(57)【要約】【課題】高密度のストランドボードであっても、一般的な密度のストランドボードを得る際に要するプレス圧力と同程度のプレス圧力で成形できるようにして、特殊な設備を用いることなく高い生産効率で生産できるようにする。【解決手段】プレス成形前のストランド５に対し、第１処理工程Ｐ２ａとその後の第２処理工程Ｐ２ｂとからなる前処理工程Ｐ２を行う。第１処理工程Ｐ２ａでは、ストランド５に対しビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行い、第２処理工程Ｐ２ｂでは、ストランド５に対しロールプレス処理又は平板プレス処理を行う。このような前処理工程Ｐ２により、プレス成形時に４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高密度を有するストランドボードＢを成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合状態の多数の切削片からなる木質材、又は単板からなる木質材を複数層に積層した状態でプレス成形により圧締して一体化することにより、高密度の木質積層材を製造する方法であって、
上記プレス成形前の木質材に対し、該木質材を物理的に圧縮処理する物理的処理、木質材を高周波の照射により内部から誘電加熱して軟化させる高周波処理、木質材に高温度及び高圧力を加える高温高圧処理、高圧水により木質材の表面に微細な傷を形成する高水圧処理、木質材を飽水状態にしてから真空条件下において木質材から水分を放出させる脱気・脱水繰り返し処理、木質材をアルカリ処理する化学処理のうちの少なくとも１つを行う前処理工程を備えており、
上記前処理工程の処理により、上記プレス成形時に４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する高密度木質積層材を成形することを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
物理的処理は、木質材を叩いて圧縮変形させるビーティング処理、木質材をロールプレス装置で圧縮するロールプレス処理、又は木質材を平板プレス装置で圧縮する平板プレス処理を含んでいることを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前処理工程は、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行う第１処理工程と、ロールプレス処理又は平板プレス処理を行う第２処理工程との少なくとも一方からなることを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前処理工程は、第１処理工程の後に第２処理工程を行うことを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度の木質積層材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、アピトンやクルインといった広葉樹からなる南洋材が少なくなってきており、良質な単板を安価で入手することが困難となっている。そのため、それらの南洋材を用いた合板の品質低下が大きな問題となっている。合板の代替材料としてＯＳＢ（Oriented Strand Board）等の木質繊維板が用いられつつあるが、一般的な密度のＯＳＢでは十分な強度を得ることができない。
【０００３】
そこで、従来、例えば特許文献１には、最大で７００ｋｇ／ｍ３の高い密度を有し、長さが少なくとも７ｍあり、主負荷方向における曲げ弾性係数として少なくとも７０００Ｎ／ｍｍ２である大型のＯＳＢプレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３０７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この特許文献１の技術のように、７００ｋｇ／ｍ３以上の高密度のＯＳＢプレートを成形するときには、パンクのリスクを考慮した特殊な設備が必要となる。そのため、その特殊な設備を用いなければ、それ以上の高密度化が難しく、しかも生産効率も低いという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高密度の木質積層材を製造するに当たり、その工程に工夫を加えることにより、高密度の木質積層材であっても一般的な密度の木質積層材を得る際に必要なプレス圧力と同程度のプレス圧力で成形できるようにして、高密度の木質積層材を特殊な設備を用いることなく高い生産効率で生産できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成すべく、この発明では、木質材の積層体をプレス成形する前に、その木質材自体に対し、木質材を軟化させないしは圧縮する（潰す）特定の前処理をすることとした。
【０００８】
具体的には、第１の発明は、集合状態の多数の切削片からなる木質材、又は単板からなる木質材を複数層に積層した状態でプレス成形により圧締して一体化することにより、高密度の木質積層材を製造する方法が対象である。
【０００９】
そして、この方法は、上記プレス成形前の木質材に対し、該木質材を物理的に圧縮処理する物理的処理、木質材を高周波の照射により内部から誘電加熱して軟化させる高周波処理、木質材に高温度及び高圧力を加える高温高圧処理、高圧水により木質材の表面に微細な傷を形成する高水圧処理、木質材を飽水状態にしてから真空条件下において木質材から水分を放出させる脱気・脱水繰り返し処理、木質材をアルカリ処理する化学処理のうちの少なくとも１つを行う前処理工程を備えており、この前処理工程の処理により、上記プレス成形時に４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する高密度木質積層材を成形することを特徴とする。
【００１０】
この第１の発明では、木質材を複数層に積層した状態でプレス成形により圧締して一体化し木質積層材を成形するとき、そのプレス成形前の前処理工程において木質材に対する前処理が行われる。すなわち、その前処理工程では、木質材に対し物理的処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが行われる。そして、この前処理後の木質材が複数層に積層され、その状態でプレス成形により圧締されて一体化され、高密度の木質積層材が得られる。こうしてプレス成形前に、予め木質材の前処理が行われて、その木質材が軟化されないし圧縮される（潰される）ことで、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高い密度を有する高密度木質積層材であっても、一般的な密度の木質積層材を得る際に要するプレス圧力と同程度の４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で成形することができるようになる。そのため、高密度の木質積層材をパンクのリスクを考慮した特殊な設備を用いることなく生産でき、その生産効率を高めることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、上記物理的処理は、木質材を叩いて圧縮変形させるビーティング処理、木質材をロールプレス装置で圧縮するロールプレス処理、又は木質材を平板プレス装置で圧縮する平板プレス処理を含んでいることを特徴とする。
【００１２】
この第２の発明では、物理的処理はビーティング処理、ロールプレス処理又は平板プレス処理を含んでいるので、これらの処理によって木質材に対し望ましい物理的処理を行うことができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、上記前処理工程が、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行う第１処理工程と、ロールプレス処理又は平板プレス処理を行う第２処理工程との少なくとも一方からなることを特徴とする。
【００１４】
この第３の発明では、木質材に対する前処理工程が第１及び第２処理工程の少なくとも一方であり、これら第１及び第２処理工程によって望ましい前処理を容易に行うことができる。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、上記前処理工程は、第１処理工程の後に第２処理工程を行うことを特徴とする。
【００１６】
この第４の発明では、木質材に対する前処理として、まず、第１処理工程において、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが行われ、その後の第２処理工程において、ロールプレス処理又は平板プレス処理が行われる。このように第２処理工程の前に第１処理工程を経由させることで、第２処理工程のみを前処理工程とする場合に比較して、当該第２処理工程で行われるロールプレス処理又は平板プレス処理で必要な圧力が小さくて済み、その分、木質材の破壊等を抑制することができ、木質積層材の強度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によると、木質材を複数層に積層した状態でプレス成形により圧締して一体化し木質積層材を成形するときに、その成形前の木質材に対し特定の前処理を行うことにより、プレス成形時に一般的な密度の木質積層材を得る際に要するのと同程度の４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高い密度を有する高密度木質積層材を成形することができ、その高密度木質積層材を特殊な設備を用いることなく高い生産効率で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るストランドボードの製造工程を示すブロック図である。
