JP2007118361A

JP2007118361A - 構造用木材の製造方法および製造システム

Info

Publication number: JP2007118361A
Application number: JP2005313048A
Authority: JP
Inventors: Hideya Sakurai; 秀弥櫻井
Original assignee: SOYANO KENZAI KK
Current assignee: SOYANO KENZAI KK
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】曲がりのある赤松などの針葉樹の原木丸太を矯正して、木造住宅の構造材として用いることを可能にするための構造用木材の製造方法を提案すること。
【解決手段】曲がりのある木材を入れた圧力容器内に過熱蒸気を供給して当該木材を９０℃以上となるように４０分間程度煮沸する（煮沸工程ＳＴ２）。次に、木材をその材軸方向の両端を拘束した状態でプレスして、曲がりのない真直な丸太にする（プレス工程ＳＴ３）。しかる後に、木材を矯正後の状態に拘束した状態で自然乾燥させる（乾燥工程ＳＴ４）。これにより、曲がりのある丸太を真直ぐな丸太にプレス成形することができ、乾燥後の丸太は曲がりのある状態に戻ることがない。曲がりのある赤松材などから、柱材、梁材などとして用いることのできる構造用木材を製造できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤松などのような針葉樹の原木丸太の曲げを矯正して、木造建物の柱、梁などの構造材として利用できるようにするための構造用木材の製造方法および製造システムに関するものである。

木造住宅などの柱、梁などの構造材として用いられる木材は、太くて真直ぐな原木丸太から製造される。赤松などの針葉樹には曲がりものが多く、構造材として用いるのに適しているものが比較的少ない。このため、赤松などの針葉樹林が多いにも拘わらず、このような森林資源が有効活用されていないのが現状である。

本発明の課題は、曲がりのある赤松などの針葉樹の原木丸太を矯正して、木造住宅の構造材として用いることを可能にした構造用木材の製造方法および製造システムを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の構造用木材の製造方法は、曲がりのある木材を入れた圧力容器内に過熱蒸気を供給して当該木材を煮沸する煮沸工程と、煮沸後の木材をその材軸方向の両端を拘束した状態で当該材軸に直交する方向からプレスして、曲がりを矯正するプレス工程と、木材を矯正後の状態に拘束した状態で自然乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴としている。

木材を過熱蒸気により加圧状態で加熱することにより、すなわち、オートクレーブすることにより、次工程におけるプレス時に、木材に発生する内部応力を大幅に低減でき、また、割れなどの発生も抑制できる。

また、プレス工程においては、木材の材軸方向の両端を拘束した状態でプレスを行うことにより、引張り変形を抑制あるいは防止した状態で木材をプレスできる。木材の圧縮変形は２０〜３０％と許容範囲が広いが、引張り変形の許容範囲は約２％程度である。両端がフリーの状態で、曲がりのある木材を材軸に直交する方向からプレスすると、材軸を挟み、一方の側に引張り変形が生じ、他方の側に圧縮変形が生じ、引張り変形が生ずる側に割れなどの不具合が発生してしまう。本発明では、両端を拘束しておくことにより、材軸方向に引張り変形が２％以下の状態、あるいは引張り変形が起きない状態で、曲がりを矯正できる。

さらに、矯正後の木材を、矯正後の状態に拘束したまま自然乾燥させることにより、矯正後の形状が木材に固定される。すなわち、乾燥後の木材は、含水率が増加しても、再び曲がりのある状態に戻ることがなく、矯正後の形状が半永久的に木材に記憶される。

本発明の方法によって製造された木材は、割れ、反り、歪などが生じないので、木造住宅などにおける柱材、梁材などの構造用木材として用いるのに適している。

ここで、前記煮沸工程では、圧力容器内に１００℃以上に加熱された過熱蒸気を供給して、前記木材を９０℃以上に加熱することが望ましい。また、前記煮沸工程では、少なくとも３０分以上に亘って前記木材を煮沸することが望ましい。さらに、乾燥工程では、前記木材の含水率が１０〜１２％になるまで放置することが望ましい。

また、処理対象の木材としては、伐採後に所定長さに切断された原木丸太でもよいし、このような原木丸太を皮剥ぎしたものでもよいし、所定の断面形状となるように切断加工された後の原木丸太であってもよい。

次に、本発明は構造用木材の製造システムに関するものであり、上記の方法によって実質的に曲がりの無い構造用木材を製造することを特徴としている。

本発明によれば、所定長さに切断された曲がりのある原木丸太を、構造用木材として用いるのに適した曲がりの無い丸太にプレス成形することができ、また、プレス成形後の真直ぐな形状が半永久的に木材に記憶され、元の曲がりのある状態に戻ることがない。したがって、本発明によれば、赤松などの日本の森林資源を木造住宅などの構造材として有効活用できる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明を適用した構造用木材の製造工程を示す概略フローチャートである。本例の製造工程には、赤松などの原木丸太１を皮剥ぎして一定の長さに切断する前処理工程(ＳＴ１)と、一定長さの加工用丸太１２を加圧雰囲気中で過熱蒸気により煮沸する煮沸工程(ＳＴ２)と、煮沸後の加工用丸太１３をプレス成形してその曲がりを矯正するプレス工程(ＳＴ３)と、プレス成形後の成形丸太１４を自然乾燥させる乾燥工程(ＳＴ４)と、乾燥後の乾燥済み丸太１５に後処理を施して所定寸法の構造用木材１６を得る後処理工程(ＳＴ５)とが含まれている。前処理工程(ＳＴ１)では、例えば、原木丸太１１の曲がりのある方向の両側部分を切断して、太鼓状断面の加工用丸太１２としている。また、後処理工程(ＳＴ５)では、乾燥後の丸太に切断加工、表面処理などが必要に応じて施される。

