JP6530865B2 - Method of manufacturing laminated wood - Google Patents
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Description
本発明は、集成材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing laminated wood.
森林資源の保全と活用は、CO2の削減目標達成のためにも必要不可欠である。特に、大量に植林された杉林は、杉材が建設材料としては強度が不足するため、また、人件費によるコスト高のため、利用されず、人工林の荒廃が顕著である。また、安価な輸入材を用いることは、世界的な森林資源保全の観点からも問題である。Conservation and utilization of forest resources are also essential for achieving CO 2 reduction targets. In particular, cedar forests, which have been planted in large quantities, are not used because cedar wood is insufficient in strength as a construction material, and because of high cost due to labor cost, and the deforestation of artificial forests is remarkable. In addition, using cheap imported materials is also a problem from the viewpoint of global forest resource conservation.
一方、建築業界では、構造材としても利用可能な集成材が市場を大幅に広げつつある。この集成材の使用量は、2000年以降も上昇が続き、リーマンショックの際には落ち込みが見られたが、その後は回復し、依然緩やかに上昇している。また、防火性と耐火性が得られると共に、構造計算が可能な集成材であれば、中高層建築にも利用できる可能性がでてきた。 On the other hand, in the construction industry, laminated wood, which can also be used as a structural material, is expanding the market significantly. The amount of laminated timber used has continued to rise since 2000, and although it was declining during the Lehman shock, it has recovered thereafter and is still rising moderately. In addition, fire and fire resistance can be obtained, and if it is a laminated material that can be structurally calculated, there is a possibility that it can be used for middle and high-rise buildings.
集成材は、一般木材では入手が難しい長さ6mの梁材や大きな板材が得られることや、通常の木材の約1.5倍の強度(一般集成材と同程度)を備え、しかも、ばらつきがないため構造計算が可能であることなどから、一般の木材よりも高い価格で取引されている。 Laminated lumber has a variation of 6 m in length, which is difficult to obtain with ordinary wood, large plates, and about 1.5 times the strength of ordinary lumber (same level as ordinary laminated lumber). They are traded at a higher price than ordinary wood, because they can be structurally calculated.
この集成材の製造方法としては、例えば、特許文献1の技術が開示されている。具体的には、ひき板および/または小角材を含む木質材料を密閉容器内に入れ、この密閉容器内に高温高圧の水蒸気を供給して木質材料を軟化させる。そして、この木質材料を密閉容器内に入れた状態で、その繊維方向に垂直に圧縮(更には固定化)することによって、圧縮木材が形成される。これにより、強度のばらつきが少ない集成材を製造できる。 As a method of manufacturing this laminated material, for example, the technology of Patent Document 1 is disclosed. Specifically, a wood material containing a lumber and / or small-size wood is placed in a closed container, and high temperature and high pressure steam is supplied into the closed container to soften the wood material. Then, in a state where the wood material is placed in a closed container, compressed wood is formed by compressing (or further fixing) the fiber material perpendicularly. This makes it possible to produce a laminated material with less variation in strength.
しかしながら、上述した従来技術では、同一の密閉容器内で、木質材料の軟化と圧縮(または、更には固定化)を連続して行うため、これらの処理が終了するまで、次に処理する木質材料を密閉容器内に入れることができない。これらの処理には比較的長い時間を要するので、密閉処理容器内での処理が生産性を高める上でのボトルネックとなる。また、集成材の製造に際しては、上記した全ての処理を実施する必要があるため、設備が複雑化し保守にも手間を要し、また、設備の導入コストもかかる。このため、集成材の生産効率や量産化、また、製造装置について、改善の余地がある。なお、木質材料に引き板もしくは角材ではなく、丸太を用いることができれば、引き板もしくは角材にするための加工費用が発生せず、製造コストを低減できるが、従来の集成材では、丸太から引き板や角材に加工する工程を経ずに、集成材を造ることはできなかった。 However, in the prior art described above, since the softening and compression (or further fixation) of the wood material are continuously performed in the same sealed container, the wood material to be treated next until these treatments are completed. Can not be placed in a closed container. Since these processes require a relatively long time, the process in the closed process container is a bottleneck in increasing the productivity. Moreover, since it is necessary to implement all the above-mentioned processes in manufacture of a laminated material, an installation is complicated, maintenance takes time, and the installation cost of an installation also costs. Therefore, there is room for improvement in the production efficiency and mass production of laminated wood, and in the manufacturing apparatus. In addition, if it is possible to use a log instead of a lumber or lumber as a wood material, there is no processing cost for making the lumber or lumber, and the manufacturing cost can be reduced. It was not possible to make laminated wood without going through the process of processing into plates and bars.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、製造装置を複雑にすることなく、集成材の生産効率を向上させることである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the production efficiency of laminated wood without complicating the production apparatus.
かかる課題を解決すべく、第1の発明は、木質材料が装入可能な密閉容器内に木質材料を装入し、水蒸気を供給することによって、木質材料を軟化させる第1工程と、密閉容器内で軟化させた木質材料を、密閉容器内から取り出しながら、または、密閉容器内から取り出した後、軟化状態の木質材料を圧縮して圧縮木材を形成する第2工程とを有し、木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、第1工程と第2工程を順次行う集成材の製造方法を提供する。ここで、第1の発明の上記第1の工程において、木質材料の軟化は、密閉容器内を減圧状態にして行われることが好ましい。 In order to solve such problems, the first invention is a first step of charging a wood material in a closed container into which the wood material can be charged, and supplying the water vapor to soften the wood material, and the closed container the wooden materials softened by the inner, while removed from the closed vessel or, after removal from the closed container, have a second step of forming a compressed wood by compressing the wood material softened state, wood-based materials The manufacturing method of the laminated material which performs a 1st process and a 2nd process one by one in the state which contact | abutted the holding jig to outer periphery of this invention is provided. Here, in the first step of the first invention, it is preferable that the softening of the wood material is performed with the inside of the closed container under reduced pressure.
