JP2003053704A

JP2003053704A - 木材の保存処理方法および保存処理木材

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Publication number: JP2003053704A
Application number: JP2001290094A
Authority: JP
Inventors: Tamio Arakawa; 民雄荒川; Yuji Muneda; 雄二宗田
Original assignee: KUNEN KK
Current assignee: KUNEN KK
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2021-08-20
Also published as: JP4131365B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ホウ酸塩水溶液と燻煙乾燥法とを組み合わせ
ることにより、実用性の高い木材の保存処理兼乾燥法を
提供する。【解決手段】加圧法、含浸法、スプレー法等の手段
により表層部に適量のホウ酸塩水溶液を注入した製材を
燻煙乾燥することにより、養生工程無しでホウ酸塩を内
部まで浸透させ得ることが分かった。また、燻煙乾燥と
の組み合わせにより、ホウ酸塩の溶脱傾向を低減するこ
とができる。また、燻煙乾燥前にホウ酸塩を高温で加圧
注入することにより、カラマツ等の難注入材の完全な保
存処理が可能になった。また、燻煙乾燥時に、燻煙にア
ルデヒドを添加することにより、ホウ酸塩の溶脱傾向を
更に低減できることが分かった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新奇な木材保存処
理方法、ならびに該保存処理方法により処理された木材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】腐朽菌、食材性甲虫類、シロアリ等によ
る木材の劣化を抑制し、耐用年数を高めるために、木材
中に木材保存剤と総称される化学薬品を浸透させる方法
が広く実施されている。

【０００３】木材組織中に化学薬品を効率よく浸透させ
る方法の一つに拡散法があり、世界各国で半世紀以上に
わたり実施されている。拡散法では、製材直後の湿気を
十分に含んだ木材の表層部に、加圧法、浸漬法、スプレ
ー法等の手段により、適量のホウ酸塩水溶液を注入し、
ついで該木材が乾燥しないような条件下で数週間から数
ヶ月間養生し、表層部に注入された保存剤を材中央部に
向け拡散させる。拡散法の大きな利点は、断面の大きな
木材でも中心部まで保存剤を浸透できることであり、こ
れは、通常の固着型保存剤の保護範囲が木材表面から１
０ｍｍ程度の深さまでに限られるのと対照的である。

【０００４】拡散型保存剤は実質的にはホウ酸塩であ
る。ホウ酸塩はホウ素のオキソ酸とその塩の総称である
が、木材保存剤としては、通常、ホウ酸、ホウ砂、八ホ
ウ酸二ナトリウム四水和物（通称ＤＯＴ）およびこれら
の混合物が使用されている。ホウ酸塩は安価で、腐朽
菌、材食性昆虫、シロアリの全てに対して強い毒性を示
す反面、哺乳類に対しては低毒性で、環境負荷も極めて
小さいため、理想的な木材保存剤といわれる。

【０００５】木材乾燥は、使用中の木材の干割れや寸法
の狂い等を防ぎ、所定の製品特性を保証する目的で広く
実施されている。乾燥された木材の含水率は２０％以下
が一般的である。乾燥の方法には、自然乾燥、太陽光乾
燥、蒸気乾燥等があるが、燻煙乾燥法は木材を燻煙処理
しながら乾燥する、日本固有の乾燥法である。

【０００６】燻煙乾燥では、処理室内に桟積みされた製
材は、木材の不完全燃焼により発生する燻煙中で、典型
的には約２週間にわたり、最高８０〜１００℃の温度で
加熱乾燥されるとともに、燻煙の化学成分、特にフェノ
ール、有機酸およびアルデヒドを吸収あるいは反応する
ことで、防腐性、防蟻性、撥水性が付与される。また、
燻煙発生炉として炭焼き窯を利用すれば、木材の燻煙処
理と木炭の製造が同時に進行する利点もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】拡散法は簡便な処理方
法ではあるが、十分な拡散効果を得るためには、かなり
長期間にわたる養生が必要であり、養生によるコストア
ップ、納期の遅れが問題である。

【０００８】拡散法の更なる欠点に、保存剤の溶脱があ
る。拡散法に使用される保存剤は、木材中に注入されて
も木材組織中に固着することはなく、長時間水に浸漬す
ると殆どが水中に溶け出す（溶脱）傾向がある。このた
め、拡散法で保存処理した木材の用途は、地面と接触せ
ず、雨水から保護された使用環境に限定される。

