JP2004066797A - 高融点のワックスによる木材の加工法 - Google Patents

Abstract

【目的】パラフィンワックス及び天然油脂類より高い融点を持つワックス類を熱媒体とする高温液相下において、木材の人工乾燥を行う。並びに熱媒体であるワックス類の特性を利用し、木材のカビ止めや一時的割れ止め並びに防腐性、防蟻性、寸法安定性及び蓄熱性などの機能性を木材に付与する。
【構成】常温では固体である動・植物性、鉱物性及び合成のワックス類の内、パラフィンワックス及び天然油脂類より高い融点を持つ特定なワックスを加熱液槽内で加工目的に応じた温度に予め溶融しておき、１００℃以上に溶融したワックス液中に木材を投入加熱し極めて短時間に木材を乾燥する。また乾燥手順において特定な液温と時間の制御により、木材表面にワックス被膜の形成あるいは木材表層部へのワックス注入を行う。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、丸太や製材品等木材の加工に関するものである。
【０００２】
【従来技術】地球環境保全に向けた森林資源の育成には、森林の整備と木材利用との整合性が必要である。木材利用の推進には乾燥や環境保全型の防腐処理など木質改良が有効である。
【０００３】木材乾燥では、パラフィンワックス及び天然油脂類を用いる液相乾燥法や蒸気式高温乾燥法などが既に開発されている。木材防腐加工では、金属成分の銅や亜鉛などを主体とする防腐薬剤が使用されている。しかし、これらによる防腐木材は環境保全の観点から将来の廃棄時の安全性に課題を有している。
特許３００８０１９ではパラフィンワックスや天然油脂類を用いた高温液相乾燥法並びにこれらの注入による腐りにくい木材の加工法が呈示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特許３００８０１９によるパラフィンワックスあるいは天然油脂類を用いた腐りにくい木材はパラフィンなどの融点が比較的に低いため、木材表面のパラフィンワックスが炎天下など特定な環境では溶解することがある。そこに塵埃が付着し木材表面が汚れる、ときには衣服などへ汚れが付着するなど用途に一部支障がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
常温では固体であり、融点がパラフィンワックスや天然油脂類より更に高く夏期の炎天下でも溶解しない動・植物性、鉱物性及び合成のワックス類を用いる。
【０００７】
【作用】
ワックス類を用いる高温液相下での木材乾燥や機能性付与木材の加工にはそれぞれの目的と木材の形状などに応じた加熱温度や時間制御が求められる。
【０００８】
１、木材乾燥
パラフィンワックスや天然油脂等の融点は一般的に７０℃程度までだが、より高い融点であるワックス類を１００℃以上に加熱溶融した液中に木材を浸漬加熱すると木材中の水分は沸騰し蒸気となり、その蒸気圧により極めて短時間に木材の水分が脱水される。木材の樹種や断面寸法や乾燥前の含水率に応じて温度と加熱時間を適宜設定する。
【０００９】
２、カビ止め及び一時的割れ止め
前項記載の要領で木材をワックス液中に極めて短時間浸漬するのみで、ほとんど乾燥を行わずに取り出す方法である。木材はワックスでコーテイングされカビの発生を防止できる。また特に背割りなし芯持ちの丸太や製材品では、木材表面の乾燥が止まるため割れ止め効果がある。また乾燥材の品質目標に応じて、加熱温度と浸漬時間の長短を調整することで人工乾燥の前処理となる。
【００１０】
３、機能性付与
本来木材内の水分を沸騰させるための熱媒体であるワックス類は、常温では固体であり、且つ他の資材に比較すると腐りやすいという木材の欠点を補完する程の撥水性、防水性、防蟻性及び蓄熱性を有している。ワックスのこれらの特性を活かし、木材表面へワックス皮膜を形成すること、あるいは木材表層へワックスを注入することにより、木材に防腐性・防蟻性・蓄熱性及び寸法安定性などを付与する。
【００１１】
４、燃料としてのワックス付着木材の再利用
ワックス類はほぼ炭素と水素からなり、その燃焼カロリーは通常の石油と同等である。ワックスを利用した前項１、２、及び３の実施に伴いワックスが付着した木屑が発生するが、これらの木屑はワックスと木材の持つ燃焼カロリーの中間的熱量を有し、本発明の加熱に燃料として再利用できる有価物である。またワックス類の燃焼温度は高温であるため木屑の燃焼時のダイオキシン発生問題も解決される。
