JP2005335355A - 杉厚板部材を目標仕様に高歩留り・高効率で仕上げる蒸煮・乾燥処理法 - Google Patents

Abstract

【課題】無垢の杉厚板部材の特長を引き出し、また材面・寸法仕上げ加工及び各種形状加工時作業の容易性、加工刃の長寿命化等要求される仕様の部材に高歩留り・高効率で仕上げる蒸煮・乾燥の処理方法の提供。
【解決手段】搬送台車に搭載する部材を選別し、部材が弛まない程度に桟木を複数本等間隔に敷き、これらの桟木の上に木裏を上にして積み上げる。部材を搭載した台車を蒸煮釜に搬入する。蒸煮処理では高温水蒸気を用いる。まず部材の種類を間伐材と一般材とに分けて蒸煮する。蒸煮完了後、釜内温度と外気温との温度差が一定値以下になってから全開し、台車と共に搬出する。数時間養生した後専用の乾燥釜に台車と共に搬入する。水蒸気と水蒸気加熱管式ヒータ、可逆ファンと給排気筒の開閉弁による強制可逆循環高温風を用いて乾燥する。釜内温度と外気温との温度差が一定値以下になってから全開し、台車と共に搬出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、杉の無垢厚板材に蒸煮・乾燥処理を施す場合部材固有の特長を引き出し、また材面・寸法仕上げ加工及び各種形状加工作業の容易性、加工刃の長寿命化等部材製品に要求される仕様を高効率・高歩留りで仕上げることを可能とする。

国土交通省の次世代省エネルギー基凖に基づき、建材業界においては各種の新建材が商品化され、それらを用いた建築物が実用化され，木造住宅にも適用されている。しかし、これらの新建材を多用する木造建築物はグローバルな地球温暖化防止・地球環境保全・省資源・省エネルギーの見地から課題が多く、今後早急に解決すべき必須事項である。

現在、木材の短所である残留応力の不均一化に伴う干割れ（木割れのこと）、曲がりや反り、収縮等を封じ込め，各種の樹脂成分（タンニン、テラピン、ヤニ等）を除去する蒸煮・乾燥処理技術、また木材の防火・防カビ・抗菌等の処理技術の進歩により、これらの問題は解消されてきている。特に、無垢の杉材自身には蓄熱・調湿・遮熱・遮音・防臭、そして癒し等の効果が高い。また、無垢の木材を建築部材として使用する場合の総エネルギーは新建材に比べ少なく、木材は理想の建材として見直されてきた。

これらの木材処理技術の進歩に加え，木材の形状加工技術は加工機の進歩により、複雑な各種形状加工が精度よく行えるようになった。

木材は立ち木を伐採し、それを用途に応じた部材に製材し、建材として用いられる。木材自身には干割れ、反りや曲がり、捻れ、収縮等建材としての欠点がある。これらの欠点を改善するため、従来は製材した部材を自然乾燥して予めこれらの欠点を出した後、再度定尺に製材して建材として用いていた。そのため、建材として最終商品に至たるまでの木材の利用率・歩留りは悪く、また製品に至までの時間もかかるため内地材専門の製材業の経営効率は悪く、更に木材の製品の品質にもばらつきがあった。

これらの状況を改善するため、木材本来の欠点である残留応力（暴れ）を強制的に封じ込め、加えて樹脂を除去する蒸煮・乾燥に関する各種の処理技術が実用化されてきた。これらの処理技術には水蒸気式、高周波式、低温除湿式等がある。いずれの方式にも特徴があり、その処理プロセツは複雑で処理技術の詳細は現在公開されていない。一部の中小製材企業において、企業ノウハウとして試行錯誤による各種各様の処理方法で行われているのが実情である。特に無垢の杉材には杉固有の特質があり、用途に適合し特長を引き出し、また用途に適合した仕様の部材製品を高歩留り・高能率で仕上げる場合蒸煮・乾燥処理に改善すべき課題が多い。

