JP2019518623A - 湿式接着木材物品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、湿式接着木材物品を製造する方法、前記方法により得られる湿式接着物品に関し、そして、湿式接着物品の使用にも関する。当該方法は、以下の工程を含む：ａ）最少で２〜３個の木材細胞の厚さを有する表層を有する少なくとも１つの表面を含む積極的に決して乾燥させていない又はわずかに乾燥した２つの木片を提供すること；ｂ）前記表層の含水量が繊維飽和点よりも低いように、前記木片の前記表面を乾燥させること、前記各々の木片の上に乾燥した表面を提供すること；ｃ）一方の木片の前記乾燥した表面上に粘着剤を適用すること、こうして、粘着表面を提供すること；ｄ）前記粘着表面が他方の木片上の乾燥した表面に触れるように、乾燥した表面を一緒にすること、こうして、湿式接着木材物品を提供すること。

Description

発明の分野
本発明は、湿式接着木材物品を製造する方法、前記方法により得られる湿式接着木材物品に関し、そして、湿式接着木材物品の使用にも関する。
背景
新たに切断され切られた品物は、幾何学的にほとんど完全である−ほとんどの場合、切り出された長方形の板（同様に、他の幾何学的な形状で有効である）。端又は表面は、それらが一緒にちょうど粘着（接着）できるように、十分に正確である。
キルン乾燥プロセスを通じて、板の或る領域が異なる割合で他のものに縮むので、表面の平坦性は失なわれる。これらの変形の結果は、カッピング、湾曲、ねじれなどと呼ばれる（図４を参照）。
キルン乾燥したピースを乾燥粘着（接着）するために、完全に平らな表面及び端を回復するために、たくさんの材料が、平削り、プロファイリングなどによって除去されなければならない。
工業プロセス中への湿式粘着（接着）の移行は、新鮮な切られた品物の初期の含水量が非常に不均一であるという事実によっても妨げられてきた。（図１及び図２を参照）。
従来ののこ引きプロセスでは、ピースの初期の含水量を制御するやり方は、存在しない。典型的に１つの特定のピースは、高含水量の領域と、含水量が低い他の領域を有するであろう。
ＣＮ１０４９７２５３７Ａには、連続したメラミンホルムアルデヒド樹脂含浸ベニヤ乾燥粘着デリバリーデバイスを含むベニヤプロセスが開示される。これは、クランピング、ペインティング及び他の分野などの他の関連技術にも適用可能である。
木材含水量に関しては、製品シートには、全体の木材材料は或るレベルの含水量を有するべきであるということも、開示されてきた（TDS Loctite HB S709 PURBOND_Dを参照）。
木材含水量に関しては、入手できる標準のEN 386 “Glue laminated timber - Performance requirements and minimum production requirements”も存在する。これには、木材ラメラ（すなわち「積層物」）の含水量の「製造仕様」について言及されている。
固体木材の湿式粘着（接着）に関する研究をすると、乾燥粘着（接着）からの粘着（接着）ラインと比較して同等に良好な湿式粘着からの粘着ラインを製造することが可能であることが、驚くべきことに見出された。湿式粘着（例えば、ポリウレタン粘着（ＰＵＲ）、フェノール−及びレゾルシノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ及びＲＦ）、メラミン−尿素−ホルムアルデヒド（ＭＵＦ）など）という面において研究された粘着システムは、それらが、一般に含水量の大きな変化及び高レベルの遊離水に非常に感受性があることを、示した。結果として、新鮮な切られた品物の湿式粘着プロセスは、信頼性がなく、そして、不完全な粘着ラインの許容できない割合という結果になり、その課題は、今や、本発明によって軽減され又は最小限にされ又は解決された。
本発明は、乾燥粘着（接着）木材という面において完全に平らな表面及び端を回復するために、平削り、プロファイリングなどの必要性の課題を軽減する又は最小限にする又は解決する解決策をも提供する。
発明の概要
こうして、本発明は、第１の側面によれば、以下の工程を含む湿式接着木材物品を製造する方法を提供することによって、１つ以上の上記課題を解決する：
ａ）最少で２〜３個の木材細胞の厚さを有する表層を有する少なくとも１つの表面を含む積極的に決して乾燥させていない又はわずかに乾燥した第１の木片、好ましくは新たに切られた木片、を提供すること、
