JP2000246706A - 木材圧縮加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅端面形状が優れた圧縮木材を得るようにし
た木材圧縮加工方法及び装置を提供する。 【解決手段】 原料木材１１を圧延する圧延ロール３，
４の周面に、原料木材１１の幅寸法と略同一の間隔Ｌを
有する案内溝５，６を設け、原料木材１１の幅方向両側
面を拘束バー９，１０で挾持して、拘束バー９，１０を
圧延ロール３，４の案内溝５，６に嵌合させて原料木材
１１と拘束バー９，１０とを一緒に圧延ロール３，４に
送り込むことにより、原料木材１１を幅方向に拘束しな
がら圧延して圧縮木材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材圧縮加工方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】木材を圧縮して、圧縮状態のまま固定す
ることができれば、木材の硬度が上昇する等、木材の性
質を変えることができ、よって低級な木材から高級な木
材を製造することができる。

【０００３】木材を圧縮する場合、一般に、プレスによ
る手段と、圧延による手段とが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プレスによって木材を
圧縮する場合には、プレス荷重を掛けたままの状態で長
時間放置することによって木材を圧縮状態で固定するこ
とができるので、満足の行く製品を作ることが出来る反
面、圧縮しようとする木材と同じかそれ以上の大きさの
金型を用意する必要があるため、基準寸法が３ｍや６ｍ
や９ｍ等といった長尺の板材等を圧縮加工するのには向
いていないという問題があった。

【０００５】又、圧延によって木材を圧縮する場合に
は、基準寸法が３ｍや６ｍや９ｍ等の長尺の板材等を圧
延ロール間に通して連続的に圧延することにより容易に
圧縮できる反面、木材の変形は金属材料のような塑性変
形ではなく粘弾性変形であるため、圧延ロール間のロー
ルギャップを出た木材は変形が徐々に回復して殆ど元の
状態に戻ってしまうことから、単に圧延ロールを通すだ
けでは高い圧縮率を得ることができなかった。そのた
め、圧延機を複数スタンド設けて繰返し圧延することが
行われているが、このようにした場合でも、最終的に得
られる圧縮率は２０％程度であり、木材全体の改質に必
要な５０％以上の圧縮率を得るには遠く及ばなかった。

【０００６】このような課題を解決する方法として、本
特許出願人は特願平１０−６３２２５号の特許を出願し
た。かかる特許では、圧延ロールの下流側において、圧
延ロールで圧縮した圧縮木材の回復を固定する固定手段
の技術を開示した。

【０００７】この既出願の特許によれば、高い圧縮率で
の圧縮を行っても殆ど回復することがない圧縮木材を製
造することができる。

【０００８】しかし、上記既出願の発明では、圧縮する
方向と直角の幅方向端面に、圧縮時における膨らみよる
はみ出しが生じ、圧縮木材の幅端面形状が悪化するため
に幅端面を整形加工する必要があり、このために工程数
が増加するとともに、歩留まりが低下するという問題が
考えられる。

【０００９】本発明は、上述の実情に鑑みてなしたもの
で、幅端面形状が優れた圧縮木材を得るようにした木材
圧縮加工方法及び装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、原料木材を圧
延する圧延ロールの周面に、原料木材の幅寸法と略同一
の間隔を有する案内溝を設け、原料木材の幅方向両側面
を拘束バーで挾持して、拘束バーを圧延ロールの案内溝
に嵌合させて原料木材と拘束バーとを一緒に圧延ロール
に送り込むことにより、原料木材を幅方向に拘束しなが
ら圧延して圧縮木材を得ることを特徴とする木材圧縮加
工方法、に係るものである。

