(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つまたはそれ以上の木材素材片に８００バールより大きなアイソスタティック圧を適用することを特徴とする硬い木材要素を製造する方法。
【請求項２】
木材素材片がひき立て材製品であることを特徴とする請求項１による方法。
【請求項３】
素材片を５分より少ない合計時間の間プレスすることを特徴とする請求項１又は２による方法。
【請求項４】
素材片を３分より少ない合計時間の間プレスすることを特徴とする請求項３による方法。
【請求項５】
素材片を２５と６０℃の間の温度でプレスすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つによる方法。
【請求項６】
圧力−セル形式のプレスの助けによりアイソスタティック圧を発生させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つによる方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、硬い木材要素（elements）、ひき立て材要素（sawn  wooden  elements）を製造する方法に関する。
通常のプレス（press）で種々の種類の木材製品を圧縮することにより、床板シートのような硬い木材要素を製造することは知られている。ＤＥ−０６０１１６２は木材プレス技術の一例を記述している。水蒸気加熱された金属板で積層された限定された寸法の木材シートが水蒸気操作のプレス中に積み重ねられる。加圧水蒸気により駆動されるピストンが金属板／木材シートの積層体上に積層体の下側から垂直にプレスするように機能する。四つの側面の二つに側板が設けられ、それにより木材が圧縮されるとき二方向に膨張することを可能としている。木材に対するこの膨張可能性のために、木材が受けることのできる最大圧力に限界がある。木材シートの変形は木材が高圧力を受けるときに極めて著しくなり、また木材シートがプレスから押し出される危険がある。従ってＤＥ−０６０１１６２により教示された技術により極めて高圧力下に硬い木材要素を製造することは不可能である。
ＵＳ−Ａ−３６２１８９７は限定された寸法の木材片をプレス金型中で模様化された表面を得るようにプレスする方法を記述している。木材は数分間、水／ピリジン混合物中で浸漬することにより前処理される。乾燥後、木材は希望の模様を作る金属金型中で高温条件（約１８０℃）下にプレスされる。どのような圧力が適用されるかについては何も述べられていない。この特許明細書によって、天然木材の可塑性と圧縮性能は非常に低いということがよく知られている。ピリジン処理は木材を柔らかく可撓性にし、それにより木材に亀裂を生ずることなく金型中でプレスされることが可能となる。しかし、ピリジン含浸工程は製造工程を複雑にする追加の処理段階を構成する。更に、ピリジンは皮膚刺激性であり、極めて有毒である。この技術は、もし木材に亀裂を生じさせないとするなら木材のピリジンによる前含浸なしに木材を圧縮することを可能としない。ピリジンの有毒性を考えるとこれは重大な欠点である。更に、この技術を実施するとき木材は著しく変形させられることは明らかである。図に示されるように、木材は圧縮されるとき著しく平らになる。この技術は木材が金型内でプレスされることを基本としているので、圧縮後に木材の形状を本質的に保持しているけれども、この技術は硬い木材要素を得ることを可能としないばかりか、結局のところ、金型は各木材片と完全な適合を提供するほど可撓性でもない。
ＵＳ−Ａ−２６６６４６３は木材がまずその湿分含量を約１５％に減らしリグニンを可塑性とするために、急速に加熱され、それから加熱された木材を、一定容積で木材を平坦化する代りに、その容積を減らすために金型中でプレスされる木材プレス技術を記述している。この特許明細書によれば、木材は８００−２０００ｐｓｉ（５５−１３８バール（bars））の高圧で圧縮される。これらの大きさの高圧力が一方向から適用されるとき、材料は高応力と高ひずみを受け、容認可能な結果を得るためには木材出発原料として均一で比較的均質なものが必要とされる。節は一般的に木材のその残部よりより硬いので、節の多い木材片の圧縮は厄介な亀裂形成を起こし勝ちであり、完全に節を粉砕するかもしれない。プレスされた木材要素はまた用いた金型の形状に変形させられる。ＵＳ−Ａ−２６６６４６３により教示された技術は、従って節の多い木材要素または言い換えれば不均質な木材要素を圧縮するために、またどのような選択されたおよび／または不規則な形状の木材要素をも容認できる結果を持って圧縮するために用いることはできないであろう。
前述の特許明細書に記述されたプレス装置は、その圧力の全てをシートに対してピストンをプレスすることによって発生し、次にプレスされる素材片に圧力を分配し、前進加圧する。この種のプレスでもって均質な圧力負荷は得られず、素材片上の最高圧力はプレスするピストンがシートに接触する領域に対向する領域のシートの中心部に位置する。圧力はそれからシートのその周辺領域内で更に減少していく。従って、前述の形式のプレスの助けによって、大きな表面積に渡って均質な高圧力を発生することは不可能である。
