JPH09201805A - 木質系複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木材を割裂した割裂片を集積して接着剤を介
して相互に接着させた木質系複合材料の製造方法におい
て、割裂用刃物の耐久性が良好で、しかも木繊維を切り
残すことなく、割裂片の分離性を良好なものとすること
ができ、もって安定して均質な木質系複合材料を得るこ
とのできる方法を提供する。 【解決手段】 １回の割裂工程を２段の工程に分け、第
１段では、相対向する一対の両刃の回転刃物１を複数対
互いに平行に所定のピッチで配列した回転刃物群を用い
て、被割裂材３の表裏両面に割れ目を入れ、第２段で
は、相対向し、かつ、その刃先間が相互に重なり合う一
対の回転刃物２を複数対用いて、被割裂材をその割れ目
に沿って割裂・分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材を長手方向に
割裂した割裂片に接着剤を塗布した状態で多数集積し、
所望の形状に賦形して接着剤を硬化させることによって
相互に接着させてなる、木質系複合材料の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】柱や梁等の木質系構造用材として伝統的
に用いられてきた製材品における収率の低さ、および節
等の欠陥の存在に起因する強度上のばらつき等を解消し
て、木材資源の有効活用を図るべく、木材を長手方向、
つまり目の繊維方向に沿って割裂し、その割裂片の多数
を圧縮しつつ接着剤によって相互に接着させ、比較的大
きな断面積を持つ板状ないしは棒状とした木質系複合材
料とその製造方法が提案されている（特開平７−１９５
３１３号）。

【０００３】この提案によれば、原材料となる木材とし
て小径木や製材背板、あるいは枝等を用いることがで
き、しかも鋸屑等を出さないために、製材品に比して収
率が著しく向上するとともに、個々の割裂片は木の繊維
を活かしたもので、かつ、これらが熱硬化性接着剤等に
よって互いに略平行に相互に接着されているため、強度
も安定して高いものとなる。

【０００４】この提案においては、原材料から割裂片を
得るに当たって、まず、原材料を、両刃の回転刃物を相
対向させたものを複数対互いに平行に所定のピッチで配
列した刃物群の間を長手方向に通過させることによって
割裂し（小割り工程）、その割裂片を、更に片刃の回転
刃物を相対向させたものを複数対互いに平行により細か
いピッチで配列した刃物群間を長手方向に通過させるこ
とにより、より細かい割裂片を得ている（細片化工
程）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者
は、上記した提案における割裂片の製造工程について詳
細に検討した結果、この割裂工程には以下のような問題
があることを見いだした。

【０００６】すなわち、この割裂工程では、相対向する
回転刃物の対を多数対並べて用いるが、個々の回転刃物
の加工精度の微妙な差等により、相対向する刃物を互い
に若干量だけ重ね合わせた場合、刃先間に微小ではある
が空隙が発生しやすく、特に両刃の回転刃物を用いた場
合には、その先端形状から繊維の切断性が悪く、そのた
め割裂片が分離されずに木繊維によって繋がれたままと
なりやすい。

【０００７】また、片刃の回転刃物を用いた場合には、
相対向する刃物を相互に重ね合わせることにより、鋏の
ように剪断による切断作用が加わることから、切断性は
向上するものの、その先端形状ゆえに割裂時の圧力が刃
先に対して一方向から作用するため、刃先どうしを押し
つけ合う状態となり、刃先の破損が発生しやすい。特
に、片刃の刃物では節等の硬質部分を割裂した場合に刃
先が破損しやすく、刃物の耐久性が良好であるとは言い
がたい。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決すべくな
されたもので、割裂用刃物の耐久性が良好で、しかも木
繊維を切り残すことなく、割裂片の分離性を極めて良好
とすることができ、もって長時間にわたって安定して分
離性の良好な割裂片得て、ひいては安定して均質な木質
系複合材料を得ることのできる方法の提供を目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の木質系複合材料
の製造方法は、木材をその長手方向に１回または複数回
にわたって割裂して割裂片とし、その割裂片に未硬化の
熱硬化性接着剤を塗布した後、その複数を相互に集積し
て所望形状に賦形し、加熱・加圧して熱硬化性接着剤を
硬化させることで、木質系複合材料を製造する方法にお
いて、１回の割裂工程を２段の工程に分け、第１段で
は、相対向する一対の両刃の回転刃物の複数対を互いに
平行に所定のピッチで配列した回転刃物群間に被割裂材
を通過させることによって、その被割裂材の表裏両面に
割れ目を入れ、第２段では、相対向し、かつ、その刃先
間が相互に重なり合う一対の回転刃物を複数対配列した
回転刃物群間を通過させることによって、第１段で形成
された割れ目に沿って被割裂材を割裂することによって
特徴づけられる。