【００１２】
【発明の方法による例示】
高温液相下での木材乾燥法の加熱媒体として、融点が１０６℃の合成ワックスを用いた。辺長１１ｃｍ、材長３０５ｃｍのスギ芯持ちの正角２０本を１３５℃程度に保つよう１８時間加熱した。平均重量では、乾燥前の２５．２ｋｇ（水分計含水率１１６％）から乾燥後の１５．４ｋｇ（含水率１８％）に減じた。幅２ｍｍ、長さ５０ｃｍ程度までの乾燥割れが数本に発生した。
次いでこれらの木材を用い、高湿度の梅雨時と数度の台風及び梅雨明け後の猛暑までの４ケ月間において次の各試験を行った。
▲１▼木材表面のワックスを除去した１０本を屋外に暴露し乾燥後の割れを観測したが、割れ及び小割れの拡大は見られなかった。
▲２▼残りの１０本はワックスを除去せずそのままのコーテイング状態とし、屋外に暴露したが割れは発生しなかった。また、その間晴天では従来のパラフィンコーテイング材の上面は正午前から午後２時頃までをピークにパラフィンが　６５℃程に溶解しているが、ワックスコーテイング材は全く溶解せず、その違いは明らかであった。
▲３▼コンクリートに接触するようにパラフィンコーテイング材とワックスコーテイング材及び一般の乾燥材をダンボールで被覆し高湿度に保ちシロアリを誘導するよう放置しておくと、一般の乾燥材のみがシロアリの食害を受けていた。パラフィン及びワックスのコーテイング材はシロアリの食害を受けなかった。また一般乾燥材はコンクリート接地面にカビが発生し腐食も見られた。
【００１３】
＜装置＞　本発明による木材の加工法は、耐熱性のある液槽内でワックス類を特定な高温に且つ連続加熱できる制御装置が必要である。
１、蒸気回収　木材の水分は１００℃以上に加熱され、沸騰したヤカンの蒸気のように木材表面、節部及び木口から激しく泡状に噴出される。また蒸気とともに木材の抽出成分はワックス液中に溶出され無色透明のワックスは徐々に褐色度を帯びてくる。本発明の乾燥速度は一般的乾燥法の数倍であるため、単位時間当たりに排出される蒸気量は極めて大量である。そのためその回収が必要であり、耐酸性の金属細管を多数内蔵した水冷式ラジエーターを要する。細管内で蒸気を冷却液化し、水及び抽出成分などその他に分離し排水する。
【００１４】
２、垂れきり　一方ワックスの融点が高いため操作最終に行う垂れ切りは、パラフィン等より高い温度に加熱する必要がある。木材取出し時のワックス付着量を最小にするためには、液槽の蓋を閉じたまま木材を傾斜し、ワックスが溶解したまま垂れ切りが十分に行い得る装置構造が望ましい。蓋を開けた状態での垂れ切りでは、液槽内上部の温度が急激に低下するため、高融点のワックス類は木材表面に過大に付着凝固しやすい。
【０００１５】
＜加熱方式＞　ワックス類の燃焼カロリーは、石油とほぼ同じであり、これを含む木屑の燃焼カロリーは一般木屑よりかなり高い。ワックスの加熱は、一般的な石油バーナー方式で良いが、本発明による加工の際に発生するワックス類を含む木屑の再利用である木屑焚き方式あるいは石油バーナー方式との併用が可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、芯持ちの背割りなし木材をはじめ断面形状や寸法に拘わらず乾燥による表面割れを抑制しながら、且つ極めて短時間での木材乾燥が可能になる。また毒性の薬剤を用いす償却時に安全で環境を汚さない腐りにくい木材加工が可能になり屋外利用の拡大が図られる。また１ケでも天ぷら料理ができるように、本発明は小ロット加工も可能なため使い勝手が良く、総じて木材利用の拡大が可能になる。

Claims (4)

1. 疎水性で常温では固体であり、パラフィンワックス及び天然油脂類よりも高い融点である動・植物性、鉱物性及び合成のワックス類を特定な温度に溶融させた高温液相下での連続加熱を特徴とする木材の人工乾燥法。
2. 木材表面へ請求項１記載の加熱媒体としてのワックス皮膜を形成ことによる木材のカビ止めや一時的な割れ止め保存を行う方法。
3. 木材表層へ請求項１記載の加熱媒体としてのワックスを注入することにより、防腐性・防蟻性・寸法安定性・蓄熱性などを木材に付与する方法。
4. 請求項１、２及び３に記載の木材加工に付随し発生するワックス付着の木屑を燃料として、請求項１、２及び３の加工法に再利用する方法。