【００１１】又、上記方法で圧延した圧縮木材を、拘束
バーの間隔を保持して挾持したまま拘束固定するように
してもよい。

【００１２】本発明は、原料木材を圧延ロールで圧延し
て圧縮木材を得る木材圧縮加工装置であって、原料木材
の幅寸法と略同一の間隔を隔てて外周面の軸方向２ヶ所
に案内溝が形成された圧延ロールと、圧延ロールの各案
内溝に嵌合し、原料木材を挾持して圧延ロールに送り込
むようにした拘束バーと、圧延ロールの入側に設けら
れ、拘束バーの互いの対向面の間隔が案内溝の間隔と同
一になるように拘束バーの移動を平行に案内する入側案
内台と、圧延ロールの出側に設けられ、拘束バーの互い
の対向面の間隔が案内溝の間隔と同一になるように拘束
バーの移動を平行に案内し且つ圧延ロールのロールギャ
ップに対して所要の戻し率を加味した拘束間隔を有して
圧縮木材を拘束するようにした拘束固定装置と、を備え
たことを特徴とする木材圧縮加工装置、に係るものであ
る。

【００１３】上記手段において、拘束バーの互いの対向
面に、原料木材の圧延による幅端面の膨らみを逃がすた
めの所要深さの凹溝を形成してもよく、拘束固定装置
は、原料木材を圧縮する方向の上下に２つ割れの下部台
と上部台とから構成されていてもよく、又、加熱手段を
備えていてもよい。

【００１４】上記手段によれば、以下のような作用を有
する。

【００１５】即ち、本発明の木材圧縮加工方法及び装置
では、原料木材を圧延する圧延ロールの周面に、原料木
材の幅寸法と略同一の間隔を有する案内溝を設け、原料
木材の幅方向両側面を拘束バーで挾持して、拘束バーを
圧延ロールの案内溝に嵌合させて原料木材と拘束バーと
を一緒に送り込み、拘束バーにより幅端面を適宜の拘束
力で拘束して圧延するようにしているので、端面形状が
良好な矩形断面形状の圧縮木材を製造できる。

【００１６】又、上記方法で圧延した圧縮木材を、拘束
バーの間隔を保持して挾持したまま拘束固定すると、回
復しない圧縮木材を製造できる。

【００１７】拘束バーの互いの対向面に、原料木材の圧
延による幅端面の膨らみを逃がすための所要深さの凹溝
を形成したものを用意しておくことにより、原料木材の
硬度、産地、目の傾斜角度等に応じて、拘束バーによる
拘束が最適な状態になる深さの凹溝を有する拘束バーを
選定して用いることができ、これにより、常に良好な圧
縮木材を製造できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００１９】図１〜図５は、本発明を実施する装置の形
態の一例を示したもので、図中１は、圧延装置であり、
圧延装置１は図示しない駆動モータにより軸２を介して
駆動される水平な一対の圧延ロール３，４を備えてい
て、図１に示すように圧延ロール３，４を矢印方向に回
転することにより、圧延装置１の右側の入側から供給さ
れる矩形断面形状の原料木材を圧延し、圧縮された圧縮
木材を圧延装置１の左側の出側に送り出すようになって
いる。又、上記圧延装置１は、図示しないギャップ調節
装置によって例えば圧延ロール３を上下動させることに
より圧延ロール３，４のロールギャップＧを調節できる
ようになっている。

【００２０】圧延装置１の各圧延ロール３，４の外周面
には、矩形断面形状を有する原料木材１１の幅寸法と略
同一の間隔Ｌを隔てて軸方向２ヶ所の同一位置に案内溝
５，６が形成されている。

【００２１】圧延装置１の入側におけるロールギャップ
Ｇの位置より下側の位置には、入側テーブル７が設けら
れており、又、圧延装置１の出側におけるロールギャッ
プＧの位置より下側の位置には、出側テーブル８が設け
られている。

【００２２】図中９，１０は拘束バーであり、拘束バー
９，１０は圧延ロール３，４の上下の案内溝５，５間及
び案内溝６，６間に嵌合するように断面矩形形状を有し
ており、更に圧延する原料木材１１と略同一の長さを有
している。