【０００９】燻煙処理法は、製材品の乾燥法としてはす
ぐれているが、燻煙乾燥で付与される防腐性・防蟻性・
撥水性は実用上十分とは言えず、また、これらの効果
は、水で繰り返し洗浄すると失われるとの報告もある
〔山本、桃原，木材保存Ｖｏｌ．２４（５），３０−３
４（１９９８）〕。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ホウ酸塩が湿
気を含む木材中を拡散する性質と、高温で長時間木材を
処理する燻煙乾燥法とを組み合わせることにより、新奇
な防虫・防腐・防蟻処理木材を製造する保存処理方法を
提供するものである。即ち請求項１の本発明は、加圧
法、浸漬法、スプレー法等の手段により、表層部に適量
のホウ酸塩水溶液を注入した製材を燻煙乾燥することに
より、ホウ酸塩を内部まで浸透させ、かつ注入したホウ
酸塩の溶脱傾向を低減することを特徴とする木材の保存
処理方法、ならびに該処理方法により処理されてなる保
存処理木材の発明である。

【００１１】また請求項２の本発明は、請求項１におい
て、製材がカラマツ，ベイマツ（マウンテン）、トドマ
ツ、エゾマツ等の難注入材であり、かつ製材の表層部に
適量のホウ酸塩水溶液を注入する方法が、注入温度８０
℃以上の加圧注入法であることを特徴とする、木材の保
存処理方法ならびに該処理方法により処理されてなる保
存処理木材である。

【００１２】また、請求項３の本発明は、請求項１にお
いて、燻煙乾燥時に、燻煙にアルデヒドを添加すること
により、ホウ酸塩の溶脱傾向を更に低減させることを特
徴とする木材の保存処理方法ならびに該処理方法により
処理されてなる保存処理木材である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、木材の表層部に
適量のホウ酸塩を注入する前処理工程と、前処理した木
材を乾燥しつつ、表層部のホウ酸塩を木材内部へと拡散
させる燻煙乾燥工程からなる。以下、工程順に説明す
る。木材の表層部に適量のホウ酸塩を注入するための前
処理は、広く実施されている拡散処理法の前処理と同じ
である。処理の対象となる木材は、ホウ酸塩の拡散を円
滑にするため少なくとも３０％程度の水分を含む必要が
あり、製材直後の未乾燥の木材が一般的である。

【００１４】表層部に適量のホウ酸塩を注入する手法
は、樹種により異なる。スギやラジアータパインのよう
に注入の容易な樹種では、製材にホウ酸塩濃厚溶液をス
プレーするかホウ酸塩濃厚溶液に浸漬すればよい。表層
部に注入されるホウ酸塩の量は、処理溶液の濃度、処理
溶液温度、浸漬時間等を適切に設定することにより調節
することができる。

【００１５】樹種の注入性が低下するにつれて、処理溶
液の散布、浸漬では不十分で、適切な量のホウ酸塩を確
保するために加熱浸漬や加圧注入法が必要になる。特
に、難注入材と言われるカラマツ、エゾマツ、トドマツ
等では、加圧注入でも材表層部に適量のホウ酸塩を浸透
することは困難であるが、発明者らは鋭意検討の結果、
注入温度８０℃以上の高温での加圧注入が有効であるこ
とを発見した。

【００１６】更に本発明では、木材の表層部に注入され
たホウ酸塩は、特別な養生期間を設定しなくとも、燻煙
乾燥工程で寸法の大きな木材の中心部まで拡散し、しか
も所定の乾燥が達成できることが見いだされた。このよ
うな燻煙乾燥の効果は、次のように考えることができ
る。即ち、燻煙乾燥の初期では、燃料木材の不完全燃焼
により処理室内の温度は着火後１日で最高温度（８０〜
９５℃）に達する。この間、処理室内は燃料木材の乾燥
及び燃焼により発生する水蒸気が充満し、湿度は１００
％に近い状態にある。このため、処理室内の木材は乾燥
されることなく加熱され、ホウ酸塩の拡散が急速に進
む。

【００１７】Ｂ．Ｗ．Ｗａｒｒｅｎ等の研究によれば、
ラジアータパインをホウ酸塩で拡散処理する場合に必要
な養生期間は、温度が１０℃上昇するとほぼ半分になる
［Ｂ．Ｗ．Ｗａｒｒｅｎ，Ｄ．Ｃ．Ｌｏｗ，Ｒ．Ｖ．Ｍ
ｉｒａｍｓ，ＮｅｗＺｅａｌａｎｄＪ．ｏｆＳｃ
ｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１１，２１９−２２９（１９６
８）］。このルールを適用すれば、燻煙処理温度（８５
℃）での養生期間は室温（２５℃）での養生時間の１／
６４でよいことになる。従って、養生に４ヶ月を要する
場合でも、燻煙乾燥の最初の２日間に積極的に湿度を高
め、乾燥を防げば特別な養生期間は必要なく、十分な拡
散が達成できる。

