(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮複合木材製品を成形及び加熱する方法を提供する。【解決手段】  本方法は、樹脂処理された個別の木材要素のマットアッセンブリを振動圧縮プレス機に導入する段階と、前記プレス機の振動圧縮を制御して、前記マットアッセンブリを、少なくとも前記樹脂の硬化温度まで加熱する段階とから成る。即ち、材料を振動圧縮プレス機の中に導入後、圧縮／解放振動を制御して、材料を成形する。具体的には、圧縮／解放振動は、マットアッセンブリを、少なくとも樹脂の硬化温度まで加熱するように制御されている。【選択図】  図４
2005059594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮複合木材製品を成形する方法において、
樹脂処理された個別の木材要素のマットアッセンブリを振動圧縮プレス機の中に導入する段階と、
前記プレス機の振動圧縮を制御して、前記マットアッセンブリを、少なくとも前記樹脂の硬化温度まで加熱する段階と、から成る方法。
【請求項２】
振動圧縮を制御する前記段階は、前記振動圧縮プレス機のストロークを制御する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
振動圧縮を制御する前記段階は、前記マットアッセンブリを可塑化する段階を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
振動を制御する前記段階は、前記振動圧縮プレス機の周波数を制御する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記振動周波数は、約１Ｈｚから約４００Ｈｚの周波数で起こる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
振動圧縮を制御する前記段階は、圧縮ストローク比を制御する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記振動圧縮は、約０．０１と０．５の間にある、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
材料は、樹脂処理された個別の木材要素のマットアッセンブリである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記木材要素は、チップ、フレーク、ストランド、合板、ファイバー、パーティクル及びウェーハの内の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧縮複合木材製品は、配向性ストランドボード、合板、配向性ストランド木材、配向性ベニヤ合板、ファイバーボード、ウェーハボード及び積層角材の内の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、圧縮製品の成形法に、厳密には、振動圧縮による圧縮複合木材製品の成形法に関する。
【背景技術】
【０００２】
個々別々の木材要素から作られる配向性ストランドボード、平行ストランド木材及び他の加工木材製品は、樹脂コートされた木材要素のマットをプレス機の中に配置し、前記マットに圧縮力を加えることによってプレス機内で作られる。マットがプレス機の中にある間に、各種熱源から熱が加えられ、樹脂を実質的に硬化させる。熱は、電磁波エネルギー、伝導、無線周波数エネルギー、蒸気噴射などの形で加えられる。
【０００３】
図１に示すように、現在のプレスシステムは、材料３８ａを所望の形状に連続的に圧縮するよう構成されている一対の相対するプラテン４０ａを含んでいる。各プラテン４０ａに隣接して、ローラー装置３５上をプレスベルト３７が移動する。ベルト３７とローラー装置３５の組み合わせによって、プラテンが材料３８ａに圧縮力を継続的に掛けている状態で、プラテン４０ａの間を通して材料３８ａを移動できるようになっている。この複合木材製品の成形法は、多くの点で問題を抱えている。
【０００４】
現行の連続プレス機の設計は、エネルギーを伝える妨げとなっている。プレスベルト、ベアリング装置及び必要な潤滑材は、製品に熱エネルギーを加える際に、重大な障害となる。高温のプラテンを介して製品を加熱する技法では、一様な加熱プロフィールが得られない。
【０００５】
