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発明の名称 建築用複合木質材
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−337702
公開日 平成10年(1998)12月22日
出願番号 特願平9−149601
出願日 平成9年(1997)6月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】平木 祐輔 (外1名)
発明者 西尾 治郎 / 木村 高志 / 瀬戸 友加里 / 宮田 達史
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 木質材に対して加熱水蒸気処理による寸法安定化処理を施した第1の基材と、寸法安定化処理を施さない第2の基材とを少なくとも2層以上積層したことを特徴とする建築用複合木質材。
【請求項2】 前記第2の基材は繊維方向を持つ木質材であり、かつ、その繊維方向を長手方向として積層されていることを特徴とする請求項1記載の建築用複合木質材。
【請求項3】 前記第2の基材のうちの少なくとも1層は繊維強化プラスチック(FRP)であることを特徴とする請求項1記載の建築用複合木質材。
【請求項4】前記第1の基材は厚みが0.6mm〜10mmであり、第2の基材は厚みが1mm〜15mmであることを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の建築用複合木質材。
【請求項5】 表層材として加熱水蒸気処理を施さないMDFをさらに積層していることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の建築用複合木質材。
【請求項6】 少なくとも使用時に露出する部分には、表面化粧材が接着積層されていることを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の建築用複合木質材。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建築用複合木質材に関し、特に、床下地材、階段の踏み板、柱、梁、等のように、寸法安定性に加えて機械的強度を確保するためにある程度の厚みあるいは太さが必要とされる建築用資材として有効に用いることのできる建築用複合木質材に関する。
【0002】
【従来の技術】建築用資材としての木質材は、床下地材、階段の踏み板、柱、梁、等のように主として荷重担持材としての機能を果たすものと、そのような荷重担持材の表面に接着積層され表面化粧材としての機能を果たすものとに大別することができる。いずれの木質材であっても、吸放湿による木質材の膨張、収縮等によって割れや反り、狂いが生じないこと、すなわち、寸法安定性に優れていることが望まれるが、十分に乾燥させた自然木から製材あるいは製板した柱や床下地材等の場合であっても、時間の経過によって割れや狂いが生じることは経験することである。また、階段の踏み板のように、所定厚みの単板表面に突板のような薄い表面化粧材を接着積層したものの場合には、単板の挙動が表面化粧材に影響を与え、その表面に亀裂や割れを生じさせる。
【0003】本発明者らは、木質材の寸法安定性を向上させる技術として、熱盤プレスの熱盤の間に形態した密閉空間内に木質材を収容して該木質材を加熱し、収容した木質材そのものが有する水分を高圧水蒸気化し、又は必要に応じて、加熱し、高圧水蒸気を外部から供給するようにした高圧水蒸気による木質材の寸法安定化処理方法をすでに開発している(特開平6−238616号公報、特開平8−108406号公報等参照)。この加熱水蒸気処理による寸法安定化を施すことにより、吸湿膨潤による変形が抑制された高い寸法安定性を持つ木質材が得られる。
【0004】しかし、上記加熱水蒸気処理は、厚みの厚い被処理木質材の内部にまで均一に処理を施すことは難しく、高い処理効果が期待できるのは10mm程度までであること、また、加熱水蒸気処理を施すと寸法安定性は向上するものの機械的強度がやや低下すること、等の理由から、外部から高圧水蒸気を供与する等の改良手段を用いるとしても、階段の踏み板のように荷重を安全に担持するためには数cmの厚みを必要とするもの、あるいは、柱や梁のように少なくとも数cm角の太さを必要とするもの、等に対して、前記加熱水蒸気処理による寸法安定化処理を的確に施すことは容易でない。そのために、加熱水蒸気処理は、荷重担持機能はあまり期待されない比較的薄い木質材や、パーティクルボード、MDF、ウェハーボードのような小さな木質エレメントで構成されたボードに対して主に施されているのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、加熱水蒸気処理によって、床下地材、階段の踏み板、柱、梁、等のように荷重担持材としての機能を果たす必要のある厚いあるいは太い建築用資材に対して、機械的強度を落とすことなく高い寸法安定性を付与することは容易でない。また、他に、低温での熱処理や低圧での水蒸気処理のような処理方法はあるが、処理時間の長期化や処理効果の低さの理由から十分なものとはいえない。