【００２３】入側テーブル７上には、拘束バー９，１０
の互いの対向面の間隔が案内溝５，６の間隔Ｌと同一に
なるように拘束バー９，１０を平行に案内する断面凹形
の案内凹部１２を有する入側案内台１３がボルト１４に
より固定されている。更に、圧延装置１の入側における
入側案内台１３の更に上流側（図１、図２の右側）に
は、押込みローラ、或いは押込みシリンダ等によって原
料木材１１の先端を圧延ロール３，４間に押込むように
した押込装置１５を備えている。

【００２４】出側テーブル８上には、拘束固定装置１６
を設けている。拘束固定装置１６は、拘束バー９，１０
の互いの対向面の間隔が案内溝５，６の間隔Ｌと同一に
なるように拘束バー９，１０を平行に移動可能に案内す
る溝１７ａを有し、且つ圧延ロール３，４のロールギャ
ップＧに対して所要の戻し率を加味した拘束間隔Ｇ’を
有する拘束空間１７を内部に備えて、圧延された圧縮木
材１１’の拘束を行うようにしている。

【００２５】拘束固定装置１６は、上下に２つ割れ形状
の下部台１８と上部台１９とから構成されており、下部
台１８はボルト２０により出側テーブル８に固定され、
又上部台１９は下部台１８にボルト２１で固定されるよ
うになっている。このように拘束固定装置１６が２つ割
れの下部台１８と上部台１９とから構成されていると、
下部台１８と上部台１９との間にスペーサを挟んで固定
することにより、拘束間隔Ｇ’を調節することができ
る。又、出側テーブル８上における拘束固定装置１６の
下流側（図１、図２の左側）には、図５に示すように圧
縮木材１１’と拘束バー９，１０は通過できる開口を有
して拘束固定装置１６の移動を固定するようにしたスト
ッパ２２を備えている。

【００２６】又、拘束固定装置１６には、圧縮木材１
１’を約１５０℃〜２２０℃程度に加熱するようにした
加熱手段２３を設けている。加熱手段２３としては、拘
束固定装置１６に高温の蒸気を導入して圧縮木材１１’
を加熱する蒸気導入装置を用いても、或いはマイクロ波
によって圧縮木材１１’を加熱するマイクロ波発生装置
を用いても良い。

【００２７】以下に上記形態例の作用を説明する。

【００２８】原料木材１１を圧延するにあたり、先ず入
側案内台１３の案内凹部１２に、原料木材１１を配置す
るとともに、該原料木材１１を幅方向から挟むように、
原料木材１１と略同一長さを有した拘束バー９，１０を
配置する。この時、案内凹部１２に配置する拘束バー
９，１０の対向面の間隔に対して、原料木材１１の幅寸
法が僅かに小さくなるようにしておくと、原料木材１１
を拘束バー９，１０で挟んで案内凹部１２に配置する作
業が容易に行える。

【００２９】又、上記原料木材１１は、予め含水と加熱
とを行って、圧縮し易い状態にしておいてもよく、又、
原料木材１１が圧延ロール３，４のロールギャップＧに
噛み込まれ易くするために、先端部を尖らせる先端加工
を予め行っておいてもよい。

【００３０】続いて、押込装置１５によって、原料木材
１１と拘束バー９，１０とを同時に圧延装置１に押し込
むように移動させる。すると、拘束バー９，１０は原料
木材１１を挾持したまま入側案内台１３の案内凹部１２
に沿って移動し、先ず拘束バー９，１０の先端が圧延ロ
ール３，４に形成された案内溝５，６に嵌合し、続いて
原料木材１１の先端が圧延ロール３，４のロールギャッ
プＧに噛み込まれる。

【００３１】押込装置１５による押し込みを続けると、
原料木材１１はロールギャップＧによって圧延され、例
えば５０〜７５％の圧縮率で圧縮され、図４に示すよう
な圧縮木材１１’となる。

