JPH07132505A

JPH07132505A - 木材の改質方法

Info

Publication number: JPH07132505A
Application number: JP30577493A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Morishita; 滋森下; Takashi Ono; 敬小野
Original assignee: MOKUZAI SEINOU KOJO GIJUTSU KE; MOKUZAI SEINOU KOJO GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: MOKUZAI SEINOU KOJO GIJUTSU KE; MOKUZAI SEINOU KOJO GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】材内の深部にまでの耐朽性、防虫性、防火
性、寸法安定性等の所望の改質処理が施されている木材
を得る。【構成】木材３を木材成分のリグニンの軟化温度以上
の熱水１中でプレス装置により圧縮率が10〜50％でもっ
て少なくとも５回の横圧縮処理を行って、木材の細胞膜
を破壊させることなく細胞膜の壁孔部周囲と壁孔膜を破
壊させることにより木材本来の復元力を維持させた状態
で材内に浸透空隙部の拡大を図る。しかるのち、減圧状
態で乾燥して処理木材を得たのち、この処理木材にその
内部の浸透空隙部を通じて耐朽剤、防虫剤、合成樹脂剤
等の所望の処理液を深部にまで多量、含浸させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木材本来の強度を損な
うことなく乾燥性や薬剤等の注入性などを改善する木材
の改質方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】木材、特に杉や檜その他の針葉樹材は、
その優れた強度、通直性等により各種構造材として使用
されている。一方、木材には寸法安定性や防腐防蟻性、
変色、耐摩耗性、処理液注入性等に問題点があり、従来
から、このような問題点に鑑みて各種の改質処理方法が
開発されている。例えば、寸法安定性や防腐防蟻性を付
与する方法として煮沸法、薬剤注入法、合成樹脂注入法
等が採用されており、また、木材中のアク成分や樹脂分
による変色、褪色を防止する方法として低温の処理液中
で木材をプレスにより圧縮させる方法が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
煮沸法や薬剤注入法、合成樹脂注入法によれば、厚みの
大なる板や大径の角材等の木材、特に該木材が針葉樹材
の場合においては、木材中の樹脂分や心材部の壁孔閉鎖
等によって表層部はともかく、内部まで充分に改質処理
することができないという問題点がある。一方、後者の
方法は、家具に使用される桐材等の広葉樹材に対しての
変色防止処理として従来から採用されているが、針葉樹
材に対してこの処理方法を用いると、針葉樹を構成する
リグニン、ヘミセルロースは軟化せず、アク成分や樹脂
分を除去することができても壁孔膜等は破壊しないため
に、乾燥性や薬剤等の注入性を改善することができない
という問題点があった。本発明はこのような問題点を全
面的に解消し、木材本来の強度を損なうことなく内部に
まで乾燥性や薬剤等処理液の注入性などを改善し得る木
材の改質方法の提供を目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の木材の改質方法は、木材を70〜160 ℃の熱水
中に浸漬して軟化させた後、該熱水中で木材に圧縮率10
〜50％の横圧縮処理と圧縮後における徐圧を少なくとも
５回以上繰り返し行い、しかるのち、減圧状態で乾燥す
ることを特徴とするものである。なお、熱水としては、
請求項２に記載したように、染料その他の着色剤又は漂
白剤を含んだものを用いてもよい。

【０００５】さらに、本発明の請求項３に記載した発明
は、上記方法によって得られた木材に処理液を注入した
のち乾燥することを特徴とするものであって、処理液と
しては請求項４に記載したように、防腐剤、防虫剤、防
火剤のうちのいずれか１つ以上を使用することができ、
また、請求項５に記載したように、溶剤により希釈され
た合成樹脂液を用いることができる。

【０００６】

【作用】木材を熱水中に浸漬すると、その含水率の増加
に伴って木材成分のヘミセルロースやリグニン等の軟化
温度が低下し、70〜160 ℃の熱水によって容易に軟化す
る。この場合、熱水に染料その他の着色材又は漂白剤を
含ませておけば、木材を着色したり、漂白処理を行うこ
とが可能となる。さらに熱水中において該木材に圧縮率
10〜50％の横圧縮処理を５回以上繰り返し行うと、この
圧縮率の範囲内においては木材の細胞膜が殆ど破壊され
ることなく圧縮され、細胞膜の壁孔部に圧縮応力が集中
して該孔壁部周囲及び閉鎖している壁孔膜を破壊するも
のである。

