專利名稱：再生木材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用廢木材和間伐材等以往不要的木材，并能將此加工制造成大截面木材的技術(shù)，特別是涉及不將有害成分用于粘結(jié)劑的制造再生木材的技術(shù)。
背景技術(shù)：
木材是可以廣泛地用于建筑和室內(nèi)裝置品等的天然材料，但是由于其用途的增大，天然木材逐漸枯竭。而且，由于亂伐、無計(jì)劃的植樹造林，不僅資材減少，而且還成為使地球環(huán)境惡化的重要原因。另一方面，伴隨著生活水平的提高廢木材大量產(chǎn)生，但是若不將此有效地利用僅僅停留在焚燒上，則造成資源的浪費(fèi)。而且，雖然提倡間伐材的再利用，但是其利用范圍窄、用途、質(zhì)量、數(shù)量也都受到限制。
為解決該問題，眾所周知的方法(美國專利第4061819號)是將木材纖維制成繩狀然后用粘合劑將此壓接起來，制成大截面膠合板和膠合板疊層木等。這種構(gòu)成將樹脂作為粘合劑使用。但是，由于樹脂根據(jù)其種類不同一般在火災(zāi)等場合會產(chǎn)生有毒氣體，故最好不要將大量的樹脂用于構(gòu)造材料。而且，已知樹脂是構(gòu)成所謂病態(tài)住宅的原因，故應(yīng)該避免使用造成有害的主要原因的樹脂。
發(fā)明人著眼于這些以往的技術(shù)課題，其目的在于通過本發(fā)明公開不使用有害物質(zhì)作為木材的粘結(jié)劑，可將廢材等再利用從而再生出大截面木材等的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，為了達(dá)到上述目的，采用下面的方法將以天然成分為主要?jiǎng)┝系母叻肿觿┑撵F相對于由小片構(gòu)成的木材原料進(jìn)行噴霧，之后將上述被噴霧的原料在長度方向上對準(zhǔn)并加壓，通過在高壓氣氛下蒸汽加熱使相鄰的上述木材原料之間進(jìn)行高分子結(jié)合從而制造再生木材。這里，使高分子劑的霧浸入小片的木材原料間，通過賦予一定的條件而起到粘結(jié)劑的作用。對霧進(jìn)行噴霧的手段是使高分子劑均勻地附著在木材原料的表面上的方法。高壓氣氛是為了將相鄰木材原料更牢固地結(jié)合的手段，蒸汽加熱起著使木材纖維軟化，進(jìn)而使之膨脹的作用，據(jù)此，使高分子劑活化產(chǎn)生強(qiáng)的結(jié)合力。在這里，可以作為高分子劑的有木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、單寧等。利用此高分子劑融合木材纖維中的細(xì)胞。
在使用以單寧為主要成分的高分子劑作為高分子劑的方法中，由于單寧和甲醛結(jié)合，拒絕甲醛以單體形式存在于粘結(jié)劑中，并適合規(guī)格地抑制有害物質(zhì)從再生木材中釋放出來。
噴高分子劑霧之前將木材原料預(yù)加熱的手段，是由于根據(jù)木材原料的不同而僅僅用蒸汽加熱不能使纖維內(nèi)部也被充分地加熱，從而存在著高分子劑不滲入的情況，故預(yù)先將原料加熱，起到進(jìn)一步活化高分子劑的作用。
另一方面，也概述了別的手段，即用涂敷高分子劑的手段代替第1手段中的噴霧霧狀的高分子劑的手段。對于將高分子劑形成霧狀而進(jìn)行噴霧的手段，如果試劑的粘性太高的話就不能形成有效的小粒徑的霧，但是根據(jù)木材的不同有時(shí)要求粘性高的高分子劑。在這種情況下，采用涂敷高分子劑的手段。還有，在僅以單寧系等的高分子劑作為粘合劑不能得到希望的粘合力的情況下，有時(shí)為了增強(qiáng)而采用混合由天然成分構(gòu)成的粘合劑的方法。由于單寧系的高分子劑一般為深色，故再生木材也變成顏色深的木材，但要是想要得到亮色的再生木材，則再混合白色的天然顏料。另外，天然顏料不限于白色，根據(jù)對再生木材所希望的色調(diào)來決定。