図２は、従来型の高温プラテンプレスの加熱プロフィールである。チャート１５は、材料３８ｂ内の温度と圧力を、Ｙ軸１７に温度を摂氏温度の単位で、Ｘ軸に時間を秒の単位で取って表している。このチャート１５は、１９９０年８月、バージニア州ブラックスバーグのバージニアポリテクニック研究所及び州立大学で、Ｓｔｅｐｈｅｎ  Ｅ．ジョンソンが整えた卒業論文から引用している。この論文の標題は、「蒸気噴射変数に対するマット状態とチップボード特性の応答」である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧縮複合木材製品を成形及び加熱する方法である。本方法は、樹脂処理された個別の木材要素のマットアッセンブリを振動圧縮プレス機内に導入する段階を含んでいる。材料を振動圧縮プレス機に入れ、圧縮／解放振動を制御された状態で加え、材料を成形する。具体的には、圧縮／解放振動は、マットアッセンブリを、少なくとも樹脂の硬化温度まで加熱するように制御される。
【０００７】
各圧縮／解放振動のヒステリシスエネルギー損失から生じる複合エネルギーの堆積によって、加熱が実現されるものと仮定している。この現象は、完全に理解されてはいない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好適な実施形態及びその代替実施形態を、以下、添付図面を参照しながら詳しく説明する。
【０００９】
本発明は、振動圧縮加圧プロセスを使って圧縮材料製品を成形及び加熱するためのシステム及び方法を提供する。概括的には、図３に示すように、或る現下の好適な実施形態は、圧縮材料成形システム２０を含んでいる。圧縮材料成形システム２０は、成形プロセスの間に、材料３８ｂの温度と材料の高密度化を制御するのに用いられる材料成形及び温度制御システム２４を含んでいる。材料搬送システム２６は、必要に応じて、圧縮材料成形システム２０を通して材料を動かすために備えられている。更に、材料処理システム２８は、成形プロセスの間に材料３８ｂを処理するために、随意的に設けられている。圧縮材料成形システム２０の特定の詳細事項について、以下で更に具体的に述べる。
【００１０】
本発明の処理を受ける材料３８ｂは、樹脂処理された個別の木材要素のマットアッセンブリ３０（図４）で構成されているのが望ましく、これに同時に圧力と熱を加えて、硬化強化木材製品３２が形成される。木材要素は、既知の何れの形態でもよい。限定するわけではないが、本発明に使用するのに適している木材要素の例には、木材チップ、フレーク、ストランド、合板、ファイバー、パーティクル及びウェーハがある。
【００１１】
本発明によって好適に製造される製品３２（図４）は、産業界で現在知られているあらゆる既知の強化複合木材製品に及ぶ。これに適する製品３２の例には、限定するわけではないが、パーティクルボード、配向性ストランドボード、ファイバーボード、ウェーハボード、ベニヤ合板、単板積層材、平行ストランド木材及び積層角材が含まれる。
【００１２】
本発明のプロセスによる処理前の材料３８ｂの含水率は、一般的に、重量で約０％から約２０％の広範囲に亘る。しかしながら、この含水率の範囲は、単に一般的な指針であって、これから外れることもある。材料３８ｂの最適な含水率は、状況に基づいて決定されるのが望ましく、望ましい含水率の範囲を決定することは、当該技術の技量の中で、そのような判定を行うために水分のレベルをマットアッセンブリ３０の寸法と相関付けることである。ゼロに近い含水率を有する材料３８ｂを処理することはできるが、そのような状況の下では木の可塑性が制限されるので、望ましくない。含水率は、含水接着剤を採用することによって増加させることもできる。
【００１３】
樹脂は、熱を加えることによって硬化速度が加速されるものであればどの様な接着剤でもよい。例えば、水溶性及び非水溶性のアルカリ性及び酸性フェノール樹脂、レソルシノールホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、及びイソシアネート樹脂を使用してもよい。樹脂は、所望の量だけ材料３８ｂに塗布する。長い木材ストランドを使用する場合、樹脂の固形成分は、木材のオーブン乾燥重量の約１から約１０％の範囲であることが多い。樹脂は、木材の乾燥重量の約１％から約５％の範囲の量が塗布されることが最も多い。
【００１４】
