(57)【要約】【課題】  建築用又は構造用部材の外郭又は枠の幅及び厚さを変更するための補償を行えるように表面窪み(12、13)を設けた芯構成材(70)を成型する。【解決手段】  芯構成材(70)が前面及び背面となる２つの主たる表面を具備し、背面は前面の鏡像になっている。芯構成材(70)は予め形成され、マット厚さの中央部より表層部を少なくとも２重量％、好適には4〜20重量％水分の多い湿潤状態として周囲の構造部材、好適には２つの予め成型加工されたドア外装材(11、11a)を接着するための接着性塗膜となり得る表面とする。芯構成材(70)は、複合ソフトボード材から作製することが好適である。
2005518972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造用部材のための芯構成材として用いる固化ウッドファーバー製品の製造方法において、
（ａ）微細化ウッドファイバーとバインダー樹脂とを結合させた後、対向する主表面を具備しかつ成型キャビティ内へ設置するために十分な構造的一体性をもつプレフォームマットを形成するために、該ファイバー及び該バインダー樹脂を共に圧縮するステップと、
（ｂ）前記ステップ(ａ)で形成した前記プレフォームマットの少なくとも１つの主表面に対して少なくとも１つの内部窪みを形成するために、該プレフォームマットを成型キャビティ内へ設置するステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの主表面の少なくとも１つの内部窪みが前記成型キャビティ内で形成されるものでありかつ該内部窪みは該主表面から内側へ落ち込むものである場合において、前記バインダー樹脂を硬化させて前記ファイバーを固化することにより構造的に安定な芯構成材とするために、前記成型キャビティ内で前記プレフォームマットを高温下で圧縮するステップと、
（ｄ）前記芯構成材を前記成型キャビティから取り出すステップとを有し、
前記ステップ(ｃ)の前に、前記内部窪みを成型される前記プレフォームマットの少なくとも１つの表層部に対し水分を付加することにより、前記成型キャビティ内に設置された該プレフォームマットの該表層部が、該プレフォームマットの厚さ中央部よりも該プレフォームマットの乾燥重量に対して２重量％水分量が多く、該表層部は該プレフォームマットの厚さの表面側１０％である
芯構成材の製造方法。
【請求項２】
前記芯構成材の密度が１０〜３０ポンド／ft３(１６０〜４８０kg／m３)の範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記主表面における前記内部窪みが、
（i）前記主表面と一体的な上面を具備しかつ該主表面から下方へ延びる第１の傾斜した窪み壁部と、
（ii）前記第１の傾斜した窪み壁部の上面と一体的な上面を具備しかつ該第１の傾斜した窪み壁部から延びる窪み底部と、
（iii）前記窪み底部の面及び前記主表面の双方と一体的な上面を具備しかつこれら双方から延びる第２の傾斜した窪み壁部とを有する
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
２つの主表面が少なくとも１つの内部窪みを具備する請求項１の方法。
【請求項５】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、２つの主表面における表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも２〜３２重量％多くなるように、表層部に水分を付加している請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも４〜３２重量％多い、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも８〜２０重量％多い、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも１２〜１８重量％多い、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、前記プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量が、前記プレフォームマットの乾燥重量に対して２〜１６％の範囲である請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、前記プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量が、前記プレフォームマットの乾燥重量に対して５〜８％の範囲である請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
２又はそれ以上の箇所において厚さが変化する内部空間を設けた構造用部材のための芯構成材として用いる固化セルロース製品の製造方法において、
（ａ）微細化ウッドファイバーとバインダー樹脂とを結合させた後、対向する主表面を具備しかつ成型キャビティ内へ設置するために十分な構造的一体性をもつプレフォームマットを形成するために、該ファイバー及び該バインダー樹脂を共に圧縮するステップと、
（ｂ）前記プレフォームマットの２つの主表面の各々の表層部が、該対向する主表面間の中間点におけるよりも少なくとも２重量％多い水分量を含むように２つの主表面を濡らすステップと、
（ｃ）前記ステップ(ｂ)で表面を濡らした前記プレフォームマットの前記主表面の各々に少なくとも１つの内部窪みを形成するために、該プレフォームマットを成型キャビティ内へ設置するステップと、
（ｄ）前記バインダー樹脂を硬化させて前記微細化ウッドファイバーを固化することにより構造的に安定であってかつ前記成型キャビティの形状に対応する形状をもつ芯構成材とするために、前記成型キャビティ内で前記プレフォームマットを高温下で成型するステップとを有し、
前記プレフォームマットは前記芯構成材を形成するために成型され、該芯構成材は、
(i)前記芯構成材の前面と背面をそれぞれ構成しかつ該背面は該前面の鏡像となっている２つの外側の主表面と、
(ii)各主表面から内側へ落ち込む少なくとも１つの窪みとを具備し、
前記芯構成材は、芯構成材の全乾燥重量に対して少なくとも８０重量％の微細化ウッドファイバーを含む成型マット材料から形成された固体の一体的構造物であり、かつ、前記窪みが、前記構造用部材の厚さの変化の各々を受容するために予め設定された配置で設けられる
芯構成材の製造方法。
【請求項１２】
前記バインダー樹脂が、前記プレフォームマットの乾燥重量に対して１〜１５％の量で前記プレフォームマットに含まれる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
２つの主表面が少なくとも１つの窪みを具備する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、２つの主表面における表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも２〜３２重量％多くなるように、表層部に水分を付加している請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも４〜３２重量％多い、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも８〜２０重量％多い、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量よりも１２〜１８重量％多い、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、前記プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量が、前記プレフォームマットの乾燥重量に対して２〜１６％の範囲である請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記プレフォームマットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、前記プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量が、前記プレフォームマットの乾燥重量に対して５〜８％の範囲である請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
構造用部材のための芯構成材として用いる複合セルロース製品の製造方法において、
（ａ）２つの対向する主表面をもつマットであって乾燥重量に対して２〜１６重量％の水分量をもつマットを形成するためにセルロースファイバーとバインダー樹脂とを結合させるステップと、
