JP3580628B2

JP3580628B2 - Wood compression molding equipment

Info

Publication number: JP3580628B2
Application number: JP01999396A
Authority: JP
Inventors: 正典望月
Original assignee: ISEL Co Ltd
Current assignee: ISEL Co Ltd
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: JPH09207108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は丸太材等の木材の圧縮成形装置、特に、木材内の圧力を高くした状態でこれを所定の断面形状に圧縮変形させる木材の圧縮成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
杉や檜等の針葉樹を伐採して得た丸太材の内部を高温高圧状態に維持したままでこれを所定形状に圧縮成形する方法として、例えば特開平４−１４４０４号に開示された発明がある。
図１６に示すように、蒸気供給管（１４）を介して蒸気発生装置（１８）と接続された圧力容器（１１）内には、木材を圧縮変形させる成形型（１２）が設けられており、該成形型（１２）は、互いに対向する断面Ｌ状の単位型（１２８）（１２９）で構成されている。
【０００３】
このものでは、図１７に示すように、上下に対向する単位型（１２８）（１２９）とこれらの間に介装される断面Ｌ状の補助型（１５）（１５）で包囲された四角筒状の空間内に加工対象たる木材（Ｗ）を挿入し、この状態で圧力容器（１１）の開放端を密閉蓋（１６）で被蓋した後に蒸気発生装置（１８）で生成された高温高圧蒸気を蒸気供給管（１４）から圧力容器（１１）内に供給する。すると、高温高圧の水蒸気雰囲気中に置かれた木材（Ｗ）内が温度上昇すると共にその内部組織が蒸気で加熱軟化せしめられる。又、木材（Ｗ）内が高温高圧状態に維持されると該木材（Ｗ）の形状固定に有効なフェノール化合物やフルフラール化合物が前記材木（Ｗ）内に生成される。この状態で油圧シリンダ（１３）（１３）を作動させて単位型（１２８）（１２９）を相互に接近させると、これら単位型（１２８）（１２９）等で木材（Ｗ）が樹軸と直角方向に圧縮されてその内部の水分が絞り出されるように該木材（Ｗ）が体積収縮し、これにより、前記木材（Ｗ）が矩形断面に圧縮せしめられる。その後、木材（Ｗ）をこの圧縮状態に約２０分間維持し、更にこれを数時間自然冷却すると、木材（Ｗ）内の組織が前記圧縮状態に固定される一方、前記フェノール化合物等によって前記木材形状が一層強固に固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、高気密性及び耐圧性が要求される圧力容器(11)やこれに供給する高温高圧蒸気を生成させる為の独立した蒸気発生装置(18)が必要となる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、既述した従来のものに必要とされた高気密性・耐圧性を有する圧力容器(11)や独立した蒸気発生装置(18)を不要ならしめて構造の簡略化を図ることをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する為に、請求項１の発明は、『木材の圧縮成形装置であって、加熱された成形型と、前記成形型を木材の側面に押圧させる駆動手段と、木材の両端面を覆う圧力調整蓋とを具備し、前記圧力調整蓋は、木材両端部の内部圧力が設定圧力を越えて上昇した場合に該圧力を大気に逃がして前記木材の内圧を設定圧力に調整する機能を有する』ことを特徴とする。
上記手段によれば、加熱された成形型を木材(W)の側面に押圧させると、前記成形型の熱で木材(W)が加熱される。すると、前記木材(W)内に含まれる水分が蒸気となって体積膨張する。ところが、前記発生した蒸気の殆どは、木材(W)内に於いて樹軸方向に走行する仮道管と称される細長い管等を通って木材(W)の両端側に移動し、前記仮道管を蒸気が通過するときの通過抵抗によって該木材(W)の組織内圧力が上昇する。従って、ヒータの発熱によって蒸気が発生している限り、木材(W)内は高温高圧状態に維持される。
【０００６】
又、前記高温高圧状態に維持された前記木材(W)内にはこれの断面を圧縮変形状態に固定する性質を有するフェノール化合物等が生成される。
【０００７】
上記加熱された成形型を駆動手段で駆動させると、前記成形型が木材(W)の側面を押圧してこれを高温高圧状態に保ちながら圧縮変形させる。
そして、前記圧力調整蓋は、木材両端部の内部圧力が設定圧力を越えて上昇した場合に該圧力を大気に逃がして前記木材の内圧を設定圧力に調整する機能を有するので、圧縮成形に最適な値に木材全体の内部圧力を調整することができる。即ち、成形型による木材の加熱量を調整することにより、該木材内での蒸気発生速度を調整すれば、該木材の内部圧力を圧縮成形に適した値にほぼ調整することができる。ところが、木材両端部は大気への蒸気の放出によって大気圧に近い値まで低下する。そこで、木材両端面を覆う前記圧力調整蓋で木材端部の内圧を設定圧力に保つと、組織の軟化やフェノール化合物等の生成に最適な圧力に木材内全域の内部圧力を調整することができるのである。
【０００８】
請求項２の発明のように、『木材の圧縮成形装置であって、加熱された成形型と、前記成形型を木材の側面に押圧させる駆動手段を具備し、前記成形型は、全体として中空筒状に組み合わされる一対の単位型とこれら単位型を中空筒状に組み合わせた状態に固定するロック手段とから構成され、前記単位型が前記駆動手段の出力部に着脱自在に取付けられた』ものによれば、木材を圧縮している一対の単位型をロック手段で相互にロックすることにより、前記木材を成形型で圧縮した状態に保持し、このロックされた成形型を駆動手段の出力部から分離することによって、該成形型と共に木材を圧縮成形装置の外部に取り出してこれを冷却することができる。尚、木材を冷却するのは、高温状態のままで成形型を開放すると、木材が内部圧力で爆発又は膨張を起こす恐れがあるからである。
【０００９】
