JPH03184801A - 木材等の木***浸方法とその含浸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」 本発明は、木材等を改質した後、乾燥割れを防止するた
めに、楢脂液や樹油や修飾用化学物質や防虫剤等といっ
ノこ各種の含浸剤を含浸させるための木***浸方法とそ
のための含浸装置に関する。 「従来技術」 従来より、木材に防虫剤や、樹油を含浸させることが行
われていたが、近年になって、木材等に各種の化学物質
を含浸させることにより、天然木材の特性を改質する化
学修飾木材の研究が各方面でなされるようになった。例
えば、セルロースの水酸基を、アセチル基（−ＣＯＣＨ
３）やニトロ基（−Ｎｏ、）に置換する化学修飾によっ
て除く、いわゆるエステル化やエーテル化により木材を
プラスチック化する研究とか、木材に塩化バリウムとリ
ン酸水素アンモニウムを順次含浸させ、化学反応させて
無機質複合化木材（セラミックウッド）にする研究とか
、木材に有機含浸剤を含浸させて木質に可塑性を持たせ
、ある程度厳しい条件で加熱乾燥処理をしても割れない
木材にする研究等がそれである。これら、各種の含浸剤
を木材等に含浸させる方法は、大別して次の三つがある
。 第１が拡散浸透法であり、第２が煮沸処理法であり、第
３が減加圧処理法である。 第１の拡散浸透法は、木材等を含浸剤の溶解した水溶液
に浸漬し、溶質を拡散浸透させる方法である。これは異
種相聞の物質濃度か一様でない場合には、濃度を均一に
近つけようとする拡散現象が生じ、濃度差が大きいほど
拡散速度や、拡散量もその値が大きくなるという現象を
利用したものである。従って、木材が種々の溶液と接す
る時に、溶液に含まれる物質が木材表面から内部へと拡
散浸透していき、木材実質に吸着されるという方法であ
る。この拡散浸透法（特に二重拡散処理法の場合）は、
木材中を高含水率あるいは飽水状態にしなければならな
いが、この木材な飽水状態にするのが困難で、長い日時
（一般には約１〜６ケ月）がかかる欠点があった。 第２の煮沸処理法は、木材等を含水剤の水溶液中で煮沸
する方法である。普通は、５〜１０時間煮沸する操作を
、複数回繰り返す方法である。これは、煮沸による木質
変化、温度伝導変化、圧力変化、溶液の対流などによっ
て、含浸を促進させようとするものである。しかし、樹
種によっては、煮沸操作を繰り返しても含水率の向上し
ないものや、材色が変化してしまうものが多いなどの欠
点がある。 第３の減加圧処理法は、木材を一旦絶乾状態としたうえ
、木材原料を減圧雰囲気中に約３０分置き、その後、減
圧雰囲気中において木材等を含浸剤の溶解した水溶液に
浸漬し、それから加圧雰囲気にして約２時間から４時間
置くようにするという操作を数回繰り返す方法である。 この方法は、静水加圧力と木質内圧力の差異を利用した
含浸法である。これは前処理として木材を一旦絶乾状態
としな６づればならないが、その前処理ために長い日時
かかかること、また乾燥処理に際して割れが生じやすく
歩留まりが悪くなるなどの欠点がある。 「発明が解決しようとする問題点」 」二重のように、木材等に対する含浸法は、いずれも処
理に長時間かかったり、材色に変化がでたり、材質に変
化が出たり、割れたりする欠点があった。また、対象材
料の芯までむらなく含浸させることや、部分的な含浸と
いうことが困難であった。本発明は、木材等の組織構造
が持つ特性を考慮し細胞腔［仮導管（針葉樹）、道管要
素（広葉樹）、樹脂道など］を利用して木材の木口から
の強制的な加圧注入と強制的な吸引注入を組み合わせ、
