(57)【要約】【課題】高周波電圧の印加時間及び／又は印加エネルギーを減らして、木質材の生産性を向上させることのできる木質材の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の木質材の製造方法は、接着剤を含む製造中間体１Ａ，１Ａを一対の電極４５，４６間に挟み、該電極４５，４６間に高周波電圧を印加して接着剤を加熱することにより、構成要素１１が接着剤によって結合した木質材を得る木質材の製造方法であって、前記接着剤として、微細炭素繊維を配合した接着剤を用いることを特徴とする。【選択図】図４
2013158988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤を含む製造中間体を一対の電極間に挟み、該電極間に高周波電圧を印加して前記接着剤を加熱することにより、構成要素が前記接着剤によって結合した木質材を得る木質材の製造方法であって、
前記接着剤として、微細炭素繊維を配合した接着剤を用いることを特徴とする木質材の製造方法。
【請求項２】
前記木質材が、集成材又は単板積層材であり、構成要素であるラミナ、ブロック状の小片又は単板を含む製造中間体を、構成要素の接着面が前記電極の面に対して垂直となるように配して、前記電極間に前記高周波電圧を印加することを特徴とする、請求項１記載の木質材の製造方法。
【請求項３】
前記集成材が、複数枚のラミナが積層接着されてなる集成材である、請求項２記載の木質材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質材を短時間で製造するために高周波プレスを用いる方法が知られている。その方法においては、接着剤として、常温プレスで用いられるものと同等のものが使用されている。高周波プレスを用いる木質材の製造工程においては、高周波の印加時間が生産性を大きく左右する因子である。
【０００３】
また、木質材の製造に限らずに、高周波プレスを用いて物を製造する技術として、次の(1)〜(5)の技術が知られている。
(1)：集成材の製造において、接着剤にススを添加して高周波加熱する方法（特許文献１参照）
(2)：木質複合材の製造において、接着面の一方に接着剤を塗布しもう一方の接着面に電解質水溶液を塗布し高周波加熱する方法（特許文献２参照）
(3)電極間に高周波電流を印加すると共に電極を加熱し、加熱された電極の熱による外部加熱と高周波誘電加熱による内部加熱を併用して、被加熱材を加熱する方法（特許文献３参照）
(4)：電極や電子基板等部材の接着において、熱硬化性樹脂に導電性物質を含有させて高周波加熱処理する方法（特許文献４参照）
(5)：樹脂材料接合において、接着剤中にカーボンブラック又は炭化ケイ素を充填して高周波誘電加熱する方法（特許文献５参照）
【０００４】
しかし、前記(1)の技術は、ススがどのような性状のものか不明である。前記(2)の技術においては接着面両面に異なる液状物を塗布するため工程が複雑になる。前記(3)の技術は、消費エネルギーの増大を伴わずに処理時間を短縮することに関して何らの示唆を与えるものではない。前記(4)，(5)の技術は、木質材料ではない材料に関する技術であり、木質材の製造に関して、その技術や接着性等の物性が有効かどうか不明である。
【０００５】
また、接着剤にカーボンナノチューブを配合する技術が知られている。例えば、特許文献６には、ラバーを貼付して卓球のラケットとされる卓球ラケット用ブレードの構成部材どうしを接着する接着剤にカーボンナノチューブを用いることが記載されている。しかし、特許文献６の技術は、カーボンナノチューブの反発弾性向上能に着目したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９７１８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−７６２４０号公報
【特許文献３】特開平９−２８９０７８号公報
【特許文献４】特開２００７−８４７６７号公報
【特許文献５】特開２０１０−６９０８号公報
【特許文献６】特開２００５−００６９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高周波電圧の印加時間及び／又は印加エネルギーを減らして、木質材の生産性を向上させることのできる、木質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】
【０００８】
本発明は、接着剤を含む製造中間体を一対の電極間に挟み、該電極間に高周波電圧を印加して前記接着剤を加熱することにより、構成要素が前記接着剤によって結合した木質材を得る木質材の製造方法であって、前記接着剤として、微細炭素繊維を配合した接着剤を用いることを特徴とする木質材の製造方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の木質材の製造方法によれば、高周波電圧の印加時間及び／又は印加エネルギーを減らして、木質材の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明で製造する集成材の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明で製造する集成材の他の一例であるエンドグレインパネルを示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明で製造する木質材の他の一例である単板積層材（ＬＶＬ）を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施に好ましく用いられる高周波加熱装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明で製造する木質材としては、（１）集成材、（２）単板積層材（ＬＶＬ）、（３）合板、（４）パーティクルボード（ＰＢ）、（５）ファイバーボード（ＭＤＦ等）、（６）ＯＳＢ（Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｔｒａｎｄ  Ｂｏａｒｄ）等が挙げられる。木質材は、木材に由来する構成要素どうしを結合して得られるものである。