【０００７】さらに、この横圧縮処理と圧縮後における
徐圧処理とを５回以上繰り返し行うことによって木材細
胞中の熱水浸透通路が拡大すると共に細胞膜が殆ど破壊
されていないので木材の復元性が損なわれず、そのた
め、熱水が木材の深部にまで容易に浸透する。そして、
横圧縮処理後、減圧状態で乾燥すると、煮沸処理された
ものよりもかに短時間で乾燥し、熱による変色がなく
かつ能率の良い改質が可能となる。また、得られた改質
木材を減圧雰囲気中で減圧すると、その材内圧力降下が
短時間で行われ、爾後における合成樹脂注入処理等が内
部にまで確実に行うことができるものである。

【０００８】このように処理された木材に上記のような
防腐剤、防虫剤、合成樹脂液等の所望の処理液を注入す
ると、木材細胞中の浸透通路が拡大処理されているの
で、処理液が内部にまで容易に浸入し、目的に応じた物
性に改質された木材を得ることができる。なお、処理液
の注入方法としては、減圧法、加圧法、減圧加圧法等、
一般に知られた方法が採用される。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例を詳しく述べると、図
１は本発明方法を実施するためのプレス装置を示すもの
で、オートクレープ内の熱水１中に設置されてあり、木
材を収納する圧縮用治具２と、該圧縮用治具２内の木材
３を圧縮させるプレス盤４と、このプレス盤４の作動用
プレスシリンダ５とからなり、木材３とプレス盤４の下
面との間には厚みの相違によって圧縮率を変えるための
ディスタンスバー６を介在させるように構成している。

【００１０】このプレス装置の圧縮用治具２内に杉、
檜、或いはベイツガ等の厚板ないしは角柱形状の木材３
をセットし、70〜160 ℃の熱水１中で適宜時間加熱軟化
させた後、プレスシリンダ５を作動させてディスタンス
バー６を介し、木材３を圧縮率が10〜50％の範囲内とな
るように横圧縮処理を施した。この横圧縮処理によって
木材３はその細胞膜が殆ど破壊されることなく圧縮さ
れ、細胞膜の壁孔部に圧縮応力が集中して該孔壁部周囲
及び閉鎖している壁孔膜が選択的に破壊される。

【００１１】なお、圧縮率を50％以上にすると、木材３
の細胞膜に破壊が生じて木材本来の復元性が低下すると
共にセルロースが破壊された場合には強度上の低下も生
じるので好ましくない。また、熱水の温度が70℃以下で
は、木材３の含水率が高くてもリグニンの軟化温度に達
していないので、プレス効果を発揮させることができな
い。一方、熱水の温度が160 ℃を越えると、木材成分の
セルロースの軟化温度は約220 ℃であるので復元性には
あまり問題はないが、材の変色が生じ易くなるので、上
記温度範囲に設定された熱水１を使用するものである。

【００１２】この横圧縮処理後、プレス盤４による加圧
力を徐々に低下させると、木材３はその徐圧に応じて膨
大、復元していくと共にその復元時に熱水１が木材３内
に浸透する。この浸透性はプレス装置による横圧縮処理
の回数によって差が生じ、その回数が１、２回程度では
不充分であるが、５回以上行うと充分な浸透性が得られ
且つ30回以上の横圧縮処理を施しても急激な浸透量の増
大はみられない。なお、熱水中に染料その他の着色剤又
は漂白剤を含有させておけば、木材を着色したり、漂白
処理することができる。

【００１３】こうして、熱水１中において木材３にプレ
ス装置による横圧縮処理と圧縮後における徐圧処理とを
５回以上行ったのち、オートクレープから取り出し、次
いで減圧槽内に設置した熱盤上に該木材３を載置して減
圧乾燥した。乾燥日数は、熱盤の温度、減圧条件によっ
て相違はあるが、木材３は上記横圧縮処理によって細胞
膜の壁孔部周囲及び閉鎖している壁孔膜が破壊されてい
るので、含浸している水分が円滑に外部に蒸散し、内部
まで短時間で乾燥するものである。

【００１４】次いで、このように処理された木材に耐朽
性、防虫性、防火性、寸法安定性、さらには機械的性質
等を使用目的に応じて付与する。即ち、防腐、防虫性、
防黴性、防火性等を付与したい場合には、防腐剤、防虫
剤、防黴剤、防火剤等の処理液のうち、いずれか１つ以
上を選択して上記処理木材に該処理液を注入後、乾燥さ
せる。

