JP3109999B2 - 木質材料成形品の圧縮状態固定化方法及び木質材料の残留応力除去方法 - Google Patents
木質材料成形品の圧縮状態固定化方法及び木質材料の残留応力除去方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、木材の改質処理方
法に関するものであり、圧縮により一時的に成形された
木質材料の形状及び体積が湿度や温度の変化に耐えて長
期間保持されるように、圧縮状態を固定化するための方
法に関する。他の本発明は、上記の圧縮状態固定化技術
を用いて丸太またはこれを木挽した製材に残留する応力
を除去する方法に関する。
法に関するものであり、圧縮により一時的に成形された
木質材料の形状及び体積が湿度や温度の変化に耐えて長
期間保持されるように、圧縮状態を固定化するための方
法に関する。他の本発明は、上記の圧縮状態固定化技術
を用いて丸太またはこれを木挽した製材に残留する応力
を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】木材の物理的性質を改良するため、軟化
状態の木質材料を圧縮し高密度化する改質処理は古くか
ら知られ、工業的に実用化されている。しかし、軟化し
た木材を単に圧縮成形しただけでは成形の際に生じた圧
縮応力が残留するので、成形品が軟化点以上に加熱され
ると、一時的に固定されていた圧縮状態が残留応力の作
用により破壊され、圧縮木材の体積が圧縮加工前の体積
近くまで回復（体積緩和と呼ぶ。）し、形状も圧縮前の
形に近い状態まで拡大される。
状態の木質材料を圧縮し高密度化する改質処理は古くか
ら知られ、工業的に実用化されている。しかし、軟化し
た木材を単に圧縮成形しただけでは成形の際に生じた圧
縮応力が残留するので、成形品が軟化点以上に加熱され
ると、一時的に固定されていた圧縮状態が残留応力の作
用により破壊され、圧縮木材の体積が圧縮加工前の体積
近くまで回復（体積緩和と呼ぶ。）し、形状も圧縮前の
形に近い状態まで拡大される。
【０００３】このため圧縮木材の実用化にはこの応力の
除去に依る圧縮状態の固定化が重要であり、従来から圧
縮成形された木材の圧縮状態を半永久的に固定する有効
な方法として、一時的に圧縮状態を維持したままで２０
０℃以上の乾式加熱または１８０℃付近での湿式加熱、
即ち水蒸気等による加熱を行うことが知られている。例
えば特開平３−２３１８０２号公報には、高温高圧の水
蒸気中において軟化させた木材を、高圧下または常圧下
に一対の金型間で圧縮して多角柱等の形状に圧縮成形
し、圧縮状態のまま再び高温の水蒸気中に或る時間置い
て形状を固定化する技術が開示されている。
除去に依る圧縮状態の固定化が重要であり、従来から圧
縮成形された木材の圧縮状態を半永久的に固定する有効
な方法として、一時的に圧縮状態を維持したままで２０
０℃以上の乾式加熱または１８０℃付近での湿式加熱、
即ち水蒸気等による加熱を行うことが知られている。例
えば特開平３−２３１８０２号公報には、高温高圧の水
蒸気中において軟化させた木材を、高圧下または常圧下
に一対の金型間で圧縮して多角柱等の形状に圧縮成形
し、圧縮状態のまま再び高温の水蒸気中に或る時間置い
て形状を固定化する技術が開示されている。
【０００４】しかし上記先行技術では、上記固定化を完
了するまでの間、圧縮木材を金型内に加圧状態に保持し
たまま置くことが必要であるため金型内での滞留時間が
長くなり、高価な金型の稼働率が低下して製品のコスト
アップの要因となる。
了するまでの間、圧縮木材を金型内に加圧状態に保持し
たまま置くことが必要であるため金型内での滞留時間が
長くなり、高価な金型の稼働率が低下して製品のコスト
アップの要因となる。
【０００５】また、天然の立木の生長過程で生じた応力
は丸太や製材に残留し、使用中に高温になるとこの応力
の作用により丸太や製材に歪を生じる。これは無垢の木
材を構造材料として用いる際の致命的欠陥であり、従来
は長期の時間をかけて乾燥を充分に行ってから製材する
以外に有効な対処法が無かった。
は丸太や製材に残留し、使用中に高温になるとこの応力
の作用により丸太や製材に歪を生じる。これは無垢の木
材を構造材料として用いる際の致命的欠陥であり、従来
は長期の時間をかけて乾燥を充分に行ってから製材する
以外に有効な対処法が無かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧縮木材の
一時的に固定された圧縮状態を金型を使用せずに固定化
する新規、簡便且つ経済的な圧縮状態固定化方法の提供
を課題とする。また、他の本発明は、上記と同じ技術を
用いて丸太または製材に残留する生長応力或は曲げ加工
後等の残留応力を木質材料の形状に変化を生じさせるこ
と無く除去する新規、簡便且つ経済的な応力除去方法の
提供を課題とする。
一時的に固定された圧縮状態を金型を使用せずに固定化
する新規、簡便且つ経済的な圧縮状態固定化方法の提供
を課題とする。また、他の本発明は、上記と同じ技術を
用いて丸太または製材に残留する生長応力或は曲げ加工
後等の残留応力を木質材料の形状に変化を生じさせるこ
と無く除去する新規、簡便且つ経済的な応力除去方法の
提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第一の本発明の方法は、
