(57)【要約】【課題】夏場のような高温の作業環境での集成材の製造工程における、接着剤の乾燥による接着不良現象を回避できる集成材の新しい製造方法を提供する。【解決手段】ラミナ表面に水系接着剤を塗布して接着面を形成する接着剤塗布工程と、前記接着面の表面積当たり一定量の微粒径化した水ミストを均一に噴霧して前記接着面を湿潤する噴霧工程と、水系接着剤が未塗布の他のラミナを前記湿潤接着面に重ね合せてラミナ積層体を形成するラミナ積層工程と、前記ラミナ積層体を室温で圧締する圧締工程とを含む集成材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のラミナを積層接着してなる集成材の製造方法において、
前記ラミナのそれぞれの接着面に不揮発成分濃度が５０〜８０質量％の水系接着剤を塗布して水系接着剤の塗布面を形成した後、直ちに水ミストを２〜２０ｇ／ｍ2の割合で前記水系接着剤の塗布面に噴霧して開放堆積した後、さらに前記ラミナの接着面同士を合わせて、閉鎖堆積した後、室温で圧締する集成材の製造方法。
【請求項２】
前記水ミストのザウター平均粒径ｄ３２が、５〜１００μｍである請求項１に記載の集成材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集成材の製造工程において、特に夏場のような高温作業環境下で、接着剤の乾燥による接着不良現象を回避できる集成材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アカマツ、カラマツ、モミ、エゾマツ、その他の樹木の丸太より製材されたラミナ（ひき板、帯状板材）または小角材等を、繊維方向を平行に配置して、長さ、幅、及び厚さ方向に集成し接着して角材や厚板材として形成することで、強度を高めた集成材が製造されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。これらの集成材製造の際に使用される接着剤には、主にレゾルシノール系樹脂接着剤や、ホルムアルデヒドを放出せず、高い強度が得られる水性高分子イソシアネート系接着剤等が用いられている（例えば特許文献３または特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５０４１２号公報（段落［０００２］、［０００３］）
【特許文献２】特開２００７−２６８７３１号公報（段落［０００１］、［０００２］）
【特許文献３】特開平１１−１９９８４８号公報（段落［０００２］）
【特許文献４】特開２００１−２５３９２６号公報（段落［００２０］、［００２１］、［００４１］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような集成材の製造工程において、特に夏場の高温での作業環境では、ラミナ表面に塗布した接着剤の乾燥による接着不良が生じるという不具合が問題となっている。従来、この夏場における接着剤の乾燥による接着不良問題の解決策として、集成材の製造現場においては、接着剤の塗布量を増加したり、あるいは夏場だけ不揮発成分濃度の低い配合の接着剤を使用する等の方法が行われているが、季節による接着剤の銘柄切替の管理が必要となるため、製造工程が複雑でかつコスト高となる問題があった。一方、上記従来の特許文献１〜３には、製造する周囲環境の変化による接着剤の接着性能への影響や、接着剤の使用方法を含めた集成材の製造方法に関する言及がなかった。また、上記従来の特許文献４記載の方法によれば、接着強度及び耐水性に優れ、気温が高い夏期における使用時に接着剤の皮ばりの問題が発生するおそれの少ないハンドリング性の良好な接着剤が得られるが、特許文献１〜３と同様に製造する周囲環境の変化による接着剤の接着性能への影響や、接着剤の使用方法を含めた集成材の製造方法に関する言及がなかった。
【０００５】