【0006】一方、前記した、熱盤プレスの熱盤の間に形態した密閉空間内に、木質材を収容し、加熱し、該木質材そのものが有する水分を高圧水蒸気化し、又は、必要に応じて、加熱し、高圧水蒸気を外部から供給する寸法安定化処理方法は、比較的薄い木質材にしか高い有効性はないとしても、処理は容易であり、かつ、処理後の木質材に高い寸法安定性を与えることは事実である。
【0007】本発明の目的は、加熱水蒸気処理によって寸法安定化処理が施された木質材を有効に利用することによって、荷重担持材としての機能を果たす必要のある厚いあるいは太い建築用資材を、高い寸法安定性を持ち、かつ、必要な機械的強度を保持した状態で製造することができる建築用複合木質材を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するための本発明による建築用複合木質材は、基本的に、木質材に対して加熱水蒸気処理による寸法安定化処理を施した第1の基材と、寸法安定化処理を施さない第2の基材とを少なくとも2層以上積層したことを特徴とする。本発明の建築用複合木質材は、加熱水蒸気処理が施された第1の基材によって寸法安定性が確保され、第2の基材によって機械的強度が確保される。それにより、全体としては、高い寸法安定性を持ち、かつ、機械的強度(例えば、曲げ強度や圧縮強度)に優れた建築用複合木質材が得られる。
【0009】本発明において、第1の基材が木質材であることが必須であるが、第2の基材は木質材であることが好ましいとしても必須ではなく、所要の機械的強度を持つことを条件に、繊維強化プラスチック(FRP)、金属材料、ポリカーボネート材等のような木質材以外の材料であってもよい。第2の基材が繊維方向を持つ木質材である場合には、その繊維方向を長手方向として積層することは、機械的強度を確保する観点から特に好ましい。
【0010】本発明による建築用複合木質材では、前記第1と第2の基材を所定の厚みとなるように複数層、好ましくは交互に積層接着し、そこから、所定の厚みあるいは太さを持つ所要寸法の建築用資材、例えば、床下地材、階段の踏み板、柱、梁、等のように建築用資材を製材あるいは製板する。それにより、所要の寸法安定性と所要の機械的強度を共に満足する建築用資材を容易に調製することができる。
【0011】本発明でいう加熱水蒸気処理は、前記した特開平6−238616号公報、特開平8−108406号公報、あるいは欧州特許公開公報611638号公報等に記載されるような従来公知の方法であってよく、さらに、2枚のプレス盤の間に形成した密封空間内に木質材を配置した後、該密封空間を真空引きして減圧状態とし、該減圧状態とされた密封空間内に高圧水蒸気を所定時間供給して加熱水蒸気処理を施し、その後、蒸気抜きを行って圧を解放する方法も有効である。この場合に、一方のプレス盤側から高圧水蒸気を木質材に向けて供給することと平行して、他方のプレス盤側から真空引きを継続して行うようにしてもよい。さらに、所定の高圧水蒸気の噴出を終えた後、直ちに高圧水蒸気を放出して解圧を行なってもよく、所定時間(好ましくは、1〜2分程度)放置した後、高圧水蒸気を放出して解圧を行なってもよい。また、高圧水蒸気の供給及び真空引きによる減圧を、プレス盤側、すなわち、木質材の表裏面側でなく、木質材の木口面に当たる側面側から行うようにしてもよい。また、木質材に対して加熱乾燥処理を予め施して自然状態による含水率より低い含水率とし、該加熱乾燥処理が施された木質材を密封空間内に収容して前記処理を行うようにしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。図1は、本発明による建築用複合木質材Aの一例を示す斜視図である。図において、Bは木質材に加熱水蒸気処理により寸法安定化処理を施した第1の基材であり、Cは寸法安定化処理を施さない第2の基材である。この例では、3枚の第1の基材Bと2枚の第2の基材Cとが交互に積層接着されている。
