专利名称：再生木材的制造方法
技术领域：
本发明涉及利用废木材和间伐材等以往不要的木材，并能将此加工制造成大截面木材的技术，特别是涉及不将有害成分用于粘结剂的制造再生木材的技术。
背景技术：
木材是可以广泛地用于建筑和室内装置品等的天然材料，但是由于其用途的增大，天然木材逐渐枯竭。而且，由于乱伐、无计划的植树造林，不仅资材减少，而且还成为使地球环境恶化的重要原因。另一方面，伴随着生活水平的提高废木材大量产生，但是若不将此有效地利用仅仅停留在焚烧上，则造成资源的浪费。而且，虽然提倡间伐材的再利用，但是其利用范围窄、用途、质量、数量也都受到限制。
为解决该问题，众所周知的方法(美国专利第4061819号)是将木材纤维制成绳状然后用粘合剂将此压接起来，制成大截面胶合板和胶合板叠层木等。这种构成将树脂作为粘合剂使用。但是，由于树脂根据其种类不同一般在火灾等场合会产生有毒气体，故最好不要将大量的树脂用于构造材料。而且，已知树脂是构成所谓病态住宅的原因，故应该避免使用造成有害的主要原因的树脂。
发明人着眼于这些以往的技术课题，其目的在于通过本发明公开不使用有害物质作为木材的粘结剂，可将废材等再利用从而再生出大截面木材等的技术。
发明内容
在本发明中，为了达到上述目的，采用下面的方法将以天然成分为主要剂料的高分子剂的雾相对于由小片构成的木材原料进行喷雾，之后将上述被喷雾的原料在长度方向上对准并加压，通过在高压气氛下蒸汽加热使相邻的上述木材原料之间进行高分子结合从而制造再生木材。这里，使高分子剂的雾浸入小片的木材原料间，通过赋予一定的条件而起到粘结剂的作用。对雾进行喷雾的手段是使高分子剂均匀地附着在木材原料的表面上的方法。高压气氛是为了将相邻木材原料更牢固地结合的手段，蒸汽加热起着使木材纤维软化，进而使之膨胀的作用，据此，使高分子剂活化产生强的结合力。在这里，可以作为高分子剂的有木质素、纤维素、半纤维素、单宁等。利用此高分子剂融合木材纤维中的细胞。
在使用以单宁为主要成分的高分子剂作为高分子剂的方法中，由于单宁和甲醛结合，拒绝甲醛以单体形式存在于粘结剂中，并适合规格地抑制有害物质从再生木材中释放出来。
喷高分子剂雾之前将木材原料预加热的手段，是由于根据木材原料的不同而仅仅用蒸汽加热不能使纤维内部也被充分地加热，从而存在着高分子剂不渗入的情况，故预先将原料加热，起到进一步活化高分子剂的作用。
另一方面，也概述了别的手段，即用涂敷高分子剂的手段代替第1手段中的喷雾雾状的高分子剂的手段。对于将高分子剂形成雾状而进行喷雾的手段，如果试剂的粘性太高的话就不能形成有效的小粒径的雾，但是根据木材的不同有时要求粘性高的高分子剂。在这种情况下，采用涂敷高分子剂的手段。还有，在仅以单宁系等的高分子剂作为粘合剂不能得到希望的粘合力的情况下，有时为了增强而采用混合由天然成分构成的粘合剂的方法。由于单宁系的高分子剂一般为深色，故再生木材也变成颜色深的木材，但要是想要得到亮色的再生木材，则再混合白色的天然颜料。另外，天然颜料不限于白色，根据对再生木材所希望的色调来决定。
通过备有箱体及来自于此箱体开口部的压力机的夹具使木材原料沿长度方向对准的手段，具有这样的功能夹具的箱体本身决定再生木材的尺寸，同时将已喷雾高分子剂的木材原料在对准的状态下搬送。
在使蒸汽加热为约80℃～120℃的1次加热和继其之后的120℃～180℃的2次加热的手段中，通过1次加热使木材纤维软化，通过2次加热使纤维膨胀，这样，便确实地发挥通过高分子剂进行结合的功能。而且，用木材加工机把由小片组成的木材原料预先成形为所要求的尺寸的手段，可提高所完成的再生木材的精度。