圧縮により一時的に形状が固定された木質材料成形品と
耐熱性硬質粒子を容器内に納め、該粒子を該成形品間及
び該容器との間隙に密に充填した状態にして加熱するこ
と、を特徴とする木質材料成形品の圧縮状態固定化方法
である。ここで、一時的に固定された形状とは、軟化し
た木材を金型等により圧縮成形したままの状態におい
て、圧縮木材が保持している形状及び圧縮状態下の体積
を言う。また圧縮状態の固定化とは、上記一時的に固定
化された寸法、形状、体積、導管や有縁壁孔対或いは細
胞内腔等の内部構造等が圧縮された状態を、該圧縮木材
に負荷される湿度や温度の変化に耐えて半永久的に保持
するように、永続させることを言う。
圧縮により一時的に形状が固定された木質材料成形品と
耐熱性硬質粒子を容器内に納め、該粒子を該成形品間及
び該容器との間隙に密に充填した状態にして加熱するこ
と、を特徴とする木質材料成形品の圧縮状態固定化方法
である。ここで、一時的に固定された形状とは、軟化し
た木材を金型等により圧縮成形したままの状態におい
て、圧縮木材が保持している形状及び圧縮状態下の体積
を言う。また圧縮状態の固定化とは、上記一時的に固定
化された寸法、形状、体積、導管や有縁壁孔対或いは細
胞内腔等の内部構造等が圧縮された状態を、該圧縮木材
に負荷される湿度や温度の変化に耐えて半永久的に保持
するように、永続させることを言う。
【０００８】また、第二の本発明の方法は、丸太または
これを木挽した製材と耐熱性硬質粒子を容器内に納め、
該粒子を該丸太または製材の間及び該容器との間隙に密
充填した状態にして加熱すること、を特徴とする丸太ま
たは製材の残留応力除去方法である。
これを木挽した製材と耐熱性硬質粒子を容器内に納め、
該粒子を該丸太または製材の間及び該容器との間隙に密
充填した状態にして加熱すること、を特徴とする丸太ま
たは製材の残留応力除去方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において一時的に形状が固
定された木質材料成形品は、角柱、角材、円柱、厚板等
の所謂製材を圧縮加工したもの、及び丸太を圧縮加工し
た成形品を包含する。
定された木質材料成形品は、角柱、角材、円柱、厚板等
の所謂製材を圧縮加工したもの、及び丸太を圧縮加工し
た成形品を包含する。
【００１０】本発明において一時的に形状を固定するた
めの圧縮は、当業界で公知の方法を用いることができ
る。例えば軟質針葉樹の製材や丸太を軟化点である１０
０℃前後の温度の水蒸気中または空気中で加熱し軟化さ
せた後、一対の金型間で機械的に圧縮し、圧縮状態を保
持したまま金型及び成形品を冷却して一時的に形状を固
定化する。或いは繊維飽和点付近まで乾燥した丸太を防
水処理したのち熱水中に浸し、９５−１００℃に加熱し
軟化させた後、熱水の水圧をポンプ等により１０−３０
ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧し、次いで熱水を冷水に切り換える
等の方法で圧力を保持したまま冷却して絞丸太調の成形
品を得る。
めの圧縮は、当業界で公知の方法を用いることができ
る。例えば軟質針葉樹の製材や丸太を軟化点である１０
０℃前後の温度の水蒸気中または空気中で加熱し軟化さ
せた後、一対の金型間で機械的に圧縮し、圧縮状態を保
持したまま金型及び成形品を冷却して一時的に形状を固
定化する。或いは繊維飽和点付近まで乾燥した丸太を防
水処理したのち熱水中に浸し、９５−１００℃に加熱し
軟化させた後、熱水の水圧をポンプ等により１０−３０
ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧し、次いで熱水を冷水に切り換える
等の方法で圧力を保持したまま冷却して絞丸太調の成形
品を得る。
【００１１】本発明に用いる耐熱性硬質粒子は、比較的
粒度の揃った天然の砂、或は合成シリカ、合成アルミナ
等のような無機質微粒子である。耐熱性は、後記する熱
処理の操作温度付近において軟化しない程度、例えば３
００℃程度の耐熱性があれば良い。実用的には市販のア
ルミナ研磨材等を例示することができる。
粒度の揃った天然の砂、或は合成シリカ、合成アルミナ
等のような無機質微粒子である。耐熱性は、後記する熱
処理の操作温度付近において軟化しない程度、例えば３
００℃程度の耐熱性があれば良い。実用的には市販のア
ルミナ研磨材等を例示することができる。
【００１２】硬質粒子の粒度は、成形品の形状や表面精
度等により異なるが、請求項２の発明に記載するよう
に、平均粒径が０．３ｍｍ−４ｍｍが良い。特に０．３
ｍｍ−３ｍｍの範囲が使用し易い。表面の平滑性を要求
される板材や、静水圧により圧縮された側面にある細か
い皺を装飾外観として用いる絞丸太調成形品等では粒度
は細かいものが好ましいが、平均粒径が０．３ｍｍ未満
では固定化処理終了後に粒子を除去し難く、好ましくな
い。圧密化後に製材を行う製材用圧縮丸太を製造する場
合には平均粒径２ｍｍ−３ｍｍのものが使用し易い。４
ｍｍを超えた粒径では成形品の表面が肌荒れし、また硬
質粒子を容器へ出し入れする際の空気輸送が困難とな
る。
度等により異なるが、請求項２の発明に記載するよう
に、平均粒径が０．３ｍｍ−４ｍｍが良い。特に０．３
ｍｍ−３ｍｍの範囲が使用し易い。表面の平滑性を要求