【００１０】ここで、本発明において、１回の割裂工程
とは、前記した提案のように原材料となる木材を、一旦
比較的粗い割裂片に割裂した後（小割り工程）、その割
裂片を更に細かく割裂する（細片化工程）場合には、そ
の各割裂工程のそれぞれを言う。

【００１１】本発明において用いられる原料木材として
は、公知のものを使用することができる。例えば、杉、
檜、松、栂、さわら、樅、なら、かば、ブナ、オーク、
ラワン、ひば、栗、欅、椎、柳など、あるいは竹をも使
用することができる。このような木材は製材したもので
なくてもよく、製材端材や背板、小径木、小枝のような
部分や、建築端材、廃木材、間伐材等を使用することも
できる。

【００１２】また、最終的に細片化した割裂片の断面
は、縦横０．１〜１０ｍｍ、長さは２０〜３０００ｍｍ
の範囲が好ましく、この範囲よりも小さい場合には厚物
としては強度がでにくく、またこの範囲よりも大きい場
合には、原料の入手や割裂片の取り扱いが困難になって
好ましくない。

【００１３】本発明において、第１段に用いる両刃の回
転刃物としては、以下の仕様のものが使用可能である。
材質としては、通常刃物として用いられている公知のも
のを使用することができ、例えば鋼、ステンレス鋼、モ
リブデン鋼等を好適に使用することができる。また、刃
物の外径は被割裂材の大きさに応じて適宜に決定するこ
とができる。刃物の先端角度は２０°〜５０°の範囲の
ものが使用可能で、本発明における第１段では、被割裂
材に対して割れ目を入れるだけであるため、特に木繊維
の切断性は必要ではなく、被割裂材に割れ目を入れる際
に作用する圧力に耐えるだけの耐久性に主眼を置いて、
２５°〜３５°とすることがより好ましい。刃物の硬度
は被割裂材の硬さ等を含む割裂条件に応じてＨＲＣ（ロ
ックウェルＣスケール）２０〜５５の範囲で適宜に選定
されるが、この第１段では耐久性を重視することからＨ
ＲＣ３５〜４５の範囲とすることがより好ましい。

【００１４】また、この第１段の刃物は、被割裂材を分
離せずにその表裏に割れ目を入れるだけでよいため、相
対向する一対の両刃の回転刃物の刃先間に隙間があって
もよいし、その刃先どうしが互いに突き合わされた状態
であってもよい。ただし、続く第２段の刃物で割裂分離
する際に刃先にかかる圧力をできるだけ小さくするべ
く、できるだけ深い割れ目を入れておく必要があるた
め、第１段の相対向する刃物の刃先間の隙間は、０〜１
０ｍｍ、より好ましくは０〜３ｍｍとする。

【００１５】一方、第２段に用いる回転刃物としては、
その材質は第１段のものと同様なものを用いることがで
き、外径についても第１段のものと同様に適宜に決定す
ることができる。また、この第２段の回転刃物は、両
刃、片刃のいずれをも使用することができる。刃物の先
端角度は１５°〜４５°の範囲のものが使用可能である
が、耐久性の点から２０°〜３０°の範囲とすることが
より好ましい。また、刃物の硬度は被割裂材の材質等を
含む条件に応じてＨＲＣ２５〜５５の範囲で適宜に選定
されるが、耐久性の点からＨＲＣ３５〜４５の範囲とす
ることがより好ましい。

