JP2003515460A - 大気圧下で電気的放電により木材の表面を修正するための方法 - Google Patents

大気圧下で電気的放電により木材の表面を修正するための方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、木材の表面(7) を修正するための方法に関する。電極(1) が修正のために木材の表面(7) に対向して配置されかつ大気圧の下で木材の表面(7) と電極(1) の間に放電(11)を惹起するために交流高電圧が電極(1) に印加される。このようにして、電極(1) と修正すべき木材の表面(7) との間に誘電体層が生じかつ交流高電圧が６００ Hz より大きい周波数で印加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、木材の表面を修正するための方法であって、大気圧の下で木材の表
面と電極の間の放電を惹起するために、電極を、修正すべき木材の表面に対して
配置しかつ交流高電圧を電極に印加する方法に関する。
【０００２】 冒頭に述べた種類の方法は米国特許発明明細書 5 215 637から知られている。
この刊行物は、根本は、接着剤、塗料、コーテング等に関して合成樹脂表面の粘
着特性の改良に関係している。しかしながら、セラミック、プレスボード、紙お
よび木材と同様に、高い誘電率を有する他の高い物体も同じように処理できるこ
とも記載されている。周知の方法では、修正すべき表面を有する物体が一対の電
極板の間に配置され、これらの電極板に１２５．０００ボルトの逆方向の交流高
電圧が印加され、その際差動モード電圧が電極板の間の約４０ cm の空隙の上へ
落ちる。交流高電圧の周波数は６０ Hz である。印加された交流高電圧により、
修正すべき表面に作用するコロナ放電が大気圧下で惹起される。コロナ放電は、
電極板の間の空隙の横断面が粗大な導電性プラズマの構造を有する。コロナ放電
のときの導電性プラズマを電極板の間の空隙の横断面の上へ一様に分配するため
に、電極板に、穿孔されたポリエチレン・スクリーンが設けられている。そのと
き、穿孔はそれぞれ両電極板の間の放電距離に対応する。それにもかかわらず、
周知の方法では、プラズマの作用のゆえに、修正すべき表面の修正が比較的不均
一になる。特に、このことは、事実上木材の表面が周知の方法で処理されるとき
に起こる。なぜなら、木材は典型的に不均質の構造を有するので、その誘電体特
性が修正すべき木材の表面の上へ一様に分配されないからである。結果において
、このことは、木材の表面の二三の領域で、一方が他方より明らかに一層強い修
正にさらされることを意味する。
【０００３】 ドイツ特許発明明細書から、木材の表面の層的な除去が実施される木材の表面
の修正方法が知られている。この目的のために、修正すべき表面がエネルギーの
豊富な放射により局部的に温められ、その結果薄い木製の層が急激に強く加熱さ
れるので、そのように加熱された容積の大部分が同様に急激に蒸発してプラズマ
に転換される。その場合、エネルギーの豊富な放射として、特別なレーザー放射
が問題になる。比較的大きな木材の表面を処理するときには、この周知の方法を
実施するための装置の費用が非常に高い。原理的理由から、加工物全体の望まし
くない加熱を阻止するために、或る時点まで、常に木材の表面の非常に小さい部
分しか処理できない。
【０００４】 それ故、本発明は、修正すべき木材の表面が一様に修正可能でありかつ同時に
大きな木材の表面でも責任を負える時間でかつ責任の負える費用で実施可能であ
る、冒頭に述べた種類の方法を明示することを課題の基礎とする。
【０００５】 この課題は、本発明により、誘電体層を、電極と修正すべき木材の表面の間に
配置し、交流高電圧を６００ Hz より大きい周波数で印加することにより解決さ
れる。
【０００６】 新規な方法の第一の特徴から、修正すべき木材の表面に作用する、誘電的に妨
害される放電が惹起される結果を生じる。コロナ放電に対して、誘電的に妨害さ
れる放電は、原理的にはプラズマの明らかに細かな分配により、すなわち放電に
より捉えられる全横断面への事実上の放電領域の明らかに細かな分配により優れ
ている。６００ Hz より大きい周波数を有する交流高電圧もプラズマの細かな分
配に寄与する。それとともに、一括して、木材の表面の所望の均一な修正が生ず
る。同時に、新規な方法を実施するための費用が極限される。エネルギーの使用
は木材の表面１ m2 につき１ kWhの大きさの規模にありかつそれとともに相対的
にわずかであると評価される。
【０００７】 新規な方法は、木材の表面上のきわめて種々のコーティングの粘着を改良する
ために使用可能であるだけではない。このことはすでに膠でのコーティングおよ
びそれとともに木材の表面の上への貼着または膠着を含む。木材の表面の修正は
、引き続き木材の表面のコーティングを行わずに、木材の表面のための純化層と
しても実施できる。これには、例えば木材からなる加工物の鋸工程の後でまたは