第2の発明は、木質材料が装入可能な密閉容器内に木質材料を装入し、密閉容器内を減圧状態にした後、密閉容器内に100〜230℃の水蒸気を供給して、木質材料を軟化させる第1工程と、密閉容器内で軟化させた木質材料を、密閉容器内から取り出しながら、または、前記密閉容器内から取り出した後、軟化状態の前記木質材料の繊維方向に対し垂直に圧縮して圧縮木材を形成する第2工程とを有し、木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、第1工程と第2工程を順次行う集成材の製造方法を提供する。 In the second invention, the wood material is charged into the closed container into which the wood material can be charged, and after the pressure in the closed container is reduced, water vapor at 100 to 230 ° C. is supplied into the closed container to The first step of softening the material and the wood material softened in the closed container are perpendicular to the fiber direction of the wood material in a softened state while being taken out from the inside of the closed container or taken out from the inside of the closed container. compressing have a second step of forming a compressed wood, in a state where the outer periphery abutting the holding jig of woody material, provides a method for producing a laminated wood sequentially performing the first step and the second step Do.
第1または第2の発明において、上記第1工程における、密閉容器内を減圧状態にして該密閉容器内へ水蒸気を供給する操作を、複数回繰り返し行って、木質材料を軟化させることもできる。 In the first or second invention, the wood material can be softened by repeating the operation of supplying water vapor into the closed container under reduced pressure in the closed container in the first step a plurality of times.
第1または第2の発明において、上記木質材料は、複数の丸太または複数の分割丸太を含み、その繊維方向を平行にすることができる。また、上記木質材料は、複数の丸太または複数の分割丸太を含み、その繊維方向が交差するように複数段積みすることもできる。 In the first or second invention, the wood material may include a plurality of logs or a plurality of divided logs, and the fiber direction may be parallel. Moreover, the said wood material can also carry out multiple-tier stacking so that the fiber direction may contain including some log or some division | segmentation log.
第1または第2の発明において、木質材料を密閉容器内に装入する前、木質材料を密閉容器内から取り出した後、および、木質材料を密閉容器内から取り出す際、のいずれか1または2以上で、木質材料に接着剤を、塗布、噴霧、または、配置することが好ましい。ここで、上記接着剤の成分には、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を使用できる。 In the first or second invention, any one or two of the first or second aspect of the present invention, before loading the wood material into the closed container, after removing the wood material from the inside of the closed container, and when removing the wood material from the inside of the closed container. Above, it is preferable to apply, spray, or arrange | position an adhesive agent to woody material. Here, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used as the component of the adhesive.
第1または第2の発明において、保持治具は、木質材料を収容可能な箱体と、該箱体内に僅少の隙間を有して嵌入する押圧蓋とを有することができる。また、保持治具は、直角でL字状に折曲形成され、その内側面が向き合うように対向配置された一対の金型と、直角でL字状に折曲形成され、一対の金型とによって断面直角四角形の空間が形成されるように、一対の金型に摺動可能に対向配置される一対の金型補助具とを有することもできる。 In the first or second invention, the holding jig can have a box capable of containing the wood material and a pressing lid which is fitted into the box with a slight gap. In addition, the holding jig is bent in an L-shape at a right angle, and is bent in an L-shape at a right angle with a pair of oppositely disposed molds such that the inner side faces face each other. And a pair of mold assistants slidably disposed opposite to the pair of molds so as to form a rectangular space having a rectangular cross section.
第1または第2の発明において、上記第2工程での木質材料の圧縮は、該木質材料を挟んで対向配置される対となる圧縮ローラを用い、木質材料を搬送しながら行うことが好ましい。ここで、上記対となる圧縮ローラは、一対、または、木質材料の長手方向に渡って間隔を有して複数対配置されているのがよい。 In the first or second aspect of the invention, the compression of the wood material in the second step is preferably carried out while conveying the wood material, using a pair of compression rollers which are disposed opposite to each other with the wood material interposed therebetween. Here, it is preferable that the pair of compression rollers be disposed in pairs or in pairs with intervals in the longitudinal direction of the wood material.
第1または第2の発明において、上記第2工程での木質材料の圧縮は、密閉容器より下流側に配置されたプレス機により、木質材料に対する圧縮圧力を段階的または連続的に高めながら行うこともできる。 In the first or second invention, the compression of the wood material in the second step may be performed while the compression pressure on the wood material is gradually or continuously increased by a press arranged downstream of the closed container. You can also.