还有，在本发明中，继在高压气氛下通过蒸汽加热使相邻的上述木材原料间结合的工序之后，以维持在高压气氛的条件下通过空气冷却或自然冷却到常温左右的养护工序作为任意选择的工序来加以采用。本发明中预定的单宁系高分子剂等具有粘合力缓慢上升的性质。因此，使木材原料加压结合后，在维持潜热的条件下解除高压气氛的情况下，会在粘合不充分的状态下干燥，有可能形成与外表看到的再生木材相比结合力低的制品。在本手段中，为了避免这个问题一边保持着高压气氛一边确实地进行粘合。
图1是表示本发明的制造方法的一系列的工序图。
图2是表示用于本发明的制造方法的装置的一例之概略图。
图3是表示用于本发明的夹具的一例之立体图。
图4是表示本发明的第2制造方法的一系列的工序图。
具体实施例方式
下面，按照
本发明的理想的实施形式。图1是表示本发明的制造方法的第1例的工序图。首先，作为最初的工序A，是准备材料。此工序是制造再生木材时必须的，但是例如作为选择的材料的废材、间伐材等，只要是天然的木材就没有问题。不过，使用化学品作为粘结剂的胶合板由于在制造过程中可能产生不好的化学反应，故从材料中排除。还有，在本发明中还包含用过的胶合板叠层木在不要的情况下进行再循环再利用。接着，作为第2工序B，是将集中的材料区分·分类。在这个工序中，按木材的种类挑选区分例如衫材、柏材等。还可以按用途等将木材混合。接下来，在第3工序C中用木材加工机将区分·分类的材料进行加工，作成1次原料。这是因为在后面的工序中在将1次材料层叠的时候最好事先在一定程度上统一材料的大小等。例如，此工序中在将建筑拆除物作为材料的情况下，拔去钉子、除去金属物、进行粘合剂和涂料的去除、并按需要洗干净，并进行刨削处理。另一方面，在材料是通过山林采伐而得到的间伐材的情况下，剥去树皮、并按需要进行刨削处理。对于材料在大小和长度上没有严格统一的要求，并不排除将长短混杂的材料层叠。作为1次材料的形状，可以是股状、片状、细圆木状或单薄板状等，没有特别的限定。还有，由于间伐材也有在加工过程中被剥去的树皮中有含有大量单宁的原材料，故如后所述为了作为粘合剂使用有时也将单宁抽出。
接下来，这些材料由配送输送机的配送工序D被搬送到高频加热槽内，为了预加热而被高频照射(工序E)。然后，将起粘结剂作用的高分子剂喷雾到预加热了的材料上(工序F)。由于高分子剂最好是均一地附着在材料表面上，故以雾状进行喷雾。之后，为了使材料对准层叠，将这些材料投入夹具中(工序G)，在蒸汽气氛中加热·加压(工序H)。这样一来，在加湿·加热的气氛中高分子剂作用，从而将相邻材料间的纤维细胞结合起来，通过加压进一步加强材料间的细胞融合从而结合。夹具是决定胶合板叠层木的外形、尺寸的工具，由于在夹具内被加压，故完成的胶合板叠层木成为与夹具的尺寸相对应的材料。由于高频加热槽的目的在于也均匀地加热到1次材料的内部组织，故在1次材料为比较薄的股状物或薄的单薄板状的情况下有时也省略此工序。
工序E的通过高频照射的预加热是随意采用的工序，有时省略。即，由于材料的性质及大小、厚度的不同，在采用了预加热工序时有内部含有的水分在短时间内沸腾从而爆裂的情况。因此，在这种情况下，积极地省去预加热。
如上所述制成的胶合板叠层木被适宜地制成木材，作为所希望尺寸的材料处理(工序I)。在工序F中是在加热了高分子剂的状态下喷雾的，故由工序E和工序F也构成了工序H用的预加热工序。
不过，在本发明中使用的高分子剂不是像以往那样的化学品，而是由主要从天然成分中提取的药剂构成。例如，使用单宁系高分子等作为原料。也有时向其中加水。加水的目的在于补充在后面工序中的蒸汽加热·加压工序H中的用于产生蒸汽的水分。加水目的还在于通过加水来调整单宁系高分子乳剂的浓度以便于适合喷雾。单宁系高分子具有例如“木材技术第61号，1985年4月，1～8页”中所述的结构，由于这些结构容易和甲醛发生反应，故可以大幅地抑制从制成的再生木材中析出甲醛。
