JP2720085B2 - 木質系の板材の接着方法 - Google Patents

木質系の板材の接着方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単板・挽板等、所謂、木質系の板材の接着
方法に関するものである。
従来、複数枚の木質系の板材(以下、単に板材と称
す)を、熱硬化性の接着剤によって接着し、合板・単板
積層材・集成材等の製品を製造する場合の接着方法とし
ては、前記接着剤を介して積層した板材群を、適度に保
温した加熱盤によって、積層方向へ加圧しつつ加熱する
か、或は常法に従って、積層方向へ加圧しつつ、高周波
加熱装置によって加熱する接着方法が公知であるが、前
者(加熱盤式)は、概して所要設備機器類が簡略で、運
転費用も安価であるなどの利点を有する反面、板材群の
外面から最中心部にある接着剤までの距離が長くなるの
に伴って、所要加熱時間が加速度的に長期化する難点が
あり、また後者(高周波式)は、前記距離が長くなって
も、所要加熱時間が然程長期化しない利点を有する反
面、概して所要設備機器類が複雑で、運転費用も高価で
あるなどの難点があるので、いずれも、経済性と汎用性
とが両立しない欠点があった。
そこで、本出願人は先に「合板の接合方法」(特公昭
49−43133号公報)に於て、特に板材の内の単板のみを
対象とした、異質な接合方法を提案し、理想的には、経
済性・汎用性の向上を図らんとしたが、現実には、具体
的な構成に些か欠陥があったので、必ずしも所望通りの
成果を挙げるには至らなかった。
即ち、該接合方法は、合板の製造に当り、予め全部又
は一部の単板に、テンダーライジング処理を施して、無
数の割れ目を形成しておき、合板のプレス工程に於て、
前記割れ目に熱風等の空気を送り込んで、単板の奥部へ
進入・作用させ、接合剤の硬化を促進せんとするもので
あるが、そもそも、テンダーライジング処理は、単板の
強度を可及的に損なわずに、単板に柔軟性を付与するこ
とを目的として施すものである故に、当該処理によって
形成される無数の割れ目は、狭くて不連続であるのが通
例であり、空気の進入には極めて不向きであるから、結
果的に、単板の奥部へ空気が十分に到達せず、所要加熱
時間が甚だ長期化する傾向となった。
尚、あえて言及すると、空気の進入を容易にする為
に、無数の割れ目の幅を拡大して連続的に繋げるように
テンダーライジング処理を施せば、単板の分断・損壊を
惹起するから、実用性に欠けるのは勿論であり、また当
該処理を前提とする接合方法は、堅牢な挽板の接着には
実質的に応用不能であることは言うまでもない。
また更に、それら従来の各方法に共通する問題点は、
加熱途上に於て、接着剤と一緒に各板材の大部分も加熱
されて高温化され、併せて接着剤の溶剤(一般的には、
水)と一緒に各板材の含有水分も気化乃至は高温化され
ることに起因して、各板材の大部分が、恰も蒸沸処理さ
れたように軟化するので、積層方向へ加圧される板材群
全体が、積層方向へ押潰され易く、結果的に、製品の厚
さが減少する不都合を誘発することであった。
本発明は、前記従来の各方法の欠点を解消すべく、研
究を重ねて開発したものであって、具体的には、熱硬化
性の接着剤を介して、複数枚の板材を積層すると共に、
積層方向へ加圧しつつ、加熱により前記接着剤を硬化さ
せて接着する場合に、予め前記板材の内の少なくとも一
枚の板材の片面又は両面に、気体の流通に支障のない断
面を有し、且つ板材の周縁から周縁へ連通する溝を、多
数条形成しておき、加熱に際して、各溝へ高温の気体を
流通させることを特徴とする接着方法を提案する。
斯様な接着方法によれば、先記接合方法に於けるテン
ダーライジング処理による割れ目とは異って、前記各溝
は、気体の流通に支障のない断面を有して板材の周縁か
ら周縁へ連通しているから、高温の気体が遅滞なく流通
でき、各溝の近傍の接着剤を迅速に加熱する故に、板材
群の外面から最中心部にある接着剤までの距離には殆ど
拘りなく、先記高周波式の接着方法以上に速やかに接着
剤の硬化を促進させることが可能であり、而も溝の形成
を含めた所要設備機器類・運転費用等は、先記加熱盤式
の接着方法と概ね同等乃至は若干上回る程度で済むか
ら、それら従来の各方法に比べて経済性・汎用性が向上