本発明の目的は、集成材の製造工程において、特に夏場のような高温の作業環境下で、接着剤の乾燥による接着不良現象を回避できる集成材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、不揮発成分濃度の高い水系接着剤を、周辺雰囲気の気温が高い夏場でも、水系接着剤を塗布した直後に適量の水ミストを噴霧することで使用できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明の第１の観点は、複数枚のラミナを積層接着してなる集成材の製造方法において、前記複数枚のラミナのそれぞれの接着面に不揮発成分濃度が５０〜８０質量％の水系接着剤を塗布して水系接着剤の塗布面を形成した後、直ちに水ミストを２〜２０ｇ／ｍ2の割合で前記水系接着剤の塗布面に噴霧して開放堆積した後、さらにラミナの接着面同士を合わせて、閉鎖堆積した後、室温で圧締する集成材の製造方法にある。
【０００８】
本発明の第２の観点に基づく発明であって、水ミストのザウター平均粒径ｄ３２が、５〜１００μｍである集成材の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の観点では、夏場のような高温の雰囲気の中でも、ラミナの接着面に水系接着剤を塗布した直後に、水ミストを水系接着剤塗布面に２〜２０ｇ／ｍ2の割合で噴霧することで、前記接着面を湿潤し、同時に接着剤塗布後のラミナ周囲の環境及び積層工程における環境の温度ならびに相対湿度が適切に制御されるため、夏場専用の不揮発成分濃度の低い水系接着剤を新たに準備することなく、冬場の雰囲気の温度で使用する５０〜８０質量％の不揮発成分濃度の水系接着剤をそのまま使用しても、ドライアウト現象による接着不良を生じることなく良好な接着力を有する集成材が得られるようになる。ここで、ドライアウト現象とは、接着剤塗布後において接着剤層中の水分が木材中に直接吸収される場合、さらに接着剤層表面あるいはラミナを積層した後の接着剤層端面から空気中に蒸発して乾燥するため、早期硬化開始の不具合が発生してしまうことを言う。また、夏場のような高温の作業雰囲気下とは気温３０〜４０℃、相対湿度４０〜８０％程度であり、このような作業雰囲気下での集成材の製造工程においても、冬場と同様に高い不揮発成分濃度を有する水系接着剤組成物を積極的に使用することができるため、製造プロセスが簡素化し時間もかからずに低廉な製造コストを確保出来てかつ集成材の生産性の効率も大きく向上する。
【００１０】
本発明の第２の観点では、水ミストのザウター平均粒径ｄ３２を、５〜１００μｍとすることで、水系接着剤の塗布面に均一で緻密な水の層を効率よく形成することができるため、前記のドライアウト現象による接着不良の不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の製造方法を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための形態を説明する。
【００１３】
本発明は、集成材の製造工程において、特に夏場のような高温作業環境下で、接着剤の乾燥による接着不良現象を回避できる集成材の製造方法を提供するものである。
【００１４】
本発明の特徴ある構成は、ラミナとの接着面に水系接着剤を塗布した直後に、水ミストをラミナの水系接着剤の塗布面に噴霧することにある。
【００１５】
次に、本発明を集成材の製造工程を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｄ）に本発明の製造工程を示す。図１（ａ）は、水系接着剤塗布工程、図１（ｂ）は、水ミスト噴霧工程、図１（ｃ）は、積層工程、図１（ｄ）は、圧締工程をそれぞれ示す。
【００１７】
まず、図１（ａ）を基に水系接着剤塗布工程について説明する。集成材は、材木からなる単板を表面研磨したラミナを繊維方向に積層したもので、単板の厚さが1ｃｍ以上のものを集成材と呼んでいる。集成材は、長い棒状のものが建築材料の柱などに使われる。実施形態で説明するラミナは、厚さが１ｃｍ以上で、横１１ｃｍ前後、縦数ｍのラミナを使用した集成材である。
【００１８】
塗布方法には、平面な材料への塗布に適したロールコーター１００、曲面や複雑な形状への塗布に適したスプレー、Ｔダイと呼ばれるスリット状のダイから接着剤をフィルム状に押し出して塗布する比較的薄い材料に適した装置など様々な塗布方法が適用できる。ここでは、ロールコーター１００によりラミナ１０１に水系接着剤１０２を塗布する方法で説明する。