通過備有箱體及來自于此箱體開口部的壓力機(jī)的夾具使木材原料沿長度方向?qū)?zhǔn)的手段，具有這樣的功能夾具的箱體本身決定再生木材的尺寸，同時(shí)將已噴霧高分子劑的木材原料在對準(zhǔn)的狀態(tài)下搬送。
在使蒸汽加熱為約80℃～120℃的1次加熱和繼其之后的120℃～180℃的2次加熱的手段中，通過1次加熱使木材纖維軟化，通過2次加熱使纖維膨脹，這樣，便確實(shí)地發(fā)揮通過高分子劑進(jìn)行結(jié)合的功能。而且，用木材加工機(jī)把由小片組成的木材原料預(yù)先成形為所要求的尺寸的手段，可提高所完成的再生木材的精度。
還有，在本發(fā)明中，繼在高壓氣氛下通過蒸汽加熱使相鄰的上述木材原料間結(jié)合的工序之后，以維持在高壓氣氛的條件下通過空氣冷卻或自然冷卻到常溫左右的養(yǎng)護(hù)工序作為任意選擇的工序來加以采用。本發(fā)明中預(yù)定的單寧系高分子劑等具有粘合力緩慢上升的性質(zhì)。因此，使木材原料加壓結(jié)合后，在維持潛熱的條件下解除高壓氣氛的情況下，會在粘合不充分的狀態(tài)下干燥，有可能形成與外表看到的再生木材相比結(jié)合力低的制品。在本手段中，為了避免這個(gè)問題一邊保持著高壓氣氛一邊確實(shí)地進(jìn)行粘合。


圖1是表示本發(fā)明的制造方法的一系列的工序圖。
圖2是表示用于本發(fā)明的制造方法的裝置的一例之概略圖。
圖3是表示用于本發(fā)明的夾具的一例之立體圖。
圖4是表示本發(fā)明的第2制造方法的一系列的工序圖。
具體實(shí)施例方式
下面，按照

本發(fā)明的理想的實(shí)施形式。圖1是表示本發(fā)明的制造方法的第1例的工序圖。首先，作為最初的工序A，是準(zhǔn)備材料。此工序是制造再生木材時(shí)必須的，但是例如作為選擇的材料的廢材、間伐材等，只要是天然的木材就沒有問題。不過，使用化學(xué)品作為粘結(jié)劑的膠合板由于在制造過程中可能產(chǎn)生不好的化學(xué)反應(yīng)，故從材料中排除。還有，在本發(fā)明中還包含用過的膠合板疊層木在不要的情況下進(jìn)行再循環(huán)再利用。接著，作為第2工序B，是將集中的材料區(qū)分·分類。在這個(gè)工序中，按木材的種類挑選區(qū)分例如衫材、柏材等。還可以按用途等將木材混合。接下來，在第3工序C中用木材加工機(jī)將區(qū)分·分類的材料進(jìn)行加工，作成1次原料。這是因?yàn)樵诤竺娴墓ば蛑性趯?次材料層疊的時(shí)候最好事先在一定程度上統(tǒng)一材料的大小等。例如，此工序中在將建筑拆除物作為材料的情況下，拔去釘子、除去金屬物、進(jìn)行粘合劑和涂料的去除、并按需要洗干凈，并進(jìn)行刨削處理。另一方面，在材料是通過山林采伐而得到的間伐材的情況下，剝?nèi)淦?、并按需要進(jìn)行刨削處理。對于材料在大小和長度上沒有嚴(yán)格統(tǒng)一的要求，并不排除將長短混雜的材料層疊。作為1次材料的形狀，可以是股狀、片狀、細(xì)圓木狀或單薄板狀等，沒有特別的限定。還有，由于間伐材也有在加工過程中被剝?nèi)サ臉淦ぶ杏泻写罅繂螌幍脑牧?，故如后所述為了作為粘合劑使用有時(shí)也將單寧抽出。