される板材や、静水圧により圧縮された側面にある細か
い皺を装飾外観として用いる絞丸太調成形品等では粒度
は細かいものが好ましいが、平均粒径が０．３ｍｍ未満
では固定化処理終了後に粒子を除去し難く、好ましくな
い。圧密化後に製材を行う製材用圧縮丸太を製造する場
合には平均粒径２ｍｍ−３ｍｍのものが使用し易い。４
ｍｍを超えた粒径では成形品の表面が肌荒れし、また硬
質粒子を容器へ出し入れする際の空気輸送が困難とな
る。
【００１３】本発明に用いる容器の形状及び寸法には特
に制限がないが、単数または複数個の木質材料成形品を
収納できるものであれば良い。通常、角柱等長尺材料の
固定化処理に用いるために充分な長さの円筒形容器が実
用的である。円筒形の一方の閉じた底部に粒子排出用孔
及び弁を設け、他方の底部は木質材料の挿入及び取り出
しの為の開閉蓋を設ければ便利である。
に制限がないが、単数または複数個の木質材料成形品を
収納できるものであれば良い。通常、角柱等長尺材料の
固定化処理に用いるために充分な長さの円筒形容器が実
用的である。円筒形の一方の閉じた底部に粒子排出用孔
及び弁を設け、他方の底部は木質材料の挿入及び取り出
しの為の開閉蓋を設ければ便利である。
【００１４】容器の耐圧性については、例えば容器が通
常の鋼板製であれば特別な耐圧性を必要としない。その
理由は、例えば長尺の木質材料成形品の膨張力を金型で
直接封じ込める場合、金型には強い曲げ応力がかかるの
で厚い肉厚が要求されるが、本発明の場合、容器と木質
材料成形品の相対的位置を考慮することにより、容器壁
と成形品の間に介在する硬質粒子が上記膨脹力を均等化
して容器壁へ伝達するので、結果として容器壁の引張り
強度により上記膨脹力を押え込むことが出来るからであ
る。
常の鋼板製であれば特別な耐圧性を必要としない。その
理由は、例えば長尺の木質材料成形品の膨張力を金型で
直接封じ込める場合、金型には強い曲げ応力がかかるの
で厚い肉厚が要求されるが、本発明の場合、容器と木質
材料成形品の相対的位置を考慮することにより、容器壁
と成形品の間に介在する硬質粒子が上記膨脹力を均等化
して容器壁へ伝達するので、結果として容器壁の引張り
強度により上記膨脹力を押え込むことが出来るからであ
る。
【００１５】本発明において、木質材料成形品を上記容
器に収納する場合、硬質粒子が成形品の周囲を充分に囲
んで充填されるような空間を設けること、すなわち例え
ばスペーサーを使用する等により容器壁と成形品との間
隙を確保し且つ木質材料成形品相互の間隙も確保するこ
とが必要である。この間隙は硬質粒子の形状や粒度にも
よるが、通常の目安は数ｃｍ程度であれば良い。
器に収納する場合、硬質粒子が成形品の周囲を充分に囲
んで充填されるような空間を設けること、すなわち例え
ばスペーサーを使用する等により容器壁と成形品との間
隙を確保し且つ木質材料成形品相互の間隙も確保するこ
とが必要である。この間隙は硬質粒子の形状や粒度にも
よるが、通常の目安は数ｃｍ程度であれば良い。
【００１６】本発明において、硬質粒子の充填は所謂密
充填状態になるように密にする必要がある。ここで密充
填とは、粒子が単に静かに上記間隙に注ぎ込まれた状態
では無く、容器に振動を与える等の操作によって最早粒
子が空間を残さずに充填し尽くし、しかも木質材料成形
品が容易に容器の半径方向に動くことがない状態まで粒
子を充填して空隙率をできる限り小さくすることであ
る。この状態は、もし粒子が等径の真球であれば規則的
最密充填と呼ばれるが、本発明では形状が非球で粒径が
分布を有する粒子であっても良いので、所謂ランダム密
充填と呼ばれる状態である。
充填状態になるように密にする必要がある。ここで密充
填とは、粒子が単に静かに上記間隙に注ぎ込まれた状態
では無く、容器に振動を与える等の操作によって最早粒
子が空間を残さずに充填し尽くし、しかも木質材料成形
品が容易に容器の半径方向に動くことがない状態まで粒
子を充填して空隙率をできる限り小さくすることであ
る。この状態は、もし粒子が等径の真球であれば規則的
最密充填と呼ばれるが、本発明では形状が非球で粒径が
分布を有する粒子であっても良いので、所謂ランダム密
充填と呼ばれる状態である。
【００１７】請求項３の発明に記載するように、密充填
状態を実現する手段としては、粒子注入後に容器全体を
揺動させて振動を与えながら粒子を追加する方法、粒子
注入後に木質材料成形品または容器壁を手動でまたは機
械的に叩くなどして振動させながら粒子を追加する方
法、注入した粒子に振動棒を挿入して粒子を振動させつ
つ粒子を追加注入する方法、等が挙げられる。
状態を実現する手段としては、粒子注入後に容器全体を
揺動させて振動を与えながら粒子を追加する方法、粒子
注入後に木質材料成形品または容器壁を手動でまたは機
械的に叩くなどして振動させながら粒子を追加する方
法、注入した粒子に振動棒を挿入して粒子を振動させつ
つ粒子を追加注入する方法、等が挙げられる。
【００１８】容器内に粒子を密充填した後、容器の開閉
蓋を閉じて内部の粒子を押さえ付けるようにする。但
し、必要な場合は開閉蓋に代えて粒子を通過させない金
網で押さえ、後述する熱処理中に膨脹した空気や発生し
た水蒸気を圧力差によって自由に通過させても差支えな
い。また、容器内の軸方向において、粒子の層が成形品
