JP2007261041A - 木材の割れ発生防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】木材に切れ目や溝を設けることなく乾燥工程時の割れの発生を防止することができ、木材製品の商品価値の向上を図れる木材の割れ発生防止方法を提供する。
【解決手段】先ず、製材された木材１の表面層１ａを加熱して軟化させ、次に、この表面層１ａを加圧して圧縮変形させ、更に、圧縮変形した表面層１ａを冷却して圧縮部分を固定化することにより、乾燥工程時において、木材１の表面層１ａは予め収縮しているので、熱が加わると表面層１ａは組織が膨潤し、乾燥時に表面層１ａの変形の回復による伸びで引っ張り応力を吸収し、これによって木材１の乾燥工程における割れの発生を防止する。
【選択図】図２

Description

この発明は、製材した木材の乾燥工程時に生じる割れの発生を防ぐことができる木材の割れ発生防止方法に関する。

原木から切り出した木材は、含水率を整えるために乾燥工程を経て製品になる。

ところで、製材した芯持の木材１を乾燥させると、図６の矢印ａのように、乾燥の初期に表面層が収縮し、この収縮は、半径方向の収縮率を１とすると接線方向の収縮率は２〜５になり、このため、木材の収縮時に表面層に、図６の矢印ｂのように、引っ張り応力が発生し、表面層の収縮力がその引っ張り応力より大きくなったとき、図６のように木材の表面から内側に向けて、木材の長さ方向に連続する割れ２が発生し、木材１の製品としての価値が低下する。

従来、上記のような木材１の乾燥工程時に割れが発生するのを防止するため、木材１に予め切れ目や溝を加工しておき、乾燥の初期に生じる表面層の収縮力を切れ目や溝の部分で吸収することにより、割れの発生を防ぐようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１２２５９５号公報

しかし、木材に予め切れ目や溝を加工して乾燥することは、割れ目に代えて木材に切れ目や溝が存在することになり、切れ目や溝のある面は外部に露見する部分に使用できないので、製品としての価値が低下することになる。

そこで、この発明の課題は、上記のような問題点を解決するため、木材に切れ目や溝を設けることなく乾燥工程時の割れの発生を防止することができ、木材製品の商品価値の向上を図ることができる木材の割れ発生防止方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、第１の発明は、製材された木材の乾燥工程前に、この木材の表面層を加圧して圧縮変形させる構成を採用したものである。

同じく第２の発明は、製材された木材の乾燥工程前に、この木材の表面層を加熱する加熱工程と、加熱によって軟化した木材の表面層を加圧して圧縮変形させる加圧工程と、木材の圧縮変形した表面層を冷却して圧縮部分を固定化する冷却工程とを施す構成を採用したものである。

上記木材の表面層の加圧に多段式ロールプレス機を用い、木材を移動させながら表面層を連続して圧縮変形させるようにすることができる。

ここで、木材の表面層を加圧して圧縮変形させるには、常温のままで行う方法と加熱して行う方法があり、常温のままで行う方法は、比較的含水率の高い木材の場合に適しており、平面プレスや多段式ロールプレス機を用いて常温で加圧すれば、圧縮変形により木材の表面層に残留歪が残り、これによって表面層の圧縮変形を維持することができる。

また、木材の表面層を加熱する方法は、木材の表面層を内部よりも軟化させることで、木材表面層の圧縮が容易に低い圧力で実施することができ、この加熱工程は、温水槽、マイクロ波発振器、熱源で加熱された平面プレスや多段式ロールプレス機等を用い、例えば、木材の表面層だけを６０〜１４０℃の温度に加熱するようにする。

また、加圧工程は平面プレスや多段式ロールプレス機等を用い、この加圧工程における木材の圧縮圧力は、木材の含水率や材質に応じて選択すればよく、例えば、１４〜１５Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力とし、表面から５〜１０ｍｍ程度を圧縮すれば、木材の軟化した表面層の組織は壊れることなく細胞の空洞部分が押し縮められることになる。なお、加熱工程と加圧工程は別個に行う以外に、熱源で加熱された平面プレスや多段式ロールプレス機を用いて同時に行うようにしてもよい。