（ｂ）前記ステップ(ａ)の前記マットの各主表面において全体厚さの１０％の深さの表層部の水分量が、前記対向する主表面間の中間点における水分量よりも２重量％多くなるように２つの主表面を濡らすステップと、
（ｃ）前記バインダー樹脂を硬化させて前記マットを構造的に安定な固化構成材とすると同時に前記主表面の各々に少なくとも１つの内部窪みを設け、該窪みは該対向する主表面から内側へ落ち込むようにし、該固化構成材の背面が前面の鏡像となるようにするために、前記表面を濡らしたマットを高温と高圧に曝すステップとを有する
芯構成材の製造方法。
【請求項２１】
前記成型キャビティ内に設置されたときの前記濡れた表層部の各々の平均水分量が、前記マットの厚さ中央部における平均水分量よりも４〜２０重量％多い、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記芯構成材の密度が１０〜３０ポンド／ft３(１６０〜４８０kg／m３)の範囲である請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記芯構成材における前記内部窪みが、
（i）前記主表面と一体的な上面を具備しかつ該主表面から下方へ延びる第１の傾斜した窪み壁部と、
（ii）前記第１の傾斜した窪み壁部の上面と一体的な上面を具備しかつ該第１の傾斜した窪み壁部から延びる窪み底部と、
（iii）前記窪み底部の面及び前記主表面の双方と一体的な上面を具備しかつこれら双方から延びる第２の傾斜した窪み壁部とを有する
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
２又はそれ以上の箇所において厚さの変化する内部窪みを設けた構造用部材のための芯構成材として用いる複合セルロース製品の製造方法において、
（ａ）２つの対向する主表面を有する濡れたマットを形成するために、セルロースファイバーの乾燥重量に対して少なくとも２重量％の水分をもつセルロースファイバーと、バインダー樹脂とを結合させるステップと、
（ｂ）前記マット厚さの上部１０％及び前記マット厚さの下部１０％として規定される表層部の平均水分量が、前記対向する主表面間の中間点における平均水分量よりも少なくとも２重量％多くなるように、前記濡れたマットの２つの主表面を濡らすステップと、
（ｃ）前記バインダー樹脂を硬化させることにより前記マットを構造的に安定な芯構成材に形成すると同時に、該芯構成材の背面がその前面の鏡像となるように前記対向する主表面から内向きに落ち込んだ内部窪みを該主表面の各々に対して少なくとも１つ設けるために、前記ステップ(ｂ)で得た表面を濡らしたマットを高温及び高圧に曝すステップと、
（ｄ）前記ステップ(ｃ)で得た濡れたマットを成型するステップとを有し、これにより、
(i)前記芯構成材の前面と背面をそれぞれ構成しかつ該背面は該前面の鏡像となっている２つの外側の主表面と、
(ii)各主表面から内側へ落ち込む少なくとも１つの窪みとを具備し、
前記芯構成材は、芯構成材の全重量に対して少なくとも８０重量％の微細化ウッドファイバーを含む成型マット材料から形成された固体の一体的構造物であり、かつ、前記窪みが、前記構造用部材の厚さの変化の各々を受容するために予め設定された配置で設けられる
芯構成材の製造方法。
【請求項２５】
前記セルロースファイバーは繊維化セルロースファイバーであり、かつ前記芯構成材の密度が１０〜３０ポンド／ft３(１６０〜４８０kg／m３)の範囲である請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記マットが成型キャビティ内に設置されたとき、前記２つの主表面の表層部の各々の平均水分量が、該マットの厚さ中央部における平均水分量よりも２〜３２重量％多い、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記マットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該マットの厚さ中央部における平均水分量よりも４〜３２重量％多い、請求項１４に記載の方法。
【請求項２８】
前記マットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該マットの厚さ中央部における平均水分量よりも８〜２０重量％多い、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記マットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、各表層部の平均水分量が、該マットの厚さ中央部における平均水分量よりも１２〜１８重量％多い、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記マットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、該マットの厚さ中央部における平均水分量が、前記プレフォームマットの乾燥重量に対して２〜１６％の範囲である請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記マットが前記成型キャビティ内に設置されたとき、前記プレフォームマットの厚さ中央部における平均水分量が、前記マットの乾燥重量に対して５〜８％の範囲である請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
２又はそれ以上の箇所にて厚さの変化する内部空間を設けた構造用部材のための芯構成材として用いる複合セルロース製品の製造方法において、
（ａ）２つの対向する主表面をもつ濡れたマットを形成するために、セルロースファイバーの乾燥重量に対して少なくとも２重量％の水分をもつセルロースファイバーと、バインダー樹脂とを結合させるステップと、
（ｂ）前記マット厚さの上部１０％として規定される表層部の平均水分量が、前記対向する主表面間の中間点における平均水分量よりも少なくとも２重量％多くなるように、前記濡れたマットの上側の主表面を濡らすステップと、
（ｃ）前記バインダー樹脂を硬化させることにより前記マットを構造的に安定な芯構成材に形成すると同時に、該芯構成材の背面がその前面の鏡像となるように前記対向する主表面から内向きに落ち込んだ内部窪みを該主表面の各々に対して少なくとも１つ設けるために、前記ステップ(ｂ)で得た表面を濡らしたマットを高温及び高圧に曝すステップと、
（ｄ）(i)前記芯構成材の前面と背面をそれぞれ構成しかつ該背面は該前面の鏡像となっている２つの外側の主表面と、(ii)各主表面から内側へ落ち込む少なくとも１つの窪みとを具備するように前記ステップ(ｃ)で得た濡れたマットを成型するステップと、
（ｅ）前記芯構成材の下面を強化するべく１〜１０ポンド／ｆｔ２(４．８〜４８kg／m２)の量のポストプレス・シーラーを該芯構成材の下面へ適用するステップとを有し、
前記芯構成材は、芯構成材の全重量に対して少なくとも８０重量％の微細化ウッドファイバーを含む成型マット材料から形成された固体の一体的構造物であり、かつ、前記窪みが、前記構造用部材の厚さの変化の各々を受容するために予め設定された配置で設けられる
芯構成材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、セルロース繊維のマットから成型されかつ１又は複数の内部窪みを設けて成型される人工的な構造用及び建築用の複合製品の製造に関する。特に、本発明は、例えば建築用製品の外郭又は枠により形成される内部空間又は空洞に用いることができる１又は複数の内部窪みを設けて成型されるセルロースの芯構成材の製造に関する。特に、ドア外装材の間に接着される芯構成材として、ドア外装材に成型された窪みを受容する形状に作られた１又は複数の内部窪みを具備する芯構成材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここに開示される本発明は、本願出願人による特許文献１に記載の方法及び製品の改良である。特許文献１は、芯構成材を製造し、プレス後に芯構成材の少なくとも主表面に対して１又は複数の内部窪みを機械加工またはルーティングすることにより、接着するドア外装材の窪みを受容する方法を記載している。本発明においては、プレス後の機械加工を全て排除若しくは実質的に軽減するために、プレス処理において芯構成材に対して必要な内部窪みを設けるように製造する。
【０００３】