蒸煮・乾燥処理が適切でないと木材の残留応力が残り部材として安定でないだけでなく、木材自身の持つ製品としての特質が失われる。特に、無垢の杉材の場合、部材表面の木味（木目の色調、鮮やかさや艶、心材部と辺材部との色調等）の損傷、心材部の変色（褐色）、脱艶、節の脱落等が起こり、部材の製品価値が損なわれる。また蒸煮・乾燥処理した部材の各種形状加工時、部材の割れ、節部の加工不良や節の脱落、更に加工機の刃毀れ、刃の損傷や磨耗速度の増大等が起こる。

現在，本発明に直接係る公知例は見当たらない。蒸煮・乾燥処理に関する技術解説書やマニュアルはある。しかし、杉厚板部材の蒸煮・乾燥処理を施す場合部材の特長を引き出し、また材面・寸法仕上げ加工及び各種形状加工時の作業時間の短縮と歩留り向上等用途に適合した仕様の部材製品に仕上げることを目的とし、高歩留り・高能率（省エネルギー）で蒸煮・乾燥できる詳細な処理方法に関する公知例は今まで見当たらない。

参考文献

吉田孝久、“今日からの木材乾燥−マニュアル（改訂版）−”、長野県木材共同組合連合会、長野県林業総合センター（２００２．２）。

参考文献

“針葉時製材乾燥技術者研修会”、財団法人 日本住宅・木材技術センター（平成１５年９月）。

発明が解決しようとする課題

本発明は、無垢の杉厚板部材を蒸煮・乾燥処理する場合、部材固有の特長を引き出しまた材面・寸法仕上げ加工及び各種形状加工時作業の容易性、加工刃の長寿命化等用途に適合した仕様の部材を高歩留り・高効率に蒸煮・乾燥できる処理方法を提供する。

課題を解決するための手段

蒸煮処理に先立ち、搬送台車に搭載する部材を含水率と重量とを一定ばらつき内に選別し、部材が弛まない程度に桟木を複数本等間隔に敷き、これらの桟木の上に各部材は木裏を上にして桟木の両端から出ないように上下垂直に積み上げこれを一段とし、例えばこの段数を十段程度積み上げこれを１ブロックとし、ブロック間の桟木の高さはブロック内の桟木より２倍程度高くしてブロック単位で同じようにして釜の許容高さまで積み上げる。

部材を搭載した台車を搬入する。蒸煮処理では高温水蒸気を用い、次の蒸煮条件をスケジュール制御で釜内に反映する。まず部材の種類を間伐材と一般材とに分け、次に部材の基準断面より釜内の気圧、蒸気の温度と湿度、基準蒸煮時間を決め、部材厚さが基準断面の厚さより一定値増えるごとに基準蒸煮時間に一定時間を加えて蒸煮する。蒸煮完了後台車搬出に先立ち、扉を微少開けた状態を保ちながら釜内温度と外気温との温度差が一定値以下になってから、釜扉を全開して台車と共に搬出する。

数時間養生した後専用の乾燥釜に台車と共に搬入する。乾燥処理では水蒸気と水蒸気加熱管式強制可逆循環高温風を用い、次の乾燥条件をスケジュール制御で釜内に反映して乾燥する。釜内１気圧、蒸気の温度と湿度を決め、平衡含水率を整え各部材の含水率が設定仕様に達するまで乾燥する。蒸煮完了後台車搬出に先立ち扉を微少開けた状態を保ちながら、釜内温度と外気温との温度差が一定値以下になってから、釜扉を全開して台車を搬出する。

