JP2021016947A

JP2021016947A - 圧縮木材及びその製造方法

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Publication number: JP2021016947A
Application number: JP2019131758A
Authority: JP
Inventors: 伸吾大川; Shingo Okawa; 雅博本母; Masahiro Honobu
Original assignee: HIDA SANGYO KK
Current assignee: HIDA SANGYO KK
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: JP7292718B2

Abstract

【課題】圧縮木材の表層部が切削された場合に、表面側に硬質の高圧縮層を維持することができる圧縮木材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】木材の厚み方向Ｄに圧縮率の異なる複数の層部を有する圧縮木材１０において、該圧縮木材の厚み方向Ｄの両表面を形成する表層部１２，１８と、表層部１２の厚み方向内側に隣接する中間層部１４，１６と、中間層部１４，１６の表層部１２，１８とは厚み方向反対側に隣接して厚み方向Ｄの中央領域を形成する内層部１５と、を有し、中間層部１４，１６は、表層部１２，１８及び内層部１５よりも圧縮率が高い。【選択図】図１

Description

本発明は、板状の木材を圧縮加工した圧縮木材及びその製造方法に関する。

従来、スギやヒノキ等の針葉樹は、成長が早く、ラワン等の広葉樹に比べて日本国では入手しやすいことから、家具材料や建材として多用されている。

しかしながら、針葉樹は、広葉樹に比べて軟質であって強度が低いことから、家具に使用する場合には表面に傷がつきやすく、建材に使用する場合には強度不足が懸念される等の不具合がある。

このような問題を解消するため、特許文献１に記載されているように、木材に対して圧縮加工を行って木材強度を高めることが従来から行われている。

具体的には、まず、木材の両面（表面及び裏面）に水分を付加して木材の両面の表層部を軟化させる。この軟化処理によって、木材の厚み方向の両面の表層部は、その間の内層部よりも圧縮変形しやすい状態になる。その後、木材を厚み方向に加熱圧縮する。このようにして製造された圧縮木材は、厚み方向の両側に、圧縮率が高く硬質の表層部を有し、この表層部の間に、圧縮率が低く軟質の内層部を有する３層構造を有している。

このようにして製造された圧縮木材は、同じ厚さの非圧縮木材に比べて、材料密度が高なり、強度が高いものとなる。

特許第６４５０４８９号

一般に、家具や建材に使用される圧縮木材は、例えばテーブル等の製品形状に加工される際に、表面形状を整えたり外観を向上させたりする目的から、その表層部が切削され、表層部の厚さが薄くなったり、表層部が削り取られて内層部が表面に露出したりする。また、螺子やダボを用いて圧縮木材同士を接合する際には、表層部が切削された圧縮木材の表面に、螺子穴やダボ穴が形成される。

しかしながら、表層部の厚さが薄い領域や、内層部が露出した領域に螺子穴やダボ穴が形成すると、穴の大部分が軟質の内層部に存在することになり、螺子やダボを挿入した際に穴の形状が崩れてしまい、螺子やダボが穴から抜け落ちてしまう虞がある。

それ故、表層部を切削した場合であっても、螺子やダボによる接合に耐え得る厚さの硬質の層を表面側に維持することができる圧縮木材の開発が求められていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、圧縮木材の表層部が切削された場合でも、表面側に硬質の高圧縮層を維持することができる圧縮木材及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る圧縮木材は、木材の厚み方向に圧縮率の異なる複数の層部を有する圧縮木材において、該圧縮木材の厚み方向の両表面又は何れか一方の表面を形成する第１の層部と、該第１の層部の前記厚み方向内側に隣接する第２の層部と、該第２の層部の前記第１の層部とは前記厚み方向反対側に隣接して前記厚み方向の中央領域を形成する第３の層部と、を有し、前記第２の層部は、前記第１の層部及び前記第３の層部よりも圧縮率が高いことを特徴とする。