ファイバーボード等の人工ボードは、天然木に観られる三次元的形状及び種々のデザイン並びに構造的特徴をもたせるためにエンボス加工されたり成型されたりする。有用な人工ボードの種類は、以下の観点から分類される。例えば、(ａ)ハードボード(低密度ハードボード等)、ソフトボード、及び中間密度ファイバーボード等のファイバーボード、そして(ｂ)パーティクルボード、中間密度パーティクルボード、及びオリエンテッド・ストランドボード(「ＯＳＢ」)等のチップボードがある。これらのボードの複合材もまた有用である。このようなボード、特にハードボードは、ドア外装材の製造に広く利用されており、構造材又は枠を支持し又は囲包する外郭を形成するために互いに接着するか又はラミネートすることができる。
【０００４】
通常、ドア外装材（ドア表装材とも称される）は、１又は複数の内部窪み又は輪郭線、例えばドア外装材製品の外縁すなわち周囲までは達していない１又は複数の正方形又は長方形の窪みを設けるために、平面状セルロースマットから成型される。ドア外装材は、変化する曲線と平坦面を含む複数の輪郭線を具備する傾斜した成型壁部をしばしば必要とする。これらの窪み又は輪郭線をドア外装材製品上に設けると、より高級な天然木パネル付きドアを模するのに役立てることができる。例えば、２、３、４、５及び６個のパネルデザインをもつドアが、普通に製造される。ファイバーボードの外面すなわち見える面もまた、天然の木片に観られる木目パターンを表すデザインでエンボス加工することができる。
【０００５】
ドア外装材及び他の構造用又は建築用製品等の木製複合材の製造のための原理的プロセスには、(ａ)湿式フェルト化工程と湿式プレス工程とを含む「湿式」のプロセス、(ｂ)乾式フェルト化工程と乾式プレス工程とを含む「乾式」のプロセス、及び(Ｃ)湿式フェルト化工程と乾式プレス工程とを含む「湿乾式」のプロセスがある。本発明の芯構成材は、乾式プロセスにより製造される。
【０００６】
本発明の乾式プロセスにおいては、セルロースファイバーが、一般に、液体の流れではなく気体の流れ又は機械的手段により搬送される。例えば、先ずセルロースファイバーを、フェノールホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーでコーティングしてもよい。そして、樹脂コーティングされたファイバーを支持部材上へエアー吹き付けすることによりファイバーを無作為にマットに形成する。任意であるが、このマットをプレプレス乾燥してもよい。マットは通常約３０重量％未満そして好適には約１０重量％未満の水分を含むが、その後、高温高圧下でプレスすることにより熱硬化性樹脂を硬化させ、一体的な固化構造物へとマットを圧縮する。
【０００７】
乾式プロセスにより作製されたファイバーマットは、湿式又は湿乾式プロセスにより作製されたファイバーマットほど微細繊維の絡み合いが多くない。なぜなら、乾式プロセスのファイバーは、ファイバー同士の混合や絡みを促進する排水中の水への懸濁がないためであり、実質的なファイバー同士の混在よりも前に樹脂でコーティングされるためである。この結果、高温高圧下で固化された乾式プロセスのマットは、例えば１／２インチ(１３mm)以上の比較的厚い乾式プロセスの芯構成材をドア外装材と接着するために接着剤をロールコーティングした場合、湿式又は湿乾式プロセスで固化されたマットほど強くなく、表皮が剥けやすいことが判明している。
【０００８】
ファイバーマットは、上述のように、ドア外装材の形状における１又は複数のパネル若しくは窪み及び／又は他の輪郭線を設けるために、通常約１／８インチ(３mm)の厚さで予め選択された装飾的形状にプレスされた。２枚のドア外装材の板材は、通常、接着バインダで互いに結合される。接着バインダは、ドア外装材により形成されるドア製品の周縁に沿って少なくとも接触している箇所に付される。ドア外装材は、同一平面上のスタイル及びレールにより囲まれた１又は複数の窪みを具備するように形作られるので、ドア外装材の組立品には、寸法の変化する空洞の内部空間が形成される。
【０００９】
ドア外装材は、しばしば単独では用いられず、最終的なドア製品の支持機能を付加するために２枚の対向するドア外装材の間に設けた内部空間に対して（周縁を取り囲む）幾つかの他の部材を結合させて用いられる。ドア外装材では、しばしば、組み立てたドア外装材の周縁又は周縁近傍に木製枠を用いる。レール又はスタイルを用いることが知られており、これらを付着すると、ドアに対して更なる構造的支持機能を付与することができる。レールは、一般的に、ドアを支持するために水平に配置された線材を意味する。一方、スタイルは、一般的に、ドアを支持するために縦方向すなわち鉛直に配置された線材を意味する。加えて、ドア取っ手及び／又は錠機構(例えば、いわゆる「デッド・ボルト」)を支持するために、ドアの周囲にロックブロックが任意に用いられる。ロックブロックは、好適にはスタイル及び／又はレールに固定される。
【００１０】
しかしながら、人工の複合ドア製品の構造はレールとスタイルにより支持されるが、しばしばそのドアが天然無垢材製ドアと同じようには動作しないことがある。その理由は、対向するドア外装材により設けられる内部空間が実質的に空洞すなわち何もないからである。空洞空間すなわちボイドのために、ドアは一般的に好ましい重さより軽量となる。さらに、このようなドアによる遮音は十分でないことがしばしばである。従って、これらの空洞空間を充填するために芯材料（例えば、芯細片又は芯構成材）を用いることが望ましい。
【００１１】
適切な芯材料はまた、望ましい重量のドア製品を実現すべきであり、例えば、同様の設計の天然無垢材製ドアの重量と同程度にすべきである。通常の３０インチ(７６０mm)幅の無垢パイン材のドアは、ほぼ４２ポンド(１９kg)である。公知の芯材料及び芯構成材には欠点がある。例えば、しばしばそれらが望ましい重さより遙かに軽いことである。さらに、芯材料を具備するドア外装材の幾つかの代替物(例えば、全厚パーティクルボードドア等)により製造されるドアは、重すぎたり、製造困難であったりする。加えて、芯材料は、比較的均一な重量分布のドアを実現すべきである。
【００１２】
さらに、芯材料は、（例えば寸法及び形状等の）特性が、スタイル及びレールの寸法に適合するために必要な極めて僅かな許容誤差でドア外装材の組立品に形成される内部空間の中に入れて付着させることができるものでなければならない。上述のように、ドア外装材、特にパネル付きドア用のドア外装材は、通常、（周縁から一定距離離れた表面上に）１又は複数の内部窪みを具備するように成型される。例えば１又は複数の正方形又は長方形の窪みであって、ドア外装材の外縁までは達していない。これらの表面窪みは、組み立てた一対のドア外装材により形成された内部空間の厚さ(ドアの前面から背面までを計測)の変化を生じさせる。ドア外装材組立品の内部に芯材料又は芯構成材を入れる場合、この内部空間の変化する厚さを補償することが必要である。
【００１３】
従来、波形カードボード及び／又は波形紙から作製された芯材料が用いられてきた。しかしながら、このような芯材料を用いたドアによる遮音効果は、ときには十分でないことが判明した。本願出願人による特許文献１は、中空空間に関連する多くの問題又はそれ以前に存在した不適切な芯材料の問題を解決するウッドファイバーから作製され外郭形成された芯構成材を開示している。しかしながら、特許文献１の技術では、接着するドア外装材に形成された窪みを受容するために、芯構成材表面に対するプレス後の機械加工又はルーティングが必要であり、これは時間的作業的に負担が大きい。芯構成材の主表面に窪みを加工するこのプロセスは、大きなプラント塵埃の問題を発生させ、かつ最終的なドア製品を過度に高価なものとするため、結果的に、芯構成材をドア外装材の内部空間に入れた場合の複合芯構成材の商品価値を実質的に低減させることとなる。
【００１４】
本発明によれば、特許文献１以来の芯構成材の製造上の種々の問題が克服された。特に、芯材料に窪みを付ける処理、そして一体的でラミネートされていない構造においてキャリパ(厚さ)計測値の一致した芯構成材を形成するべくファイバーマットをプレスする処理における問題である。本発明により、芯構成材に結合するスタイル及びレールのキャリパを適合させることができ、芯構成材の製造において固化プレスにより内部窪みを直接形成した芯構成材を製造することができる。それにより、プレス後の機械加工等の表面形成ステップを排除又は実質的に軽減する一方、隣接するドア外装材の窪みを受容するべく形作られた芯材料の窪みを実現する。
【特許文献１】米国特許No. 5,887,402号明細書
【特許文献２】米国特許No. 5,367,040号明細書