【００１２】
（１）集成材
集成材としては、ひき板、小角材等をその繊維方向を互いにほぼ平行にして、厚さ、幅及び長さ方向に集成接着してなるものや、ひき板又は小角材などを、直交する２方向（厚さ及び長さの２方向等）に集成接着したものが挙げられる。
【００１３】
図１に示す集成材１は、本発明で製造する集成材（木質材）の一例であり、一方向Ｘに長い形状を有する軸材である。集成材１は、積層された複数枚のラミナ１１が、ラミナ間に配された接着剤（図示せず）を介して一体化されてなる。集成材１の各層を構成するラミナ１１は、長手方向Ｘの長さが短い小ラミナをフィンガージョイント等の接合方法で長手方向Ｘに継いだものであっても良い。
集成材１の各層を構成するラミナ１１の厚み（Ｚ方向の長さ）は、例えば、５〜１５０ｍｍとすることができ、集成材１のラミナの積層数は、例えば、２〜３０層とすることができ、３〜２０層であることが好ましい。
【００１４】
集成材１は、造作用でも構造用でも良い。構造用の集成材は、例えば、木造住宅等の木造建築物の柱や梁、桁、土台等に用いられる。構造用の集成材は、短辺（横断面における短い辺）が１５ｃｍ以上、断面積が３００ｃｍ2以上の大断面集成材であっても良いし、短辺が７．５ｃｍ以上、長辺（横断面における長い辺）が１５ｃｍ以上（但し大断面集成材を除く）の中断面集成材であっても良いし、短辺が７．５ｃｍ未満又は長辺が１５ｃｍ未満の小断面集成材であっても良い。
集成材の構成要素であるラミナを得る木材の樹種としては、従来、集成材の製造に用いられている各種のものを特に制限なく用いることができる。
【００１５】
本発明における集成材には、図１に示すような、複数枚のラミナ１１が積層接着されてなる集成材１の他、図２に示すように、ひき板や小角材等から得たブロック状の小片２１を、それぞれの両木口面２１ａ，２１ｂがパネルの上下面２ａ，２ｂを形成するように集成接着してなるエンドグレインパネル２も含まれる。ひき板、小角材等から得たブロック状の小片を、相互間に接着剤を介在させてパネル状に並べたものがエンドグレインパネルの製造中間体である。
【００１６】
（２）単板積層材
単板積層材（ＬＶＬ）は、ロータリーレースやスライサーその他の切削機械により木材を切削して得た単板を、主としてその繊維方向を互いにほぼ平行にして積層接着して得られる木質材である。
図３に示す単板積層材３は、本発明で製造する木質材の他の一例であり、一方向Ｘに長い形状を有する軸材である。単板積層材３は、厚み方向Ｚに積層された総ての層の単板について繊維の配向方向が揃っていることが好ましいが、厚み方向の一部（例えば、表裏面それぞれから２番目の層）に、繊維の配向方向が他の層と直交する層を有していても良い。但し、繊維の配向方向が他の層と直交する単板の合計厚さは、単板積層材の全体の厚さの２０％以下であり、かつ、当該単板の枚数の構成比が３０％以下であることが好ましい。また、厚み方向の中央部に、繊維方向を平行にして積層された複数の単板からなるコア部を有することが好ましく、該コア部を構成する単板の積層数は、単板積層材の単板の全積層数の半分以上であることが好ましい。単板積層材も、造作用でも構造用でも良い。
単板積層材の厚み方向Ｚの単板の積層数は、例えば、４〜６０層とすることができ、８〜５０層であることが好ましい。
単板積層材の構成要素である単板を得る木材の樹種としては、従来、単板積層材の製造に用いられている各種のものを特に制限なく用いることができる。
【００１７】
（３）合板
合板は、ロータリーレースやスライサーその他の切削機械により木材を切削して得た単板を、繊維方向が互い違いとなるように積層接着して得られる木質材であり、層間が接着剤を介して接合されている。合板は、厚み方向の一部に、繊維の配向方向を揃えた２層又は３層の単板が存在するようなものであってもよい。
【００１８】
木質材として、前述した集成材、単板積層材及び合板を製造する場合、総ての層間又は一部の層間の接着に用いる接着剤として、微細炭素繊維配合の接着剤を用いる。好ましくは総ての層間の接着に用いる接着剤として、微細炭素繊維配合の接着剤を用いる。また、集成材を製造する場合、ひき板、小角材等を相互間に接着剤を介在させて所定形状に並べたものが製造中間体である。単板積層材又は合板を製造する場合、単板を相互間に接着剤を介在させて積層したものが製造中間体である。
【００１９】
（４）パーティクルボード
パーティクルボードは、木材の切削や破砕等により得た小片（エレメント）を接着剤と共に混合してマット状としたのもの（製造中間体）を圧締して得られる木質ボードであり、エレメントどうしを結合するバインダーとして接着剤が用いられる。
（５）ファイバーボード