発明の効果

本発明は、以上のような高温水蒸煮・乾燥の処理方法であり，次のような効果がある。
○ タンニン、テラピン、ヤニ等の樹脂の除去率が高く、杉部材表面の仕上がりが綺麗で艶があり、木味が出て製品価値が高まる。
○ 部材に粘りが出てまた硬さも均一で安定化するため、この部材を各種形状加工する場合、加工が容易で部材加工時良品の歩留まりが高い。更に部材の節の収縮率は周辺部より小さいため節の脱落率が少なく良品の歩留りが高い。また加工刃の使用時間も長くなる。
○ 処理過程で部材に干割れ、反りや曲がり、部材表面の変色や脱艶が出ないため、最終製品に至るまでの処理過程での不良率が少なく、良品の歩留りが高い。
○ 高温水を用いた蒸煮処理及び蒸煮・乾燥完了後扉を微少開ける状態を維持するのは、要求される仕様の製品に仕上げるまでの時間短縮と燃料節減に効果がある。
○ 無垢材木造住宅の需要増大は、地球環境汚染防止（特に住宅の廃棄・リサイクル時の省資源を含め）、また林業の活性化、森林や治水の保存・環境保全に貢献できる。

実施形態を示す例として、杉厚板部材を台車に搭載する方法、蒸煮処理方法、乾燥処理方法につき簡単化した図を用いて説明する。

図１は杉厚板部材４を搭載した台車１を示す。定尺に製材された無垢の杉厚板部材４に対し、含水率と重量とにつきそれぞれ平均値の±１０％以内の部材を選別して蒸煮釜に搬入する台車１に搭載する。まず台車１の上に数本の桟木２（例えば、部材長３ｍの場合桟木は５本（桟木：３０ｍｍ（高さ）×３０ｍｍ（幅））を等間隔（例えば、間隔幅約：０．７ｍ）に釜許容幅内で水平（左右）に敷き、２の上に４を部材の木裏（木の心側の部材面）を上にして等間隔（部材間幅約：１０ｍｍ−１５ｍｍ）に部材の両木口が桟木２の両端からはみ出さないよう水平（左右）に揃えて並べこれを一段目とし、次にこの一段目の上に桟木２の約半分の高さの桟木３を２と同じ間隔で敷き一段目と同じ幅に揃えて並べこれを二段目とする。この二段目と同じように桟木３と部材４を水平に並べて行き十段程度積み上げる。この十段を１ブロックとし、このブロックの上に桟木２を同じように敷きこの２の上に更に高さ十段程度のブロックを釜許容高さ内で積み上げる。ここで、各桟木２，３は上下垂直に揃え、両端の桟木は各部材の両木口に揃え木口からはみ出さないように積む。最後に、最上部の全面積をカバーできる重石として部材５（重量：０．５ｔ−１．０ｔ）を置く。以上のように各部材を台車に積み上げる。

図２は高温水蒸煮釜１１で、ボイラー蒸気を導く左右の蒸煮管１２には両側にそれぞれ２箇の噴射口１３が設置される。この噴射口１３から、釜内１気圧で湿度１００％、水蒸気に温水が混じり合った高温水（最高約１００℃）が出力し、設定された湿度、温度は自動調節される。部材を搭載した台車を蒸煮釜１１に搬入して入口扉を閉める。間伐材（幼令木（４０年以内））の場合は、木口面積１０ｍｍ（厚さｄ）×１５０ｍｍ（幅ｗ）に対し湿度は１００％、釜内温度Ｔ＝６５℃±５℃に到達後、蒸煮時間ｔ＝１．５時間を基準蒸煮時間とし、ｄが１０ｍｍ増すごとに基準蒸煮時間に１．０時間を加算して蒸煮する。一般材（成令木（４０年以上））の場合は、木口面積１０ｍｍ（厚さｄ）×１５０ｍｍ（幅ｗ）に対し湿度は１００％、部材の積載量に対応して釜内温度Ｔ＝７５℃±５℃で蒸煮時間ｔ＝１．５時間を基準蒸煮時間とし、ｄが１０ｍｍ増すごとに基準蒸煮時間に１．０時間を加算して蒸煮する。蒸煮完了後の部材の搬出時、扉の全開角度は９０度とし当初約１−２度開けた状態を維持し、外気温５℃以内の場合３．０時間、外気温５℃以上−１５℃以内の場合２．０時間、外気温１５℃以上−２０℃以内の場合１．０時間、外気温度２０℃以上の場合直ちに開放を目安に、外気温度と釜内温度との温度差が１０℃以内になってから搬出する。蒸煮処理した部材を台車と共に搬出し外部で数時間養生する。ここで、蒸気に温水を混入した高温水蒸煮は樹脂の除去速度を加速し部材の木味を出す効果があり、また蒸煮釜に排気口を設けず、蒸煮完了後扉を微少開ける状態を維持するのは燃料の節約及び処理時間の短縮を図るためである。

