(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を加圧搬送する円柱状のロールと、このロールの外周面に沿った断面円弧形状を有し液体を収容する凹部が前記ロールの外周面に対面配置されている受け型とを備え、
ロールと受け型の凹部との間に供給される基材が、受け型の凹部に収容されている液体中でロールと受け型の凹部との間で圧締されて厚み方向に圧縮され、ロール及び受け型の凹部間通過に伴う圧締の解放による基材の圧縮回復によって基材への液体含浸が行われるものであり、前記ロール及び受け型の凹部の少なくとも一方の表面に複数の突起が形成され、この突起により、基材の圧縮回復が繰り返されることを特徴とする液体含浸装置。
【請求項２】
受け型の凹部が、ロール外周の曲率半径よりも大きい形状を有することを特徴とする請求項１に記載の液体含浸装置。
【請求項３】
ロールと受け型の凹部との間に形成される基材入側の隙間が基材の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体含浸装置。
【請求項４】
円柱状のロールと、このロールの外周面に沿った断面円弧形状を有し液体を収容した凹部を前記ロールの外周面に対面配置した受け型との間に基材を供給し、ロールの回転により基材を搬送することによって、ロールと受け型の凹部との間で基材を湾曲させつつ圧締して液体中で厚み方向に圧縮変形させ、基材のロール及び凹部間通過に伴う圧締の解放によって基材の圧縮を回復させ、前記ロール及び受け型の凹部の少なくとも一方の表面に形成された複数の突起によって、この基材の圧縮回復を繰り返すことにより基材への液体含浸を行うことを特徴とする基材への液体含浸方法。
【請求項５】
ロールと受け型の凹部との間の基材入側及び基材出側の隙間を内側の隙間よりも大きくし、この基材入側の隙間に基材を供給し、基材を搬送することによって、ロールと受け型の凹部との間で、基材入側から内側の隙間最小位置まで基材を漸次圧締して厚み方向に圧縮変形させ、隙間最小位置から基材出側まで圧締を漸次解放して基材の圧縮を回復させ、この基材の圧縮回復により基材への液体含浸を行うことを特徴とする請求項４に記載の基材への液体含浸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体含浸装置および基材への液体含浸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質単板等の基材に防虫剤や防腐剤等の液体を含浸させる方法として、従来、減圧や加圧処理による方法、蒸煮処理による方法が知られている。しかしながら、それらの処理方法はバッチ式で多量の液体を使用する方法であり、プロセス的にも、非常に手間のかかる方法であった。
【０００３】
別の方法として、図７に示すように、液体槽４１の液体４２中で、基材４３を上下一対のロール４０，４０で厚さ方向に圧縮しながら搬送し、ロール４０，４０通過後の基材４３の圧縮回復により液体４２を基材４３に含浸させる方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
この方法において、基材への液体の含浸は、一対のロールのうち少なくとも一方のロールを完全に液体中に浸漬させた状態で行われるため、含浸処理のための液体槽の容積を大きくしなければならず、また多量の液体を要するという問題があった。また、特に、基材内部に液体を効果的に含浸させるために基材の圧縮回復を複数回行う場合には、その回数分だけ基材をロール間に通過させる必要があり、上下一対のロールを複数準備する必要であり、多くのロールを要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０７７９８号公報
【特許文献２】特開平１１−４８２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、少ない液量で効率よく基材に液体を含浸できる液体含浸装置および基材への液体含浸方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のことを特徴としている。
