JPH0114870B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱硬化性接着剤を用いて厚さが厚い
厚物単板積層材を短時間で効率良く製造する方法
に関する。

この種の単板積層材の耐水接着性についての評
価は我国では日本農林規格によつて行われてお
り、主に屋外等で使用される積層材には高度の耐
水性、耐久性が要求されることから、上記規格で
は特類、あるいは１類の接着力が必要とされてい
る。そのため、このような積層材に対しては耐水
性に優れた熱硬化性のフエノール樹脂系接着剤や
メラミン尿素共縮合系接着剤等、熱硬化型の合成
樹脂接着剤が多く使用されている。

ところで、上記熱硬化型の接着剤は、用いる樹
脂系の種類にもよるが、一般に接着条件として熱
圧時の温度を各接着層が100℃以上、好ましくは
120℃前後の高温に加熱されるまで熱圧する必要
があり、通常はホツトプレスの熱盤温度を140℃
前後の高温に保つて加圧して製造している。しか
し、木材単板は、熱伝導率が悪いため、積層材の
厚さが全体で60mmを越えるような厚物になると、
中心層まで熱盤の熱が伝導するのに時間がかか
り、接着剤の硬化に時間を要すると共に、長時間
加熱し続けると、中心部の接着剤層が硬化する前
に表裏層付近の接着剤が過熱されて炭化し、逆に
接着力が低下する等の問題が生じ、よつて厚さが
60mmを越えるような厚物の積層材を一回の熱圧処
理によつて製造するのは困難であつた。

従つて、従来は、厚さが60mmを越えるようなも
のは、一旦30mm厚さの程度のものを形成して、こ
れを常温硬化型の接着剤で再度接着する等の２工
程で行つており、手間を要して生産性の悪いもの
であつた。

一方、短時間で効率良く内部加熱を行う方法と
して高周波を加えて誘電加熱を行う方法が知られ
ているが、この高周波による加熱は電極体を積層
材の接着層を平行に配して電界を作用させると、
表裏面側では熱放散が生じるため、内部のみの温
度上昇が大きくなつて中心部分の接着剤が先に硬
化してしまい、表裏層の温度が接着剤の硬化温度
に達する頃には中心部の接着層が過熱されて炭化
が生じる問題があり、特に厚さが厚くなるとこの
傾向が大きくなつて均一な接着力を期待できなか
つた。

また、電極体を接着層と直交方向に配して電界
を作用させ、木材よりも誘電損の大きな接着剤層
を選択的に加熱する方法があり、厚物の積層体を
製造するには短時間で接着剤を硬化させることが
出来て有利であるとされている。しかし、この方
法によると、フエノール樹脂系接着剤等の誘電率
の大きな樹脂を用いたときには樹脂層に沿つて電
界が作用するために、放電現象が生じ、局部的に
炭化、燃焼してしまうという問題があり、使用で
きる接着剤が限定される等の問題があつた。

本発明はこのような熱盤加熱および誘電加熱の
欠点、問題点に鑑みてなされたものであり、単板
積層体の厚さを、ある特定した範囲内にして両加
熱手段を併用した場合において上記した熱盤によ
る加熱不良および高周波誘電による加熱不良が相
互に補完しあつて積層材に対する加熱を均一に行
うことが出来ることを見出してなされたものであ
り、上記加熱手段の併用によつて柱材や根太材等
の建築用材をはじめ車輌、コンテナ、船舶等の用
材として広く使用できる厚さの厚い単板積層材を
比較的短いプレス時間でかつ接着不良を招くこと
なく製造することを目的とするものである。