の上端を覆う層厚みが充分厚い場合は、粒子を押さえる
蓋は必ずしも必要ではない。このように木質材料成形品
の形状、圧縮成形の圧縮度、容器と成形品の相対的大き
さ等により蓋の必要性が異なるので、容器の蓋は本発明
で必要な要件ではない。
蓋を閉じて内部の粒子を押さえ付けるようにする。但
し、必要な場合は開閉蓋に代えて粒子を通過させない金
網で押さえ、後述する熱処理中に膨脹した空気や発生し
た水蒸気を圧力差によって自由に通過させても差支えな
い。また、容器内の軸方向において、粒子の層が成形品
の上端を覆う層厚みが充分厚い場合は、粒子を押さえる
蓋は必ずしも必要ではない。このように木質材料成形品
の形状、圧縮成形の圧縮度、容器と成形品の相対的大き
さ等により蓋の必要性が異なるので、容器の蓋は本発明
で必要な要件ではない。
【００１９】次いで本発明の方法では、硬質粒子を密充
填した状態において木質材料成形品を熱処理する。請求
項４の発明で記載するように、熱処理は乾式加熱により
１８０−２５０℃の温度に加熱、または湿式加熱により
１４０−１９０℃に加熱することにより行う。乾式加熱
には、当業界で通常用いられる方法を使用することがで
きる。実用的には、火焔による外部加熱、熱風乾燥機に
於ける熱風の送入、熱媒体、電熱、マイクロ波等を例示
できる。また湿式加熱には、当業界で通常用いられる蒸
気釜による高温高圧水蒸気の送入、熱水の送入等を例示
できる。
填した状態において木質材料成形品を熱処理する。請求
項４の発明で記載するように、熱処理は乾式加熱により
１８０−２５０℃の温度に加熱、または湿式加熱により
１４０−１９０℃に加熱することにより行う。乾式加熱
には、当業界で通常用いられる方法を使用することがで
きる。実用的には、火焔による外部加熱、熱風乾燥機に
於ける熱風の送入、熱媒体、電熱、マイクロ波等を例示
できる。また湿式加熱には、当業界で通常用いられる蒸
気釜による高温高圧水蒸気の送入、熱水の送入等を例示
できる。
【００２０】加熱時間は、加熱温度、所望する固定化の
程度、雰囲気中の水蒸気の分圧、成形品の厚み等により
異なるので一概に規定できないが、実用的には１０−２
００分が使用される。ただし、製品によってはより長い
加熱時間が望ましい場合もある。
程度、雰囲気中の水蒸気の分圧、成形品の厚み等により
異なるので一概に規定できないが、実用的には１０−２
００分が使用される。ただし、製品によってはより長い
加熱時間が望ましい場合もある。
【００２１】上記熱処理を行うことにより、圧縮成形し
た木質材料成形品の圧縮状態が固定されるので、容器内
から高温粒子を振動により抜き出すか、または放置して
自然冷却した粒子を振動により抜き出し、成形品を取り
出す。
た木質材料成形品の圧縮状態が固定されるので、容器内
から高温粒子を振動により抜き出すか、または放置して
自然冷却した粒子を振動により抜き出し、成形品を取り
出す。
【００２２】圧縮状態の固定化の程度（固定化度）は、
固定化後の成形品を所定時間、例えば９５℃で６０分間
熱水で処理した場合に、圧縮によって減少した断面積ま
たは圧縮方向の厚みの何％が回復するかという回復率で
表される。成形品が屋内の乾燥した雰囲気で使用される
場合は回復率が多少高くても良いが、湯気や結露、雨水
に曝される用途の場合は低い回復率が必要である。
固定化後の成形品を所定時間、例えば９５℃で６０分間
熱水で処理した場合に、圧縮によって減少した断面積ま
たは圧縮方向の厚みの何％が回復するかという回復率で
表される。成形品が屋内の乾燥した雰囲気で使用される
場合は回復率が多少高くても良いが、湯気や結露、雨水
に曝される用途の場合は低い回復率が必要である。
【００２３】なお、本発明は実用上、杉、唐松、檜、ベ
イ松、ベイ栂など軟質針葉樹に多く適用されるが、基本
的に樹種によって制限されるものではない。
イ松、ベイ栂など軟質針葉樹に多く適用されるが、基本
的に樹種によって制限されるものではない。
【００２４】次に、請求項５に記載の発明では、立木を
切断した丸太またはこれを木挽した角柱等の製材であっ
て圧縮加工無しに使用するものを前記容器に適当な間隙
を保ちながら収納し、前記耐熱性硬質粒子を振動等によ
り密充填し、密充填状態のまま例えば高圧水蒸気を用い
て７０−１５０℃に１−１００時間程度加熱する。加熱
処理終了後、高圧空気に切り換えて容器内部の冷却を兼
ねて丸太または製材を適度に乾燥させることも可能であ
る。加熱処理終了後、振動により粒子を容器から排出さ
せ、製品を取り出す。
切断した丸太またはこれを木挽した角柱等の製材であっ
て圧縮加工無しに使用するものを前記容器に適当な間隙
を保ちながら収納し、前記耐熱性硬質粒子を振動等によ
り密充填し、密充填状態のまま例えば高圧水蒸気を用い
て７０−１５０℃に１−１００時間程度加熱する。加熱
処理終了後、高圧空気に切り換えて容器内部の冷却を兼
ねて丸太または製材を適度に乾燥させることも可能であ
る。加熱処理終了後、振動により粒子を容器から排出さ
せ、製品を取り出す。
【００２５】
【実施例】本発明を更に詳しく説明するため実施例を示
すが、本発明はこれに限定されるものではない。ここで
特に断らない限り、固定化度は前記定義による回復率で
表示する。
すが、本発明はこれに限定されるものではない。ここで
特に断らない限り、固定化度は前記定義による回復率で
表示する。