そして、前記木材の冷却中においては、別途用意した他の成形型を圧縮成形装置に装着して次の圧縮作業を行うことができ、圧縮された木材が冷えるまで次の圧縮作業を待つ必要がない。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、既述した従来のものに必要とされた高気密性・耐圧性を要する圧力容器(11)や独立した蒸気発生装置(18)が不要となるから、構造の簡略化が図れた木材の圧縮成形装置を得ることができる。
【００１１】
また、圧力調整蓋によって、木材の両端部の内圧低下を防止することができるから、該木材をその樹軸方向全域に亘って均一断面に圧縮成形することができ、その品質向上が図れる。
請求項２の発明によれば、圧縮された木材が冷えるまで次の圧縮作業を待つ必要がないから、木材の圧縮成形作業が円滑に行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、上記した発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、水平姿勢に配設された支持筒（２１）の開口端には、上端が支軸（２７）で回動自在に軸支された開閉蓋（２６）が設けられていると共に、該開閉蓋（２６）には油圧シリンダ（２８）が配設されており、そのピストンロッド（２８ａ）の先端部には第１圧力調整蓋（３１）が設けられている。この第１圧力調整蓋（３１）はベース（３２）とその前面に配設された耐熱ゴムプレート（３３）から構成されていると共に、これらベース（３２）や耐熱ゴムプレート（３３）内には、耐熱ゴムプレート（３３）の前面からベース（３２）の側壁に繋がる貫通路（３４）が形成されており、該貫通路（３４）の下流部には圧力を大気に開放させる為の圧力調整弁（３５）が配設されている。そして、該圧力調整弁（３５）は、その貫通路（３４）内圧力が１２Ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１３Ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になると自動的に開弁する機能を具備する。
【００１３】
一方、支持筒（２１）の他端にも油圧シリンダ（２９）が配設されており、そのピストンロッド（２９ａ）の先端部には第２圧力調整蓋（４１）が設けられている。この第２圧力調整蓋（４１）はベース（４２）とその前面に配設された押刃（４３）から構成されており、該第２圧力調整蓋（４１）には上記第１圧力調整蓋（３１）と同様に、押刃（４３）の前面中央部からベース（４２）の側壁に繋がる貫通路（４４）が形成されていると共に、該貫通路（４４）の下流部には圧力を大気に開放させる為の圧力調整弁（４５）が配設されている。そして、該圧力調整弁（４５）は前記圧力調整弁（３５）と同様に、１２Ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１３Ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になると自動的に開弁するようになっている。尚、この実施の形態では、第１圧力調整蓋（３１）と第２圧力調整蓋（４１）を異なる構造のものとしたが、これら両圧力調整蓋（３１）（４１）を同一構造のものとしても良い。
【００１４】
次に、支持筒(21)の胴部上下壁には駆動手段としての油圧シリンダ(23a)〜(23d)が配設されており、下壁に配設された油圧シリンダ(23c)(23d)のピストンロッド(230c)(230d)の先端部には図１，図２に示すように押圧板(20c)が架設状態で配設されている。又、支持筒(21)の上壁に配設された油圧シリンダ(23a)(23b)のピストンロッド(230a)(230b)の先端部には、上記押圧板(20c)に対向する姿勢で押圧板(20a)が配設されており、該押圧板(20a)と前記押圧板(20c)は同一構造を有する。
【００１５】
図２に示すように、上記押圧板（２０ａ）は、断面Ｌ状のベース（２２ａ）とその内面に重合配設された断熱材（２４ａ）及び発熱プレート（２５ａ）で構成されており、これら発熱プレート（２５ａ）内にはヒータ（６１ａ）が埋設されている。又、押圧板（２０ａ）の一対の先端縁部には電磁石（６２ａ）（６２ｂ）が固定されており、該電磁石（６２ａ）（６２ｂ）によって後述の成形型（１２）を吸着保持し得るようになっている。
【００１６】
この成形型（１２）は図３に示すように、金属板をＬ状に屈曲して形成した一対の単位型（１２ａ）（１２ｂ）で構成されており、これら単位型（１２ａ）（１２ｂ）は互い結合されると全体として正方形断面の筒体となる。一方の単位型（１２ｂ）の先端辺には切欠（１２０ｂ）（１２０ｂ）が所定間隔を置いて開設されており、他方の単位型（１２ａ）の先端辺には上記切欠（１２０ｂ）（１２０ｂ）と半ピッチずれた態様で配設された切欠（１２０ａ）（１２０ａ）が形成されている。従って、上記単位型（１２ａ）（１２ｂ）は前記切欠（１２０ａ）（１２０ｂ）部分で互いに咬み合わせることができ、該咬み合わせ部分の外面部には図６，図７に示す構造を有するロック金具（６２）が装着されるように成っている。このため、上記切欠（１２０ａ）（１２０ｂ）を挟んで突出する突出片（１２１ａ）（１２１ａ）（１２１ｂ）（１２１ｂ）の外面には多数の平行な傾斜溝（１２２ａ）（１２２ｂ）が形成されていると共に、図５のように単位型（１２ａ）（１２ｂ）を対向させた場合には、これら両者の境界面に対して前記傾斜溝（１２２ａ）と傾斜溝（１２２ｂ）が互いに逆方向に傾斜するようになっている。一方、ロック手段たるロック金具（６９）には上記傾斜溝（１２２ａ）（１２２ｂ）に噛み合う係合歯（６９ａ）（６９ａ）（６９ｂ）（６９ｂ）が形成されている。そして、単位型（１２ａ）（１２ｂ）を切欠（１２０ａ）（１２０ｂ）部分で咬み合わせると、図１０に示すように、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の突出片（１２１ａ）（１２１ｂ）に形成された傾斜溝（１２２ａ）（１２２ｂ）は、組み立て状態にある成形型（１２）を側面方向から見た場合にその中心軸に対して反対に傾斜した状態になる。この状態で、突出片（１２１ａ）（１２１ｂ）の咬み合わせ部分の外側にロック金具（６９）を当接させると、ロック金具（６９）に形成された係合歯（６９ａ）（６９ａ）が前記突出片（１２１ａ）（１２１ｂ）に形成された傾斜溝（１２２ａ）（１２２ｂ）に嵌入する（図９参照）。この状態で、ロック金具（６９）に形成された係合歯（６９ａ）（６９ｂ）の集合点が前になるようにして該ロック金具（６９）をスライドさせると、該ロック金具（６９）が単位型（１２ａ）（１２ｂ）の歯合部たる突出片（１２１ａ）（１２１ｂ）の交差点側に食い込むように移動し、これにより、単位型（１２ａ）（１２ｂ）が互いに接近する方向に締め付けられる。従って、このものではロック金具（６９）による締付量を変えることによって、成形型（１２）の大きさをある程度調節することができる。よって、木材（Ｗ）の太さが若干変動しても、これに対応することができる。