材料成形及び温度制御システム２４は、材料３８ｂの温度を制御するように構成されている。具体的には、材料成形及び温度制御システム２４は、プラテン４０ｂの運動を、ストロークと周波数の両方で制御して、プラテン４０ｂの振動運動が引き起こす各圧縮／解放振動サイクルのヒステリシスエネルギー損失から生じる複合エネルギーの堆積によって、材料３８ｂが加熱されるようにする。材料３８ｂを、限定するわけではないが樹脂硬化温度のような所望の温度まで上げるのに、外部加熱源の必要はない。当業者には理解頂けるように、各圧縮／解放振動のヒステリシスエネルギー損失から生じる複合エネルギーの堆積によって材料３８ｂ内に生成される熱は、材料３８ｂの断面全体に亘って実質的に均一となる。本発明の更なる態様について、以下に更に詳細に論じる。
【００１５】
材料成形及び温度制御システム２４は、様々な既知の構造を使用して、プラテン４０ｂの振動運動を誘起するが、そのような構造が本発明の範囲を限定するものではない。例えば、空圧又は水圧駆動シリンダ（図示せず）を駆動するように構成されている制御器２７（図１０）で、振動を誘起してもよい。同様に、制御器２７は、振動運動を誘起するのに適した電磁駆動機構を作動させるよう構成してもよい。制御器２７は、以下に更に詳しく述べるが、偏心軸などを制御して、プラテン４０ｂの振動運動を誘起するように構成してもよい。これに適した制御器２７は、当該技術では既知であり、それについての詳細な説明は、ここには述べない。
【００１６】
制御器２７は、数多くの受容可能な方法で実行できるように適切に配置されている。例えば、或る実施形態では、適切な作動を実行するよう配置されているプロセッサ又はマイクロプロセッサ（図示せず）によって実現される。当該技術では既知の何れのプロセッサでもよく、限定するわけではないが、インテル社から入手可能なペンティアムシリーズのプロセッサなどを使用することができる。代わりに、プラテン４０ｂの制御は、電子コンピューターチップ、水圧制御システム、或いは手動で実行してもよい。従って、本発明の範囲は、振動運動を作り出す方法で限定されるものではない。
【００１７】
図４−９は、材料形成システム２０の振動圧縮プレスサイクル３４の様々な態様を示している。本発明は、連続プレス又はバッチ式プレス運転に使用することができる。具体的には、各図は、プラテン４０ｂと材料３８ｂの相対的な運動を示している。本発明によれば、１つの振動圧縮プレスサイクル３４は、１つの完全圧縮位相４４と、１つの完全解放位相４６を含んでいる。圧縮位相４４は、両プラテン４０ｂが互いに向かって動く振動圧縮プレスサイクル３４の位相である。逆に、解放位相４６は、両プラテン４０ｂが互いに離れる方向に動く振動圧縮プレスサイクル３４の位相である。
【００１８】
図４−６及び図９は、本発明の或る態様を示している。具体的には、振動圧縮プレスサイクル３４は、解放段階４６の間は、材料３８が、プレス機が掛ける圧縮力から完全に解放されるよう適切に配置されている。更に具体的には、圧縮位相４４の後で、両プラテン４０ｂの内の少なくとも１つは、圧縮力が解除されて材料３８ｂが膨張する速度より速い速度で材料３８ｂから離れる。解放位相４６の間に、材料３８ｂは、圧縮により誘起された残留応力によって膨張する。材料３８ｂが、実質的に圧縮を受けていない寸法にまで膨張するのに必要な時間の量は、圧縮回復応答時間６６（図９）である。更に具体的には、少なくとも１つのプラテン４０ｂが、材料の圧縮回復応答時間６６より短い時間で、材料３８ｂを解放し続いて材料３８ｂを再度圧縮するように、適切に制御されている。当業者には理解頂けるように、様々な要因が材料の圧縮回復応答時間６６に影響を与える。例えば、限定するわけではないが、材料の寸法、材料の組成、樹脂の硬化状態、材料３８ｂに掛けられる圧縮量、所望の弾性領域４２の大きさは、全て圧縮回復応答時間６６に影響を及ぼす要因である。従って、所与の材料に適する圧縮回復応答時間６６の決定は、当業者による実験を通して求められるのが望ましい。
【００１９】
図７及び図８は、本発明の追加の態様を示している。この場合、プラテン４０ｂは、実質的に、連続して材料３８ｂと接触している。このことは、制御器２７が、両プラテン４０ｂの内の少なくとも１つを、圧縮回復応答時間６６と実質的に等しいか又はそれより遅い速度で、材料３８から離すことによって起こる。従って、この方式では、プラテン４０ｂが実質的に連続して材料３８ｂと接触しているので、解放位相４６では、プラテン４０ｂによって材料３８ｂに行使される圧縮力が減少することになる。本発明のこの態様は、例えば、バッチ式の製造プロセスに用いることができる。
【００２０】
