JP4637023B2 - 乾燥木材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥木材の製造方法に関する。

木材の乾燥においては、しばしば木材の木口に生じる割れが問題となる。特にスギ、ヒノキ、ベイツガ、ベイマツなどの建築構造用材の芯持ち角材を高温乾燥すると、角材の木口に、図７に示すような内部割れが起こり易い。
このような木口割れは、プレカットにてホゾを形成する際にホゾの欠損の原因になり、また、断面の割れによる接合強度の低下などの支障も懸念される。
尚、木口割れは、木口が木材の両端にあり他の部分より乾操が速いため、木口付近が乾燥収縮して、この部分の引張応力が増大することにより起こると考えられている。

従来、木口割れの防止方法として、天然乾燥時の木口付近の材面割れ防止のために、木口面とその付近に干割れ防止剤を塗布する方法（特許文献１参照）、あるいは両木口に干割れキヤツプを装着する方法（特許文献２参照）などが提案されている。しかし、これらの方法は、天然乾燥時の割れの防止ないし低減を目的としており、天然乾燥時に効果を発現するものである。
これら従来技術により、人工乾燥中に起こる表面割れや木口割れを防止するには、干割れ防止剤の塗布量を多くしたり、乾燥速度を緩めることなどが考えられる。しかし、乾燥速度を緩めて乾燥時間を延長させることは、乾燥コストを増大させ、経営の採算を悪化させることになる。また、干割れ防止剤を、一度に数百本から数千本の木材の木口に塗布すること自体が、多大な作業であり、更にその塗布量を多くすることは、乾燥時間の延長と合わせてコストを増大させ現実的とはいえない。
まして、近年においては、建築用材の乾燥は、乾燥時間の短縮とコスト低減がより一層求められ、より効率的な木口割れの防止方法が求められている。そのため、これら従来技術の応用により、それに応えることは困難である。

また、乾燥中の割れ防止として、材面にスリットを施して乾燥割れを防止する方法が提案されている（特許文献３参照）。しかし、材面に割れのようなスリットを予め形成することであり割れを防止する方法には繋がらず、乾燥後の木材を柱などの建築構連用材として使用する上で制約が生じる。

特開２００５−２９７２０８号公報 特開２００１−０７１３０６号公報 特開２００４−１２２５９５号公報

従って、本発明の目的は、乾燥中の木口割れを防止することができ、強度や外観の良好な乾燥木材を効率よく製造可能な乾燥木材の製造方法を提供することにある。

本発明は、木口面における材中心部以外の部分に穴をあけた木材を高温乾燥させた後、高温乾燥後の木材の長手方向の端部に、前記穴を有する部分が切除されるようにホゾを形成することを特徴とする乾燥木材の製造方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

本発明の乾燥木材の製造方法によれば、乾燥中の木口割れを防止することができ、強度や外観の良好な乾燥木材を効率よく製造可能である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
本発明（乾燥木材の製造方法）に用いられる木材としては、横断面が正方形状の角材（正角材）や横断面が長方形状の角材（平角材）等が挙げられる。
以下においては、主として本発明の乾燥木材の製造方法の一実施形態について説明する。

本発明の乾燥木材の製造方法の一実施形態においては、図１（ａ）に示すような、芯持ち角材（正角材）１Ａを、乾燥対象である木材として用いている。この芯持ち角材１Ａは、スギ、ヒノキ、ベイツガ、ベイマツなどの樹木の丸太から製材したもので、乾燥後の木材（乾燥木材）は、特に柱や梁等の建築構造用材として好ましく用いられる。

本実施形態においては、先ず、図１（ａ）に示すように、乾燥すべき芯持ち角材１Ａの木口面１１における材中心部１３以外の部分に穴１２をあける。材中心部１３とは、木口面１１における重心及びその近辺を意味し、乾燥すべき木材が角材の場合の材中心部１３は、図２に示すように、木口面１１の対角線同士の交点Ｐが位置する部位及びその近辺である。角材の場合の材中心部１３は、概ね、木口面１１の対角線同士の交点Ｐを中心点とする半径が前記対角線の長さの１／５の円内の領域である。