【００３２】上記圧延ロール３，４による圧縮時に、圧
縮木材１１’の幅端面に膨らみによるはみ出しが生じよ
うとするが、圧延ロール３，４の案内溝５，６に嵌合し
ている拘束バー９，１０が幅端面をしっかり拘束して移
動するので、はみ出しは生じない。

【００３３】このようにして圧縮された圧縮木材１１’
は、拘束バー９，１０とともに、拘束固定装置１６の拘
束空間１７に押し込まれ、拘束固定装置１６に設けられ
た加熱手段２３により加熱され、この状態で所要の時
間、例えば３〜６分程度保持することにより固化する。

【００３４】続いて、入側案内台１３の案内凹部１２
に、前記と同様にして次の原料木材１１と拘束バー９，
１０とを設置して、押込装置１５により圧延装置１に押
し込んで次の圧延を行うと、次の原料木材１１と拘束バ
ー９，１０の移動によって、拘束固定装置１６内で固化
された圧縮木材１１’とそれを挾持していた最初の拘束
バー９，１０とが、ストッパ２２の開口から外部に押出
されて、圧縮木材１１’の製品が取り出される。

【００３５】拘束固定装置１６によって固化された圧縮
木材１１’は、拘束を解除した後も、通常の使用ではそ
の状態から回復することはない。しかし、このように固
定した圧縮木材１１’でも、非常に厳しい条件である、
一般的な回復率の評価方法として用いられている１時間
の煮沸を行った場合には、大きな回復率で回復してしま
うことが判明した。

【００３６】このため、拘束固定装置１６で固定した圧
縮木材１１’を、図示しない恒温炉等の二次固定装置に
取り入れて、例えば約１８０℃〜２２０℃の雰囲気で約
１０時間以上加熱処理すると、煮沸試験を実施しても、
回復率が８％以下或いは殆んど回復しない状態に回復が
阻止できるので、必要に応じてこの方法を実施すること
が好ましい。

【００３７】上記方法によれば、幅端面のはみ出しがな
く、端面形状が良好な矩形断面形状の圧縮木材１１’を
製造できる。

【００３８】尚、上記形態例においては、圧延ロール
３，４に形成する案内溝５，６の間隔を、原料木材１１
の幅寸法と略同等としているが、原料木材１１の種類、
産地、原料木材１１の材料取り位置によって生じる目
（年輪）の傾斜角度、圧縮率等によって、圧延時に幅方
後端部に膨らむはみ出し量が変化するために、拘束バー
９，１０による拘束間隔も変化させる必要がある。ここ
で、目の傾斜角度を説明するために、原木から種々の材
料取りを行う例を図６に示す。

【００３９】図６中Ａは柱材であり、Ｂ〜Ｆは本発明の
ような圧縮木材を製造するための原料木材１１の材料取
りの例を示している。目の傾斜角度とは、原料木材１１
の幅方向の平面に対する年輪の目の傾きであり、板目材
Ｂの目の傾斜角度αは０゜に近く、柾目材Ｆの目の傾斜
角度αは９０゜（最大）に近くなる。但し、柾目材Ｆ
は、圧縮すると割れを生じ易いので、本発明のような圧
縮木材１１’を製造するのには適さない。

【００４０】杉材の原料木材１１を用いて、圧縮木材１
１’を製造する種々の実験を行った。

【００４１】実験には、幅６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの圧
縮木材１１’を得るために、案内溝５，６の間隔Ｌが６
０ｍｍの圧延ロール３，４を用い、厚さ寸法が３０ｍ
ｍ、目の傾斜角度αが４０゜の原料木材１１を用いて、
圧縮率が約７８％になるように（６．６ｍｍの厚さま
で）圧延し、続いて圧縮率に対して戻し率１４〜１５％
になるように３．４ｍｍ戻した拘束間隔Ｇ’の拘束空間
１７にて拘束固定することにより、圧縮率６７％の圧縮
木材１１’を得た。