従って、要素をプレスに充填し、そこで木材が変形されることなく本質的にその形状を保持しながらその容積が減少させられ、有毒なまたは他の不快な含浸薬剤を必要とせずに用いられ、そして節の不均質性や不規則性を含む出発原料が結果を害する影響を持たないまたは前記の容積減少は別として顕著な形状変化を起こさない、硬い木材要素を製造する方法に対する要求がある。また、テーブル天板、テーブルたれ板または床板材料の製造において、大きな表面積に対して高圧力を適用することのできる要求がある。
本発明は前述の公知技術の欠点を予期しない有利な態様で除去する。
発明の開示
本発明は、高アイソスタティック圧、好ましくは８００バールより大きな、そしてなおより好ましくは１０００バールより大きな圧力の高アイソスタティック圧を発生することのできるプレス中で木材素材片を圧縮する方法に関する。
ここで用いるところの“木材素材片（wooden  blank）”なる用語は、用材（sawn  timber）、パーティクルボード、チップボード、壁張り用材、合板等のような種々の形式の木材物品を表わす。
この発明は、木材廃物と余剰木材の処理に関連して特に有用である。
アイソスタティック圧（isostatic  pressure）は、空間の全ての方向において同じ大きさである圧力を意味する。液体またはガス物体内の任意の点の圧力は自然界でのアイソスタティック圧の例である。かくして、アイソスタティック圧を発生するプレスは全ての方向にかつ全ての点で同じ大きさの力を働かせることができる。これは均質な木材素材片が素材片の形状を変えることなく容積に関して圧縮されることを可能とする。高圧力で操作されるアイソスタティック圧は、通常のプレスによる場合のように物品の小表面積にだけではなく、その外表面の全体に渡って同じ高圧力を働かすことができる。これは素材片を破壊することなく極めて高圧力を適用することを可能とする。
ＳＥ−Ｃ−４５２４３６は圧力セル（pressure  cell）形式のプレスを記述している。このプレスは圧縮成形法の助けを借りてめんどうな形状の小部品類のシート金属要素を製造するための航空機および自動車産業で主として用いられる。シート金属の一片が、仕上げシート金属片の希望する外観に対応するレリーフ像を持ち、その形状が圧力によって変えられない硬い支持体（道具）上に置かれる。膜、例えばゴム膜（rubber  membrane）がシート金属作業片上に取り付けられる。それから、支持体像をシート金属作業片上に移転するために、加圧水圧流体を膜の後側にポンプ輸送することによって、圧力が発生させられる。
さて、ＳＥ−Ｃ−４５２４３６に記述された種類のプレスがそのプレスをして素材片上にアイソスタティック圧を働かせることとなる態様で用いることができることが見出された。上述の硬い支持体または道具が、プラスチックまたは弾性材料、例えばゴムまたは弾性ポリウレタンの断片（pieces）、それは圧力にさらされたとき素材片を成形する代りに素材片の形状に変形するであろうところの断片で覆われるかまたは充たされたトレー（tray）と置き換えられるとき、素材片がアイソスタティック圧にさらされる状態が得られる。膜の後側の作動流体は全ての方向に同じ圧力を働かせ、膜と支持体の両者がそれらの形状を変えて素材片に順応するので、素材片上に外側から直接に作用するこれらの圧力はまた全ての方向に同じ大きさになるであろう。
圧力がアイソスタティック圧であるにもかかわらず、木材素材片は圧力にさらされたときわずかに変形し、プレス膜に近い方にあるその側面がわずかに狭くなる可能性がある。これはトレー中の可塑性／弾性材料に対する摩擦が木材素材片の収縮を局部的に妨げるからである。これは用いる可塑性／弾性材料の適当な選択により、また圧力を適用するに先立ち素材片をトレー中に適当に配置することにより部分的に緩和することができる。
この発明方法は、新しく製材された木材または過剰に高い湿分含量を持つその他の木材から採られた木材素材片に対しては満足に適用することができない。樹木中に存在する液体は圧縮不可能であるので、プレスされた湿った木材素材片の容積の減少はないであろう。他方、過剰に低い湿分含量を持つ木材素材片は圧力にさらされたとき亀裂が生じるであろう。従って木材素材片の圧縮性は、希望の容積減少を得るために許容される最大湿分含量に対応する最高限度値と、木材素材片がプレス操作に関連して亀裂を生じ始めるであろう最高湿分含量に対応する最低限度値を持つある範囲内の湿分含量により支配される。この範囲は、木材の種類と木材品質間で変わる。しかし、当業者は当該木材素材片群から採った試料素材片をプレスすることによって、その群の木材素材片をプレスすることができるか否かを評価することが可能であろう。