この目的の達成のため、本発明の構成は、多数
枚の木材単板を熱硬化性接着剤を介して全体の厚
さが60〜200mmになるよう積層して単板積層体と
なし、この単板積層体をその上下表面にそれぞれ
高周波発生装置の各電極を単板の接着層と平行に
なるように配置した状態でホツトプレスの上下熱
盤間に挿入し、該単板積層体に熱盤からの熱伝導
加熱と高周波による誘電加熱とを同時に加えて積
層体厚さの略1/3分割位置での接着層温度が100℃
以上になるように加熱することにより各接着層を
硬化させるものである。このことにより、単板積
層体の上下表面から1/3分割位置までの表層部に
おける接着剤の加熱は熱盤からの加熱を主として
昇温させ、1/3分割位置近辺に近づくに従つて不
足する熱量は高周波による誘電加熱によつて補完
する一方、単板積層材の1/3分割位置より内側の
内層部における接着剤の加熱は高周波による誘電
加熱を主として昇温させて行い、中心部から離れ
るに従つて減少する熱量を熱盤からの加熱によつ
て補完することによつて、表層部から内層部まで
の全体の接着層を短時間にほぼ均等に加熱して均
一に硬化させるようにしたものである。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示すように、先ず、各々所定厚さを有
するロータリ単板等よりなる多数枚の木材単板
１，１，…を熱硬化性接着剤を介して全体の厚さ
が60〜200mmになるよう積層して単板積層体２と
なす。

その場合、上記熱硬化性接着剤としては例えば
フエノール樹脂系、フエノール・ホルムアルデヒ
ド樹脂系、尿素，メラミン樹脂系等の各接着剤が
あり、略100℃以上で硬化する性質を有するもの
が用いられる。

また、単板積層体２の厚さは、60mm未満では、
従来のホツトプレスのみの加熱により積層体２の
内層部まで充分に接着剤硬化温度（略100℃以上）
へ昇温でき、本発明方法を用いるメリツトがな
く、一方、200mmを越えると、高周波による誘電
加熱が積層体２の中心部に片寄つてしまうととも
に、熱盤からの伝熱も極く表層部のみにしか作用
せず、両者を併用しても積層体の厚さ方向の1/3
分割位置での温度上昇が少なくて硬化不良を生じ
てしまい両加熱による相剰効果が得られない。よ
つて、本発明方法では、熱盤による温度上昇と高
周波による温度の上昇が積層体の1/3分割位置で
補完し合つて100℃以上に達するように積層体の
厚さは60〜200mmの範囲に、好ましくは80〜150mm
範囲に設定される。

次いで、この単板積層体２の上下表面にそれぞ
れ高周波発生装置３の板状の各電極３ａ，３ａを
各単板１，１間の接着層２ａと平行になるように
配置し、その状態で該単板積層体２を上記各電極
３ａ，３ａと共にホツトプレス４の上下熱盤４
ａ，４ａ間に挿入する。

しかる後、ホツトプレス４の上下熱盤４ａ，４
ａで単板積層体２を加圧し、かつ、該上下熱盤４
ａ，４ａの温度を共に120〜160℃に、高周波発生
装置３による高周波の周波数を１〜100MHz、そ
の出力を５〜80kwにそれぞれ保つた条件下で単
板積層体２に熱盤４ａ，４ａからの熱伝導加熱と
高周波による誘電加熱とを同時に加えて該単板積
層体２をその全体の厚さの略1/3分割位置Ａでの
接着層２ａの温度が上記熱硬化性接着剤の硬化温
度である100℃以上になるように30〜80分間加熱
する。このことにより、単板積層体２における各
接着層２ａが硬化して第２図に示すような厚物単
板積層材５が作製される。