【図２】図２は、製造されたストランドボードの斜視図である。
【図３】図３は、ストランドボードにおけるストランド層の積層状態を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施例１，２及び比較例１，２の試験結果を示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係るストランドボードの密度分布を示す図である。
【図６】図６は、比較例１に係るストランドボードの密度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る高密度木質積層材としての高密度ストランドボードＢの製造方法の製造工程を示し、図２及び図３は、その製造方法によって製造されたストランドボードＢを示している。最初に、このストランドボードＢについて説明する。
【００２１】
図２及び図３に示すように、ストランドボードＢは、複数層（図示例では５層）の木質材層としてのストランド層１，１，…を備えている。各ストランド層１は、切削片としての多数のストランド５，５，…（木質材）の集合体からなり、そのストランド５，５，…の集合体が複数層に積層されて一体化されることで、複数のストランド層１，１，…が形成されている。
【００２２】
図２及び図３は、複数のストランド層１，１，…の全ての厚さが互いに等しい例を示している。すなわち、図２及び図３の上側を表側とし、下側を裏側とした場合、表裏面のストランド層１，１の厚さと、表裏中間の３層のストランド層１，１，…の厚さとが同じである。尚、複数のストランド層１，１，…の厚さは、複数種類の厚さになるように異なっていてもよい。また、ストランド層１，１，…の層数は複数層であればよい。これらストランド層１，１，…の厚さ及び層数は、ストランドボードＢの用途等に応じて適宜変更することができる。
【００２３】
各ストランド５は、例えば繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．３〜２ｍｍ程度の薄板片又は削片である。
【００２４】
ストランド５に用いる樹種は特に限定されず、例えば南洋樹や広葉樹を用いてもよいし、それ以外の樹種を用いてもよい。具体的には、例えばスギ、ヒノキ、ベイマツ等のファー材、アカシア、アスペン、ポプラ、パイン系（ハードパイン、ソフトパイン、アタパイン、ラジアータパイン等）、バーチ、ゴム（ゴムの木）等が例示されるが、これらの樹種に限定されず、さらに様々な樹種を用いることができる。様々な樹種としては、サワラ、ヒバ、カヤ、栂、槙、種々の松、桐、楓、樺（白樺）、椎、ブナ、樫、樅、櫟、楢、楠、ケヤキ等の国産材、米ヒノキ、米ヒバ、米杉、米樅、スプルース、米栂、レッドウッド等の北米材、アガチス、ターミナリア、ラワン、メランチ、センゴンラウト、ジュンコン、カメレレ、カランパヤン、アンベロイ、メリナ、チーク、アピトン、センゴンラウト等の南洋材、バルサ、セドロ、マホガニー、リグナムバイタ、アカシアマンギューム、地中海松、竹、コウリャン、カメレレのような他の外材等があり、どのような材料でも使用可能である。
【００２５】
ストランド５の物性に関し、その密度は３００〜１１００ｋｇ／ｍ３程度であることが好ましく、３８０〜７００ｋｇ／ｍ３であることがより好ましい。密度が３００ｋｇ／ｍ３以下であると、同密度・同強度のストランドボードＢを形成するために必要な積層マットの厚さが大きくなるとともに、後述するプレス成形工程Ｐ５での熱圧プレス処理に係るプレス圧を高める必要があるからである。
【００２６】
一方、ストランド５の密度は１１００ｋｇ／ｍ３を超えてもよいが、そのようなストランド５を容易に得ることが難しいからである。すなわち、１１００ｋｇ／ｍ３を超えるストランド５を容易に得ることができるのであれば、密度の上限値は１１００ｋｇ／ｍ３に限定されず、さらに高い値であってもよい。
【００２７】
また、ストランド５の含水率は、２〜２０％程度であることが好ましく、２〜８％であることがより好ましい。含水率が２％未満の場合、プレス成形工程での熱圧プレス処理において軟化に時間がかかってプレス時間が長くなり、強度が下がる虞れがある。
【００２８】
一方、ストランド５の含水率が２０％を超えると、同熱圧プレス処理において加熱・圧縮に時間がかかり、パンクし易くなるためであり、さらには接着剤の硬化が阻害されて強度が下がる虞れある。
【００２９】
各ストランド層１内において、多数のストランド５，５，…は、その繊維（図示せず）に沿った方向である繊維方向（ストランド５の長手方向）が所定の方向に沿うように配向されている。このとき、図２にも示すように、各ストランド層１内において、ストランド５，５，…の繊維は必ずしも正確に同一方向を向いている必要はない。換言すると、配向されたストランド５，５，…の繊維方向が互いに平行になっている必要はない。すなわち、繊維の方向が所定の基準方向に対してある程度（例えば２０°程度）傾いているストランド５，５，…が含まれていてもよい。
【００３０】
また、この実施形態では、複数層のストランド層１，１，…は、隣接するストランド層１との間でストランド５，５，…の繊維が互いに直交ないし交差する方向に沿って延びるように積層されて一体化されている。すなわち、５層のストランド層１，１，…では、表面層のストランド層１（図２及び図３の上端の層）と裏面層のストランド層１（同下端の層）とにおいて、これらの層１，１を構成するストランド５，５，…の繊維方向が同じ方向に沿って延びている。
【００３１】
この他、上記とは異なり、複数層のストランド層１，１，…は、隣接するストランド層１との間でストランド５，５，…の繊維が互いに平行ないし略平行になって延びるように積層されて一体化されていてもよい。
【００３２】
また、ストランドボードＢにおけるストランド層１，１，…の密度は互いに同じ程度であってもよく、或いは異なっていてもよい。後者の場合、ストランドボードＢにおけるストランド層１，１，…のうちの少なくとも１層が、他のストランド層１よりも密度の高い高密度ストランド層とされ、残りの他のストランド層１は低密度ストランド層とされているものとする。この「ストランド層１の密度」とは、ストランド５そのものの密度ではなく、それらの集合体であるストランド層１自体の密度を指している。
【００３３】
そして、上記ストランドボードＢ全体の密度は、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３であって高密度とされている。
【００３４】
次に、この実施形態に係るストランドボードＢの製造方法について図１に基づいて説明する。この製造方法は、ストランド生成工程Ｐ１、ストランド前処理工程Ｐ２、接着剤塗布工程Ｐ３、フォーミング工程Ｐ４（マット形成工程）及びプレス成形工程Ｐ５（成形圧縮工程）を有する。
【００３５】
（ストランド生成工程）
ストランドボードＢの製造方法では、まず、多数のストランド５，５，…（木材等の切削片）を得るためのストランド生成工程Ｐ１を行う。この工程Ｐ１は、例えば切削機により原材料（原木）を切削する切削工程を含み、その切削によってストランド５，５，…を生成する。原材料としては、丸太や間伐材等の成木、建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材等を用いる。
【００３６】
（ストランド前処理工程）
上記のストランド生成工程Ｐ１の後、得られた多数のストランド５，５，…に対し、ストランド前処理工程Ｐ２を施す。この前処理工程Ｐ２は、ストランド５を軟化させないしは圧縮する（潰す）ことで、後処理のプレス成形工程Ｐ５において例えば４Ｎ／ｍｍ２程度の低いプレス圧（圧締圧力）による低圧プレスを可能とするためのものであり、物理的処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰返し処理、化学処理の少なくとも１つを行う。
【００３７】
具体的には、前処理工程Ｐ２は、第１処理工程Ｐ２ａと、その後に行われる第２処理工程Ｐ２ｂとに分けられている。第１処理工程Ｐ２ａでは、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行い、第２処理工程Ｐ２ｂでは、ロールプレス処理又は平板プレス処理を行う。上記第１処理工程Ｐ２ａでのビーティング処理と、第２処理工程Ｐ２ｂでのロールプレス処理及び平板プレス処理とは、いずれもストランド５を物理的に圧縮処理する上記物理的処理である。
【００３８】
第１処理工程Ｐ２ａで行われるビーティング処理は点圧縮方法であり、金属鍛造処理と同様に、連続的に並べられた複数のスプリングハンマー等によりストランド５を叩いて圧縮変形させる。このことにより、ストランド５を破壊することなく圧縮して高密度化する。
【００３９】
また、上記高周波処理は、誘電体（不導体）としてのストランド５に高い周波数の電磁波（高周波）を電極間等で例えば２分間程度照射して、そのストランド５を内部から誘電加熱して軟化させる方法である。この方法により、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。特に、ストランド５が含水率の高い木材で構成されている場合、高周波の照射に伴って木材中の水分への電磁波の吸収により発熱して木材内部の蒸気圧が増大し、その内部の水分が熱水ないし水蒸気となって外側に向かって移動し、その過程で木材が著しく軟化するようになる。
【００４０】