【非特許文献１】Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 15, pp. 176-208 (2nd Ed., 1970)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、、ここに記載する任意の用途のための、ウッドファイバーを輪郭付けした芯構成材、特に、離間したドア外装材間に設置される芯構成材の製造における上記の１又は複数の問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の方法及び製品は、ドア等の建築部材に対して種々の有用な特性を実現できる芯構成材を提供する。この芯構成材は、それぞれ前面と背面を構成する２つの主要な外側表面をもつ輪郭付けされた製品である。少なくとも１つの外側表面には、少なくとも１つの成型された窪み若しくは輪郭線があり、好適には双方の主表面にこれらがある。各芯構成材の背面は、前面の鏡像となるように成型されることが好適である。一実施例では、各窪みは、(ａ)主表面から下方へ延びる第１及び第２の傾斜した窪み壁部と、(ｂ)前記窪み壁部の間に延びる窪み底部とを具備する。
【００１７】
好適な実施例では、芯構成材を受容する内部空間すなわちボイドを形成する一対のドア外装材の間に挿入し設置するために成型されることにより、ドア用の芯構成材として適応させられる。これにより、種々の改善された特性をもつ複合ドアを実現する。改善された特性は、例えば、適切な重要、強度(例えば、剛性）、遮音性、及び防火性である。好適な芯構成材は、複合ソフトボード材から作製され、比重約０．４未満であり、坪量約０．９〜約３．０ポンド／ft２(０．４３〜１．４４g／cm２)の乾式プロセスのマットを少なくとも１回湿らせた後に圧縮される。そして好適には、成型キャビティに載置されたときのマットの２つの主表面は、マットの乾燥重量に基づいて評価すると、湿った表層部における平均水分量が、マット厚さの中央部における平均水分量よりも少なくとも２重量％ほど多い湿潤状態である。ここでいう表層部とは、マットが成型キャビティに載置されるとき、湿った主表面から垂直方向に計測してマットの厚さの１０％に相当する部分をいう。
【００１８】
ここに開示された方法及び製品は、本発明に係る芯構成材を用いた、ドア製品等の、１又は複数の内部空間すなわちボイドをもつ剛性の建築用又は構造用部材を提供する。例えば、ドア外装材等の建築用部材の外郭すなわち外側は、芯構成材と同様に、例えばウッドチップ等の木材から繊維化された少なくとも８０％、好適には少なくとも８５％のセルロースファイバーを含む複合セルロース材料から作製されることが好ましい。芯構成材は、接着剤を用いて建築用部材の内側へ固定することができる。さらに本発明は、特許文献１に開示された方法を改良した方法により乾式プロセスを用いてこのような建築用部材を製造するプロセスを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
一実施例においては、芯構成材が、単一デザインの芯構成材を種々の型式の建築用部材の外郭に利用できるという特徴を有する。この特徴は、芯構成材に対して輪郭線又は窪みを設けることにより、単一デザインの芯構成材が例えば複数の型式のパネル付き(例えば、６枚パネル付き)の、及び／又は輪郭付けされたドアに観られる中空空間やボイドに適合できることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書に開示される本発明の方法及び製品の目的、形態及び利点は、以下の説明及び添付図面及び特許請求の範囲から当業者には明らかになるであろう。
【００２１】
本明細書に開示された方法及び製品においては、芯構成材すなわち挿入物は、ドア等の建築用又は構造用部材に対して有益な特性をもたらすべく、これらの部材により形成される内部空間すなわちボイド内に設置することができるように提供される。
【００２２】
本明細書で用いる用語である「建築用又は構造用部材」には、内部にボイドすなわち空間を内包すると共に芯構成材を具備することが望ましい任意の建築用製品を含む。例えば、少なくとも１つの主表面上に１又は複数の内部窪みを具備する、あるいは１又は複数の内部窪みを含むべく形成され又は形付けされた以下の全ての部材における内部空間に、芯構成材を設置することが望ましいといえる。すなわち、種々のタイプの室内壁部材又はその一部分、外壁部材又はその一部分、区画部材又はその一部分、家具部品、装飾用壁掛け、椅子下レール、自動車部品、包装部材、及び多種のドア、等である。構造用部材は、本明細書でいう「ボイド」を形成するために、その全周縁が完全に囲まれている必要はない。本発明の芯構成材は、周囲空間へボイドが露出しているような構造用部材にも有用であるが、その場合のボイドは最終製品においては不可視となるものである。言い換えるならば、側面部材の１又は複数が欠けている箱であってもボイドを形成することはできる。さらに、芯構成材は、構造用部材の背面支持材又は包装材としても機能することができる。
【００２３】
本明細書に開示する芯構成材は、ドア製品の製造に関連して用いられることが好適であり、さらに好適には、ファイバーボード材又は別の人工ボード材から作製される複合ドア外装材を含むドア製品の製造に関連して用いられる。前述の通り、このようなドア外装材は、通常、２つの主要な平坦表面をもつセルロースマットから成型され、約１／８インチ(３mm)の厚さの中に、製品における１つの主表面に沿って１又は複数の内部窪みを具備するように成型され、この内部窪みは反対側の主表面より突出するように成型される、例えば、１又は複数の正方向、長方形及び／又は曲線窪みであり、製品の周縁までは達しない。本発明の芯構成材は、ドア外装材の窪みにより内部空間に生じた厚さ変化を補償することができる。これは、成型されたドア外装材に形成された窪みに対して相補的な形状となる１又は複数の内部窪みを具備するように芯構成材を固化することにより行われ、ドア外装材の内部窪みを受容できると同時にドア製品に対する構造的一体性を実現する。本明細書に開示した芯構成材の製造方法の重要な特徴においては、芯構成材が、ドア外装材の内部窪みを受容するための１又は複数の内部窪みを具備するように成型される一方、芯構成材の内部窪みを取り囲む平坦表面に対して一定のキャリパ(厚さ)を保持する。そして重要な点は、芯構成材において、表面剥離等の表面欠陥を生じることなく、接着剤コーティング適用における十分な強度のためのより高い密度、より強い平坦表面を実現することである。
【００２４】
芯構成材は、プレ固化すなわちプレ形成されたセルロース製品であり、ドア外装材又は他の建築用部材に対して有益な特性を付与する役割を果たす。芯構成材は、輪郭線をもつ１又は複数の窪みを具備し、それらは人工の複合ドア外装材に形成された窪みを受容するために熱プレスにより形付けされたものである。これにより、芯構成材の窪みを取り囲んでいる同一平面であるドア外装材接触面において、ドア外装材を芯構成材へ接着剤により固定することができる。
【００２５】
本明細書に開示された方法及び製品の種々の実施例について、図面を参照しつつ以下に説明する。図１にはドア１０が示され、ドア１０は前面ドア外装材１１と、これと同一であってドア枠又は内部支持構造物すなわち枠部材２０の反対側の主要平坦表面へ固定された背面ドア外装材１１ａとを具備する。（図１では、背面ドア外装材１１ａの側縁のみが見えている）。枠部材２０は、スタイルとして知られ、天然木、人工プレス木材、又は他の任意の適切な材料から作製される。ドア外装材１１及び１１ａは、成型キャビティ（図示せず）と実質的に同じ輪郭線に対応する可視の外側表面に対して審美的な表面輪郭線を付与するために成型されることが好ましい。ドア外装材１１及び１１ａは、好適には例えば接着剤により、本発明の芯構成材の２つの主表面に対して固定される。このとき、芯構成材の平坦表面に対して接着剤を適用することが好適である。
【００２６】
図示されたドア外装材は、マルチパネルドア表面を模して成型されている。図１に示した実施例は、２つの成型された窪み１２及び１３(曲線部分１４、１５及び１６をもつ)を含み、これらは２つのパネル１７及び１８をそれぞれ規定しかつ取り囲む。パネル１７及び１８は、同一平面上にあることが好適である。窪み１２及び１３の各々は、実質的に平坦な（例えば横方向の）ドア表面部分１９により完全に取り囲まれている。好適には、パネル１７及び１８が、ドア表面部分１９と同一平面内に存在する。しかしながら、これは必須ではない。
【００２７】
図２は、６枚パネル付きドアを模したドア３０を示す。図１に示した２枚パネル付きドアと同様に、ドア３０は、枠部材４０（例えば、スタイル）により支持された前面ドア外装材３１と背面ドア外装材３１ａとを有する。ドア外装材３１ａは、ドア外装材３１と同一とすることができる。ドア３０は、長方形の６個の窪み３２、３３、３４、３５、３６及び３７を具備する。これらの長方形の窪みは、模擬的な６枚の平らなドアパネル４２、４３、４４、４５、４６及び４７をそれぞれ完全に取り囲んでいる。窪み３２〜３７の各々は、実質的に平坦な(例えば、縦方向の)ドア表面部分３９により完全に取り囲まれている。パネル４２〜４７は、ドア表面部分３９と同一平面上に存在することができる。任意であるが、ドアパネル４２〜４７が、ドア表面部分３９の平面とは異なる平面上に存在してもよい。その場合にも、ドア表面部分３９とドアパネル４２〜４７とがドア外装材３１の主要平坦表面であると、一般的に称することができる。