【０００８】
第１に、本発明の液体含浸装置は、基材を加圧搬送する円柱状のロールと、このロールの外周面に沿った断面円弧形状を有し液体を収容する凹部が前記ロールの外周面に対面配置されている受け型とを備え、ロールと受け型の凹部との間に供給される基材が、受け型の凹部に収容されている液体中でロールと受け型の凹部との間で圧締されて厚み方向に圧縮され、ロール及び受け型の凹部間通過に伴う圧締の解放による基材の圧縮回復によって基材への液体含浸が行われるものであり、ロールおよび受け型の凹部の少なくとも一方の表面に複数の突起が形成され、この突起により、基材の圧縮回復が繰り返されることを特徴とする。
【０００９】
第２に、上記第１の発明において、受け型の凹部が、ロール外周の曲率半径よりも大きい形状を有することを特徴とする。
【００１０】
第３に、上記第２の発明において、ロールと受け型の凹部との間に形成される基材入側の隙間が基材の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
第４に、本発明の基材への液体含浸方法は、円柱状のロールと、このロールの外周面に沿った断面円弧形状を有し液体を収容した凹部を前記ロールの外周面に対面配置した受け型との間に基材を供給し、ロール及び受け型の凹部の少なくとも一方の表面に複数の突起が形成されたロールの回転により基材を搬送することによって、ロールと受け型の凹部との間で基材を湾曲させつつ圧締して液体中で厚み方向に圧縮変形させ、基材のロール及び凹部間通過に伴う圧締の解放によって基材の圧縮を回復させ、ロール及び受け型の凹部の少なくとも一方の表面に形成された複数の突起によって、この基材の圧縮回復を繰り返すことにより基材への液体含浸を行うことを特徴とする。
【００１２】
第５に、上記第４の発明において、ロールと受け型の凹部との間の基材入側及び基材出側の隙間を内側の隙間よりも大きくし、この基材入側の隙間に基材を供給し、基材を搬送することによって、ロールと受け型の凹部との間で、基材入側から内側の隙間最小位置まで基材を漸次圧締して厚み方向に圧縮変形させ、隙間最小位置から基材出側まで圧締を漸次解放して基材の圧縮を回復させ、この基材の圧縮回復により基材への液体含浸を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１の発明によれば、ロールの外周面に沿った断面円弧形状の凹部を有する受け型を備え、凹部において液体を収容するので、ロールを完全に浸漬させるほどの大きな液体槽が不要であり、多量の液体も必要としない。また、ロール及び受け型の凹部間で圧締及び開圧が行われて基材への液体含浸が行われるので、少ない液量で効率よく基材に液体を含浸させることができる。さらに、ロールまたは受け型の凹部の表面の突起により、基材の圧縮回復が繰り返されるので、より一層効果的に基材内部に液体を含浸させることができる。また、装置が大型化しないという利点も有する。
【００１５】
上記第２の発明によれば、受け型の凹部がロール外径の曲率半径よりも大きい形状を有するので、基材が漸次圧締され、また漸次開圧され、より効果的に基材内部に液体を含浸させることができる。
【００１６】
上記第３の発明によれば、ロールと受け型の凹部との間に形成される基材入側の隙間が基材の厚みよりも大きいので、ロールと受け型の凹部との間への基材の挿入が容易となり、液体含浸を効率よく行うことができる。
【００１７】
上記第４の発明によれば、ロールと受け型の凹部との間で基材を湾曲させつつ圧締して液体中で厚み方向に圧縮変形させ、基材のロール及び凹部間の通過に伴う圧締の解放によって基材の圧縮を回復させ、この基材の圧縮回復により基材への液体含浸を行っているので、少ない液量で効率よく基材に液体を含浸させることができる。また、ロールまたは受け型の凹部の表面の突起により、基材の圧縮回復が繰り返されるので、より一層効果的に基材内部に液体を含浸させることができる。