本発明によれば、木質材料の軟化工程を密閉容器内で行い、木質材料の圧縮工程については密閉容器外で行うので、両者を密閉容器内で連続して行う場合と比較して、密閉容器内での処理に要する時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。また、木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、第1工程と第2工程を順次行うことにより、木質が分解した軟化状態の木質材料を、その状態を維持したまま機械的に圧縮できる。 According to the present invention, since the softening process of the wood material is performed in the closed container and the compression process of the wood material is performed outside the closed container, the closed container is compared to the case where both are performed continuously in the closed container. The time required for internal processing can be shortened, and productivity can be improved. Also, by holding the holding jig in contact with the outer periphery of the wood material, by sequentially performing the first step and the second step, the wood material in a softened state in which the wood is decomposed is mechanically maintained while maintaining the state. Can be compressed to
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施形態につき説明し、本発明の理解に供する。図1および図2(A)に示すように、本実施形態に係る集成材の製造方法は、木質材料10(被処理木材)を密閉容器11内で軟化させる第1工程と、密閉容器11内で軟化させた木質材料10を取り出して(または、取り出しながら)、密閉容器11外で圧縮して圧縮木材12を形成する第2工程とを有する。軟化工程のみを密閉容器11内で行い、圧縮工程については密閉容器11外で行うことにより、集成材を生産性よく製造できる。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings for understanding of the present invention. As shown in FIG. 1 and FIG. 2 (A), in the method of producing laminated wood according to the present embodiment, a first step of softening the wood material 10 (wood to be treated) in the closed container 11; And the second step of forming the
(準備工程)
木質材料10は、図2(A)の左図に示すように、複数(ここでは10本)の長尺の丸太13で構成されている。丸太13は、長さが、例えば、5m以下程度のものであり、樹皮を剥いだものをそのまま使用できるが、必要に応じて、例えば、フィンガージョイントやスカーフジョイントを用いて縦継ぎした5〜15m程度のものを使用することもできる。なお、木質材料は、これに限定されるものではなく、図2(B)に示す木質材料10aのように、複数(ここでは15本)の半割の丸太(分割丸太の一例)、即ち半割り材14や、図2(C)に示す木質材料10bのように、製材した複数(ここでは4本)の角材(小角材)15で構成することもでき、また、ひき板や断面多角形(例えば、六角形)の棒材で構成することもできる。更に、木質材料は、丸太を4分の1割等の複数に分割した分割丸太で構成することもできる。(Preparation process)
The
丸太13(以下、半割り材14、角材15、ひき板や棒材についても同様)としては、例えば、ヒノキ、ヒバ、ケヤキ、スギ、ベイスギ、カラマツ、アカマツ、オウシュウアカマツ、クロマツ、ダフリカカラマツ、ベイマツ、ベニマツ、トドマツ、エゾマツ、ラワン、サザンパイン、ラジアタパイン、ロッジポールパイン、ポンデローサパインベイヒ、ベイツガ、ベイモミ、タモ、シオジ、ニレ、イタヤカエデ、カバ、ブナ、アピトン、ミズナラ、ツガ、アラスカイエローシダー、モミ、および、スプルース等を用いることができる。特に、通常では堅牢度が低く梁等の構造材として使用できないもの、例えば、スギやヒノキ等の軟質材や小径木の間伐材を、堅牢度が高く、構造材としても使用可能な高強度の集成材にすることで、付加価値を高めることができる。本実施形態に係る製造方法は、スギ、バルサ、桐、ファルカタなどの比較的比重が小さい木材に適しているが、用途によっては、比較的密度の高い木材を更に高密度化・高強度化する加工技術としても用いることができる。
Examples of the log 13 (hereinafter, the same applies to the
上記した木質材料10を、複数の丸太13の繊維方向(即ち、長手方向)が平行となるように、保持治具16に収容して固定する(木質材料10a,10bの固定にはそれぞれ、保持治具16と略同様の構成と機能を備えた保持治具16a,16bを使用)。なお、丸太が縦継ぎされたものであれば、縦継ぎ位置が重ならないように(例えば、縦継ぎ位置が30cm以上ずれるように)配置する。また、図3(A)に示すように、木質材料10cが略同一直径の複数の丸太13a(半割り材14でもよい)で構成される場合は、複数の丸太13aの繊維方向(即ち、長手方向)が平行となるように複数段積み(ここでは、3段)することもできる。なお、図3(A)においても、丸太13aの収容に保持治具16を使用しているが、説明の便宜上、後述する箱体17の側壁部分の図示を省略している(後述する図3(B)も同様)。
The above-mentioned
そして、図3(B)に示すように、木質材料10dが、略同一直径の複数の長尺の丸太13aと、略同一直径の複数の短尺の丸太13b(半割り材14でもよい)で構成される場合は、保持治具16への収容を、以下のようにして行う。まず、長尺の丸太13aの繊維方向が平行となるように、複数(ここでは、4本)の丸太13aを平行に配置する。続いてその上に、短尺の丸太13bを、長尺の丸太13aとはその繊維方向(即ち、長手方向)が直交(交差)し、かつ、短尺の丸太13bの繊維方向が平行となるように、複数(ここでは、13本)配置する。更にその上に、長尺の丸太13aを、短尺の丸太13bとはその繊維方向が直交(交差)し、かつ、長尺の丸太13aの繊維方向が平行となるように、複数(ここでは、4本)配置する。このように、長尺の丸太13aと短尺の丸太13bを、複数段積み(ここでは、3段)することもできる。
Then, as shown in FIG. 3B, the wood material 10d is composed of a plurality of
保持治具16は、図2(A)に示すように、木質材料10を収容可能な、上部が開口し四方(ただし、二方以上であればよい。)が壁で囲まれた箱体17と、この箱体17内に僅少の隙間を有して嵌入し、収容した木質材料10上に配置可能な押圧蓋18とを有している。この保持治具16は、軟化させた木質材料10の外周表面に部分的に当接して、木質材料10の軟化状態を維持させるため、熱容量が大きく温度低下を抑制可能(高温状態を維持可能)な材質(例えば、ステンレス等の金属)で構成されているが、保持治具の外表面に断熱材が貼り付けられた構成でもよい。木質材料10を保持治具16に収容するに際しては、隣り合う丸太13間に生じる隙間が小さくなるように行う。なお、隙間には、細木や木屑等を充填することもできる。