【００１５】防腐剤、防黴剤としては、水溶性のものに
フッ化物（NaF)、砒素化合物(NaHAsO₄) 、クロム化合物
(K₂Cr₂O₇) 、フェノール類などがあり、油溶性のものに
ペンタクロルフェノール、トリクロルフェノール、ニト
ロフェノールなどがあり、また、防虫剤としては上記の
他にアルドリン、テルドリン、トフサフェンなどがあ
る。さらに、防火剤としてはリン化合物、りん窒素化合
物、ハロゲン化合物等が用いられ、寸法安定化剤として
はアセチル化剤、ホルマール化剤、ポリエチレングリコ
ールが適している。一方、処理された木材に機械的性質
を付与するために注入される処理液としてはフエノール
樹脂、塩化ビニール樹脂、ＭＭＡ樹脂、ポリエステル樹
脂等の合成樹脂剤がある。

【００１６】このような処理液において、防腐剤、防虫
剤、防火剤等は上記処理木材に注入後、溶剤を除去すれ
ばよいが、加熱乾燥を行うと効力が低下したり、材に変
色を生じさせるものがあるので、真空乾燥等、低温での
乾燥によって処理することが好ましい。一方、木材に機
械的性質を付与するために注入する合成樹脂液において
は、フェノール等のように溶剤で希釈している処理液で
は溶剤の除去後、加熱処理するものである。これは溶剤
で希釈することによって材内への合成樹脂液の浸透性を
良くしているものであり、大部分の合成樹脂液がこの処
理方法に採用されるが、浸透性の良い低粘度の合成樹脂
液の場合には木材に注入後、加熱処理を施せば良い。

【００１７】処理液の注入に際して、木材は予め上述し
たように、70〜160 ℃の熱水中に浸浸された状態で圧縮
率10〜50％の横圧縮を少なくとも５回以上繰り返し行わ
れたのち、減圧乾燥されたことによって、その細胞膜の
壁孔部周囲及び閉鎖している壁孔膜が破壊されて細胞中
の浸透通路が拡大処理されているので、処理液を内部に
まで容易に浸透させることができるものである。

【００１８】次に、内部にまで処理液の注入が行えるよ
うに木材そのものを上述したように改質処理する具体的
な試験例と比較例を示す。まず、本発明の試験例として
120℃の熱水中に設置したプレス装置に4.5cm ×10.5cm
×90cmの厚板形状のベイツガを供試体としてセットし、
この熱水中で60分間、加熱軟化させたのち、プレス厚規
制用ティスタンスバーを用いて10％の横圧縮を行った
後、徐圧した。同様に、上記熱水中で同一形状、同一材
料の供試体にそれぞれ30％、50％の横圧縮を行った後、
徐圧した。

【００１９】図２〜図４は自然縦浸透測定方法による浸
透試験結果を示すもので、図２は10％の横圧縮処理、図
３は30％の横圧縮処理、図４は50％の横圧縮処理を行っ
た結果であって、その横軸に記載したＣは熱水中で処理
する前の未処理材を示し、プレス回数Ｏは同一条件の熱
水中で処理した場合の煮沸材（全て同一形状、同一材料
である）を示している。この試験結果からも明らかなよ
うに、煮沸処理は未処理材に比べて煮沸時における水分
浸透量がやゝ改善されているがその量は極めて少ない。
一方、煮沸処理に比べて熱水処理とプレス処理とを併用
した供試体においては、浸透性の改善効果が見られるが
プレス回数が少ないと横圧縮率によって浸透量に差が生
じている。そして、プレス回数が５回以上になると圧縮
率による差が小さくなり且つ充分な浸透量が得られる。

【００２０】図５は上記未処理材、煮沸材、プレス処理
材を熱盤減圧乾燥した試験結果を示すものである。図に
おいて、実線は未処理材、二点鎖線は煮沸材、点線は横
圧縮率30％の処理材、一点鎖線は横圧縮率50％の処理材
を示す。この図から、熱水中でプレス処理を施した処理
材は煮沸処理のみでは得られない乾燥速度の向上が見ら
れる。

【００２１】図６は上記乾燥後の材の中央に減圧センサ
ーをセットし、材を減圧室内の減圧雰囲気中で減圧処理
した場合の材内の減圧経過を求めたものである。図中、
丸印は未処理材、三角印は煮沸材、四角印は横圧縮率30
％の処理材、黒四角印は横圧縮率50％の処理材を示す。
この図から、材内の減圧速度は煮沸材においても相当向
上しているが、プレス処理を施した処理材はさらにその
減圧速度が加速され、所定の減圧度に達するのに煮沸材
の１／３、未処理材の１／６以下の時間で行うことがで
きる。