本発明の範囲を、解放位相４６の周波数の範囲によって限定する意図はないが、その周波数の範囲が、本発明に従って用いた場合に所望の結果を達成すると分かっているのが望ましい。或る特定の実施形態では、本発明の振動圧縮プレスサイクル３４は、約１Ｈｚから約４００Ｈｚの間で作動するのが望ましい。しかしながら、特定の周波数又は周波数の範囲は、成形される材料３８ｂの性質次第である。従って、所与の材料３８ｂに最適な特定の周波数又は周波数の範囲は、当業者による実験を通して決定されるのが望ましい。
【００２１】
プラテン４０ｂのストローク６２は、解放位相４６の間に、取り分け、必要な解放領域４３、又は、必要な圧縮力の減少を作り出すよう適切に選択される。更に、ストローク６２は、例えば、比較的長いストロークによって、１つの圧縮位相４４で生成されるヒステリシスエネルギー損失の量を最大にするよう選定される。逆に、例えば、圧縮位相４４の間の時間を最小にしたい場合は、オペレーターは、比較的短いストロークを利用することもできる。更に、ストローク６２を、純粋に、材料３８ｂの性質又は成形される材料３８ｂの寸法で選定してもよい。従って、所与の材料３８ｂに最適な特定のストロークは、当業者による実験を通して決定されるのが望ましい。
【００２２】
図４から図８を見ると良くわかるように、ストローク６２は、圧縮方向の最大プラテン距離「ｌ」と、圧縮方向の最小プラテン距離「ｌ１」の比として記述することもできる。この圧縮ストローク比（compression stroke ratio）は、数学的に以下の式で表される。
【式１】
【００２３】
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【００２４】
以下に更に詳細に説明する実験データにより、０．０１＜μｃ＜０．５の範囲内の圧縮ストローク比が望ましいことが分かっている。しかしながら、この範囲より上又は下の圧縮ストローク比も、本発明の範囲内にあるものと理解されたい。具体的な圧縮ストローク比は材料３８ｂの性質次第なので、実験して決定するのが最良である。
【００２５】
材料成形及び温度制御システム２４の別の態様は、図４から図８を見ると最も良く分かる。具体的には、圧縮ベクトル３６ａ、ｂは、圧縮位相４４の初期に実質的に等しい時間内の一瞬における、プラテン４０ｂの合成運動ベクトルを示している。目下好適な実施形態では、圧縮ベクトル３６ａは、振動加圧システム２０内の材料の流れの方向５０に実質的に垂直である。この様に、矢印５０で示されている水平方向経路に沿って材料３８ｂを移動する圧縮材料成形システム２０では、圧縮ベクトル３６ａは、実質的に垂直に向いている。
【００２６】
代わりに、圧縮ベクトル３６ｂは、材料の流れの方向５０に対して圧縮ベクトル角３７を成していてもよい。圧縮ベクトル角３７は、水平方向、即ち材料の流れの方向５０の面に実質的に平行な方向の瞬間プラテン運動を反映する水平方向成分３９を適切に含んでいる。加えて、圧縮ベクトル角３７は、垂直方向、即ち材料の流れの方向５０の面に実質的に直角な方向に沿う同様の運動を表す垂直成分４１を含んでいる。
【００２７】
図５及び図７に示すように、約５度から約８５度の圧縮ベクトル角３７には、材料３８ｂの第１方向の運動が伴う。更に、約９５度から約１７５度の圧縮ベクトル角には、材料３８ｂの、第１方向とは実質的に反対の第２方向の運動が伴う。
【００２８】
目下好適な実施形態では、圧縮ベクトル角３７は、約３０度から約６０度の範囲内にある。しかしながら、圧縮ベクトル角３７は、それより小さくても大きくても、本発明の範囲内にあると考えられる。更に具体的には、本発明は、材料の流れの方向５０に対して約５度から約８５度の圧縮ベクトル角３７で機能することが分かっている。
【００２９】
プラテン４０ｂが円形運動をするのであれば、約９５度から約１７５度の圧縮ベクトル角も本発明で使用できると判断されている。明らかに、この範囲内の圧縮ベクトル角３７では、材料の流れの方向５０が逆になる。具体的には、第２の材料の流れの方向５１、即ち第１の材料の流れの方向５０とは実質的に反対方向になる。当業者には理解頂けるように、振動加圧システム２０は、この様にしてプレス機を通過する材料の線形供給速度を制御して、材料３８ｂの加熱又は圧縮を制御する手段として制御されている。プラテンの運動と、その結果生じる材料の搬送について更に詳細な議論を以下に論じる。
【００３０】