【００１８】
上記第５の発明によれば、ロールと受け型の凹部との間で、基材入側から内側の隙間最小位置まで基材を漸次圧締して厚み方向に圧縮変形させ、隙間最小位置から基材出側まで圧締を漸次解放して基材の圧縮を回復させ、この基材の圧縮回復により基材への液体含浸を行っているので、少ない液量でより一層効率よく基材に液体を含浸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】液体含浸装置の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】スパイラル状突条が外周面に形成されているロールの斜視図である。
【図３】図２のロールを備えた液体含浸装置の要部側断面図である。
【図４】格子状突条が外周面に形成されているロールの斜視図である。
【図５】格子状突条が表面に形成されている凹部を有する受け型の斜視図である。
【図６】図４のロールと図５の受け型を備えた液体含浸装置の要部側断面図である。
【図７】従来の液体含浸装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の液体含浸装置の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。
【００２２】
本実施形態にかかる液体含浸装置１は、外周面が平滑な円柱状のロール２と、その下方に、液体３０を収容する凹部３を有する受け型４を備えている。ロール２は、駆動モータ５から駆動力を受けた駆動軸６が回転駆動することにより回転する。受け型４の凹部３は、ロール２の下側にロール２外周面に対面して配置され、かつ、ロール２外周面に沿った平滑な曲面を有し、その断面が円弧形状であり断面視略半円状の形状を有している。この液体含浸装置１は、ロール２と受け型４の凹部３との間で基材２０を厚み方向に任意の圧縮率で圧締できるように、ロール２と受け型４の凹部３との間の隙間７を任意に設定できるように構成されている。被処理材である基材２０は、液体含浸装置１の前段に備えた図示しない搬送ロールによって搬送され、ロール２と受け型４の凹部３との間に供給される。ロール２と受け型４の凹部３との間に基材２０が供給されると、基材２０は、ロール２外周面及びその対向面である受け型４の凹部３の曲面で圧締され、円弧状に湾曲変形し、ロール２の回転により搬送される。ロール２及び受け型４の凹部３間通過後、基材２０は圧締から解放される。基材２０は圧締により厚み方向に圧縮変形し、圧締の解放を受けて基材２０の圧縮が回復する。この基材２０の圧縮からの回復により、凹部３に収容された液体３０がなかば強制的に基材２０内部に吸引され、基材２０への液体３０の含浸が行われる。
【００２３】
ロール２は、鉄等の金属製のものやその周囲をウレタンゴム等の合成ゴムで被覆したものが用いられる。受け型４は、鉄等の金属製のものが用いられる。
【００２４】
本実施形態では、受け型４の凹部３の曲面の曲率半径が、ロール２外周の曲率半径よりも大きくされ、凹部３の最深部において凹部３とロール２との間の隙間７が最小になるように受け型４の凹部３に対してロール２が配設されている。このような液体含浸装置１では、ロール２と受け型４の凹部３との間に形成される隙間７が基材２０の入側及び出側において最大となり、内側方向、つまり凹部３の最深部に向かって徐々に小さくなる。基材２０入側から基材２０の搬送方向に隙間７が徐々に小さくなるため基材２０に対する圧締圧が徐々に増加し、その圧締圧は凹部３の最深部において最大となる。凹部３の最深部を経ると隙間７が徐々に大きくなるため圧締圧が減少していく。したがって、このような液体含浸装置１に基材２０を供給すると、基材２０の圧縮とその圧縮からの回復が漸次行われるため、圧縮回復に伴う液体３０の吸引も漸次行われて基材２０内部に液体３０が含浸しやすくなり、少ない液量で基材２０に液体３０を効率よく含浸させることができる。
【００２５】