【００２８】
図１に示した２枚パネルドアにおいては、２つの窪みの各々が曲線部分１４、１５及び１６で代替された長方形である。これ以外の部分では、図１のドアは図２に示した６枚パネル付きドアと同様の特性をもつ。
【００２９】
図３は、図１のライン３−３に沿った図１のドアの断面図である。この図は、図１のドア１０のドア外装材１１及び１１ａの湾曲部分の詳細を示している。前述の通り、ドア外装材１１及び１１ａは、図１のスタイル２０に平行なスタイル２０ａへ取り付けられる。図３に示すように、ドア外装材１１及び１１ａは、これらの間の内部空間すなわちボイド５０を形成している。
【００３０】
図３においては、窪み１３、並びに背面ドア外装材１１ａ上の窪み１３ａがあるために、ボイド５０の厚さ（ドア外装材１１上の点からドア外装材１１に垂直な線に沿ってドア外装材１１ａ上の点までを計測した厚さ）が、図３のドアにおける他の箇所における厚さより薄くなっている。この薄くなっている箇所を、くびれ５１と称することとする。本発明の一実施例では、ボイド５０内に一枚の一体的な（ラミネートされていない）芯構成材を設けることにより、最終製品に対して十分な重量と遮音性を付与する一方、窪み１３及び１３ａの箇所におけるくびれ５１を補償する。これは、例えば、プレスから取り外した時点で実現され、実質的に機械加工やルーティングを要することなく、通常は機械加工やルーティングを完全に不要とする。
【００３１】
図４は、図２に示したパネル付きドア３０のライン４−４に沿った断面図である。前述の通り、パネル付きドア３０は、ドア外装材３１と３１ａを有する。ドア３０は、タイル４０と４０ａ、並びに、ドアの芯構成材７０を有する。図４に示すように、輪郭付けされた窪み３６と３７が、盛り上がったパネル４６と４７をそれぞれ形成しかつ取り囲んでいる。背面ドア外装材３１ａは、輪郭付けされた窪み３６ａと３７ａを有する。図３に示したドア部分と同様に、窪み３６と３６ａは、図４に示した箇所においてくびれ７１と７２を形成する。同様に、窪み３７と３７ａは、図示の箇所にくびれ７３と７４を形成する。
【００３２】
図４に示すように、芯構成材７０は、５個の部分８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ及び８０ｅを含み、これらは、中間部分８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ及び８１ｅに比べて厚い（すなわち、部分８０は、ドア外装材３１と３１ａの内側平坦表面と接触している対向する主表面から計測した厚さにおいてより大きな寸法を有している）。相対的に薄いすなわち狭い中間部分８１によって、芯構成材７０は、くびれ７１〜７４を通過して延びかつぴったり適合している。このように、本明細書に開示された方法及び製品の１つの利点は、実質的な機械加工やルーティング又は他のプレス後の表面形成を必要とすることなく、プレスから取り外された時点で、ドア外装材の内側に設置することができる単一のプレ固化された製品を実現できることである。
【００３３】
芯構成材７０の部分８０は、ドア外装材３１の内側表面と接触する部分８０の１つの外面(図４には示さず)からドア外装材３１ａの内側表面と接触する部分８０の反対側の外面まで、垂直方向に沿って計測した厚さを有する。（この計測は、図４に示したラインＡに沿って行われる。）この厚さは、例えば、約３／４〜６インチ(１９〜１５０mm)の範囲、好適には約１〜４インチ(２５〜１００mm)の範囲、さらに好適には約１〜２インチ(２５〜５１mm)の範囲、最も好適には約１．１２５〜１．７５インチ(２９〜４５mm)の範囲であり、例えば、特に、約１．１２５インチ(２９mm)又は１．５インチ(３８mm)である。相対的に薄い中間部分８１は、例えば、約１／８〜１／２インチ(３〜１３mm)の範囲であり、例えば約３／８インチ(９．５mm)である。（この計測は、図４に示したラインＡに平行な線に沿って行われる。）中間部分８１は、部分８０と交差することが好ましく、それにより図４に示すようにこれらの間の厚さの差が、中間部分８１の上側と下側に均等に分割されることとなる。図４の実施例においては、部分８０と中間部分８１が、約９０度の角度で交差している。しかしながら、これらの計測値は、例えば、(ａ)芯構成材７０を用いる製品のタイプ、(ｂ)芯構成材７０の作製に用いる材料のタイプ、及び(ｃ)最終製品に要望される重量及び遮音性によって変更可能である。しかしながら、芯構成材の少なくとも平坦な外面部分８０が、ドア外装材３１及び３１ａの内側平坦表面と実質的に接触して（例えば固定されて）いることが非常に好ましい。
【００３４】
図５は、難燃性の向上したドアを実現する別の実施例を示す。この実施例では、部分８０と中間部分８１が９０度未満の角度で交差することにより、芯構成材がドア外装材３１及び３１ａの窪み３６、３７の輪郭線に対してよりぴったりと適合することができる。部分８０と中間部分８１の交差角度は、好適には約２０〜９０度までの範囲、より好適には約３０〜５０度までの範囲、そして最適には約４０度である。しかしながら、この角度は、窪み３６及び３７の形状によって変更可能である。
【００３５】
この構成によって、特に芯構成材をソフトボード材から作製した場合に、難燃性の向上したドアを製造できることがわかる。例えば、この構成による１．５インチ(３８mm)の厚さのドアは、Warnock Herseyにより行われた前述の「耐火及びホース流試験(Fire Endurance and Hose Stream Test)」に基づいて、約２０分の難燃性レベルをもつ。このドアは、難燃性化学物質を用いる処理を行うことなくこのようなレベルを達成する。これは、ドア外装材３１、３１ａにより設けられる中空空間を通過する空気の流れを抑制するためであり、このことがドアを通過して燃焼する炎の勢いを減退させることとなる。この構成では、嵩高となることによっても、耐火性の向上に寄与すると思われる。
【００３６】
図６は、芯構成材７０の別の外観を示す。芯構成材７０は外縁９０を有し、上側の実質的に平坦な主表面９１を具備する。高い位置にある主表面９１は、高い位置の表面部分９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、９１ｆ及び９１ｇを具備する。高い位置の表面部分９１ｇは、相対的に低い位置にある６個の輪郭付けされた部分すなわち窪み９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ及び９２ｆを取り囲んでいる。（窪み９２ｅ及び９２ｆの最上面は、図４に示した中間部分８１ａ、８１ｂ、８１ｃ及び８１ｄの最上面を形成する。）さらに、窪み９２ａ〜９２ｆは、上記の高い位置の表面部分９１ａ〜９１ｆを取り囲む。
【００３７】
芯構成材７０は、模擬的な６枚パネル付きハードボードドア外装材の内側に設置することができる。なぜなら、窪み９２ａ〜９２ｆは、６枚パネル付きドア、例えば図２の６枚パネル付きドアにおけるパネルの輪郭を描く窪みに対応する領域に配置されている。図４及び図５を参照すると、ドア外装材３１と３１ａにより形成されるボイドに対し、くびれ７１〜７３においてもドア３０の厚さが最も厚い箇所においても単一の芯構成材７０をぴったりと適合させることができる。薄い中間部分８１ａ〜８１ｄ(図６の窪み９２ａ〜９２ｆに対応)は、くびれ７１〜７３の箇所に配置される一方、より厚い部分８０ａ〜８０ｅ(図６の高い位置の表面部分９１ｅ、９１ｆ及び９１ｇに対応)は、ドア３０の全厚のある箇所に配置される。芯構成材７０の高い位置にある平坦な主表面９１は、好適には、ドア外装材３１の内側平坦表面へ適宜の接着剤により取り付けられる。これについては以下に詳述する。
【００３８】
図６を参照すると、芯構成材は、ほぼ滑らかで平坦な外面（例えば、表面９１）を有し、窪み９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ及び９１ｆを取り囲んでいる。任意であるが、芯構成材７０は、その外面９１の一部に布地を設けてもよく、これが、人工複合ドア外装材３１及び３１ａの内側表面と接触するすなわち接着されることとなる。所与の場合、このような布地は、芯構成材７０のドア外装材への接着性を向上させることができる。さらに、所与の場合、外面９１ｇがその表面９１から突出して芯構成材７０の長さ又は幅に沿って延在する一連のリブを具備するように、輪郭付けした外面を設けても有用である。