【００１９】
ロールコーター１００は、ロール１０３を使用して材料に水系接着剤１０２を塗布する装置である。上下の４つのロール１０３（上部２つ、下部２つ）にラミナを設置し、上部の２つのロール１０３の間に不揮発成分濃度が５０〜８０質量％の水系接着剤１０２をセットする。上部と下部のローラ１０３を回転させることで、長尺ラミナ１０１を５０〜１００ｍ／ｍｉｎで移動させてラミナ１０２の上面に、塗布量１８０〜２５０ｇ／ｍ2で均一な水系接着剤１０２の塗膜が形成される。
【００２０】
本発明に使用される水系接着剤１０２は、各種公知のものを特に制限なく用いることができるが、例えば、酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、アクリル系樹脂エマルジョン、アクリル／スチレン系樹脂エマルジョン、スチレン／ブタジエン系樹脂ラテックス等の、合成樹脂ポリマーが水中に分散したエマルジョン型接着剤あるいは水溶性高分子と水系エマルジョンの１種または２種以上からなる主剤と、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物からなる硬化剤を配合した水性高分子イソシアネート系接着剤が好ましい。
【００２１】
次に、図１（ｂ）を基に水ミスト噴霧工程について説明する。水系接着剤１０２塗布後、水系接着剤１０２が乾燥しない前に水ミストを噴霧する。水系接着剤１０２が乾燥すると、ラミナ１０１を接着するために設定した不揮発成分濃度が変化するためである。水ミストの噴霧は、水系接着剤１０２塗布直後が望ましい。
【００２２】
水系接着剤１０２塗布後のラミナ１０１を移動させながら噴射ノズル２０１から、水ミストを２〜２０ｇ／ｍ2の割合で噴射させる。
【００２３】
ザウター平均粒径ｄ３２が５μｍよりも微細な水ミストを噴霧した場合には、単位面積当たりに噴霧される水量が少なくなると同時に、水ミスト自体が広範囲に飛散し易くなって、塗布された水系接着剤１０２に緻密で均一な水分の供給ができなくなる。これを回避するために噴霧ノズル２０１をラミナ表面により近接して数多く設置すると操作性が悪くなるとともに、噴霧ノズル２０１とラミナ表面との距離が近接しているため緻密で均一な水分の供給ができなくなる。一方、ザウター平均粒径ｄ３２が１００μｍを超える水ミストを噴霧した場合には、通常のシャワーリングと大差ない効果しか得られず、ラミナ表面の接着剤層を均一に湿潤することが難しい。よって、水ミストのザウター平均粒径ｄ３２は、５〜１００μｍとした。なお、ザウター平均粒径ｄ３２は、例えばレーザー回折原理を用いた粒度分布測定装置で簡便に測定することができる。
【００２４】
本発明で用いる噴霧装置の構造に関しては、必ずしも特殊な構造である必要はないが、噴霧する水ミストのザウター平均粒径ｄ３２を、少なくとも５〜１００μｍの範囲で調整できることならびに水ミストの噴霧量を広範囲で調整できることが必要である。また、噴霧速度も調整できるよう、空気供給管と水供給管の両方に流量調整弁又は減圧弁或いはその両方を具備し、さらに噴霧パターンも調整できるものが好ましい。
【００２５】
さらにまた、噴霧位置や噴霧方向や噴霧角度を自由に調節できる取り付け構造とすることが寸法の異なるラミナによる集成材を製造する上で好ましい。
【００２６】
噴霧装置及びその取り付け位置として、ノズル先端からラミナ上の接着剤層表面までの距離は３０〜１００ｃｍ、噴霧装置の空気圧の元圧は、０．６ＭＰａで、減圧弁により０．０５〜０．５ＭＰａの範囲で調整可能とし、水圧はノズル吐出口に加わる水圧を０．１〜０．５ＭＰａの範囲で調整可能とする。ノズルの取り付け位置は、ラミナ表面に噴霧できるように少なくとも一箇所以上取り付けることが好ましい。
【００２７】
次いで、図１（ｃ）を基に積層工程について説明する。水系接着剤を塗布し、水ミストを噴霧した複数枚のラミナのそれぞれの水系接着剤１０２塗布面と塗布されていない面を重ねて堆積する。最上面は水系接着剤１０２を塗布していないラミナを使用する。堆積数は、圧締するラミナの厚さと圧締機４０１の能力によって２枚から１００枚前後まで可能である。接着剤塗布及び水ミスト噴霧工程の後、上記積層工程を行い、その後圧締工程に入る。
