JP2010149304A - 蒸気プレスの下部熱板及びこれを利用した板状人工土壌の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気プレスの蒸気噴出部を有する下部熱板において、木質チップを迅速に加熱させること
【解決手段】予備加熱を行なうための加熱機構を備えた熱基盤とその上に載置固定する蒸気噴出盤とからなり、上記噴出盤に表裏を貫通する多数の小孔を穿設し、裏面側には連続する凹溝を形成してこれに各小孔の開口部を臨ませ、熱基盤と蒸気噴出盤とをその周縁にシール材を介在させて着脱可能に固定し、一端を蒸気供給側に連結させた蒸気通路を熱基盤又は蒸気噴出盤に連結してその開口部を凹溝に臨ませた
【選択図】図３

Description

本発明は、蒸気プレスの蒸気噴出部を有する下部熱板に関するものであり、あらかじめ表面に液化木材系の接着剤を付着させた木材の小片（チップ）の集合体に蒸気の付与とプレス加工を施して、板状の人工土壌、マット状若しくは板状の成形品などを製造する場合に使用される。

蒸気プレスの蒸気噴出部を有する下部熱板としては、特許文献１に開示されたものが知られている。
ここに開示されている発明は、接着剤を塗布させた木材小片のマット（集合体）を用いてパーティクルボードを成形する発明に関するものである。マットを加圧すると共に蒸気を供給する下部熱板は板厚方向に貫通させた多数の蒸気噴霧孔を備えていて、各噴霧孔は熱板の内部で連結させてあり、これに蒸気を供給するホースを連結してマット内に蒸気を噴出させる構成となっている。

しかしながら、この装置を用いてパーティクルボードを成形する工程には熱板に蒸気を通さない時間帯で熱板が冷めてしまい、そのまま次工程で蒸気を噴出させると蒸気の温度が下がって液化し、蒸気の供給時間も長くなってマットの加熱や接着剤の硬化に時間を要する不都合があった。
また、マットは上下両面を開放させた型枠内に入れられているが、木材の極小片や粉末などが混ざり込んでいるため、成形工程においてこれらが蒸気の噴霧孔を閉塞してしまうと、これを除去するために下部熱板及び蒸気供給路の分解を余儀なくされ、多大の時間が必要となる不都合もある。

他方、特許文献２においては、木質チップを素材とした板状の人工土壌の製造に関する発明が開示されている。
この発明における蒸気プレス装置は、成形エリア（下板）とその上方に配置した複数のノズルを穿設した押し型（上板）とからなり、上下両面を開放させた型枠内に表面にポリウレタン樹脂系接着剤を付着させた木質チップを満杯に入れて成形エリア上に載置し、上板で圧縮した木質チップに対してノズルから加圧蒸気を噴射させ、所定の時間その状態を維持して木質チップ同志を接着させるようにしたものである。その間に液化して形成された水は、成形エリア上に形成した複数の小孔から排出させて水の滞留を防止している。

しかしながら、この成形装置においても、成形時には熱板に蒸気を通さない時間があって、次工程で蒸気を噴霧させても型枠内での熱の回りが遅くなり、さらには、木材の極小片や粉末が成形エリアの排水用の小孔を閉塞してしまう不都合もあった。
特開２００３−２００４０８号公報 特開２００５−１８５１１５号公報

本発明は、蒸気プレスの蒸気噴出部を有する下部熱板において、木質チップを迅速に加熱させられるようにすることを課題としたものである。
また、この熱板を用いて板状人工土壌を製造するに際し、噴出させる蒸気の循環を円滑に行なわせるようにすることを課題としたものである。

この技術的課題を解決するための第一の技術的手段は装置に関するものであり、（イ）予備加熱を行なうための加熱機構を備えた熱基盤とその上に載置固定する蒸気噴出盤とからなり、（ロ）上記噴出盤に表裏を貫通する多数の小孔を穿設し、（ハ）裏面側には連続する凹溝を形成してこれに各小孔の開口部を臨ませ、（ニ）熱基盤と蒸気噴出盤とをその周縁にシール材を介在させて着脱可能に固定し、（ホ）一端を蒸気供給側に連結させた蒸気通路を熱基盤又は蒸気噴出盤に連結してその開口部を凹溝に臨ませたこと、である。
第二の技術的手段は、蒸気噴出盤裏面の凹溝同志の交差点を多数設けたことである。

