JP2002137207A - 木材の可塑化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木材の曲げ加工時又はねじり加工時に収縮や
割れ，変色等がなく、均質に加工するとすることができ
る木材の可塑化方法を提供すること。 【解決手段】 乾燥した木材を入れた密閉容器内を減圧
して所定時間保持する工程と、減圧状態の前記密閉容器
内で前記木材を水（温水を含む）に浸漬して所定時間保
持する工程と、前記木材を水に浸漬した状態で前記密閉
容器内を高圧にして所定時間保持する工程とを含むこと
を特徴とする。前記水は樹種によっては弱酸性水を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、乾燥した板状の
木材を曲げ加工ないしねじり加工するのに先立ってこれ
を可塑化させる木材の可塑化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】板状の乾燥木材を曲げ加工ないしねじり
加工するには、材料を十分に可塑化させた後、これを一
定形状に変形保持した状態で乾燥させる。木材を可塑化
させる従来技術として、例えば特公平１−３９８８１号
公報には、乾燥した木材を密閉容器に入れて減圧下にお
き、その後当該密閉容器に水蒸気を充填して木材の導管
内に選択的に水分を含浸させるとともに、加熱して当該
木材を軟化膨潤状態とすることが提案されている。例え
ば特公平２−６０４８１号公報には、乾燥した木材を入
れた密閉容器内を減圧した上で当該木材に水を接触させ
て当該木材の導管内に水を含浸させ、次いで前記木材を
蒸気加熱して軟化膨潤状態とすることが提案されてい
る。また、特公平４−６７４８６号公報には、木材にア
ルカリ金属の水酸化物の水溶液を含浸させ、所定時間放
置したのち水洗し、酸で中和後再び水洗して、次ぎに水
と相溶性のある高沸点の液体を木材内に含浸させること
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特公平１−３９８８１
号及び特公平２−６０４８１号に開示された乾燥木材の
可塑化方法によれば、水分を含んだ板状の木材を蒸気加
熱するのであるが、蒸気加熱の際に木材は蒸煮状態に置
かれ、木材を煮沸した場合と同様に後の工程で所定形状
に変形保持した状態で乾燥（加熱乾燥）させると木材が
収縮し、その収縮率はそれぞれ木材の状態によって異な
るから、均質な曲げ加工木材を製造することができなか
った。また、特公平４−６７４８６号公報に開示された
アルカリ処理された木材は、著しい可塑性を示す一方、
変形状態で乾燥させる際に著しく収縮する。同公報で
は、この収縮を防ぐため木材を酸で中和しさらに水洗し
た後、水と相溶性のある高沸点の液体（ポリエチレング
リコール、ポリエチレングリコールメタアクリレート、
グリセリン、エチレングリコール等）を木材内に含浸さ
せているが、なお十分に収縮を防ぐことはできなかっ
た。またこの方法では、水洗が不十分な場合には成形後
の木材が変色することがあった。

【０００４】本発明の目的は、木材の曲げ加工時又はね
じり加工時に収縮や割れ，変色等がなく、均質に加工す
るとすることができる木材の可塑化方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る木材の可塑
化方法は、前述の課題を解決するため以下のように構成
したものである。すなわち、請求項１に記載の木材の可
塑化方法は、乾燥した木材を入れた密閉容器内を減圧し
て所定時間保持する工程と、減圧状態の前記密閉容器内
で前記木材を水（温水を含む）に浸漬して所定時間保持
する工程と、前記木材を水に浸漬した状態で前記密閉容
器内を高圧にして所定時間保持する工程とを含むことを
特徴としている。

【０００６】請求項２に記載の木材の可塑化方法は、請
求項１の木材の可塑化方法において、前記水が弱酸性水
であることを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載の木材の可塑化方法は、乾
燥した木材を入れた密閉容器内を減圧して所定時間保持
する工程と、減圧状態の前記密閉容器内へアルカリ金属
の水酸化物の水溶液を供給し、前記木材を当該水溶液に
浸漬して所定時間保持する工程と、前記木材を前記水溶
液に浸漬した状態で前記密閉容器内を高圧にして所定時
間保持する工程と、前記木材を所定時間水に浸漬する工
程とを含むことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、本発明
に係る木材の可塑化方法の好適な実施形態を説明する。
図１は以下の実施形態で使用される密閉容器とその付属
設備を示す概略断面図、図２は可塑化木材を変形保持し
た状態の一例を示す正面図、図３は可塑化木材を変形保
持した状態の他の例を示す正面図である。