【００１７】
次に、上記実施の形態の圧縮成形装置を用いて木材たる丸太材を角材に圧縮成形する作業について説明する。
まず、図２の想像線で示すように、単位型（１２ａ）（１２ｂ）を押圧板（２０ａ）（２０ｃ）に装着する。即ち、押圧板（２０ａ）（２０ｃ）の両先端部に配設された電磁石（６２ａ）〜（６２ｄ）に通電してこれを励磁状態にし、この状態で単位型（１２ａ）（１２ｂ）を押圧板（２０ａ）（２０ｃ）に装着する。すると、該単位型（１２ａ）（１２ｂ）が前記電磁石（６２ａ）〜（６２ｄ）で吸着保持された状態になる。
【００１８】
次に、支持筒（２１）の一端開口部に配設された開閉蓋（２６）を、その上端の支軸（２７）部分で回動させて開放させ（図１の想像線の状態）、予め約１００℃に予備加熱された杉や檜等の針葉樹であって比較的含水量の多い木材（Ｗ）（伐採後１月以内のものが好ましい）を単位型（１２ａ）（１２ｂ）の間に挿入し、この状態で開閉蓋（２６）を閉じてこれの下端部を回動自在な係合鈎（２２）で係合ロックする。その後ヒータ（６１ａ）（６１ｃ）を発熱させて木材（Ｗ）を約１９０℃に保つことにより該木材（Ｗ）を軟化させると共に、支持筒（２１）の上下側壁に配設された油圧シリンダ（２３ａ）〜（２３ｄ）を作動させてピストンロッド（２３０ａ）〜（２３０ｄ）を所定ストローク進出させる。すると、成形型（１２）を構成する単位型（１２ａ）（１２ｂ）が相互に接近してその内部の木材（Ｗ）が成形型（１２）の形状に圧縮変形せしめられる。次に、開閉蓋（２６）に配設された油圧シリンダ（２８）を作動させることにより第１圧力調整蓋（３１）の耐熱ゴムプレート（３３）を木材（Ｗ）の端面に圧接させると共に、上記油圧シリンダ（２８）に対向する油圧シリンダ（２９）を作動させることによって第２圧力調整蓋（４１）に於ける押刃（４３）の先端を木材（Ｗ）の端面に若干食い込ませる。すると、木材（Ｗ）は成形型（１２）と第１，第２圧力調整蓋（３１）（４１）で包囲された状態になり、ヒータ（６１ａ）（６１ｃ）の熱で生成せしめられる木材（Ｗ）内の殆どの蒸気はその樹軸方向に走行する仮道管と称される細長い管等を通って該木材（Ｗ）両端側に移動し、該木材（Ｗ）の外周面から殆ど漏出しない。従って、前記仮道管を蒸気が通過するときの通過抵抗によって該木材（Ｗ）の組織内圧力が上昇し、前記ヒータ（６１ａ）（６１ｃ）の発熱によって蒸気が発生している限り木材（Ｗ）内が高圧状態に維持される。又、木材（Ｗ）内を樹軸方向に移動した蒸気が最終的に木材（Ｗ）の両端面から漏出すると、第１，第２圧力調整蓋（３１）（４１）に形成された貫通路（３４）（４４）内の圧力が次第に上昇する。そして、前記貫通路（３４）（４４）内の圧力が設定圧力まで上昇すると圧力調整弁（３５）（４５）が開弁し、これにより、木材（Ｗ）内が約１２Ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１３Ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力に保たれる。このようにして、木材（Ｗ）内を高温高圧状態に１０分〜３０分間維持すると該木材（Ｗ）が成形型（１２）に倣った形状に次第に安定してゆくと共に、フェノール化合物等が該木材（Ｗ）内に生成される。次に、開閉蓋（２６）を開放し、成形型（１２）を構成する単位型（１２ａ）（１２ｂ）の咬み合わせ部の外側にロック金具（６９）を取付け、これにより、成形型（１２）の形状を固定する。そして、油圧シリンダ（２３ａ）〜（２３ｄ）のピストンロッド（２３０ａ）〜（２３０ｄ）を所期位置まで後退させた後、ロック状態にある成形型（１２）と共に木材（Ｗ）を取り出してこれに冷水を散水することにより前記木材（Ｗ）を約１〜３時間冷却し、これにより、前記木材（Ｗ）を常温まで温度低下させる。又、前記加熱状態にある木材（Ｗ）を約４〜５時間外気中に放置することによってこれを常温まで冷却しても良い。その後、成形型（１２）を分解すると、正方形断面の角材に圧縮変形せしめられた木材（Ｗ）が得られる。尚、成形型（１２）の分解時にはこれを組み立て状態にロックするときとは逆の方向にロック金具（６９）をスライドさせれば良い。すると、該ロック金具（６９）の外面に形成された係合歯（６２ａ）（６２ｂ）とこれに対応する傾斜溝（１２２ａ）（１２２ｂ）が前記ロック時と逆方向に相対移動してロックが解除される。
【００１９】
尚、上記上記実施の形態では成形型（１２）を圧縮成形装置の押圧部材（２０ａ）（２０ｂ）に着脱自在に取付けられるようにしているから、複数の成形型（１２）を準備しておくことにより、木材（Ｗ）の圧縮が終了する毎に、該木材（Ｗ）を成形型（１２）と共に外部に取り出して冷却することができ、この冷却時に他の成形型（１２）を用いることによって次の木材（Ｗ）の圧縮作業を行うことができるから、成形型（１２）が押圧部材（２０ａ）（２０ｂ）に固定されている場合のように圧縮された木材（Ｗ）が冷えるまで次の圧縮作業を待つ必要がない。
【００２０】
尚、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の先端に前記突出片（１２１ａ）（１２１ｂ）が設けられていない場合、即ち、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の先端両辺部が直線状に形成されている場合は、図１５に示すように圧縮される木材（Ｗ）の一部（Ｗ１）（Ｗ１）が単位型（１２ａ）（１２ｂ）の境界間隙部からはみ出すが、図３に示す構造の成形型（１２）を用いて木材（Ｗ）を圧縮する場合は、前記木材（Ｗ）が最終形状に圧縮される前に各単位型（１２ａ）（１２ｂ）の突出片（１２１ａ）（１２１ｂ）が咬み合うから、木材（Ｗ）が単位型（１２ａ）（１２ｂ）の境界間隙部から外部にはみ出す不都合が防止できる。よって、図１７，図１８に示す従来例に於いて必要であった補助型（１５）（１５）が不要となる。