接下來，這些材料由配送輸送機(jī)的配送工序D被搬送到高頻加熱槽內(nèi)，為了預(yù)加熱而被高頻照射(工序E)。然后，將起粘結(jié)劑作用的高分子劑噴霧到預(yù)加熱了的材料上(工序F)。由于高分子劑最好是均一地附著在材料表面上，故以霧狀進(jìn)行噴霧。之后，為了使材料對準(zhǔn)層疊，將這些材料投入夾具中(工序G)，在蒸汽氣氛中加熱·加壓(工序H)。這樣一來，在加濕·加熱的氣氛中高分子劑作用，從而將相鄰材料間的纖維細(xì)胞結(jié)合起來，通過加壓進(jìn)一步加強(qiáng)材料間的細(xì)胞融合從而結(jié)合。夾具是決定膠合板疊層木的外形、尺寸的工具，由于在夾具內(nèi)被加壓，故完成的膠合板疊層木成為與夾具的尺寸相對應(yīng)的材料。由于高頻加熱槽的目的在于也均勻地加熱到1次材料的內(nèi)部組織，故在1次材料為比較薄的股狀物或薄的單薄板狀的情況下有時(shí)也省略此工序。
工序E的通過高頻照射的預(yù)加熱是隨意采用的工序，有時(shí)省略。即，由于材料的性質(zhì)及大小、厚度的不同，在采用了預(yù)加熱工序時(shí)有內(nèi)部含有的水分在短時(shí)間內(nèi)沸騰從而爆裂的情況。因此，在這種情況下，積極地省去預(yù)加熱。
如上所述制成的膠合板疊層木被適宜地制成木材，作為所希望尺寸的材料處理(工序I)。在工序F中是在加熱了高分子劑的狀態(tài)下噴霧的，故由工序E和工序F也構(gòu)成了工序H用的預(yù)加熱工序。
不過，在本發(fā)明中使用的高分子劑不是像以往那樣的化學(xué)品，而是由主要從天然成分中提取的藥劑構(gòu)成。例如，使用單寧系高分子等作為原料。也有時(shí)向其中加水。加水的目的在于補(bǔ)充在后面工序中的蒸汽加熱·加壓工序H中的用于產(chǎn)生蒸汽的水分。加水目的還在于通過加水來調(diào)整單寧系高分子乳劑的濃度以便于適合噴霧。單寧系高分子具有例如“木材技術(shù)第61號，1985年4月，1～8頁”中所述的結(jié)構(gòu)，由于這些結(jié)構(gòu)容易和甲醛發(fā)生反應(yīng)，故可以大幅地抑制從制成的再生木材中析出甲醛。
作為蒸汽加熱·加壓工序H的溫度條件，1次加熱約為80℃～120℃。這是因?yàn)槟静能浕瘻囟然旧显谶@個(gè)范圍，使木材原料軟化從而使高分子劑充分地滲入木材纖維，將相鄰材料間牢固結(jié)合的緣故。而且，作為接下來的2次加熱，升溫至120℃-180℃的木材膨脹溫度，并進(jìn)行5～10t的壓縮。這樣，產(chǎn)生以單寧作為基劑的高分子結(jié)合反應(yīng)，誘導(dǎo)木材纖維質(zhì)鏈狀結(jié)束。
圖2是表示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法而使用的裝置的示意圖。圖中，標(biāo)記1是原材料的木材加工機(jī)，與圖1的工序C相對應(yīng)。標(biāo)記2是高頻加熱槽，同樣地與圖1的工序E相對應(yīng)。標(biāo)記3是高分子劑的噴霧劑，與圖1的工序F相對應(yīng)。標(biāo)記4是夾具。夾具4構(gòu)成為可以在圖面上的左右方向上移動(dòng)，在一側(cè)連接有為了在高壓化氣氛中給予蒸汽的高壓蒸汽罐5，另一側(cè)連接有為了將加工材從夾具4取出的搬出口6。
圖3a及圖3b是夾具4的具體實(shí)施形式的一例。圖3a是首先將加工后的1次原料落入夾具4的箱體4a中，使1次原料在長度方向上對準(zhǔn)后通過振動(dòng)機(jī)(未圖示)給予前后左右的振動(dòng)，使原料的方向最終對準(zhǔn)，不產(chǎn)生大的空隙。然后，如圖3b所示用油壓壓力機(jī)4b等施加規(guī)定的壓力。在此狀態(tài)下導(dǎo)入到高壓蒸汽罐5中，進(jìn)行纖維間的結(jié)合。
盡管在本實(shí)施形式中，說明的是移動(dòng)夾具4將其導(dǎo)入到高壓蒸汽罐5內(nèi)，但也可以相反地使高壓蒸汽罐5能夠移動(dòng)，使夾具4為固定式。必要的是，首先在夾具4中對準(zhǔn)1次原料、加壓，之后在高壓氣氛下供給蒸汽，移動(dòng)哪個(gè)裝置對本發(fā)明的本質(zhì)沒有直接的影響。