ファイバーボードは、木材の蒸射・解繊等により得た木材繊維（エレメント）を接着剤と混合してマット状としたもの（製造中間体）を圧締して得られる木質ボードであり、エレメントどうしを結合するバインダーとして接着剤が用いられる。ファイバーボードとしては、ＭＤＦ（中密度繊維板）、やハードボード（ＨＢ）、インシュレーションボードが挙げられるが、本発明は、乾式でフォーミングするパーティクルボードやＭＤＦの製造に適している。製造中間体は乾式フォーミングにより得られたものであることが好ましい。
【００２０】
（６）ＯＳＢ
ＯＳＢ（Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｔｒａｎｄ  Ｂｏａｒｄ）は、薄い削片状にした原料のエレメントを配向させて積層、接着したものである。エレメントは、パーティクルボードに用いられるものより面積が大きく薄い形状をしており木材の異方性をより多く残している。
木質材として、パーティクルボード、ファイバーボード及びＯＳＢを製造する場合、エレメント（構成要素）どうしを結合させる接着剤として、微細炭素繊維配合の接着剤を用いる。
【００２１】
次に、本発明で用いる接着剤について説明する。
本発明で用いる接着剤は、微細炭素繊維を配合した接着剤である。
微細炭素繊維は、その外径が、２００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１５０ｎｍのものである。
【００２２】
本発明で使用する微細炭素繊維は、単層、二層又は多層の微細炭素繊維であり、これらの２種以上を併用することもできる。好ましくは、多層の微細炭素繊維が用いられる。微細炭素繊維の製造方法に関しては、特に限定されないが、触媒を用いる気相成長法、アーク放電法、レーザー蒸発法およびＨｉＰｃｏ法（Ｈｉｇｈ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃａｒｂｏｎ  ｍｏｎｏｘｉｄｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）等、従来公知のいずれの製造方法も用いることができる。
【００２３】
例えば、レーザー蒸着法により単層の微細炭素繊維を作製する方法を以下に示す。原料としてグラファイトパウダーと、ニッケルおよびコバルト微粉末混合ロットを用意する。この混合ロットを６６５ｈＰａ（５００Ｔｏｒｒ）のアルゴン雰囲気下、電気炉により１２５０℃で熱し、そこに３５０ｍＪ／ＰｕｌｓｅのＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波パルスを照射し、炭素と金属微粒子を蒸発させることにより、単層の微細炭素繊維を作製することができる。
【００２４】
以上の作製方法は、あくまで典型例であり、金属の種類、ガスの種類、電気炉の温度、レーザーの波長等を変更してもよい。また、レーザー蒸着法以外の作製法、例えばＨｉＰｃｏ法、気相成長法、アーク放電法、一酸化炭素の熱分解法、微細な空孔中に有機分子を挿入して熱分解するテンプレート法、フラーレン・金属共蒸着法等、他の手法によって単層の微細炭素繊維を調製してもよい。
【００２５】
例えば、定温アーク放電法により二層の微細炭素繊維を作製する方法を以下に示す。
基板は表面処理されたＳｉ基板を用い、処理方法としては触媒金属および触媒助剤金属を溶解した溶液中に、アルミナ粉末を３０分間浸し、さらに３時間超音波処理により分散させて得られた溶液をＳｉ基板に塗布し、空気中において１２０℃で２時間乾操させる。微細炭素繊維製造装置の反応室に基板を設置し、反応ガスとして水素とメタンの混合ガスを用い、ガスの供給量は水素を５００ｓｃｃｍ、メタンを１０ｓｃｃｍとし、反応室の圧力を７０Ｔｏｒｒとする。陰極部はＴａよりなる棒状の放電部を用いる。次に陽極部と陰極部および陽極部と基板との間に直流電圧を印加し、放電電流が２．５Ａで一定になるように放電電圧を制御する。放電により陰極部の温度が２３００℃になると正規グロー放電状態から異常グロー放電状態になり、放電電流が２．５Ａ、放電電圧が７００Ｖ、反応ガス温度が３０００℃での状態を１０分間行うことで、基板全体に単層および二層の微細炭素繊維を作製することができる。
【００２６】
以上の作製方法は、あくまで一例であり、金属の種類、ガスの種類等、諸条件を変更してもよい。また、アーク放電法以外の作製法によって二層の微細炭素繊維を調製してもよい。
【００２７】
例えば、気相成長法により三次元構造を有する多層の微細炭素繊維を作製する方法を以下に示す。
基本的には、遷移金属超微粒子を触媒として炭化水素等の有機化合物をＣＶＤ法で化学熱分解して繊維構造体（以下、中間体）を得、これをさらに高温熱処理することで多層の微細炭素繊維を作製することができる。
【００２８】
原料有機化合物としては、べンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素、一酸化炭素、エタノール等のアルコール類が使用できるが、炭素源として分解温度の異なる少なくとも２つ以上の炭素化合物を用いることが好ましい。なお、少なくとも２つ以上の炭素化合物とは、必ずしも原料有機化合物として２種以上のものを使用するというものではなく、原料有機化合物としては１種のものを使用した場合であっても、繊維構造体の合成過程においては、例えば、トルエンやキシレンの水素脱アルキル化などのような反応を生じて、その後の熱分解反応系においては分解温度の異なる２つ以上の炭素化合物となっているような態様を含むものである。雰囲気ガスには、アルゴン、へリウム、キセノン等の不活性ガスや水素を用い、触媒としては鉄、コバルト、モリブデンなどの遷移金属あるいはフェロセン、酢酸金属塩などの遷移金属化合物と硫黄あるいはチオフェン、硫化鉄などの硫黄化合物の混合物を使用する。