【００１６】＜作用＞本発明は、以下に示す従来の木材
の割裂工程における諸問題点の分析結果に基づいてなさ
れたものである。

【００１７】すなわち、木材の割裂を行う場合、通常、
前記した原材料の小割り工程には、その割裂時に作用す
る圧力の大きさから、相対向して配置した両刃の回転刃
物が用いられ、更にその細片化工程には、切断性を重視
する観点から、相対向して配置した片刃の回転刃物が用
いられる。両刃の場合、相対向する回転刃物の先端どう
しをまさに突き合わせた状態（隙間０）とすると切断性
が良好となるものの、刃物の加工精度の点から、並列配
置した多数の回転刃物対の全てについて突き合わせた状
態とすることは実質的に不可能であり、従って通常は、
図１に模式的に示すように、相対向する両刃の回転刃物
の先端どうしを若干量重ね合わせた状態とする。この場
合、相対向する刃先Ｄ，Ｄ間に必然的に隙間Ｇが生じ、
また、その隙間Ｇは刃物の加工精度によりばらつきが生
じるため、木繊維の切断性が悪くなり、割裂片は非常に
分離しにくくなる。

【００１８】一方、片刃の回転刃物を用いる場合には、
図２に模式的に示すように、相対向する片刃の回転刃物
の刃先Ｓどうしを鋏様に接触させることが可能となるた
め、剪断作用も加わって木繊維の切断性は良好となるも
のの、その刃先形状から、割裂時の圧力が一方向から作
用し、相対向する刃物どうしが擦れあい、互いに押し合
う状態となって、刃先の先端が破損しやすい。また、特
に節等の硬質部分を割裂する再、木目によっては、刃先
に特定の方向から強大な圧力が掛かることになり、片刃
の場合には両刃に比して極めて破損しやすくなる。

【００１９】本発明では、１回の割裂工程、つまり例え
ば上記した小割り工程および細片化工程のそれぞれを２
段に分け、第１段では相対向する両刃の回転刃物を用い
て被割裂材の両面に割れ目を入れるにとどめ、第２段の
相対向する回転刃物により、被割裂材をその割れ目に沿
って割裂・分離することで、各回転刃物の耐久性と、割
裂片の分離性の双方を満足させている。

【００２０】すなわち、被割裂材に割れ目を入れるだけ
の第１段では、両刃の回転刃物を用いてその耐久性を良
好なものとし、第２段ではその割れ目に沿って被割裂材
を割裂することで、割裂を容易とすると同時に刃物に作
用する圧力を小さなものとし、第１段に比して鋭利な刃
物を用いて確実に割裂しても、その耐久性は良好なもの
となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明方法を適用して実際に木材を割
裂した実施例を、比較例とともに具体的に述べる。

【００２２】（実施例）原料木材の小割り工程並びにそ
の細片化工程のそれぞれを２段に分け、それぞれ、図３
に模式的斜視図を、図４に模式的平面図を示すように、
第１段の刃物群として、上下に相対向する両刃の回転刃
物１の対を互いに平行に複数対配置し、その直後に、第
２段の刃物群として、第１段の各回転刃物１のピッチと
同じピッチで、同じく上下に相対向する両刃の回転刃物
２の対を互いに平行に複数対配置した。なお、図３およ
び図４では小割り工程を例に取って図示している。

【００２３】小割り工程並びに細片化工程における各第
１段（割れ目形成用）および各第２段（割裂・分離用）
の各刃物は、全て両刃とし、また、その材質ＳＵＳ４２
０、外径１４０ｍｍ、回転数６０ｒｐｍは全て共通とし
た。