上記冷却工程は、木材の表面層を加熱する方法に組合わせて用いるものであり、木材に接触させた冷却ロールで水冷によって木材を冷却し、表層の変形した部分を一時的に固定化する。

上記のように、常温で加圧又は加熱後に加圧して木材の表面層を圧縮変形させておけば、表面層は予め収縮しているので、木材の加熱による乾燥工程時において、圧縮変形された表面層は組織が膨潤し、乾燥時の表面の収縮発生を、表面層の変形の回復による伸びで吸収し、これによって木材の乾燥工程における割れの発生を防止することができる。

この発明によると、製材された木材の乾燥工程前に、表面層を加圧して圧縮変形させるようにしたので、木材の乾燥工程時に、表面の収縮を表面層の変形の回復による伸びで吸収し、これによって、木材に切れ目や溝を設けることなく乾燥工程時の割れの発生を防止することができ、木材製品の商品価値の向上を図ることができる。

また、製材された木材の表面層を加熱した後、表面層を加圧して圧縮変形させ、この表面層を冷却して圧縮部分を一時的に固定化するようにしたので、木材の表面層を加圧して圧縮変形させるときに、木材の表面層を内部よりも軟化させることにより、木材表面層の圧縮が容易に低い圧力で実施することができ、冷却工程で圧縮変形を固定化することで、表面層の圧縮変形を確実に維持することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図２は、木材の割れ発生防止方法を実施する工程の第１の実施の形態を示し、原木から製材された生木の木材１の乾燥工程前に、表面層１ａを加熱する加熱工程と、加熱によって軟化した木材１の表面層１ａを加圧して圧縮変形させる加圧工程２と、木材１の圧縮変形した表面層１ａを冷却して圧縮部分を固定化する冷却工程３を施すように構成され、この各工程を経た木材１は乾燥処理して製品となる。

先ず、加熱工程で、図１（ａ）のように、適宜含水率を有する木材１、例えば含水率が３０％以上の製材された生木である木材１の表面層１ａを加熱する。この加熱工程は、図示省略したが、周知の温水槽、マイクロ波発振器、熱プレス等を用い、木材１の所定深さにわたる表面層１ａを発火点よりも低い６０〜１４０℃の温度に加熱し、この加熱によって表面層１ａの組織を内部組織よりも軟化させる。

次に、上記加熱工程で表面層１ａが加熱された木材１は、図２のように、加圧工程２で表面層１ａを加圧して圧縮する。この加圧工程２の圧力は、木材の含水率や材質に応じて選択すればよいが、木材１の軟化している表面層１ａを、例えば、圧縮圧力が１４〜１５Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で、木材１の断面積に応じて５〜１０ｍｍ程度を圧縮し、この圧縮によって、木材１の軟化した表面層１ａの組織は壊れることなく空洞の部分が押し縮められ、図３の顕微鏡写真による拡大断面図のように体積が減少することになる。

ちなみに、図１（ａ）は表面層が加熱された木材を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の木材１の表面層１ａが加圧工程２で圧縮された状態を示し、何れの図も表面層１ａは誇張して図示している。

この加圧工程２は、平面プレスや図示のような２〜５段程度の多段ロールプレス２ａを用いることができ、多段ロールプレス２ａは、表面層１ａが軟化した木材１を移動させながら、上下面及び両側面からそれぞれ表面層１ａを連続して圧縮変形させることができ、処理する木材１の長さに制約がなくなり、作業能率の向上が図れるという利点がある。なお、前記平面プレスや多段ロールプレス２ａに熱源を組み込むことにより、上記した加熱工程とこの加圧工程２を同時に行うようにすることもできる。

上記加圧工程２後の木材１は、冷却工程３に進み、木材１の上下面と両側面に接触させた多段の冷却ロール３ａで水冷によって冷却し、木材１の残熱を除去することにより表面層１の変形した部分を一時的に固定化する。

このように、木材１の圧縮変形された表面層１ａの部分を冷却によって一時的に固定化すれば、図３の顕微鏡写真による拡大組織図に示すように、木材１の軟化した表面層１ａの組織は壊れることなく細胞の空洞の部分が押し縮められることになる。