【００３９】
好適な実施例においては、凹部又は窪み９２ａ〜９２ｆが図２の６枚パネル付きドア３０の窪み３２〜３７を受容できることに加えて、凹部９２は、同時に、種々の他の型式のパネル付きドアの窪みを受容できる（例えば、図１のドア１０の窪み１２、１３）。
【００４０】
この特徴を用いて、芯構成材を、より厚い部分８０が配置されている箇所に１又は複数の窪みを含む任意のドア外装材と結合するように利用できる。よって、単一の統合デザインの芯構成材（いわゆる「マスター」又は「普遍性のある」芯構成材）は、多種の型式のパネル付きドア外装材に利用することができる。デザインの統合は、ドアの全ての所望される型式を考慮することにより実現できる。１つの型式のドアが１つの輪郭又は窪みを描く場合、マスター芯構成材は必ずその箇所に１つの凹領域９２をもつように製造されることになる。図７は、本発明のこの特徴を示しており、単一の芯構成材１００を、多数の型式の成型されたドア外装材に、例えば図１及び図２に示したドア１０及び３０のいずれにも用いることができる。図７の芯構成材１００は、例えば図１に示す輪郭付き窪み１２及び１３並びに図２の窪み３２〜３７を含めて多数の異なる型式のパネル付きドアに観られる窪みを受容できる凹領域１０１を具備する。これにより、ドア製造業者は、任意の所望する型式の成型されたドア外装材に用いる芯構成材１００を直接交換することができ、多数のバージョンのウッドブランクを在庫として保管する必要がなくなる。
【００４１】
図８は、種々の異なる型式の模擬的パネル付きドア（例えば、種々の４枚パネル付き及び６枚パネル付きドア）を受容できる別のパターンをもつ芯構成材を示す。図７及び図８に示したパターンは、直線（例えば、図２の窪み３２）及び曲線（例えば、図１の窪み部分１４）の双方の窪みをもつドア外装材(例えば、ドア外装材１０及び３０)にも対応できる。
【００４２】
複合ソフトボードからなる芯構成材を具備する人工ハードボードドア製品の好適な製造方法を以下に説明する。しかしながら、前述の通り、この芯構成材は、複合ドア以外の建築用部材にも用いることができる。加えて、芯構成材は、ファイバーボード以外の材料から作製されたドア外装材又はドア面と結合させて用いることができる。さらに、芯構成材のために選択されたセルロース材料は、意図する芯構成材の用途に応じて変更可能である。適切なタイプのファイバーボード材は、ソフトボード、中間密度ファイバーボード、ハードボード、及びオリエンテッド・ストランドボード、並びに上述の他の材料である。
【００４３】
本明細書に開示した芯構成材を製造するために有用な乾式プロセスの実施例は、先ず、乾燥セルロースファイバーの重量に対して約５０重量％未満の、好適には約２０重量％未満の水分量をもつ適切な微細化されたセルロースウッドファイバを得る。
【００４４】
微細化されたセルロースファイバーは、適切な熱硬化性樹脂バインダーと混合される。ウッドファイバーとバインダー樹脂を混合させるために、ウッドファイバーとバインダー樹脂の吹き付けライン供給又は他の機械的手段を含め、技術的に公知の任意の乾式プロセスを用いることができる。例えば、先ず、吹き付けライン供給によりセルロースファイバーを熱硬化性樹脂バインダーでコーティングする。エアの攪乱によりバインダーがファイバー上で分散する。樹脂コーティングされたファイバーをエアー吹き付けにより支持部材上に吹き付けてマットを形成することにより、樹脂コーティングファイバーを無作為にマット形状とする。任意であるが、マットの形成前又は形成後のいずれかにおいて、ファイバーを蒸気ステップで処理する。これは通常、加熱することによりファイバー中の水分の一部を蒸発させることを含む。
【００４５】
マットを作製するための乾式プロセスで用いられるバインダー樹脂の量は、乾燥セルロースファイバーの重量に対して一般的に約０．５〜２０未満重量％である。しかしながら、他のプロセスパラメータ及び最終製品の意図する用途によって変更可能である。芯構成材中に含まれるウッドファイバーは、芯構成材の乾燥重量に対して少なくとも８０重量％、好適には少なくとも約８５重量％である。バインダー樹脂は、ウッドファイバーの乾燥重量に対して好適には約３〜１５重量％、より好適には約３〜１０重量％用いられる。しかしながら、その量は、他のプロセスパラメータ及び最終製品の意図する用途によって変更可能である。ファイバーボードの製造用に多数の有用なバインダーが技術的に知られており、種々の修飾された又は修飾されていないフェノールホルムアルデヒド樹脂、ユリアホルムアルデヒド樹脂、及び／又はイソシアネート樹脂、並びにこれらの混合物を含む。適切なバインダーの例は、例えば、非特許文献１及び特許文献２に記載されており、ここに参照する。技術的に公知の種々の修飾剤をバインダー樹脂へ添加することができる。
【００４６】
本明細書に開示した芯構成材を製造するために有用な乾式プロセスのマットは、少なくとも約８０重量％の微細化され繊維化されたセルロールファイバーを含む平坦なマットであり、好適には、マットの主表面を濡らす前におけるマットの乾燥重量に対して、全体の水分量が約２０重量％未満であり、より好適には、約２〜１６重量％である。
【００４７】
芯構成材を製造する好適プロセスの重要な特徴によれば、１又は複数の窪みを具備するように成型された各マット表面において、マット厚さの上側及び下側の１０％における平均水分量が、マット厚さの中央部における平均水分量よりも少なくとも２重量％多くなるようにすべきである。この値は、ドア外装材を良好な接着力で主表面へ接着するために十分強度のある主表面を得るべく熱プレス（成型）する以前のマットにおける値である。
【００４８】
マット厚さの中央部における平均水分量よりも少なくとも１つの主表面における表面水分量を４〜２０重量％だけ多くなるように増加させることが好適であるが、それ以前のマットは、その乾燥重量に対して約２〜１６％の水分量を有することが好適である。好適例においては、微細化ウッドファイバーと、バインダー樹脂と、表面を濡らす前における少なくとも２％の水分とを有するマットが、約２〜６インチ(５１〜１５０mm)の厚さを有し、例えば、「プレフォーム」を作製するプレプレス後のマットが約３〜６ポンド／ft３(４８〜９６kg／m３)の密度とする。しかしながら、この厚さは、固化製品(芯構成材)の所望する厚さ、使用するセルロース材料のタイプ、及びプレス条件、並びに他のプロセスパラメータによって広範囲で変更可能である。「プレフォーム」は、プレス又は成型キャビティへ挿入するための十分な構造的一体性を有すると共に、ファイバーと樹脂の混合物を最初に堆積させる下地スクリーンを伴っている。
【００４９】
プレフォームを作製するために、好適例においては、ファイバーとバインダー樹脂とを、スクリーン等の透過性支持構造材上へ堆積させる。最終的な密度が約１０〜３０ポンド／ft３(１６０〜４８０kg／m３)である芯構成材を作製するために、坪量の目標値を１．４ポンド／ft２(６．７g／cm２)とし、約０．９〜３．０ポンド／ft２(０．４３〜１．４g／cm２)の範囲、より好適には約１〜２ポンド／ft２(０．４８〜０．９６g／cm２)の範囲の基本重量でファイバーとバインダー樹脂とを堆積させる。このマットは、支持構造物上に当初堆積されたままの状態で、約１２〜１５インチ(３１０〜３８０mm)までの厚さを有してもよく、技術的に任意の方法でプレ圧縮(プレプレス)されることによりプレフォームを作製する。例えば、対向するローラ又は対向するベルトの間にマット通すことにより行う。それらの間隔は下流方向へ進むにつれて互いに近づくように配置されており、マットの厚さを約６インチ(１５０mm)以下、好適には約２〜６(５１〜１５０mm)インチ、より好適には約３〜４(７６〜１００mm)インチとする。
【００５０】
乾式プロセスにより作製されるファイバーボードは、湿式又は湿乾式プロセス（他の変数、樹脂含有量及びプレス時間等を同じとする）により作製されるファイバーボードほど強くないことが知られている。これは、微細化され繊維化されたファイバーが水スラリー化されると、乾式プロセスで生じるよりも遙かに多くのファイバーの絡み合いが生じるためである。従って、本明細書に開示した芯構成材は、１又は複数の内部窪みを具備するように成型されるとき、かつ商品的に許容できるプレス時間例えば２〜３０分好適には約２０分未満でプレスされるとき、通常の乾式プロセスのファイバーボード製造で得られる表面密度よりも大きな表面密度とするために、プレス前の表面濡らし処理を追加することが必要である。
【００５１】