また、高温高圧処理は、ストランド５を圧力釜に入れて高温度及び高圧力を加えることにより、ストランド５（木質材）の細胞壁にダメージを与えて軟化させる方法である。その処理条件は例えば１８０℃の温度、１０Ｂａｒ程度の圧力で２分間程度とする。この方法でも、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。
【００４１】
さらに、高水圧処理は、ストランド５を金網等のメッシュ材中に均一にフォーミングし、そのメッシュ材を通して例えば２００ＭＰａ程度の高圧水によりストランド５の表面に微細な傷を形成する方法である。このことにより微細な破壊が生じて軟化したストランド５を得ることができる。
【００４２】
また、脱気・脱水繰返し処理は、ストランド５を飽水状態にしてからバッチ式の釜に投入し、その釜の内部を減圧により真空状態にしてストランド５から水分を放出させることにより、ストランド５（木質材）の細胞壁の破壊を促進させて軟化させる方法である。この方法でも、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。
【００４３】
そして、化学処理はストランド５に例えば水酸化ナトリウム等を加えてアルカリ処理を行うことにより、ストランド５そのものの可塑化を促進させて軟化させる方法である。水酸化ナトリウムによって処理する場合、例えば１０〜１５％の濃度の水酸化ナトリウム水溶液にストランド５を一定時間浸漬させる。或いは１０〜２０％の濃度の水酸化カリウム水溶液にストランド５を一定時間浸漬させてもよい。この方法でも、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。
【００４４】
これに対し、第２処理工程Ｐ２ｂで行われるロールプレス処理は線圧縮方法であり、多数のストランド５，５，…（木質材）を均一に落下するようにロールプレス装置（図示せず）に投入して加圧する。そのとき、プレス条件として例えば温度を室温〜２５０℃とし、熱圧ロール間のクリアランスを０．２ｍｍ程度とし、送り速度は５０ｍ／分程度とし、圧縮率を３０〜６０％程度とする。このことにより、ストランド５を破壊することなく圧縮し、高密度化されたストランド５を得るようにしSている。
【００４５】
また、平板プレス処理は面圧縮方法であり、熱圧平板プレス装置（図示せず）にストランド５，５，…（木質材）を投入して熱圧する。プレス条件としては例えば１２０℃の温度、４Ｎ／ｍｍ２程度のプレス圧力で５分間程度とする。その際の圧縮率は１０〜３０％程度となる。この方法でも、ストランド５を破壊することなく圧縮して高密度化する。
【００４６】
上記高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰返し処理、化学処理を行う場合には、その処理後にストランド５を必要に応じて乾燥させ、処理後の状態を維持する。
【００４７】
尚、前処理工程では、第１及び第２処理工程Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの順序を逆にして、第２処理工程Ｐ２ｂの後に第１処理工程Ｐ２ａを行ってもよく、或いは第１及び第２処理工程Ｐ２ａ，Ｐ２ｂのうちの一方のみを行ってもよい。しかし、第２処理工程Ｐ２ｂで行われるロールプレス処理又は平板プレス処理で必要な圧力が小さくて済み、ストランド５の破壊等を抑制してストランドボードＢの強度を高くできる点では、第１処理工程Ｐ２ａの後に第２処理工程Ｐ２ｂを行うのが好ましい。
【００４８】
（接着剤塗布工程）
このようにして多数のストランド５，５，…が得られると、その後、それらストランド５，５，…に接着剤を塗布する接着剤塗布工程Ｐ３を行う。接着剤として、例えばイソシアネート系の接着剤を用いることができ、その他、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂などのアミン系接着剤を用いてもよい。
【００４９】
（フォーミング工程）
次に、多数のストランド５，５，…を配向して積み重ねたストランド集合体を形成し、そのストランド集合体をさらに多段に積層して積層マットを形成するフォーミング工程Ｐ４（マット形成工程）を行う。
【００５０】
具体的には、接着剤が塗布された多数のストランド５，５，…を、マット成形装置等により繊維が所定の基準方向に向くように配向させながら例えば厚さ７〜１２ｍｍ程度になるまで積み重ねて、一定の厚さを有するストランド集合体を形成する。尚、ストランド集合体の厚さは上記の値に限定されず、７ｍｍ未満であっても１２ｍｍを超えてもよい。
【００５１】
このようにして、一定の厚さを有するストランド集合体が形成されると、その後、そのストランド集合体の上に、それとは繊維方向が例えば直交ないし交差するように配向されたストランド５，５，…を積み重ねて、同様に一定の厚さを有する別のストランド集合体を形成する。
【００５２】
以後、上記と同様にして、ストランド集合体の積み重ねを目的の積層数（例えば５層）となるまで繰り返し、そのときに隣接するストランド集合体においてストランド５，５，…の繊維方向を互いに直交ないし交差させる。このようにして積層マットを形成する。図２及び図３に示すように、５層のストランド層１，１，…からなるストランドボードＢの場合、その５層の積層マットの厚さは例えば３５〜６０ｍｍ程度である。
【００５３】
尚、積層マットにおけるストランド集合体の層数は、ストランドボードＢの層数に応じて決定されるものである。
【００５４】
また、ストランド層１を構成するストランド５，５，…の密度は、複数のストランド層１，１，…間において互いに同程度であってもよいし、互いに異なる程度であってもよい。
【００５５】
（プレス成形工程）
このようにして複数のストランド集合体が積層された積層マットが形成された後、プレス成形工程Ｐ５（成形圧縮工程）を行う。このプレス成形工程Ｐ５では、積層マットを熱圧プレス装置により所定の圧力及び温度での熱圧プレス処理により圧締して一体に成形する。この熱圧プレス処理に係る圧締圧力は４Ｎ／ｍｍ２以下であり、プレス時間は例えば１０〜２０分間である。尚、プレス時間は、ストランドボードＢ（完成品）の厚さによって変動するものであり、１０分未満で終了する場合もあれば、２０分よりも長い時間を要する場合もある。また、熱圧プレス装置による熱圧プレス処理の前に、加熱装置による予備加熱処理を行ってもよい。
【００５６】
以上のような工程Ｐ１〜Ｐ５を経て、密度が７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３でありかつ曲げ強度としてのＭＯＲ（Modulus of Rupture）が８０〜１５０Ｎ／ｍｍ２のストランドボードＢが製造される。
【００５７】
この実施形態では、ストランド５，５，…の集合体を複数層に積層した状態でプレス成形により圧締して一体化しストランドボードＢを成形するとき、プレス成形工程Ｐ５前のストランド前処理工程Ｐ２においてストランド５に対する前処理が行われる。その前処理工程Ｐ２では、第１処理工程Ｐ２ａと、その後の第２処理工程Ｐ２ｂとが行われ、第１処理工程Ｐ２ａではビーティング処理（物理的処理）、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが、また第２処理工程Ｐ２ｂではロールプレス処理又は平板プレス処理（いずれも物理的処理）がそれぞれ行われる。
【００５８】
そして、この前処理されたストランド５の集合体がフォーミング工程Ｐ４（マット形成工程）で複数層に積層され、その状態でプレス成形工程Ｐ５においてプレス成形により圧締されて一体化され、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の密度を持つ高密度ストランドボードＢが得られる。
【００５９】
したがって、こうしてプレス成形工程Ｐ５におけるプレス成形前に前処理工程Ｐ２において、予めストランド５の前処理が行われて、そのストランド５が軟化されないし圧縮される（潰される）ることで、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高い密度を有するストランドボードＢであっても、一般的な密度のストランドボードを得る際に必要なプレス圧力と同程度の低い４ｋＮ／ｍｍ２以下の圧締圧力で成形することができるようになる。そのため、高密度のストランドボードＢをパンクのリスクを考慮した特殊な設備を用いることなく生産でき、その生産効率を高めることができる。
【００６０】
特に、ストランド前処理工程Ｐ２では、まず、第１処理工程Ｐ２ａにおいて、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが行われ、その後の第２処理工程Ｐ２ｂにおいて、ロールプレス処理又は平板プレス処理が行われる。このように第２処理工程Ｐ２ｂの前に第１処理工程Ｐ２ａを経由させることで、第２処理工程Ｐ２ｂのみを前処理工程とする場合に比較して、その第２処理工程Ｐ２ｂで行われるロールプレス処理又は平板プレス処理で必要な圧力が小さくて済み、その分、ストランド５の破壊等を抑制することができ、ストランドボードＢの強度を高くすることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、ストランド５，５，…の集合体をボード状に積層した高密度ストランドボードＢの製造方法について説明したが、本発明はこのようなストランドボードＢの製造方法に限定されない。例えば厚さ及び幅に大きな差がない断面矩形状（角材状）の複数のストランド層が積層された高密度のストランド材（木質積層材）の製造方法にも適用することができる。その場合、高密度のストランド材は根太や柱等の用途として利用できる。
【００６２】