【００２６】［実施例１］ 木質材料成形品（１）の製造 寸法が９００ｍｍ（Ｌ）×５０ｍｍ（Ｒ）×１５０ｍｍ
（Ｔ）、含水率２３％の杉の板目材を蒸気釜に入れ、２
ｋｇ／ｃｍ2 の水蒸気雰囲気中で６０分間蒸煮した後、
大気中に取り出し、１２０℃に調温された２枚の対向す
る熱盤により放射方向厚さ（Ｒ）２２ｍｍに圧縮した。
次いで圧締したままこの熱盤に内蔵するパイプを通じて
冷却水を循環させ、圧縮木材の内部温度を３０℃以下に
冷却して一時的に圧縮状態が固定化された木質材料成形
品（１）を得た。この成形品から周辺部を切断除去して
３００ｍｍ（Ｌ）×２２ｍｍ（Ｒ）×１０２ｍｍ（Ｔ）
の試験片を切り出し、図１に示すように木材の接線方向
（Ｔ）にＡ、Ｂ、Ｃの３箇所、繊維方向（Ｌ）に１、
２、３の３箇所の合計９箇所の碁盤目状の測定点を選
び、放射方向（Ｒ）の寸法を測定し、結果を表１に示し
た。
（Ｔ）、含水率２３％の杉の板目材を蒸気釜に入れ、２
ｋｇ／ｃｍ2 の水蒸気雰囲気中で６０分間蒸煮した後、
大気中に取り出し、１２０℃に調温された２枚の対向す
る熱盤により放射方向厚さ（Ｒ）２２ｍｍに圧縮した。
次いで圧締したままこの熱盤に内蔵するパイプを通じて
冷却水を循環させ、圧縮木材の内部温度を３０℃以下に
冷却して一時的に圧縮状態が固定化された木質材料成形
品（１）を得た。この成形品から周辺部を切断除去して
３００ｍｍ（Ｌ）×２２ｍｍ（Ｒ）×１０２ｍｍ（Ｔ）
の試験片を切り出し、図１に示すように木材の接線方向
（Ｔ）にＡ、Ｂ、Ｃの３箇所、繊維方向（Ｌ）に１、
２、３の３箇所の合計９箇所の碁盤目状の測定点を選
び、放射方向（Ｒ）の寸法を測定し、結果を表１に示し
た。
【００２７】硬質粒子の密充填 内径１０５ｍｍ×４００ｍｍ（Ｌ）の円筒形状の容器本
体の両端にフランジ式の蓋（通気性有り）を付けた容器
を立て、上記試験片を器壁と接触しないように収納し、
耐熱性硬質粒子として平均粒径０．５ｍｍの溶融アルミ
ナ粉砕粉（昭和電工社製、モランダムＡ−４０、Ｎｏ３
６）を満杯に充填し、蓋を閉じた。次に容器をハンマー
で叩いて振動を与え、蓋のボルトナットを増し締めし、
充填の空隙がなくなり蓋の増し締めが出来なくなるまで
これを繰り返した。
体の両端にフランジ式の蓋（通気性有り）を付けた容器
を立て、上記試験片を器壁と接触しないように収納し、
耐熱性硬質粒子として平均粒径０．５ｍｍの溶融アルミ
ナ粉砕粉（昭和電工社製、モランダムＡ−４０、Ｎｏ３
６）を満杯に充填し、蓋を閉じた。次に容器をハンマー
で叩いて振動を与え、蓋のボルトナットを増し締めし、
充填の空隙がなくなり蓋の増し締めが出来なくなるまで
これを繰り返した。
【００２８】熱処理 高圧蒸気釜に上記容器を入れ、１７５℃で１時間蒸煮し
て加熱を行った後、蒸気釜を常圧まで徐々に減圧し、容
器を自然冷却後、試験片を容器から取り出し、固定化処
理した成形品（１）である試験片を得た。この試験片に
ついて、前記測定点における放射方向（Ｒ）寸法を測定
し、結果を表１に示した。固定化処理による放射方向寸
法の変化は極く微量に留まった。なお、成形品の重量は
５．８％減少した。
て加熱を行った後、蒸気釜を常圧まで徐々に減圧し、容
器を自然冷却後、試験片を容器から取り出し、固定化処
理した成形品（１）である試験片を得た。この試験片に
ついて、前記測定点における放射方向（Ｒ）寸法を測定
し、結果を表１に示した。固定化処理による放射方向寸
法の変化は極く微量に留まった。なお、成形品の重量は
５．８％減少した。
【００２９】固定化度の測定 上記固定化処理後の成形品（１）である試験片を９５℃
に保たれた熱水中に６０分浸漬した後、１０５℃の熱風
乾燥機中で３日間乾燥して絶乾状態にした。この試験片
について前記９測定点での放射方向（Ｒ）の厚みを測定
し、次式により回復率を計算した結果を表１に示す。圧
縮状態を固定化した試験片は絶乾状態に乾燥されていな
いのに対し、これを熱水処理した後の試験片は絶乾状態
に乾燥して厚みを測定したため、回復率は見掛けは負の
値を示すが、実際には固定化が完全に行われたことを示
している。
に保たれた熱水中に６０分浸漬した後、１０５℃の熱風
乾燥機中で３日間乾燥して絶乾状態にした。この試験片
について前記９測定点での放射方向（Ｒ）の厚みを測定
し、次式により回復率を計算した結果を表１に示す。圧
縮状態を固定化した試験片は絶乾状態に乾燥されていな
いのに対し、これを熱水処理した後の試験片は絶乾状態
に乾燥して厚みを測定したため、回復率は見掛けは負の
値を示すが、実際には固定化が完全に行われたことを示
している。
【００３０】
【数式１】 ｔ0 ： 圧縮成形前の板厚 ｔ1 ： 圧縮状態固定化後の板厚 ｔ2 ： 熱水処理・乾燥後の板厚
【００３１】
【表１】 ─────────────────────────────────── 測定点 圧縮成形品 固定化後 固定化処理 熱水処理品 回復率 厚み 厚みｔ1 変化率（％） 厚みｔ2 （％） ─────────────────────────────────── Ａ１ 21.6 21.9 1.4 21.2 -2.5 ２ 21.9 22.6 3.2 22.3 -1.1 ３ 21.7 22.3 2.8 22.0 -1.1 Ｂ１ 22.5 22.2 -1.3 22.1 -0.3 ２ 22.4 22.7 1.3 22.5 -0.7 ３ 22.2 21.8 -1.8 21.5 -1.1 Ｃ１ 21.9 21.9 0 21.3 -2.1 ２ 21.7 22.5 3.7 22.0 -1.8 ３ 21.5 22.5 4.7 22.0 -1.8 ─────────────────────────────────── （註）厚みの単位：ｍｍ、 ｔ0 ＝５０ｍｍ