本実施形態では、ロール２と受け型４の凹部３との間に形成される隙間７の最小値が、基材２０厚みの８０％以下（圧縮率２０％以上）、なかでも基材２０厚みの４０〜６０％（圧縮率が４０〜６０％）になるように設定することが好ましい。かかる範囲内では、基材２０内部に液体３０を効果的に含浸させることができる。もちろん、隙間７の最小値は基材２０が破壊されない程度に設定されるものであり、例えば、隙間７の最小値の下限は基材２０厚みの３０％（圧縮率の上限は７０％）程度とされる。
【００２６】
基材２０入側の隙間７１の大きさは、用いる基材２０の材質、厚み等に応じて、例えば、隙間７の最小値の４〜１０倍程度とすることができる。また、基材２０挿入の容易さ、基材２０の湾曲変形のしやすさ等を考慮して、基材２０入側の隙間７１を基材２０の厚みよりも大きくすることが好ましい。
【００２７】
被処理材である基材２０としては、圧縮回復によって液体の含浸を行うことができるものであれば問わないが、ロータリー単板やスライス単板等の木質材料、インシュレーションボード、不織布や織物等の繊維状のマット等が例示される。基材２０の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度のものが用いられる。また、湾曲変形可能に柔軟性を有しているものが用いられる。
【００２８】
ロール２及び受け型４の凹部３間での基材２０の圧締に際し、基材２０に加える圧力は、一般的には、２０〜２００ｋｇ／ｃｍの範囲の線圧が例示される。線圧が２００ｋｇ／ｃｍを超えると、基材２０に破壊が生じ、変形や割れが起こりやすくなる。圧力の設定は、基材２０の圧縮率によっても規定され、圧縮率としては基材２０が破壊しない程度で適宜設定されるが、一般的には２０〜７０％の圧縮率となる。
【００２９】
なお、本願明細書において、圧縮率は（圧縮前の基材の厚さ−圧縮後の基材の厚さ）／（圧縮前の基材の厚さ）×１００（％）で示される。
【００３０】
基材２０の搬送スピードは、上記した圧力の大きさ、基材２０の種類、比重、厚み等を考慮し、１〜２０ｍ／分の範囲において適宜設定される。なお、基材２０の搬送は、駆動モータ５によるロール２の回転ではなく、搬送ロールによる基材２０の供給に伴うロール２の回転で行われるものであってもよい。
【００３１】
基材２０に含浸させる液体３０としては、耐磨耗性や表面硬度等の機械的強度を付与し、外観の向上を図るべく樹脂液が用いられてもよいし、防腐剤、防カビ剤、防虫剤、防火剤等の薬液が用いられてもよい。また、基材２０を着色するために染色液が用いられてもよい。液体３０はこれらに限定されるものではなく各種のものであってよく、基材２０の用途に応じて適宜選択すればよい。これらの液体３０は、基材２０への含浸を容易にするために、１０００ｍＰａ・ｓ以下の粘度に調製されることが好ましい。
【００３２】
基材２０である木質材料に液体３０を効率よく含浸させるために、あらかじめ木質材料を８０℃〜１００℃程度の高温水中での煮沸、１００℃〜２００℃程度の水蒸気中での蒸煮、アルカリ処理、漂白処理等の処理を施して、木質材料内部の抽出成分の除去、細胞壁内の透過性阻害物質を除去しておくことがよい。また、ロール２や受け型４の一方または両方を加熱したり、含浸する液体３０を加温したり、基材２０をあらかじめ加温しておいてもよい。
【００３３】
上記した実施形態では、ロール２と受け型４の凹部３との間に形成される隙間７が基材２０の入側及び出側において最大になり、凹部３の最深部において最小になるように受け型４の凹部３に対してロール２が配設されているが、これに限定されることなく、例えば、基材２０の出側もしくは入側方向にロール２を平行移動して凹部３の最深部以外の箇所において隙間７が最小になるようにロール２を配設してもよい。また、凹部３は、断面形状が半円状ではなく、その半円の１/２〜４/５程度の長さの円弧状に形成されていてもよい。このように様々なバリエーションの液体含浸装置１が考慮される。
【００３４】