【００２９】
中間体の合成は、通常行われている炭化水素などのＣＶＤ法を用い、原料となる炭化水素および触媒の混合液を蒸発させ、水素ガス等をキャリアガスとして反応炉内に導入し、８００〜１３００℃での温度で熱分解する。これにより、１５〜１００ｎｍの外径を有する炭素繊維が、相互に前記触媒の粒子を核として成長した粒状体部で結合した疎な三次元構造を有する微細炭素繊維構造体（中間体）が複数集まった数ｃｍから数十ｃｍの大きさの集合体が合成される。
【００３０】
原料となる炭化水素の熱分解反応は、主として触媒粒子ないしこれを核として成長した粒状体表面において生じ、分解によって生じた炭素の再結晶化が当該触媒粒子ないし粒状体より一定方向に進むことで、繊維状に成長する。
しかしこの熱分解速度と成長速度とのバランスの意図的な変化、例えば上記したように炭素源として分解温度の異なる少なくとも２つ以上の炭素化合物を用いることで、一次元的方向にのみ炭素物質を成長させることなく、粒状体を中心として三次元的に炭素物質を成長させる。このような三次元的な微細炭素繊維の成長は、熱分解速度と成長速度とのバランスにのみ依存するものではなく、触媒粒子の結晶面選択性、反応炉内における滞留時間、炉内温度分布等によっても影響を受ける。概して、上記したような原料有機化合物の熱分解速度よりも炭素原子の再結晶化による成長速度の方が速いと、炭素物質は繊維状に成長し、一方、成長速度よりも熱分解速度の方が速いと、炭素物質は触媒粒子の周面方向に成長する。従って、熱分解速度と成長速度とのバランスを意図的に変化させることで、上記したような炭素物質の成長を一定方向とすることなく、制御下に多方向化して、三次元構造を形成することができるものである。なお、生成する中間体において、繊維が粒状体により相互に結合された前記のような三次元構造を容易に形成させるためには、触媒等の組成、反応炉内における滞留時間、反応温度およびガス温度等も最適化することが好ましい。
【００３１】
触媒および炭化水素の混合ガスを８００〜１３００℃での範囲の一定温度で加熱生成して得られた中間体は、炭素原子からなるパッチ状のシート片を貼り合わせたような構造を有し、ラマン分光分析では、欠陥が多いことを示すＤバンドが非常に大きく出る。また、生成した中間体は、未反応原料、非繊維状炭素物、タール分および触媒金属を含んでいる。
【００３２】
従って、このような中間体から触媒金属等の残留物を除去し、欠陥が少ない所期の微細炭素繊維構造体を得るために、適切な方法で２４００〜３０００℃の高温熱処理を行う。
【００３３】
すなわち、例えば、この中間体を８００〜１２００℃で加熱して未反応原料やタール分などの揮発分を除去した後、２４００〜３０００℃の高温でアニール処理することによって所期の構造体を調製し、同時に繊維に含まれる触媒金属を蒸発させて除去する。なお、この際、物質構造を保護するために不活性ガス雰囲気中に還元ガスまたは微量の一酸化炭素ガスを添加してもよい。
【００３４】
前記中間体を２４００〜３０００℃の範囲の温度でアニール処理すると、炭素原子からなるパッチ状のシート片は、それぞれ結合して複数のグラフェンシート状の層を形成する。
【００３５】
また、このような高温熱処理前もしくは処理後において、微細炭素繊維構造体の円相当平均径を数ｃｍに解砕処理する工程と、解砕処理された微細炭素繊維構造体の円相当平均径を５０〜１００μｍに粉砕処理する工程とを経ることで、所望の円相当平均径を有する微細炭素繊維を作製する。
【００３６】
以上の作製方法は、あくまで一例であり、金属の種類、ガスの種類等、諸条件を変更してもよい。また、気相成長法以外の作製法によって作製された多層の微細炭素繊維を使用してもよい。
【００３７】
微細炭素繊維を配合した接着剤は、木質材の製造に従来用いられている各種公知の接着剤に対して微細炭素繊維を配合（添加等）することにより得られる。
微細炭素繊維を配合する接着剤としては、例えば、水性高分子-イソシアネート系接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、メラミンユリア樹脂接着剤、変性酢酸ビニル樹脂系エマルジョン形接着剤、スチレン・ブタジエン樹脂系ラテックス、アクリルスチレン樹脂系エマルジョン形接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン形接着剤、エチレン酢酸ビニル樹脂系エマルジョン形接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。これらのなかでも、集成材の日本農林規格に例示されている点等から、水性高分子-イソシアネート系接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤又はレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤が好ましい。
【００３８】
水性高分子-イソシアネート系接着剤は、典型的には、各種親水性高分子の水溶液又はエマルジョン溶液（主剤）と、硬化剤としてのイソシアネート化合物を主成分とする二液型の接着剤である。微細炭素繊維は、主剤に配合しておいても良いし、硬化剤を含む液に配合しておいても良いが、主剤に配合しておくことが、分散性、ポットライフ、混合時の簡易さ等の点から好ましい。また、主剤と硬化剤を混合する際に微細炭素繊維を配合しても良い。
