(57)【要約】【課題】木材のはがれがなく、歪も少ない複合集成材およびその製造方法を提供することである。【解決手段】樹脂芯材２の４つの側面の少なくとも一側面に木材３が密着した複合集成材１を得る製造方法であって、筒状成形型６内のキャビティ６ｄの少なくとも一側面に木材３を挿入する挿入工程と、該成形型６の先端から樹脂を加圧注入する注入工程と、冷却・固化させた後、該成形型から前記複合集成材１を取り出す取出し工程とを備えている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂芯材と、これに積層された木材とを有する複合集成材の製造方法であって、
筒状成形型内のキャビティの少なくとも一側面に木材を挿入する挿入工程と、
該成形型の先端から樹脂を加圧注入する注入工程と、
冷却・固化させた後、該成形型から前記複合集成材を取り出す取出し工程とを備え、
樹脂芯材の４つの側面の少なくとも一側面に木材が密着した複合集成材を得る複合集成材の製造方法。
【請求項２】
四角筒状に形成された木材内に樹脂芯材を収容してなる複合集成材の製造方法であって、
四角筒状成形型内に四角筒状に成型された木材の成形体を挿入する挿入工程と、
該成形型の先端から四角筒状に形成された木材の内部に樹脂を加圧注入する注入工程と、
冷却・固化させた後、該成形型から前記複合集成材を取り出す取出し工程とを備え、
四角筒状に成形された木材と、該木材内に注入された樹脂芯材とが密着した複合集成材を得る複合集成材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、木材に樹脂が侵入する複数の貫通孔または複数の溝を設け、この木材を前記挿入工程で成形型内に挿入する複合集成材の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の複合集成材の製造方法において、
先端に樹脂の注入口を有する筒状成形型内の両側面に木材を挿入、または、前記筒状成形型内に四角筒状に成型された木材の成形体を挿入する挿入工程につづいて、成形型の後端開口に板状の移動体を挿入して、筒状成形型の後端開口を閉止し、
しかる後、前記注入工程で、筒状成形型の前端の注入口から筒状成形型内に１２０〜１８０kg/cm2の吐出圧力で樹脂を注入し、該板状の移動体が成形型の後端開口まで移動したことを検出すると樹脂の注入を停止し、
その後、前記取出し工程で、成形型を冷却水槽内に浸漬して冷却した後、成形型の樹脂の注入口から押出しシリンダで成形型内の複合集成材を移動させ、次いで取出しシリンダで複合集成材を成形型から押し出す複合集成材の製造方法。
【請求項５】
請求項３の製造方法によって得られる複合集成材であって、
四角円筒状の木材内に樹脂からなる芯材が収容され、
前記木材の貫通孔または溝に前記樹脂が充填されている複合集成材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、建築資材、産業資材等の各種構造材や枠板、足場板、或いは軌道の枕木等の用途に適する複合集成材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より木材は構造材として広く用いられてきたが、腐食や損傷に弱く、吸水によって物性が低下するなどから、耐久性に劣るという問題があった。また、資源不足により供給の安定性にも問題があった。これらの問題に対処するため、コンクリート芯材や樹脂芯材に木材を積層した複合集成材が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来の複合集成材は表面に小さな凹凸を有するコンクリート芯材や樹脂芯材に木材を接着剤で貼着するか、釘等の金具によって木材を取り付けているため、成形体と木材を密着一体化することが難しく、例え、一体化できたとしても芯材と木材の間に生じる隙間の部分から木材がはがれたり、隙間の上面の木材を叩くと異音が発生するなどの問題がある。更に、コンクリート芯材や樹脂芯材の歪みが、そのまま木材の表面に出てくるため、建築資材や枕木などへの使用には問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、従来のコンクリート芯材や樹脂芯材と木材からなる複合集成材の上記問題を解消し、木材のはがれがなく、歪も少ない複合集成材およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、筒状成形型内のキャビティの少なくとも一側に木材を挿入、または筒状成形型内に筒状に成型された木材の成形体を挿入した状態で、該成形型内に樹脂を注入して成形した複合集成材は、歪みがなく、しかも樹脂芯材が木材と密着一体化することに着目し、更に検討した結果、本発明に想到した。