下面，圖4表示用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的第2例。此例和第1例相同的是，有時(shí)省略圖1所示的第1例的工序中的高頻照射工序E。而且，在第2例中采用將高分子劑用滾筒和轉(zhuǎn)動(dòng)體直接涂敷在材料上的高分子涂敷工序FF來代替第1例的霧狀高分子劑的噴霧工序F。其它的工序和第1例相同。在第1例中為了使高分子劑成為霧狀，必須使用粘性小的乳劑，但是這樣就難以提高粘合性。為此，在僅僅用單寧系的粘合劑而粘合力弱的情況下采用第2例的涂敷工序FF。而且，以提高粘合力為目的，有時(shí)在單寧中混合酪蛋白等天然的粘合成分。酪蛋白是動(dòng)物性蛋白，其自身存在發(fā)霉的問題，但是由于單寧有殺菌、滅菌作用故可以防止發(fā)霉及腐敗。還有，單寧的顏色一般比較深，再生的木材也受單寧的色調(diào)的影響成為深色的木材。因此，根據(jù)用途若想要得到亮色調(diào)的再生木材，常常在上述粘合劑中再混合天然顏料。顏料如果使用白色的則木材變成類似于白木的色調(diào)，如果希望是別的色彩則對顏色沒有限定。由于顏料具有不溶于水的性質(zhì)，通過與之混合再生木材表面被顏料覆蓋，還可以得到耐水性提高的效果。
下面，用圖1或圖4所示的例子說明通過蒸汽加壓的結(jié)合工序H而基本上完成再生木材的情況。但是，在將使用例如圖3的裝置進(jìn)行了蒸汽加壓的再生木材立刻置于外部溫度氣氛的情況下，由于劇烈的熱傾斜木材會產(chǎn)生變形。而且，由于以單寧系高分子劑為主的粘合劑的性質(zhì)是粘合性緩慢地變得牢固，故在牢固的粘合性出現(xiàn)之前解除四周的約束的情況下，也有可能不能確實(shí)地粘合。因此，在本實(shí)施形式中繼結(jié)合工序H之后追加了保持此狀態(tài)直至冷卻到接近常溫的狀態(tài)的養(yǎng)護(hù)工序。但是，此工序不應(yīng)該認(rèn)為是必須的，根據(jù)再生木材的尺寸也可以省略。還有，作為用于冷卻的養(yǎng)護(hù)工序，應(yīng)避免使用水冷。這是因?yàn)槿绻褂盟?，則還未發(fā)揮效果的高分子劑會流出。為此，養(yǎng)護(hù)工序應(yīng)采用空氣冷卻或自然冷卻。
本發(fā)明中，通過對由小片構(gòu)成的木材原料噴霧以天然成分為主要材料的高分子劑的霧，之后將上述被噴霧的原料在長度方向上對準(zhǔn)并加壓，并在高壓氣氛下進(jìn)行蒸汽加熱從而使相鄰的上述木材原料彼此結(jié)合而制造再生木材，故可以有效地將以往作為廢材廢棄處理的天然木材進(jìn)行再利用。而且，由于木材原料間通過以天然成分為主要原料的高分子劑進(jìn)行結(jié)合，所以不含有害成分，再生木材本身也可以再利用，可以作為所謂的再循環(huán)制品可非常有效地進(jìn)行活用。
在使用以單寧為主要成分的高分子劑作為高分子劑的情況下，由于單寧和甲醛反應(yīng)，故阻止甲醛以單體的形式存在于制成的再生木材中，且在使用時(shí)也幾乎不析出甲醛。因此，在用于室內(nèi)裝飾材料的情況下，可以確實(shí)地避免成為所謂病態(tài)住宅的原因。
由于在噴霧高分子劑霧之前將木材原料預(yù)加熱，故高分子劑可以浸入到木材原料的內(nèi)部，可以產(chǎn)生強(qiáng)的結(jié)合力。還有，由于為了對準(zhǔn)木材原料等而使用專用的夾具，故可以在夾具中加壓及成形。
由于將蒸汽加熱設(shè)定為約80℃～120℃的1次加熱和繼其之后的120℃～180℃的2次加熱兩個(gè)階段，故可以通過1次加熱使纖維確實(shí)地軟化，再通過2次加熱使纖維確實(shí)地膨脹，可以使高分子劑的作用充分地發(fā)揮。綜上所述，本發(fā)明的效果是非常高的。