【００２１】
次に、成形型（１２）の変形例について説明する。
図１１，図１２に示す成形型（１２）は、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の夫々の先端両辺部から外向きに突出する突出片（１２４ａ）（１２４ａ）（１２４ｂ）（１２４ｂ）の咬み合わせ部を断面コ状のロック金具（６４）で挟持するものである。即ち、単位型（１２ａ）の先端両辺部には突出片（１２４ａ）（１２４ａ）が所定間隔を置いて突出していると共に、他方の単位型（１２ｂ）の両側辺部には、上記突出片（１２４ａ）（１２４ａ）と半ピッチずれた配設態様で突出片（１２４ｂ）（１２４ｂ）が突出している。そして、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の先端両辺部を合致させると、図１２に示すように上記突出片（１２４ａ）（１２４ａ）と突出片（１２４ｂ）（１２４ｂ）が互いに咬み合った状態となり、該部分に断面コ状のロック金具（６４）を強制的に外嵌させると成形型（１２）が組み立て状態にロックされる。従って、この成形型（１２）を図３のものに代えて使用することによって木材（Ｗ）を圧縮変形させることができる。
【００２２】
図１３，図１４に示す成形型（１２）は、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の夫々の先端両辺部から外向きに突出する突出片（１２５ａ）（１２５ａ）（１２５ｂ）（１２５ｂ）の咬み合わせ部にロック金具（６５）を打ち込むようにしたものである。即ち、単位型（１２ａ）の先端両辺部には所定間隔を置いて突出片（１２５ａ）（１２５ａ）が突出していると共に、単位型（１２ａ）の構成壁に於ける前記各突出片（１２５ａ）（１２５ａ）の間には切欠凹部（１２６ａ）（１２６ａ）が形成されている。又、他方の単位型（１２ｂ）の先端両辺部には、上記突出片（１２５ａ）（１２５ａ）と半ピッチずれた態様で突出する突出片（１２５ｂ）（１２５ｂ）とその間の切欠凹部（１２６ｂ）（１２６ｂ）が設けられている。そして、前記切欠凹部（１２６ｂ）（１２５ｂ）の幅は、突出片（１２５ａ）（１２５ｂ）が丁度挿入し得る大きさに設定されている。そして、単位型（１２ａ）（１２ｂ）を突出片（１２５ａ）（１２５ｂ）部分で互いに咬み合わせると共に、該咬み合わせ状態で上下に対向する突出片（１２５ａ）（１２５ｂ）間にロック金具（６５）の先端突出部（６５１）を打ち込むと成形型（１２）が組み立て状態にロックされる。
【００２３】
尚、上記実施の形態では、単位型（１２ａ）（１２ｂ）を共に油圧シリンダで駆動するようにしたが、一方の単位型は支持筒（２１）の内壁に着脱自在に固定してもよい。又、上記実施の形態では圧力調整蓋（３１）（４１）に具備させた圧力調整弁（３５）（４５）で木材端部内の圧力を調整したが、耐熱ゴムで形成された単純な厚肉板を木材（Ｗ）の端面に所定圧力で押圧させることにより、設定圧力を越えた木材の内の蒸気が前記厚肉板と木材端面の境界部から自然に漏出するようにし、これにより、木材内の圧力が適正値に維持されるようにしても良い。
【００２４】
尚、上記実施の形態では、単位型（１２ａ）（１２ｂ）の咬み合わせ部分の外側にロック金具（６９）（６４）（６５）を取付けることによって成形型（１２）が組み立て状態にロックされるようにしたが、組み合わせ状態にある単位型（１２ａ）（１２ｂ）全体の外周に捲回される締結バンドでこれらを結合状態にロックしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施の形態を説明する圧縮成形装置の断面図
【図２】図１の圧縮成形装置の油圧シリンダ（２３ａ）（２３ｃ）部分の拡大図
【図３】請求項１の発明の実施に使用する成形型（１２）の部分斜視図
【図４】図１の圧縮成形装置に木材（Ｗ）を装填した状態の断面図
【図５】請求項１の発明の実施に使用する成形型（１２）の要部の拡大図
【図６】請求項１の発明の実施に使用する成形型（１２）のロック金具（６９）の正面図
【図７】請求項１の発明の実施に使用する成形型（１２）のロック金具（６９）の側面図
【図８】図３の成形型（１２）を組み立てた状態の端面図
【図９】図８の状態に於けるロック金具（６９）装着部の拡大図
【図１０】図３の成形型（１２）を構成する単位型（１２ａ）（１２ｂ）を組み合わせた状態の側面図
【図１１】請求項１の発明に使用する成形型（１２）の第１の変形例の部分斜視図
【図１２】図１１の単位型（１２ａ）（１２ｂ）をロック手段（６４）で固定する作業の説明図
【図１３】請求項１の発明に使用する成形型（１２）の第２の変形例の部分斜視図
【図１４】図１３の単位型（１２ａ）（１２ｂ）をロック手段（６５）で固定する作業の説明図
【図１５】単位型（１２ａ）（１２ｂ）に突出片（１２０ａ）（１２０ｂ）を形成しない場合に於ける木材（Ｗ）の圧縮成形作業の説明図
【図１６】従来の木材圧縮成形装置の断面図
【図１７】図１６に於けるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩラインの断面図であって、木材圧縮作業時の状態説明図
【図１８】図１７の状態のある木材を圧縮した状態の断面図
【符号の説明】
（１２）・・・成形型
（１２ａ）（１２ｂ）・・・単位型
（２０ａ）（２０ｃ）・・・押圧板
（２１）・・・支持筒
（２３ａ）〜（２３ｄ）（２８）（２９）・・・油圧シリンダ
（３１）・・・第１圧力調整蓋
（４１）・・・第２圧力調整蓋[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compression molding apparatus for wood such as a log material, and more particularly to a compression molding apparatus for wood that compresses and deforms a piece of wood into a predetermined cross-sectional shape in a state where the pressure in the wood is increased.