【0013】第1の基材Bの素材は、従来の化粧板等において基材あるいは表面材として用いられる任意の木質材であってよく、無垢の挽き板、木材薄板、合板のような材料、あるいは、パーティクルボード、MDF、OSB等のような寸法安定性に比較的乏しい木質加工材料であってよい。第2の基材Cの素材は、曲げや圧縮に対して高い抵抗を示す、無垢の挽き板、木材薄板、合板、LVL、LVBのような木質材であってもよく、あるいは、FRPのような樹脂をベースとする材料であってもよい。
【0014】第1の基材Bの厚さは、加熱水蒸気処理が実質的に均一に施されるように0.6mm〜10mm程度であることが好ましい。0.6mmより薄い場合には、材料のもろさや第2の基材Cの寸法変化を完全に抑えることができない等の不都合がある。第2の基材Cの厚さは機械的強度向上と材料コストの理由から0.6mm〜15mm程度であることが好ましい。0.6mmより薄い場合には機械的強度が不十分であり、15mmより厚い場合には材料コスト面で不利であると共に、第1の基材Bによって寸法安定性を付与しきれない場合が起こりうる。
【0015】第1の基材Bの素材に対して、前記したように従来知られた方法により加熱水蒸気処理を施す。図2は加熱水蒸気処理を行う装置の方法の一例を説明するものであり、図において、1a、1bは、従来の木材処理で用いられる平板プレスに装着されると同様のプレス盤であり、プレス盤の平面積は最終的に得ようとする建築用複合木質材Aの平面寸法に合わせて設計される。
【0016】それぞれに熱源としてのヒータ2a、2bが設けられ、さらに、図示の例では、処理すべき木質材(第1の基材Bの素材)Wと衝接することとなる表面部分には多数の細孔3a、3bが形成されている。上方のプレス盤1aに形成された細孔3aは配管4a及び開閉弁Vを介して高圧水蒸気発生源Sに接続しており、下方のプレス盤1bに形成された細孔3bは配管4bを介して真空ポンプVPに接続している。真空ポンプに代えてブロアー(図1には示されない)を用いてもよい。
【0017】この装置を用いて木質材Wに加熱水蒸気処理を実施するには、まず、自然乾燥状態にある木質材W、あるいは、好ましくは従来知られた熱風ドライヤー(図示されない)等により加熱されて昇温しかつ自然乾燥状態よりも含水率が低くされた木質材Wを、下方のプレス盤1bの該細孔3bが形成されている位置に載置する。一方、上方のプレス盤1aには前記木質材Wを収容できる位置にステンレス材等からなる方形状の厚さ規制治具10をネジ止め(図示されない)等により固定する。なお、11は厚さ規制治具10の上端縁と下端縁に取り付けた弾性シール材である。この厚さ規制治具10は下方のプレス盤1bに固定的に取り付けてもよく、いずれの場合であっても、厚さ規制治具10の高さは、木質材Wの厚さとほぼ同じであるか、幾分高いものとすることが望まれる。
【0018】メッシュの小さい網状体、例えば金網(図示しない)を、木質材Wの上下面又はいずれかの面に配置するか、あるいは、プレス盤1a、1bの双方又はいずれかの面に取り付けた状態で、上記加熱水蒸気処理を行うことも可能であり、その場合には、細孔3a、3bから噴射される高圧水蒸気の分散が良好となり、短時間でのかつ均一な処理が可能となる。
【0019】次に、プレス盤1a、1bを該厚さ規制治具10により規制されるまで接近させ、停止させる。その状態で真空ポンプVP(又は、ブロアー)を作動させ、好ましくは60〜750mmHg程度にまで密封空間内を減圧する。その状態で、高圧水蒸気発生源S側の配管4aに設けた開閉弁Vを開き、プレス盤1aに形成した細孔3aから高圧水蒸気を噴出させる。必要に応じて、高圧水蒸気の噴出と並行して、下方のプレス盤1bに形成した細孔3bから真空引きを継続して行ってもよい。細孔3aから木質材Wに向けてあるいは密封空間に向けて噴出する水蒸気は、噴出力に加えて吸引力による力を受け、木質材の木質材Wの内部にまで容易にかつ均一に到達することができる。さらに、真空引きが行なわれていることから、密閉が確認でき外部に高圧水蒸気が漏洩することはなく、高圧水蒸気の無駄を無くすと共に周囲の安全も補償される。なお、減圧を行わずに高圧水蒸気の供給を行うこともできる。
【0020】所望量の高圧水蒸気の噴出を終えた後、作動している場合にはその前に真空ポンプVP(又は、ブロアー)を停止して、解圧及び冷却工程を行なう。それにより、木質材Wに対する加熱水蒸気処理は終了し、木質材Wには高い寸法安定性が付与される。なお、熱源としてのヒータ2a、2bにより、木質材Wの内部水分を高圧水蒸気化するだけの熱量が与えられ場合には、外部から高圧水蒸気を供給することは必ずしも必要とされない。