【００２８】
水系接着剤塗布及び水ミスト噴霧工程の後、水系接着剤塗布面と塗布されていない面を重ねて堆積を開始するまでが開放堆積であり、さらに積層工程から圧締工程までが閉鎖堆積である。ここで通常の条件下では、開放堆積時間は１０〜６０秒、閉鎖堆積時間は５〜１０分である。
【００２９】
水ミスト噴霧により開放堆積及び積層工程の作業環境が、通常の作業環境よりも温度が３〜５℃低下し、相対湿度が１０〜２０％上昇する。その後、積層工程から圧締工程までは通常の雰囲気下である。
【００３０】
水ミストを噴霧すると、水系接着剤１０２の表面を湿潤するとともに、接着剤塗布後のラミナ周囲及び積層工程における環境温度ならびに相対湿度が適切に制御されるため、夏場の高温下の作業環境においても冬場と変わらない開放堆積時間及び閉鎖堆積時間を得ることができると考えられる。
【００３１】
次いで、図１（ｄ）を基に圧締工程について説明する。積層工程後の堆積した複数のラミナを圧締機４０１に設置し、０．８〜１．２ＭＰａ、２０〜４０分の範囲で圧締し集成材４０２となる。圧締後に、３０〜４０℃の雰囲気で３〜６日間放置し、養生を行う。
【実施例】
【００３２】
次に本発明の実施例を比較例、参考例とともに詳しく説明する。実施例は夏場の雰囲気温度の３０〜４０℃で、冬場に使用する不揮発成分濃度５０〜８０％の水系接着剤をラミナに塗布して水ミスト噴霧し、所定時間の開放堆積と閉鎖堆積を行い、さらに圧締処理を行った。得られた集成材試験片について煮沸はく離試験を行った。具体的には、上記実施形態を基に、パラメータとして水系接着剤の不揮発成分濃度、水ミストのザウター平均粒径及び噴霧量、閉鎖堆積時間を設定し、設定したパラメータにおいてＪＡＳ集成材の煮沸はく離試験に準じ、試験片の両木口面におけるはく離率が５％以下であり、かつ同一接着剤層におけるはく離長さの合計がそれぞれの長さの４分の１以下のものを合格（表中で「○」で表わす）、それ以外を不合格（表中で「×」で表わす）とした。
【００３３】
＜実施例１＞
水ミスト噴霧前の試験環境は温度３５℃、相対湿度６０％ＲＨ、ラミナとして３００ｃｍ×１１.０ｃｍ×２．２ｃｍのホワイトウッド５枚、水系接着剤として、水性高分子イソシアネ−ト系接着剤（光洋産業（株）社製、ＫＲ−１３４、不揮発成分濃度６０％）１００質量部にポリメリックＭＤＩ（光洋産業（株）社製、ＡＸ−２００）１５質量部、水ミストのザウター平均粒径３０μｍ、噴霧量１０ｇ／ｍ2、閉鎖堆積時の雰囲気の温度３５℃、圧締を１．０ＭＰａ、３０分の条件で集成材を作製し、３０℃の雰囲気で３日間養生した後、煮沸はく離試験を行った。なお、集成材作製の際、水ミスト噴霧装置２台、ノズル先端からラミナ上の接着剤層表面までの距離５０ｃｍ、噴霧装置の空気圧は、０．２ＭＰａ、水圧０．２ＭＰａ、長尺ラミナの移動時間を６０ｍ／ｍｉｎとした。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７５％ＲＨだった。
【００３４】
＜実施例２＞
水系接着剤の不揮発成分濃度を８０質量％とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７５％ＲＨだった。
【００３５】
＜実施例３＞
水系接着剤の不揮発成分濃度を５０質量％とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７５％ＲＨだった。
【００３６】
＜実施例４＞
水ミストの噴霧量を２０ｇ／ｍ2とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７８％ＲＨだった。
【００３７】
＜実施例５＞
水ミストの噴霧量を２ｇ／ｍ2とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７２％ＲＨだった。
【００３８】
＜実施例６＞
水ミストのザウター平均粒径を１００μｍとした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７２％ＲＨだった。
【００３９】
＜実施例７＞