【００４２】この時、前記原料木材１１の幅寸法を種々
変更して実験を行った。この結果、上記条件において
は、案内溝５，６の間隔Ｌ（及び拘束バー９，１０の互
いの対向面の間隔）に対して３〜５ｍｍ小さい幅寸法の
原料木材１１を用いると、幅端面の形状が平坦面で、幅
６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの良好な矩形断面形状を有する
圧縮木材１１’が得られた。これは、拘束バー９，１０
が最も好適な拘束力によって幅端面を拘束したことを意
味している。

【００４３】しかし、案内溝５，６の間隔Ｌ＝６０ｍｍ
に対して、原料木材１１の幅寸法が５５ｍｍより小さい
と、拘束バー９，１０の拘束効果が現れずに、圧縮木材
１１’の端面にはみ出しが生じてしまい、又、原料木材
１１の幅寸法が５７ｍｍより大きいと、圧縮木材１１’
にクラック（割れ）が生じる問題がある。

【００４４】従って、上記杉材で、目の傾斜角度αが略
４０゜の原料木材１１においては、得ようとする圧縮木
材１１’の幅寸法に対して約５〜１０％前後小さい幅寸
法のものを用いることが好ましいことが判明した。

【００４５】又、上記実験と同一の条件で、原料木材１
１の目の傾斜角度αを種々変化させて実検を行ったとこ
ろ、目の傾斜角度αが大きくなって柾目材に近づく程、
幅端面のはみ出しが著しくなり、逆に目の傾斜角度αが
板目材に近づく程、幅端面のはみ出しは０に近づくこと
が判明した。

【００４６】従って、原料木材１１の目の傾斜角度αが
大きい場合には、それに応じて、前記基準の寸法より幅
寸法の狭い原料木材１１を使用し、又目の傾斜角度αが
小さい場合には、それに応じて、前記基準の寸法より幅
寸法の大きい原料木材１１を使用する必要がある。更
に、原料木材１１の硬度が大きくなると幅端面のはみ出
しは少なくなる傾向にあるので、ある原料木材１１で得
た基準の幅寸法に基づいて、木材の種類や産地等に対し
ても、原料木材１１の幅寸法を適宜変更することが好ま
しい。

【００４７】図１〜図５の形態例においては、原料木材
１１の幅寸法が、前記したような好適な範囲から僅かで
も外れてしまった場合には、圧延ロール３，４の案内溝
５，６の間隔Ｌを変えられないことから、良好な圧縮木
材１１’を製造することができない。このために、原料
木材１１の幅寸法を厳しく管理する必要がある。

【００４８】図７は、こうした問題に対処できる装置の
一例を示したもので、拘束バー９，１０における互いの
対向面（原料木材１１の幅端面と対向する面）に、原料
木材１１の圧延による幅端面の膨らみを逃がすための所
要深さａの凹溝２４を形成している。凹溝２４の上下方
向の幅は、圧縮木材１１’の厚さ寸法より適宜大きく形
成する。拘束バー９，１０は、凹溝２４の深さが異なる
ものを複数種類用意しておくようにする。

【００４９】図７の形態例によれば、木材の種類による
原料木材１１の硬度、産地、目の傾斜角度α等に応じ
て、拘束バー９，１０による拘束が最適な状態になる深
さａの凹溝２４を有する拘束バー９，１０を選定して用
いることができ、これにより、常に良好な圧縮木材１
１’を製造できる。

【００５０】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の木材圧縮
加工方法及び装置によれば、原料木材を圧延する圧延ロ
ールの周面に、原料木材の幅寸法と略同一の間隔を有す
る案内溝を設け、原料木材の幅方向両側面を拘束バーで
挾持して、拘束バーを圧延ロールの案内溝に嵌合させて
原料木材と拘束バーとを一緒に送り込み、拘束バーによ
り幅端面を適宜の拘束力で拘束して圧延するようにして
いるので、端面形状が良好な矩形断面形状の圧縮木材を
製造できる効果が得られる。