【０００９】第１実施形態 乾燥した板状の木材１を入れた密閉容器２内は、真空ポ
ンプ３を作動させて減圧され、この減圧状態は所定時間
保持される。密閉容器２内には棚又はトレイ２０が設置
され、木材１は減圧開始前に前記棚又はトレイ２０上に
供給される。木材１には通常５〜１５ｗｔ％の含水率の
ものが使用され、その厚みは１５ｍｍ以下であるのが好
ましい。密閉容器２内の好ましい真空度や減圧下での保
持時間は、木材１の種類や状態によって異なるが、要は
木材１内のガスが脱気されればよいので、６０ｔｏｒｒ
（≒７９９９Ｐａ、１ｔｏｒｒ≒１３３．３２２Ｐａで
換算）以下、保持時間１時間以内を一応の目安とし、木
材１の種類や状態に応じて適宜決定する。木材１はこの
ように減圧下で所定時間保持される間、内部のガスが脱
気され、後工程で水が効率よく吸収される。

【００１０】次いで、減圧状態の密閉容器２内には給水
配管５より水４が供給され、木材１を水４に浸漬した状
態で所定時間保持する。水４は木材１が蒸気加熱されな
い（蒸煮の状態にならない）程度の温度以下（５０℃以
下）の温水であるのが好ましく、また、水４には防腐剤
や難燃剤等の薬剤を溶解させることができる。給水配管
５には図示しない給水タンクが接続されているととも
に、バルブ５０が取り付けられている。木材１を減圧下
で水４に浸漬して保持する時間は、木材１の樹種や厚み
及び密閉容器２内の真空度等により異なるが、概ね２〜
４時間程度とし、水の浸透性の悪い木質の材料であれば
この範囲で浸漬時間を長くし、水の浸透性の良い木質の
材料であれば、浸漬時間を短くするように加減する。木
材１を減圧下で水に浸漬し、この状態を所定時間保持す
ることにより、木材１の組織中に水を効率的に浸透させ
る。

【００１１】さらに、密閉容器２へ接続された加圧配管
６のバルブ６０を操作し、木材１を水に浸漬した状態で
加圧配管６の図示しないコンプレッサにより密閉容器２
内を高圧にして所定時間保持し、木材１の組織中への水
の浸透を一層促進させ、当該木材を軟化膨潤状態にす
る。密閉容器２内の設定圧力や保持時間は木材２の樹種
や厚みにより異なるが、木質や水の浸透性の良否等によ
り、室内圧力４〜７ｋｇｆ／ｃｍ² （≒３９２〜６８６
ｋＰａ、１ｋｇｆ／ｃｍ² ≒９８ｋＰａで換算）、保持
時間９〜１４時間程度の範囲内で加減調整する。保持時
間が９時間未満であると木材の膨潤化が不十分になり易
く、１４時間を超える時間は膨潤化に寄与することが少
なく無駄になる。前記工程により木材１の可塑化の工程
は終了する。

【００１２】前述の工程の後、排水配管５ａのバルブ５
１を操作し、当該排水配管５ａを通じて密閉容器２内の
水を給水配管５中の給水タンクへ還流させる。その後、
密閉容器２から排気して当該密閉容器２内を大気圧（常
圧）に戻し、木材１を取り出し、図２で示すような成形
型７に挟んで固定した状態で図示しない乾燥室に供給
し、この状態で当該木材１を乾燥させる。乾燥工程では
熱風乾燥するのが効率的である。乾燥後木材１を成形型
７から外し、必要な表面加工を行って製品とする。可塑
化した木材１をねじれ状に曲げ加工するには、例えば図
３のように一対の成形治具８，８により木材１の両端を
挟んでねじり、この状態で乾燥室に供給して乾燥させ
る。

【００１３】前記実施形態の木材の可塑化方法によれ
ば、乾燥した板状の木材１を減圧下で所定時間保持する
ことにより木質内から脱気し、当該木材１を減圧下で水
に浸漬して所定時間保持することにより脱気後の木質内
へ水を浸透させ、さらに水への浸漬下で加圧し、この状
態を所定時間保持するので木材１が十分な軟化膨潤状態
になり、収縮や割れ，変色等がなく円滑かつ均質に木材
を曲げ加工ないしねじり加工することができる。

