(57)【要約】      （修正有）【課題】木質単板を用いた成形合板が成形時に生じる割れ、破損を生じることなく、機能性を有するかつ意匠性にも優れた三次元曲面形状の木製品を提供する。【解決手段】複数枚の木質単板を積層接着した成形合板において、予め木目（繊維）方向に直交した木質単板１０，１１，１３，１４，１６，１７，１８を互いに接着剤で貼り合わせ平板合板１２，１５，１９に硬化形成した後、各平板合板に接着剤を塗布し木目方向に直交して積層後、成形プレス２０，２１にて三次元曲面形状の成形をしつつ接着剤を硬化させて合板を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の木質単板に接着剤を塗布し積層して成形型にて成形する方法において、
複数枚の木質単板に接着剤を塗布し、木目（繊維）が直交するように積層し硬化させた複数組の平板合板をつくる第１工程、
該第１工程で得た複数組の平板合板に接着剤を塗布し、各平板合板を再び木目が直交するように配して接着剤が未硬化のまま積層する第２工程、
該第２工程により積層された平板合板を成形プレスで嵌込みプレスして三次元曲面形状に成形して接着剤を硬化させる第３工程を具備することを特徴とする成形合板の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程において接着剤が塗布される木質単板は、アクリル樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂及びメラミン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂やグリオキザール樹脂などを含浸して、接着剤を塗布された後に木目（繊維）方向に直交させて積層し硬化されることを特徴とする請求項１の成形合板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形合板の製造方法に関し、特に椅子、テーブルなどの家具、ベンチに用いる木製品に適した成形合板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形合板は椅子やテーブルなどの家具に用いられている。製造方法は、１ｍｍ〜２ｍｍ厚の木質単板に接着剤を塗布して、複数の木質単板を互いに木目の繊維方向を直交に積層し成形の型に嵌めて高周波加熱プレス加工で成形合板を製造する。加熱して接着剤の硬化と成形を同時に行うものが一般的なものである。
【０００３】
使用樹種の木質単板としては、古くから曲げ加工に汎用されている広葉樹のブナ（ビーチ）が多く、成形合板においてもブナが成形に容易であることから使用されてきた。近年は国産ブナ材の使用は少なく、殆どが海外輸入のビーチを主に使用している。成形合板の技術は昔から伝統的にあり、現在もその製造方法はあまり変わっていない。しかしながら、成形合板には樹種、木質単板厚み、成形（積層）の厚み、曲率によっては、成形時の木質単板に割れや破損を生じて成形にならないなどの問題がある。その理由として木材は寸法変化・強度に対して異方性があるのが特徴である。強度の面では、引張強度は、接線方向（木目に対して直角）は繊維方向の略１／２０ぐらいと強度が極めて低く、許容強度を超える応力が働くと割れが起こる。
【０００４】
広葉樹を用いた成形合板について、例えば特許文献１−３に示されるものがある。特許文献１に示された成形合板の製造方法は、化粧木質単板と添芯材とを予め形成し、成形時の化粧木質単板（０．２ｍｍ）の破れ、しわを防止する、三次元曲面を有する合板を形成する。これは、化粧木質単板が薄く破れやすいため、その防止方法として樹脂含浸紙積層板の強度のあるものを用いている。特許文献２に開示された製造方法は、曲率の小さい成形合板の成形方法であって接着剤の特性を生かした化粧木質単板の損傷を防いでいる。特許文献３に開示された製造方法は、複数枚の木質単板を熱硬化性樹脂、感熱性接着剤を介して複数枚重合し、この重合物を平板押圧成形機により加熱押圧成形することによって接着剤の性能に合わせて半硬化、あるいは軟化の状態で成型している。
【０００５】
海外輸入された広葉樹が成形合板の主な材料として使用される一方、前述のようにとりわけ国産材の使用は普及していない。近年は日本国内の森林の活用化が叫ばれ官民一体となって日本の木材自給率を高める施策が実行されている。特に、森林蓄積量の豊富なヒノキ、スギなどの針葉樹は主に住宅構造材の柱や梁などに利用拡大している。ところが、身近な家具、ベンチなどの成形合板には針葉樹はほとんど使われていない。広葉樹と比べてまっすぐに伸びる針葉樹の組織は単純であり、大半の樹種はほぼ仮道管で占められ、細胞の配列は整然とし、木を構成する細胞と細胞の間の空隙率が大きく密度が低いためである。
【０００６】