さらに、上記実施形態は、集合状態の複数のストランド５，５，…で構成された複数のストランド層１，１，…が積層された状態で一体化されたストランドボードＢの製造方法の例である。しかし、本発明は、例えば合板やＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber）の製造方法であっても適用することができる。具体的には、ストランド５の集合体に代えて単板とすればよい。すなわち、合板やＬＶＬの場合、各木質材層はそれぞれ少なくとも１枚の単板によって構成される。
【００６３】
この木質積層材としての合板やＬＶＬを製造する場合、その製造方法は一般的な合板やＬＶＬの製造方法を採用することができる。具体的には、切削機により丸太や間伐材等の生木を切削して単板を生成する。次いで、その単板に対し上記実施形態と同様にして前処理工程Ｐ２を行い、その後に複数枚の単板を単板間に接着剤を介在させた状態で、ＬＶＬでは隣接する単板の繊維方向が同じ方向に、また合板では隣接する単板の繊維方向が互いに直交する方向にそれぞれ積層する。しかる後、単板の積層体をプレス成形工程Ｐ５において冷圧プレスや熱圧プレスにより成形して接着剤を硬化させればよい。その場合も、密度が７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３でありかつ曲げ強度が８０〜１５０Ｎ／ｍｍ２の合板やＬＶＬが製造される。
【実施例】
【００６４】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００６５】
（実施例１）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３００〜４５０ｋｇ／ｍ３のヒノキ製のストランドに対し、前処理工程としてロールプレス処理を行った。ロールプレス処理のプレス条件として温度を２５０℃とし、熱圧ロール間のクリアランスを０．５ｍｍとし、送り速度は１．５ｍ／分とし、圧縮率を４０％とした。そのロールプレス処理後の多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる３７ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧４Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度８１８ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．４ｍｍのストランドボードを得た。これが実施例１である。
【００６６】
この実施例１について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を図４に示す。さらに、密度分布測定装置（ELECTRONIC WOOD SYSTEMSGMBH社製の「DENSE-LAB X」）を用いて、ストランドボードの厚さ方向（積層方向）の密度分布を測定した結果を図５に示す。
【００６７】
（実施例２）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３のベイマツ製のストランドに対し、前処理工程としてロールプレス処理を行った。プレス条件は実施例１と同じである。そのロールプレス処理後の多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる３６ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧４Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度８３２ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．２ｍｍのストランドボードを得、それを実施例２とした。この実施例２について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図４に示す。
【００６８】
（比較例１）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３００〜４５０ｋｇ／ｍ３のヒノキ製のストランドに実施例１や実施例２のような前処理を行わず、その多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる４２ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧８Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度７７９ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．７ｍｍのストランドボードを得、それを比較例１とした。この比較例１について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図４に示す。さらに、密度分布測定装置（DENSE-LAB X、ELECTRONIC WOOD SYSTEMSGMBH社製）を用いて、ストランドボードの厚さ方向（積層方向）の密度分布を測定した結果を図６に示す。
【００６９】
（比較例２）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３のベイマツ製のストランドに実施例１や実施例２のような前処理を行わず、その多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる３５ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧８Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度８１２ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．４ｍｍのストランドボードを得、それを比較例２とした。この比較例２について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図４に示す。
【００７０】
尚、上記曲げ試験は、IICL_Floor_Performance TB001 Ver.2に準じて行った。寸法変化試験及び吸水試験は、合板の日本農林規格の煮沸繰り返し試験に準じて行った。
【００７１】
図４の結果を考察するに、実施例１は比較例１に比べて、密度が高く、曲げ強度としてのＭＯＲ（Modulus of Rupture）、ＭＯＥ（Modulus of Elasticity）がいずれも高いことが判る。寸法変化率、吸水率は、実施例１と比較例１とで同等の値である。同様に、実施例２は比較例２に比べて、密度が高く、曲げ強度、ＭＯＲがほぼ同等で、ＭＯＥが高いことが判る。寸法変化率、吸水率は、実施例２と比較例２とで同等の値である。
【００７２】
そして、実施例１，２を比較例１，２と比較したとき、実施例１，２のように、ストランドにロールプレス処理による前処理をした後に積層マットを形成して熱圧プレスを行うことで、熱圧プレスのプレス圧が４Ｎ／ｍｍ２の低いプレス圧であっても、比較例１，２よりも高い密度のストランドボードを成形できていることが判る。
【００７３】
また、図５及び図６の結果を考察するに、実施例１は比較例１に比べて、複数のストランド層の積層方向の密度分布が実質的に一定であることが判る。密度分布が実質的に一定であるとは、例えば図５及び図６に示すように、密度分布の測定結果に変動がある場合に、その各図で破線にて示す中間値の変化が少なくて中間値が実質的に一定であることを含むものとする。例えば、図５（実施例１）に示す破線と、図６（比較例１）に示す破線とを比較した場合、図５に示す密度分布の中間値の方が変動は少なく、中間値は略一定の値となっている。
【００７４】
このように密度分布が実質的に一定であることにより、密度分布のむらがなく、ストランドボード全体としての耐水性・強度（せん断強度等）が向上する。具体的には、密度が低い部分は、密度が高い部分と比較して耐水性能、強度が劣る。そのため、密度分布のむらがあると、密度が低い部分の耐水性能及び強度によりストランドボード全体の性能が律則される。これに対し、密度分布が略一定の場合には、そのような性能のボトルネックとなるような部分をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、コンテナ、船舶、車両用等の床材として用いるのに好適で、住宅等建築物の床材、耐力面材として用いるのに好適な高密度の建築用材を低いプレス圧で生産できて極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００７６】
Ｐ１  ストランド生成工程
Ｐ２  ストランド前処理工程
Ｐ２ａ  第１処理工程
Ｐ２ｂ  第２処理工程
Ｐ３  接着剤塗布工程
Ｐ４  フォーミング工程（マット形成工程）
Ｐ５  プレス成形工程（成形圧縮工程）
Ｂ  ストランドボード（木質積層材）
１  ストランド層（木質材層）
５  ストランド（木質材）
【図１】
2019064080.tif 000003
【図２】
2019064080.tif 000004
【図３】
2019064080.tif 000005
【図４】
2019064080.tif 000006
【図５】
2019064080.tif 000007
【図６】