また、上記実施形態では、ロール２の外周面及び受け型４の凹部３の曲面が平滑なものを用いているが、ロール２及び受け型４の凹部３の少なくとも一方の表面に複数の突起８を形成したものを用いてもよい。突起８の高さは、１００μｍ以上３ｍｍ以下が好ましく、突起８の形状は、例えば、スパイラル状や格子状等が例示される。
【００３５】
図２は、スパイラル状突条９が外周面に形成されているロール２の斜視図であり、図３は、図２のロール２を備えた液体含浸装置の要部側断面図である。スパイラル状突条９はロール２の回転軸方向に対して任意の角度、例えば、５〜４５°の範囲で傾斜して形成される。図２のロール２では、１５°程度傾斜しているスパイラル状突条９が形成され、突条の高さは２ｍｍ、幅が５ｍｍ、隣り合う突条間の間隔が５ｍｍである。図３に示すように、ロール２外周面では、スパイラル状突条９が形成されている部分が凸部分１０、それ以外の部分が凹部分１１となっており、凹部分１１は基材２０の面によって全部または部分的に閉塞されるので液体３０が保持されやすくなっている。上述したように、基材２０への液体３０含浸は、圧縮変形した基材２０の回復に伴って基材２０内部に液体３０が吸引されるものであり、本実施形態においても、凸部分１０で圧縮変形した基材２０が隣接する凹部分１１で回復し、その凹部分１１に保持されている液体３０が基材２０に吸引されるので、効率よく含浸させることができる。また、本実施形態では、基材２０の圧縮率が最大になるのは凸部分１０である。外周面が平滑なロールで前記凸部分１０における圧縮率と同じになるように圧締した場合の圧締圧と本実施形態のロール２の圧締圧とを比べると、本実施形態のロール２の方が総圧縮面積が少ないので圧締圧も小さくて済む。さらに本実施形態のロール２を用いることにより、基材２０との摩擦力が向上するため、確実に基材２０を搬送できる利点も有する。
【００３６】
図４は、格子状突条１２が外周面に形成されているロール２の斜視図であり、図５は、格子状突条１２が表面に形成されている凹部３を有する受け型４の斜視図であり、図６は、図４のロール２と図５の受け型４を備えた液体含浸装置の要部側断面図である。格子状突条１２は、ロール２の回転軸方向に対して任意の角度、例えば、５〜４５°の範囲で傾斜している突条が交差して形成されている。図４のロール２及び図５の受け型４の凹部３では、１５°程度傾斜し、交差している格子状突条１２が形成され、突条の高さは２ｍｍ、幅が５ｍｍ、隣り合う突条間の間隔が５ｍｍである。本実施形態においても、上記の図３のロール２を備えた液体含浸装置１と同じことがいえる。すなわち、凸部分１３で圧縮変形した基材２０が隣接する凹部分１４で回復し、その凹部分１４に保持されている液体３０が基材２０に吸引されるので、効率よく含浸させることができる。また、外周面が平滑なロールで前記凸部分１３における圧縮率と同じになるように圧締した場合の圧締圧と本実施形態のロール２の圧締圧とを比べると、本実施形態のロール２の方が総圧縮面積が少ないので圧締圧も小さくて済む。さらに本実施形態のロール２を用いることにより、基材２０との摩擦力が向上するため、確実に基材２０を搬送できる利点を有する。
【００３７】
突起８の形状は、上記したスパイラル状や格子状に限定されるものではない。例えば、ドット状であってもよい。ドット状の場合、外径５ｍｍの円柱状の多数の突起がロールの回転方向及び回転方向と直交する方向または交差する方向に小間隔毎に設けられる。
【００３８】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１＞
厚さ２．５ｍｍの気乾状態のスギロータリー単板を、図１の液体含浸装置の金属製のロール（φ４００ｍｍ）と受け型の凹部との間に供給し、圧締圧３０ｋｇ／ｃｍ、ロール送り速度６ｍ／分の条件で加圧搬送して、樹脂含浸単板を得た。ロールと受け型の凹部との間の最小クリアランスは１．５ｍｍであり、最小クリアランスにおける圧縮率は４０％であった。なお、受け型の凹部には濃度２０％のフェノール樹脂液（ＰＬ３７２５）を受け型の側面から一定量供給しており、その樹脂液の保持量は約４リットルである。また、前記ロールの外周面は平滑であり、受け型の凹部は平滑な曲面を有している。