[0002]
[Prior art]
As a method of compression-molding a log obtained by cutting conifers such as cedars and cypresses into a predetermined shape while maintaining the inside of the log at a high temperature and a high pressure, there is an invention disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-1404. .
As shown in FIG. 16, in a pressure vessel (11) connected to a steam generator (18) via a steam supply pipe (14), a molding die (12) for compressively deforming wood is provided. The molding die (12) is composed of unit dies (128) and (129) having an L-shaped cross section facing each other.
[0003]
In this case, as shown in FIG. 17, a square cylinder surrounded by unit dies (128) (129) facing vertically and auxiliary dies (15) (15) having an L-shaped cross section interposed therebetween. Wood (W) to be processed is inserted into the space of the shape, and in this state, the open end of the pressure vessel (11) is covered with the closed lid (16), and then the high-temperature and high-pressure generated by the steam generator (18) is used. Steam is supplied from the steam supply pipe (14) into the pressure vessel (11). Then, the temperature of the wood (W) placed in the high-temperature and high-pressure steam atmosphere rises, and the internal structure is heated and softened by the steam. When the inside of the wood (W) is maintained at a high temperature and a high pressure, a phenol compound and a furfural compound effective for fixing the shape of the wood (W) are generated in the timber (W). In this state, when the hydraulic cylinders (13) and (13) are operated to bring the unit types (128) and (129) close to each other, the wood (W) is perpendicular to the tree axis by the unit types (128) and (129). The wood (W) shrinks in volume so that the wood (W) is compressed in the direction to squeeze out moisture therein, whereby the wood (W) is compressed into a rectangular cross section. Thereafter, the wood (W) is maintained in this compressed state for about 20 minutes, and further cooled naturally for several hours, whereby the tissue in the wood (W) is fixed in the compressed state, while the wood (W) is fixed by the phenol compound and the like. The shape is more firmly fixed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional apparatus requires a pressure vessel (11) requiring high airtightness and pressure resistance, and an independent steam generator (18) for generating high-temperature and high-pressure steam to be supplied to the pressure vessel (11).
The present invention has been made in view of the above points, and it is not necessary to use a pressure vessel (11) having high airtightness and pressure resistance required for the above-described conventional apparatus and an independent steam generator (18). The task is to simplify the structure at least.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is an apparatus for compressing and molding wood, comprising: a heated molding die; a driving means for pressing the molding die against a side surface of the wood; A pressure adjusting cover for covering the surface, wherein when the internal pressure at both ends of the wood rises above a set pressure, the pressure is released to the atmosphere to adjust the internal pressure of the wood to the set pressure. It has a function . "
According to the above means, when the heated mold is pressed against the side surface of the wood (W), the wood (W) is heated by the heat of the mold. Then, the water contained in the wood (W) becomes steam and expands in volume. However, most of the generated steam moves to both ends of the wood (W) through an elongated tube or the like called a temporary passage running in the tree axis direction in the wood (W), and moves to the both ends of the wood (W). The pressure in the tissue of the wood (W) increases due to the passage resistance when the steam passes through the vessel. Therefore, as long as steam is generated by the heat generated by the heater, the interior of the wood (W) is maintained at a high temperature and high pressure.
[0006]
Further, in the wood (W) maintained in the high temperature and high pressure state, a phenol compound or the like having a property of fixing the cross section of the wood (W) in a compression deformation state is generated .
[0007]
When driving the upper Symbol pressurized heated molding tool with the drive means, before Symbol mold is compressed and deformed while maintaining this by pressing the sides of the timber (W) into a high-temperature high-pressure state.
Then, the pressure adjusting lid, because it has a function of adjusting the pressure to the set pressure of the inner pressure of the timber to escape to the atmosphere when the internal pressure of the timber at both ends rises above the set pressure, ideal for compression molding The internal pressure of the whole wood can be adjusted to a suitable value. That is, if the steam generation rate in the wood is adjusted by adjusting the amount of heating of the wood by the molding die, the internal pressure of the wood can be substantially adjusted to a value suitable for compression molding. However, both ends of the wood drop to a value close to the atmospheric pressure due to the release of steam to the atmosphere. Therefore, when the internal pressure at the end of the wood is kept at the set pressure by the pressure adjusting lid covering both end surfaces of the wood, the internal pressure of the entire area of the wood can be adjusted to a pressure optimal for the softening of the tissue and the generation of phenol compounds and the like. It is.
[0008]
According to the invention of claim 2 , " a compression molding apparatus for wood, comprising a heated molding die and a driving means for pressing the molding die against a side surface of the wood, wherein the molding die is entirely hollow. It comprises a pair of unit dies combined in a cylindrical shape and a locking means for fixing these unit dies in a state of being combined in a hollow cylindrical shape, wherein the unit dies are detachably attached to an output portion of the driving means. According to the above , by locking a pair of unit dies compressing the wood with each other by the locking means, the wood is held in a state compressed by the molding die, and the locked molding die is output to the output unit of the driving means. By separating from the compression molding apparatus, the wood can be taken out of the compression molding apparatus together with the mold and cooled. The reason for cooling the wood is that if the mold is opened in a high temperature state, the wood may explode or expand due to internal pressure.