2019064080.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月1日(2018.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度の木質積層材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、アピトンやクルインといった広葉樹からなる南洋材が少なくなってきており、良質な単板を安価で入手することが困難となっている。そのため、それらの南洋材を用いた合板の品質低下が大きな問題となっている。合板の代替材料としてＯＳＢ（Oriented Strand Board）等の木質繊維板が用いられつつあるが、一般的な密度のＯＳＢでは十分な強度を得ることができない。
【０００３】
そこで、従来、例えば特許文献１には、最大で７００ｋｇ／ｍ３の高い密度を有し、長さが少なくとも７ｍあり、主負荷方向における曲げ弾性係数として少なくとも７０００Ｎ／ｍｍ２である大型のＯＳＢプレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３０７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この特許文献１の技術のように、７００ｋｇ／ｍ３以上の高密度のＯＳＢプレートを成形するときには、パンクのリスクを考慮した特殊な設備が必要となる。そのため、その特殊な設備を用いなければ、それ以上の高密度化が難しく、しかも生産効率も低いという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高密度の木質積層材を製造するに当たり、その工程に工夫を加えることにより、高密度の木質積層材であっても一般的な密度の木質積層材を得る際に必要なプレス圧力と同程度のプレス圧力で成形できるようにして、高密度の木質積層材を特殊な設備を用いることなく高い生産効率で生産できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成すべく、この発明では、木質材の積層体をプレス成形する前に、その木質材自体に対し、木質材を軟化させないしは圧縮する（潰す）特定の前処理をすることとした。
【０００８】
具体的には、第１の発明は、３００ｋｇ／ｍ３以上で７００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し木材の繊維方向に細長い薄板状の切削片であるストランドからなる多数の木質材を繊維が所定の基準方向に向くように配向させながら積み重ねて木質材の集合体を形成し、その集合体を複数層に積層して木質材の積層マットを形成し、その積層マットをプレス成形により圧締して一体化することにより、高密度の木質積層材を製造する方法が対象である。
【０００９】
そして、この方法は、上記積層マットに積層される前の各木質材に対し、該木質材を物理的に圧縮処理する物理的処理、木質材を高周波の照射により内部から誘電加熱して軟化させる高周波処理、木質材に高温度及び高圧力を加える高温高圧処理、高圧水により木質材の表面に微細な傷を形成する高水圧処理、木質材を飽水状態にしてから真空条件下において木質材から水分を放出させる脱気・脱水繰り返し処理、木質材をアルカリ処理する化学処理のうちの少なくとも１つを行って、該積層前の木質材を軟化させ、圧縮し又は潰す前処理工程を備えており、この前処理工程の処理が行われた木質材の積層マットを上記プレス成形時に４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力でプレス成形することで、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する高密度木質積層材を成形することを特徴とする。
【００１０】
この第１の発明では、木材の繊維方向に細長い薄板状の切削片であるストランドからなり、３００ｋｇ／ｍ３以上で７００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する多数の木質材を繊維が所定の基準方向に向くように配向させながら積み重ねて木質材の集合体を形成し、その集合体を複数層に積層して木質材の積層マットを形成し、その積層マットをプレス成形により圧締して一体化し木質積層材を成形する。そのとき、そのプレス成形前の前処理工程において積層マットに積層される前の各木質材に対し、該木質材を軟化させ、圧縮し又は潰す前処理が行われる。すなわち、その前処理工程では、木質材に対し物理的処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが行われる。そして、この前処理後の木質材の集合体が複数層に積層されて積層マットが形成され、その積層マットがプレス成形により圧締されて一体化され、高密度の木質積層材が得られる。こうしてプレス成形前に、予め木質材の前処理が行われて、その木質材が軟化されないし圧縮される（潰される）ことで、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高い密度を有する高密度木質積層材であっても、一般的な密度の木質積層材を得る際に要するプレス圧力と同程度の４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で成形することができるようになる。そのため、高密度の木質積層材をパンクのリスクを考慮した特殊な設備を用いることなく生産でき、その生産効率を高めることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、上記物理的処理は、木質材を叩いて圧縮変形させるビーティング処理、木質材をロールプレス装置で圧縮するロールプレス処理、又は木質材を平板プレス装置で圧縮する平板プレス処理を含んでいることを特徴とする。
【００１２】
この第２の発明では、物理的処理はビーティング処理、ロールプレス処理又は平板プレス処理を含んでいるので、これらの処理によって木質材に対し望ましい物理的処理を行うことができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、上記前処理工程が、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行う第１処理工程と、ロールプレス処理又は平板プレス処理を行う第２処理工程との少なくとも一方からなることを特徴とする。
【００１４】
この第３の発明では、木質材に対する前処理工程が第１及び第２処理工程の少なくとも一方であり、これら第１及び第２処理工程によって望ましい前処理を容易に行うことができる。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、上記前処理工程は、第１処理工程の後に第２処理工程を行うことを特徴とする。
【００１６】
この第４の発明では、木質材に対する前処理として、まず、第１処理工程において、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが行われ、その後の第２処理工程において、ロールプレス処理又は平板プレス処理が行われる。このように第２処理工程の前に第１処理工程を経由させることで、第２処理工程のみを前処理工程とする場合に比較して、当該第２処理工程で行われるロールプレス処理又は平板プレス処理で必要な圧力が小さくて済み、その分、木質材の破壊等を抑制することができ、木質積層材の強度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によると、木材の繊維方向に細長い薄板状の切削片であるストランドからなる多数の木質材の集合体を複数層に積層して木質材の積層マットを形成し、その積層マットをプレス成形により圧締して一体化し木質積層材を成形するときに、その積層マットに積層される前の木質材に対し、積層前の木質材を軟化させ、圧縮し又は潰す特定の前処理を行うことにより、積層マットに対するプレス成形時に一般的な密度の木質積層材を得る際に要するのと同程度の４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力で７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高い密度を有する高密度木質積層材を成形することができ、その高密度木質積層材を特殊な設備を用いることなく高い生産効率で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るストランドボードの製造工程を示すブロック図である。
【図２】図２は、製造されたストランドボードの斜視図である。
【図３】図３は、ストランドボードにおけるストランド層の積層状態を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施例１，２及び比較例１，２の試験結果を示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係るストランドボードの密度分布を示す図である。
【図６】図６は、比較例１に係るストランドボードの密度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る高密度木質積層材としての高密度ストランドボードＢの製造方法の製造工程を示し、図２及び図３は、その製造方法によって製造されたストランドボードＢを示している。最初に、このストランドボードＢについて説明する。
【００２１】
図２及び図３に示すように、ストランドボードＢは、複数層（図示例では５層）の木質材層としてのストランド層１，１，…を備えている。各ストランド層１は、切削片としての多数のストランド５，５，…（木質材）の集合体からなり、そのストランド５，５，…の集合体が複数層に積層されて一体化されることで、複数のストランド層１，１，…が形成されている。
【００２２】