【０００６】
すなわち、本発明の樹脂芯材の４つの側面の少なくとも一側面に木材が密着した複合集成材を得る複合集成材の製造方法は、筒状成形型内のキャビティの少なくとも一側面に木材を挿入する挿入工程と、該成形型の先端から樹脂を加圧注入する注入工程と、冷却・固化させた後、該成形型から前記複合集成材を取り出す取出し工程とを備えている。
【０００７】
この構成によれば、成形型内に板状の木材を挿入した後、溶融樹脂を加圧注入するため、木材の表面に溶融樹脂が強く押し付けられて木材と樹脂が密着一体化される。そのため木材と樹脂芯材がはがれることなく、歪の小さい複合集成材が得られる。
【０００８】
本発明の四角筒状に成形された木材と、該木材内に注入された樹脂芯材とが密着した複合集成材を得る複合集成材の製造方法は、四角筒状成形型内に四角筒状に成型された木材の成形体を挿入する挿入工程と、該成形型の先端から四角筒状に形成された木材の内部に樹脂を加圧注入する注入工程と、冷却・固化させた後、該成形型から前記複合集成材取り出す取出し工程とを備えている。
【０００９】
この構成によれば、四角筒状成形型内に四角筒状に成型された木材の成形体を挿入した後、溶融樹脂を加圧注入するため、木材の表面に溶融樹脂が強く押し付けられて木材と樹脂が密着一体化される。そのため木材と樹脂芯材がはがれることなく、歪の小さい複合集成材が得られる。
【００１０】
本発明の複合集成材の製造方法では、木材に樹脂が侵入する複数の貫通孔または複数の溝を設け、この木材を前記挿入工程で成形型内に挿入しても良い。この構成によれば、木材に設けた複数の貫通孔または複数の溝に樹脂が侵入して、木材と樹脂が固定されるので、はがれるおそれがない。
【００１１】
本発明の複合集成材の製造方法の一例として、先端に樹脂の注入口を有する筒状成形型内の両側面に木材を挿入、または、前記筒状成形型内に四角筒状に成型された木材の成形体を挿入する挿入工程につづいて、成形型の後端開口に板状の移動体を挿入して、筒状成形型の後端開口を閉止し、しかる後、前記注入工程で、筒状成形型の前端の注入口から筒状成形型内に１２０〜１８０kg/cm2の吐出圧力で樹脂を注入し、該板状の移動体が成形型の後端開口まで移動したことを検出すると樹脂の注入を停止し、その後、前記取出し工程で、成形型を冷却水槽内に浸漬して冷却した後、成形型の樹脂の注入口から押出しシリンダで成形型内の複合集成材を移動させ、次いで取出しシリンダで複合集成材を成形型から押し出しても良い。これにより、複合集成材の生産効率が向上する。
【００１２】
本発明の複合集成材は、四角円筒状の木材内に樹脂からなる芯材が収容され、前記木材の貫通孔または溝に前記樹脂が充填されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合集成材の製造方法は、成形型内に板状の木材を挿入した後、溶融樹脂を加圧注入するため、木材の表面に溶融樹脂が強く押し付けられて木材と樹脂が密着一体化される。そのため木材と樹脂芯材がはがれることなく、歪の小さい複合集成材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる複合集成材の斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態にかかる複合集成材の斜視図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態にかかる複合集成材の斜視図である。
【図４】図１における他の実施形態にかかる複合集成材の斜視図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態にかかる複合集成材の斜視図である。
【図６】図５における木材に貫通孔を設けた例を示す断面図である。
