(57)【要約】【課題】うらごけ材から高品質な単板を高い歩留まりで、低コストで製造できる方法を提供する。【解決手段】うらごけ材を用いて単板を製造するに当たり、伐採した樹木から枝や樹皮等を取り除いた樹幹の短径部を上面とし大径部を底面とする円錐台状の切削用原木を作成し、該原木をベニヤレースにより原木の投影側面に切れ刃線が平行になるようにして、該円錐台状の原木の円周表層部から一定の厚さで単板を切り出してゆくことにより、弾性率、曲げ強さなどの品質にすぐれた単板を高い歩留まりで低コストにて製造する。【選択図】図２
2006224671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
うらごけ材を用いて単板を製造するに当たり、最大径部を一方の端面とし最小径部を他方の端面とする円錐台状の切削用原木を作成し、該原木をベニヤレースにより該原木の投影側面に切れ刃線が平行になるようにして切削して、該円錐台状の原木の円周表層部から一定の厚さで単板を切り出してゆくことにより、高品質な単板を高い歩留まりで製造することを特徴とする単板の製造法。
【請求項２】
うらごけ材が国産のスギ、ヒノキ又はマツであることを特徴とする請求項１に記載の単板の製造法。
【請求項３】
切削加工時の切刃線傾斜角を２０′〜１°にすることを特徴とする請求項１に記載の単板の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、うらごけ材を利用して強度等の品質の優れた単板を高い歩留まりで経済的に製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、合板用原木としては、主としてラワンに代表される南洋材が使われてきた。南洋材は径が大きく、元口径（樹幹の根本側の径）と末口径（樹幹の梢側の径）との差（以下「径差」という）がほとんど無いので、合板の材料となる単板の製造における歩留まりが良好であった。これとは逆に、樹幹の太さが梢に向かって次第に細くなって径差が大きく、円錐台状（テーパー状）をした丸太を「うらごけ材」というが、このようなうらごけ材を原木に用いて従来の切削方式（切れ刃線がスピンドル軸に平行）で単板を切削する際には、あらかじめ原木が円筒状になるまで予備切削が行われるため、この間に切削した不整単板は捨てられることになる。この根元部分（元口）と梢部分（末口）との径差が大きくかつ全体に径が小さいうらごけ材では、予備切削によって無駄になる割合が大きくなる。同時に、無駄な切削による刃物の摩耗や時間・エネルギーの無駄等も多くなる。【０００３】  ところで、現在、熱帯林破壊が大きな問題になり、合板の原木としては針葉樹が多く使われるようになってきているが、針葉樹（特に国産の針葉樹）は径が小さく、うらごけ材が多いので、南洋材に比べて単板製造の歩留まりが非常に悪く、合板工場ではこの歩留まりの向上が大きな問題となっている。【０００４】  すなわち、国産針葉樹のスギ・カラマツ・ヒノキ等の有効利用が現在大きな社会問題となっている。これら国産材の有効利用の一方法として、これらからベニヤレースを用いて単板を得て、ＬＶＬや合板製造の原料とすることが注目されており、一部の工場では実用化されている。これらの工場で現在使用されているベニヤレースでは、スピンドル軸と鉋台に取り付けられたナイフの切れ刃線は平行になっている（以下、このような単板切削を「中心定規切削」と呼ぶ）。【０００５】  一方、原木となる国産材は、南洋材に比較して径が小さく、同時に元口径と末口径の差が大きいうらごけ材が多い。
従って、現在のレースで国産材を原木として中心定規切削により単板製造を行うと、元口径より末口径が小さいため、原木径が末口径に等しくなるまでは無駄な切削が行われることになる。そしてその際に得られた単板はタケノコの皮のような形をしており、節が少なく成熟材であるにもかかわらず、形が不整であるため廃棄されている。