針葉樹を用いた成形合板については、特許文献４，５に開示されたものがある。特許文献４に開示された製造方法によれば、杉、桧、松などの角材を集成した集成材を０．２ｍｍの厚みにスライスして木製薄板とし、木目の方向を揃えて２枚を接着剤で一体化し、こうして作られた２枚の積層板の間に横木目の木製薄板を挟んで積層することが示されている。この技術は集成材をスライスした木製薄板を扱っており、桂剥きにより取得される木質単板を積層する合板ではない。また、特許文献５では積層単板の製造方法では、０．２〜０．８ｍｍの厚さの杉の木製単板に対して、積層単板を型で成形プレスしたとき変形量の大きな部分でも亀裂や割れが生じにくい成形方法として、積層単板を蒸気照射した単板を軟化させて曲がりやすくして成形する方法がある。これは、曲げ木の製造方法として広く普及している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−９１９０１号公報特開
【特許文献２】特開昭６１−２０５１０２号公報
【特許文献３】特開平２-９８４０１号公報
【特許文献４】特開２００６−３１５３９７号公報
【特許文献５】特開２０００−４３００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１に示す木製椅子の跳ね上げ式の座板１を成形合板で製造することを考える。図１Ａにおいて、紙面の横方向をｘ方向、縦方向をｙ方向とし、裏表方向をｚ方向とし、縦横の長さは４７５ｍｍである。座板１は、符号２の箇所においては紙面表側に中心を有した半径１６６３ｍｍの曲率を持つｘ方向の円筒曲面が形成され、符号３の箇所では、紙面裏側に中心を有した半径１００ｍｍの曲率を持つｘ方向の円筒曲面が形成される（図１Ｂ参照）。符号４の箇所においては、紙面裏側に中心を有し半径５０ｍｍの曲率を持つｙ方向の円筒曲面が形成され、符号５の箇所では、紙面表側に中心を有し半径１４８６ｍｍの曲率を持つｙ方向の円筒曲面が形成される（図１Ｃ参照）。座板１は、ｘ方向ｙ方向の２方向の円筒曲面が組み合わされることにより、三次元的な成形がなされている。
【０００９】
図３は、特許文献５に示される従来の製造方法により成型合板を作成した例である。先ず、針葉樹ヒノキ１．３ｍｍの木質単板を用いて、三次元曲面形状にした成形合板の座板を形成する。まず、ヒノキ１．３ｍｍの単板を５０ｃｍ平方に裁断した。続いて、ヒノキ１．３ｍｍの単板１枚ごと接着剤を片面に塗布して順次、木目（繊維）Ｇが交互に直交するように７枚積層（厚み略９．０ｍｍ）して成形型に嵌め込み、平プレスで加圧（１．２ＭＰａ）した。接着剤の硬化と成形固定に２時間圧力を保持した。２時間後、圧力を解放し型から取り出したところ、座板１のＳで示される表層部、内層及び裏側に成形プレス時の木目に対する横引張力による割れＣが生じていた。Ｓで示されるこれらの領域は、ｘ方向ｙ方向の円筒曲面が組み合わされた領域である。一方、同じ３次元成形であっても図３Ｂに示されるように、ｙ方向の円筒曲面Ｒ５０、Ｒ１４８６のみで変形される箇所においては、割れＣが見られなかった。尚、図中ｍは、座板１の１箇所の隅を表すマークである。図３Ｄは図３Ｃの裏側であり、図３Ｅは図３Ｃの一部を拡大している。次に、家具用、床材用として普及している広葉樹のミズナラ１．８ｍｍの木質単板を１３枚用いて上記と同様に行ったところ、同様な箇所に顕著な割れＣが生じていた。
丸太を桂剥きすることにより取得される木質単板では、厚さが１．０ｍｍ以上になると丸太の中心側となる木質単板の面に細かな亀裂が生じ、厚さが増すとこの裏割れは顕著になる。三次元曲面形状の成形合板の製造においては、これが割れの原因になると考えられる。一方、０．８ｍｍ以下の薄い木質単板では、取り扱いが難しく、また所用の厚さの成形合板にするには積層数が大幅に増加する。
【００１０】
このように、三次元曲面形状の成形合板の製造において、木質単板に接着剤を塗布し積層して成形プレスするだけでは割れ、裂けなどの成形時の損傷を防止できない。即ち、木質単板に接着剤を塗布、積層、成形の工程において単板に割れ、裂けなどの損傷を生じない手段が必要となる
【００１１】
本発明の目的は、成形プレス時に起こる単板の割れ、裂けなど生じることなく、三次元曲面形状の成形合板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】
【００１２】