【００３２】［実施例２］ 木質材料成形品（２）の製造 葉枯らし乾燥した直径約１７０ｍｍ、長さ９５０ｍｍの
樹皮付き杉丸太を高温乾燥機に入れ、水蒸気圧を１ｋｇ
／ｃｍ2 で、温度を１０１−１０５℃で２日間乾燥し、
平均含水率３７重量％の乾燥丸太を得た。これの両木口
にクロロプレン系接着剤（コニシ社製、商品名ボンドＧ
１７）を塗布し、市販のポリ塩化ビニリデン製ラップフ
ィルムをを貼り付けて木口からの水の浸透を防止した。
この丸太を９０℃の熱風炉中で２時間加熱した後、９５
℃の熱水を満たした竪型円筒形の密閉釜に入れ、ポンプ
で釜の下部から毎分２リットルの冷水を圧入した。釜の
圧力は約５分で３０ｋｇ／ｃｍ2 に達し、予め釜上部に
設けたリリーフバルブがこの時点で作動して、以後内圧
３０ｋｇ／ｃｍ2 に保持されたまま冷水の圧入が続けら
れた。バルブから排出される水の温度は１５分で３０℃
以下に低下した。更に冷水の圧入を９０分続けた後、釜
を開き丸太を取り出した。丸太の木部はかなり圧縮され
ており樹皮は容易に除去できた。この丸太を大気中に１
週間放置して風乾し、圧縮木材である木質材料成形品
（２）を得た。該成形品は表面が複雑な凹凸を持つ所謂
絞丸太調の外観を呈し、両木口の断面形状を紙に写し取
り、面積を計測したところ圧縮前と比較して平均４８％
に減少していた。
樹皮付き杉丸太を高温乾燥機に入れ、水蒸気圧を１ｋｇ
／ｃｍ2 で、温度を１０１−１０５℃で２日間乾燥し、
平均含水率３７重量％の乾燥丸太を得た。これの両木口
にクロロプレン系接着剤（コニシ社製、商品名ボンドＧ
１７）を塗布し、市販のポリ塩化ビニリデン製ラップフ
ィルムをを貼り付けて木口からの水の浸透を防止した。
この丸太を９０℃の熱風炉中で２時間加熱した後、９５
℃の熱水を満たした竪型円筒形の密閉釜に入れ、ポンプ
で釜の下部から毎分２リットルの冷水を圧入した。釜の
圧力は約５分で３０ｋｇ／ｃｍ2 に達し、予め釜上部に
設けたリリーフバルブがこの時点で作動して、以後内圧
３０ｋｇ／ｃｍ2 に保持されたまま冷水の圧入が続けら
れた。バルブから排出される水の温度は１５分で３０℃
以下に低下した。更に冷水の圧入を９０分続けた後、釜
を開き丸太を取り出した。丸太の木部はかなり圧縮され
ており樹皮は容易に除去できた。この丸太を大気中に１
週間放置して風乾し、圧縮木材である木質材料成形品
（２）を得た。該成形品は表面が複雑な凹凸を持つ所謂
絞丸太調の外観を呈し、両木口の断面形状を紙に写し取
り、面積を計測したところ圧縮前と比較して平均４８％
に減少していた。
【００３３】固定化処理 木質材料成形品（２）を縦割りし、割面をプラナー仕上
し、長さ２２０ｍｍに切り取ることにより、図２（ａ）
に示す断面形状を有する試験体を作製し、断面形状を紙
に写し取り、断面積を測定した。なお、同図の木口に表
示されている文字Ａは、この木口が両木口のうちの元口
であることを示す標識である。次いで、実施例１と同じ
容器及び硬質粒子を使用して、実施例１と同様にして上
記試験体と粒子を充填した。この容器を実施例１と同じ
高圧蒸気釜に入れ、同様にして固定化処理した成形品
（２）である試験体を得た。この試験体の固定化処理後
の断面形状を上記同様に紙に写し取り、上記と同一の元
口について比較したところ図２（ｂ）に示すように相似
形に保持されていた。但し、固定化処理によって断面積
は１．６％減少した。つまり、圧縮状態固定化のために
成形品（２）を加熱したが体積緩和は起こらず、成形品
（２）が膨張しなかったことが実証された。また、重量
を測定したところ固定化処理により５．４％減少してい
た。
し、長さ２２０ｍｍに切り取ることにより、図２（ａ）
に示す断面形状を有する試験体を作製し、断面形状を紙
に写し取り、断面積を測定した。なお、同図の木口に表
示されている文字Ａは、この木口が両木口のうちの元口
であることを示す標識である。次いで、実施例１と同じ
容器及び硬質粒子を使用して、実施例１と同様にして上
記試験体と粒子を充填した。この容器を実施例１と同じ
高圧蒸気釜に入れ、同様にして固定化処理した成形品
（２）である試験体を得た。この試験体の固定化処理後
の断面形状を上記同様に紙に写し取り、上記と同一の元
口について比較したところ図２（ｂ）に示すように相似
形に保持されていた。但し、固定化処理によって断面積
は１．６％減少した。つまり、圧縮状態固定化のために
成形品（２）を加熱したが体積緩和は起こらず、成形品
（２）が膨張しなかったことが実証された。また、重量
を測定したところ固定化処理により５．４％減少してい
た。
【００３４】固定化度の測定 上記固定化処理後の試験体を用いて実施例１と同様に９
５℃熱水処理した後、１０５℃の熱風乾燥機中で３日間
乾燥して絶乾状態とし、上記同様に元口の断面積を測定
した。熱水処理により断面積は全く変わらなかった。従
って、次式により計算した回復率はゼロ％であった。
５℃熱水処理した後、１０５℃の熱風乾燥機中で３日間
乾燥して絶乾状態とし、上記同様に元口の断面積を測定