するのは勿論のこと、各板材への加熱は、溝付近に限定
されるので、従来の各方法の如く、各板材の大部分が軟
化して、板材群が積層方向へ押潰される傾向は殆どな
く、結果的に、製品の厚さが減少する不都合も防止或は
大幅に低減されるので有益である。
以下、本発明を図面に例示した実施の一例と共に更に
詳述する。
本発明に係る接着方法は、例えば第1図又は第3図或
は第5図に例示する如く、合成樹脂系接着剤等から成る
公知の熱硬化性の接着剤(図示省略)を介して、任意の
厚さの複数枚の板材1a・1b又は3a・3b・3c・3d・3e或は
5a・5b・5c・5d・5eを積層すると共に、加圧盤・加圧搬
送帯体等を備えた加圧機構(図示省略)を用いて、積層
方向へ加圧しつつ、加熱により前記接着剤を硬化させて
接着する場合に、第2図又は第4図或は第6図からも明
らかな如く、予め前記板材の内の少なくとも一枚の板材
の片面又は両面(第2図の実施例は、板材1bの片面、第
4図の実施例は、内層の板材3b・3dの両面、第6図の実
施例は、表層の板材5a・5eの片面、及び内層の板材5b・
5c・5dの両面)に、気体の流通に支障のない断面を有
し、且つ板材の周縁から周縁(各実施例は、いずれも、
板材の繊維方向の端縁同志)へ連通する溝2を、多数条
形成しておき、加熱に際して、各溝2へ加熱蒸気・熱風
等の高温の気体を流通させる構成を採る。
前記構成によれば、板材に形成した各溝を、高温の気
体が遅滞なく流通でき、該高温の気体の流通に伴って、
各溝の近傍にある接着剤が直に、及び溝付近の板材を介
して至近距離から迅速に加熱されることになるので、板
材群の外面から最中心部にある接着剤までの距離には殆
ど拘りなく、速やかに硬化が促進されるのは勿論のこ
と、述上の如く、各板材の溝付近のみが局部的に加熱さ
れるだけであるから、たとえ加熱途上に於て積層方向へ
加圧されていても、板材群全体が軟化して積層方向へ押
潰される傾向は殆どなく、結果的に、製品の厚さが減少
する不都合も防止或は大幅に低減されることは容易に理
解されるであろう。
因に、第1図及び第2図の例に於て、各板材の厚さが
いずれも30mmである場合に、幅と深さが夫々0.7mmの溝
を6mm間隔毎に切削形成し、後述する蒸気吹込み具を用
いて、5気圧の加熱蒸気を流通させたところ、接着剤の
温度が約100度に達する時間が、加熱盤式に比べれば数
十分の壱以下、高周波式に比べても数分の壱以下に減少
した。
但し、接着剤を硬化させる為には、所望温度に上げる
だけは足りず、接着剤及び板材の性状に応じた加熱養生
期間が必要であるから、実際の所要加熱時間の差は、前
記比較した値よりも幾分縮まるが、総じて該値に準ずる
差が生じる傾向となることが確認された。
尚、前記溝の連通方向については、前記各実施例の如
き方向に限らず、他の方向であっても差支えなく、また
必要に応じては、単純な直線状以外の条形に形成するこ
とも可能であり、更に溝の断面形状についても、第2図
の実施例に於ける四角形状、第4図の実施例に於ける三
角形状、第6図の実施例に於ける半円状の外に、例えば
台形状・多角形状・半楕円状・截円状等種々の形状が挙
げられ、要は高温の気体の流通に支障のない形態であれ
ば実用上特に差支えないが、微視的には、夫々に後述す
る如き長所・短所があるので、各板材の積層方向・製品
の機能性等の条件に対応させて、適宜選択的に設定すれ
ば一層有効である。
即ち、前記各実施例の如く、板材の繊維方向と同方向
に連通する溝は、製品の強度には影響を及ぼしにくいの
で、美観を損なわない範囲で断面形状を比較的大きく設
定することができ、また形成についても特に難易性はな
いが、例えば第7図又は第8図に例示する如く、全部乃
至は大多数の板材7又は8の繊維方向を図示矢印の搬送
方向に揃えて積層し、一対の加圧搬送帯体4a・4b等を備
えた連続式加圧機構4、又は複数対の加圧盤6a・6b・6c
・6d等を備えた間歇式加圧機構6によって、連続的又は
間歇的に加圧しつつ、搬送方向(繊維方向)の長さが無
限乃至著しく長い板材群17又は18を加熱する場合等には
極めて不向きである。
他方、板材の繊維方向と交差する方向に連通する溝
は、前記板材群17・18の加熱等には至便であるが、製品