図３は乾燥釜で、この乾燥釜１６はボイラー蒸気を導く加熱管式ヒータ１７、蒸気噴射口１３、循環ファン１８、給排気筒１９を備え、設定された湿度、温度は自動調節される。養生した部材を台車と共に乾燥釜に搬入し、釜内湿度４２％、釜内乾燥温度Ｔ＝４５℃±５℃で、部材の含水率が２０℃以下になるまで乾燥する。乾燥完了後の部材の搬出時、扉の全開角度は９０度とし当初約１−２度開けた状態を維持し、外気温５℃以内の場合３．０時間、外気温５℃以上−１５℃以内の場合２．０時間、外気温１５℃以上−２０℃以内の場合１．０時間、外気温度２０℃以上の場合直ちに開放を目安に、外気温度と釜内温度との温度差が１０℃以内になってから搬出する。部材を搬出し外部で数時間養生する。ここで、蒸煮完了後扉を微少開ける状態を維持するのは燃料の節約及び処理時間の短縮を図るためである。

図４に実施例１、２、３で説明した蒸煮・乾燥処理した杉厚板部材をモルダーで加工したログ部材を示す。部材の仕上がり断面寸法は４５−６０ｍｍ（厚さ）×１２０ｍｍ（平均幅）の杉厚板部材に対し、左右の両側面に形状加工、上下の両木口にスリット加工を施した多面形状の部材で、（Ａ）は雇いザネと本ザネの断面図、（Ｂ）は部材両側面に雇いザネ加工、（Ｃ）は部材両側面に本ザネ加工を施した例を示す。上述のように蒸煮・乾燥処理した部材は部材自身に軟らかさと粘りがあり、加工時節の脱落も少なく仕上がりの歩留りが高く、加工刃の磨耗が少なく寿命が長い。

本発明は、杉材以外の針葉樹部材の蒸煮・乾燥の処理方法にも適用可能である。また、それらの部材に材面・寸法仕上げ加工及び各種形状加工を施こす場合同じような効果が期待できる。

搬送台車に搭載された部材 部材搭載の台車と高温水蒸煮釜 部材搭載の台車と乾燥釜 形状加工された杉厚板部材

符号の説明

１ 搬送台車、２、３ 桟木、４ 杉厚板部材、５ 重石、１１ 蒸煮釜、
１２ 蒸煮管、１３ 噴射口、１４ 感温部、１６ 乾燥釜、１７ ヒータ、
１８ 循環ファン、１９ 給排気筒、２１ 形状加工された杉厚板部材、
２２ 部材に施した雇いザネ加工と本ザネ加工

Claims (5)