As shown in FIG. 2A, the holding
このとき(即ち、木質材料10を密閉容器11内に装入する前)、丸太13の外周表面の一部または全部に、隣り合う丸太13同士を接着する接着剤を、塗布または噴霧する。なお、丸太13の外周表面への接着剤の塗布または噴霧は、木質材料10を密閉容器11内に装入した後(木質材料10の軟化中)や、木質材料10を密閉容器11内から取り出す際(木質材料10の軟化後)に行うこともできる。また、接着剤は、丸太13の外周表面に配置することもできる。この接着剤の配置方法としては、例えば、粉末状または顆粒状の接着剤を丸太13の外周表面にばら撒いて置く方法や、棒状にした接着剤を、隣り合う丸太13の間に配置する方法等がある。ここで、使用する接着剤の成分としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂があるが、前記したように、軟化させた木質材料10を、密閉容器11外で圧縮して圧縮木材12を形成するため、熱可塑性樹脂が好ましい。
At this time (that is, before loading the
上記した熱可塑性樹脂を成分とする接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニルやポリウレタン系の接着剤を使用することができる。また、熱硬化性樹脂を成分とする接着剤としては、例えば、ユリア系、メラミンユリア系、フェノール系、レゾルシノール系、または、水性ビニルウレタン系があるが、特に、低ホルムアルデヒドタイプの水性高分子イソシアネート系接着剤であるピーアイボンド(登録商標)4000(オーシカケミテック株式会社製)や、水性高分子イソシアネート系接着剤用架橋剤であるピーアイボンド用硬化剤H−3M(オーシカケミテック株式会社製)、低ホルムアルデヒドタイプのタンニン系接着剤を使用することが好ましい。なお、ピーアイボンド4000は、乳白色液で異物の混入が無いものであり、pHが6.0〜6.8、粘度が0.5〜3.0Pa・s、不揮発分が52.0〜56.0質量%である。また、ピーアイボンド用硬化剤は、黒色液で異物の混入が無いものであり、粘度が0.17±0.03Pa・s、比重が1.235±0.005である。 As an adhesive containing the above-described thermoplastic resin as a component, for example, polyvinyl acetate or a polyurethane-based adhesive can be used. Further, as an adhesive containing a thermosetting resin as a component, there are, for example, urea-based, melamine urea-based, phenol-based, resorcinol-based, or aqueous vinyl urethane-based, but in particular, low formaldehyde type aqueous polymer isocyanate Adhesive, P-I Bond (registered trademark) 4000 (manufactured by Ohshika Chemitech Co., Ltd.), and a curing agent H- 3 M for P-i-bond, a crosslinking agent for aqueous high molecular weight isocyanate-based adhesive (manufactured by Ohshika Chemitech Co., Ltd.) It is preferable to use a low formaldehyde type tannin adhesive. In addition, PI eye bond 4000 is a milky white liquid without mixing of foreign substances, and has a pH of 6.0 to 6.8, a viscosity of 0.5 to 3.0 Pa · s, and a non volatile matter of 52.0 to 56. It is 0 mass%. Further, the curing agent for PI bond is a black liquid which does not contain foreign matter, has a viscosity of 0.17 ± 0.03 Pa · s and a specific gravity of 1.235 ± 0.005.
(第1工程)
図1に示すように、木質材料10を、保持治具16に収容した状態で密閉容器11に装入し、この密閉容器11内を真空状態(減圧状態:例えば、0.1MPa以下、好ましくは0.05MPa以下、更に好ましくは0.01MPa以下程度)にした後、密閉容器11内に高温、更には高圧の水蒸気を供給して、高温高圧の環境下で軟化させる。密閉容器11は、円筒状の容器本体19を有し、容器本体19の長手方向上流側に搬入口20が、長手方向下流側に搬出口21が、それぞれ設けられ、搬入口20と搬出口21には開閉蓋22,23が設けられている。この容器本体19には、密閉容器11内を真空状態(減圧状態)にする減圧手段(図示しない)と、高温、更には高圧の水蒸気を密閉容器11内に供給する水蒸気供給管(図示しない)と、防腐剤等の薬剤を密閉容器11内に供給する薬剤供給管(図示しない)が接続されている。また、容器本体19には、密閉容器11内の過剰な水蒸気および薬剤を排出する排水管(図示しない)と、供給された水蒸気によって高められた密閉容器11内の圧力を調整する排気管(図示しない)も取付けられている。(Step 1)
As shown in FIG. 1, the
ここで、密閉容器11内に供給する水蒸気の温度は、木質材料10の炭化温度以下であって、100〜230℃(下限を、好ましくは130℃、更に好ましくは150℃、上限を、好ましくは200℃、更に好ましくは180℃)である。これは、水蒸気の温度が100℃未満の場合、木質材料が軟化し難くなり、一方、230℃を超える場合、木質材料の強度低下や変色が生じることによる。また、密閉容器11内に供給する水蒸気の圧力は、0.1〜3MPa(下限を、好ましくは0.12MPa、更に好ましくは0.5MPa、上限を、好ましくは2.5MPa、更に好ましくは2MPa)であることが好ましい。これは、水蒸気の圧力が0.1MPa未満の場合、木質の分解が起こり難くなり、一方、3MPaを超える場合、木質の分解が進行し過ぎて集成材の物理的強度が低下することによる。
Here, the temperature of the steam supplied into the closed vessel 11 is not higher than the carbonization temperature of the
高温高圧にして軟化させる工程(クリティカルパス)には、最低でも30分〜1時間が必要となる。軟化と圧縮成形を分けることで、例えば、軟化用の容器には6本程度の材を入れ、一本出すごとに一本を入れる工程とすると出し入れに一本5分を要するとして、30分が軟化時間となる。 A minimum of 30 minutes to 1 hour is required for the step (critical path) of softening at high temperature and pressure (critical path). By dividing the softening and compression molding, for example, about 6 pieces of material are put in the container for softening, and if it is a process of putting 1 piece into every one, it takes 5 minutes for taking in and out, 30 minutes It becomes softening time.