【００４０】
樹脂含浸単板の樹脂液の含有率は、木材重量に対し、約１１０％であった。その後、含水率１５％まで乾燥し、次いで、樹脂未含浸の単板４枚の最表面に前記樹脂含浸単板を積層し、ユリアメラミン樹脂接着剤により１４０℃、圧力１．２Ｍｐａ、８分間の条件でプレス成形してスギ合板を得た。
【００４１】
得られたスギ合板の表面硬度をブリネル硬度（ＪＩＳ  Ｚ−２１０１）により測定したところ、１１．７ＭＰａであった。また、樹脂未含浸の単板で作製したスギ合板について表面硬度を測定したところ、平均４．２ＭＰａであった。
＜実施例２＞
図１の液体含浸装置のロールに代えて、図２に示すスパイラル状突条が外周面に形成されている金属製のロールを備えた液体含浸装置を用いた。受け型の凹部は平滑な曲面を有している。
【００４２】
厚さ２．５ｍｍの気乾状態のスギロータリー単板を、ロールと受け型の凹部との間に供給し、圧締圧１５ｋｇ／ｃｍ、ロール送り速度９ｍ／分の条件で加圧搬送して、樹脂含浸単板を得た。ロールの凸部分と受け型の凹部との間の最小クリアランスは１．５ｍｍであり、最小クリアランスにおける圧縮率は４０％であった。なお、受け型の凹部には濃度２０％のフェノール樹脂液（ＰＬ３７２５）を受け型の側面から一定量供給しており、その樹脂液の保持量は約４リットルである。
【００４３】
樹脂含浸単板の樹脂液の含有率は、木材重量に対し、約１４０％であった。その後、実施例１と同様にしてスギ合板を得、表面硬度を測定したところ、１４．９ＭＰａであった。
＜実施例３＞
図１の液体含浸装置のロール及び受け型に代えて、図４に示す格子状突条が外周面に形成されている金属製のロールと、図５に示す格子状突条が表面に形成されている凹部を有する受け型を備えた液体含浸装置を用いた。
【００４４】
厚さ２．５ｍｍの気乾状態のスギロータリー単板を、ロールと受け型の凹部との間に供給し、圧締圧１５ｋｇ／ｃｍ、ロール送り速度９ｍ／分の条件で加圧搬送して、樹脂含浸単板を得た。ロールの凸部分と受け型の凹部の凸部分との間の最小クリアランスは１．２ｍｍであり、最小クリアランスにおける圧縮率は５２％であった。なお、受け型の凹部には濃度２０％のフェノール樹脂液（ＰＬ３７２５）を受け型の側面から一定量供給しており、その樹脂液の保持量は約４リットルである。
【００４５】
樹脂含浸単板の樹脂液の含有率は、木材重量に対し、約１８０％であった。その後、実施例１と同様にしてスギ合板を得、表面硬度を測定したところ、１９．８ＭＰａであった。
＜比較例＞
厚さ２．５ｍｍの気乾状態のスギロータリー単板を、図７に示した上下一対の金属製のロール（φ４００ｍｍ）間に通し、圧締圧３３ｋｇ／ｃｍ、ロール送り速度６ｍ／分の条件で加圧搬送して、樹脂含浸単板を得た。ロール間の最小クリアランスは１．２ｍｍであり、最小クリアランスにおける圧縮率は５２％であった。なお、液体槽には濃度２０％のフェノール樹脂液（ＰＬ３７２５）を側面から一定量供給しており、その樹脂液の保持量は約５０リットルである。
【００４６】
樹脂含浸単板の樹脂液の含有率は、木材重量に対し、６５％であった。その後、実施例１と同様にしてスギ合板を得、表面硬度を測定したところ、７．５ＭＰａであった。
【００４７】
以上より、実施例１−３では比較例に比べて樹脂液が単板に効果的に含浸されており、このような樹脂含浸単板を用いて作製された合板は、良好な表面硬度を有していることが確認できた。
【符号の説明】
【００４８】
１  液体含浸装置
２  ロール
３  凹部
４  受け型
７  隙間
８  突起
９  スパイラル状突条
１２  格子状突条
２０  基材
３０  液体
【図１】
0005394884.tif 000002
【図２】
0005394884.tif 000003
【図３】
0005394884.tif 000004
【図４】
0005394884.tif 000005
【図５】
0005394884.tif 000006
【図６】
0005394884.tif 000007
【図７】
0005394884.tif 000008