含浸液を通水させ、そこからむらのない含浸を任意の範
囲において迅速に行なう含浸法と、その含浸法を具現で
きる簡単な含浸装置を提供せんとするものである。 「問題点を解決する手段」 上記技術的課題を解決する手段は、次の通りである。 特許をうけようとする第１発明は、木材等の木***浸法
である。 含浸剤圧入部と含浸剤吸引部とからなる含浸装置を用意
し、前記含浸装置の含浸剤圧入部を木材等の幹軸方向に
対して横断するよう切断した一方の木口面に固定し、他
方の横断するよう切断した木口面には含浸剤吸引部を前
記含浸剤圧入部と相対応するように位置決めして固定す
る。そうしておいて、まず前記含浸剤吸引部を作動させ
て、対応した木口面の細胞腔およびそれと連通ずる細胞
腔内を負圧にするとともに、引き続き前記含浸剤圧入部
を作動して、対応する木口面の細胞腔およびその連通ず
る細胞腔内に含浸剤を加圧注入するようにする。すると
、含浸剤圧入部から圧力によって強制的に注入された含
浸剤は対応する木口面より連通し、しかも吸引されてい
る細胞腔に沿って急速に移動し、含浸剤吸引部から流れ
出る。尚、必要に応じて前記含浸剤吸引部による吸引と
前記含浸剤圧入部による加圧注入とを繰り返すようにす
る。これによって含浸剤を当該対応する細胞腔およびそ
の連通ずる細胞腔に沿って木材の芯まで急速にしかも均
一に含浸させるようにしたことを特徴とする木材等の含
浸方法である。 特許を受けようとする第２発明は、木材等の含浸装置で
ある。それは木材等の当接面に含浸領域開口部を設けた
気密性蓋体と当該気密性蓋体と連結した含浸剤加圧供給
装置とからなる含浸剤圧入部と、木材等の当接面に含浸
領域開口部を設けた気密性蓋体と当該気密性蓋体と連結
した減圧機とからなる含浸剤吸引部と、含浸剤圧入部と
含浸剤吸引部とを木材等に固定する固定具と、含浸剤加
圧供給装置と減圧機との作動を制御する制御部とから構
成されている。 「作　用」 本願発明の原理は、木材の構造を研究し、その特性を利
用して強制的に所定方向への急速な含浸を実現させるも
のである。 木材には、第１表に示したように、大別すると、針軸の
方向に配列する組織と、髄から外方へ放射状に配列する
組織という２つの組織がある。 この木材の構造をよく観察すると、つぎのようなことが
解る。 ■　木材の全体構造は、量的に見ても種類的に見ても、
針軸の方向に配列する組織の方が髄から外方へ放射状に
配列する組織に比較して格段に多くなっている。 ■　針葉樹の大部分（９６％）を占める仮導管は、輪軸
方向に細長い紡錘形をした細胞で、水分通道の働きがあ
るので、含浸液の仮道管を介しての輪軸方向への通水と
含浸が迅速である。 ■　放射柔細胞など放射状に配列する組織もあるが、こ
れらはいずれも小形で、量も少ないうえ、細胞壁には壁
孔があって、含浸液が浸透しにくくなっている。 ■　広葉樹材を構成する大部分を占めているのが、道管
要素である。道管要素は、細胞が縦に連なったもので、
その上下両端部には穿孔という穴が開いており、水分通
導機能がある。したがって、この道管要素を利用すれば
、強制的に含浸液を迅速通水することが可能である。 ■　放射細胞など広葉樹材にも放射状に配列する組織が
あったが、細胞間には分野壁孔などかあって、放射方向
には含浸しにくい構造になっている。 ■　道管や仮仮導管の側壁面には有縁壁孔があり、柔細
胞と真正繊維の壁面には単壁孔があるが、これら壁孔は
、急激に負圧になったり、異物の含浸液が侵入しようと
すると孔を閉めてしまい、滲み込まないように機能する