の強度には影響を及ぼし易いので、許容範囲内にて可及
的に浅く狭い断面形状であるのが好ましく、また後述す
る形成手段の如何にもよるが、外力・応力が集中する角
部を有する溝よりは、角部を有しない溝の方が好都合で
あり、更に製品の強度への影響を低減させる観点からす
れば、板材の繊維方向と直交する方向へ直線状に形成す
るよりは、形成が幾分難易ではあっても、板材の繊維方
向と直交する方向へ蛇行状・折線状等に形成するか、或
は板材の繊維方向と斜交する方向へ直線状・蛇行状・折
線状等に形成する方が好ましい。
しかしながら、必ずしも全ての溝の形態を一様に設定
する必要はなく、必要に応じては、例えば第9図又は第
10図に例示する如く、板材9の所望の多方向へ、所望断
面形状の溝2を複合的に形成しても差支えない。
また更に、加熱の即効性からすると、溝同志の間隔
は、接着性能や形成の容易性を著しく阻害しない範囲内
で可及的に狭い方が好ましく、更には第1図乃至第6図
の実施例の如く、熱硬化性の接着剤を介して対向する板
材の内の少なくとも一方に溝が存在するよう、該当する
板材の面に溝を形成するのが好ましが、各板材の積層条
件等によっては、それら好ましい条件に固執せずに設定
して差支えない。
即ち、板材は一般的に、繊維方向と交差する方向に比
べて繊維方向と同方向へ熱を伝達し易い性質を有するの
で、例えば第3図・第4図の実施例の如く、溝の付近に
対向して位置する板材の内の少なくとも一方の繊維方向
が、溝の方向と交差する方向である場合には、例えば第
1図・第2図並びに第5図・第6図の実施例の如く、溝
の付近に対向して位置する板材の双方の繊維方向が、溝
の方向と同方向である場合に比べて、溝同志の間隔を広
く設定しても差支えなく、また例えば第11図の例の如
く、多数枚の板材11a・11b・・・11n-1・11nの繊維方向
に揃えて、ムク様の製品を製造するに際し、ムク様の外
観を可及的に損なわずに、繊維直交方向の反り・捩れ等
を予防する為に、表層付近(第11図の例は、第二層)へ
繊維方向を直交させた薄い板材10a・10bを積層する場合
に於ては、該薄い板材10a・10bと表層の板材11a・11nと
の双方に溝がなくても、第三層の板材11b・11n-1に形成
した溝2への高温の気体の流通により、板材10a・10bを
介して、板材10a・10bと表層の板材11a・11nとの間に介
在する接着剤を比較的迅速に加熱することが可能であ
り、実用上格別支障ないことからも明らかなように、熱
硬化性の接着剤を介して対向する板材の内の少なくとも
一方に溝が存在する形態は、必ずしも必須の要件ではな
い。
但し、必要に応じて、熱硬化性の接着剤を介して対向
する各板材に夫々溝を形成する場合には、第4図の如
く、溝が分散するよう位置合わせするのが有効である。
無論、本発明は、従来の接着方法との併用も可能であ
って、例えば表層近辺の接着を加熱盤式に分担させた
り、或は全体的な接着を高周波式に重複負担させたりし
ても、各々の所要加熱時間・運転費用等が相応に低減さ
れ、本発明の作用・効果も相応に奏されるので有効であ
り、斯様な場合には、最低一枚の板材の片面又は両面に
溝があれば足りるが、好ましくは、本発明を主体的に実
施し得るよう、多くの板材に溝を形成すべきであり、ま
た一般的には、製品の外面側に溝等が存在しない方が、
美観上好ましいとされるが、例えばモルタル等の他の部
材との結合性の向上、或は滑り止めなどには、外面側の
溝が有効であるから、製品の使途等に応じては、接着剤
の加熱とは無関係に、表層の板材の外面側へも溝を余分
に形成して差支えない。
また一方、前記溝の形成手段としては、所望形状の刃
先を有する鋸・カッター等を備えた切削機構を用いて、
溝を切削成形する手段、又は所望形状の突起体を有する
刻印ロール・刻印盤等を備えた圧縮機構を用いて、溝を
圧縮成形する手段、或はそれらの複合手段等が挙げら
れ、また形成時期についても、板材の乾燥工程前から、
板材の積層工程前まで、広範囲な時期が挙げられるが、
微視的には、夫々に後述する如き長所・短所があるの
で、溝の形態・工程の連結性・製品の機能性等の条件に
対応させて、適宜選択的に設定すれば一層有効である。
即ち、切削成形による場合は、比較的精度良い溝が形
成できるから、全面に亙る気体の流通を確実に保障で