また、第三の技術的手段は板状人工土壌の製造方法に関するものであり、（ヘ）上記の下部熱板上に上下両面を開放させて液化木材系の接着剤を付着させた木質チップを投入した型枠を載置し、（ト）外形を型枠の内側の形状よりわずかに小さく形成した上型を型枠内に下降させて所定圧力で加圧し、（チ）下部熱板から型枠内に噴出させる蒸気を上型と型枠の隙間から排出させ、（リ）加圧状態で液化木材系の接着剤を硬化させることである。
第四の技術的手段は板状人工土壌を製造する他の方法に関するものであり、（ヌ）前記の熱板上に上下両面を開放させて液化木材系の接着剤を付着させた木質チップを投入した型枠を載置し、（ル）外形を型枠の内側の形状よりわずかに小さく形成した押型を木質チップ上に載置してその上端を型枠上縁の上方に突出させ、（ヲ）下降させた上型で押型を押圧して木質チップを加圧し、（ワ）下部熱板から型枠内に噴出させる蒸気を押型と型枠の隙間から排出させ、（カ）加圧状態で液化木材系の接着剤を硬化させることである。
さらに、第五の技術的手段は、上記の方法において、側壁に蒸気排出用の小孔を穿設した型枠を用いることである。

第一の技術的手段において、下部熱板は、加熱機構を備えた熱基盤上に蒸気噴出盤を載置固定して構成されているから、熱基盤を常時加熱することによって、蒸気噴出盤を常時加熱状態におくことができる。
この蒸気噴出盤には表裏を貫通する多数の小孔が穿設され、裏面側には連続する凹溝が形成されていて、この凹溝に各小孔の開口部が臨ませられているから、熱基盤と蒸気噴出盤との間には後述する蒸気を通過させるための空洞が形成されることになる。
一端を蒸気供給側に連結させた蒸気通路を熱基盤又は蒸気噴出盤に連結してその開口部は凹溝に臨ませられているから、この蒸気通路から蒸気が供給されると、狭い凹溝と小孔とを通過して蒸気は一気に蒸気噴出盤から噴出することになる。
熱基盤と蒸気噴出盤とは、その周縁にシール材を介在させて固定させられているから途中で蒸気が漏出することはないし、両者を加熱した状態で蒸気が通過させられるから蒸気の温度を低下させることなく噴出させることができる。

熱基盤における予備加熱を行なうための加熱機構としては、基盤内に内蔵させた電熱盤や基盤内に形成した蒸気通路が好適である。
凹溝は、格子形や渦巻形など、その形態は問わない。
蒸気は、加熱状態にある熱板から噴出させられるため、与えられた噴出力を低下させることなく噴出するが、蒸気噴出盤の裏面に形成した凹溝同志が交差する交差点を多数設けておくと、供給された蒸気が適宜通路を選択して迅速に小孔から噴出することになる（請求項２参照）。

熱基盤と蒸気噴出盤との固定は、ボルトを用いると強度が保たれ、その取外しも容易となる。
両者の間に介在させるシール材としては、耐熱性を備えたＯリングを好適に使用することができる。凹溝の外側でこれを囲むように配置することになる。
また、蒸気噴出盤に形成した小孔の断面積の合計を蒸気供給路の断面積の合計より小さく形成しておくと、供給路から供給する蒸気の圧力より大きい噴出力で蒸気を噴出させることが可能となり、蒸気を供給するボイラーの容量を小さくすることができる。蒸気通路は複数配置しておくことによって、蒸気を小孔から円滑に噴出させることができる。

第三の技術的手段においては、上下両面を開放させた型枠内に液化木材系の接着剤を付着させた木質チップを投入し、これを上記の下部熱板上に載置して木質チップを加圧するに際し、外形を型枠の内側の形状よりわずかに小さく形成した上型を用いて型枠内に下降させ、木質チップ間に隙間を残せるように所定の圧力で加圧すると、チップ同志は部分的に接触した状態で加圧され、同時に上型と型枠との間にわずかな隙間が形成される。この状態で下部熱板から型枠内に噴出させると、蒸気は前記隙間を通って型枠内に充満した後上型と型枠の隙間から円滑に排出されて行く。木質チップは加圧された状態で蒸気によってその表面に付着させた液化木材系の接着剤を硬化させ、一体化することになる。
したがって、蒸気の循環を円滑に行なわせて板状人工土壌が形成されることになる。