ｂ）前記木片中で好ましくは約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの深さまでの前記表層の含水量が繊維飽和点よりも低いように、前記木片の表面を乾燥させること、
前記第１の木片の上に乾燥した表面を提供すること、
ｃ）前記乾燥した表面上に粘着剤（接着剤）を適用すること、こうして、粘着表面（接着表面）を提供すること、
ｄ）最少で２〜３個の木材細胞の厚さを有する表層を有する少なくとも１つの表面を含む積極的に決して乾燥させていない又はわずかに乾燥した第２の木片、好ましくは新たに切られた木片、を提供すること、
ｅ）前記木片中で好ましくは約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの深さまでの前記表層の含水量が繊維飽和点よりも低いように、前記第２の木片の表面を乾燥させること、
前記第２の木片の上に乾燥した表面を提供すること、
ｆ）第１の木片の前記粘着表面（接着表面）が前記第２の木片上の前記乾燥した表面に触れるように、前記第１の及び第２の乾燥した表面を一緒にすること、こうして、湿式接着木材物品を提供すること、及び場合により
ｇ）前記第１の及び第２の木片を一緒にブリッジする最小限の粘着継目（接着継目）を形成するために前記湿式接着木材物品をクランプすること。
本発明の第２の側面によれば、第１の側面による方法によって得られる湿式接着木材物品をも、提供する。
第３の側面によれば、家具における又は建築における第２の側面による湿式接着木材物品の使用をも、提供する。
本発明の詳細な記述
本明細書の全体にわたって、「積極的に決して乾燥していない又はわずかに乾燥した木片」という表現は、本発明の第１の側面による方法という面において使用できるいかなる木片も包含することが意図される。好ましくは、前記木片は、新たに切られた木片である。（Cross Laminated Timber, CLTなどの）粘着（接着）積層生成物用の材料を提供することを目指して進むキルン乾燥プロセスからの「拒絶材料」を使用することも可能だが、必要な含水量基準を満たしていない。
本明細書の全体にわたって、「粘着剤」（接着剤）という表現は、本発明による方法という面において使用できるいかなる粘着剤（接着剤）も包含することが意図される。好ましくは、前記粘着剤は、ポリウレタン粘着剤（ＰＵＲ）、フェノール−及びレゾルシノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ及びＲＦ）粘着剤又はメラミン−尿素−ホルムアルデヒド（ＭＵＦ）粘着剤又は組合せから選択される。好ましくは、本発明による方法において、（ＰＵＲ粘着システムなどの）ＰＵＲ粘着剤が使用される。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、前記第１の木片の少なくとも１つの表面及び前記第２の木片の少なくとも１つの表面が、平らである。前記ピースの４表面まで平らであることができる。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、工程ｃ）の前記粘着剤（接着剤）が、ポリウレタン粘着剤（ＰＵＲ）、フェノール−及びレゾルシノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ及びＲＦ）粘着剤又はメラミン−尿素−ホルムアルデヒド（ＭＵＦ）粘着剤、好ましくはＰＵＲ粘着剤である。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、工程ｂ）における前記深さが約０．１５〜約０．３ｍｍである。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、工程ｂ）及びｅ）における最表層の前記木材含水量が、約８〜約３０％、好ましくは約１０〜約２５％、及び最も好ましくは約１２〜約１５％である。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、工程ｂ）における乾燥の乾燥時間が、４５分未満、好ましくは１５分未満、及び最も好ましくは１０分未満である。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、工程ｂ）及びｅ）の前記乾燥が、対流乾燥、放射乾燥、接触乾燥、（遊離水を直ちに除去するために親水性物質を適用することによって管理できる）化学乾燥又は真空乾燥又はそれらの組合せを使用して実施される。