図１０は、本発明に独自の別の態様を示している。具体的には、本発明によるプレスシステム７１を開示している。このプレスシステムは、加圧プロセスの間に、材料３８ｂと直接接触するように構成されているプラテン４０ｂを含んでいる。しかしながら、プラテン４０ｂには、ステンレス鋼（図示せず）のような材料が貼り付けられており、材料３８ｂが材料成形システム２０を通る動きを支援していることに注目頂きたい。
【００３１】
プラテン４０ｂは、通常、金属又は他の材料で、マットアッセンブリ３０が振動加圧システム２０に入る際にそれを受け入れるように作られている傾斜付き入口区画４８を有するように形成されている。傾斜量は、当業者が適切に決定する。しかしながら、本発明の特定の実施形態では、約０．３度から約７度の傾斜範囲であれば申し分ないと分かっている。しかしながら、より大きい傾斜、より小さい傾斜、又は複合傾斜を有する入口領域４８を備えたプラテン４０ｂも、本発明の範囲内にあると考えられる。更に、両プラテン４０ｂの相対する端部に配置されている入口領域４８を有するプラテン４０ｂも、本発明の範囲内にある（図示せず）。
【００３２】
図３から図８及び図１２に示すが、本発明の材料搬送システム２６は、様々な形態を取ることができる。当業者には理解頂けるように、材料搬送システム２６の役目は、形態に関係なく、材料３８ｂに振動加圧システム２０を通過させることである。本発明は、現在当該技術で知られているどの様な既知の材料搬送システム２６でも使用することができる。例えば、外部牽引手段３３を用いて、プレス機を通して材料を引いてもよい。更に、材料搬送システム２６は、材料３８ｂをプレス機に効果的に押し込むことによって、材料にプレス機を通過させるよう構成してもよい（図示せず）。更に、材料搬送システムは、プレス機を通して材料３８ｂを押し且つ引く（図示せず）構造も含んでいる。これらの構造は、当該技術では周知なので、詳細な説明はこの議論に含めない。
【００３３】
図５及び図７には、別の材料搬送システム２６を開示している。具体的には、ベルト又はコンベヤーシステム２５を示している。コンベヤーシステム２５は、振動加圧システムを通して材料３８ｂを支持し、及び運搬するように配置されている。これに適したコンベヤーシステム２５は、当該技術では周知なので本出願では詳細には議論しない。当業者には理解頂けるように、コンベヤーシステム２５は、圧縮位相４４の間には動きを実質的に停止し、解放位相４６の間に動くよう構成されている。代わりに、コンベヤーシステム２５は、圧縮位相４４と解放位相４６を通して、実質的に常時動かしてもよい。
【００３４】
代わりの材料搬送システム２６は、プラテン４０ｂの振動運動の動きから引き出される。具体的には、プラテン４０ｂの運動が、振動加圧システム２０を通して、材料３８ｂの搬送を制御する。先に述べたように、そして図５及び図７を見ると良く分かるように、圧縮ベクトル角３７は、垂直運動成分４１と水平運動成分３９の両方を含んでいる。
【００３５】
材料３８ｂと圧縮ベクトル角３７で係合するプラテン４０ｂを有する振動加圧システム２０は、本発明に新規な特性を付与する。具体的には、プラテン４０ｂの水平運動成分３９が圧縮位相４４と同時に生じると、水平運動成分３９は、材料３８ｂをプレス機を通して搬送する役目を果たす。材料３８ｂは、圧縮位相４４の間にプラテン４０ｂが移動する直線距離より僅かに短い直線距離だけ、振動加圧システム２０を通して搬送される。この搬送は、各振動圧縮プレスサイクル３４毎に１回起きる。同時に、垂直運動成分４１は、材料３８ｂが搬送される間に、材料３８ｂを適切に圧縮する。従って、材料３８ｂに振動加圧システム２０を通過させるのに、外部牽引手段のような他の搬送構造は何ら必要ない。
【００３６】
プラテン４０の運動を制御し、適切な圧縮ベクトル角３７を作り出す方法は、プラテン４０を、実質的に円形運動するように駆動することである。特に図１０及び図１１に示すように、所望の運動を行わせる１つの目下の好適な方法は、プラテン４０ｂを偏心軸６７又は同様の構造体上で駆動する方法である。そのような構造体は、振動加圧システム２０を通して材料３８ｂを搬送し振動圧縮するに足るプラテン４０ｂの実質的に円形の振動運動を作り出す。
【００３７】