修復のときに所望されるような、木材の表面のゆるんだまたは傷んだ割当て分の
除去が属する。さらに、本発明による方法により、木材の表面の保存も行うこと
もできる。
【０００８】 木材の表面の修正でその都度所望される成果を達成するために、木材の表面と
電極の間の放電が惹起される雰囲気を、通常の空気に対し、特定のガスの添加に
より修正することができる。このことは、特に、このガスを、修正すべき木材の
表面の中へ装入しなければならない場合に生ずる。その都度所望されるガス混合
物を放電の領域の中へ簡単に噴射することができる。なぜなら、これは大気圧の
下で行われるからである。新規な方法では、木材の表面の熱負荷がいずれにせよ
発生しない。放電の領域のガス温度は室温を超えて言うに値するほど上昇しない
。
【０００９】 新規な方法では、修正すべき木材の表面を有する木製部片を電極に対する対向
電極として接地することができる。すなわち、新規な方法を実施するために、修
正すべき木材の表面を有する木製部片自体のほかに、唯一の別の電極しか必要で
ない。木材の導電特性は、対向電極の形成のために充分である。
【００１０】 しかしながら、修正すべき木材の表面を有する木製部片は、平らな電極に平行
に配置された平らな対向電極上にも配置することができる。この場合には、木製
部片が対向電極の前の第二の誘電体層のように作用する。すなわち、ここでは、
木材の誘電体特性がその導電率に対して優位を占める。
【００１１】 新規な方法の特に好都合な実施の形態では、誘電体材料からなる搬送ベルト上
の、修正すべき木材の表面を有する木製部片が、平らな電極に平行に配置された
平らな対向電極の上を搬送される。その場合に、両電極、すなわち修正すべき木
材の表面に対して配置された電極と対向電極が静止しており、かつ木製部片がそ
れらの間を通って輸送される。そのとき、木製部片のための搬送ベルトは同時に
対向電極の前の誘電体層として役立つ。
【００１２】 非常に大きな、修正すべき木材の表面を修正する場合には、電極を、修正すべ
き木材の表面を有する木製部片に対して移動させること、しかも修正すべき木材
の表面に平行に移動させることが重要である。電極および修正すべき木材の表面
の相対的な移動は修正すべき木材の表面を有する木製部片の変位によってもまた
は電極自体の変位によっても行うことができる。
【００１３】 修正すべき木材の表面に向けられた電極の面積を、修正すべき木材の表面の面
積と比較して小さく選択すれば、厚い連続する木材の表面を限定された放電条件
の下で搬出し、それによって木材の表面の所望の修正を行うこともできる。
【００１４】 好ましくは、新規な方法において、修正すべき木材の表面が放電の横断面積の
少なくとも９０％を覆うように、電極の面積を、修正すべき木材の表面の面積に
対し寸法決めする。換言すれば、新規な方法では、放電能率が、木材の表面の所
望の修正のためにできるだけ完全に利用される。放電能率については、修正すべ
き木材の表面の傍で、すなわち直接、電極と対向電極の間でできるだけ小さい放
電能率が使われなければならない。
【００１５】 修正すべき木材の表面の上への放電のプラズマを特別良好に分配するために、
新規な方法では、交流高電圧が好ましくは５ kHzを超える周波数、すなわち好ま
しくは１０〜３０００ kHzの周波数で印加される。
【００１６】 その場合、特に好都合であるのは、交流高電圧が個々の高電圧パルスで構成さ
れ、パルスの間隔がその持続時間より大きい場合である。したがって、例えば個
々の高電圧パルスの間隔が１０〜２０ kHzの範囲の周波数に対応することができ
るとともに、個々の高電圧パルスの持続時間が５００ kHzを超える範囲までの周
波数部分を有する。
【００１７】 新規な方法において、交互する極性を有する交流高電圧が電極に印加される場
合に、電荷の形成が電極の前の誘電体層でも修正すべき木材の表面でも阻止され
る。
【００１８】 修正すべき木材の表面の誘電体層を有する電極の間隔は、新規な方法では、１
〜２５ mm の間にあるのが典型的である。すなわち、この間隔は臨界的ではない
。しかしながら、間隔が増大するとともに、交流高電圧の大きさを大きくしなけ
ればならないことは自明のことである。交流高電圧のための典型的な値は、個々
の高電圧パルスで３０〜５０ kV になる。周波数が１００ kHz以上の範囲にも、
例えば１００ kHzと３０００ kHzの間にもあることができる正弦波状の高電圧の
場合、交流高電圧は１０〜１５ kV になるのが典型的である。
【００１９】 次に、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
【００２０】 図１は、互いに平行に配置されている、平らな、すなわち板状の電極１と、同
様に平らな、すなわち板状の対向電極２を示す。電極１の前には、誘電体層３が
存在する。対向電極２の上を誘電体材料５からなる搬送ベルト４が走行する。搬
送ベルト４上には木製片６が載せられており、その一方の木材の表面７は誘電体
層３または電極１に向けられている。その場合、誘電体層３と木材の表面７の間