木口面１１における材中心部１３以外の部分に、穴１２をあけることで、木材乾燥中に生じる木材周辺部の引張応力が小さくなり、それにより、乾燥中に木口割れが生じることを防止（低減も含む）することができる。また、材中心部１３以外の部分に穴１２をあけることにより、乾燥後の木材の長手方向の端部に仕口加工を施す際の支障になりにくい。

本実施形態においては、図１（ｃ）に示すように、乾燥後の木材１の長手方向の端部に仕口としてホゾ１５を形成する。このように乾燥後の木材１にホゾ１５を形成する場合においては、穴１２は、形成するホゾ１５に欠落部等が生じないように、乾燥前の木材１Ａにおける該ホゾ１５に対応する部分（図２中、２点鎖線で囲まれた矩形状部分）１５Ａと重ならないように形成する。
ホゾ１５に欠落部等が生じないようにする観点及び木口割れを効果的に防止する観点から、穴１２は、木口面１１の対角線同士の交点Ｐを中心とする半径が該対角線の長さの１／５の円内の領域の外側に形成することが好ましく、前記交点Ｐを中心とする半径が該対角線の長さの１／３の円内の領域Ｍの外側に形成することが好ましい。

本発明における穴１２は、材面１４から材中心部１３に達するように形成する従来の背割りや上記特許文献３の技術において木材の材面に形成するスリット等とは異なり、乾燥すべき木材の４つの材面（木口面に直交する面をいう）１４，１４・・の何れにも開口しないものである。穴１２が材面１４に開口しないことにより、背割りを形成した場合のように寸法安定性が低下したり、背割りやスリットを形成した場合のように柱や梁等として用いられる際の意匠性を低下させたりすることがない。穴１２は、木材１の４つの材面１４，１４・・のうちの最も近い材面との間の最短距離が１．０ｃｍ以上であることが好ましく、特に２．５ｃｍ以上であることが好ましい。

ホゾ１５に欠落部等を生じさせない観点及び乾燥時に木口割れが発生しやすい部位に穴１２を形成して効果的に木口割れを防止する観点から、乾燥すべき木材が本実施形態におけるように角材１Ａである場合、木口面１１に形成する穴１２は、材中心部１３と四隅部それぞれとの間にあけることが好ましい。
本実施形態においては、図１（ａ）及び図２に示すように、芯持ち角材１Ａの木口面１１における相隣接する２辺の中点同士を結ぶ４本の線分（Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ、Ｃ−Ｄ、Ｄ−Ａ）それぞれにおける中点（各線分を２等分する点）の位置に穴１２を形成している。
尚、本実施形態におけるように、穴１２を、前記４本の線分それぞれの真上に形成するのに代えて、該各線分の外側又は内側の近傍に形成しても良い。穴１２は、前記４本の線分それぞれの中点を中心点とする半径が該各線分の１／３（特に１／５）である円内に、穴１２の中心を有することが好ましい。

木口面１１に形成する穴１２の直径は、大きすぎると木口の乾燥が速くなって割れが増加する恐れがあり、小さすぎると、それによって断絶される年輪の接線が少なくなって木口割れ防止効果が充分に発現されない恐れがある。
このような不都合を防止し良好な木口割れ防止効果を得る観点から、穴１２の直径は、５〜１５ｍｍが好ましく、より好ましくは５〜１０ｍｍである。

穴１２の開口形状及び断面形状は、略円形であることが、良好な木口割れ防止効果が得られ、穴を形成する加工も容易であることから好ましいが、短径と長径との比が１：３くらい迄の楕円形や長穴形であっても良い。ここでいう、略円形には、真円形の他に、短径と長径との比が１：１〜１：１．２くらい迄の楕円形や長穴形も含まれ、略円形である楕円形や長穴形の直径は、短径と長径との平均を穴の直径とする。楕円形や長穴状の穴は、長径が１５ｍｍ以下、特に１０ｍｍ以下であることが好ましい。