1. 定尺に製材された無垢の杉厚板部材に対し、含水率と重量のほぼ同じ部材を選別し蒸煮釜に搬入する搬送台車に搭載する。まず台車の上に数本の桟木Ａ（例えば、部材長３ｍの場合桟木は５本（３０ｍｍ（高さ）×３０ｍｍ（幅））を等間隔（例えば、間隔幅約：０．７ｍ）に釜許容幅内で水平（左右）に敷き、部材の木裏（木の心側の部材面）を上にして等間隔（部材間幅約：１０ｍｍ−１５ｍｍ）にまた部材の両木口が桟木の両端からはみ出さないようしてこの桟木Ａの上に最初の部材を水平（左右）に揃えて並べこれを一段目とし、次にこの最初の部材の上に桟木Ａの高さの約半分の桟木Ｂを桟木Ａと同じ間隔で敷きこの桟木Ｂの上に二番目の部材を一段目と同じ幅に並べこれを二段目とする。この二段目と同じように桟木Ｂの上に次の部材を水平に揃えて並べて行き十段程度積み上げる。この十段を１ブロックとし、このブロックの上に桟木Ａを前と同じように敷きこの上に更に高さ十段程度のブロックを釜許容高さ内で積み上げる。ここで、各桟木と各部材は各ブロックにわたり上下垂直に揃え、両端の桟木は各部材の両木口に揃え木口からはみ出さないように敷く。最後に最上部に全体をカバーできる重石として部材（重量：０．５ｔ−１．０ｔ）を置く。以上のような部材の木裏を上にし二種類の桟木を用いて積み上げる方法を特徴とする杉厚板部材の搬送台車への搭載方法。
2. 部材を台車と共に専用の蒸煮釜に搬入する。釜内１気圧で湿度１００％、水蒸気に温水が混じり合った高温水（最高約１２０℃）が両側面の複数口から出力し、釜内湿度、温度は設定値に自動調節される。間伐材（幼令木（４０年以内））の場合は、木口面積１０ｍｍ（厚さｄ）×１５０ｍｍ（幅ｗ）に対し湿度は１００％、釜内温度Ｔ＝６５℃±５℃で時間ｔ＝１．５時間を基準蒸煮時間とし、ｄが１０ｍｍ増すごとに基準蒸煮時間に１時間を加算して蒸煮する。一般材（成令木（４０年以上））の場合は、木口面積１０ｍｍ（厚さｄ）×１５０ｍｍ（幅ｗ）に対し湿度は１００％、釜内温度Ｔ＝７５℃±５℃で時間ｔ＝１．５時間を基準蒸煮時間とし、ｄが１０ｍｍ増すごとに基準蒸煮時間に１時間を加算して蒸煮する。蒸煮完了後の部材の搬出時、扉の全開角度は９０度として１−２度開放した状態を保ちながら、外気温５℃以内の場合３．０時間、外気温５℃以上−１５℃以内の場合２．０時間、外気温１５℃以上−２０℃以内の場合１．０時間、外気温度２０℃以上の場合直ちに全開を目安に、外気温度と釜内温度との温度差が１０℃以内になってから搬出する。蒸煮完了した部材を台車と共に数時間養生する。以上のような高温水による蒸煮処理方法と蒸煮完了後の搬出方法を特徴とする杉厚板部材の高温水蒸煮方法。
3. 養生した部材を台車と共に専用の乾燥釜に搬入する。釜内１気圧で水蒸気（最高約１２０℃）が両側面の複数口から出力し、また水蒸気加熱管式ヒータ、可逆ファンと給排気筒の開閉弁により高温風が天井から釜内に循環し、釜内湿度、温度は設定値に自動調節される。釜内１気圧で湿度４２％、温度Ｔ＝４５℃±５℃状態で、部材の含水率が２０℃以下になるまで乾燥する。乾燥完了後の部材の搬出時、扉の全開角度は９０度として１−２度開放した状態を保ちながら、外気温５℃以内の場合３．０時間、外気温５℃以上−１５℃以内の場合２．０時間、外気温１５℃以上−２０℃以内の場合１．０時間、外気温度２０℃以上の場合直ちに全開を目安に、外気温度と釜内温度との温度差が１０℃以内になってから搬出する。以上のような乾燥処理方法と乾燥完了後の搬出方法を特徴とする杉厚板部材の乾燥方法。
4. 請求項１、請求項２、請求項３を特徴とする部材の蒸煮・乾燥の処理方法。
5. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４を特徴として蒸煮・乾燥処理した杉厚板部材厚さ４５ｍｍ−６０ｍｍに対し、気密接続を目的に左右の両側面に本ザネ（実）や雇いザネ（実）等の形状加工、接続板挿入用に上下の両木口にスリット加工を施した特徴を有する杉厚板部材。

Images