真空状態にすることが、木質材料10の乾燥に寄与している可能性もある。この場合、真空乾燥でどの程度乾燥できるかを実験やシミュレーションを通じて確認することが有効である。気圧が下がると沸点が下がることと同じ原理で、真空では水分が気化し、100度以上で気化させる状態と同じ状態を作ることができる。ただし、「低温真空乾燥」という技術はすでに確立されている。一般的方法では、乾燥釜内の木材温度が70℃程度になるまで熱を加え、その後釜の中を真空状態にして沸点を下げる。
Providing a vacuum may also contribute to the drying of the
このように、木質材料10を高温、更には高圧の水蒸気雰囲気内に所定時間おくことで、木質材料10が水蒸気を吸収して軟化すると共に、木質が分解する。ここで、木質材料10の軟化に際し、密閉容器11内を減圧状態にして密閉容器11内へ水蒸気を供給する操作を、複数回(例えば、2回または3回程度)繰り返し行ってもよい。また、木質材料10は、予め水に浸して含水率を高めた後、密閉容器11内に装入することもできる。これにより、木質材料10を軟化させ易くなる。そして、木質材料10への接着剤の塗布(または噴霧や配置)は、前記したように、密閉容器11への装入前に行うことなく、密閉容器11内での軟化中や軟化後に行うこともできる。
As described above, when the
(第2工程)
密閉容器11内で軟化させた木質材料10を、開閉蓋23を開けて密閉容器11内から取り出す。そして、その直後、すなわち、木質材料10が軟化している状態が保たれているうちに、図1および図2(A)の右図に示すように、第1の工程時よりも温度・圧力共に低い状態、典型的には、常温常圧(大気圧)の環境下で、軟化状態の木質材料10の繊維方向に対し垂直に圧縮する。これによって、圧縮木材12が形成される。木質材料10の圧縮には、密閉容器11より下流側に配置され、保持治具16の箱体17内に配置された押圧蓋18全体を、上方から押圧するプレス機(図示しない)を用いる。この木質材料10の圧縮は、木質材料10を密閉容器11内から取り出して行うため、短時間で行うことが好ましい(圧縮を行う際の木質材料10の温度は、例えば、100℃以上、かつ、密閉容器11内での温度以下)。(Step 2)
The
したがって、木質材料10の圧縮は、最終的な圧縮圧力(圧縮厚み)まで連続的に一気に行うことが好ましいが、木質材料10を、例えば、数mm圧縮して数秒保持する処理を繰り返し行い、最終的な圧縮圧力まで木質材料10に対する圧縮圧力を段階的に高めながら行うこともできる。ここで、上記したプレス機には加熱手段を設けることもできる。これにより、例えば、保持治具16がプレス機に接触した際の放熱や、外気による保持治具16の温度低下を抑制できる。
Therefore, although it is preferable to continuously compress the
なお、木質材料10の圧縮は、上記したように、軟化状態の木質材料10を密閉容器11内から完全に取り出すことなく、密閉容器11内から取り出しながら、この取り出された部位に対し行うこともできる。この場合、木質材料10の長手方向上流側(密閉容器11側)から長手方向下流側へかけて、圧縮圧力を段階的に高めるのがよい。また、木質材料10の圧縮は、図1に示すように、密閉容器11より下流側に配置された圧縮ローラ群24を用い、木質材料10を搬送しながら行うこともできる。圧縮ローラ群24は、複数のローラ(圧縮ローラの一例)25を有し、このローラ25が、木質材料10を挟んで上下に対となって対向配置され、しかも、木質材料10の長手方向(搬送方向)に渡って間隔を有して複数対配置されている。
The compression of the
このように、木質材料10の圧縮に圧縮ローラ群24を用いる場合は、保持治具16cを用いる。この保持治具16cは、箱体17と、この箱体17内に僅少の隙間を有して嵌入し、箱体17内に収容した木質材料10上に配置可能で、しかも、その上面が箱体17の上端よりも上方に位置する押圧蓋18aとを有している。この場合、木質材料10の長手方向上流側(密閉容器11側)から長手方向下流側へかけて、圧縮圧力を段階的に高める。これにより、保持治具16cの箱体17と押圧蓋18aを、対となるローラ25で圧縮しながら搬送して、木質材料10の圧縮(圧締め)がなされる。
As described above, when the
また、木質材料10の圧縮には、上記した圧縮ローラ群24の代わりに、木質材料10を挟んで対向配置された一対の圧縮ローラを用いることもできる。この場合、一対の圧縮ローラに対し、保持治具16cを複数回往復移動させることで、木質材料10の圧縮を行う。このため、一対の圧縮ローラによる圧縮圧力は、保持治具16cが一対の圧縮ローラを通過するごとに、段階的に高めるのがよい。なお、上記したローラ25には加熱手段を設けることもできる。これにより、例えば、保持治具16cがローラ25に接触した際の放熱や、外気による保持治具16cの温度低下を抑制できる。
Further, for compression of the
そして、上記した保持治具16,16cの代わりに、図4(A)に示す保持治具26を使用することもできる。この保持治具26は、上下に対向配置された一対の金型27,28と、左右に対向配置された一対の金型補助具29,30とを有している。一対の金型27,28は、直角でL字状に折曲形成され、その内側面が向き合うように対向配置され、金型27,28にはそれぞれ、流体シリンダ31,32に設けられたロッド33,34の先部が取り付けられ、金型27,28が同期して昇降可能になっている。また、一対の金型補助具29,30も、直角でL字状に折曲形成され、一対の金型27,28によって断面直角四角形の空間35が形成されるように、一対の金型27,28の内側表面に摺動可能に対向配置されている。
And the holding
使用にあっては、図4(A)の右図に示すように、流体シリンダ31,32のロッド33,34を中心方向に突出、即ち、上方の金型27を降下させ、下方の金型28を上昇させることにより、各金型補助具29,30が中心方向に摺動し、一対の金型27,28と一対の金型補助具29,30によって形成された空間35が小さくなり、空間35に配置された木質材料10e(複数の丸太13)を圧縮して、圧縮木材12aを形成することができる。なお、上記した保持治具26に、流体シリンダ31,32を設けることなく、図4(B)に示すように、木質材料10eを収容した一対の金型27,28と一対の金型補助具29,30を挟んで、その両側に対向配置される対となる圧縮ローラ36,37と、上下に対向配置される対となる圧縮ローラ38,39とを、木質材料10eの長手方向(搬送方向)に交互に配置することもできる。これにより、木質材料10eを、その四方(周囲)から略均等に圧縮できる。
In use, as shown in the right figure of FIG. 4A, the