商業的に入手できる通常の湿分含量を持つ木材素材片はこの発明方法により有利にプレスされる。極めて高圧力（８００バール以上、特に１０００バール以上の）にさらされるこの種の素材片は、この方法により新しい利点と予期しない性質が得られる。素材片を損傷することなく、また感知できる範囲でその形状を変化させることなく、木材素材片の容積を半分に減少することができ、このことは先行技術において圧力で生起される亀裂の形成を避けるために木材を含浸させることと組合わすことによって非常に低圧力が適用されたという事実を格別考慮すると特に驚くべきことであると考えねばならない。木材素材片が損傷されずその形状が本質的に保持されるという事実は、年輪は互いにより接近するけれども、年輪がそこなわれない性質によると考えられる。前述のトレーまたは槽内に収容される全ての木材は本質的にその素材片の当初の形状を保持しながら、容積の前記減少を除いては形状にほとんど関係なくプレスされる。充分大きなプレス装置を用いるときは商業的に受け入れられる表面、すなわち好ましくは１ｍ2より大きな表面をプレスすることもまた可能である。
ほんのわずかに室温より上の温度（２５−６０℃）でプレスするにもかかわらず、そして木材を前もってある可塑化物質で含浸させないにもかかわらず、圧力起因の亀裂形成の徴候は見出されなかった。木材に存在する節もまた圧縮され、そこなわれずに残存する。
前述の如く、この発明方法によりプレスされた木材は出発材料を越える明らかに改良された性質を持つ。適用された高圧力（８００バールより高い、好ましくは１０００バールより高い）は処理された松材素材片にオーク材のそれと比較しうる硬さと耐久性を与え、一方ポプラ素材片のような軟木素材片はテーブル天板、テーブルたれ板の製造における家具産業でその製品を用いることを可能とする硬さが得られる。処理した木材素材片の密度は勿論増加し、この発明によりプレスされたオーク材は例えば水中に沈む。その圧縮された構造のために、この発明によりプレスされた木材は天然木材のように容易に着火し、または燃焼しないであろう。通常、火炎と直接接触させられたとき、この発明により処理された木材の最外表面のみが黒くなるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は実際のプレス室の概略図である。実際のプレスは符号１０を付けられており、頂部１１と底部１２を含み、それらはプレスに非常に大きな圧力を付与することができる態様（図示せず）で互いに結合されている。木材素材片１３はプレス底部（トレー）１２上に置かれている。ゴム破片（rubber  scrap）１６が素材片を取り巻いて充填されている。
プレス頂部はゴム膜（rubber  membrane）１７を含み、それは室１８の底限定表面を形成し、プレス操作の初期にプレス部１１と一緒にプレス底部に対して下方に動かされる。膜１７はそこではゴム破片１６と木材素材片１３を横切って延びており、膜の外方部はプレス底部１２に対向して置かれている。
室１８は作動流体を含み、それは膜および膜と素材片間に存在するゴム破片の助けを借りて圧力を素材片の全ての部分に均一に伝達し、対応したアイソスタティック圧を木材素材片に付与する。
図２は上述と同様のプレス中の木材のプレスを示すが、ここでは素材片１３は各素材片間に配置されたゴム破片１６と共に互いに積層されている。
図３はプレス操作中のゴム破片中に埋められていた木材素材片の形状を示す。
図４はプレス操作に関連してゴム破片中に埋められていなかった木材素材片の形状を示す。
さて、この発明がその非限定的実施例を参照してより詳細に説明されるであろう。
例  １
この発明方法により節を含む松材素材片がプレスされた。用いた圧力セルプレスは最高圧１４００バールを発生するＱＵＩＮＴＵＳ−プレス（ABB  Pressure  Systems  AB,  Vasteras,  Sweden）であった。
木材素材片の一部はのこぎりで切り離し、後の比較のために保存された。残りの木材素材片１３はプレス底部（トレー）１２上に置かれた。ゴム破片１６がそれからプレスの空隙を充たし、素材片の全側面に圧力が伝達されるように素材片を取り巻いて充填された。
木材素材片はそれから１．５分間、温度３５℃で、１０３０バールの圧力を受けさせた。その後圧力を解放し、プレス部分を分離し、それから木材素材片をプレスから取り外し、非プレス試料片と比較した。木材素材片の断面表面およびその硬度が測定された。これらの測定結果は次表に示されている。プレスされた素材片はその形状を保持されており、年輪と節は無傷である（to  be  intact）ことが見出された。木材素材片は簡単な燃焼試験を受けさせたが、そこでは非プレス木材試料は比較的容易に着火したが、一方プレス素材片はその各表面上がほんの軽く黒くなっただけであった。
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例  ２
例１で用いたのと同じプレスでオーク材素材片がプレスされた。前述と同様の方式で素材片はプレスされたが、素材片を取り巻いてゴム破片は充填されず、各素材片はトレー底部上を覆う弾性ゴム上に直接置かれた。次の結果が得られた。
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素材片を取り巻いてゴム破片が充填されなかったために、上方角部は丸くなったけれども、素材片の底部側はプレス操作により認めうるほどには影響を受けなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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