【図７】本発明の複合集成材の製造方法の各工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明の複合集成材の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は樹脂芯材２の下面に木材３が密着一体化された複合集成材１の斜視図であり、図２は樹脂芯材２の両端面に木材３が密着一体化された複合集成材１の斜視図である。図３は四角筒状に成形された木材３０と、該木材内に注入された樹脂芯材２が密着一体化された複合集成材１の斜視図である。図４に示すように複合集成材１の表面に接着剤層４を介して木材を薄くスライスした木質化粧板５を接着すると、高級感のある木調建材を提供できる。接着剤層としては、エポキシ樹脂系接着剤やウレタン樹脂系接着剤などが好適である。
【００１６】
本発明の複合集成材１に使用される木材は、熱膨張が少なく、かつ、乾燥収縮が起こりにくい堅木材で構成すれば、成形型内で木材の膨張が少なく、複合集成材の成形型からの取り出しが容易である。また、樹脂芯材との収縮差に由来する剥離等が生じにくくなる。堅木材の採用により、衝撃等に対する耐久性を高めることができる。堅木材は、一般に広葉樹材であり、特に、ナラ、カシ、ケヤキ、マホガニー、チーク、ウオルナット、タモ、シナノキ、マカバ、クリ、メーブル、サクラ、ブナ、クヌギ、クスノキ、ケンパス等が好適に使用される。
【００１７】
一方堅木材以外のものであっても、圧縮材を採用すれば堅木材を採用した場合と同様の効果が得られる。例えば、スギ、ヒノキ、マツ、ヒバ、サクラ等の針葉樹の圧縮材が好適に使用される。特に、スギは木目が美しく、独特の香りによる癒し効果や、防虫、防カビ効果が期待される。また、厚さ比（圧縮後厚さ／圧縮前厚さ）が４０〜６０％に圧縮したものは、施工後の収縮が少なく、強度、断熱性、調湿質性に優れた効果を発揮する。木材には、間伐材も活用できるので、間伐材を使用すると木材資源の有効利用に寄与でき、環境保全への貢献も期待できる。
【００１８】
木材３は、図７に示す筒状成形型内のキャビティ６ｄに収容されているので、樹脂２の注入圧力で破壊されることはないため、使用目的に応じて適当な厚みの木材３が使用される。通常、厚み１０ｍｍ〜３０ｍｍの木材３が使用される。樹脂芯材２と木材３の剥離、または図６に示す抜け防止用の貫通孔３１または溝を形成するためには、２０ｍｍ以上の厚い木材３が使用される。
【００１９】
樹脂芯材用の樹脂２としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、スチロール、ポリアミド、ポリスルホン酸等の熱可塑性樹脂や、該熱可塑性樹脂で成形された樹脂製品の廃棄物から得られるリサイクル樹脂等が用いられる。樹脂芯材２に難燃性を付与するために水酸化アルミニウムなどの難燃剤を混入してもよい。
樹脂芯材２は使用目的に応じて適当な厚みとすることができる。例えば、床材では２０〜５０ｍｍ、壁材、屋根材では１０〜３０ｍｍ、柱では５０〜１５０ｍｍとすることができる。
【００２０】
図５に示すように、上下に木材３Ａ，３Ｂ、その間に左右の木材３Ｃ，３Ｄを配置して角筒状の木材成形体３０Ａを造る。この木材成形体３０Ａは、樹脂芯材２を４枚の木材３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄで外周を被覆するため、複合集成材１の内部で発生する細かい割れを目視で確認できる。
【００２１】
図６に示す実施形態は、図５で示す偏平な四角筒状の木材成形体３０Ａに、外側表面から内側表面へ貫通する複数の円孔からなる貫通孔３１を設けたものである。これにより、樹脂２が貫通孔３１に流入して、冷却・固化されると、木材３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと樹脂芯材２が固定化されるので、木材３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと樹脂芯材２がはがれるおそれがない。なお、貫通孔３１の位置や個数は、これに限定されない。図６に示す実施形態では、貫通孔３１を設けているが、木材の内側表面に、貫通孔３１に代えて二点鎖線で示す複数の溝１１を設けてもよい。図３に示す四角円筒状の木材３０に、複数の貫通孔３１または複数の溝１１を設けてもよい。
【００２２】