水ミストのザウター平均粒径を５μｍとした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７８％ＲＨだった。
【００４０】
＜比較例１＞
水系接着剤の不揮発成分濃度を８５質量％とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７５％ＲＨだった。
【００４１】
＜比較例２＞
水ミストの噴霧量を３０ｇ／ｍ2とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は８２％ＲＨだった。
【００４２】
＜比較例３＞
水ミストの噴霧量を０ｇ／ｍ2とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３５℃及び相対湿度は６０％ＲＨだった。
【００４３】
＜比較例４＞
水ミストのザウター平均粒径を１２０μｍとした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７５％ＲＨだった。
【００４４】
＜比較例５＞
水ミストのザウター平均粒径を２μｍとした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。開放堆積時の雰囲気の温度は３１℃及び相対湿度は７８％ＲＨだった。
【００４５】
＜参考例１＞
水ミスト噴霧前の雰囲気の温度及び閉鎖堆積の雰囲気の温度を１５℃、相対湿度を４５％ＲＨ、水ミストの噴霧量を０ｇ／ｍ2とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。
【００４６】
＜参考例２＞
水系接着剤の不揮発成分濃度を４０質量％、水ミストの噴霧量を０ｇ／ｍ2とした以外は実施例１と同様にして集成材を作製した。
【００４７】
＜試験結果＞
上記条件により作製した集成材の煮沸はく離試験の結果を表１に示す。
【００４８】
実施例１〜７及び比較例１、２、４、５は、水ミストを噴霧することで、温度が低下し相対湿度が上昇した。しかし、比較例１では水系接着剤の不揮発成分濃度が高すぎるため、水ミストを噴霧したのにもかかわらず閉鎖堆積時間が１０分以上の場合においては不合格だった。比較例２では、水ミスト噴霧量が多すぎるために接着剤の水分量が増加し、接着不良が生じた。比較例３では水ミストを噴霧しなかったために接着剤の乾燥により閉鎖堆積時間１０分以上で不合格だった。比較例４では、水ミストのザウター平均粒径が大きすぎるため、接着剤層を均一に湿潤することができず、また比較例５では水ミストのザウター平均粒径が小さすぎるため、水ミスト自体が広範囲に飛散し、接着剤層に噴霧される水分量が少なくなり、接着剤層が十分に湿潤されなかったため、閉鎖堆積時間１０分以上で不合格だった。
【００４９】
これに対し実施例１〜７においては、試験環境を夏場以外の作業環境に設定した参考例１及び試験環境を夏場の作業環境に設定し、不揮発成分濃度４０質量％を塗布し、水ミストを噴霧しない場合の参考例２と同等の性能を得ることができた。これは、塗布した水系接着剤の表面が水ミストによって湿潤するとともに、接着剤塗布後のラミナ周囲の環境温度ならびに相対湿度が適切に制御されるため、夏場の高温下の作業環境においても冬場と変わらない開放堆積時間および閉鎖堆積時間を得ることができたからと考えられる。
【００５０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の集成材の製造方法によれば、夏場のような高温の作業環境においても、水系接着剤塗布直後に水ミストを噴霧することにより、前記接着面を湿潤し、同時に接着剤塗布後のラミナ周囲及び積層工程における環境の温度ならびに相対湿度が適切に制御されるため、接着剤の乾燥による接着不良現象を回避できる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  ロールコーター
１０１  ラミナ
１０２  水系接着剤
１０３  ロール
２０１  噴射ノズル
４０１  圧締機
４０２  集成材
【図１】
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