水性高分子-イソシアネート系接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤としては、集成材の日本農林規格に記載されているもの等、従来、集成材やＬＶＬ等の木質材の製造に用いられているものを特に制限なく用いることができる。
【００３９】
水性高分子-イソシアネート系接着剤に微細炭素繊維を配合する場合、微細炭素繊維の配合量は、全成分配合後の濃度（微細炭素繊維含有接着剤中の濃度）が、０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜５．０質量％であることがより好ましい。
また、微細炭素繊維を主剤に混合する場合、水性高分子イソシアネート系接着剤中の主剤固形分１００質量部に対して、微細炭素繊維０．０１〜３０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０質量部であり、更に好ましくは０．５〜５．０質量部である。
【００４０】
レゾルシノール樹脂接着剤又はレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤に微細炭素繊維を配合する場合、微細炭素繊維の配合量は、全成分配合後の濃度（微細炭素繊維含有接着剤中の濃度）が、０．００１〜２０質量％であることが好ましく、０．０１〜５．０質量％であることがより好ましい。
また、微細炭素繊維を主剤に混合する場合、レゾルシノール樹脂接着剤又はレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤中の主剤固形分１００質量部に対して、微細炭素繊維０．００１〜３０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜１０質量部であり、更に好ましくは０．０１〜５．０質量部である。
【００４１】
微細炭素繊維を配合する接着剤には、必要に応じ、その接着剤に従来配合されている各種公知の成分、例えば硬化促進剤、増粘剤、減粘剤、分散剤、増量剤、防虫剤、着色剤等の各種添加剤を配合することもできる。
【００４２】
本発明においては、微細炭素繊維を配合する接着剤を介在させて構成要素を積層したり、所定形状に纏めたりした製造中間体を一対の電極間に挟み、該電極間に高周波電圧を印加して前記接着剤を加熱することにより、構成要素が前記接着剤によって結合した木質材を得る。
図４は、本発明に好ましく用いられる高周波加熱装置を示す模式図である。
図４に示す高周波加熱装置４は、木質材の製造中間体１Ａ（図示例は前述した集成材１の製造中間体）を載置する下側熱盤４１（加圧台）と、公知の昇降機構により昇降して、下側熱盤４１との間に挟んで製造中間体１Ａを鉛直方向に加圧する上側熱盤４２（鉛直方向加圧部材）と、公知の駆動機構により一方又は双方が水平方向に移動し、製造中間体１Ａを水平方向に加圧する水平加圧部材４３，４４と、下側熱盤４１及び上側熱盤４２のそれぞれに高周波絶縁体（図示せず）を介して取り付けられた金属板からなる一対の電極４５，４６と、電極４５，４６と電気的に接続され、電極４５，４６間に高周波電圧を印加する公知の高周波電源（図示せず）を備えている。
【００４３】
電極４５，４６は、電極４５（下部電極）をアース側、電極４６（上部電極）をホット側として、高周波電源に接続してある。
なお、高周波絶縁体としては、各種公知のものを用いることができ、例えば、シート状のもの、特公平４−７９２８２号公報に記載の盤状の高周波絶縁体、特許文献３に記載の高周波絶縁構造等を用いることができる。なお、図４には、前述した集成材１の製造中間体１Ａを２本並べて配置し、それらを同時に処理する場合を図示したが、複数本を同時に処理せずに一本のみを処理しても良いし、３本以上を同時に処理しても良い。
【００４４】
木質材の製造中間体を高周波加熱する場合（特に木質材が集成材又は単板積層材である場合）、構成要素であるラミナ１１、ブロック状の小片２１（図２参照）又は単板３１（図３参照）を含む製造中間体１Ａを、図４に示すように、構成要素１１の接着面（互いに接着される面）１２が前記電極４５，４６の面に対して垂直となるように配して、電極４５，４６間に高周波電圧を印加することが、接着面に存在する接着剤を接着面の全域に亘って万遍なく加熱する観点から好ましい。しかし、面材として使用される合板やＬＶＬを製造する場合には、接着面が前記電極の面に対して平行に配しても構わない。
【００４５】
微細炭素繊維を配合した接着剤を含む製造中間体を挟んだ状態で電極４５，４６間に高周波電圧を印加することにより、微細炭素繊維を配合した接着剤が加熱され、それにより、接着剤の硬化が促進され、ラミナ１１等の構成要素が該接着剤によって結合した集成材１（木質材）が得られる。
【００４６】
本発明においては、構成要素どうしを結合させる接着剤に微細炭素繊維を配合しているため、高周波を選択的に吸収する微細炭素繊維が電波を吸収し、そのエネルギーを熱変換するため、ミクロ的視点から解説すると微細炭素繊維周辺の接着剤部が選択的に加温され、その結果、接着剤部全体が選択的に加熱促進される状態になるため、高周波電圧の印加時間及び／又は印加エネルギーを減らすことができる。
すなわち、高周波電圧の印加時間が現行と同じ場合、印加エネルギーを下げることができ、省エネルギー化が可能となり環境に配慮した製造が可能となる。また、高周波の印加エネルギーが現行と同じ場合、硬化時間を短縮することができ、省エネルギー化と木質材の生産性を同時に向上させることができる。更に、微細炭素繊維は接着剤への硬化促進剤ではないため、接着剤の可使用時間への影響もないか殆ど無い。