図２及び図３は、複数のストランド層１，１，…の全ての厚さが互いに等しい例を示している。すなわち、図２及び図３の上側を表側とし、下側を裏側とした場合、表裏面のストランド層１，１の厚さと、表裏中間の３層のストランド層１，１，…の厚さとが同じである。尚、複数のストランド層１，１，…の厚さは、複数種類の厚さになるように異なっていてもよい。また、ストランド層１，１，…の層数は複数層であればよい。これらストランド層１，１，…の厚さ及び層数は、ストランドボードＢの用途等に応じて適宜変更することができる。
【００２３】
各ストランド５は、例えば繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．３〜２ｍｍ程度の薄板片又は削片である。
【００２４】
ストランド５に用いる樹種は特に限定されず、例えば南洋樹や広葉樹を用いてもよいし、それ以外の樹種を用いてもよい。具体的には、例えばスギ、ヒノキ、ベイマツ等のファー材、アカシア、アスペン、ポプラ、パイン系（ハードパイン、ソフトパイン、アタパイン、ラジアータパイン等）、バーチ、ゴム（ゴムの木）等が例示されるが、これらの樹種に限定されず、さらに様々な樹種を用いることができる。様々な樹種としては、サワラ、ヒバ、カヤ、栂、槙、種々の松、桐、楓、樺（白樺）、椎、ブナ、樫、樅、櫟、楢、楠、ケヤキ等の国産材、米ヒノキ、米ヒバ、米杉、米樅、スプルース、米栂、レッドウッド等の北米材、アガチス、ターミナリア、ラワン、メランチ、センゴンラウト、ジュンコン、カメレレ、カランパヤン、アンベロイ、メリナ、チーク、アピトン、センゴンラウト等の南洋材、バルサ、セドロ、マホガニー、リグナムバイタ、アカシアマンギューム、地中海松、竹、コウリャン、カメレレのような他の外材等があり、どのような材料でも使用可能である。
【００２５】
ストランド５の物性に関し、その密度は３００〜１１００ｋｇ／ｍ３程度であることが好ましく、３８０〜７００ｋｇ／ｍ３であることがより好ましい。密度が３００ｋｇ／ｍ３以下であると、同密度・同強度のストランドボードＢを形成するために必要な積層マットの厚さが大きくなるとともに、後述するプレス成形工程Ｐ５での熱圧プレス処理に係るプレス圧を高める必要があるからである。
【００２６】
一方、ストランド５の密度は１１００ｋｇ／ｍ３を超えてもよいが、そのようなストランド５を容易に得ることが難しいからである。すなわち、１１００ｋｇ／ｍ３を超えるストランド５を容易に得ることができるのであれば、密度の上限値は１１００ｋｇ／ｍ３に限定されず、さらに高い値であってもよい。
【００２７】
また、ストランド５の含水率は、２〜２０％程度であることが好ましく、２〜８％であることがより好ましい。含水率が２％未満の場合、プレス成形工程での熱圧プレス処理において軟化に時間がかかってプレス時間が長くなり、強度が下がる虞れがある。
【００２８】
一方、ストランド５の含水率が２０％を超えると、同熱圧プレス処理において加熱・圧縮に時間がかかり、パンクし易くなるためであり、さらには接着剤の硬化が阻害されて強度が下がる虞れある。
【００２９】
各ストランド層１内において、多数のストランド５，５，…は、その繊維（図示せず）に沿った方向である繊維方向（ストランド５の長手方向）が所定の方向に沿うように配向されている。このとき、図２にも示すように、各ストランド層１内において、ストランド５，５，…の繊維は必ずしも正確に同一方向を向いている必要はない。換言すると、配向されたストランド５，５，…の繊維方向が互いに平行になっている必要はない。すなわち、繊維の方向が所定の基準方向に対してある程度（例えば２０°程度）傾いているストランド５，５，…が含まれていてもよい。
【００３０】
また、この実施形態では、複数層のストランド層１，１，…は、隣接するストランド層１との間でストランド５，５，…の繊維が互いに直交ないし交差する方向に沿って延びるように積層されて一体化されている。すなわち、５層のストランド層１，１，…では、表面層のストランド層１（図２及び図３の上端の層）と裏面層のストランド層１（同下端の層）とにおいて、これらの層１，１を構成するストランド５，５，…の繊維方向が同じ方向に沿って延びている。
【００３１】
この他、上記とは異なり、複数層のストランド層１，１，…は、隣接するストランド層１との間でストランド５，５，…の繊維が互いに平行ないし略平行になって延びるように積層されて一体化されていてもよい。
【００３２】
また、ストランドボードＢにおけるストランド層１，１，…の密度は互いに同じ程度であってもよく、或いは異なっていてもよい。後者の場合、ストランドボードＢにおけるストランド層１，１，…のうちの少なくとも１層が、他のストランド層１よりも密度の高い高密度ストランド層とされ、残りの他のストランド層１は低密度ストランド層とされているものとする。この「ストランド層１の密度」とは、ストランド５そのものの密度ではなく、それらの集合体であるストランド層１自体の密度を指している。
【００３３】
そして、上記ストランドボードＢ全体の密度は、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３であって高密度とされている。
【００３４】
次に、この実施形態に係るストランドボードＢの製造方法について図１に基づいて説明する。この製造方法は、ストランド生成工程Ｐ１、ストランド前処理工程Ｐ２、接着剤塗布工程Ｐ３、フォーミング工程Ｐ４（マット形成工程）及びプレス成形工程Ｐ５（成形圧縮工程）を有する。
【００３５】
（ストランド生成工程）
ストランドボードＢの製造方法では、まず、多数のストランド５，５，…（木材等の切削片）を得るためのストランド生成工程Ｐ１を行う。この工程Ｐ１は、例えば切削機により原材料（原木）を切削する切削工程を含み、その切削によってストランド５，５，…を生成する。原材料としては、丸太や間伐材等の成木、建築現場等で発生する端材や廃材、廃パレット材等を用いる。
【００３６】
（ストランド前処理工程）
上記のストランド生成工程Ｐ１の後、得られた多数のストランド５，５，…に対し、ストランド前処理工程Ｐ２を施す。この前処理工程Ｐ２は、ストランド５を軟化させないしは圧縮する（潰す）ことで、後処理のプレス成形工程Ｐ５において例えば４Ｎ／ｍｍ２程度の低いプレス圧（圧締圧力）による低圧プレスを可能とするためのものであり、物理的処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰返し処理、化学処理の少なくとも１つを行う。
【００３７】
具体的には、前処理工程Ｐ２は、第１処理工程Ｐ２ａと、その後に行われる第２処理工程Ｐ２ｂとに分けられている。第１処理工程Ｐ２ａでは、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行い、第２処理工程Ｐ２ｂでは、ロールプレス処理又は平板プレス処理を行う。上記第１処理工程Ｐ２ａでのビーティング処理と、第２処理工程Ｐ２ｂでのロールプレス処理及び平板プレス処理とは、いずれもストランド５を物理的に圧縮処理する上記物理的処理である。
【００３８】
第１処理工程Ｐ２ａで行われるビーティング処理は点圧縮方法であり、金属鍛造処理と同様に、連続的に並べられた複数のスプリングハンマー等によりストランド５を叩いて圧縮変形させる。このことにより、ストランド５を破壊することなく圧縮して高密度化する。
【００３９】
また、上記高周波処理は、誘電体（不導体）としてのストランド５に高い周波数の電磁波（高周波）を電極間等で例えば２分間程度照射して、そのストランド５を内部から誘電加熱して軟化させる方法である。この方法により、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。特に、ストランド５が含水率の高い木材で構成されている場合、高周波の照射に伴って木材中の水分への電磁波の吸収により発熱して木材内部の蒸気圧が増大し、その内部の水分が熱水ないし水蒸気となって外側に向かって移動し、その過程で木材が著しく軟化するようになる。
【００４０】
また、高温高圧処理は、ストランド５を圧力釜に入れて高温度及び高圧力を加えることにより、ストランド５（木質材）の細胞壁にダメージを与えて軟化させる方法である。その処理条件は例えば１８０℃の温度、１０Ｂａｒ程度の圧力で２分間程度とする。この方法でも、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。
【００４１】
さらに、高水圧処理は、ストランド５を金網等のメッシュ材中に均一にフォーミングし、そのメッシュ材を通して例えば２００ＭＰａ程度の高圧水によりストランド５の表面に微細な傷を形成する方法である。このことにより微細な破壊が生じて軟化したストランド５を得ることができる。
【００４２】
また、脱気・脱水繰返し処理は、ストランド５を飽水状態にしてからバッチ式の釜に投入し、その釜の内部を減圧により真空状態にしてストランド５から水分を放出させることにより、ストランド５（木質材）の細胞壁の破壊を促進させて軟化させる方法である。この方法でも、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。
【００４３】
そして、化学処理はストランド５に例えば水酸化ナトリウム等を加えてアルカリ処理を行うことにより、ストランド５そのものの可塑化を促進させて軟化させる方法である。水酸化ナトリウムによって処理する場合、例えば１０〜１５％の濃度の水酸化ナトリウム水溶液にストランド５を一定時間浸漬させる。或いは１０〜２０％の濃度の水酸化カリウム水溶液にストランド５を一定時間浸漬させてもよい。この方法でも、ストランド５を高密度化することなく、後処理のプレス成形工程Ｐ５において低いプレス圧による低圧プレスを可能としている。