ここで、木質材料10の圧縮は、断面積が、例えば、1/3〜2/3(体積が約1/3〜2/3)程度となるように行う(木質材料10は、比重がおよそ1.5となるまで圧縮可能。なお、圧縮圧力は、例えば、0.6〜2.5MPa程度。)。これは、木質材料の断面積が1/3未満となるように圧縮すると、圧縮時に木質材料に与える力が大きくなり過ぎ、一方、断面積が2/3を超えるように圧縮すると、製造した集成材の強度が低くなることによる。なお、得られた圧縮木材12の断面形状は、正方形または長方形であり、その一辺が、例えば0.3〜1.3m程度であるが、仕様に応じて種々変更可能であるため、この寸法に限定されるものではない。上記した木質材料10の圧縮に際し、密閉容器11から木質材料10を取り出した後は、密閉容器11の搬出口21を開閉蓋23で閉じ、搬入口20に設けられた開閉蓋22を開けて、次に処理する木質材料を密閉容器11内に装入し、木質材料10の圧縮(第2工程)と並行して次に処理する木質材料の第1工程の処理を行う。
Here, the compression of the
上記したように、木質材料10の外周に保持治具16を当接させた状態で、第1工程と第2工程を順次行うことにより、木質(例えば、繊維)が分解した軟化状態(第1工程で終了後)の木質材料を、その状態を維持したまま機械的に圧縮できる。なお、密閉容器11より下流側に加熱手段を設けることで、木質材料の温度が低下した部位を加熱することもできる。この圧縮は、圧縮木材12の圧縮形態が安定する(反力がなくなる)まで維持する。これにより、木質材料中の微細な空洞部分が小さくなり、密度および強度が上がる。この際には、木質に含まれるヘミセルロースおよびリグニンが部分的に解重合して、フェノール化合物およびフルフラール化合物が生成する。これらの化合物は、茸類の坦子菌の成育を阻害する性質を有し、木質材料の木材腐朽菌に対する耐久性を向上させることができる。
As described above, in a state where the holding
(出荷工程)
以上の方法で製造した圧縮木材12を、常温または乾燥機内で乾燥させた後、必要に応じて、表面仕上げや加工を行い、集成材として使用する。なお、本実施形態では、木質材料を保持治具16に収容して、第1工程と第2工程を順次行った場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の丸太(木質材料)を同時または1本ずつ、密閉容器内に装入して第1工程を行った後、軟化させた丸太を1本ずつ密閉容器内から取り出し、接着剤を塗布した上で、複数の丸太を例えば保持治具16に収容して、第2工程を行うこともできる。なお、保持治具16は、上記した密閉容器内で加熱してもよく、また、電気炉等を用いて加熱しておいてもよい。(Shipping process)
The
また、本実施形態では、木質材料10として複数の丸太13を用い、圧縮木材12を製造した場合について説明した。しかし、木質材料として1本の丸太13を用い、この丸太13に対して、上記した第1工程と第2工程の処理を順次行って圧縮木材を製造した後、この圧縮木材を複数用い(複数用意し)、その繊維方向を平行にして重ねて接着剤で接着し、これを木質材料として上記した第1工程と第2工程の処理を順次行ってもよい。すなわち、接着剤の塗布は、木質材料10を密閉容器11内に装入する前、木質材料10を密閉処理容器11内から取り出した後、および、木質材料10を密閉容器11内から取り出す際のいずれで行ってもよい。
Moreover, this embodiment demonstrated the case where the compressed
これにより、集成材の生産効率を向上させ、高強度な集成材、具体的には、圧縮していない集成材と比較して、比重、ブリネル硬度、曲ヤング率、および、圧縮強さが良好な集成材の量産化が可能になる。それとともに、木材以外の材質(例えば鉄)を木材に混在させたハイブリット材の製造も容易となる。また、本実施形態によって製造された集成材は、材径の小さな間伐材を大きな柱、梁及び外壁、床板・フローリングなどの板材として利用できるほか、圧縮され密度が上がることから、水が木材に浸入しにくく、腐朽の進行が遅くなる効果も期待でき、屋外のデッキなどへの活用も可能である。さらに、圧縮により圧縮強度が増すことから、土台や木ブロックレンガなどに利用でき、圧縮率をコントロールすることで、様々な密度の木材を提供できる。杉であれば、原木の0.39から、1.1程度までの比重の木材を生産できる。 This improves the production efficiency of laminated wood, and the specific gravity, Brinell hardness, bending Young's modulus, and compressive strength are good as compared with high strength laminated wood, specifically, non-compressed laminated wood. Mass production of laminated timber becomes possible. At the same time, it becomes easy to manufacture hybrid materials in which materials other than wood (for example, iron) are mixed with wood. In addition, the laminated wood manufactured according to the present embodiment can use thinned wood with a small diameter as large pillars, beams and outer walls, floor plates, floorings and other plate materials, and since the density is increased by compression, the water becomes wood It is difficult to infiltrate, and the effect of slowing down the decay can be expected, and it can be used for outdoor decks and the like. Furthermore, since compression strength is increased by compression, it can be used for foundations, wood block bricks, etc., and by controlling the compression rate, it is possible to provide wood of various densities. If it is cedar, it is possible to produce wood with a specific gravity of 0.31 to 1.1.