また、第四の技術的手段は、上記の製造方法が採用しているような、上型が直接型枠内の木質チップを加圧する方法ではなく、木質チップを投入して熱板上に載置した型枠に対し、外形を型枠の内側の形状よりわずかに小さく形成した押型を木質チップ上に載置してその上端を型枠上縁の上方に突出させ、上型で押型を押圧して木質チップを加圧する構成を採用したものである。
上型は型枠内に進入せずに押型を押圧すると共に型枠が上型のストッパーとして機能する。この方法では、型枠より大きい上型のプレス装置であっても使用することができるし、複数の型枠用いて同時に複数の木質チップ群を押圧することも可能となる。
押型を加圧した状態で下部熱板から型枠内に噴出させると、蒸気は型枠を通って押型と型枠の隙間から排出されるから、上記方法と同様に、蒸気の循環を円滑にして板状人工土壌が形成されることになる。

なお、上記いずれの方法においても、型枠の側壁に蒸気排出用の小孔を穿設しておくと、
蒸気の流れがさらに円滑となる利点がある。
第四の技術的手段では、上型は押し型を押圧したまま型枠の上縁に当接するから、それ以上の圧力が木質チップに掛からない。他方、第三の技術的手段では上型に所定の圧力を維持させるために、上型のストロークを調整するか、或いは上型に鍔を突出させることによって型枠の上縁に当接させるようにしておくことが望ましい。

上記の製造方法において用いる液化木材系の接着剤は、破砕、裁断などされた木材に対し、硫酸の共存下でフェノール類を溶媒として加熱する方法（フェノール法）や、同じく酸触媒下で多価アルコールを溶媒として加熱する方法（多価アルコール法）によって液化させられたものを使用する。前者の方法では多量のフェノール骨格の存在によってフェノール樹脂接着剤が調整され、後者の方法では活性水酸基を利用してウレタン樹脂接着剤が調整される。いずれの接着剤を使用してもよい。

液化木材系の接着剤に蒸気を付与して硬化させると接着力を発揮することになるから、蒸気噴出盤、型枠、上型、押型の表面には、この接着剤が付着しないように、それらの表面にグラシン紙層、シリコン樹脂層、フッ素樹脂層などを設けて剥離性を付与しておく必要がある。

下部熱板によって木質チップを迅速に加熱できる結果、加熱時間を短くして作業効率を高められる利点がある。また、蒸気噴出板は熱基盤と別体に形成されているため、小孔の穿設作業が容易となり、しかも、熱基盤に着脱可能に固定されているから、小孔に目詰まりが生じた場合であっても、蒸気噴出盤の分解清掃も容易に行なえる利点もある。
また、板状人工土壌を製造するに際しては、蒸気の循環を円滑にできる結果、効率よく良質の人工土壌を製造できる利点がある。

図１は下部熱板を構成する熱基盤１の平面図、図２はその右側面図である。
熱基盤１は、厚さ８０ｍｍの鉄板で構成してあってその側壁から孔２、２を穿設すると共に、縦横に開けた孔同志を交差させて格子状の通路３が形成されている。この通路３は、側壁から蒸気を供給する開口部４と排出する開口部５を除いて側壁に残る他の開口部を溶接６、６して閉塞し、密閉路としている。
開口部４は、管継手７を介して図示しない蒸気供給装置に連結し、開口部５は管継手８を介して図示しない蒸気回収装置に連結してあり、蒸気を開口部４から供給すると、蒸気は通路３内を満たした後開口部５から排出され、この循環によって熱基盤１が加熱されることになる。
なお、この通路３は、熱基盤１を上下に二分割しその分割面に凹溝を形成し、再度合体させて凹溝同志を対面させて形成するようにしてもよい。

符号１１、１１で示した通路は、いずれも後述する蒸気噴出盤１５から噴出させる蒸気の供給路であって、前記の通路３とは独立していて、熱基盤１の側壁から穿設した孔と表面から穿設した孔とをＬ字状に連通させ、管継手１２を図示しない蒸気供給装置に連結している。通路１１の開口部は後述する蒸気噴出盤の凹溝１７に臨ませてあり、蒸気を供給すると、熱基盤１の表面から凹溝１７に蒸気が供給されことになる。
この熱基盤１は、ボルト孔９、９を利用して図示しないプレス基台にボルトで固定するようにしている。