木口面１１に形成する穴１２の深さｄ〔図３（ａ）参照〕は、図４に示すように、ホゾ１５の先端面１５ａより深い位置まで達するが、ホゾ１５の周囲の仕口面１６までは達しない深さであることが好ましい。このような深さとすることにより、乾燥後の木材１に強度が高いホゾ１５を形成することができると共に、仕口面１６に穴１２が存在しないため断面欠損となることもない。
このような観点から、穴１２の深さｄ〔図３（ａ）参照〕は、５〜１５ｃｍが好ましく、より好ましくは５〜１０ｃｍであり、更に好ましくは４〜９ｃｍである。

本実施形態の乾燥木材の製造方法においては、上述のように、木口面１１における、材中心部１３以外の部分に穴１２，１２・・をあけた芯持ち角材（木材）１を高温乾燥により乾燥させた後、常法に従って、チップソー等による乾燥木材の長手方向端部の切断処理〔図３（ｂ）参照〕及びモールダーによる木材の４材面の平滑化処理を行い、ついで、乾燥後の木材（芯持ち角材）１の長手方向の両端部それぞれに、図１（ｃ）に示すようなホゾ１５を形成している。
本実施形態においては、図１（ａ）及び図２に示すような位置に、図３に示すような深さの穴１２を形成しているため、乾燥後の木材の長手方向の両端部それぞれにホゾ１５を形成する際に、図１（ｃ）に示すように、木材の各端部における、穴１２を有する部分が切除され、ホゾ１５や仕口面１６に穴１２の形跡が残らない。

上述した木材の長手方向端部の切断処理においては、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、木材１の両木口面１１，１１それぞれからの距離Ｌ１が、穴１２の深さｄ未満となる位置において、乾燥後の木材を切断している。
高温乾燥の具体的な方法は、乾球温度１１０℃以上、好ましくは１１５℃以上の乾燥工程を具備していれば特に制限されず、従来公知の各種の高温乾燥方法を用いることができる。高温乾燥の具体的方法としては、例えば、特許第３３６１３１２号公報に記載の方法等が挙げられる。

本実施形態の乾燥木材の製造方法によれば、上述のように木口面１１に穴をあけて高温乾燥させることで木口割れの少ない乾燥木材を効率的且つ経済的に得ることができる。そして、得られた乾燥木材は、例えば、図１（ｃ）に示すようなホゾ１５を端部に形成する場合に、該ホゾ１５に木口割れに起因する欠点（強度低下等）が生じにくい。尚、図１（ｃ）に示すホゾ１５の寸法は、前記先端面１５ａの長辺の長さＬ２の長さが、乾燥前の木材の同方向の一辺の長さＬ３の４５〜８０％であり、先端面１５ａの短辺の長さＬ４の長さが、乾燥前の木材の同方向の一辺の長さＬ５の２０〜３０％であり、ホゾ１５の仕口面１６からの突出高さＨが、３０〜５０ｍｍである。好ましい各部の寸法の一例を挙げれば、Ｌ２＝８５ｍｍ、Ｌ３＝１１５ｍｍ、Ｌ４＝３０ｍｍ、Ｌ５＝１１５ｍｍ、Ｌ７＝１５ｍｍ、Ｈ＝４５ｍｍである。

以上、本発明の乾燥木材の製造方法の一実施形態を主に説明したが、上述した実施形態において、乾燥前の芯持ち角材１Ａに穴１２，１２・・を形成する段階までは、木材の木口割れ防止方法の発明の一実施形態でもある。
尚、上記実施形態においては、木材の一つの木口面１１に合計４個の穴１２を形成したが、図４に示すように、ホゾ１５に対応する部分（２点鎖線で囲まれた矩形状部分）１５Ａの両側それぞれに穴１２を一つずつ形成しても良い。
また、穴１２は、乾燥すべき木材１Ａの二つの木口面それぞれに形成することが好ましいが、一つの木口面のみに形成することもできる。また、乾燥する木材は、正角材に代えて平角材でも良い。