【００１４】第２実施形態 多くの針葉樹材は第１実施形態の可塑化方法で処理する
ことにより、当該木材を収縮や割れ，変色等がなく円滑
かつ均質に曲げ加工ないしねじり加工することができる
状態に可塑化することができる。しかし、例えばカラマ
ツやベイマツ等のように水の浸透性がややわるい木材を
対象とする場合には、前記水には微量（１〜２ｗｔ％）
の酢酸等（木になじみ易い木酢液等を使用するのが好ま
しい。）を加えた弱酸性水を用いるとより円滑に曲げな
いしねじり加工することができる。この実施形態の可塑
化方法における他の構成や作用・効果は、第１実施形態
の場合と同様であるのでそれらの説明は省略する。

【００１５】第３実施形態 水によっては可塑化し難い広葉樹材を対象とする場合に
は、第１実施形態における水に代えてアルカリ金属の水
酸化物の水溶液を使用する。すなわち先ず、乾燥した板
状の木材１を入れた密閉容器２内を減圧して所定時間保
持する。気密容器２内の真空度とその保持時間について
は、第１実施形態の場合とほぼ同様な基準により決定さ
れる。

【００１６】次ぎに、減圧状態の前記密閉容器２内へア
ルカリ金属の水酸化物の水溶液を供給し、木材１を当該
水溶液に浸漬して所定時間保持する。保持時間の目安に
ついては、第１実施形態の場合とほぼ同様である。アル
カリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）が好ましく使用され
る。これらのアルカリ金属の水酸化物の５〜２０％（ｗ
ｔ％）水溶液を調製し、これを減圧状態の密閉容器２へ
供給する。減圧下で木材１をアルカリ金属の水酸化物の
水溶液（以下単に「アルカリ水溶液」という。）へ所定
時間浸漬することにより、当該水溶液を木材１へ含浸さ
せる。

【００１７】さらに、木材１をアルカリ水溶液に浸漬し
た状態で密閉容器２内を高圧にして所定時間保持する。
密閉容器２内の設定圧力や保持時間は、第１実施形態の
方法の場合とほぼ同様な基準で設定される。密閉容器２
内を高圧にして所定時間保持することにより、アルカリ
水溶液を木材１の組織内へできるだけ短時間で浸透さ
せ、その可塑化を促進させる。

【００１８】次いで、密閉容器２内から前記水溶液を排
出し、当該密閉容器２内を常圧まで減圧した後、当該密
閉容器２から木材１を取り出し、これを所定時間水（温
水を含む）に浸漬する。浸漬時間はアルカリ水溶液が水
とほぼ完全に置換されるまでの時間であり、木材１の樹
種や厚みにより異なるが、通常１〜３時間の範囲内で設
定する。

【００１９】以上で木材１の可塑化処理を終了するが、
アルカリ水溶液が木材１の組織内へ浸透して木材１が可
塑化した後、アルカリ水溶液が水と置換されても木材１
に付与された可塑性は維持される。その後は第１実施形
態の場合と同様な要領により、木材１を曲げ加工又はね
じり加工する。

【００２０】第３実施形態の可塑化方法によれば、木材
１へアルカリ水溶液が十分に浸透することによって好ま
しく可塑化され、この可塑性はアルカリ水溶液が水と置
換されても失われないので、木材を割れがなく円滑かつ
均質に曲げ加工又はねじり加工することができる。木材
に含浸したアルカリが水と置換されているので、曲げ加
工又はねじり加工の際に収縮することはなく、また変色
することもない。

【００２１】実施例−１ 密閉容器内に板厚６ｍｍ，含水率約１０％のヒノキ板か
らなる木材１０枚を投入し、密閉容器内を２０ｔｏｒｒ
に減圧し、１時間経過後、密閉容器内に水（室温）を供
給して木材を水に浸漬し、３時間放置した。その後、密
閉容器内を４ｋｇｆ／ｃｍ² まで加圧して１２時間放置
した後、密閉容器内の水を排出し、密閉容器内を常圧に
戻し、木材を取り出して図２のような成形型７に挟んで
固定した状態で、加熱乾燥させた。その結果、各木材を
それぞれ曲率半径４０ｍｍで図２のような波形に曲げ加
工することができた。各木材の収縮はなく、均一な形状
及びサイズに加工することができ、それらの変色は認め
られなかった。