き、加熱に際して加熱ムラが生じる虞は少なく、また形
成時期についても特に制約を受けないが、製品に溝がそ
のまま残存するから、溝の断面形状が大きくなるほど、
製品の美観・強度等が損なわれ易い傾向がある点に留意
すべきである。
但し、必要に応じては、パテ等で目止め処理すること
により、少なくとも外観については、後で補修が可能で
あるから、前記留意点が直ちに溝の断面形状を制約する
ものではない。
他方、圧縮成形による場合は、板材の復元力によっ
て、溝の少なくとも一部が徐々に閉塞される現象が発生
するので、前記切削成形による場合よりも、製品の美観
・強度等が損なわれにくいが、前記現象を有効に活用す
る為には、形成時期・板材の含水率等を適確に選定する
必要がある制約を受け、また板材が復元するのに伴い、
圧縮した溝の形状が崩れるので、気体の流通が不安定に
なり易く、加熱に際して加熱ムラが生じる虞がある点に
留意すべきである。
但し、実験によれば、圧縮形成する時間が長くなるほ
ど、板材の溝部が塑性変形し易い特性があり、或は板材
の表面を加熱しつつ圧縮すれば、塑性変形が一段と顕在
化し易い特性もあるので、必要に応じては、前記閉塞現
象が余り発生しないよう圧縮成形することもでき、溝の
閉塞を必要としない製品を製造する場合等にあっては、
前記留意点を軽視できる。
また一方、前記高温の気体としては、加熱蒸気・熱
風、或はそれらの併用が挙げられ、また流通形態につい
ても、溝の一端のみからの一方流通と、溝の両端からの
交互流通とが挙げられるが、微視的には、夫々に後述す
る如き長所・短所があるので、溝の形態・板材群の積層
精度等の条件に対応させて、適宜選択的に設定すれば一
層有効である。
即ち、加熱蒸気による場合は、大気圧よりも著しく高
圧で、熱量の保有容量・質量等が大きい加熱蒸気を容易
に得ることができ、該高圧の加熱蒸気を用いれば、熱風
に比べて、より速やかな加熱が行い得るのみならず、溝
の断面形状がより小さくて差支えなく、溝の精度も粗で
差支えないから、先記各種条件に照らして、斯様な形態
の溝が望まれる製品の製造に好都合であり、また蒸気が
凝縮して生じる水分の一部が板材に吸収されても、製品
に実用上差支えるほどの悪影響を及ぼす虞はなかった
が、加熱すべき板材群の各板材に積層誤差があると、高
圧であるだけに外部へ漏洩し易く、漏洩に伴う熱量の損
失や危険性は、熱風よりも大きいので、気密性を確保す
る必要がある。
但し、気密性の確保は、技術的には然程困難な問題で
はなく、実例を挙げて詳述すれば、例えば第12図に例示
する如く、先記第8図の間歇式加圧機構6によって加圧
される板材群18の所望加熱広さに相当する吹込み口12a
と、適宜の太さの蒸気導入管13とを有し、加圧盤6a(6
c)の昇降動作に関連して図示矢印方向へ間歇的に往復
移動する開放箱型状の蒸気吹込み具12を用いて、板材群
18の一側方から加熱蒸気を流通させる場合に於ては、前
記吹込み口12aを形成する周壁の端部12bを、予め図の如
き鋭利な刃物状に形成しておき、流通に際して、前記端
部12bを点線で示す如く所望深さ板材群18に食込ませる
ことにより、各板材8の積層誤差を吸収して、気密性を
確保することができる。
他方、熱風による場合は、大気圧よりも著しく高圧の
熱風を得ることは困難であり、熱量の保有容量・質量等
が小さい低圧の熱風を用いる外ないから、高圧の加熱蒸
気に比べてより大きな断面形状を有する精度良い溝が必
要であり、所要加熱時間も若干長期化する傾向となる
が、少なくとも加熱盤式に比べれば短縮化できるので、
実用的には格別支障なく、また外部へ少々漏洩しても、
熱量の損失等は軽微であるから、気密性は加熱蒸気に比
べて粗で差支えない。
但し、溝が余剰な接着剤によって閉塞されていると、
該接着剤を押退ける能力が、高圧の加熱蒸気に比べて少
ない故に、熱風の流通が阻害される虞があるので、溝に
余剰な接着剤が溢れないよう留意するのが望ましく、例
えば接着剤の量を正確に規制したり、或は溝を有しない
板材側に塗布するなどの工夫が有効であり、更には熱風
の流通に先立って、高圧の加熱蒸気或は常温高圧の圧縮
空気を所望期間溝に流通させ、溝の貫通化を図るのも効
果的である。
そして、前記いずれの気体を用いるにせよ、溝の一端