。 このような特性から、木口面に露呈する細胞腔［仮導管
（針葉樹）、道管要素（広葉樹）、軸方向柔細胞］およ
びこれに連通ずる組織を利用して一方から加圧注入し、
他方から吸引するようにすれば、組織内にあった自由水
が移動排出し、これに代ね−〕て含浸液が急速に通水し
て、入れ替わる。２：のＪ二うに、細胞腔を利用すれば
、木材のどんなに深部であっても木材構造の大部分（９
０％以上）に含浸液を迅速に含浸することができること
が解った。また、その細胞腔周辺への含浸もこの通水細
胞腔を起点に行われることになるので、木材の芯部なと
表面から深く入ったところでも、均一な含浸を迅速に行
うことができる。しかも細胞腔を利用して強制通水をし
ない範囲には、含浸液が壁孔を通して周辺に滲み出した
り、含浸することはほとんどなく、結合水が拡散して含
浸液が滲み込むようになるまでには長時間を要するもの
であることから、強制通水処理の有無によって、木材の
任意の部分に対して部分含浸を簡単に行えることも分か
った。本発明の場合、含浸剤圧入部１と含浸剤吸引部２
とからなる含浸装置を用意し、これを木口の全部ではな
く任意の部分に装着すれば、簡単に部分含浸が出来るこ
とになる。 尚、実験の結果では、確実な含浸剤の通水のためには加
圧注入力より、吸引力の方が細胞腔へ有効な働きをして
いることが解った。 「実施側」 〈実施例■〉 第】図は、本発明に係る含浸装置の構成を示す説明図で
ある、当該含浸袋Ｗば、含浸剤圧入部１と含浸剤吸引部
２と　固定具１０と制御部１１とからｌ′ｔフ（いる。 前記含浸剤圧入部１は、木材等）＼、の当接面に含浸領
域開口部４を設けた気密性蓋体５と当該気密性蓋体５と
連結した含浸水剤加圧（、＋１給袈ば６とからなる。 また、前記含浸剤吸引部２は、木材等への当接翻モ、、
′言浸領域開ロ部７か没けｊ・気密性蓋体８と連結しに
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動量〕用？卸ぐろよ”目」荷１戊Ａれ（）１こ・。 第２図け′！ｊ該含浸浸置、ハ他実施例で・、含浸剤圧
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７し気密性蓋体５の全面ではなく一部とするようにした
ものである。上下両木口面に固着する固気密性蓋体Ｊ５
．８の含浸領域開口部４．７はそれぞれ、相対応する形
状に構成されている。このような部分的に開口部を有す
る含浸剤圧入部１と含浸剤吸引部２とを用意すると、木
材等の対応する部分含浸を簡単に行うことができる。 本願発明は、このような含浸剤圧入部１と含浸吸引部２
とからなる含浸装置を用意し、前記含浸装置Ｊ１含浸剤
圧入部】を木ナオ等３の輪軸方向に対しτ横断才ろよう
切断した一方の木口面３ａに固’ｉｌ′ｌｔｉ、　０４
・用いで固定し、他−ぢの木口面３ｂには含ジδＩＩ吸
ｉ’１Ｍ２を前記含浸剤圧入部】と相対応す５ように判
定具１０を用、／′Ｘ−こ固定する。 その）、′りで、減圧機９を作動させることにより前記
含浸剤ｌス引部２を作動させて、対応した木口面δ・Ｄ
細胞腔およびその連通ずる細胞腔３ｃ内を負圧ケる　は
ぼ同時に含浸剤加圧供給装置６を作′１１．ｌＩさせＬ
二とにより、前記含浸水剤圧入部１を作動し丁、ン・す
応する木Ｌ−Ｊ面３ａの細胞腔およびその連通ずる細胞
腔３ｃ内に含浸剤を加圧注入するようにする。 このように、木材等の一方の木口面から吸引するととも
に、他方の木口面から含浸剤を加圧注入するようにする
ことによって、中にある自由水を強制的に吸引して抜き
とり、続いて含浸剤が細胞腔中に注入し通過し排出する