乾式プロセスのファイバーボード製造プロセスにより作製される芯材料は、十分な表面強度がないため、既存の乾式プロセスにより作製される通常の３ft×７ft(０．９m×２m)の芯構成材に接着剤塗布装置(内部窪みを囲む平坦表面領域にローラで糊付けする装置)で接着剤を塗布するとき、接着剤でコーティングされた平坦表面の少なくとも一部において剥離が生じてしまう。
【００５２】
乾式プロセスによる芯構成材の、上記のプレス後の接着剤塗布ステップにおける表面剥離には、次の２つの主な理由がある。(１)芯構成材へと固化させる際における乾式プロセスマットへの熱伝導が、マット全体に効率的に熱を伝導させるほど十分な水分がほとんど無いために不適切となる。（２）マット中央部への熱伝導が非効率的であるために、マットがその最終厚さまで圧縮される前に芯構成材の表面において樹脂を硬化させるに十分なほどマット表面部分が高温となる結果、表層部がその下層のファイバーと十分に結合されないこととなる。
【００５３】
上記の表面剥離の問題を克服するために、発明者らは、プレスに先立って乾式プロセス形成されるマットの少なくとも１つの主表面に対して水分を付加することにより、表層部(成型キャビティ内へ挿入される時点でマット厚さの１０％に相当する濡らされた表面部分)における平均水分量が、マット厚さの中央部における平均水分量より重量で少なくとも２重量％多くなるようにすることを見出した。例えば、表層部の水分量がマット厚さの中央部の水分量よりも２〜約３２重量％多くなるようにし、好適には表層部の水分量が少なくとも重量で４重量％多くなるように、さらに好適には表層部の水分量が重量で４〜３０重量％多くなるようにし、最適には表層部の水分量が重量で１２〜１８重量％多くなるようにする。これは、マットの乾燥重量に基づく値である。プレスされるマットは、表面を濡らされる前には、マットの乾燥重量に対して２〜１６％の好適な水分を有する。
【００５４】
表面へ水を付加することにより、プレスサイクル中の表層部における樹脂の硬化時間が長くなるため、熱硬化性樹脂が表層部も含めて完全に硬化される前にマットをその最終寸法へと圧縮することができる。これにより、硬化した芯構成材の厚さ全体に亘って強度のある比較的均一な結合状態を生じさせる。このマットの少なくとも１つの主表面に対する「プレス前」の水付加により、芯構成材のプレス前に濡らされた表層部は、芯構成材の平坦なスタイル及びレールの部分に対して接着剤を適用する際に芯構成材から剥離することがない。そして、プレス後の芯構成材は、プレス後のいかなる表面処理に対しても、特に接着剤コーティング工程に対して、表面強度と密度が向上している。任意であるが、マットの上側及び／又は下側の主表面に対してより均一に水を分布させるために、芯構成材表面へ適用する水に界面活性剤又は浸透剤を添加してもよい。適切な界面活性剤又は浸透剤は、芯構成材を成型キャビティから容易に取り外すための離型剤も含んでもよく、表面へ適用される水の約１〜１０重量％、好適には約３〜７重量％、より好適には約２〜５重量％、そして最適には約２．５重量％である。これらには、次のものが含まれる。
Wurts PAT-529/S；SURFYNOL(登録商標) 104H界面活性剤(テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール７５重量％及びエチレングリコール２５重量％)；TORITON X-100界面活性剤(オクチルフェノキシポリエトキシ-エタノール９７重量％及びポリエチレングリコール３重量％)；並びに、RHODASURF DA-639(ポリオキシエチオキシレート(6)イソデシルアルコール)；Akzo Novel Coatings, Inc.の製品番号 819-C029-4クリア・ポストプレス・シーラー等がある。
【００５５】
付加される表面水は、噴射、表面流水、又は公知のコーティング技術等の任意の適切な方法で適用することができる。
【００５６】
プレフォームは、成型キャビティ内へ設置される前に、少なくとも１つの主表面を、好適には双方の主表面を濡らされる。これにより、濡れた１つ又は２つの主表面の表層部は、マット厚さの中央部の平均水分量よりも平均で少なくとも２％多い水分量をもつ。好適には、表層部の方が、プレフォーム面に沿ったプレフォーム厚さ中央部（以下「厚さ中央部」と称する）よりも４〜３０％ほど水分量が多い。１つ又は２つの表層部は、濡れた主表面の外側部分であり、プレフォームの濡れた主要面からプレフォーム厚さの１０％の深さまでマット中へ入った部分である。
【００５７】
プレフォームの１つ又は２つの主表面へ適用される水は、表層部における水分量を厚さ中央部における水分量より少なくとも２重量％、好適には約４〜３０重量％、より好適には約８〜２０重量％だけ多くなるように、十分な量を適用される。プレフォームの１つ又は２つの主表面へ適用される水、又はプレフォームを作製するプレプレスの間に適用される水は、濡れた表面からプレフォーム中へプレフォームの厚さの２０％未満だけ、好適には厚さの１０〜１５％だけ浸透すべきである。プレフォームの厚さの表面側１０％の平均水分量が、厚さ中央部のそれよりも重量で少なくとも２％より多くなる限りにおいて、少量の水、例えば２０重量％未満の水がより深く浸透してもよい。一般的に、水の量は、表面領域に対して約５〜２０g／ft２(５４〜２２０g／m２)だけ、好適には約７〜１５g／ft２(７６〜１６０g／m２)だけ、より好適には約１０g／ft２（１１０g／m２）だけ、双方の主表面全体へ適用される。表層部の水分量を多くすることにより、芯構成材においてより強い緻密な表面を実現すると共に、１つの又は好適には双方の主表面に１又は複数の窪みをもつラミネートのない単一構造として芯構成材を形成するために用いられるプレス又は成型キャビティ内におけるマットの圧縮性を向上させる。最適例では、プレフォームの乾燥重量に対して、プレフォームの厚さ中央部が約５〜８重量％の平均水分量をもち、そしてプレフォーム厚さの上側及び下側の１０％（濡れた表層部）が約８〜２０重量％の平均水分量をもつ。目標とする表層部の水分量は、プレフォーム乾燥重量に対して約１２〜１８重量％であり、特に約１５重量％である。
【００５８】
重要な一実施例においては、プレフォームの下側表層部(下地スクリーンに接する主表面側)を、マットの下側を十分低圧の蒸気に接触させることにより濡らす。この蒸気は、プレフォームの厚さの約１０〜２０％だけマットファイバー上で濃縮され、プレプレス工程(プレフォームの作製工程)中又はプレフォームの完成時に、そしてプレフォームを成型キャビティ内へ設置する前にマットの下側表面へ適用される。マットのプレ圧縮は、マット下側表面が透水性スクリーンに載せられている間に行われるので、プレフォームを作製するために用いる連続処理ラインでマットを圧縮している間に蒸気が容易にスクリーンを通過して下側表面の幅全体に拡がる。
【００５９】
複数のマットをマルチパネル熱プレスに載せている間に、マット下面がマット上面より速い速度で乾燥することがわかっている。これは、マット下面、特に最初に載せられたマット下面が、上側の高温の形付け金型にマット上面を接触させるためにプレスを閉じる前に、先に行ったプレスのためにまだ熱い状態の下側の金型表面と接触するためである。成型キャビティを閉じる前に、マット下面上の水分量をマット上面の水分量と同程度に高く維持するために、マット上面よりマット下面に対してより多くの水を適用することにより、プレス前におけるマット下面の水分の損失を補うことができる。あるいは、マット厚さの約２０％より深くマット下面から蒸気が浸透しないように、十分低い蒸気圧で短時間だけ蒸気を接触させることにより行う。これに加えて／あるいは、プレス後工程において固化した芯構成材の下面の表面密度及び表面強度を向上させることにより行う。例えば、シーラーを用いて芯構成材の下面をコーティングすることにより、固化した芯構成材の下面の強度を向上させることができる表面処理等である。シーラーは、例えば、ポリビニルアセテートであり、Akzo Coatings 社の製品番号 610-C020-264がある。このシーラーの量としては、芯構成材の下面に対して表面当たり約１〜１０g／ft２(１１〜１１０g／m２)、好適には約２〜６g／ft２(２２〜６５g／m２)、最適には約４g／m２(４３g／m２)の活性シーラーを適用する。適切なポストプレス・シーラーは、技術的に公知であり、例えば、Aczo Novel Coating, Inc. のアクリル系シーラーで製品番号No. 610-C020-178及び610-C020-179、Akzo Novel Coatings, Inc.の製品番号 819-C029-4クリア・ポストプレス・シーラー等がある。
【００６０】