【００１８】本発明の新奇性は、燻煙乾燥により木材の
表面が疎水化するため、木材中に浸透したホウ酸塩が、
水により溶脱する危険性が緩和されることである。疎水
化の理由は完全に解明されたわけではないが、燻煙中の
アルデヒドと木材との間に起こるフォルマール化反応が
大きなウェイトをしめるものと思われる。後藤等の研究
によれば、触媒として有機酸を含む木材を６５〜９５℃
でフォルムアルデヒドガスに数時間曝すと、木材は疎水
化され、形態安定性が向上する［後藤ら，木材研究Ｖｏ
ｌ．２０，１−１５（１９５８）］。

【００１９】木材のフォルマール化は精力的に検討され
たが、今日まで工業化に至っていない。一つの理由は、
反応時間が数時間もかかり、コスト高が懸念されるため
である。しかし、燻煙乾燥では、木材は、８０〜９０℃
の温度で１週間程度、アルデヒドと有機酸を含む燻煙に
曝され、この間当然フォルマール化反応が起こりうる。
初期の燻煙中には、約２００ｐｐｍのアルデヒドが含ま
れるが、燻煙乾燥木材の疎水性を向上させるためには、
外部から工程の安全が保障される範囲で、燻煙室にある
程度のアルデヒドを添加することも有効である。

【００２０】本発明をさらに詳しく説明するために実施
例を示すが、本発明はこれ限定されるものではない。［実施例１］製材直後の、長さ３０００ｍｍ、幅１５０
ｍｍ、厚さ５０ｍｍのスギ板目材の両端を４００ｍｍづ
つ切り落としたのち、さらに両端を１００ｍｍづつ切り
取り、含水率を測定したところ、平均８６％であった。

【００２１】長さ２０００ｍｍの材中央部を、９０℃に
加熱された八ホウ酸二ナトリウム四水和物（ＤＯＴ）の
３０％水溶液に６０分浸漬した後、１２０分掛けて液温
を５０度まで下げて材を取り出した。取り出した材は、
乾燥しないようにビニルシートに包み３日間室温で保管
してから、他の木材と一緒に燻煙乾燥した。乾燥の温度
プロフィルは、図１に示す通りである。

【００２２】乾燥工程終了後、材中央部を切断し、木口
面のクルクミン呈色反応（注１）を調べたところ、全断
面に赤色の着色が見られ、ＤＯＴが材中央部にまで拡散
したことが確認された。また全乾法により、材中央部の
含水率を測定したところ１８％であった。

【００２３】（注１）本発明でのクルクミン呈色反応は
次のようにして行った。Ａ液：５００ｃｃの三角フラスコにエタノールを半分ほ
ど入れ、クルクミン０．６ｇを加えてホットスタラー上
で暖めながら溶解する。透明な溶液になったら降ろし、
アルコールを加えて５００ｃｃにする。Ｂ液：塩酸１００ｍｌに３０ｇのサリチル酸を溶解す
る。これをエタノールで希釈し、５００ｍｌとする。呈色反応では、観察すべき表面にＡ液を軽くスプレー
し、乾燥後Ｂ液をスプレーする。０．２％以上のホウ酸
塩が存在すれば、赤く呈色する。

【００２４】［実施例２］長さ１０００ｍｍ、幅１５０
ｍｍ、厚さ５０ｍｍ、含水率２０％の人工乾燥したスギ
の板目材を０．３０％のＤＯＴ水溶液を入れたバットに
沈め、バットごと加圧注入装置に入れた。６０分で水温
を９０℃まで昇温し、温度はそのままで６０分間８ｋｇ
／ｃｍ^２に加圧した。ついで、加圧したまま４時間で室
温まで冷却し、除圧してスギ板を取り出した。木材１ｍ
^３あたりの注入量は４１０ｋｇ／ｍ^３で、平均吸収量は
１．２３ｋｇ／ｍ^３に相当する。

【００２５】加圧注入したスギ板目材を長さ方向に４等
分し、中央の二つを試験体Ａ、Ｂとした。試験体Ａは６
０℃の熱風循環型乾燥機で乾燥し、平均含水率を１８％
まで下げた。試験体Ｂは実施例１と同じ燻煙乾燥バッチ
に加え、処理した。重量から求めた処理後の平均含水率
は２０％であった。これら二つの試験体を、深さ６０ｃ
ｍ、直径５０ｃｍの円筒形容器にクランプで縦に固定
し、水に沈めた状態で緩やかに攪拌し、両者とも同じ程
度の水流に曝されるようにした。