。このように細胞腔内が含浸剤によって満され循環状態
となるため、木材が２〜３ｍあるものでも、その強制的
に吸引、注入された範囲については全長にわたって芯部
にまで含浸剤が行き渡った状態となる。 尚、このときの吸引力は１０−３ｍｍＨｇ程度の真空、
加圧力は１〜５気圧くらいのそんなに高くない圧力の方
が望ましい。 しかも、必要に応じて、前記含浸剤吸引部２による吸引
と前記含浸剤圧入部１による加圧注入とを繰り返し、こ
れによって含浸剤を当該木材等３の対応する細胞腔３ｃ
に沿って含浸させるようにすれば、より確実に木材等の
含浸をさせることができる。 尚その際、細胞腔の隣接する細胞壁には壁孔があるが、
吸引による負圧力や加圧注入による加圧力が負荷される
と閉じて、かえって隣接細胞への浸透を防止する作用を
する。このため本発明にかかる含浸方法を行った場合に
は含浸剤が周囲に滲み出ることはほとんどなくその境界
線が明確に区別できる。（参考写真） このように、本発明に係る含浸方法の特徴として次のよ
うなことが解った。 ■　細胞腔を利用した効率的な含浸を起こさせるもので
あり処理時間が短い。 ■　使用圧力も低いので従来の減、加圧含浸装置に比べ
て装置が簡単であり、この設備費も安価になる。 ■　従来含浸が困難とされていた芯部まで全面−様に含
浸させることができるようになった。 ■　また、ポリエチレングリコール３０％溶液のような
高粘性流体の含浸も可能となった。 従来の滅、加圧含浸装置を用いた場合と、本発明とを比
較した場合の特徴の差量は表２に表した通りである。（
表２参照） 次に、本発明者は、本発明に係る含浸装置と含浸方法に
より高粘性流体の含浸状態を確認する実験を行った。 これは高粘性流体としてポリエチレングリコール３０％
水溶液に着色顔料を混合し４〜５ｋｇｆ／ｃｒｒｉ″の
加圧条件で数時間圧力保持しその間溶液を循環させる。 そしてその時の含浸の程度を観察した。 その結果は、表３に示した通りである。この実験で解っ
たことは細い道管組織まで含浸するには、ある程度の保
持時間が必要であること。太い道管組織から細い道管へ
浸透するには４〜８時間必要であること。負荷圧力は余
り高くせず、一定圧で長時間保持するのが有効であるこ
と、などであった。 また、ポリエチレングリコール３０％水溶液を木材等に
含浸させる方法について本発明に係る木***浸力と温浴
拡散含浸力および、高圧加圧含浸力とを比較してみた。 その結果、本含浸方を採用した木材についてはそれを大
気中で１７０℃で８時間熱処理したものは。割れが−切
なかったが、他の２含浸方においてはいずれも同条件で
熱処理した場合、中央断面割れを発生させた。 これは本発明の含浸力は芯部まで均一に充分含浸させて
いる結果によるものと思われる。 「効　果」 本願第１発明は、叙上のように木材等の成長方向に対し
て交叉するよう切断した一方の木口面に含浸剤圧入部を
固定し、他方の木口面には含浸剤吸引部を前記含浸剤圧
入部と相対応するように固定し、前記含浸剤吸引部を作
動させて、細胞腔およびその連通ずる細胞腔内を負圧に
するとともに、前記含浸剤圧入部を作動して、細胞腔お
よびその連通ずる細胞腔内に含浸剤を加圧注入するよう
にしたので、含浸剤は、含浸剤圧入部側から含浸剤吸引
部側へ強制的に移動する。この強制的な加圧注入と強制
的な吸引注入を組み合わせによって、木材の芯部まで迅
速に、且つむらなく含浸剤が行き渡る。特に木材等の成
長方向に対して交叉するよう切断した一方の木口面に含
浸剤圧入部を固定し、他方の木口面には含浸剤吸引部を