上記のようにして、加圧工程２で表面層の処理がなされた木材は、次に乾燥処理される。

木材１の加熱による乾燥工程時において、木材１の表面層１ａは予め収縮しているので、乾燥時の熱が加わると、図５の顕微鏡写真による拡大組織図に示すように、木材１の圧縮変形された表面層１ａは組織が膨潤し、乾燥時に表面層１ａが収縮しないようにし、表面層１ａの変形の回復による伸びで引っ張り応力を吸収し、これによって木材１の乾燥工程における割れの発生を防止することができる。

なお、木材１の圧縮変形された表面層１ａの図４の矢印で示した細胞の空洞が、乾燥工程時の熱で圧縮変形された表面層１ａが回復することにより、図５の矢印によって示されているように同一部分の細胞の空洞は復元している。

次に、木材の割れ発生防止方法を実施する工程の第２の実施の形態は、木材を加熱することなく常温で表面層を圧縮変形させる方法である。

図示省略したが、この第２の実施の形態は、乾燥工程前の木材を常温のままで表面層を圧縮変形させるものであり、加圧工程には、図２で示したような第１の実施の形態のような２〜５段程度の多段ロールプレス２ａを用い、第１の実施の形態で例示したような圧力で加圧すればよく、常温のままで表面層を圧縮変形させる方法は、比較的含水率の高い木材の場合に適している。

この第２の実施の形態において、木材を常温で上下面及び両側面からそれぞれ表面層を連続して加圧すると、表面層は圧縮変形してその残留歪分だけ圧縮変形が残り、この表面層の残留歪による圧縮変形部分が予め収縮していることにより、木材の乾燥工程時に、上述した第１の実施の形態の場合と同様、乾燥時の熱が加わると、木材の圧縮変形された表面層は組織が膨潤し、乾燥時に表面層が収縮しないようにし、表面層の変形の回復による伸びで引っ張り応力を吸収し、これによって木材の乾燥工程における割れの発生を防止することができる。

上記のように、この発明は、第１及び第２の実施の形態の如く、木材の乾燥工程の前に表面層を圧縮変形させるようにすればよく、木材１の表面に溝を設けたり、薬剤等を用いることなく乾燥工程時の割れの発生を防止することができ、木材製品の商品的価値の向上を図ることができる。

また、木材１の乾燥は人工的な乾燥だけでなく自然乾燥でもよく、図示の場合、処理する木材１は芯持材を示したが芯去り材でもよく、また、木材１の木口にはＳ環やＯ環の打ち込みによって割れに対する補強をするようにしてもよい。

（ａ）は表面層が加熱された木材の端面図、（ｂ）は加熱された表面層が加圧工程で圧縮された状態を示す木材の端面図 木材の割れ発生防止方法を実施する工程の第１の実施の形態を示す斜視図 表面層が圧縮された木材の顕微鏡写真による拡大した組織図 表面層が圧縮された木材の圧縮部分を顕微鏡写真により更に拡大した組織図 表面層が圧縮された木材の圧縮部分が乾燥工程時に復元している状態を示す顕微鏡写真により更に拡大した組織図 木材の乾燥工程時における割れの発生を示す説明図

符号の説明

１ 木材
１ａ 表面層
２ 加圧工程
３ 冷却工程

Claims (3)

1. 製材された木材の乾燥工程前に、この木材の表面層を加圧して圧縮変形させることを特徴とする木材の割れ発生防止方法。
2. 製材された木材の乾燥工程前に、この木材の表面層を加熱する加熱工程と、加熱によって軟化した木材の表面層を加圧して圧縮変形させる加圧工程と、木材の圧縮変形した表面層を冷却して圧縮部分を固定化する冷却工程とを施すことを特徴とする木材の割れ発生防止方法。
3. 上記木材の表面層の加圧に多段式ロールプレス機を用い、木材を移動させながら表面層を連続して圧縮変形させることを特徴とする請求項１又は２に記載の木材の割れ発生防止方法。