目下の或る好適な実施形態では、プラテン４０ｂには、それぞれ偏心軸６７を受け入れるよう適切に配置されている少なくとも１つの穴４７が設けられている。或る特定の実施形態では、各プラテン４０には、３つの穴４７が設けられており、各穴は、偏心軸６７を受け入れるよう適切に配置されている。偏心軸６７は、軸支持領域６８と突出領域６９を有している。軸支持領域６８は、歯車、ベルト又は直接駆動手段（図示せず）を介して駆動機構２７と連通している。突出領域６９は、プラテン４０ｂの実質的に内側に残り、プラテンを実質的に円形運動で駆動するように作られている。突出領域６９は、材料３８ｂが望ましくない方向に動かされないよう十分な解放領域４３を作れるほどに大きいのが望ましい。しかしながら、プラテン４０ｂの何れの所与の点も実質的に円形の経路を辿るが、両プラテンの相対する表面は、常時互いに平行なままに留まることに注目頂きたい。
【００３８】
特に図３及び図１０に示すように、随意の材料処理システム２８は、材料３８ｂが振動加圧システム２０内にある間に、材料３８ｂを処理するよう好適に構成されている。材料処理システム２８は、追加の適切な染料又は着色材、難燃性材又は防腐材を含んでいる。しかしながら、材料処理システム２８で付加される製品の性質は、本発明の範囲を限定するものではない。従って、どの様な製品でも、適切であれば材料処理システム２８で導入することができる。
【００３９】
材料処理ユニット５２は、どの様な処理製品であれ、その導入を制御するよう適切に構成されている。材料処理ユニット５２の形態は、本発明を限定する意図はない。従って、何れの既知の構造でも、材料処理ユニット５２として用いることができる。例えば、材料処理ユニットは、本発明による様々な処理製品の一時的な保管及び処理で一般的に用いられる、適切なポンプ、計測装置、感知装置などを備えたリザーバでもよい。
【００４０】
材料処理ユニット５２は、材料処理ユニット５２を意図したように機能させるのに必要な何らかの構造を適切に含んでいる。例えば、材料処理ユニット５２は、処理製品を材料３８ｂに送る際に、材料処理ユニット５２が利用するホース、導管、ノズル、拡散器又は経路を含んでいる。
【００４１】
或る目下の好適な実施形態では、材料処理システム２８は、解放位相４６の間に、振動加圧システム２０内の材料３８ｂに製品を導入するよう構成されている。しかしながら、材料処理システム２８は、材料が振動加圧システム２０の圧縮区画内に入る前、入っている間、又は出た後に、製品を導入するよう構成してもよい。
【００４２】
先に述べたように、材料成形及び温度制御システム２４の制御は、材料３８ｂの全体的加熱を指令する。図１２は、Ｙ軸７４の材料温度とＸ軸７６の時間の関係を表す実験データを示す第１のグラフ７０である。ビレット温度曲線７２は、材料３８ｂに本発明を施したときの、時間の経過に伴う材料３８ｂの温度の上昇を示している。ビレットは、１．５インチの積層ベニヤ合板アッセンブリであった。プレス機を通過する直線速度は、１２インチ／分であった。プレス機は、約４０Ｈｚの周波数で運転した。
【００４３】
図１３と図１４は、第２のグラフ８０と第３のグラフ９０を示しており、それぞれ、本発明に従って導き出した別の実験結果を示している。第２のグラフ８０と第３のグラフ９０は、共に同一の実験から取ったデータを反映している。実験では、含水率約４％で、約２５ｌｂｓ／ｆｔ３から約４２ｌｂｓ／ｆｔ３の低密度のマットアッセンブリに形成された０．０３５インチのアスペンストランドを使用した。マットアッセンブリは、樹脂、ワックス又は他の添加剤を含んでいなかった。振動圧縮プレス機は、３０Ｈｚの周波数で振動し、０．６フィート／分のプレス機を通過する直線マット速度を有していた。
【００４４】
第２のグラフ８０は、Ｙ軸８２の摂氏温度とＸ軸の秒単位の時間との関係を示している。曲線８６は、マットアッセンブリ３０が圧縮材料成形システム２０を通過するときのマットアッセンブリ３０の内部温度を示している。
【００４５】
第３のグラフ９０は、本発明の振動圧縮による、材料３８ｂ内の内部圧力の変動を示している。Ｘ軸９２は、偏心軸の回転位置をラジアンで示している。また、上方のＸ軸９４は、時間を秒で示している。Ｙ軸は、内圧をポンド／平方インチで示している。曲線９８は、第３のグラフに表示されている変数に対する材料３８ｂの状態を示している。具体的には、振動圧縮プレスが複数のプレスサイクル３４を通して動く際の、材料３８ｂの内部圧力変動を示している。この実験では、歪みゲージを、プレス機の高圧帯に配置した。
【００４６】
図１５は、Ｙ軸１０４の材料３８ｂの温度とＸ軸の秒単位の時間の関係を示す第４のグラフ１００である。曲線１０６と曲線１０８は、材料３８ｂが振動圧縮プレスを通って進む際の所与の時間における材料３８ｂの温度を反映している。曲線１０６と曲線１０８は、材料方向５０に沿う材料３８ｂ内に配置した熱電対から取ったデータを示している。