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、対流乾燥が、従来の対流乾燥、ジェット乾燥又は高温乾燥又はそれらの組合せを含み、及び、放射乾燥が、赤外線乾燥又は高周波乾燥、又はそれらの組合せを含む。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、片方の又は両方の木片が、トウヒ、好ましくはオウシュウトウヒ(Norway spruce)(Picea Abies)から生じる。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、乾燥が、約１００℃より下で、好ましくは約８０℃より下で実施される。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、乾燥が、約２０℃〜約１００℃、好ましくは約２０℃〜約８０℃で実施される。例えば約２０℃又はそれよりわずかに高い低温空気を使用するならば、水蒸気を吸収する低い能力を有し得るが、（再循環空気の代わりに）１００％新鮮な空気を好ましくは使用するならば、これは解決され得る。
上で述べたような乾燥の目的は、いかなる化学的変性をすることではない。木材の熱分解は、約１０５℃で開始し、２００℃よりも上では、それは著しく促進し、そして、そのピーク約２７５℃に到達する。分解は、ヘミセルロースが酢酸、ギ酸及びフルフラールなどに転化されるという点で、現われ得る。こうして、好ましくは（先に述べた木材表面の）最大表面温度は、約１００℃未満であるべきである。
本発明の第１の側面の更に好ましい形態によれば、粘着（接着）は、約２０℃〜約１００℃、好ましくは約２０℃〜約８０℃で実施する。
表面層（約０．２ｍｍ厚さ）が８〜３０％、又は１０〜２５％、又は１２〜１５％の含水量の定義された範囲の或る信頼レベルを持つことを確立するように、（熱空気温度、気流速度、乾燥時間などの）プロセスパラメーターは、変化し得る。乾燥時間は、好ましくは１０分よりも短く、そして、表面層よりも下の含水量は、好ましくは著しく変わるべきではない。８〜３０％、又は１０〜２５％、又は１２〜１５％の範囲内の表面層中の含水量を目指すならば、粘着システム（好ましくは一成分ポリウレタン）の化学反応は、制御されたやり方で起こるであろうし、そして、当該プロセスは、信頼性があって安全になるであろう。
本発明は、更に、湿式粘着の困難性を克服するために、一般に適用できる。本発明による粘着プロセスは、木板のまさに表面で起こる−木製構造内への侵入は、粘着システムに依存するが、典型的にはあまり深くない。（好ましい）ＰＵＲ粘着システムでは、侵入は、ほとんどの場合、（オウシュウトウヒ中で約０．１０〜０．１５ｍｍに換算される）ほんの２〜３セル列である。本発明による粘着プロセスのその表面的な性質は、湿式切断された品物を使用する利点を、向上した含水量での粘着の利点と組み合わせる可能性を広げる。本発明の背後の根本概念は、（幾何学的な形状から独立して）新たに切断され（のこぎりで）切られた品物をとることと、最表層（約０．２ｍｍ）の含水量が繊維飽和点（ＦＳＰ）よりも下で安全であるように表面を乾燥することである（オウシュウトウヒでは、ＦＳＰは約２８％〜３４％ｍ．ｃ．である）。本発明の第１の側面の方法で使用されるべき切られた品物は、他の木材種からも導かれることができる。本発明の面では、いかなるタイプの商業木材種を使用することもふさわしい。それらのリストは、以下によって提供される：the Botanic Gardens Conservation International (BGCI) :
http://www.bgci.org/news-and-events/news/1175/?sec=resources&option=com_news&id=1175
それらのタイトルは、以下の通りである：“The International Timber Trade: A working list of commercial timber tree species”, Jennifer Mark et al, November 2014, Published by Botanic Gardens Conservation International Descanso House, 199 Kew Road, Richmond, TW9 3BW, UK.