図２は煮沸工程(ＳＴ２)において用いる煮沸用の圧力容器の一例を示す側面図および前側端面図である。圧力容器２０は、ステンレススチール製の円筒状胴部２２の後端開口が同一素材の皿型鏡板２３によって封鎖され、その前端開口には同一素材からなる横開閉式の手動扉２４が取り付けられた構造となっている。圧力容器２０は架台２５によって水平に支持されている。

圧力容器２０の内部には台車レール２６が設置されており、この台車レール２６に沿って加工用丸太を載せた台車２７を圧力容器２０に入れる。この後、当該圧力容器２０を密閉し、その円筒状胴部２２に形成されている過熱蒸気の循環口２８を介して過熱蒸気を不図示の蒸気供給源から供給して、内部の加工用丸太を圧力下で過熱蒸気によって加熱する。過熱蒸気は１００℃以上、例えば、１１０℃のものが供給され、加工用丸太の加熱は４０分間程度行われる。これにより、加工用丸太は９０℃以上に加熱され、次工程で行われるプレス成形時に発生する内部応力が約１／１０程度と大幅に低減された状態になる。

図３は、プレス工程(ＳＴ３)において用いる油圧式丸太成形プレスの一例を示す正面図および側面図である。油圧式丸太成形プレス３０は、水平に設置された細長い下面圧盤３１と、左右一対の垂直ガイド３２、３３によって、下面圧盤３１の真上に水平に支持されている上面圧盤３４とを備えており、上面圧盤３４は水平状態のままで垂直ガイド３２、３３に沿って昇降可能となっている。

下面圧盤３１の両端部には固定側クランプ盤３５および可動側クランプ盤３６が取り付けられている。可動側クランプ盤３６はクランプシリンダ３７に取り付けられており、クランプシリンダ３７は下面圧盤３１に固定されている。クランプシリンダ３７によって、可動側クランプ盤３６が移動して、クランプ盤３６、３７の間隔を調整できる。加工用丸太１は、その曲がりが上方に凸となるように、想像線で示す状態で、その両端部がクランプ盤３６、３７に乗せられてセットされる。この状態では、加工用丸太１はその軸線方向の両端がクランプ盤３６、３７によって挟まれ、両側への伸びが拘束される。

上面圧盤３４は、中央に連結されている昇降シリンダ３８によって昇降する。また、左右一対の加圧シリンダ３９ａ、３９ｂによって下方に押圧される。曲がりのある加工用丸太１は、上面圧盤３４を下降させることによりプレスされて、曲がりが矯正された真直ぐな丸太になる。

図４は乾燥工程(ＳＴ４)において用いる丸太拘束型の一例を示す平面図および側面図である。丸太拘束型４０は、細長い底板４１および左右の枠板４２、４３を備えた溝形断面をしており、ここに、プレス成形後の丸太２が装着される。また、左右の枠板４２、４３にはその長手方向に一定の間隔でクランプ具４４を取り付け可能となっている。

丸太拘束型４０に装着された丸太２は、一定の間隔で取り付けたクランプ具４４によってクランプされる。これにより、丸太２はその材軸に直交する方向への変形ができないように拘束された状態になり、この状態で自然乾燥される。例えば、その含水率が１０〜１２％に収束するように、２ヶ月間程度、自然乾燥される。自然乾燥を経て、加工用丸太２に、プレス成形後の真直ぐな形状が半永久的に固定(記憶)される。

本発明を適用した構造用木材の製造工程を示す概略フローチャートである。煮沸工程において用いられる圧力容器の一例を示す側面図および前側端面図である。プレス工程において用いられる油圧式丸太成形プレスの一例を示す正面図および側面図である。乾燥工程において用いられる丸太拘束型を示す平面図および側面図である。

符号の説明

１曲がりのある加工用丸太
２曲がりが矯正されたプレス成形後の丸太
２０圧力容器
３０油圧式丸太成形プレス
４０丸太拘束型

Claims

曲がりのある木材を入れた圧力容器内に過熱蒸気を供給して当該木材を煮沸する煮沸工程と、
煮沸後の木材を、その材軸方向の両端を拘束した状態で、当該材軸に直交する方向からプレスして、曲がりを矯正するプレス工程と、
木材を矯正後の状態に拘束した状態で、自然乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする構造用木材の製造方法。
請求項１において、
前記煮沸工程では、圧力容器内に１００℃以上に加熱された過熱蒸気を供給して、前記木材を９０℃以上に加熱することを特徴とする構造用木材の製造方法。
請求項２において、
前記煮沸工程では、少なくとも３０分以上に亘って前記木材を煮沸することを特徴とする構造用木材の製造方法。
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記プレス工程では、前記木材に材軸方向の伸び変形が実質的に生ずることの無いように、当該木材を拘束することを特徴とする構造用木材の製造方法。
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
乾燥工程では、前記木材の含水率が１０〜１２％になるまで放置することを特徴とする構造用木材の製造方法。
請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
前記木材は、所定長さの原木丸太、皮剥ぎ後の所定長さの原木丸太、あるいは所定の断面形状となるように切断加工された後の原木丸太であることを特徴とする構造用木材の製造方法。
請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の方法により構造用木材を製造することを特徴とする構造用木材の製造システム。