【００４７】
図１５に反映している実験では、初期含水率約３％の長さ０．０５０インチの黄色汎用(yellow  popular)ストランドを使用した。ストランドは、５％の濃度の液体フェノールホルムアルデヒド、３％の固体フェノールホルムアルデヒド、及び約２％のスラックワックスで樹脂処理した。材料の直線速度は、１インチ／分で、周波数は３０Ｈｚであった。目標製品密度は、４０ポンド／ｆｔ３だった。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態を図示し、説明してきたが、先に述べたように、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、多くの変更を加えることができる。従って、本発明の範囲は、好適な実施形態の開示に限定されるものではない。そうではなく、本発明は、特許請求の範囲に述べる事項によってのみ定められるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】先行技術によるプレス区画の概略図である。
【図２】先行技術による材料温度と圧力特性を示すグラフである。
【図３】本発明の或る実施形態による振動圧縮加圧プロセスのシステム図である。
【図４】本発明の或る態様による振動加圧プロセスの概略図である。
【図５】本発明の或る態様による振動加圧プロセスの別の態様の概略図である。
【図６】本発明の或る態様による振動加圧プロセスの別の態様の追加的概略図である。
【図７】本発明の或る態様による振動加圧プロセスの更に別の態様の別の概略図である。
【図８】本発明の或る態様による振動加圧プロセスの更に別の態様の更に別の概略図である。
【図９】本発明による、プレスストロークと材料厚さの関係を、時間経過に対して示すグラフである。
【図１０】本発明による振動圧縮プレス機の全体システム図である。
【図１１】本発明によって作られた偏心軸の斜視図である。
【図１２】本発明の或る態様によって形成された材料温度を示す温度グラフである。
【図１３】本発明の或る態様によって形成された材料温度を時間経過に対して示す別のグラフである。
【図１４】本発明の或る態様から生じる、振動圧縮による材料に掛かる圧力変動を示すグラフである。
【図１５】本発明の或る態様によって形成された材料温度を時間の経過に対して示す別のグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
２０                  圧縮材料成形システム
２４                  材料成形及び温度制御システム
２５                  ベルト又はコンベヤーシステム
２６                  材料搬送システム
２７                  制御器
２８                  材料処理システム
３０                  マットアッセンブリ
３２                  木材製品
３３                  外部牽引手段
３４                  振動圧縮プレスサイクル
３５                  ローラー装置
３６ａ、３６ｂ        圧縮ベクトル
３７                  圧縮ベクトル角
３８ｂ                材料
３９                  水平運動成分
４０、４０ａ、４０ｂ  プラテン
４１                  垂直運動成分
４２                  弾性領域
４３                  解放領域
４４                  圧縮位相
４６                  解放位相
５０                  材料の流れの方向
６６                  材料圧縮回復応答時間
７１                  プレスシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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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【外国語明細書】
2005059594000001.pdf