この構成によれば、圧縮木材が、表面を形成する第１の層部と、厚み方向の中央領域を形成する第３の層部との間に、これらの層部よりも圧縮率が高い、すなわち、硬質の第２の層部を有しているので、圧縮木材を製品形状に加工する際に、表層部となる第１の層部が切削されて、第１の層部の厚さが薄くなったり、その内側の層が露出したりする場合であっても、最も硬質の第２の層部が残存しているので、表面又は表面近傍に硬質の層が確保される。したがって、この第２の層部により、圧縮木材の表面に形成された螺子穴やダボ穴の形状を堅固に保持することができ、螺子やダボの抜け落ちを防止することができる。

また、本発明に係る圧縮木材は、さらに、前記第１の層部は、前記厚み方向の両表面を形成しており、該第１の層部の内側にそれぞれ前記第２の層部が隣接していることを特徴とする。

この構成によれば、圧縮木材が、圧縮率が高く硬質の第２の層部を第３の層部を挟んで２つ有しており、第２の層部は、それぞれ、圧縮木材の両表面を形成する第１の層部に隣接して内側に位置しているので、圧縮木材を製品形状に加工する際に、圧縮木材の両表面が切削された場合であっても、表面又はその近傍に２つの硬質の第２の層部が確保されているので、圧縮木材の材料強度を高く保持することができる。また、圧縮木材を製造する際に、両方の表層領域に対して同様の処理を施して第１の層部及び第２の層部を形成することができるので、製造容易性に優れている。

また、本発明は、前記圧縮木材の製造方法であって、板状の木材の表面に水分を付与して、該木材の表層領域を軟化させる軟化処理工程と、該軟化処理工程の後、前記木材を表面側から加熱して、軟化した前記表層領域の外表面側の所定厚さの領域の水分を減少させる乾燥処理工程と、該乾燥処理工程の後の前記木材を厚み方向に圧縮する圧縮工程と、
を含むことを特徴とする。

この構成によれば、まず、板状の木材の表面に水分を付与することにより、木材の表層領域が水分を吸収して、内側の内層よりも軟化する。その後、該木材を表面側から加熱することで、軟化した表層領域の内、外表面側の所定の厚さ領域の水分だけが蒸発して減少する。したがって、内側の内層は水分が少なく軟化していない状態、外表面側の所定厚さ領域は一旦軟化した後、水分が蒸発して硬化した状態、そして、これら内層と外表面側の所定厚さ領域との間には、水分を含んで軟化したままの状態の中間層が存在することとなる。この状態で、該木材を厚み方向に圧縮すると、水分を多く含む軟質の中間層は、他の層よりも高い圧縮率で圧縮される。これにより、圧縮木材において、第１の層部及び第３の層部よりも高い圧縮率を有する第２の層部を形成することができる。なお、外表面側の所定厚さ領域の水分は加熱処理の調節によって、水分の残存調整をすることは容易であり、３層の圧縮後の圧縮率の調整は、所望に応じて調整可能である。

また、本発明は、前記圧縮木材の製造方法において、前記軟化処理工程は、前記木材を蒸煮することにより行われることを特徴とする。

この構成によれば、木材は熱を加えることによっても軟化するので、木材を蒸気で加熱することにより、木材に水分とともに熱を付与して、外表面側の所定の厚さ領域及び中間層を十分に軟化させることができる。これにより、第２の層部の圧縮率を向上させて、第２の層部をより硬質にすることができる。

また、本発明は、前記圧縮木材の製造方法において、前記乾燥処理工程は、前記木材の表面に加熱したプレス板を所定時間、非圧縮状態で接触させることにより行われ、前記圧縮工程は、前記プレス板により前記木材を加熱圧縮することにより行われることを特徴とする。

この構成によれば、圧縮工程において木材に熱を加えることで、木材の圧縮率を高めることができ、各層部の強度を高めることができる。また、乾燥処理工程に使用したプレス板を圧縮工程における加熱圧縮に利用することで、加工時間の短縮化を図ることができる。