に間隔８がある。対向電極２がアース９と接続されているのに対し、電極１は高
電圧供給ユニット１０と接続されている。高電圧供給ユニット１０は半導体技術
を基礎とする。この高電圧供給ユニットは市販されていて、８０から９０％の良
い能率も、比較的低い購入費用も有する。高電圧供給ユニット１０で電極１に交
流高電圧が印加され、この交流高電圧は、大気圧の下に誘電体層３と木材の表面
７の間に、誘電的に妨害された放電１１を惹起する。誘電体放電１１の範囲のプ
ラズマ１２の分配は、一方では電気的放電１１が誘電的に妨害されるという事実
に基づいて、かつ他方では、電極１に印加される交流高電圧が少なくとも大きさ
の規模の１ kHzの大きさの規模を有するという事実に基づいて均一であるので、
木製片6 の木材の表面７への一様な作用が行われる。
【００２１】 図２によれば、電極１は木材の表面７に向けられたその表面がほんのわずかだ
け小さく、かつ誘電体層３により完全に囲まれている。その場合、電極１は木材
の表面７に対し平行に移動できるように設けられており、これは矢印１３〜１５
により示してある。それ故、木材の表面７は、これを、ここに存在する鋳造され
た輪郭１６にかかわらず全ての領域で一様に修正するために、電極１で走査され
る。さらに、図２の構成は、別個の対向電極２がその前に配置された誘電体材料
５と共に配置されていない点で図１による構成と相違する。それどころか、ここ
では木製片６が直接アース９と接続されかつそれと共に図１による対向電極２と
誘電体材料５の機能も引き受ける。
【００２２】 図１と２による間隔８は１〜２５mmであることができる。典型的には、その間
隔は二三ミリメートルの範囲にある。これには、新規な方法が効果があることが
確かめられた、交流高電圧について次の記載が関連している。
【００２３】 第一の場合には、１００ kHzと３ MHzの間の周波数を有する１０〜１５ kV の
正弦波状の交流高電圧である。
【００２４】 木材の表面７の修正のときに特に良い結果がもたらされた第二の場合には、５
００ kHzの周波数に対応する、２μs のパルス持続時間を有しかつ１０〜１７ k
Hzのパルス繰返周波数を有する４０〜５０ kV の個々の高電圧パルスからなる交
流高電圧である。このことは、高電圧パルスの場合、高電圧パルスの持続時間が
その時間間隔より小さかったことを意味する。高電圧パルスの場合、電極１に交
互の極性を有するパルストレーンが特に好都合である。
【００２５】 木材の表面７を修正するための新規な方法で達成可能な利点を、次に単一の実
施の形態により説明する。 浄化 新規な方法では、薄い木製の層を、構造が以前の機械加工により破壊されてい
てかつそれ故大きながっしりした木材に対しゆるくしか結合してない、修正すべ
き木材の表面７から除去することができる。そのような機械加工とは、例えば修
正すべき木材の表面７が作られる鋸工程と解することができる。木材の表面７の
浄化のほかに、木製繊維の間の小孔も本発明による方法により開けられる。 接着 新規な方法では、浄化で上記したように、機械的な処理により傷つけられた薄
い木製層が木材の表面７から除去され、そして接着剤と大きながっしりした木材
の一層良好な結合およびそれと共に一層高い接着強さを達成するように物理的お
よび化学的表面特性が変えられる。例えば膠木材における木口貼着の保持可能性
が粗悪なため、目下なお木製部片のかみ合わせ（亜鉛めっき）が必要である。こ
の場合、本発明による木材の表面７の修正により、一層高い貼着強さを達成でき
るので、負荷に応じて木製部片のかみ合わせを止めることができる。本発明によ
る処理の前に、修正すべき表面の輪郭に依存して、膠木材の貼着前に、先行する
木製の層を止めることができる。 コーテング 浄化で上記したように、新規な方法を用いて、構造が以前の機械加工により破
壊されていてかつそれ故大きなどっしりした木材に対しゆるくしか結合してない
薄い木製層が除去される。さらに、それとともにコーテング、例えば塗装を一層
良く定着させるために、木製繊維の間に小孔が開けられる。
【００２６】 さらに、木材がプラズマ１２で被覆されるかまたは化学反応にさらされるよう
に電極１、２の間に反応ガスを入れることができる。このように塗布されたコー
ティングまたはそのように惹起された反応は、すでに修正すべき木材の表面７の
最終処理であることができる。 保存 木材の表面７の本発明による修正により、その利用能力に影響を与えることが
できる。パルス化された放電により、木材の表面７の圧縮も達成できる。1,4 g/
cm3 の密度から、例えば木材の表面７の上への水の受入れを大幅に阻止すること
ができる。これにより、木材保存の無公害の方法が得られる。 退色 木材の表面の白い塗装の場合、頻繁に木材内容物質が塗装の中を突き抜けるの
で、白い塗装は変色しかつ時間がたつにつれて褐色のしみも見られる。本発明に
よる木材の表面７の修正により、白い色が木材の表面上に塗布される前に、この
影響に責任のある木材内容物質が退色させられるかまたは固定される。この目的