のみからの一方流通の方が、所要設備機器類が簡略で、
操作も容易ではあるが、溝の両端から交互に流通させる
流通形態を採って、加熱の一層の促進化・均等化を図る
ようにしても差支えなく、更に必要に応じては、排気さ
れる気体等を回収し、除湿・再加熱等を施して、再利用
するようにしても差支えない。
尚、付言すると、前記第12図の蒸気吹込み具を板材群
の進行方向及びその逆方向へも間歇的に往復移動可能に
配設すれば、先記第7図の連続式加圧機構への応用が可
能であり、或は蒸気導入管に代えて適宜の口径・形状の
熱風導入管を備えれば、熱風吹込み具への転用も可能で
あり、更に熱風吹込み具に転用する場合には、気密性が
粗で差支えないから、周壁の端部を刃物状に形成する代
りに、周壁の端部にスポンジ等の軟質弾性体を付設して
も差支えない。
また更に、必要に応じては、高温の気体の流通に先立
ち、鋸・カッター等の成形工具を用いて、板材群の所望
の側面を、平面状に切削成形又は切断成形することによ
り、各板材の積層誤差を切除しておけば、一層適確に気
密性を確保できるので有効であり、而も前記積層誤差
は、従来に於ても、いずれ後工程で切除されるものであ
るから、製品の歩留り等に悪影響を及ぼす虞はなく、仮
に後工程で再度仕上加工が必要になるとしても、成形し
た側面を基準面に活用し得るので至便である。
無論、本発明は、接着する前の板材群を、更に別の板
材群に積重ね、個々に一度で接着する形態で実施するこ
とも可能であって、加熱に際しては、前記蒸気吹込み具
又は熱風吹込み具の吹込み口の大きさを、積重ねた複数
の板材群の所望加熱広さに相当する大きさに設計変更す
れば足りるが、良好な気密性を確保するには、各板材群
の所望の側面を、個々に平面状に成形すると共に、精度
良く積重ねるか、或は積重ねた複数の板材群の所望の側
面を、同一平面状に成形するのが好ましい。
また更に、本発明は、複数枚の板材と他の部材とを、
熱硬化性の接着剤を用いて同時に接着する場合にも応用
が可能であると共に、本発明で板材と称する木質系の材
料は、厚さに比べて幅が広い一般的な板状のものに限ら
ず、厚さと幅がほぼ同等の角材状のものや、厚さと幅と
長さがほぼ同等のブロック状のものも包含されることを
明記する。
以上明らかな如く、本発明に係る接着方法によれば、
総じて従来に比べて有益な接着を行うことができ、その
実施効果は著大である。
【図面の簡単な説明】 図面は本発明を説明する為のものであって、第1図・第
3図・第5図は本発明に係る接着方法によって複数枚の
板材を接着する状態を説明する為の斜視説明図、第2図
は第1図A部の拡大図、第4図は第3図B部の拡大図、
第6図は第5図C部の拡大図、第7図・第8図は繊維方
向の長さが著しく長い板材群を加圧する状態を説明する
為の側面説明図、第9図・第10図は溝を形成した板材の
平面説明図、第11図は本発明に係る接着方法によって複
数枚の板材を接着する状態を説明する為の正面拡大説明
図、第12図は本発明に係る接着方法によって複数枚の板
材を接着する状態を説明する為の一部破断正面拡大説明
図である。 1a,1b,3a,3b,3c,3d,3e,5a,5b,5c,5d,5e,7,8,9,10a,10b,
11a,11b,11n-1,11n……板材、2……溝、4……連続式
加圧機構、4a,4b……加圧搬送帯体、6……間歇式加圧
機構、6a,6b,6c,6d……間歇式加圧機構、12……蒸気吹
込み具、12a……吹込み口、12b……周壁の端部、17,18
……板材群

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱硬化性の接着剤を介して、複数枚の木質
    系の板材を積層すると共に、積層方向へ加圧しつつ、加
    熱により前記接着剤を硬化させて接着する場合に、予め
    前記板材の内の少なくとも一枚の板材の片面又は両面
    に、気体の流通に支障のない断面を有し、且つ板材の周
    縁から周縁へ連通する溝を、多数条形成しておき、加熱
    に際して、各溝へ高温の気体を流通させることを特徴と
    する木質系の板材の接着方法。
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