他方、類似の炭素材料である、球状カーボンやカーボンファイバーでは、微細炭素繊維に比べて電気伝導性が劣るため、同様の効果を得るためには添加量を増やさなければならず、それに伴い接着剤中の樹脂成分割合が小さくなり、接着性等の物性低下が懸念される。
【００４７】
微細炭素繊維を配合することで接着剤の温度上昇速度が速くなるのは、接着剤中に単分散化された微細炭素繊維の一本一本が電波を吸収し、そのエネルギーを熱に変換するためである。微細炭素繊維はカーボンファイバー（１ミクロン以上の平均繊維径）より微細（１ミクロン未満の平均繊維径）であるため、重量あたりの繊維本数が多く、電波を吸収し熱に変える効率が高い。また、微細炭素繊維は球状炭素粒子よりアスペクト比が大きいため、接着剤中に単分散化された微細炭素繊維が接触する確率が高く、接着剤としての熱伝導率が高くなるため、接着剤中に均一に、素早く熱が伝わりやすい。
すなわち、微細炭素繊維の構造（ナノメートルの平均繊維径、アスペクト比）及びその物性（電伝導率、電波吸収能）が相互作用することで、微細炭素繊維が配合された接着剤に高周波を照射した場合、無添加系及びその他の炭素材料に比べて、接着剤部の温度上昇速度が速くなり、高周波電圧の印加時間及び／又は印加エネルギーを減らすことができる。
【００４８】
印加する電波の周波数は、３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの中波、３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの短波、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの超短波、又は３００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚの極超短波であることが好ましく、より好ましくは３００ｋＨｚ〜３００ＭＨｚであり、更に好ましくは１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚであり、とりわけ好ましくは３ＭＨｚ〜３００ＭＨｚである。ＩＳＭバンドで言えば、１３．５６ＭＨｚ±７ｋＨｚ、２７．１２ＭＨｚ±１６３ｋＨｚ、４０．６８ＭＨｚ±２０ｋＨｚ、及び９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚであることが好ましく、前３者であることがより好ましい。
３００ＭＨｚ超の帯域は、マイクロ波とも呼ばれ、製造中間体の厚みが厚い場合に、電極の近くのみが加熱されるため、接合面に存在する接着剤を万遍なく加熱する観点からは３００ｋＨｚ〜３００ＭＨｚであることが好ましい。
【００４９】
製造中間体１Ａを高周波で加熱する場合、電極４５，４６のそれぞれを加熱し、加熱された電極４５，４６による外部加熱と、高周波による誘電及び／又は抵抗加熱による内部加熱とを併用することが、接着面に存在する接着剤を該接合面の全域に亘って万遍なく加熱する観点等から好ましい。図４に示す高周波加熱装置４においては、下側熱盤４１及び上側熱盤４２が、電熱ヒーター、蒸気の流通管等の公知の加熱手段を備えることで、電極４５，４６を所定温度に加熱可能になっている。
【００５０】
電極４５，４６を加熱する場合、その加熱温度は、３５〜１２０℃であることが好ましく、４０〜１１０℃であることがより好ましい。また、接着剤の種類に応じて、その接着剤が硬化する温度付近の温度に加熱することも好ましく、例えば、接着剤が、水性高分子-イソシアネート系接着剤の場合の加熱温度は、３５〜６０℃、特に４０〜６０℃であることが好ましく、レゾルシノール系接着剤の場合の加熱温度は、６０〜１２０℃、特に９０〜１１０℃であることが好ましい。レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤の場合の加熱温度は、６０〜１２０℃、特に９０〜１１０℃であることが好ましい。
【００５１】
また、微細炭素繊維の配合量が多くなると電極４５，４６間の中央部付近の温度の上昇速度が相対的に高くなる傾向がある。そのため、微細炭素繊維の配合量は、接着剤の種類や塗布量に応じて、接着面と平行な方向に接着剤の温度むらができるだけ生じないように決定することが好ましい。そのためには、後述する実施例におけるように、接着剤の温度を電極４５又は４６からの距離が異なる複数箇所で測定し、接着剤の温度むらができるだけ生じないような配合量に決定することが好ましい。
なお、製造中間体を挟んだ状態の電極４５，４６間の距離は、特に制限されるものではないが、例えば３〜６０ｃｍとすることができ、５〜１８ｃｍ程度とすることが好ましい。
【００５２】
図４に示す高周波加熱装置４で、高周波加熱して得られる集成材は、高周波の印加終了後にただちに解圧して取り出すことが生産性の観点からは好ましいが、熱硬化性樹脂ではない水性高分子-イソシアネート系接着剤等の場合には、数分間（例えば２分間）、養生（放置）して接着剤の温度をやや低下させてから解圧することが、構成要素間の剥離を防止する観点から好ましい。高周波加熱装置４から取り出した木質材は、プレーナー等で所定寸法の木質材に仕上げることが好ましい。
【００５３】