【００４４】
これに対し、第２処理工程Ｐ２ｂで行われるロールプレス処理は線圧縮方法であり、多数のストランド５，５，…（木質材）を均一に落下するようにロールプレス装置（図示せず）に投入して加圧する。そのとき、プレス条件として例えば温度を室温〜２５０℃とし、熱圧ロール間のクリアランスを０．２ｍｍ程度とし、送り速度は５０ｍ／分程度とし、圧縮率を３０〜６０％程度とする。このことにより、ストランド５を破壊することなく圧縮し、高密度化されたストランド５を得るようにしSている。
【００４５】
また、平板プレス処理は面圧縮方法であり、熱圧平板プレス装置（図示せず）にストランド５，５，…（木質材）を投入して熱圧する。プレス条件としては例えば１２０℃の温度、４Ｎ／ｍｍ２程度のプレス圧力で５分間程度とする。その際の圧縮率は１０〜３０％程度となる。この方法でも、ストランド５を破壊することなく圧縮して高密度化する。
【００４６】
上記高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰返し処理、化学処理を行う場合には、その処理後にストランド５を必要に応じて乾燥させ、処理後の状態を維持する。
【００４７】
尚、前処理工程では、第１及び第２処理工程Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの順序を逆にして、第２処理工程Ｐ２ｂの後に第１処理工程Ｐ２ａを行ってもよく、或いは第１及び第２処理工程Ｐ２ａ，Ｐ２ｂのうちの一方のみを行ってもよい。しかし、第２処理工程Ｐ２ｂで行われるロールプレス処理又は平板プレス処理で必要な圧力が小さくて済み、ストランド５の破壊等を抑制してストランドボードＢの強度を高くできる点では、第１処理工程Ｐ２ａの後に第２処理工程Ｐ２ｂを行うのが好ましい。
【００４８】
（接着剤塗布工程）
このようにして多数のストランド５，５，…が得られると、その後、それらストランド５，５，…に接着剤を塗布する接着剤塗布工程Ｐ３を行う。接着剤として、例えばイソシアネート系の接着剤を用いることができ、その他、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂やメラミン樹脂などのアミン系接着剤を用いてもよい。
【００４９】
（フォーミング工程）
次に、多数のストランド５，５，…を配向して積み重ねたストランド集合体を形成し、そのストランド集合体をさらに多段に積層して積層マットを形成するフォーミング工程Ｐ４（マット形成工程）を行う。
【００５０】
具体的には、接着剤が塗布された多数のストランド５，５，…を、マット成形装置等により繊維が所定の基準方向に向くように配向させながら例えば厚さ７〜１２ｍｍ程度になるまで積み重ねて、一定の厚さを有するストランド集合体を形成する。尚、ストランド集合体の厚さは上記の値に限定されず、７ｍｍ未満であっても１２ｍｍを超えてもよい。
【００５１】
このようにして、一定の厚さを有するストランド集合体が形成されると、その後、そのストランド集合体の上に、それとは繊維方向が例えば直交ないし交差するように配向されたストランド５，５，…を積み重ねて、同様に一定の厚さを有する別のストランド集合体を形成する。
【００５２】
以後、上記と同様にして、ストランド集合体の積み重ねを目的の積層数（例えば５層）となるまで繰り返し、そのときに隣接するストランド集合体においてストランド５，５，…の繊維方向を互いに直交ないし交差させる。このようにして積層マットを形成する。図２及び図３に示すように、５層のストランド層１，１，…からなるストランドボードＢの場合、その５層の積層マットの厚さは例えば３５〜６０ｍｍ程度である。
【００５３】
尚、積層マットにおけるストランド集合体の層数は、ストランドボードＢの層数に応じて決定されるものである。
【００５４】
また、ストランド層１を構成するストランド５，５，…の密度は、複数のストランド層１，１，…間において互いに同程度であってもよいし、互いに異なる程度であってもよい。
【００５５】
（プレス成形工程）
このようにして複数のストランド集合体が積層された積層マットが形成された後、プレス成形工程Ｐ５（成形圧縮工程）を行う。このプレス成形工程Ｐ５では、積層マットを熱圧プレス装置により所定の圧力及び温度での熱圧プレス処理により圧締して一体に成形する。この熱圧プレス処理に係る圧締圧力は４Ｎ／ｍｍ２以下であり、プレス時間は例えば１０〜２０分間である。尚、プレス時間は、ストランドボードＢ（完成品）の厚さによって変動するものであり、１０分未満で終了する場合もあれば、２０分よりも長い時間を要する場合もある。また、熱圧プレス装置による熱圧プレス処理の前に、加熱装置による予備加熱処理を行ってもよい。
【００５６】
以上のような工程Ｐ１〜Ｐ５を経て、密度が７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３でありかつ曲げ強度としてのＭＯＲ（Modulus of Rupture）が８０〜１５０Ｎ／ｍｍ２のストランドボードＢが製造される。
【００５７】
この実施形態では、ストランド５，５，…の集合体を複数層に積層した状態でプレス成形により圧締して一体化しストランドボードＢを成形するとき、プレス成形工程Ｐ５前のストランド前処理工程Ｐ２においてストランド５に対する前処理が行われる。その前処理工程Ｐ２では、第１処理工程Ｐ２ａと、その後の第２処理工程Ｐ２ｂとが行われ、第１処理工程Ｐ２ａではビーティング処理（物理的処理）、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが、また第２処理工程Ｐ２ｂではロールプレス処理又は平板プレス処理（いずれも物理的処理）がそれぞれ行われる。
【００５８】
そして、この前処理されたストランド５の集合体がフォーミング工程Ｐ４（マット形成工程）で複数層に積層され、その状態でプレス成形工程Ｐ５においてプレス成形により圧締されて一体化され、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の密度を持つ高密度ストランドボードＢが得られる。
【００５９】
したがって、こうしてプレス成形工程Ｐ５におけるプレス成形前に前処理工程Ｐ２において、予めストランド５の前処理が行われて、そのストランド５が軟化されないし圧縮される（潰される）ることで、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の高い密度を有するストランドボードＢであっても、一般的な密度のストランドボードを得る際に必要なプレス圧力と同程度の低い４ｋＮ／ｍｍ２以下の圧締圧力で成形することができるようになる。そのため、高密度のストランドボードＢをパンクのリスクを考慮した特殊な設備を用いることなく生産でき、その生産効率を高めることができる。
【００６０】
特に、ストランド前処理工程Ｐ２では、まず、第１処理工程Ｐ２ａにおいて、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つが行われ、その後の第２処理工程Ｐ２ｂにおいて、ロールプレス処理又は平板プレス処理が行われる。このように第２処理工程Ｐ２ｂの前に第１処理工程Ｐ２ａを経由させることで、第２処理工程Ｐ２ｂのみを前処理工程とする場合に比較して、その第２処理工程Ｐ２ｂで行われるロールプレス処理又は平板プレス処理で必要な圧力が小さくて済み、その分、ストランド５の破壊等を抑制することができ、ストランドボードＢの強度を高くすることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、ストランド５，５，…の集合体をボード状に積層した高密度ストランドボードＢの製造方法について説明したが、本発明はこのようなストランドボードＢの製造方法に限定されない。例えば厚さ及び幅に大きな差がない断面矩形状（角材状）の複数のストランド層が積層された高密度のストランド材（木質積層材）の製造方法にも適用することができる。その場合、高密度のストランド材は根太や柱等の用途として利用できる。
【００６２】
さらに、上記実施形態は、集合状態の複数のストランド５，５，…で構成された複数のストランド層１，１，…が積層された状態で一体化されたストランドボードＢの製造方法の例である。尚、参考形態であるが、例えば合板やＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber）の製造方法において、ストランド５の集合体に代えて単板とすれば、各木質材層はそれぞれ少なくとも１枚の単板によって構成される。
【００６３】
この木質積層材としての合板やＬＶＬを製造する場合、その製造方法は一般的な合板やＬＶＬの製造方法を採用することができる。具体的には、切削機により丸太や間伐材等の生木を切削して単板を生成する。次いで、その単板に対し上記実施形態と同様にして前処理工程Ｐ２を行い、その後に複数枚の単板を単板間に接着剤を介在させた状態で、ＬＶＬでは隣接する単板の繊維方向が同じ方向に、また合板では隣接する単板の繊維方向が互いに直交する方向にそれぞれ積層する。しかる後、単板の積層体をプレス成形工程Ｐ５において冷圧プレスや熱圧プレスにより成形して接着剤を硬化させればよい。その場合も、密度が７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３でありかつ曲げ強度が８０〜１５０Ｎ／ｍｍ２の合板やＬＶＬが製造される。
【実施例】
【００６４】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００６５】