本発明は、針葉樹であるヒノキを成形合板の樹種として利用可能にする三次元曲面形状の成形合板の製造方法を提案する。本発明の成形合板の製造方法は、複数枚の木質単板に接着剤を塗布して積層して成形型にて成形する方法において、複数枚の木質単板に接着剤を塗布し、木目（繊維）を直交するように積層し硬化させた複数組の平板合板をつくる第１工程、該第１工程で得た複数組の平板合板に接着剤を塗布し、各平板合板を再び木目を直交するように配して積層する第２工程、該第２工程により積層された平板合板を成形プレスで嵌込みプレスして三次元曲面形状に成形して、接着剤を硬化させる第３工程を具備することを特徴とし、上記の目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、第１工程において、木質単板に接着剤を塗布して木目が直交するように貼り合わせ接着剤の硬化した平板合板を製造する。これにより、横引張に弱い木質単板の引張強度の異方性を改善して成形プレス時の局部に生じる割れを抑制する。次に第２工程において、平板合板に接着剤を塗布して木目が直交するように積層する。この時、平板合板に塗布した接着剤は成形押圧時に平板合板間に滑りやすさを与え局部に生じる割れを抑制する。次に、第３工程において、第２工程で接着剤を塗布して積層した平板合板を成形型内に嵌め込みプレスして接着剤を硬化させて成形合板を得る。これらの３工程を踏まえることを特徴とする成形合板の製造方法を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】成形合板の一例を示す図である。
【図２】成形合板の製造方法を示す図面である。
【図３】従来方法による成形合板の製造方法を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の成形合板の製造方法を実施するには、三次元曲面形状の成形型と所定の圧力を有するプレスを用いる。作成するのは、図１に示した座板１である。
【００１６】
各実施例において座板１は、複数の木質単板を積層したものであり、各木質単板の厚みは０．２ｍｍ〜４．５ｍｍで１．０ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。木質単板の製造は原木を桂剥きしたロータリー単板、あるいは原木を平角材または４つ割りにしてスライサーで平削りしたスライス単板を用いる。本実施例においては杢のあるロータリー単板を用いた。樹種は国産材である針葉樹ヒノキと広葉樹ミズナラを用いた。ヒノキ単板とミズナラ単板は木型に合わせた５０ｃｍ平方に裁断した。
【００１７】
ヒノキ単板に塗布する接着剤は、通常、高周波プレスには熱硬化性樹脂接着剤を使用する。しかし、各実施例では実験設備の関係上、常温で硬化する水性高分子イソシアネート系接着剤を用いた。
【実施例１】
【００１８】
図２において、厚み１．０ｍｍのヒノキの木質単板１０、１１、１３、１４、１６、１７、１８を計１３枚用いて、第１工程による表板用の平板合板１２、中板用の平板合板１５、裏板用の平板合板１９をつくる。木質単板１０の表面（図面上で上側の面、以下同じ）に略３００ｇ／ｍ２の接着剤ｇを塗布し、その上に木質単板１１を木目Ｇが直交するように重ねて２プライの第１セットにする。平板合板１２の面１２ａ（木質単板１１の表面）を座板１の表面とする。続いて中板用の木質単板１３に接着剤ｇを塗布してその上に木質単板１４を木目Ｇが直交するように重ね２プライの第２セットを４セットつくる。最後に裏板用の平板合板１９用に木質単板１６に接着剤ｇを塗布してその上に接着剤ｇを塗布した木質単板１７を木目が直交するように重ね、その上に木質単板１８を木目が直交するように重ね、３プライの第３セットをつくる。
【００１９】
座板１の表板用として２プライの第１セットが１セットであり、座板１の中板用として２プライの第２セットが４セット、座板１の裏板用として３プライ第３セットが１セットの構成である。
次に、これらの接着剤ｇを塗布した各セットの接着層を硬化させ平板合板を形成するために、平プレスで第１セット、第２セット第３セットの各セットを重ね、１ＭＰａで加圧を１時間して平板合板１２、１９をそれぞれ１セット、平板合板１５を４セット形成した。なお解放後、２４時間の養生をして接着剤の完全硬化を行った。このように、第１工程では、木質単板に接着剤ｇを塗布して貼り合わせ硬化した平板合板を製造する。これにより、引張強度の異方性を改善して成形プレス時に局部に生じる割れを抑制する。
【００２０】
次に第２工程は第１工程で得た座板１の裏板用の平板合板１９に接着剤ｇを塗布し、４枚の中板用の平板合板１５にそれぞれ接着剤ｇを塗布し、互いの重ね合わせ面に表れる木目Ｇが直交するように順次４セットを積層する。最後に座板１の表板用の平板合板１２を接着剤ｇが塗布された中板用の平板合板１５に重ねる。このときも平板合板１２と平板合板１５との重ね合わせ面に表れる木目Ｇが直交するように重ねる。こうして平板合板１２、１５、１９は接着剤ｇが塗布され全て木目が直交するように積層される。接着剤ｇが未硬化であるため、成形時に平板合板に塗布した各平板合板間の接着層が滑りやすく、平板合板の局部に生じる割れを抑制する。
【００２１】
第３工程は未硬化で積層された平板合板１２、１５、１９を成形型２０、２１に嵌め込み、成形プレスで圧力１．２ＭＰａで２時間加圧して接着層の硬化と成形を行い、圧力を解放して三次元曲面形状をもつ成形合板を得た。得られた成形合板から座板１を切り出し、面取り加工を行った。