【0021】また、上記密封空間内の真空引き及び密封空間内への高圧水蒸気の供給は、上下のプレス盤1a、1b側を介して行うことは必須でなく、厚さ規制治具10の側面を介して行ってもよく、プレス盤側と厚さ規制治具側面との双方から行ってもよい。厚さ規制治具10の側面を介して行う場合には、その内側側面に多くの細孔を形成し、該細孔を高圧水蒸気発生源S及び/又は真空ポンプVPに接続する。上下のプレス盤の間に密封可能な容器を配置し、その中に木質材Wを封入した状態で前記処理を行ってもよい。その場合には、密封容器の上下面及び/又は側面に多数の細孔が形成され、該細孔に高圧水蒸気発生源S及び/又は真空ポンプVPを接続する。
【0022】上記の加熱水蒸気処理を所要回数行うことによって、多数枚の加熱水蒸気処理済みの第1の基材Bが用意される。その際に、素材は同種のものであってもよく、異種のものであってもよい。最終製品である建築用資材に求められる物性値に応じてあるいはコスト等を勘案して適宜選択すればよい。他方、従来知られた方法により、前記第1の基材Bとほぼ同じ平面積を持つ第2の基材Cを多数枚用意する。例えば、第2の基材Cの素材として木質単板のような木質材を用いる場合には、合板やLVLの製造のように単板を積層接着する等の手段により製造すればよい。第2の基材Cも、素材は同種のものであってもよく、異種のものであってもよい。第1の基材Bの場合と同様に、最終製品である建築用資材に求められる物性値に応じてあるいはコスト等を勘案して適宜選択すればよい。
【0023】次に、上下のプレス盤による加圧あるいは加熱加圧のような手段によって、前記第1の基材Bと第2の基材Cとを好ましくは交互に積層接着する。それにより、本発明による建築用複合木質材は製造される。図1に示した例では、3枚の第1の基材Bと2枚の第2の基材Cとが交互に積層されているが、当然に、その積層枚数は、得ようとする建築用資材の種類や厚みに応じて適宜選択すればよい。また、接着剤は、合板等の製造に用いる接着剤であってよく、例えば、尿素メラミン系樹脂接着剤、尿素・酢酸ビニル系樹脂接着剤、ゴム系接着剤、ウレタン系接着剤等であってよい。積層に際し、好ましくは、加熱水蒸気化処理を行った第1の基材Bが少なくとも一方の表面材を形成するようにして積層する。それにより、表面平滑性の高い建築用複合木質材を得ることができ、突板や化粧紙のような表面化粧材(図示しない)を均一に積層することが容易となる。
【0024】製造された建築用複合木質材は、そのままで、あるいは表面化粧材との接着性を良好にするために、薄手の(1mm〜5mm程度)MDFを未処理のままで張り付けた後、好ましくは、少なくとも外部に露出する面に対して突板を接着する等の表面化粧材積層処理を行い、そのままで、あるいは、所要寸法に調製して、床下地材、階段の踏み板、柱、梁、等のような所要の建築資材として用いられる。
【0025】なお、前記したプレス盤1a、1bはヒータ2a、2bを持つものを説明したが、熱源としては、他に、バンドヒーター等の電気的加熱手段、マイクロウェーブを含む高周波加熱、等であってもよく、好ましくは、該熱源によって予め昇温状態とされた密封空間に木質材Wを収容する。昇温温度は、好ましくは高圧水蒸気による寸法安定化処理が進行する温度範囲、すなわち、約150℃〜220℃の範囲である。処理すべき木質材Wを収容後、必要に応じて密封空間内に供給する高圧水蒸気は、飽和水蒸気又は過熱水蒸気(飽和水蒸気より高い温度の水蒸気)であり、好ましくは、圧力は数kgf/cm2 〜30kgf/cm2 、温度は150℃〜230℃程度である。
【0026】木質材Wに加熱水蒸気処理を施す木質材Wとして、予め加熱されて昇温しかつ自然乾燥状態よりも含水率が低くされた木質材Wを用いる場合には、加熱水蒸気処理が開始する温度までに木質材が昇温する時間は短縮され、また、木質材の含水率分の水蒸気化に要する供給高圧水蒸気のエネルギーの量を低減できる。それにより、加熱水蒸気処理でのエネルギーの損失は回避され、密封空間内の加熱水蒸気処理に要する時間も短縮される。
【0027】
【発明の効果】本発明による建築用複合木質材Aにより、高い寸法安定性を持ち、同時に所要の機械的強度を備えた、床下地材、階段の踏み板、柱、梁、等のような建築用資材を容易に調製することができる。




 

 


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