図３は、上記の熱基盤１上に載置する蒸気噴出盤１５の平面図、図４はその背面（裏面）図、図５はA-A’箇所の要部断面図である。
蒸気噴出盤１５は、厚さ１５ｍｍの鉄板で構成してあり、その中央部に蒸気を噴出させるための多数の小孔１６、１６を表裏間に貫通形成している。

蒸気噴出盤１５の裏面には格子状に凹溝１７が切削加工されている。
小孔１６はその直径が１ｍｍと小さいために、図５に示したように、凹溝１７の底面に小孔の直径よりやや大きい孔１８を穿設し、その底部と表面との間で小孔１６を貫通することによって、無理な穿設加工をすることなく小孔１６を貫通させられるようにしている。
格子状の凹溝１７の周囲には、図示しないＯリングを支持するための溝１９が形成してあり、Ｏリングを介して蒸気噴出盤１５を熱基盤１上に載置し、熱基盤のボルト孔１０と蒸気噴出盤のボルト孔２０とを利用して両者をボルトで固定すると、蒸気通路１１の開口部が下向きに開口する凹溝１７に対面し、供給した蒸気が凹溝１７を通過して小孔１６から噴出するようにしている。

この蒸気噴出盤１５は、本実施形態では、一辺が１ｍの大きさとなっていて、上下を開放し一辺を３０ｃｍの方形で高さを１０ｃｍとしたスペース１４、１４を四つ目状に配置した型枠１３（図３の一点鎖線参照）を載置してプレスできるようにしている。
木質チップを厚さ約８ｃｍになるように充填した型枠を蒸気で加熱されている蒸気噴出盤１５上に載置し、上型で直接又は押型を介して厚さ５ｃｍになるようにチップを押圧し、蒸気供給路１１に約１３０℃の蒸気を供給して小孔１６から約２５秒間噴出させ、その後約３分間養生して上型を上昇させると、木質チップからなる板状の人工土壌が得られた。
このとき、上型もあらかじめ加熱しておくと、排出された蒸気をプレス機の近傍で液化させずに蒸発させることができる。

熱基盤の平面図 熱基盤の右側面図 蒸気噴出盤の平面図 蒸気噴出盤の背面（裏面）図 A-A’箇所の要部断面図

符号の説明

１熱基盤、 ２孔、 ３通路、 ４、５通路の開口部、 ６孔端面の溶接部、 ７、８、１２管継手、 ９、１０、２０ボルト孔、 １１蒸気供給路、 １３四つ目の型枠、１５蒸気噴出盤、 １６小孔、 １７凹溝、 １８小孔穿設用の孔、 １９Ｏリング支持溝、

Claims (5)

1. 蒸気プレスの蒸気噴出部を有する下部熱板において、予備加熱を行なうための加熱機構を備えた熱基盤とその上に載置固定する蒸気噴出盤とからなり、上記噴出盤に表裏を貫通する多数の小孔を穿設し、裏面側には連続する凹溝を形成してこれに各小孔の開口部を臨ませ、熱基盤と蒸気噴出盤とをその周縁にシール材を介在させて着脱可能に固定し、一端を蒸気供給側に連結させた蒸気通路を熱基盤又は蒸気噴出盤に連結してその開口部を凹溝に臨ませた蒸気プレスの下部熱板。
2. 凹溝同志の交差点を多数設けた請求項１に記載の蒸気プレスの下部熱板。
3. 請求項１又は２に記載の蒸気プレスの下部熱板上に、上下両面を開放させて液化木材系接着剤を付着させた木質チップを投入した型枠を載置し、外形を型枠の内側の形状よりわずかに小さく形成した上型を型枠内に下降させて所定圧力で加圧し、下部熱板から型枠内に噴出させる蒸気を上型と型枠の隙間から排出させ、加圧状態で液化木材系の接着剤を硬化させる板状人工土壌の製造方法。
4. 請求項１又は２に記載の蒸気プレスの下部熱板上に、上下両面を開放させて液化木材系接着剤を付着させた木質チップを投入した型枠を載置し、外形を型枠の内側の形状よりわずかに小さく形成した押型を木質チップ上に載置してその上端を型枠上縁の上方に突出させ、下降させた上型で押型を押圧して木質チップを加圧し、下部熱板から型枠内に噴出させる蒸気を押型と型枠の隙間から排出させ、加圧状態で液化木材系の接着剤を硬化させる板状人工土壌の製造方法。
5. 側壁に蒸気排出用の小孔を穿設した型枠を用いる請求項３又は４に記載の板状人工土壌の製造方法。

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