【００２４】小割り工程における第１段の両刃の回転刃
物１の刃物厚は５ｍｍ、刃先先端角度３５°とし、相対
向する刃先間の上下方向への隙間３ｍｍ、刃物間のピッ
チ１０ｍｍとして、上下に各２０枚配置した。

【００２５】小割り工程における第２段の回転刃物２の
両刃の刃物厚は３ｍｍ、刃先先端角度３０°とし、相対
向する刃先間の上下方向への重なり量１ｍｍ、刃物間の
ピッチ１０ｍｍとして、上下に各２０枚配置した。

【００２６】細片化工程における第１段の両刃の回転刃
物の刃物厚は３ｍｍ、刃先先端角度３５°とし、相対向
する刃先間の上下方向への隙間３ｍｍ、刃物間のピッチ
４ｍｍとして、上下に各２０枚配置した。

【００２７】細片化工程における第２段の両刃の回転刃
物の刃物厚は２ｍｍ、刃先先端角度３０°とし、相対向
する刃先間の上下方向への重なり量１ｍｍ、刃物間のピ
ッチ４ｍｍとして、同じく上下に各２０枚配置した。

【００２８】さて、図３，図４に示すように、原料木材
３として杉の製材背板（約３０×１５０×２０００ｍ
ｍ）を用い、これを小割り工程の第１段の刃物群の間を
通過させることにより、図５（Ａ）に模式的縦断面図で
示される原料木材３に対し、同図（Ｂ）に同じく模式的
縦断面図で示すように、その表裏両面に刃物間のピッチ
に等しいピッチ１０ｍｍで割れ目４を入れた。次に、第
２段の刃物群の間を通過させることにより、その割れ目
４に沿って割裂し、図５（Ｃ）に模式的断面図で示すよ
うに、断面が１０×３０ｍｍの小割り割裂片５を得た。

【００２９】次に、その小割り割裂片５を細片化工程の
第１段の刃物群の間を通過させることにより、その小割
り割裂片５の表裏両面にピッチ４ｍｍで割れ目を入れ、
更に続く第２段の刃物群の間を通過させることにより、
その割れ目に沿って割裂し、断面が４×１０ｍｍ、長さ
２０００ｍｍの割裂片を得た。

【００３０】以上の割裂作業を５００時間継続して行っ
たところ、得られた割裂片はほぼ全数にわたって分離し
ており、かつ、全ての刃物について破損等は認められな
かった。

【００３１】（比較例１）小割り工程として、両刃の回
転刃物を上下に相対向させた複数対の刃物群を１段だけ
用いるとともに、細片化工程として、同じく両刃の回転
刃物を相対向させた複数対の刃物群を１段だけ用いた。

【００３２】小割り工程における両刃の回転刃物とし
て、材質ＳＫＳ−５、刃物厚４ｍｍ、刃先先端角度２０
°、外径１４０ｍｍのものを用い、刃先の上下方向への
重なり量２ｍｍ、刃物間のピッチを１０ｍｍとして、上
下各２０枚配列して、それぞれ６０ｒｐｍで回転させ
た。

【００３３】細片化工程における両刃の回転刃物とし
て、材質ＳＫＳ−５、刃物厚２ｍｍ、刃先先端角度２０
°、外径１４０ｍｍのものを用い、刃先の上下方向への
重なり量２ｍｍ、刃物間のピッチを４ｍｍとして、上下
各２０枚配列して、これらを同じく６０ｒｐｍで回転さ
せた。

【００３４】原料木材は実施例と全く同じとし、小割り
工程の刃物群間を通過させた後、引き続いて細片化工程
の刃物群間を通過させることにより、断面が４×１０ｍ
ｍ、長さ２０００ｍｍの割裂片を得た。割裂作業を５０
０時間継続して行ったところ、得られた割裂片は切り残
された木繊維により相互に繋がっているものが多く、割
裂後に人手により分離しなければならないものが約５０
％以上あった。

【００３５】（比較例２）小割り工程として、片刃の回
転刃物を上下に相対向させた複数対の刃物群を１段だけ
用いるとともに、細片化工程として、同じく片刃の回転
刃物を相対向させた複数対の刃物群を１段だけ用いた。