その結果、歩留まりの低下と無駄なエネルギーの消費と無駄なナイフの摩耗等を引き起こしている。この無駄は、原木径が小さいほど相対的に大きくなる。
このため、昨今、様々な方法（たとえば幅の狭い単板を接ぎ合わせて用いる方法等）で歩留まりの向上を図ることが検討されているが、実用性の高い方法は未だ開発されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の目的は、上述の如きうらごけ材を用いて単板を製造する際の歩留まりを向上し、かつ従来の中心定規切削法にくらべて高品質な単板を経済的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明によれば、うらごけ材を用いて単板を製造するに当たり、伐採した樹木から枝や樹皮等を取り除いた樹幹の最大径部（元口）を一方の端面とし最小径部（末口）を他方の端面とする円錐台状の切削用原木（丸太）を作成し、該原木をベニヤレースにより該原木の投影側面に切れ刃線が平行になるように切削して、該円錐台状の切削用原木の円周表層部から一定の厚さで単板を切り出してゆくことにより、高品質な単板を高い歩留まりでかつ低コストで製造する方法が提供される。【０００８】  すなわち、本発明によれば、ナイフ切れ刃線をスピンドル軸に平行にするのではなく、原木のテーパー角に合わせ、スピンドル中心軸に対してテーパー角［ｔａｎ−１（径の差／原木長）をテーパー角と呼ぶ］だけ切れ刃線を傾けて、原木の外側の線に平行に取り付けて（この角度を切れ刃線傾斜角と呼ぶ）、切削を行う。このようにすれば、切削開始のより早い段階で整った形の単板が得られることになる。本発明では、以下、このような単板切削を「側面定規切削」と呼ぶ。
さらに、従来の中心定規切削と本発明による側面定規切削を比較すると、中心定規切削で得られた単板の縦断面（まさ目面）で見るとテーパー角に等しい角度で目切れが生じることになる（この角度を、目切れ角と呼ぶことにする）。一方、側面定規切削で得られた単板は目切れが生じない（目切れ角が０°）ことになり、物理的・機械的な単板品質の向上が期待できる。【０００９】  図１及び図２は、本発明を説明するための概念図であり、図１は従来の中心定規切削、図２は本発明による側面定規切削を示す概念図である。これらの図において、１は原木（うらごけ材）、２は切削用のナイフ、３は原木を回転させるスピンドルの軸、４はチャックを示す。
従来、合板工場で使用されているベニヤレースは、図１のように、スピンドル軸３とナイフ２の切れ刃線とが平行であるため、原木１は、末端（末口）の最小径に等しい直径の円柱（点線で示す均一径の円柱）になるまで予備切削を行う必要があり、無駄な不整形の単板の排出を強いられている。また、この方法では得られる単板の端面で目切れが生じるため、ベニヤレースで裂かれた単板の品質も良好でない。【００１０】  これに対し、本発明の側面定規切削は、図２のようにナイフ２の切れ刃線を円錐台状の原木１の投影側面に平行に設定して切削を実施する方法であり、これによって良品となる単板の生産歩留まりが高まるとともに、単板端部の目切れの問題も解消し、品質向上を達成したものである。
図３は、切削により得られた単板の例を示すが、中心定規切削で得られた単板の縦断面（まさ目面）で見るとテーパー角に等しい角度で目切れが生じることになるのに対し、側面定規切削で得られた単板は目切れが生じない（目切れ角が０°である）ため、物理的・機械的な単板品質の向上が達成される。【００１１】  以下、本発明による単板の製造法の詳細について、順次詳述する。
（切削用原木の調製）
本発明では切削用原木としてうらごけ材を使用する。樹木の種類は問わず、例えば、ウルシ科、キョウチクトウ科、カンラン科、シクンシ科、フタバガキ科、ゴニスチル科、オトリギソウ科、ノボタン科、マメ科、ジョンコン科、フトモモ科、アオギリ科等でもよいが、国産の針葉樹、特にスギ、ヒノキ、マツ等のうらごけ材が好適である。