した。熱水処理により断面積は全く変わらなかった。従
って、次式により計算した回復率はゼロ％であった。
【００３５】
【数式２】 ｓ0 ： 圧縮成形前の断面積 ｓ1 ： 圧縮状態固定化後の断面積 ｓ2 ： 熱水処理・乾燥後の断面積
【００３６】
【発明の効果】本発明の方法を所望の断面形状を有する
圧縮木材に適用する場合に、高価な金型は軟化した木材
を成形するために短時間使用するのみであり、その後長
時間を要する圧縮状態の固定化は木質材料成形品を金型
から取り出して行う。従って金型占有時間当たりの生産
性が著しく向上する。
圧縮木材に適用する場合に、高価な金型は軟化した木材
を成形するために短時間使用するのみであり、その後長
時間を要する圧縮状態の固定化は木質材料成形品を金型
から取り出して行う。従って金型占有時間当たりの生産
性が著しく向上する。
【００３７】本発明の方法のよれば、絞丸太調のような
複雑な外観の圧縮成形品でも容易に硬質粒子が充填する
ので、高圧の印加を継続すること無しに簡便に外観形状
を固定化できる。
複雑な外観の圧縮成形品でも容易に硬質粒子が充填する
ので、高圧の印加を継続すること無しに簡便に外観形状
を固定化できる。
【００３８】本発明の方法では、密充填した粒子の摩擦
力が木材の膨脹しようとする力を吸収する作用を発揮す
るので容器は耐圧性の低いもので足り、器壁の薄い低コ
ストの装置が使用できる。
力が木材の膨脹しようとする力を吸収する作用を発揮す
るので容器は耐圧性の低いもので足り、器壁の薄い低コ
ストの装置が使用できる。
【００３９】本発明の方法によれば、密充填された粒子
が流体を通すことができるため、水蒸気の流通による効
率的加熱ができる。また過熱水蒸気を使用すれば、圧縮
状態の固定化を行いながら成形品を乾燥することがで
き、木質材料成形品を経済的に製造することができる。
が流体を通すことができるため、水蒸気の流通による効
率的加熱ができる。また過熱水蒸気を使用すれば、圧縮
状態の固定化を行いながら成形品を乾燥することがで
き、木質材料成形品を経済的に製造することができる。
【００４０】第二の本発明によれば原木を長期間自然乾
燥せずに、温度や湿度によって形状に歪を生じ難い丸太
や製材を簡便にかつ生産性良く製造することができる。
燥せずに、温度や湿度によって形状に歪を生じ難い丸太
や製材を簡便にかつ生産性良く製造することができる。
【００４１】
【図１】木質材料成形品（１）について本発明の効果を
測定するための試験片における板目上の測定点を示す平
面図である。
測定するための試験片における板目上の測定点を示す平
面図である。
【００４２】
【図２】木質材料成形品（２）について本発明の効果を
示すための試験体の元口の断面図であり、夫々（ａ）は
圧縮状態固定化前、（ｂ）は圧縮状態固定化後のもので
ある。
示すための試験体の元口の断面図であり、夫々（ａ）は
圧縮状態固定化前、（ｂ）は圧縮状態固定化後のもので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−231802（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201503（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−50409（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−91611（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−155910（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−224709（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−276407（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B27K 5/00 B27K 5/06
Claims (6)
- 【請求項１】 圧縮により一時的に形状が固定された木
質材料成形品と耐熱性硬質粒子を容器内に納め、該粒子
を該成形品間及び該容器との間隙に密充填した状態にし
て加熱すること、を特徴とする木質材料成形品の圧縮状
態固定化方法。 - 【請求項２】 耐熱性硬質粒子の平均粒径が０．３−４
ｍｍである請求項１記載の圧縮状態固定化方法。 - 【請求項３】 振動手段を用いて耐熱性硬質粒子を密充
填させる請求項１記載の圧縮状態固定化方法。 - 【請求項４】 熱処理を乾式加熱により１８０−２５０
℃で、または湿式加熱により１４０−１９０℃で行うこ
とを特徴とする請求項１、２、または３記載の圧縮状態
固定化方法。 - 【請求項５】 丸太又はこれを木挽した製材と耐熱性硬
質粒子を容器内に納め、該粒子を該丸太または製材の間
及び該容器との間隙に密充填した状態にして加熱するこ
と、を特徴とする丸太または製材の残留応力除去方法。 - 【請求項６】 平均粒径が０．３−４ｍｍである耐熱性
硬質粒子を用い、熱処理を７０−１５０℃で行うことを
特徴とする請求項５記載の丸太または製材の残留応力除