【００５２】又、上記方法で圧延した圧縮木材を、拘束
バーの間隔を保持して挾持したまま拘束固定すると、回
復しない圧縮木材を製造できる効果がある。

【００５３】拘束バーの互いの対向面に、原料木材の圧
延による幅端面の膨らみを逃がすための所要深さの凹溝
を形成したものを用意しておくことにより、原料木材の
硬度、産地、目の傾斜角度等に応じて、拘束バーによる
拘束が最適な状態になる深さの凹溝を有する拘束バーを
選定して用いることができ、これにより、常に良好な圧
縮木材を製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する木材圧縮加工装置の一形態例
を示す概略側面図である。

【図２】図１の装置の概略平面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ方向矢視図である。

【図６】木材の材料取りの例を示す木材の断面図であ
る。

【図７】本発明を実施する木材圧縮加工装置の他の形態
例を示したもので、図１をＩＶ−ＩＶ方向から見た場合
の断面図である。

【符号の説明】

３，４ 圧延ロール ５，６ 案内溝 ７ 入側テーブル ８ 出側テーブル ９，１０ 拘束バー １１ 原料木材 １１’ 圧縮木材 １３ 入側案内台 １６ 拘束固定装置 １７ 拘束空間 １８ 下部台 １９ 上部台 ２３ 加熱手段 ２４ 凹溝 Ｇ’ 拘束間隔 Ｌ 案内溝の間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅澤 祥巨 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 塩崎 宏行 熊本県熊本市新町１−９−16−405 (72)発明者 河瀬 忠弘 熊本県熊本市池田３−１−91−203 Ｆターム(参考） 2B230 AA13 AA15 BA01 EA19 EA20 EB05 EB06 EB13 EB29 EC10 EC24

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料木材を圧延する圧延ロールの周面
   に、原料木材の幅寸法と略同一の間隔を有する案内溝を
   設け、原料木材の幅方向両側面を拘束バーで挾持して、
   拘束バーを圧延ロールの案内溝に嵌合させて原料木材と
   拘束バーとを一緒に圧延ロールに送り込むことにより、
   原料木材を幅方向に拘束しながら圧延して圧縮木材を得
   ることを特徴とする木材圧縮加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法で圧延した圧縮木材
   を、拘束バーの間隔を保持して挾持したまま拘束固定す
   ることを特徴とする木材圧縮加工方法。
3. 【請求項３】 原料木材を圧延ロールで圧延して圧縮木
   材を得る木材圧縮加工装置であって、原料木材の幅寸法
   と略同一の間隔を隔てて外周面の軸方向２ヶ所に案内溝
   が形成された圧延ロールと、圧延ロールの各案内溝に嵌
   合し、原料木材を挾持して圧延ロールに送り込むように
   した拘束バーと、圧延ロールの入側に設けられ、拘束バ
   ーの互いの対向面の間隔が案内溝の間隔と同一になるよ
   うに拘束バーの移動を平行に案内する入側案内台と、圧
   延ロールの出側に設けられ、拘束バーの互いの対向面の
   間隔が案内溝の間隔と同一になるように拘束バーの移動
   を平行に案内し且つ圧延ロールのロールギャップに対し
   て所要の戻し率を加味した拘束間隔を有して圧縮木材を
   拘束するようにした拘束固定装置と、を備えたことを特
   徴とする木材圧縮加工装置。
4. 【請求項４】 拘束バーの互いの対向面に、原料木材の
   圧延による幅端面の膨らみを逃がすための所要深さの凹
   溝を形成していることを特徴とする請求項３記載の木材
   圧縮加工装置。
5. 【請求項５】 拘束固定装置が、原料木材を圧縮する方
   向の上下に２つ割れの下部台と上部台とから構成されて
   いることを特徴とする請求項３又は４記載の木材圧縮加
   工装置。
6. 【請求項６】 拘束固定装置が、加熱手段を備えている
   ことを特徴とする請求項３又は４又は５記載の木材圧縮
   加工装置。