伐採した樹木は、不要な枝や樹皮を取り除き、最大径部分（元口）が底面となり最小径部分（末口）が上面となる円錐台形の切削用原木（丸太）を調製する。この切削用原木（丸太）の太さに制限はないが、本発明は、最小径部（末口）の径が２０ｃｍ〜４０ｃｍ程度のうらごけ材に対しても顕著な効果を発揮する。切削用原木の長さは、切削に使用するベニヤレースのかんな台に取り付けた刃物のサイズにもよるが、一般に１ｍ〜３ｍ程度が適当である。【００１２】（ベニヤレースによる加工）
次に、上記原木をベニヤレース（ロータリーレースと称されるものを含む）により、スピンドル（回転する軸）にチャックしてスピンドルと同軸に回転させ、原木の表層にかんな台に取り付けた刃物を押し当てて該原木を外周から一定の厚さで切削してゆき、単板を得る。
かかるベニヤレース（合板の原料となる単板を切削する機械）は古くから知られており、１８４０年にＪｏｈｎ  Ｄｒｅｓｓｅｒがアメリカ特許を取得し、我が国では、我が国の合板工業の創始者といわれる浅野吉次郎の独創によるベニヤレースが発明され、１９０２年に浅野式合板の特許を得たもので、その後種々の改良が図られているが、現在に至るまで、スピンドル（回転する軸）に原木をチャックしてスピンドルと同軸に回転させ、それにかんな台に取り付けた刃物を押し当てて単板（長さ：繊維方向、幅：接線方向、厚さ：半径方向）を切り出すというベニヤレースの基本的構造は根本的には変化しておらず、常に、スピンドルの軸と刃物の切れ刃線とは平行である。【００１３】  現在、ベニヤレースで単板を切削するには、あらかじめ、チャージャーと呼ばれる機械に原木を仮にチャックして一回転させ、その間に５〜６カ所の原木径を測定し、最も大きな内接円が得られる位置でベニヤレースのスピンドルに原木をチャックするという方法がとられている。従って、本発明を実施するに当たり、このとき測定した原木の径のデータを用いれば、スピンドル軸に対してどの角度でかんな台を傾斜させれば、原木の投影側面に平行な状態にかんな台（切れ刃線）をセットできるか判るので、かんな台を傾斜させる（実測値から判断すると数度以内）機構さえベニヤレースに付け加えれば、本発明による切れ刃線が原木投影側面に平行であるような単板切削（側面定規切削）を行うことが可能となる。本発明者の研究によれば、特に切削時における切れ刃線傾斜角が２０′〜１°の場合が特に好適な結果が得られることがわかった。ここで、「切れ刃線傾斜角」とはナイフの切れ刃線とスピンドル軸とがなす角度を言う。
ベニヤレースで切り出す単板の厚さは限定されないが、合板用やＬＶＬ（単板積層材）用の単板を製造する際は、一般に０．６ｍｍ〜６．０ｍｍの厚さにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】（歩留まり）
本発明の方法（側面定規切削）によれば、予備切削が不要となるため、産業廃棄物となり兼ねない不整な単板は生じない。もっとも、切削の最終段階に円錐形又は円錐台形の剥き芯が残るが、この体積は予備切削で除去する体積に比べて小さく、しかも剥き芯は切削前の原木と同等の長さを有するため、家具、建具等の材料として利用することが可能である。
仮に、この剥き芯をすべて廃棄するとしても、製品の単板の歩留まりは、例えば原木（丸太）の長さが２ｍ、剥き芯の末口直径が６．５ｃｍの場合で、従来の方法にくらべて約８％前後の歩留まり向上が可能である。【００１５】（単板の品質）
従来の方法、すなわち切れ刃線をスピンドル軸に平行にして切削する方法（中心定規切削）で、径差の大きい原木（うらごけ材）を用いて単板切削を行うと、単板の端面（まさ目面）において単板の表面と木材の繊維とが或る角度（この角度を目切れ角と呼ぶ）で交わることになる。この目切れがあると、単板品質が著しく損なわれる。通常、合板やＬＶＬ（単板積層材）には厚さ０．６ｍｍ〜６ｍｍ程度の単板が使われるが、単板厚が薄い程この影響が大きくなる。例えば、弾性率や曲げ強さが低下し、乾燥による単板の「あばれ」（しわ、ねじれ、反り）が大きくなる。