このように、本実施形態によれば、木質材料の軟化工程を密閉容器11内で行い、木質材料の圧縮工程については密閉容器11外で行うので、両者を同じ密閉容器内で連続して行う場合と比較して、密閉容器11内での処理に要する時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。また、木質材料の圧縮は密閉容器11外で行うので、密閉容器11に圧縮機構を省略できるので、装置のコスト削減に寄与する。なお、高温高圧状態を生成する装置としては、内部を飽和蒸気によって高温高圧を生成するオートクレーブを利用できる可能性もある。常温常圧下での圧縮成形が可能であれば、大量に木材を圧縮することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since the softening process of the wood material is performed in the closed container 11 and the compression process of the wood material is performed outside the closed container 11, both are continuously performed in the same closed container. Compared to the case, the time required for processing in the sealed container 11 can be shortened, and productivity can be improved. Further, since compression of the wood material is performed outside the closed container 11, the compression mechanism can be omitted from the closed container 11, which contributes to cost reduction of the apparatus. In addition, as an apparatus which produces | generates a high temperature / high pressure state, there also exists a possibility that the autoclave which produces | generates a high temperature / pressure by saturated steam inside may be available. If compression molding at normal temperature and normal pressure is possible, it is possible to compress a large amount of wood.
また、本実施形態によれば、製造装置を複雑にすることなく(例えば、木質材料の軟化に既存のオートクレーブが使用可能)、集成材の生産効率(軟化効率)を向上させることができ、集成材の量産化が可能になる。特に、第1工程での木質材料の軟化に際し、木質材料を装入した密閉容器内を減圧状態にするので、木質材料の細胞を膨張させることができる。そして、この密閉容器内に高温の水蒸気を供給するので、水蒸気は、その噴出力に加えて木質材料の細胞収縮で吸引の作用を受けるため、木質材料の内部にまで熱が透過し、木質材料を短時間で軟化させることができる。 Moreover, according to the present embodiment, the production efficiency (softening efficiency) of the laminated wood can be improved without complicating the manufacturing apparatus (for example, the existing autoclave can be used to soften the wood material). Mass production of materials becomes possible. In particular, when the wood material is softened in the first step, the inside of the closed container in which the wood material is charged is decompressed, so that the cells of the wood material can be expanded. Then, since high temperature water vapor is supplied into the closed container, the water vapor is subjected to the action of suction due to the cell contraction of the wood material in addition to its jet output, so that the heat is transmitted to the inside of the wood material. Can be softened in a short time.
さらに、本実施形態によれば、第1工程における密閉容器内の減圧と水蒸気の供給を行う操作を複数回繰り返し行うことで、木質材料の細胞膜を破壊や損傷させることができ、細胞膜内にも水蒸気を浸透させることができる。そして、木質材料が、複数の丸太又は複数の分割丸太を含む場合、従来のように、丸太を引き板もしくは角材にするための加工費用が不要となり、製造コストの低減が図れる。 Furthermore, according to the present embodiment, the cell membrane of the wood material can be broken or damaged by repeating the operation of decompressing the inside of the sealed container and supplying the water vapor in the first step a plurality of times, and even within the cell membrane. Water vapor can be permeated. And when wood material contains a plurality of logs or a plurality of divided logs, processing cost for making a log into a pulling plate or a square bar becomes unnecessary like before, and reduction of a manufacturing cost can be aimed at.
ここで、本実施形態に係る集成材と一般集成材との違いについて補足する。一般に、集成材は、製造時にラミナ(板材)に加工し、節をとる加工や縦継のフィンガージョイントなどを行うため、歩留まりが悪い。国産材の原木丸太からの歩留まりは、30〜38%といわれている。本実施形態では、丸太を製材せずにそのまま成型し、角材にすることで、歩留まりをあげると同時に、製材にかかるコストを削減できる。一方で、軟化のために熱を使うため、そのためのコストは増える。ただし、工場を木屑や木材チップが多数排出される木材の産地に設置すれば、それらを燃やした熱を利用できるため、有利である。また、丸太から集成材を製造する場合、丸太の状態で自然乾燥させ、製材後に乾燥が必要になるが、この技術では、乾燥工程を省略もしくは乾燥時間を大幅に削減することが可能である。 Here, the difference between the laminated wood according to the present embodiment and the general laminated wood will be supplemented. In general, the laminated wood is processed into a lamina (plate material) at the time of manufacture, and is subjected to a process of forming joints and finger joints of longitudinal joints, etc., so the yield is poor. The yield from domestic wood logs is said to be 30 to 38%. In this embodiment, it is possible to increase the yield and at the same time to reduce the cost for lumbering by forming the logs as they are without lumbering and using them as bars. On the other hand, the use of heat to soften the cost of doing so increases. However, it is advantageous to set up the plant in the production area of wood from which a large amount of wood chips and wood chips are discharged, because the heat that burns them can be used. In the case of producing a laminated material from a log, the log is naturally dried and drying is required after lumbering. However, with this technique, it is possible to omit the drying step or significantly reduce the drying time.