ふさわしい木材種の他のリストは、ここに見つけられる：
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_woods
http://www.wood-database.com/
木材から水を除去するのに有効な前記の多くの異なる技術として、更に：従来の対流乾燥、ジェット乾燥（すなわち高い気流速度）、赤外線乾燥、高周波乾燥、などが存在する。従来の熱空気乾燥が可能である（及び、赤外線及び対流を通じた伝熱も）。高温乾燥（すなわち高い空気温度）も可能である。変化するものは、空気温度及び気流速度を含む。層の厚さも、もちろん重要なパラメーターである（層厚さは０．２０ｍｍであることができる）。乾燥時間を減少させるいくつかの可能性も存在する；気流速度を増加させることは自明である。別のもう１つの可能性は、赤外線パネルを通じて「ブースト」を与えるべきことであることができる。
本発明の各々の側面の好ましい特徴は、各々の他の側面を準用する。ここに言及される先行技術文献は、法律によって許される最も十分な範囲でここに取り込まれる。本発明は、更に、添付の図面と一緒に以下の例で記述され、それは、本発明の範囲をいかなるやり方でも限定しない。本発明の形態は、添付の図面と一緒に、形態の例の助けをかりて、より詳細に言及されるように記述され、その唯一の目的は、本発明を例証することであって、その範囲を限定する意図は全くない。
図１は、１２本の成熟トウヒ樹木からの測定を開示し、そして、辺材（ｓａｐｗｏｏｄ）の含水量がいかに不均一であり得るかを明白に示す（含水量トウヒ）。
図２も、１２本の成熟トウヒ樹木からの測定を開示し、そして、辺材の含水量がいかに不均一であり得るかを明白に示す（細孔飽和トウヒ）。図１及び図２は共に、新たに伐採されたオウシュウトウヒ中（樹皮から樹心まで）の水の自然の分布を示す−両方のグラフは、同じセットのデータを使用している。 木材含水量：
ｕ 木材含水量（％）
ｍｕ 元の状態の質量
ｍ０ 絶乾状態の質量
木材含水量は、木製品産業における共通のものさしである。それは、絶乾サンプルの質量に対する元のサンプル中の水の質量（ｍｕ−ｍ０）と関連する。
細孔飽和：

ＰＳ 細孔飽和（％）
ｍｕ 元の状態の質量
ｍＦ 繊維飽和点での質量
ｍｍａｘ セル内腔の１００％が水で満たされている時の質量
細孔飽和は、木材細胞中の遊離水の割合を見る時に、より良いものさしである。それは、木材含水量の固有の欠点である密度依存性を補う。
図３は、表面層乾燥のモデルを示す。
図４は、キルン乾燥を通じた変形を開示する。
図５及び図６は、本発明による粘着プロセスが木板のまさに表面で起こることを開示する−木製構造中への侵入は、粘着システムに依存するが、典型的にはあまり深くない。ＰＵＲ粘着システムでは、侵入は、ほとんどの場合、（約０．１０〜０．１５ｍｍに換算される）ほんの２〜３セル列である。各々の図には、３本のラインが存在し、それによって、これらのラインは、粘着ラインの厚さ（約０．１０ｍｍ）及び木材組織中へのＰＵＲの最大侵入（約０．１５ｍｍ）を示す。
図５及び図６は、本発明による粘着プロセスが木板のまさに表面で起こることを開示する−木製構造中への侵入は、粘着システムに依存するが、典型的にはあまり深くない。ＰＵＲ粘着システムでは、侵入は、ほとんどの場合、（約０．１０〜０．１５ｍｍに換算される）ほんの２〜３セル列である。各々の図には、３本のラインが存在し、それによって、これらのラインは、粘着ラインの厚さ（約０．１０ｍｍ）及び木材組織中へのＰＵＲの最大侵入（約０．１５ｍｍ）を示す。
例
例１
１つの試験は、表面層乾燥のモデルを示した（図３の結果を参照）。点線（灰色；元は青色）は、木材含水量のターゲット領域（８〜２５％）を示す。初期の値によっては、ターゲット領域中に到達するのにかかる時間が異なる。
例２
追加の試験は、本発明による前処理湿式粘着方法を使用して以下の結果を示した。図５及び図６は、これらを、及び、本発明による粘着プロセスは木板のまさに表面で起こることを開示する−木製構造中への侵入は、粘着システムに依存するが、典型的にはあまり深くない。ＰＵＲ粘着システムでは、侵入は、ほとんどの場合、約０．１０〜０．１５ｍｍに換算される）ほんの２〜３セル列である。
本発明の様々な形態が上記のように記述されたが、当業者は、本発明の範囲内に入る更なるマイナーな変更を明確に理解する。本発明の幅及び範囲は、上記のいかなる例示の形態に限定されるべきではないが、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ定義すべきである。例えば、上記のいかなる方法も、他の公知の方法と組み合わせることができる。本発明の範囲内の他の側面、利点及び修正は、本発明が関連する当業者には明白であろう。