これに対して、本発明の方法（側面定規切削）では、原木の投影側面に切れ刃線が平行になるように切削を行うため、得られる単板表面と木材の繊維の方向とが常に平行になり、単板の端面において目切れを生じないので、弾性率や曲げ強さなどが高く、かつ、あばれの小さい単板となり、従来の方法に比べて単板品質は格段に向上する。【００１６】（コスト低下）
さらに、本発明の方法では、木材の繊維軸に平行に切削するため切削抵抗が少なくなる。このため、消費電力や労力を節約でき、しかも、ナイフの磨耗が少なくなるので、これらのコストも低下し、経済性に優れるという利点もある。【００１７】（単板の利用）
本発明の方法により製造された単板は、品質に優れているため、合板やＬＶＬ（単板積層材）の材料として好適であり、さらに、建具や家具の製作にも有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  次に、本発明の方法によって単板を製造する実施例を示す。ただし、本発明は以下の実施例によって、なんら限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】  〔実施例１〕
本実施例は、歩留まり向上効果を確認するためのものである。
本実施例では、まず、現在、工場で使用されている原木を調べるため、宮城県石巻市にある単板工場（東京ボード株式会社石巻工場）において、国産のスギ２００本とアカマツ１００本、合計３００本の丸太を対象に、各丸太の元口直径と末口直径と長さを測定した。その結果、長さは平均２ｍで、元口直径、末口直径、直径差の平均値は、以下の表１に示す通りであった。【００２０】
【表１】
2006224671.tif 000003
【００２１】  一方、東京農業大学奥多摩演習林内で伐採したスギのうらごけ材からなる原木（長さ２ｍ）を用いて、従来の方法（中心定規切削）と本発明の方法（側面定規切削）により単板を製造し、比較検討を行った。
本発明の方法によるものは、ベニヤレースにかんな台を傾斜させる機構を取り付け、前述の方法で実測した原木の径差に基づき数度以内の角度でスピンドル軸に対してかんな台を傾斜させ、原木の投影側面に平行な状態にかんな台（切れ刃線）をセットして切削を行い、末口直径６．５ｃｍの円錐台状剥き芯が残るまで切削を行った。
この方法による単板の合計体積と従来法による単板の合計体積とを求めた。
その結果は、以下の表２に示す通りであった。【００２２】
【表２】
2006224671.tif 000004
【００２３】  以上より、工場における歩留まり向上率は、スギ・アカマツの平均で７．９６％となった。これを１日の原木使用量が６００ｍ３の工場に当てはめると、１日あたりの単板体積向上量は４７．４２ｍ３となる。【００２４】  〔実施例２〕
本実施例では、ベニヤレースを用いて、以下の方法で本発明による側面定規切削及び従来の中心定規単板切削により単板切削を行い、単板の歩留まりと品質とを比較検討した。また、目切れ角（＝切れ刃線傾斜角）の単板品質に対する影響を調べた。【００２５】Ａ．単板の製造
（１）供試材