作为蒸汽加热·加压工序H的温度条件，1次加热约为80℃～120℃。这是因为木材软化温度基本上在这个范围，使木材原料软化从而使高分子剂充分地渗入木材纤维，将相邻材料间牢固结合的缘故。而且，作为接下来的2次加热，升温至120℃-180℃的木材膨胀温度，并进行5～10t的压缩。这样，产生以单宁作为基剂的高分子结合反应，诱导木材纤维质链状结束。
图2是表示为实现本发明方法而使用的装置的示意图。图中，标记1是原材料的木材加工机，与图1的工序C相对应。标记2是高频加热槽，同样地与图1的工序E相对应。标记3是高分子剂的喷雾剂，与图1的工序F相对应。标记4是夹具。夹具4构成为可以在图面上的左右方向上移动，在一侧连接有为了在高压化气氛中给予蒸汽的高压蒸汽罐5，另一侧连接有为了将加工材从夹具4取出的搬出口6。
图3a及图3b是夹具4的具体实施形式的一例。图3a是首先将加工后的1次原料落入夹具4的箱体4a中，使1次原料在长度方向上对准后通过振动机(未图示)给予前后左右的振动，使原料的方向最终对准，不产生大的空隙。然后，如图3b所示用油压压力机4b等施加规定的压力。在此状态下导入到高压蒸汽罐5中，进行纤维间的结合。
尽管在本实施形式中，说明的是移动夹具4将其导入到高压蒸汽罐5内，但也可以相反地使高压蒸汽罐5能够移动，使夹具4为固定式。必要的是，首先在夹具4中对准1次原料、加压，之后在高压气氛下供给蒸汽，移动哪个装置对本发明的本质没有直接的影响。
下面，图4表示用于实现本发明方法的第2例。此例和第1例相同的是，有时省略图1所示的第1例的工序中的高频照射工序E。而且，在第2例中采用将高分子剂用滚筒和转动体直接涂敷在材料上的高分子涂敷工序FF来代替第1例的雾状高分子剂的喷雾工序F。其它的工序和第1例相同。在第1例中为了使高分子剂成为雾状，必须使用粘性小的乳剂，但是这样就难以提高粘合性。为此，在仅仅用单宁系的粘合剂而粘合力弱的情况下采用第2例的涂敷工序FF。而且，以提高粘合力为目的，有时在单宁中混合酪蛋白等天然的粘合成分。酪蛋白是动物性蛋白，其自身存在发霉的问题，但是由于单宁有杀菌、灭菌作用故可以防止发霉及腐败。还有，单宁的颜色一般比较深，再生的木材也受单宁的色调的影响成为深色的木材。因此，根据用途若想要得到亮色调的再生木材，常常在上述粘合剂中再混合天然颜料。颜料如果使用白色的则木材变成类似于白木的色调，如果希望是别的色彩则对颜色没有限定。由于颜料具有不溶于水的性质，通过与之混合再生木材表面被颜料覆盖，还可以得到耐水性提高的效果。
下面，用图1或图4所示的例子说明通过蒸汽加压的结合工序H而基本上完成再生木材的情况。但是，在将使用例如图3的装置进行了蒸汽加压的再生木材立刻置于外部温度气氛的情况下，由于剧烈的热倾斜木材会产生变形。而且，由于以单宁系高分子剂为主的粘合剂的性质是粘合性缓慢地变得牢固，故在牢固的粘合性出现之前解除四周的约束的情况下，也有可能不能确实地粘合。因此，在本实施形式中继结合工序H之后追加了保持此状态直至冷却到接近常温的状态的养护工序。但是，此工序不应该认为是必须的，根据再生木材的尺寸也可以省略。还有，作为用于冷却的养护工序，应避免使用水冷。这是因为如果使用水冷，则还未发挥效果的高分子剂会流出。为此，养护工序应采用空气冷却或自然冷却。
本发明中，通过对由小片构成的木材原料喷雾以天然成分为主要材料的高分子剂的雾，之后将上述被喷雾的原料在长度方向上对准并加压，并在高压气氛下进行蒸汽加热从而使相邻的上述木材原料彼此结合而制造再生木材，故可以有效地将以往作为废材废弃处理的天然木材进行再利用。而且，由于木材原料间通过以天然成分为主要原料的高分子剂进行结合，所以不含有害成分，再生木材本身也可以再利用，可以作为所谓的再循环制品可非常有效地进行活用。