（実施例１）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３００〜４５０ｋｇ／ｍ３のヒノキ製のストランドに対し、前処理工程としてロールプレス処理を行った。ロールプレス処理のプレス条件として温度を２５０℃とし、熱圧ロール間のクリアランスを０．５ｍｍとし、送り速度は１．５ｍ／分とし、圧縮率を４０％とした。そのロールプレス処理後の多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる３７ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧４Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度８１８ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．４ｍｍのストランドボードを得た。これが実施例１である。
【００６６】
この実施例１について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を図４に示す。さらに、密度分布測定装置（ELECTRONIC WOOD SYSTEMSGMBH社製の「DENSE-LAB X」）を用いて、ストランドボードの厚さ方向（積層方向）の密度分布を測定した結果を図５に示す。
【００６７】
（実施例２）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３のベイマツ製のストランドに対し、前処理工程としてロールプレス処理を行った。プレス条件は実施例１と同じである。そのロールプレス処理後の多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる３６ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧４Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度８３２ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．２ｍｍのストランドボードを得、それを実施例２とした。この実施例２について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図４に示す。
【００６８】
（比較例１）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３００〜４５０ｋｇ／ｍ３のヒノキ製のストランドに実施例１や実施例２のような前処理を行わず、その多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる４２ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧８Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度７７９ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．７ｍｍのストランドボードを得、それを比較例１とした。この比較例１について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図４に示す。さらに、密度分布測定装置（DENSE-LAB X、ELECTRONIC WOOD SYSTEMSGMBH社製）を用いて、ストランドボードの厚さ方向（積層方向）の密度分布を測定した結果を図６に示す。
【００６９】
（比較例２）
繊維方向に沿う長さが１５０〜２００ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、厚さが０．８〜２ｍｍで、密度が３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３のベイマツ製のストランドに実施例１や実施例２のような前処理を行わず、その多数のストランドの集合体を積層して５層のストランド層からなる３５ｍｍ厚の積層マットを形成した。その後、プレス温度１４０℃及びプレス圧８Ｎ／ｍｍ２で１０分間の熱圧プレスを行い、密度８１２ｋｇ／ｍ３、厚さ１２．４ｍｍのストランドボードを得、それを比較例２とした。この比較例２について曲げ試験、寸法変化試験及び吸水試験を行った結果を同じ図４に示す。
【００７０】
尚、上記曲げ試験は、IICL_Floor_Performance TB001 Ver.2に準じて行った。寸法変化試験及び吸水試験は、合板の日本農林規格の煮沸繰り返し試験に準じて行った。
【００７１】
図４の結果を考察するに、実施例１は比較例１に比べて、密度が高く、曲げ強度としてのＭＯＲ（Modulus of Rupture）、ＭＯＥ（Modulus of Elasticity）がいずれも高いことが判る。寸法変化率、吸水率は、実施例１と比較例１とで同等の値である。同様に、実施例２は比較例２に比べて、密度が高く、曲げ強度、ＭＯＲがほぼ同等で、ＭＯＥが高いことが判る。寸法変化率、吸水率は、実施例２と比較例２とで同等の値である。
【００７２】
そして、実施例１，２を比較例１，２と比較したとき、実施例１，２のように、ストランドにロールプレス処理による前処理をした後に積層マットを形成して熱圧プレスを行うことで、熱圧プレスのプレス圧が４Ｎ／ｍｍ２の低いプレス圧であっても、比較例１，２よりも高い密度のストランドボードを成形できていることが判る。
【００７３】
また、図５及び図６の結果を考察するに、実施例１は比較例１に比べて、複数のストランド層の積層方向の密度分布が実質的に一定であることが判る。密度分布が実質的に一定であるとは、例えば図５及び図６に示すように、密度分布の測定結果に変動がある場合に、その各図で破線にて示す中間値の変化が少なくて中間値が実質的に一定であることを含むものとする。例えば、図５（実施例１）に示す破線と、図６（比較例１）に示す破線とを比較した場合、図５に示す密度分布の中間値の方が変動は少なく、中間値は略一定の値となっている。
【００７４】
このように密度分布が実質的に一定であることにより、密度分布のむらがなく、ストランドボード全体としての耐水性・強度（せん断強度等）が向上する。具体的には、密度が低い部分は、密度が高い部分と比較して耐水性能、強度が劣る。そのため、密度分布のむらがあると、密度が低い部分の耐水性能及び強度によりストランドボード全体の性能が律則される。これに対し、密度分布が略一定の場合には、そのような性能のボトルネックとなるような部分をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、コンテナ、船舶、車両用等の床材として用いるのに好適で、住宅等建築物の床材、耐力面材として用いるのに好適な高密度の建築用材を低いプレス圧で生産できて極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００７６】
Ｐ１  ストランド生成工程
Ｐ２  ストランド前処理工程
Ｐ２ａ  第１処理工程
Ｐ２ｂ  第２処理工程
Ｐ３  接着剤塗布工程
Ｐ４  フォーミング工程（マット形成工程）
Ｐ５  プレス成形工程（成形圧縮工程）
Ｂ  ストランドボード（木質積層材）
１  ストランド層（木質材層）
５  ストランド（木質材）
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３００ｋｇ／ｍ３以上で７００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し木材の繊維方向に細長い薄板状の切削片であるストランドからなる多数の木質材を繊維が所定の基準方向に向くように配向させながら積み重ねて木質材の集合体を形成し、その集合体を複数層に積層して木質材の積層マットを形成し、その積層マットをプレス成形により圧締して一体化することにより、高密度の木質積層材を製造する方法であって、
上記積層マットに積層される前の各木質材に対し、該木質材を物理的に圧縮処理する物理的処理、木質材を高周波の照射により内部から誘電加熱して軟化させる高周波処理、木質材に高温度及び高圧力を加える高温高圧処理、高圧水により木質材の表面に微細な傷を形成する高水圧処理、木質材を飽水状態にしてから真空条件下において木質材から水分を放出させる脱気・脱水繰り返し処理、木質材をアルカリ処理する化学処理のうちの少なくとも１つを行って、該積層前の木質材を軟化させ、圧縮し又は潰す前処理工程を備えており、
上記前処理工程の処理が行われた木質材の積層マットを、上記プレス成形時に４Ｎ／ｍｍ２以下の圧締圧力でプレス成形することで、７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する高密度木質積層材を成形することを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
物理的処理は、木質材を叩いて圧縮変形させるビーティング処理、木質材をロールプレス装置で圧縮するロールプレス処理、又は木質材を平板プレス装置で圧縮する平板プレス処理を含んでいることを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前処理工程は、ビーティング処理、高周波処理、高温高圧処理、高水圧処理、脱気・脱水繰り返し処理、化学処理のうちの少なくとも１つを行う第１処理工程と、ロールプレス処理又は平板プレス処理を行う第２処理工程との少なくとも一方からなることを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前処理工程は、第１処理工程の後に第２処理工程を行うことを特徴とする高密度木質積層材の製造方法。