[0009]
During the cooling of the wood, the next compression work can be performed by attaching another separately prepared mold to the compression molding apparatus, and it is necessary to wait for the next compression work until the compressed wood cools. Absent.
[0010]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention , since the pressure vessel (11) requiring high airtightness and pressure resistance required for the above-described conventional one and the independent steam generator (18) are not required , it is possible to obtain compression molding apparatus of wood Hakare simplification of structure.
[0011]
In addition, since the internal pressure of both ends of the wood can be prevented from lowering by the pressure adjusting lid, the wood can be compression-molded into a uniform cross section over the entire region in the tree axis direction, and the quality can be improved.
According to the second aspect of the present invention, it is not necessary to wait for the next compression operation until the compressed wood is cooled, so that the compression molding operation of the wood can be performed smoothly.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention described above will be described.
As shown in FIG. 1, an opening / closing lid (26) whose upper end is rotatably supported by a support shaft (27) is provided at an open end of the support cylinder (21) arranged in a horizontal posture. At the same time, a hydraulic cylinder (28) is disposed on the opening / closing lid (26), and a first pressure adjusting lid (31) is provided at the tip of the piston rod (28a). The first pressure adjusting lid (31) is composed of a base (32) and a heat-resistant rubber plate (33) arranged on the front surface thereof, and has a base (32) and a heat-resistant rubber plate (33). A through passage (34) is formed from the front surface of the heat-resistant rubber plate (33) to the side wall of the base (32), and a pressure adjustment for releasing pressure to the atmosphere is provided at a downstream portion of the through passage (34). A valve (35) is provided. The pressure regulating valve (35) has a function of automatically opening when the pressure in the through passage (34) becomes 12 kgf / cm ^{2 to} 13 kgf / cm ² or more.
[0013]
On the other hand, a hydraulic cylinder (29) is also provided at the other end of the support cylinder (21), and a second pressure adjusting lid (41) is provided at the tip of the piston rod (29a). The second pressure adjusting lid (41) is composed of a base (42) and a pressing blade (43) disposed on the front surface thereof, and the second pressure adjusting lid (41) has the first pressure adjusting lid. Similarly to (31), a through passage (44) is formed from the center of the front surface of the pressing blade (43) to the side wall of the base (42), and pressure is applied to a downstream portion of the through passage (44). A pressure regulating valve (45) for opening to the atmosphere is provided. And, like the pressure regulating valve (35), the pressure regulating valve (45) is automatically opened when the pressure becomes 12 kgf / cm ^{2 to} 13 kgf / cm ² or more. In this embodiment, the first pressure adjusting lid (31) and the second pressure adjusting lid (41) have different structures, but the two pressure adjusting lids (31) and (41) have the same structure. It is good.
[0014]
Next, hydraulic cylinders (23a) to (23d) as drive means are disposed on the upper and lower walls of the body of the support cylinder (21), and hydraulic cylinders (23c) (23d) disposed on the lower wall. As shown in FIGS. 1 and 2, a pressing plate (20c) is provided in a state of being erected at the distal end of the piston rod (230c) (230d). Further, the distal ends of the piston rods (230a) (230b) of the hydraulic cylinders (23a) (23b) disposed on the upper wall of the support cylinder (21) are pressed in a posture facing the pressing plate (20c). A plate (20a) is provided, and the pressing plate (20a) and the pressing plate (20c) have the same structure.
[0015]
As shown in FIG. 2, the pressing plate (20a) is composed of a base (22a) having an L-shaped cross section, a heat insulating material (24a) disposed on the inner surface of the base (22a), and a heating plate (25a). A heater (61a) is embedded in the heating plate (25a). Electromagnets (62a) and (62b) are fixed to a pair of tip edges of the pressing plate (20a) so that a molding die (12) to be described later can be sucked and held by the electromagnets (62a) and (62b). It has become.
[0016]
As shown in FIG. 3, the molding die (12) is composed of a pair of unit dies (12a) and (12b) formed by bending a metal plate into an L shape, and these unit dies (12a) and (12b) are formed. Are joined together to form a cylinder having a square cross section as a whole. Notches (120b) and (120b) are opened at a predetermined interval at the tip side of one unit mold (12b), and the notches (120b) and (120b) are formed at the tip side of the other unit mold (12a). Notches (120a) and (120a) are formed so as to be displaced by a half pitch. Therefore, the unit molds (12a) and (12b) can be engaged with each other at the cutouts (120a) and (120b), and a lock fitting having a structure shown in FIGS. (62) is attached. For this reason, a large number of parallel inclined grooves (122a) (122b) are formed on the outer surface of the projecting pieces (121a) (121a) (121b) (121b) projecting with the notches (120a) (120b) therebetween. In addition, when the unit molds (12a) and (12b) are opposed to each other as shown in FIG. 5, the inclined grooves (122a) and (122b) are inclined in opposite directions with respect to the boundary surface between them. It is supposed to. On the other hand, engagement teeth (69a) (69a) (69b) (69b) are formed in the lock fitting (69) as locking means to engage with the inclined grooves (122a) (122b). Then, when the unit molds (12a) and (12b) are engaged with the notches (120a) and (120b), as shown in FIG. 10, they are formed on the projecting pieces (121a) and (121b) of the unit molds (12a) and (12b). The formed inclined grooves (122a) and (122b) are in a state of being inclined in the opposite direction with respect to the center axis when the assembled mold (12) is viewed from the side. In this state, when the lock member (69) is brought into contact with the outside of the biting portion of the projecting pieces (121a) (121b), the engaging teeth (69a) (69a) formed on the lock member (69) become The protruding pieces (121a) and (121b) are fitted into inclined grooves (122a) and (122b) formed in the protruding pieces (121b) (see FIG. 9). In this state, when the lock fitting (69) is slid so that the set point of the engaging teeth (69a) (69b) formed on the lock fitting (69) is forward, the lock fitting (69) is The unit molds (12a) and (12b) move so as to bite at the intersection side of the protruding pieces (121a) and (121b) serving as the interlocking portions, whereby the unit molds (12a) and (12b) are tightened in a direction approaching each other. . Therefore, the size of the molding die (12) can be adjusted to some extent by changing the amount of tightening by the lock fitting (69). Therefore, even if the thickness of the wood (W) slightly changes, it is possible to cope with this.