在使用以单宁为主要成分的高分子剂作为高分子剂的情况下，由于单宁和甲醛反应，故阻止甲醛以单体的形式存在于制成的再生木材中，且在使用时也几乎不析出甲醛。因此，在用于室内装饰材料的情况下，可以确实地避免成为所谓病态住宅的原因。
由于在喷雾高分子剂雾之前将木材原料预加热，故高分子剂可以浸入到木材原料的内部，可以产生强的结合力。还有，由于为了对准木材原料等而使用专用的夹具，故可以在夹具中加压及成形。
由于将蒸汽加热设定为约80℃～120℃的1次加热和继其之后的120℃～180℃的2次加热两个阶段，故可以通过1次加热使纤维确实地软化，再通过2次加热使纤维确实地膨胀，可以使高分子剂的作用充分地发挥。综上所述，本发明的效果是非常高的。
另一方面，将第1发明中的高分子剂形成雾状进行喷雾的工序替换为涂敷高分子剂的发明，对粘性高的高分子剂也可以适用。由于是涂敷工序，在期望高分子剂有更强的粘合力的情况下可以混合天然成分的粘合剂，也可以为了调整再生木材的色调而混合天然颜料。而且，在混合了天然颜料的情况下，可以提供各种色调的再生木材。
权利要求
1.一种再生木材的制造方法，将以天然成分为主要剂料的高分子剂的雾相对于由小片构成的木材原料进行喷雾，之后将上述被喷雾的原料在长度方向上对准并加压，通过在高压气氛下进行蒸汽加热而使相邻的上述木材原料彼此结合。
2.如权利要求1所述的再生木材的制造方法，高分子剂是以单宁为主要成分的高分子剂。
3.如权利要求1或2所述的再生木材的制造方法，在将高分子剂的雾进行喷雾之前，将木材原料进行预加热。
4.一种再生木材的制造方法，对由小片构成的木材原料涂敷以天然成分为主要剂料的高分子剂，之后将上述被涂敷了高分子剂的原料在长度方向上对准并加压，通过在高压气氛下进行蒸汽加热从而使相邻的上述木材原料彼此结合。
5.如权利要求4所述的再生木材的制造方法，高分子剂是以单宁为主要成分的高分子剂。
6.如权利要求5所述的再生木材的制造方法，在高分子剂中还混合了由天然成分构成的粘合剂。
7.如权利要求5或6所述的再生木材的制造方法，在高分子剂中还混合了天然颜料。
8.如权利要求1～7任一项所述的再生木材的制造方法，通过备有箱体及来自于该箱体的开口部的压力机的夹具，来将木材原料在长度方向上对准。
9.如权利要求1～7任一项所述的再生木材的制造方法，蒸汽加热是约80℃～120℃的1次加热和继其之后的120℃～180℃的2次加热。
10.如权利要求1～9任一项所述的再生木材的制造方法，由小片构成的木材原料通过木材加工机预先成形为所希望的尺寸。
11.如权利要求1或3所述的再生木材的制造方法，具有养护工序，该工序继高压气氛下通过蒸汽加热使相邻的上述木材原料彼此结合的工序之后，以维持着高压气氛的条件，通过空气冷却或自然冷却至室温附近。
全文摘要
公开一种能够不使用有害物质作为木材的粘结剂而将废材等再利用而再生出大截面木材的技术。将以天然成分为主要剂料的高分子剂的雾相对于由小片构成的木材原料进行喷雾，之后将上述被喷雾的原料在长度方向上对准并加压，通过在高压气氛下进行蒸汽加热而使相邻的上述木材原料彼此进行高分子结合从而制造再生木材。作为高分子剂的一例使用以单宁为主要成分的高分子剂。使用涂敷高分子剂的手段来取代喷雾。还有，继使相邻的上述木材原料彼此结合的工序之后、以维持着高压气氛的条件通过空气冷却或自然冷却至常温附近的养护工序作为任意选择的工序来采用。
文档编号B27N3/18GK1578719SQ0282146
公开日2005年2月9日 申请日期2002年7月31日 优先权日2001年10月29日
发明者后藤新二 申请人:後藤新二