【００２２】実施例−２ 密閉容器内に板厚５ｍｍ，含水率約１０％のカラマツの
板からなる木材１０枚を投入し、密閉容器内を１５ｔｏ
ｒｒに減圧し、１時間経過後、密閉容器内に木酢液の２
％水溶液を供給して木材を当該水溶液に浸漬し、３時間
放置した。その後、密閉容器内を５ｋｇｆ／ｃｍ² まで
加圧して１２時間放置した後、密閉容器内の水溶液を排
出し、密閉容器内を常圧に戻し、木材を取り出して図２
のような成形型７に挟んで固定した状態で、加熱乾燥さ
せた。その結果、各木材をそれぞれ曲率半径６０ｍｍで
図２のような波形に曲げ加工することができた。各木材
の収縮はなく、均一な形状及びサイズに加工することが
でき、それらの変色は認められなかった。

【００２３】実施例−３ 密閉容器内に板厚５ｍｍ，含水率約１０％のシナノキの
板からなる木材１０枚を投入し、密閉容器内を１０ｔｏ
ｒｒに減圧し、１時間経過後、密閉容器内に水酸化ナト
リウムの１５％水溶液を供給して木材を当該水溶液に浸
漬し、２．５時間放置した。その後、密閉室内を５ｋｇ
ｆ／ｃｍ² まで加圧して１０時間放置した後、密閉容器
内を常圧に戻し、木材を取り出して水に浸漬し２時間放
置し、その後図２のような成形型７に挟んで固定した状
態で、加熱乾燥させた。その結果、各木材をそれぞれ曲
率半径３０ｍｍで図２のような波形に曲げ加工すること
ができた。各木材の収縮はなく、均一な形状及びサイズ
に加工することができ、それらの変色は認められなかっ
た。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明に係る木材の可塑化方法
によれば、乾燥した板状の木材を減圧下で所定時間保持
することにより木質内から脱気し、当該木材を減圧下で
水に浸漬して所定時間保持することにより脱気後の木質
内へ水を浸透させ、さらに水への浸漬下で加圧し、この
状態を所定時間保持するので木材が十分な軟化膨潤状態
になり、収縮や割れ，変色等がなく円滑かつ均質に木材
を曲げ加工ないしねじり加工することができる。

【００２５】請求項２の発明に係る木材の可塑化方法に
よれば、請求項１の発明に係る木材の可塑化方法におい
て、水に弱酸性水を用いるので、水がやや浸透し難い樹
種であっても、収縮させることなくより円滑に曲げ加工
ないしねじり加工することができる。

【００２６】請求項３の発明に係る木材の可塑化方法に
よれば、減圧下における木材のアルカリ水溶液への浸漬
と、高圧下における木材のアルカリ水溶液への浸漬とに
より木材が十分に可塑化し、その後の水への浸漬により
アルカリが水と置換され、このアルカリと水との置換に
よっても木材の可塑性は失われないので、木材を割れが
なく円滑かつ均質に曲げ加工又はねじり加工することが
できる。また、木材中のアルカリが水と置換されている
ので、曲げ加工又はねじり加工の際に収縮することはな
く、また変色することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための設備である密閉容
器とその付属設備を示す概略断面図である。

【図２】可塑化木材を変形保持した状態の一例を示す正
面図である。

【図３】可塑化木材を変形保持した状態の他の例を示す
正面図である。

【符号の説明】

１ 木材 ２ 密閉容器 ２０ 棚又はトレイ ３ 真空ポンプ ４ 水 ５ 給水配管 ５０ バルブ ５ａ 排水配管 ５１ バルブ ６ 加圧配管 ６０ バルブ ７ 成形型 ８ 成形治具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥した木材を入れた密閉容器内を減圧
   して所定時間保持する工程と、 減圧状態の前記密閉容器内で木材を水に浸漬して所定時
   間保持する工程と、 前記木材を水に浸漬した状態で前記密閉容器内を高圧に
   して所定時間保持する工程と、 を含むことを特徴とする木材の可塑化方法。
2. 【請求項２】 前記水は弱酸性水であることを特徴とす
   る、請求項１に記載の木材の可塑化方法。
3. 【請求項３】 乾燥した木材を入れた密閉容器内を減圧
   して所定時間保持する工程と、 減圧状態の前記密閉容器内へアルカリ金属の水酸化物の
   水溶液を供給し、前記木材を当該水溶液に浸漬して所定
   時間保持する工程と、 前記木材を前記水溶液に浸漬した状態で前記密閉容器内
   を高圧にして所定時間保持する工程と、 前記木材を所定時間水に浸漬する工程と、 を含むことを特徴とする木材の可塑化方法。