試験方法」における木材の3点曲げ試験に準拠し、スパン長さを280mmとした。 結果を図12に示す。 なお、図12および表1において、試験片A(2)などの(2)との表示は、2回目の載荷での結果を示している。 表1に曲げヤング率の結果を示した。 ヤング率の値は、原点からの値である。 比例部分(ここでは載荷質量300g)では、試験片A、B、Cで1回目の載荷では、それぞれ29.2N/mm 2 、59.1N/mm 2 、62.4N/mm 2であり、2回目の載荷では、16.9N/mm 2 、25.0N/mm 2 、31.9N/mm 2であり、試験片Aでは、試験片B、Cの約1/2となっている。 1・・・木質材、2・・・積層物、4・・・耐圧容器、7・・・プレス装置、11・・・可撓性積層木質材 |