なお、微細炭素繊維を配合した接着剤を、ラミナ、単板等の木質材の構成要素に塗布する方法としては、各種公知の塗布方法を特に制限なく用いることができるが、例えば、ハケ、ブラシ、ハンドローラーによる塗布、ロールコーター、ロールスプレッダーによる塗布、ツルーダーによる塗布、エアースプレー、エアレススプレー、低圧霧化スプレーによる塗布、バーコーダー法による塗布、スピンコーター、ディップコーターを用いた塗布等が挙げられる。
【実施例】
【００５４】
次に、実施例及び比較例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断らない限り、「部」は「質量部」、「％」は「質量％」を意味する。
【００５５】
〔比較例１〕
カラマツから得たラミナ（寸法：２７ｍｍ×１０９ｍｍ×４００ｍｍ）を、ラミナ間に接着剤を介在させて４枚重ね、構造用集成材製造用の４プライのラミナ積層体（製造中間体：寸法：１０８ｍｍ×１０９ｍｍ×４００ｍｍ）を得た。
接着剤は、水性高分子イソシアネート系接着剤の主剤（住友林業クレスト株式会社製「インスターボンドＵＷ−７４０（商品名）」）１００部に、硬化剤（住友林業クレスト株式会社製「ハードナーＵ−１（商品名）」）１５部を添加、混合して用いた。
接着剤はローラーにより積層する個々のラミナの最も広い面（片面）に塗工し、その塗布量は、表１に示す通り、２００ｇ／ｍ2とした。
【００５６】
得られた４プライの積層体１Ａ（製造中間体）を、図４に示す高周波加熱装置４の下側熱盤４１上に、図４に示すように２本並べて配置した。次いで、上側熱盤４２を下降させて、積層体１Ａにおける、ラミナ１１の接着面と平行な方向（図４中の上下方向）に２ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を加えた後、更に水平加圧部材４３，４４を移動させて、積層体１Ａにおける、ラミナ１１の積層方向（図４中の左右方向）に１０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を加えた。なお、電極４５，４６（熱盤４１，４２）は、積層体１Ａを下側熱盤４１に載せる前から４０℃に加熱しておいた。また、一方の積層体１Ａには、木口面から光ファイバーセンサーを挿入しておき、木口面からの深さが５０ｍｍの位置における、接着剤の温度の変化を記録した。光ファイバーセンサーの設置位置は、図４に示すように、電極４５からの距離が、電極４５，４６間の距離の１／４となる位置Ｐ１及び電極４５，４６間の中央位置Ｐ２とした。
【００５７】
そして、その状態において、電極４５，４６間に高周波電圧を印加し、積層体１Ａに１３．５６ＭＨｚの高周波を印加した。高周波出力は２．５ｋＷとした。
そして、前記両位置Ｐ１，Ｐ２における接着剤の温度が共に略６０℃に達したことを目安に、高周波の印加を停止した。高周波の印加終了後には、２分間養生（放置）して接着剤の温度をやや低下させてから解圧し、ラミナ間が接着剤で結合した集成材を取り出した。
【００５８】
〔実施例１〕
比較例１において、比較例１で用いた水性高分子イソシアネート系接着剤の主剤１００部に、平均直径が６０ｎｍの微細炭素繊維及び比較例１で用いた硬化剤１５部を混合したものを用いた以外は、比較例１と同様にして、集成材を製造した。
微細炭素繊維の配合（混合）量は、全成分配合後の接着剤全量に対し、微細炭素繊維の割合が０．８６％となるようにした。
微細炭素繊維の前記の濃度（％）は、下記式（１）で求められる。微細炭素繊維の質量は、乾燥状態の重量である。
微細炭素繊維の濃度（％）＝（微細炭素繊維の質量（ｇ）／微細炭素繊維と主剤と硬化剤の質量の合計（ｇ））  ×１００            ・・・（１）
【００５９】
〔実施例２〕
実施例１において、微細炭素繊維の配合（混合）量を２倍（１．７３％）に増やした以外は、実施例１と同様にして集成材を得た。
【００６０】
〔比較例２，３〕
比較例１において、高周波の出力を表１に示すように変更すると共に、高周波の印加時間を実施例１と同程度の２．５分にした以外は、比較例１と同様にして集成材を得た。
【００６１】
【表１】
2013158988.tif 000003
【００６２】
〔比較例４〕
接着剤として、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤の主剤（住友林業クレスト株式会社製「エスレジンＳＲ−１６０（商品名）」）１００部と、硬化剤（住友林業クレスト株式会社製「ハードナーＮＡ（商品名）」）１５部を均一混合したものを用い、比較例１と同様にして、構造用集成材製造用の４プライの製造中間体（寸法：１０８ｍｍ×１０９ｍｍ×４００ｍｍ）を得た。そして、その製造中間体に対して、実施例１と同様の処理（加圧及び高周波の印加）を行い集成材を得た。但し、鉛直方向のプレス圧は２ｋｇｆ／ｃｍ2、水平方向のプレス圧は１０ｋｇｆ／ｃｍ2とした。また、電極４５，４６（熱盤４１，４２）の加熱温度は１００℃とし、高周波出力は２．４５ｋＷとした。また、高周波の印加は、前記両位置Ｐ１，Ｐ２における接着剤の温度が共に略７０℃に達したことを目安に終了し、高周波の印加終了後には、製造された集成材を高周波加熱装置からすぐに取り出し、自然冷却した。
〔比較例５〕
比較例４において、接着剤の塗布量を表２に示すように変更した以外は、比較例４と同様にて集成材を得た。
【００６３】
〔実施例３〕
比較例４において、接着剤として、比較例４で用いたレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤の主剤１００部に、平均直径が６０ｎｍの微細炭素繊維及び比較例４で用いた硬化剤１５部を混合したものを用いた以外は、比較例４と同様にして、集成材を製造した。