表面への水付加によりマットの加熱された表面における樹脂の硬化を十分に遅らせることにより、完成した芯構成材のプレス後の表面処理工程、特に接着剤塗布工程における剥離を防止できることが判明した。しかも、このことは、本発明の芯構成材の製造に必要なプレス時間全体を不都合なほどに遅延させることなく実現できる。理想的には、上述の通り表面へ水付加した後においても、プレス時間全体が約３０分以下、好適には約１０分以下、より好適には約２〜６分以下、通常は約４分でバインダー樹脂が完全に硬化することにより、芯構成材を熱プレスにおいて完全に固化することができる。
【００６１】
芯構成材全体の強度のために、商品的製造に適した十分短いプレス時間で、前述の望ましくない「プレ硬化（早すぎる表面樹脂硬化）」を排除すると同時に芯構成材全体に亘って熱硬化樹脂を実質的に硬化させることができる適切なゲルタイムをもつ樹脂の例は、以下の通りである。以下に例として挙げた、低速、中速及び高速の硬化速度をもつ樹脂は、次に示した芯構成材特性を実現する。
【００６２】
＜低速フェノール樹脂＞  例：GEORGIA PACIFIC 99C28、ゲルタイム５７分
低速樹脂は、硬化が遅く、良好な表面を実現する。プレス前の表面水処理はさほど重要ではない。低速硬化は、同じプレス時間の場合に全体の強度が低くなる。プレス時間は７〜１５分長くなることがある。特定用途のために表面強度を改善する必要がある場合に用いられる。
【００６３】
＜中速フェノール樹脂＞  例：GEORGIA PACIFIC 169C21、ゲルタイム２９分
好適実施例：プレス前の表面水処理との組合せで良好な表面と、一般に用いられる４分サイクルで良好な強度が得られる。
【００６４】
＜高速フェノール樹脂＞  GEORGIA PACIFIC 106C77、ゲルタイム２０分
高速樹脂は、良好な全体強度が得られると共に最短サイクルを実現する。高速樹脂は表面が不良である。適切な表面強度のためには、プレス前及びプレス後の表面処理が重要となる。
【００６５】
プレス内にマットを設置したならば、マットを高温及び高圧下で成型する。プレス温度は、好適には約２７５〜５５０°Ｆ(１３５〜２８８°Ｃ)の範囲、より好適には約３９０〜４５０°Ｆ(１９９〜２３２°Ｃ)の範囲である。そしてプレス圧力は、好適には約４００〜８５０psi(２．８〜５．９MPa)の範囲、より好適には約６００〜８００psi(４．１〜５．５MPa)の範囲である。プレス時間は、一般に、約２０秒〜約３０分の範囲、より好適には、約１分〜約１０分の範囲、最適には約２分〜約６分の範囲である。しかしながら、これらの条件は、所望する最終製品に応じて変更可能でありかつ所望する最終製品に応じて当業者が変更できる。この高温及び高圧に曝されると、熱硬化性樹脂が硬化し、マットは一体的な固化構造物へと圧縮される。ソフトボードの芯構成材の全体密度は、好適には約１０〜３０ポンド／ft３(１６０〜４８０kg／m３)の範囲、より好適には約１２〜２５(１９２〜４００kg／m３)の範囲、最適には約１３〜１８(２０８〜２８８kg／m３)の範囲である。プレスされたソフトボード(芯構成材)の密度は、成型窪みのある領域と、窪みを取り囲む平坦領域とでは大きく異なる。双方の領域における密度は、プレスされるマットの基本重量、芯構成材の所望する究極の厚さ、及び窪みの深さに依存する。しかしながら、１つの芯構成材においては、異なる窪みにおける密度のばらつき、及び、窪みを取り囲む異なる平坦領域における密度のばらつきを最小限とすべきである。このような製品の全体比重は約０．２〜０．６の範囲、好適には約０．２〜０．５の範囲、そして最適には約０．２〜０．３の範囲であり、窪み領域の比重は高くとも約１．２、そしてそれよりも厚い平坦領域の比重は一般に約０．２〜０．５である。
【００６６】
好適な方法においては、約２〜６インチの厚さをもつ乾式プロセスのプレフォームであるマットが、最終寸法（例えば、厚さ１．３７５又は１．５インチ(３５又は３８mm)）へと１回の熱プレス処理でプレスされ、同時にドア外装材の窪みを受容する凹部を１つ又は２つの主表面に対して形成する。別のやや好適でない実施例では、複数のソフトボードの「ブランク」をセルロースマットからプレスし、そしてプレスされたソフトボードブランクを所望する厚さとするために別のプレプレスされたブランクと結合（例えば、ラミネート）させる。このソフトボードラミネートウッドブランクは、好適には、各々が約３／８インチ(９．５mm)の厚さで製造される。複数のブランクは、所望する最終厚さとするために互いにラミネートすることができる。最終厚さは、好適には約３／４〜３(１９〜７６mm)インチであり、より好適には約１〜１．７５(２５〜４５mm)インチであり、例えば約１．１２５(２９mm)インチ又は約１．５(３８mm)インチである。ラミネート結合のためにカゼイン又はポリビニルアセテート等の任意の適切な接着剤を用いることができる。
【００６７】
前述のパターン化されたドア外装材窪みを受容する凹部すなわち窪みは、ソフトボード芯構成材の固化中に、芯構成材の各主表面に対して約１／２インチ(１３mm)の深さで成型され、例えば図６又は図７に示す構造とされる。芯構成材の対向する両面上の成型された窪み同士の間の距離は、好適には、約１／８〜１／２インチ(３．２〜１３mm)の範囲である。
【００６８】
芯構成材の表面に成型されて落ち込んだ窪みに対して、玉縁又は玉縁と湾状のデザインを施すことができる。例えば、図１のドア外装材１１の領域１２及び１３のごときものである。このように成型される窪みは、前述の複数型式のドア外装材に用いることができる「マスター」芯構成材を設ける方法と組み合わせて利用できる。
【００６９】
芯構成材が作製されたならば、前述の２枚のドア外装材及び枠構造物と組み合わせる。任意の型式のドア外装材を本発明の方法及び製品と共に用いることができるが、厚さ約１／８インチ(３．２mm)の汎用的なハードボードドア外装材が好適である。
【００７０】
本発明により、多くの異なるサイズ芯構成材を製造できる。例えば、外郭の厚さ約１．３７５インチ(３５mm)のドア外装材組立品の内側に厚さ約１．１２５インチ(２９mm)の芯構成材を入れることができる。このようなドアは、好適には家庭内用途に好適に用いられる。厚さ約１．５インチ(３８mm)の芯構成材は、外郭の厚さ約１．７５インチ(４５mm)のドア外装材組立品の内側に入れることができる。このようなドアは、重量と防護機能を備えており、屋内ドア又は屋外ドアとして用いることができ、かつ種々の商業用及び工業用のドア用途に用いられる。
【００７１】
芯構成材をドア外装材へ結合する好適な接着剤には、例えば、カゼイン若しくはポリビニルアセテート又はこれらの誘導体が含まれる。接着剤は、ドア外装材及び／又は枠部材が芯構成材と接触することになる箇所の全て、例えば窪みを取り囲む全ての平坦面に塗布することが好適である。本発明のドアは、好適にはレール及びスタイルの支持構造物を用いる。しかしながら、本発明のプロセスの使用において、ロックブロックの必要性を回避してもよいことを考慮する。
【００７２】
上述のように、本発明の芯構成材は、好適には、ドア製品又は他の建築用部材に対し、有益な重量と遮音性を付与すると同時に、既存の芯構成材より時間を要せずかつ作業負担がない。さらに、芯構成材は、実質的な構造的安定性を実現することができる。ファバーボードドア外装材と本発明の芯構成材とを有するドアは、好適には、（例えば、望ましい重量をもつ結果として）天然木ドアと同じスイングシャットに対する感覚と機能を実現する。さらに、本発明の芯構成材をもたない同様のドアの特性と比べて、ドアの遮音性と難燃性が大幅に改善された。
以上の説明は、明確な理解のためのものであり、不要な限定をされるべきではなく、本発明の範囲内の変更は当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の方法及び製品による２枚パネルドアの実施例の前面図である。
【図２】本発明の方法及び製品による６枚パネルドアの実施例の前面図である。
【図３】ドアの前面における凹凸曲線の詳細を示す図１のライン３−３に沿った断面図である。
【図４】本発明の方法及び製品によるドアの芯構成材と周縁枠とをもつ、パネル付き複合ドアの図２のライン４−４に沿った断面図である。
【図５】本発明の方法及び製品によるドアの別の芯構成材と周縁枠とをもつ、パネル付き複合ドアの図２のライン４−４に沿った断面図である。
【図６】本発明の方法及び製品による芯構成材の前面図である。
【図７】複数形式のパネル付きドア外装材に用いることができる、本発明の方法及び製品による芯構成材の前面図である。
【図８】複数形式のパネル付きドア外装材に用いることができる、本発明の方法及び製品による別の芯構成材の前面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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