前記含浸剤圧入部と相対応するように固定したので、含
浸剤の強制移行力が作用する方向は細胞壁にかこまれた
導管の方向や、細胞の水分移行方向とほぼ一致している
ので、含浸剤の移行が円滑且迅速であるし、木質の組織
を無理に壊すことがない。また、囲んでいる細胞壁の外
には、含浸剤が殆ど移行しないで、所定の範囲以上には
不用意ににじむことがない。その結果、従来困難とされ
ていた部分的含浸も可能となった。 更に、必要に応じて、前記含浸剤吸引部による吸引と前
記含浸剤圧入部による加圧注入とを繰り返ことによって
含浸剤を当該木材等の対応する細胞腔およびその連通ず
る細胞腔に沿って、確実に゛むらなく含浸させることが
可能となった。 次に、本願第２発明は、木材等への当接面に含浸領域開
口部４を有し、含浸剤加圧供給装置と連結した含浸剤圧
入部と、木材等への当接面に含浸領域開口部を有し、減
圧様連結した含浸剤吸引部と、当該含浸剤圧入部と含浸
剤吸引部とを木材等に固定する固定具と、前記含浸剤加
圧供給装置と減圧機との作動を制御する制御部といった
、単純な構成部品からなる装置であるので、使いやすく
安価である。また、どんな態様にも、その態様に合わせ
て、自由に取り付けできるので、汎用性に富んでおり実
用性が高い装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明に係る木材等の含浸方法とその含浸装
置の構成を示す説明図で、第２図は含浸装置の要部（含
浸剤圧入部と含浸剤吸引部）の他実施例を示す縦断説明
図で、第３図は第２図に示した含浸剤圧入部と含浸剤吸
引部の当接面に形成した含浸領域開口部の実施例を示す
平面図である。 「符合の説明」 １　・・・含浸剤圧入部、 ２　・・・含浸剤吸引部、 ３　・・・木材等、 ４　・・・含浸領域開口部、 ５　・・・気密性蓋体、 ６　・・・含浸剤加圧供給装置、 ７　・・・含浸領域開口部、 ８　・・・気密性蓋体、 ９　・・・減圧機、 １０・・・固定具、 １１・・・制御部。 特許出願人　高橋　秀明

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）含浸剤圧入部と含浸剤吸引部とからなる含浸装置
   を用意し、前記含浸装置の含浸剤圧入部を木材等の幹軸
   方向に対して横断するよう切断した一方の木口面に固定
   し、他方の横断するよう切断した木口面に含浸剤吸引部
   を前記含浸剤圧入部と相対応するように固定し、前記含
   浸剤吸引部を作動させて、対応した木口面の細胞腔およ
   びそれと連通する細胞腔内を負圧にするとともに、前記
   含浸剤圧入部を作動して、対応する木口面の細胞腔およ
   びその連通する細胞腔内に含浸剤を加圧注入するように
   し、必要に応じて、木口面に対する前記含浸剤吸引部に
   よる吸引と、相対応する木口面への前記含浸剤圧入部に
   よる加圧注入とを繰り返し、これによって含浸剤を当該
   木材等の対応する細胞腔およびそれに連通する細胞腔に
   沿って含浸させるようにしたことを特徴とする木材等の
   木***浸方法。
2. （２）木材等の当接面に含浸領域開口部を設けた気密性
   蓋体と当該気密性蓋体と連結した含浸剤加圧供給装置と
   からなる含浸剤圧入部と、 木材等の当接面に含浸領域開口部を設けた気密性蓋体と
   当該気密性蓋体と連結した減圧機とからなる含浸剤吸引
   部と、 当該含浸剤圧入部と含浸剤吸引部とを木材等に固定する
   固定具と、 前記含浸剤加圧供給装置と減圧機との作動を制御する制
   御部とからなる含浸装置。