供試材として、東京農業大学奥多摩演習林で伐採したスギ（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ  Ｄ．Ｄｏｎ）２個体を使用した。切削時の平均含水率は１７２％（丸太から厚さ２ｃｍの円板を切り取り、含水率測定用にした）であった。丸太調査測定結果と柱材の規格（長さ４ｍ、直径２０ｃｍ以上）を参考にして、長さが４．５ｍの丸太を３０ｃｍの原木に玉切りした。その中から直径が２０ｃｍ以上で、直径差が２ｍｍ（テーパー角：１１．４６′），４ｍｍ（テーパー角：２２．９２′），６ｍｍ（テーパー角：３４．３８′）の原木を選んだ。単板厚さの違いによる単板の歩留まりと品質の向上効果を確認するために、設定単板厚さを３水準（１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍ）とした。各テーパー角（直径差：２ｍｍ，４ｍｍ，６ｍｍ）で直径が近い原木を２本で１組（中心定規、側面定規切削用）とし、設定切込量３水準で合計１８本を単板切削用にした。その際、原木の平均直径は２６．７ｃｍで、切削から得られた単板の平均長さは２８．５ｍであった。切削の前に、ドリルを用いて原木の末口に剥芯の所まで穴をあけ、得られた単板の穴の間隔を測り、比較する２本の原木（中心定規切削用及び側面定規切削用）で、比較する２単板の穴の距離がほぼ一致する所（原木の末口径が同じ所）から得られた単板（幅「Ｔ方向に１５ｃｍ」）の枚数を数えた。【００２６】（２）削試験装置
単板切削には割り箸用小型ベニヤレース（桧山鉄工製ＷＲ−４８０Ｂ型北原製作所改造）を用いた。最大切削幅は４００ｍｍ、最小切削幅は２２２ｍｍ、スピンドル直径は（左）５８．４ｍｍ、（右）５９．８ｍｍ、スピンドル中心の高さは（左）２４５．４４ｍｍ、（右）２４５．２６ｍｍ、主軸の回転数は７９ｒｐｍであり、ノーズバーは作用させずに切削を行った。【００２７】（３）切削条件
刃物は東洋刃物製（ＨＴＴ）、刃物角は２０°、刃先角は２８°、逃げ角は４５′、すくい面に付けたランド幅は０．４ｍｍにした、設定単板厚さは１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍにし、刃先はスピンドル中心から設定単板厚さの１／２π下げてセットした。切削時、室温は５℃、湿度は４０％であった。【００２８】（４）丸太の中心決め
ａ）鋼尺と三角定規を用いて原木の木口面に内接する円の中心を求めた。
ｂ）コンパスで半径差が１ｃｍの同心円を描いた透明なＯＨＰシートを、原木の木口面に置きその内接円の中心を求めた。
上記ａ）とｂ）を合わせて原木の中心を決め、半径を求めた。【００２９】（５）切れ刃線傾斜角の設定
鉋台をスピンドル軸のある位置まで近付けた後、鉋台の後部にある鉋台固定ねじを緩め、マグネットでブロックゲージをナイフの左右（４０ｃｍ間隔）に固定した。内測マイクロメータを用いてブロックゲージとスピンドルとの距離を測り、上記原木のテーパー角（０，１１．４６′，２２．９２′，３４．３８′）に一致するまで、前後移動ねじを回して切れ刃線傾斜角を設定した。【００３０】（６）試験片採取
切削で得られた単板を、長さ（Ｌ：繊維方向）３０ｃｍ、幅（Ｔ：接線方向）１５ｃｍに切断した。得られる単板の長さ（Ｔ：接線方向）は単板の厚さによって異なるため、試料単板採取間隔を違う値にした。厚さが１ｍｍの場合は３ｍ毎に、厚さが２ｍｍの場合は２ｍ毎に、厚さが３ｍｍの場合は１．５ｍ毎に曲げ試料単板１０枚、反りとねじれ測定用試料単板２枚ずつ切り取り、乾燥した後、品質評価に用いた。【００３１】Ｂ．単板の評価
＜曲げ試験＞
小型材料試験機（島津製作所製：Ｚ−ＴＥＳＴ）を用いて、３点曲げ試験を行った。その際、スパンは厚さの１６倍にし、試験片の幅は２ｃｍにした。中央の荷重点にはしんちゅうの丸棒（φ：７．９２８ｍｍ）を使用した。弾性率と曲げ強さは、次式で求めた。【００３２】
【数１】
2006224671.tif 000005
【００３３】＜単板厚さの測定＞
デジタルリニアゲージ（小野測器製ＤＧ−７５１、１／１０００ｍｍ）を用いて、曲率半径が７ｍｍの測定子と直径１０ｍｍの鋼球の間に曲げ用試料単板を挟んで厚さを測定した。【００３４】＜あばれの測定＞