【００２２】図７は上記未処理材、煮沸材、減圧乾燥後
の処理材に60mmHgの減圧下で30分、５Kg/cm²の加圧下で
15分間、清水の注入処理を行い、それぞれの重量増加率
を求めた減圧加圧注入試験結果を示すものであって、そ
の横軸に記載したＣは熱水中で処理する前の未処理材、
プレス回数Ｏは同一条件の熱水中で処理した場合の煮沸
材を夫々示している。この試験結果からも明らかなよう
に、未処理材や煮沸材に比べて処理材の重量増加率が大
きく、また、プレス条件よりもプレス回数によって注入
性が改善されている。この注入性の向上は通気性同様
に、プレス処理の際に生じる木材の壁孔膜等の破壊によ
る結果であると考えられる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の木材改質方法によ
れば、木材を70〜160 ℃の熱水中に浸漬して軟化させた
後、該熱水中で木材に圧縮率10〜50％の横圧縮処理と圧
縮後における徐圧を少なくとも５回以上繰り返し行い、
しかるのち、減圧状態で乾燥するので、温度が70〜160
℃の熱水によって木材成分のヘミセルロースおよびリグ
ニン等を容易に軟化させることができ、その上、熱水中
での横圧縮処理は圧縮率を10〜50％でもって５回以上繰
り返し行うので、細胞膜を殆ど破壊させることなく孔壁
部周囲と壁孔膜を集中的に破壊させることができる。

【００２４】従って、木材本来の復元性が殆ど損なわれ
ることがない上に孔壁部周囲と壁孔膜の破壊によって木
材細胞中の熱水浸透通路が拡大して木材内部までの浸透
性が向上し、横圧縮処理後の徐圧時に木材の復元によっ
て熱水を円滑且つ効率よく浸透させることができると共
に、横圧縮処理後における減圧乾燥時には水分等の発散
を短時間で行わせることができ、内部まで改質された木
材を能率よく製造し得るものである。

【００２５】このように木材への浸透性が良好で材内減
圧が容易に行われるため、防腐剤、防虫剤、防火剤、或
いは合成樹脂液等の所望の処理液を内部にまで短時間で
浸透させることができ、その注入量も浸透通路の拡大に
よって無処理材の1.7 倍以上まで増大させることができ
て、優れた改質木材を能率よく製造し得ると共に、従来
から行われているインサイジング等による材内への処理
液の浸透法とは異なって、木材表面を損傷させることが
ないので、外観の美麗な改質木材を得ることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱水中のプレス装置の簡略縦断面図、

【図２】圧縮率10％の処理材と未処理材、煮沸材との浸
透量比較線図、

【図３】圧縮率30％の処理材と未処理材、煮沸材との浸
透量比較線図、

【図４】圧縮率50％の処理材と未処理材、煮沸材との浸
透量比較線図、

【図５】減圧乾燥試験結果の比較線図、

【図６】減圧経過試験結果の比較線図、

【図７】減圧加圧注入支点結果の比較図。

【符号の説明】

１熱水２圧縮用治具３木材４プレス盤６ディスタンスバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木材を70〜160 ℃の熱水中に浸漬して軟
化させた後、該熱水中で木材に圧縮率10〜50％の横圧縮
処理と圧縮後における徐圧を少なくとも５回以上繰り返
し行い、しかるのち、減圧状態で乾燥することを特徴と
する木材の改質方法。
【請求項２】熱水が染料その他の着色剤又は漂白剤を
含んだものであることを特徴とする請求項１記載の木材
の改質方法。
【請求項３】木材を70〜160 ℃の熱水中に浸漬して軟
化させた後、該熱水中で木材に圧縮率10〜50％の横圧縮
処理と圧縮後における徐圧を少なくとも５回以上繰り返
し行い、しかるのち減圧状態で乾燥し、次いで、処理液
を注入したのち乾燥することを特徴とする木材の改質方
法。
【請求項４】処理液が防腐剤、防虫剤、防火剤のうち
のいずれか１つ以上からなることを特徴とする請求項３
記載の木材の改質方法。
【請求項５】処理液が溶剤により希釈された合成樹脂
液であることを特徴とする請求項３記載の木材の改質方
法。