[0017]
Next, a description will be given of an operation of compression-molding a log, which is a wood, into a square using the compression-molding apparatus of the above embodiment.
First, as shown by the imaginary line in FIG. 2, the unit molds (12a) and (12b) are mounted on the pressing plates (20a) and (20c). That is, the electromagnets (62a) to (62d) disposed at both ends of the pressing plates (20a) and (20c) are energized to be in an excited state, and the unit molds (12a) and (12b) are pressed in this state. Attach to the plates (20a) and (20c). Then, the unit molds (12a) and (12b) are attracted and held by the electromagnets (62a) to (62d).
[0018]
Next, the opening / closing lid (26) disposed at one end opening of the support cylinder (21) is rotated by the pivot (27) at the upper end thereof to be opened (the state of the imaginary line in FIG. 1), Coniferous wood such as cedar and cypress preheated to about 100 ° C in advance and having relatively high water content (W) (preferably within one month after cutting) is used between unit types (12a) and (12b). The opening / closing lid (26) is closed in this state, and the lower end thereof is engaged and locked by a rotatable engaging hook (22). Then, the heaters (61a) and (61c) are heated to maintain the wood (W) at about 190 ° C. to soften the wood (W) and to control the hydraulic cylinders (21) disposed on the upper and lower side walls of the support cylinder (21). 23a) to (23d) are operated to make the piston rods (230a) to (230d) advance a predetermined stroke. Then, the unit dies (12a) and (12b) constituting the forming die (12) approach each other, and the wood (W) inside the unit is compressed and deformed into the shape of the forming die (12). Next, the heat resistant rubber plate (33) of the first pressure adjusting lid (31) is pressed against the end face of the wood (W) by operating a hydraulic cylinder (28) disposed on the opening / closing lid (26). By operating the hydraulic cylinder (29) facing the hydraulic cylinder (28), the tip of the pressing blade (43) in the second pressure adjusting lid (41) is slightly bitten into the end face of the wood (W). Then, the wood (W) is surrounded by the molding die (12) and the first and second pressure adjusting lids (31) and (41), and the wood (W) generated by the heat of the heaters (61a) and (61c). Most of the steam in W) moves to the both ends of the wood (W) through an elongated pipe called a tracheid running in the direction of the tree axis, and almost leaks from the outer peripheral surface of the wood (W). do not do. Therefore, the pressure in the tissue of the wood (W) increases due to the passage resistance when the steam passes through the tracheid, and the wood (W) is generated as long as the steam is generated by the heat generated by the heaters (61a) and (61c). ) Is maintained at a high pressure. Also, when the steam that has moved in the wood axis direction in the wood (W) finally leaks from both end surfaces of the wood (W), the through-passage formed in the first and second pressure adjusting lids (31) and (41). (34) The pressure in (44) gradually increases. When the pressure in the passages (34) and (44) rises to the set pressure, the pressure regulating valves (35) and (45) open, whereby the inside of the wood (W) is about 12 kgf / cm ^{2 to} 13 kgf. / Cm ² . In this manner, when the inside of the wood (W) is maintained at a high temperature and a high pressure for 10 to 30 minutes, the wood (W) gradually becomes stable in a shape following the mold (12), and the phenol compound and the like are removed. Produced in wood (W). Next, the opening / closing lid (26) is opened, and a lock fitting (69) is attached to the outside of the biting portion of the unit molds (12a) and (12b) constituting the mold (12). Fix the shape of). Then, after the piston rods (230a) to (230d) of the hydraulic cylinders (23a) to (23d) are retracted to the desired positions, the wood (W) is taken out together with the locked mold (12) and is taken out therefrom. The wood (W) is cooled by spraying cold water for about 1 to 3 hours, whereby the wood (W) is cooled to room temperature. Alternatively, the heated wood (W) may be left in the open air for about 4 to 5 hours to be cooled to room temperature. Thereafter, when the mold (12) is disassembled, wood (W) compressed and deformed into a square piece having a square cross section is obtained. When the mold (12) is disassembled, the lock (69) may be slid in the direction opposite to the direction in which the mold (12) is locked in the assembled state. Then, the engaging teeth (62a) and (62b) formed on the outer surface of the lock fitting (69) and the corresponding inclined grooves (122a) and (122b) relatively move in the opposite direction to that at the time of the lock, and the lock is performed. It is released.
[0019]
In the above-described embodiment, since the molding die (12) is detachably attached to the pressing members (20a) (20b) of the compression molding device, a plurality of molding dies (12) are prepared. Thereby, every time the compression of the wood (W) is completed, the wood (W) can be taken out together with the molding die (12) and cooled, and another cooling die (12) must be used at the time of cooling. Thus, the next compression work of the wood (W) can be performed, so that the compressed wood (W) is cooled as in the case where the molding die (12) is fixed to the pressing members (20a) (20b). There is no need to wait for the next compression operation.
[0020]
When the protruding pieces (121a) and (121b) are not provided at the tip of the unit molds (12a) and (12b), that is, both sides of the tip of the unit molds (12a) and (12b) are formed linearly. In this case, part (W1) (W1) of the compressed wood (W) protrudes from the boundary gap between the unit dies (12a) and (12b) as shown in FIG. When the wood (W) is compressed using the mold (12), the protruding pieces (121a) (121b) of each unit mold (12a) (12b) are compressed before the wood (W) is compressed to the final shape. Because of the engagement, it is possible to prevent the inconvenience that the wood (W) protrudes outside from the boundary gap between the unit molds (12a) and (12b). Therefore, the auxiliary types (15) and (15) required in the conventional example shown in FIGS. 17 and 18 become unnecessary.