ここで、上記単板積層体２に熱盤４ａ，４ａか
らの熱伝導加熱と高周波による誘電加熱とを同時
に加えたときの該単板積層体２内各部分における
温度変化を例示するに、例えば全体厚さが105mm
である単板積層体２を、温度を155℃に保つたホ
ツトプレス４の熱盤４ａ，４ａのみで熱圧した場
合は、第３図に示すように、熱圧時間を80分間に
しても内部温度が100℃を越えるのは表面側から
略20mmまでの部分であり、それ以上の内側では接
着層２ａの硬化に必要な温度に上昇し得ない。ま
た、熱圧時間が40分のときは深さ10mm程度までに
しか加熱効果が及ばない。一方、上記と同様の単
板積層体２を周波数13.56MHz、出力14kwの高周
波のみにより誘電加熱した場合は、第４図および
第５図に示すように、加熱時間を40分間にしたと
きには積層体２の中心部は略110℃にまで昇温す
るが表層部の30mm以下は90℃以下になつて接着層
２ａが充分に硬化しない。これらに対し、上記熱
盤４ａ，４ａによる加熱および高周波による加熱
を併用した場合には第６図に示すように約40分間
の加熱時間で積層体２全体が略110℃以上に昇温
することになり、よつて各単板１，１の接着層２
ａがそれぞれ短時間で均等に硬化する。

その場合、第６図から明らかなように、積層体
２内部の温度分布は全体厚さを略３等分した1/3
分割位置Ａが最低温度になつて温度上昇し難い部
位であり、この1/3分割位置Ａが100℃以上に上昇
しさえすれば他の部分も良好に硬化温度に達して
いることになる。そこで、この1/3分割位置Ａを
効率良く100℃以上に昇温させるためには積層体
の厚さを200mm以下にして熱盤温度、高周波の周
波数および出力ならびに加熱時間を上記の如く設
定するのが好ましい。すなわち、熱盤温度は、
120℃未満では、上記1/3分割位置Ａを100℃以上
に上昇させるのに長時間を要し、高周波による加
熱昇温が進行するのみで中心部付近の各接着層２
ａの炭化を招く虞れがあり、一方、160℃を越え
ると、逆に表層部付近の各接着層２ａの炭化が進
行し易いので、よつて120〜160℃の範囲に設定さ
れており、約155℃前後とするのが好適である。

尚、高周波発生装置３からの高周波の周波数は
１〜100MHzの範囲内であれば良く例えば、現在
工業用使用周波数帯で使用が許可されている
13.56MHz±6.78KHz、27.12MHz±162.78KHz、
40.68MHz±20.34KHzのいずれかを使用すればよ
い。また、高周波の出力は、5kw未満では高周波
加熱による昇温が遅くて熱盤４ａ，４ａ加熱によ
る昇温とのバランスが崩れる虞れがあり、80kw
を越える出力であれば高周波加熱による昇温のみ
が進行して併用効果が発揮される以前に中心部付
近の各接着層２ａが炭化し始める虞れがあり、よ
つて５〜80kwに設定して行うものである。

さらに、加熱時間は、熱盤４ａ，４ａおよび高
周波により併用加熱したときの上記1/3分割位置
Ａが100゜以上に達する所要時間であり、上記熱盤
温度や高周波出力等の設定変化により変化する
が、30分未満では特に熱盤４ａ，４ａ加熱による
昇温効果が小さく、充分な加熱を期待できず、逆
に80分を越えると中心部付近の各接着層２ａが高
周波加熱により、また、表層部付近の各接着層２
ａが熱盤４ａ，４ａ加熱によりそれぞれ炭化して
しまう虞れがあり、よつて30〜80分に設定され
る。

尚、高周波加熱は熱盤加熱と同時に行うのが好
ましいが、積層体２の厚さに応じてその加熱開始
を熱盤加熱の開始時期より若干遅らせてもよい。
例えば、積層体２の厚さが150mmを越えるときに
は、先ず、積層体２を熱盤４ａ，４ａのみにより
その温度を略120℃に保つて10分間程度加熱し、
次いでそれに高周波による加熱を加えて両加熱を
組み合わせるようにすると、加熱バランスが良好
に保たれて好ましい。

したがつて、このようにして製造された積層材
５はその内部の各接着層が均一に硬化しているの
で、接着不良のない高強度のものとなる。また、
その熱圧工程での熱圧時間が短く、高い生産性が
得られるので安価に提供できる。