次に本発明の実施形態にかかる複合集成材１の製造方法を図７を参照しながら説明する。複合集成材１の製造工程は、筒状成形型内のキャビティ６ｄの４つの側面のうち、少なくとも一側面に木材３を挿入、または四角筒状に成型された木材３０の成形体を挿入する工程（図７（Ａ））、樹脂２を成形型内に注入する工程（図７（Ｂ））、成形型６を冷却する工程（図７（Ｃ））および複合集成材１を成形型６から取出す工程（図７（Ｄ））の４工程で構成されている。
成形型６は先端に溶融樹脂注入口６ａを有し、後端に開口を有する四角筒状の形状である。そのキャビティ６ｄには、複合集成材１を後端開口６ｂから取り出しやすいように後端開口６ｂに向かって幅が広がるように抜き勾配が設けられている。図１に示す複合集成材１を例に、その製造方法の詳細を説明する。
【００２３】
木材の成形体の挿入工程
図７（Ａ）の木材を成形型６の後端開口６ｂから挿入する工程において、例えば板状の木材３（図１）では、キャビティ６ｄの左側面に沿って木材３を立ててキャビティ６ｄの先端６ｃまで挿入する。図２に示す複合集成材１の場合、キャビティ６ｄの左右の両側面に木材３を挿入すると、木材３が樹脂芯材２を挟んだサンドイッチ構造の複合集成材１が製造できる。また、図３に示すような四角筒状に成型された木材３０の成形体も同様に、キャビティ６ｄの後端開口６ｂからキャビティ６ｄの先端６ｃまで挿入する。キャビティ６ｄの後端開口６ｂには開口６ｂを塞ぐ板状の移動体８がシリンダ９によって所定の深さｈ、例えば、後端開口６ｂから３〜１０ｃｍまで挿入される。図７（Ａ）では、板状の木材３（成形体）をシリンダ７で押圧してキャビティ６ｄ内に挿入している。
【００２４】
樹脂注入工程
図７（Ｂ）の樹脂注入工程では、成形型６を次のステーションへ移動させて、該樹脂２の注入口６ａから筒状成形型内のキャビティ６ｄに１２０〜１８０kg/cm2の吐出圧力で樹脂２を注入する。該板状の移動体８が成形型６の後端開口６ｂまで移動したことをセンサ（図示せず）で検出すると樹脂２の注入を停止する。
【００２５】
成形型冷却工程
図７（Ｃ）の成形型冷却工程では、成形型６をさらに次のステーションへ移動させて、成形型６を冷却水槽内１１に浸漬して冷却し、樹脂２を固化する。
【００２６】
取出し工程
図７（Ｄ）の取出し工程では、成形型６の樹脂２の注入口６ａから押出しシリンダ１２でキャビティ６ｄ内の複合集成材１を成形型６から押し出す。これにより、複合集成材１の成形が完了する。
【００２７】
この複合集成材１は、成形型内のキャビティ６ｄに板状の木材３を挿入した後、溶融樹脂２を加圧注入するため、木材３の表面に溶融樹脂が強く押し付けられて木材３と樹脂２が密着一体化される。そのため木材３と樹脂芯材２の剥離が防止される。
【００２８】
本発明の木材３と樹脂芯材２から形成された複合集成材１は、建築資材、産業資材として下記の特性を持つ。
・樹脂芯材と木材の積層構造のため、木材と比べて強度が大きく、またバラツキも少ない。そのため建築資材、産業資材として安心して使用できる。
・複合集成材は、防音性、断熱性か優れているため、住宅建築資材として使用すると防音性に優れた省エネルギー住宅が提供できる。
【００２９】
この複合集成材１の製造方法は、従来の接着剤で貼着する方法や、釘等の金具による取付方法のように、芯材と木材の間に生じる隙間の部分からのはがれや、樹脂芯材の歪みの影響を受けることがないので、木材と樹脂芯材の剥離が防止できる。さらに、木材３に樹脂２が侵入する複数の貫通孔３１または複数の溝１１を設けた場合には、木材３と樹脂芯材２とが固定されて、木材３と樹脂芯材２の剥離が防止される。
【００３０】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１  複合集成材
２  樹脂（樹脂芯材）
３  板状の木材（成形体）
４  接着剤層
５  木質化粧板
６  成形型
６ａ  注入口
６ｂ  後端開口
６ｃ  先端部
６ｄ  キャビティ
７  シリンダ
８  移動体
９  シリンダ
１１  冷却水槽
１２  押出しシリンダ
３０  角状の木材（成形体）
３１  貫通孔
【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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