[0021]
Next, a modified example of the molding die (12) will be described.
The molding die (12) shown in FIG. 11 and FIG. 12 has a bite of protruding pieces (124a) (124a) (124b) (124b) protruding outward from both ends of each end of the unit molds (12a) (12b). The joining portion is sandwiched between lock members (64) having a U-shaped cross section. That is, the protruding pieces (124a) (124a) protrude at predetermined intervals on both sides of the tip of the unit mold (12a), and the protruding pieces (124) are protruded on both sides of the other unit mold (12b). The projecting pieces (124b) and (124b) project in an arrangement mode shifted by a half pitch from the projecting pieces (124a) and (124a). When the both sides of the tip of the unit molds (12a) and (12b) are matched with each other, the protruding pieces (124a) (124a) and the protruding pieces (124b) (124b) are engaged with each other as shown in FIG. When the lock member (64) having a U-shaped cross section is forcibly fitted to the portion, the mold (12) is locked in the assembled state. Therefore, the wood (W) can be compressed and deformed by using this molding die (12) instead of the one shown in FIG.
[0022]
The molding die (12) shown in FIGS. 13 and 14 has a bite of protruding pieces (125a) (125a) (125b) (125b) protruding outward from both ends of each end of the unit molds (12a) (12b). A lock fitting (65) is driven into the mating portion. That is, the protruding pieces (125a) (125a) protrude from both sides of the tip of the unit mold (12a) at a predetermined interval, and the protruding pieces (125a) on the constituent wall of the unit mold (12a). Notched recesses (126a) and (126a) are formed between (125a). Also, on both sides of the tip of the other unit mold (12b), protruding pieces (125b) and (125b) protruding from the protruding pieces (125a) and (125a) in a mode shifted by a half pitch, and a cutout recess (126b) therebetween. (126b) is provided. The width of the cutout recesses (126b) (125b) is set to a size that allows the protruding pieces (125a) (125b) to be just inserted. Then, the unit molds (12a) and (12b) are engaged with each other at the protruding pieces (125a) and (125b), and the lock fitting (65) is interposed between the protruding pieces (125a) and (125b) facing up and down in the engaged state. When the leading end protruding portion (651) is driven, the mold (12) is locked in the assembled state.
[0023]
In the above embodiment, the unit dies (12a) and (12b) are both driven by the hydraulic cylinder, but one of the unit dies may be detachably fixed to the inner wall of the support cylinder (21). In the above embodiment, the pressure inside the wood end is adjusted by the pressure adjusting valves (35) and (45) provided on the pressure adjusting lids (31) and (41). By pressing the board against the end face of the wood (W) at a predetermined pressure, the steam in the wood exceeding the set pressure naturally leaks from the boundary between the thick board and the wood end face, whereby the wood The internal pressure may be maintained at an appropriate value.
[0024]
In the above embodiment, the mold (12) is locked in the assembled state by attaching the lock fittings (69), (64), and (65) outside the biting portion of the unit molds (12a) and (12b). As described above, the unit dies (12a) and (12b) in the combined state may be locked in a connected state by a fastening band wound around the entire outer periphery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a compression molding apparatus for explaining an embodiment of the invention of claim 1; FIG. 2 is an enlarged view of a hydraulic cylinder (23a) (23c) of the compression molding apparatus of FIG. 1; FIG. 4 is a partial perspective view of a molding die (12) used for carrying out the invention of item 1. FIG. 4 is a cross-sectional view of a state where wood (W) is loaded in the compression molding device of FIG. 1; FIG. 6 is an enlarged view of a main part of a molding die (12) used in the embodiment. FIG. 6 is a front view of a lock (69) of the molding die (12) used in the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a side view of the lock fitting (69) of the molding die (12) used in the embodiment of the present invention. FIG. 8 is an end view of the assembled molding die (12) of FIG. 3; FIG. FIG. 10 is an enlarged view of a mounting portion of a lock fitting (69) to be mounted. FIG. 11 is a partial perspective view of a first modified example of the molding die (12) used in the invention of claim 1; FIG. 12 is a diagram showing a lock of the unit dies (12a) and (12b) of FIG. 11; FIG. 13 is an explanatory view of an operation of fixing by means (64). FIG. 13 is a partial perspective view of a second modification of the molding die (12) used in the invention of claim 1. FIG. 14 is a unit die (12a) of FIG. Explanatory drawing of the work of fixing (12b) with locking means (65). FIG. 15: Compression of wood (W) when projecting pieces (120a) and (120b) are not formed on unit molds (12a) and (12b) FIG. 16 is an explanatory view of a molding operation. FIG. 16 is a cross-sectional view of a conventional wood compression molding apparatus. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. Sectional view of compressed state of wood with the state of FIG. Description]
(12) ... Mold (12a) (12b) ... Unit mold (20a) (20c) ... Press plate (21) ... Support cylinder (23a)-(23d) (28) (29) ) ... hydraulic cylinder (31) ... first pressure adjustment lid (41) ... second pressure adjustment lid

Claims

A compression molding apparatus for wood, comprising a heated mold, a driving unit for pressing the mold against the side surface of the wood, and a pressure adjusting lid covering both end surfaces of the wood,
The pressure adjusting lid is a compression molding apparatus for wood having a function of adjusting the internal pressure of the wood to the set pressure by releasing the pressure to the atmosphere when the internal pressure at both ends of the wood exceeds the set pressure .

A compression molding apparatus for wood, comprising: a heated molding die; and a driving unit configured to press the molding die against a side surface of the wood.
The molding die is composed of a pair of unit dies that are combined in a hollow cylindrical shape as a whole, and a lock unit that fixes these unit dies in a state in which they are combined in a hollow cylindrical shape, and the unit die is connected to an output unit of the driving unit. Removable wood compression molding equipment.