また、原材料を丸太もしくは丸太半割り材を用いることによるコスト削減について補足する。これまでは、ラミナから板材を切り出し、さらに長さ60cm、直径15〜20mmの棒材を原材料として製作した圧縮成形木材と同様の木材を生産する場合、一番大きな障壁と考えられるのは、原木から材の原料となる木片を作るまでのコストである。福岡県、大分県周辺の木材供給現場での聞き取り調査で、原木の単価が約10,000円/m3、これに対し、製材された105角の木材の単価がグリーン材で3万円/m3、また、集成材の輸入木材が、2.5万円/m3である。これらの材を原料とした場合、さらにこれらをある程度の木片に刻む工程が必要となり、コストアップとなる。圧縮し成形できる製造方法の特性を活かし、小口、中口、大口を問わず、丸太材を用いると、原材料製造に係るコストを削減できる。また、直材にこだわらず、安価な曲材を利用することが可能となる。丸太輸入材であれば、さらに安価な材が得られる可能性がある。ただし、材料の品質の安定性(同じ材でも疎密が生じると強度、品質にばらつきが出る)は、棒状の材料を用いる方が良い。接着剤は、丸太材の方が、全体として接着面積が減り、コスト削減となるとともに、接着剤塗布工程が容易となる。In addition, supplement the cost reduction by using log or log half-cut material as raw material. Until now, when producing the same wood as compression molded wood manufactured by cutting a plate material from lamina and using a bar material with a length of 60 cm and a diameter of 15 to 20 mm as the raw material, the largest barrier is the raw wood It is the cost from making the wood chip which becomes the raw material of timber to. According to an interview survey at the lumber supply site around Fukuoka Prefecture and Oita Prefecture, the unit price of raw wood is approximately 10,000 yen / m 3 , while the unit price of lumber with lumber of 30,000 yen for green lumber is 30,000 yen. m 3 , and imported timber of laminated timber is 25,000 yen / m 3 . In the case of using these materials as raw materials, it is necessary to cut them into pieces of wood to some extent, which increases the cost. Taking advantage of the characteristics of the manufacturing method that can be compressed and molded, it is possible to reduce the cost involved in the production of raw materials by using a log material regardless of the small, medium or large opening. Moreover, it becomes possible to use cheap bending materials without being particular about direct materials. If it is log import material, cheaper material may be obtained. However, it is better to use a rod-like material for the stability of the quality of the material (the strength and the quality will vary if the same material is dense and compact). As for the adhesive, in the case of the log material, the bonding area as a whole is reduced, the cost is reduced, and the adhesive application process becomes easier.
以上、本発明について、上述した実施形態を参照して説明してきたが、本実施形態として例示した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施形態や変形例の一部または全部を組合せて本発明の集成材の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、木質材料を、前記した丸太、半割り材(分割丸太)、角材、および、ひき板のいずれか2以上を組合せて構成することもできる。また、上述した実施形態では、木質材料を収容可能な箱体と押圧蓋を有する保持治具を用いて、第1工程と第2工程を順次行った場合について説明したが、木質材料を保持可能な構成であれば、他の保持治具を使用することもでき、また、必要に応じて、保持治具を用いることなく、複数の丸太を一体的に固定して木質材料を保持することもできる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to embodiment mentioned above, it is not limited to the structure illustrated as this embodiment, It is considered within the range described in the claim. Other embodiments and modifications are also included. For example, it is also included in the scope of the present invention when combining a part or all of each embodiment or modification mentioned above, and constituting a manufacturing method of a laminated material of the present invention. For example, the wood material may be configured by combining any two or more of the above-described log, half-split material (divided log), lumber and lumber. In the embodiment described above, although the case where the first step and the second step are sequentially performed using the holding jig having the box capable of containing the wood material and the pressing lid has been described, the wood material can be held. With this construction, other holding jigs can be used, and if necessary, a plurality of logs can be integrally fixed to hold the wood material without using the holding jigs. it can.
本発明の集成材の製造方法を用いることで、製造装置を複雑にすることなく、集成材の生産効率を向上させ、集成材の量産化が可能になり、世界的な森林資源保全にも寄与できる。 By using the method for producing laminated wood of the present invention, the production efficiency of laminated wood can be improved, and mass production of laminated wood becomes possible without complicating the production apparatus, which contributes to global forest resource conservation. it can.
10,10a〜10e:木質材料
11:密閉容器
12,12a:圧縮木材
13,13a〜13b:丸太
14:半割り材
15:角材
16,16a〜16c:保持治具
17:箱体
18,18a:押圧蓋
19:容器本体
20:搬入口
21:搬出口
22,23:開閉蓋
24:圧縮ローラ群
25:ローラ(圧縮ローラ)
26:保持治具
27,28:金型
29,30:金型補助具
31,32:流体シリンダ
33,34:ロッド
35:空間
36〜39:圧縮ローラ10, 10a to 10e: Wood material 11:
26: holding
Claims (13)
前記密閉容器内で軟化させた前記木質材料を、前記密閉容器内から取り出しながら、または、前記密閉容器内から取り出した後、軟化状態の前記木質材料を圧縮して圧縮木材を形成する第2工程とを有し、
前記木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、前記第1工程と前記第2工程を順次行うことを特徴とする集成材の製造方法。 A first step of charging the woody material in a closed container into which the woody material can be charged and supplying the steam to soften the woody material;
A second step of compressing the woody material in a softened state to form a compressed wood while taking out the woody material softened in the closed vessel from inside the closed vessel or after taking it out from the closed vessel It has a door,
A manufacturing method of a laminated material comprising sequentially performing the first step and the second step in a state where a holding jig is in contact with the outer periphery of the wood material .
前記密閉容器内で軟化させた前記木質材料を、前記密閉容器内から取り出しながら、または、前記密閉容器内から取り出した後、軟化状態の前記木質材料の繊維方向に対し垂直に圧縮して圧縮木材を形成する第2工程とを有し、
前記木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、前記第1工程と前記第2工程を順次行うことを特徴とする集成材の製造方法。 The woody material is charged into a closed container into which woody material can be charged, and after the pressure in the closed container is reduced, water vapor at 100 to 230 ° C. is supplied into the closed container to The first step of softening the
The wood material softened in the closed container is taken out from the inside of the closed container, or after taken out from the inside of the closed container, the compressed wood is compressed perpendicularly to the fiber direction of the wood material in a softened state. have a second step of forming a
A manufacturing method of a laminated material comprising sequentially performing the first step and the second step in a state where a holding jig is in contact with the outer periphery of the wood material .
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