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら制限されるものではない。

（試験例１）
スギの丸太から製材した直後の芯持ち角材（断面寸法１１５ｍｍ×１１５ｍｍ、長さ３００ｍｍ）１５本を試験材として用いた。
５本の試験材（実施例１）については、元口と未口の両木口面それぞれに、ドリルによって直径９ｍｍの穴をあけた。何れの木口面についても、穴の形成位置は、図２に示すように、隣接する２辺の中点同士を結ぶ線分の中点の位置とし、穴の深さｄは９ｃｍとした。残りの１０本（比較例１）の試験材については、何れの木口面にも穴をあけなかった。

１５本の上記試験材について、図５に示すスケジュールで高温乾燥を行った。図５に示すスケジュールは、木口に割れが生じやすいように、乾球温度１０５℃、湿球温度７８℃の条件を比較的長めとし、乾燥後の木材が、やや過乾燥ぎみとなるようにした。
乾燥後の木材の木口割れの程度を以下のように評価した。
即ち、乾燥後の各試験材を両木口面それぞれから９ｃｍの位置で切断し、切断面に割れが生じていないか否かを目視にて観察した。そして、切断面に割れが生じていた場合は、最大幅２ｍｍ未満で且つ長さ５０ｍｍ未満の中程度の割れがあるときは５ポイントを付与し、最大幅２ｍｍ以上又は長さ５０ｍｍ以上の大きな割れがあるときには１０ポイントを付与した。
表１に示すように、実施例及び比較例のぞれぞれについて、元口と末口とで別々に、各試験材に付与したポイント数を合計し、その合計したポイント数を、用いた試験材×１０ポイントで除して不良率を算出した。その結果を表１に示す。

（試験例２）
スギの丸太から製材した直後の芯持ち角材（断面寸法１３０ｍｍ×１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）２０本を試験材として用いた。
それらの試験材のうち、５本（実施例２）及び他の５本（実施例３）については、元口と未口の両木口面それぞれに、ドリルによって直径９ｍｍの穴をあけた。穴の形成位置は、実施例２及び３の何れについても、図２に示すように、木口面の隣接する２辺の中点同士を結ぶ線分の中点の位置とし、穴の深さｄは、実施例２については５ｃｍとし、実施例３については１０ｃｍとした。残りの１０本（比較例２）については、何れの木口面にも穴をあけなかった。

上記の２０本の試験材について、図６に示すスケジュールで高温乾燥を行った。乾燥後の木材（乾燥木材）の木口割れの程度を、試験例１と同様にして評価した。その結果を表２に示す。

試験例１及び２の結果から、本発明によれば、木口の材中心部以外に穴をあけることで、乾燥中に木材に木口割れが生じることを防止（低減）することができることが判る。

図１（ａ）は、木口面に穴をあけた木材を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、モールダー処理した乾燥後の木材を示す斜視図であり、図１（ｃ）は、ホゾを形成した乾燥後の木材を示す斜視図である。 図２は、木口面における穴の形成位置の詳細を示す木材の長手方向端面図である。 図３（ａ）は、木口面に穴をあけた木材を示す模式図であり、図３（ｂ）は、端部切断後の乾燥後の木材を示す模式図であり、図３（Ｃ）は、ホゾを形成した乾燥後の木材を示す模式図である。 図４は、本発明の他の実施形態を示す図である。 図５は、試験例１における乾燥スケジュールを示すグラフである。 図６は、試験例２における乾燥スケジュールを示すグラフである。 図７は、乾燥により木口割れが生じた木材を示す斜視図である。

符号の説明

１Ａ 木材（乾燥前）
１ 乾燥木材（乾燥後の木材）
１１ 木口面
１２ 穴
１３ 材中心部
１４ 材面
１５ ホゾ
１５ａ ホゾの先端面
１６ 仕口面

Claims (2)

1. 木口面における材中心部以外の部分に穴をあけた木材を高温乾燥させた後、
   高温乾燥後の木材の長手方向の端部に、前記穴を有する部分が切除されるようにホゾを形成することを特徴とする乾燥木材の製造方法。
2. 前記木材が角材であり、前記穴を、該角材の木口面における材中心部と四隅部それぞれとの間にあける、請求項１記載の乾燥木材の製造方法。

Images