另一方面，將第1發(fā)明中的高分子劑形成霧狀進(jìn)行噴霧的工序替換為涂敷高分子劑的發(fā)明，對粘性高的高分子劑也可以適用。由于是涂敷工序，在期望高分子劑有更強(qiáng)的粘合力的情況下可以混合天然成分的粘合劑，也可以為了調(diào)整再生木材的色調(diào)而混合天然顏料。而且，在混合了天然顏料的情況下，可以提供各種色調(diào)的再生木材。
權(quán)利要求
1.一種再生木材的制造方法，將以天然成分為主要?jiǎng)┝系母叻肿觿┑撵F相對于由小片構(gòu)成的木材原料進(jìn)行噴霧，之后將上述被噴霧的原料在長度方向上對準(zhǔn)并加壓，通過在高壓氣氛下進(jìn)行蒸汽加熱而使相鄰的上述木材原料彼此結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的再生木材的制造方法，高分子劑是以單寧為主要成分的高分子劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的再生木材的制造方法，在將高分子劑的霧進(jìn)行噴霧之前，將木材原料進(jìn)行預(yù)加熱。
4.一種再生木材的制造方法，對由小片構(gòu)成的木材原料涂敷以天然成分為主要?jiǎng)┝系母叻肿觿?，之后將上述被涂敷了高分子劑的原料在長度方向上對準(zhǔn)并加壓，通過在高壓氣氛下進(jìn)行蒸汽加熱從而使相鄰的上述木材原料彼此結(jié)合。
5.如權(quán)利要求4所述的再生木材的制造方法，高分子劑是以單寧為主要成分的高分子劑。
6.如權(quán)利要求5所述的再生木材的制造方法，在高分子劑中還混合了由天然成分構(gòu)成的粘合劑。
7.如權(quán)利要求5或6所述的再生木材的制造方法，在高分子劑中還混合了天然顏料。
8.如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的再生木材的制造方法，通過備有箱體及來自于該箱體的開口部的壓力機(jī)的夾具，來將木材原料在長度方向上對準(zhǔn)。
9.如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的再生木材的制造方法，蒸汽加熱是約80℃～120℃的1次加熱和繼其之后的120℃～180℃的2次加熱。
10.如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的再生木材的制造方法，由小片構(gòu)成的木材原料通過木材加工機(jī)預(yù)先成形為所希望的尺寸。
11.如權(quán)利要求1或3所述的再生木材的制造方法，具有養(yǎng)護(hù)工序，該工序繼高壓氣氛下通過蒸汽加熱使相鄰的上述木材原料彼此結(jié)合的工序之后，以維持著高壓氣氛的條件，通過空氣冷卻或自然冷卻至室溫附近。
全文摘要
公開一種能夠不使用有害物質(zhì)作為木材的粘結(jié)劑而將廢材等再利用而再生出大截面木材的技術(shù)。將以天然成分為主要?jiǎng)┝系母叻肿觿┑撵F相對于由小片構(gòu)成的木材原料進(jìn)行噴霧，之后將上述被噴霧的原料在長度方向上對準(zhǔn)并加壓，通過在高壓氣氛下進(jìn)行蒸汽加熱而使相鄰的上述木材原料彼此進(jìn)行高分子結(jié)合從而制造再生木材。作為高分子劑的一例使用以單寧為主要成分的高分子劑。使用涂敷高分子劑的手段來取代噴霧。還有，繼使相鄰的上述木材原料彼此結(jié)合的工序之后、以維持著高壓氣氛的條件通過空氣冷卻或自然冷卻至常溫附近的養(yǎng)護(hù)工序作為任意選擇的工序來采用。
文檔編號B27N3/18GK1578719SQ0282146
公開日2005年2月9日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)明者后藤新二 申請人:後藤新二