【００２６】試験体Ａ、Ｂとも毎日２４時間ごとに水か
ら取り出し、表面をタオルで拭いてから１０５℃の熱風
乾燥機で１０分間乾燥後、側面のクルクミン呈色反応を
行った。試験体Ａは４日目には赤色の呈色をしなくなっ
たが、試験体Ｂは１０日間の処理後も呈色が認められ
た。これから、燻煙乾燥により耐溶脱性が増加すること
が分かった。

【００２７】［実施例３］製材直後の長さ４０００ｍ
ｍ、一辺１２０ｍｍの岩手県産カラマツ角材の両端から
それぞれ１７０ｍｍを切り落とした。更に両端と中央か
ら厚さ２０ｍｍの含水率測定用サンプル合計３点を切り
出すことにより、長さ１８００ｍｍの角柱２本を得た。
これらの角柱は、大部分が心材で、四隅にわずかに辺材
が見られた。含水率測定用サンプルは、１０５℃の熱風
乾燥機で１６時間乾燥し、重量減少から平均含水率３９
％が得られた。

【００２８】１８０ｍｍの角柱２本（試験体Ａ、Ｂ）を
内寸２０００ｍｍ×４００ｍｍ×３５０ｍｍ（深さ）の
ステンレス性バットの底に固定し、バットに５．０％Ｄ
ＯＴ水溶液を深さ２５ｃｍまで入れ、全体を加圧注入缶
に納めた。ついで、注入缶の真空ラインを開き、約１５
０ｍｍＨｇの真空度で３０分間減圧した。ついで注入缶
内の空気圧を２ｋｇ／ｃｍ^２まで上昇した。蒸気加熱に
よりバット水温を２時間で１２０℃まで上げ、この温度
を１時間保持した後注入缶内の空気圧を８ｋｇ／ｃｍ^２
ゲージにあげた。２時間後に気圧はそのままにして、バ
ット内水温を５時間で６０℃まで下げ、減圧、開缶して
試験体Ａ及びＢを取り出した。試験体の重量変化から、
注入量はＡ、Ｂとも約１５０ｋｇ／ｍ３であった。これ
は、平均吸収量７．５ｋｇ／ｍ^３に相当する。

【００２９】試験体Ａは、直ちに実施例１と同じ条件で
燻煙乾燥した。最終含水率は２２％であった。試験体Ｂ
は２週間屋内に放置して自然乾燥した。ついで、試験体
Ａ、Ｂとも長さ方向に１００ｍｍ間隔に切断して１８個
のブロックとし、各ブロックの断面（木口）のクルクミ
ン呈色反応を実施した。試験体Ｂでは両端の２０ｃｍは
全木口面に赤色の呈色が見られたが、中央の１メートル
余の部分では、呈色は側面から５ｍｍほどの深さまでの
心材部と辺材部分に限られていた。これに対して、燻煙
乾燥した試験体Ａでは、すべての断面が赤色を呈した。
即ち、試験体Ａは、あらゆる部分に０．２％以上のＤＯ
Ｔが浸透していることになるが、これは難注入材のカラ
マツでは驚くべき結果といえる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、木材保存処理の一つであるホ
ウ酸塩による拡散処理法とわが国固有の燻煙乾燥法とを
組み合わせることにより、効率的かつ効果的な木材保存
処理法を提供している。燻煙乾燥法特有の湿度・温度プ
ロフィルは、拡散法の欠点である養生期間を不要にして
いる。また、燻煙乾燥に付随する木材の疎水化は、ホウ
酸塩処理木材の耐溶脱性を向上させる。疎水化は燻煙乾
燥に際し微量のアルデヒドを燻煙に添加することにより
促進される。本発明の一つの効果は、難注入材として有
名な大断面のカラマツ材の中心部までホウ酸塩を浸透し
うることである。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いられる燻煙乾燥工程の温
度プロフィルである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧法、浸漬法、スプレー法等の手段によ
り、表層部に適量のホウ酸塩水溶液を注入した製材を燻
煙乾燥することにより、ホウ酸塩を内部まで浸透させ、
かつ注入したホウ酸塩の溶脱傾向を低減することを特徴
とする木材の保存処理方法、ならびに該処理方法により
処理されてなる保存処理木材。
【請求項２】請求項１において、製材がカラマツ，ベイ
マツ（マウンテン）、トドマツ、エゾマツ等の難注入材
であり、かつ表層部に適量のホウ酸塩水溶液を注入する
方法が、注入温度８０℃以上の加圧注入法であることを
特徴とする、木材の保存処理方法ならびに該処理方法に
より処理されてなる保存処理木材。
【請求項３】請求項１において、燻煙乾燥時に、燻煙に
アルデヒドを添加することにより、ホウ酸塩の溶脱傾向
を更に低減させることを特徴とする木材の保存処理方法
ならびに該処理方法により処理されてなる保存処理木
材。