【００３６】小割り工程における片刃の回転刃物として
は、材質ＳＫＳ−５、刃物厚４ｍｍ、刃先先端角度２０
°、外径１４０ｍｍのものを用い、刃先の上下方向への
重なり量２ｍｍ、刃物間のピッチ１０ｍｍとして上下に
各２０枚配列し、これらを６０ｒｐｍで回転させた。

【００３７】細片化工程における片刃の回転刃物として
は、材質ＳＫＳ−５、刃物厚２ｍｍ、刃先先端角度２０
°、外径１４０ｍｍのものを用い、刃先の上下方向への
重なり量２ｍｍ、刃物間のピッチ４ｍｍとして、上下に
各２０枚配列し、同じく６０ｒｐｍで回転させた。

【００３８】原料木材は実施例と全く同じとし、小割り
工程の刃物群間を通過させた後、引き続いて細片化工程
の刃物群間を通過させることにより、断面が４×１０ｍ
ｍ、長さ２０００ｍｍの割裂片を得た。割裂作業を５０
０時間継続して行ったところ、各刃物は、刃先がその全
周の約７０％にわたって破損しており、その破損部分を
通過した木材は、全く割裂されてずに分離できておら
ず、割裂作業後に人手により分離を要したものが約８０
％以上に及んだ。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１回の
割裂工程を２段に分け、第１段では相対向する両刃の回
転刃物を用いて被割裂材の表裏両面に割れ目を入れ、第
２段では、相対向して刃先どうしが相互に重なり合うよ
うに配置された回転刃物を用いて、第１段で形成された
割れ目に沿って被割裂材を割裂・分離するので、第１段
の刃物として木繊維の切断性を重視せずに専ら耐久性に
優れたものを選定することができ、また、第２段の刃物
は、既に形成されている割れ目に沿って割裂するだけで
あるため、耐久性を重視しても容易に被割裂材の割裂・
分離が可能で、しかも割裂に際しての圧力が低くなるこ
とから、鋭利なものを選定したとしても、十分な耐久性
が得られる。その結果、本発明によれば長時間安定して
分離性の良好な割裂片を得ることができ、ひいては品質
の安定した木質系複合材料を製造することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の木質系複合材料の製造工程における原料
木材の小割り工程で用いられる刃物の種類、配置等を表
す模式図

【図２】同じく従来の木質系複合材料の製造工程におけ
る細片化工程で用いられる刃物の種類、配置等を表す模
式図

【図３】本発明の実施例における１回の割裂工程を、小
割り工程を例にとって示す模式的斜視図

【図４】同じく図３の模式的平面図

【図５】本発明の実施例の１回の割裂工程における被割
裂材の割裂過程の説明図で、小割り工程を例にとって材
料の模式的縦断面で示す図

【符号の説明】

１ 第１段の両刃の回転刃物（割れ目形成用） ２ 第２段の両刃の回転刃物（割裂・分離用） ３ 原料木材（被割裂材） ４ 割れ目 ５ 割裂片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木材をその長手方向に１回または複数回
   にわたって割裂して割裂片とし、その割裂片に未硬化の
   熱硬化性接着剤を塗布した後、その複数を相互に集積し
   て所望形状に賦形し、加熱・加圧して熱硬化性接着剤を
   硬化させることで、木質系複合材料を製造する方法にお
   いて、１回の割裂工程を２段の工程に分け、第１段で
   は、相対向する一対の両刃の回転刃物の複数対を互いに
   平行に所定のピッチで配列した回転刃物群間に被割裂材
   を通過させることによって、その被割裂材の表裏両面に
   割れ目を入れ、第２段では、相対向し、かつ、その刃先
   間が相互に重なり合う一対の回転刃物を複数対配列した
   回転刃物群間を通過させることによって、第１段で形成
   された割れ目に沿って被割裂材を割裂することを特徴と
   する木質系複合材料の製造方法。