次に、具体的実施例について説明するに、各々
3.7mmの厚さを有する29枚のロータリ単板（薄単
板）を熱硬化性のフエノール樹脂系接着剤を介し
て積層して厚さ約110mmの単板積層体を形成し、
この単板積層体をその上下表面にそれぞれ高周波
発生装置のアルミニウム板よりなる電極を各接着
層と平行になるように配置した状態でホツトプレ
スの127℃に昇温された上下熱盤間に挿入し、該
単板積層体を、熱盤により８Kg／cm²で加圧すると
同時に13.56MHzの周波数および5.5kwの出力を持
つ高周波により誘電加熱するという熱圧操作を60
分間行うことにより、厚さ110mmの単板積層材を
作製した。このようにして得られた積層材は各接
着層が充分に硬化し、かつその炭化燃焼も見られ
ずに良好な接着強度を有していた。

以上説明したように、本発明によれば、多数枚
の木材単板を熱硬化性接着剤を介して積層してな
る厚さ60〜200mmの単板積層体となし、その上下
表面にそれぞれ高周波印加用の電極を各接着層と
平行となるように配置した状態で上下熱盤間に挿
入し、該単板積層体に熱盤および高周波による各
加熱を同時に加えて積層体厚さの略1/3分割位置
での接着層温度が上記熱硬化性接着剤の硬化温度
以上になるように加熱して各接着層を硬化させる
ものであるので、積層体内部の温度上昇を均一に
行えて、厚さが60mmを越えるような厚物の単板積
層材を接着剤の硬化不良や炭化等を招くことなく
一回の熱圧処理で良好に短時間で製造することが
でき、よつて安価でかつ高品質の単板積層材を提
供することができる。

また、上記上下熱盤温度を120〜160℃に、高周
波の周波数を１〜100MHz、その出力を５〜80kw
に保つて単板積層体を30〜80分間加熱すれば、上
記積層体における各接着層の硬化がより安定して
行われるので、上記単板積層材の品質を一層向上
させることができ、さらに内部温度が均一に上昇
するためにホツトプレスのみの如く、表面が過乾
燥状態によることがないので反り等の変形の発生
も少ないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による単板積層体の加熱状態を
示す説明図、第２図は本発明により製造された積
層材の斜視図、第３図は熱盤のみで所定時間加熱
したときの積層体内各部位における温度分布を示
す説明図、第４図および第５図はそれぞれ高周波
の誘電加熱のみで加熱したときの積層体各部位の
温度の経時変化および積層体内各部位の温度分布
を示す説明図、第６図は熱盤および高周波の誘導
加熱の両方で所定時間加熱したときの積層体内各
部位の温度分布を示す説明図である。 １……木材単板、２……単板積層体、２ａ……
接着層、３……高周波発生装置、３ａ……電極、
４……ホツトプレス、４ａ……熱盤、５……厚物
単板積層材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数枚の木材単板を熱硬化性接着剤を介して
   全体の厚さが60〜200mmになるよう積層して単板
   積層体となし、この単板積層体をその上下表面に
   それぞれ高周波発生装置の各電極を単板の接着層
   と平行になるように配置した状態でホツトプレス
   の上下熱盤間に挿入し、該単板積層体に熱盤から
   の熱伝導加熱と高周波による誘電加熱とを同時に
   加えて積層体厚さの略1/3分割位置での接着層温
   度が100℃以上になるように加熱することにより
   各接着層を硬化させることを特徴とする厚物単板
   積層材の製造方法。 ２ 上下熱盤温度を120〜160℃に、高周波の発生
   装置による高周波の周波数を１〜100MHz、その
   出力を５〜80kwにそれぞれ保つた条件下で単板
   積層体を30〜80分間加熱する特許請求の範囲第１
   項記載の厚物単板積層材の製造方法。