去方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09060365A JP3109999B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 木質材料成形品の圧縮状態固定化方法及び木質材料の残留応力除去方法 |
| DK199701018A DK175650B1 (da) | 1996-10-04 | 1997-09-08 | Fremgangsmåde til hydrostatisk trykformning af træ |
| NZ328700A NZ328700A (en) | 1996-10-04 | 1997-09-09 | Hydrostatic processing of wood |
| AU37504/97A AU732280B2 (en) | 1996-10-04 | 1997-09-12 | Hydrostatic compression forming for wood and novel ligneous material therefrom |
| US08/929,651 US6267920B1 (en) | 1996-10-04 | 1997-09-16 | Hydrostatic compression method for producing a fancy log from a primary wood |
| CA002215876A CA2215876A1 (en) | 1996-10-04 | 1997-09-19 | Hydrostatic compression forming for wood and novel ligneous material therefrom |
| DE19743703A DE19743703A1 (de) | 1996-10-04 | 1997-10-02 | Verfahren zum Formen von Holz durch hydrostatisches Pressen |
| SE9703598A SE519408C2 (sv) | 1996-10-04 | 1997-10-02 | Hydrostatisk kompressionsformning av trämaterial och sådana nya ligninhaltiga material |
| DK200300380A DK200300380A (da) | 1996-10-04 | 2003-03-13 | Fremgangsmåde til hydrostatisk trykformning af træ, samt et ved denne fremgangsmåde fremstillet træmateriale |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09060365A JP3109999B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 木質材料成形品の圧縮状態固定化方法及び木質材料の残留応力除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10249812A JPH10249812A (ja) | 1998-09-22 |
| JP3109999B2 true JP3109999B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=13140053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09060365A Expired - Fee Related JP3109999B2 (ja) | 1996-10-04 | 1997-03-14 | 木質材料成形品の圧縮状態固定化方法及び木質材料の残留応力除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109999B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5060791B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2012-10-31 | 独立行政法人森林総合研究所 | 木材の乾燥方法、木材への薬剤浸透方法及び乾燥装置 |
| CN106217563A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-14 | 阜南县东奥工艺品有限公司 | 一种编织蒲草的防霉防虫方法 |
| CN106217544A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 安徽阜南县万家和工艺品有限公司 | 一种藤条编织前处理剂 |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP09060365A patent/JP3109999B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10249812A (ja) | 1998-09-22 |
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