のために、本発明による方法は、酸素が、誘電的に妨害される放電の領域に運び
こまれるように修正することができる。そのとき、放電により、望ましくない木
材内容物質を退色させるために役立つ原子の酸素とオゾンを発生する。誘電的に
妨害される放電における紫外線の発生によっても、この退色作用を達成できる。
同時に、他のパラメータの選択によって、木材の表面の酸化自体が起こらないよ
うに配慮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 新しい方法を実施するための第一の原理的配置を示す図である。
【図２】 新しい方法を実施するための第二の原理的配置を示す図である。
【符号の説明】
１ 電極 ２ 対向電極 ３ 誘電体層 ４ 搬送ベルト ５ 誘電体材料 ６ 木製部片 ７ 木材の表面 ８ 間隔 ９ アース １０ 高電圧供給ユニット １１ 放電 １２ プラズマ １３〜１５ 矢印 １６ 輪郭
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年８月８日（２００１．８．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 木材の表面を修正するための方法であって、大気圧の下で木
    材の表面と電極の間の放電を惹起するために、電極を、修正すべき木材の表面に
    対して配置しかつ交流高電圧を電極に印加する方法において、 誘電体層(3) を、電極(1) と修正すべき木材の表面(7) の間に配置し、交流高電
    圧を６００ Hz より大きい周波数で印加することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 修正すべき木材の表面(7) を有する木製部片(6) が電極(1)
    に対する対向電極(2) として接地されることを特徴とする請求項１に記載の方法
    。
  3. 【請求項３】 修正すべき木材の表面(7) を有する木製部片(6) が、平らな
    電極(1) に対し平行に配置された平らな対向電極(2) 上に配置されることを特徴
    とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 誘電体材料(5) からなる搬送ベルト(4) 上の、修正すべき木
    材の表面(7) を有する木製部片（6)が、平らな電極(1) に対し平行に配置された
    平らな対向電極(2) の上を搬送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 電極(1) を、修正すべき木材の表面(7) を有する木製部片(6
    ) に対して、修正すべき木材の表面(7) に平行に移動させることを特徴とする請
    求項１から４までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 修正すべき木材の表面(7) に向けられた電極(1) の面積が修
    正すべき木材の表面(7) の面積と比較して小さく選択されることを特徴とする請
    求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 修正すべき木材の表面(7) が放電(11)の横断面積の少なくと
    も９０％を覆うように、電極(1) の面積が、修正すべき木材の表面(7) の面積に
    対して寸法決めされることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか一
    つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 交流高電圧を５〜３０００ kHzの周波数で印加することを特
    徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  9. 【請求項９】 交流高電圧が個々の高電圧パルスで構成され、そのパルス間
    隔がパルス持続時間より大きいことを特徴とする請求項１から８までのうちのい
    ずれか一つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 交互の極性を有する交流高電圧を印加することを特徴とす
    る請求項１から９までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 誘電体層(3) を有する電極(1) が修正すべき木材の表面(7
    ) に対して１〜２５ mm の間隔(8) で配置されることを特徴とする請求項１から
    １０までのうちのいずれか一つに記載の方法。
JP2001541662A 1999-12-01 2000-11-09 大気圧下で電気的放電により木材の表面を修正するための方法 Pending JP2003515460A (ja)

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