反りは長さ２００ｍｍ、幅２０ｍｍの試料単板を、アイビーム型ストレートエッジの上に単板表面を下向きに置き、ねじれは長さが１５０ｍｍ、幅が１５０ｍｍの試料単板を定盤の上に表面を下向きにして、目視で単板の中心が基準面から２ｍｍ以上離れた場合を、あばれが有りと判断した。【００３５】＜歩留まりの測定＞
得られた単板をカッターナイフで３０（Ｌ）ｃｍ×１５（Ｔ）ｃｍの長方形に切り取って、側面定規切削法と中心定規切削で得られた単板の長さの差を、中心定規切削法で得られた単板の長さで除して、次式により歩留まり向上率を求めた。【００３６】
【数２】
2006224671.tif 000006
【００３７】Ｃ．評価結果
上記の方法で測定して、歩留まり、単板の弾性率及び曲げ性能、単板の厚さ及びあばれを評価した結果は、以下のとおりであった。【００３８】＜歩留まり＞
下記の表３及び図４に示すように、本発明による側面定規切削を行った場合の単板歩留まり向上率（従来の中心定規切削の場合を１．０とした値）は、切れ刃線傾斜角（＝テーパー角）が大きくなるほど向上した。すなわち、切込量が小さくなることによって、歩留まり向上率がやや大きくなる傾向が見られた。【００３９】
【表３】
2006224671.tif 000007
【００４０】＜曲げ性能＞
下記の表４に示すように、本発明による側面定規切削で得られた単板には、従来の中心定規切削で得られた単板に比べて曲げ強さと弾性率の向上が見られた。【００４１】
【表４】
2006224671.tif 000008
【００４２】＜厚さ＞
下記の表５及び図５に示すように、本発明による側面定規切削によって得られた単板の厚さは、中心定規切削による単板の厚さよりも、設定切込量に近かった。また、従来の中心定規切削で得られた単板では、切れ刃線傾斜角（＝テーパー角）が大きいほど厚さのばらつきが大きかった。【００４３】
【表５】
2006224671.tif 000009
【００４４】  ＜あばれ＞
次の表６及び図６に示すように、側面定規切削で得られた単板のあばれ率（反り、ねじれなどのあばれが認められた試料単板数のすべての試料単板の数に対する割合）は中心定規切削による単板より明らかに低くなった。また、同じ切れ刃線傾斜角の単板では厚さが薄いほど、あばれが多く現れた。【００４５】
【表６】
2006224671.tif 000010
【００４６】  以上に示すように、ベニヤレースを用いて、うらごけ材の単板切削を、原木のテーパー角に切れ刃線傾斜角を一致させて側面定規切削を行ったところ、中心定規切削によって得られた単板に比べて歩留まりが向上し、また、切れ刃線傾斜角が小さくて、厚い単板では曲げ性能も向上した。特に、切れ刃線傾斜角が大きく、単板が厚くなると、あばれと単板のばらつきは少なくなり、品質の面でも効果があると言える。
【産業上の利用可能性】
【００４７】  本発明は、上述のごとく、特に国産のうらごけ材を活用して、歩留まりよく高品質の単板が製造できるので、木材の製材業などにおいて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】  従来の方法（中心定規切削）の概念図
【図２】  本発明の方法（側面定規切削）の概念図
【図３】  切削して得られた単板の説明見取り図
【図４】  実施例２における歩留まり向上率を示すグラフ
【図５】  実施例２における切れ刃線傾斜角と単板厚さ増加率との関係を示すグラフ
【図６】  実施例２における単板のあばれ（反り、ねじれ）を示すグラフ
【符号の説明】
【００４９】  １  原木
２  ナイフ
３  スピンドル軸
４  チャック
【図１】
2006224671.tif 000011
【図２】
2006224671.tif 000012
【図３】
2006224671.tif 000013
【図４】
2006224671.tif 000014
【図５】
2006224671.tif 000015
【図６】
2006224671.tif 000016