Claims (15)

  1. 以下の工程を含む湿式接着木材物品を製造する方法：
    ａ）最少で２〜３個の木材細胞の厚さを有する表層を有する少なくとも１つの表面を含む積極的に決して乾燥させていない又はわずかに乾燥した第１の木片、好ましくは新たに切られた木片、を提供すること、
    ｂ）前記木片中で好ましくは約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの深さまでの前記表層の含水量が繊維飽和点よりも低いように、前記木片の表面を乾燥させること、
    前記第１の木片の上に乾燥した表面を提供すること、
    ｃ）前記乾燥した表面上に粘着剤を適用すること、こうして、粘着表面を提供すること、
    ｄ）最少で２〜３個の木材細胞の厚さを有する表層を有する少なくとも１つの表面を含む積極的に決して乾燥させていない又はわずかに乾燥した第２の木片、好ましくは新たに切られた木片、を提供すること、
    ｅ）前記木片中で好ましくは約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの深さまでの前記表層の含水量が繊維飽和点よりも低いように、前記第２の木片の表面を乾燥させること、
    前記第２の木片の上に乾燥した表面を提供すること、
    ｆ）第１の木片の前記粘着表面が前記第２の木片上の前記乾燥した表面に触れるように、前記第１の及び第２の乾燥した表面を一緒にすること、こうして、湿式接着木材物品を提供すること、及び場合により
    ｇ）前記第１の及び第２の木片を一緒にブリッジする最小限の粘着継目を形成するために前記湿式接着木材物品をクランプすること。
  2. 工程ａ）における前記第１の木片の少なくとも１つの表面及び工程ｄ）における前記第２の木片の少なくとも１つの表面が、平らである、請求項１に記載の方法。
  3. 工程ｃ）の前記粘着剤が、ポリウレタン粘着剤（ＰＵＲ）、フェノール−及びレゾルシノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ及びＲＦ）粘着剤又はメラミン−尿素−ホルムアルデヒド（ＭＵＦ）粘着剤、好ましくはＰＵＲ粘着剤である、請求項１に記載の方法。
  4. 工程ｂ）における前記深さが約０．１５〜約０．３ｍｍである、請求項１に記載の方法。
  5. 工程ｂ）及びｅ）における最表層の前記木材含水量が、約８〜約３０％、好ましくは約１０〜約２５％、及び最も好ましくは約１２〜約１５％である、請求項１に記載の方法。
  6. 工程ｂ）における乾燥の乾燥時間が、４５分未満、好ましくは１５分未満、及び最も好ましくは１０分未満である、請求項１に記載の方法。
  7. 工程ｂ）及びｅ）の前記乾燥が、対流乾燥、放射乾燥、接触乾燥、化学乾燥又は真空乾燥又はそれらの組合せを使用して実施される、請求項１に記載の方法。
  8. 対流乾燥が、従来の対流乾燥、ジェット乾燥又は高温乾燥又はそれらの組合せを含み、及び、放射乾燥が、赤外線乾燥又は高周波乾燥、又はそれらの組合せを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 片方の又は両方の木片が、トウヒ、好ましくはオウシュウトウヒから生じる、請求項１又は２に記載の方法。
  10. 片方の又は両方の木片が、トウヒ、好ましくはオウシュウトウヒから生じる、請求項１又は２に記載の方法。
  11. 乾燥が、約１００℃より下で、好ましくは約８０℃より下で実施される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
  12. 乾燥が、約２０℃〜約１００℃、好ましくは約２０℃〜約８０℃で実施される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
  13. 粘着が、約２０℃〜約１００℃、好ましくは約２０℃〜約８０℃で実施される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
  14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法によって得られる湿式接着木材物品。
  15. 家具における又は建築における請求項１４に記載の湿式接着木材物品の使用。
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