【００２２】
この結果、三次元曲面形状の座板１には表面の裂け、割れ、曲面部の表面の割れ、側面部の裂けなどの損傷は認められず、三次元曲面形状の椅子の略１３ｍｍ厚みの座板用の成形合板として満足のいくものであった。
【００２３】
なお椅子の仕様は背板と座板は別々で跳ね上げ式のため、座板１の表面は美観と耐久性を要求されるので、節や、割れなど木材の欠点のないもので平板合板１２を作成した。座板１の裏面も同様に美観を損なわない程度の品質の平板合板１９を作成した。中板は、成形に支障のない、小節、傷などは許容した。また、本実施例では、裏板用の平板合板１９を３プライにしたが、表板用の平板合板あるいは中板用の平板合板が１つまたは複数を３プライもしくはそれ以上積層しても良い。
【実施例２】
【００２４】
広葉樹ミズナラの１．８ｍｍの木質単板１３枚を用いて、実施例１の第１工程と同様に平板合板を作成した。平板合板の構成は座板１の表板用２プライを１セット、中板用に２プライを３セット、３プライを１セットとして、裏板用は２プライが１セットである。第２工程は裏板用２プライ１セット、中板用２プライ２セット、３プライ１セット、２プライ１セット、最後に表板用２プライ１セットを各平板合板に接着剤を塗布して順次重ねる。このとき各平板合板は木目を直交するように重ねる。第３工程は実施例１と同様に成形型に嵌め込みプレスして、各平板合板間の接着剤を硬化させ三次元曲面形状をもつ成形合板を得た。この結果、局部の割れ、裂けなどの損傷は全く見られず満足のいくものであった。
上記実施例１においては、３プライ平板合板を成形合板の最外層に配置したが、本実施例のように成形合板の中層に３プライ平板合板を配置し、これを２プライ平板合板で挟むようにしても良い。図１のような三次元曲面形状の成形においては、成形合板の中層の方が成形時にかかる応力が小さいため、厚くて変形しにくい３プライ平板合板を配するのが望ましい。この場合において、３プライ平板合板及び２プライ平板合板は、成形合板として完成した際に各木質単板の木目が交互に直交するように配置する。
【実施例３】
【００２５】
木質単板の厚みと積層した厚みの違いにより、成形に及ぼす影響の有無を検証した。
ヒノキの１．３ｍｍの木質単板７枚を用いて、三次元曲面形状の成形合板をつくる。実施例１と同様に第１工程は表板用に２プライ平板合板を１セット、中板用に２プライ平板合板を１セット、裏板用に３プライ平板合板を１セットの構成にて、各木質単板に接着剤を塗布して平プレスにて接着剤を硬化させて平板合板を形成する。第２工程は第１工程で得た裏板用の３プライ平板合板に接着剤を塗布し、中板用の２プライ平板合板に接着剤を塗布し、実施例１と同様に積層する。続いて最後に、平板合板の接着剤が塗布された面に、表板用２プライ平板合板を実施例１と同様に積層する。第３工程は実施例１と同様に成形型２０、２１に嵌め込みプレスして、各平板合板間の接着剤を硬化させ三次元曲面形状をもつ成形合板を得た。その結果、実施例１と同様に問題のない三次元曲面形状の椅子の略９ｍｍ厚みの座板用の成形合板ができた。
【実施例４】
【００２６】
屋外用途としての性能を有する座板にするため、耐久性を付与するグリオキザール樹脂を木質単板に注入する。減圧加圧装置内の樹脂溶液中にヒノキの木質単板を浸し、缶内を８０Ｔｏｒｒで減圧２時間、加圧は１Ｍｐａで１時間行った。注入量は略７００Ｋｇ／ｍ３の樹脂を木質単板に注入後、木質単板を加熱器内で含水率１０％ぐらいまで乾燥する。乾燥後の木質単板は、実施例１と同様に三次元曲面形状の成形合板をつくる。次に、成形合板に残留した樹脂は未硬化のため、高温度で反応硬化させる必要がある。硬化には１２０℃〜１５０℃まで乾燥機内の温度を上げて成形合板を硬化させて固定化する。今回は成形合板を加熱器内で１００℃〜１５０℃の熱風により樹脂を反応硬化させて耐久性を付与した。一般的に成形合板の製造は高周波加熱プレス加工で１２０℃〜１３０℃まで加熱して接着剤の硬化を短時間に行う。高周波を用いることにより樹脂の反応硬化を短時間かつ同時に行ない三次元曲面形状の成形合板の製造が可能となる。注入する樹脂として、アクリル樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂及びメラミン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂などを含浸させても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  座板
１０、１１、１３、１４、１６、１７、１８  木質単板
１２、１５、１９  平板合板
２０、２１  成形型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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