微細炭素繊維の配合（混合）量は、全成分配合後の接着剤中の微細炭素繊維の濃度（％）が表２に示すように０．１７％となるようにした。
微細炭素繊維の前記の濃度（％）は、下記式（２）で求められる。微細炭素繊維の質量は、乾燥状態の重量である。
微細炭素繊維の濃度（％）＝（微細炭素繊維の質量（ｇ）／微細炭素繊維と主剤と硬化剤の質量の合計（ｇ））  ×１００            ・・・（２）
〔実施例４〕
実施例３において、微細炭素繊維の配合（混合）量を２倍（０．３４％）に増量した以外は、実施例３と同様にして集成材を得た。
〔参考例１，２〕
実施例３において、微細炭素繊維の配合（混合）量を表２に示す通りに変更した以外は、実施例３と同様にして、製造中間体を製造し、実施例３と同様の処理（加圧及び高周波の印加）を行った。
〔実施例５，６〕
実施例３において、微細炭素繊維の配合（混合）量、塗布量及び高周波出力を表２に示す通りに変更した以外は、実施例３と同様にして、集成材を得た。
【００６４】
【表２】
2013158988.tif 000004
【００６５】
〔接着性能の評価〕
製造した各集成材について、集成材の日本農林（ＪＡＳ）規格（平成１９年９月２５日制定）に規定される減圧加圧試験を、水性ビニルウレタン系接着剤の場合は１回、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤の場合は２回繰り返して行い、接着性能を下記の評価基準で評価した。結果を表１又は表２に示した。
○：ＪＡＳ規格の適合基準「減圧加圧はく離試験の結果、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、同一接着層におけるはく離の長さの合計がそれぞれの長さの４分の１以下であること」を満たし、且つ前記試験片の両木口面における前記はく離率が３％未満。
△：ＪＡＳ規格の前記適合基準を満たし、且つ前記試験片の両木口面における前記はく離率が３％以上５％未満。
×：ＪＡＳ規格の前記適合基準を満たさない。
【００６６】
〔生産性の評価〕
水性高分子イソシアネート系接着剤については比較例１を標準仕様とし、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤については比較例４を標準仕様として、生産性を下記の評価基準で評価した。結果を表１又は表２に示した。
◎：標準仕様に比べて短時間の印加時間又は少ないエネルギーで接着剤層が昇温し、短時間での接着が可能となった。
○：標準仕様と同程度の印加時間又はエネルギーで接着剤層が昇温し、生産性やエネルギー消費量は標準仕様と同等であった。
×：標準仕様に比べて短時間の印加時間で接着剤が昇温したものの、急激な温度上昇により発振機に不具合が生じた。
なお、表１及び表２中の「生産性」の項目中の×１〜×３、○１は、下記を意味する。
×１：印加時間は、標準仕様と同様にしたが、高周波出力を標準仕様より上げても温度の上昇がやや足りずに、接着性能にやや劣った。
×２：印加時間は、標準仕様と同様であるが、高周波出力が標準仕様と比較して大きく、消費エネルギーの抑制の観点から好ましくない。
×３：高周波出力を標準仕様と比較して大幅に低減できたが、印加時間が標準仕様よりやや延び、生産性の観点から好ましくない。
○１：印加時間は、標準仕様より短くなるとともに、高周波出力を標準仕様に比して大幅に低減できた。
【００６７】
表１中の比較例１と実施例１，２とを対比すると、接着剤に微細炭素繊維を配合することにより、高周波出力が同じであっても、高周波印加時間が、４．５分から３．５分又は２．５分に短縮されており、２分の養生時間を含めても、６．５分から５．５分又は４．５分に短縮されている。また、表２中の比較例４と実施例３，４とを対比すると、接着剤に微細炭素繊維を配合することにより、高周波出力が同じであっても、高周波印加時間が６．５分から３．５分又は４．５分に短縮されている。このことから、本発明によれば、高周波電圧の印加時間、延いては木質材（集成材等）の製造時間を、消費エネルギーの増加を抑制しつつ短縮でき、木質材の生産性を向上させることができることが判る。
【００６８】
また、表１中の比較例３と実施例２とを対比すると、接着剤に微細炭素繊維を配合した実施例２は、比較例３に比して高周波出力を大幅に低下させている（４．３ｋＷ→２．５ｋＷ）にも関わらずに、高周波印加時間は共に２．５分である。また、表２中の比較例４と実施例５とを対比すると、接着剤に微細炭素繊維を配合した実施例５は、比較例４に比して高周波出力を大幅に低下させている（２．４５ｋＷ→１．２５ｋＷ）にも関わらずに、高周波印加時間も多少短縮されている。このことから、本発明によれば、高周波電圧の印加時間、延いては木質材（集成材等）の製造時間の増加を抑制しながら、消費エネルギーの抑制を図ることができることが判る。
【符号の説明】
【００６９】
１  集成材（木質材）
１Ａ  積層体（製造中間体）
１１  ラミナ
２  エンドグレインパネル（集成材，木質材）
２１  ブロック状の小片
２１ａ，２１ｂ  木口面
３  単板積層材（木質材）
３１  単板
４  高周波加熱装置
４１  下側熱盤
４２  上側熱盤
４３，４４  水平加圧部材
４５，４６  電極
【図１】
2013158988.tif 000005
【図２】
2013158988.tif 000006
【図３】
2013158988.tif 000007
【図４】
2013158988.tif 000008