本発明の圧縮木材によれば、厚み方向の中央領域を形成する第３の層部と、厚み方向の最外側に位置する第１の層部との間に、これらの層部よりも圧縮率が高い第２の層部を有しているので、圧縮木材を製品形状に加工する際に、第１の層部が切削された場合でも、高圧縮率で硬質の第２の層部を表面側に維持することができ、第２の層部により、圧縮木材の表面に形成された螺子穴やダボ穴の形状を保持して螺子やダボの抜け落ちを防止することができる。

また、本発明の圧縮木材の製造方法によれば、木材の表層側の領域を水分で軟化させた後、木材を表面側から加熱して外表面側の所定厚さ領域の水分を減少することで、水分の少ない層の間に、水分の多い層を形成することができ、この状態で木材を圧縮することで、第１の層部と第３の層部との間に、高圧縮率の第２の層部を有する圧縮木材を効率よく製造することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態である圧縮木材の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂで囲む断面領域の拡大図である。圧縮木材の材料となる木材の斜視図。圧縮木材の製造方法のフローチャートである。圧縮装置を模式的に示す断面図である。圧縮装置を用いた乾燥処理工程の説明図である。圧縮装置を用いた加熱圧縮工程及び冷却工程の説明図である。圧縮木材の第１表面からの位置と密度との関係を示すグラフである。タッピングネジの引抜き試験の試験結果を示すグラフである。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態である圧縮木材１０の斜視図であり、図１（ｂ）は、（ａ）のｂで囲む断面領域の拡大図である。また、図２は圧縮木材１０の材料となる木材２０の斜視図である。

圧縮木材１０の材料となる木材２０としては、スギやヒノキ等の針葉樹と、ナラやラワン等の広葉樹とのいずれをも用いることができるが、針葉樹であることが好ましい。また、材料となる板状の木材２０としては、表面に板目を有する板目材や、表面に柾目を有する柾目材を用いることができ、さらに、板目から柾目に移行する追柾目を有する木材を用いることもできるが、柾目材を用いると圧縮時に年輪界にてせん断が生じ、歩留りが低下する虞があることから、追柾目を有する木材および板目材を使用することが好ましく、板目材を使用することが特に好ましい。なお、本発明において、板目材とは、原木を年輪の接線方向に挽いた材であって、年輪の中心を外したいわゆる芯去り材をいうものとする。年輪の中心を有する芯持ち材を用いると、板目材の加熱圧縮時に芯付近の年輪が屈曲して割れが生じるおそれがあるからである。また、柾目とは、丸太の中心に向かって挽いたときに現れる年輪が平行な木目をいい、そのように挽いて得られた材を柾目材という。

本実施形態では、木材２０として針葉樹の板目材を使用しており、図２で上面となる第１表面２０ａは、木材２０の木表側（年輪の中心から遠い側）の表面であり、下面となる第２表面２０ｂは、木材２０の木裏側（年輪の中心に近い側）の表面である。

圧縮木材１０は、厚み方向Ｄに圧縮率の異なる複数の層を有しており、本実施の形態では、図１で上面となる第１表面１０ａ（板目材の木表側の面）から、下面となる第２表面１０ｂ（板目材の木裏側の面）に向かって順に、第１表層部（第１の層部）１２、第１中間層部（第２の層部）１４、内層部（第３の層部）１５、第２中間層部（第２の層部）１６及び第２表層部（第１の層部）１８を有する５層構造となっている。なお、図１では、各層部を理解しやすいように、第１中間層部１４と第２中間層部１６とに塗り潰しを付している。

第１表層部１２は、第１表面１０ａを形成している層であり、第２表層部１４は、第２表面１０ｂを形成している層である。

内層部１５は、圧縮木材１０の厚み方向Ｄの中央領域を含む層であり、他の層部１２，１４，１６，１８よりも厚みが大きくなっている。

第１中間層部１４は内層部１５と第１表層部１２との間に位置し、第２中間層部１６は、内層部１５と第２表層部１８との間に位置している。第１及び第２中間層部１４，１６は、第１表層部１２、第２表層部１８及び内層部１５よりも、圧縮率が高くなっており、これにより、第１及び第２表層部１２，１８及び内層部１５に比べて、気乾比重や、繊維密度が高くなっている。図１（ｂ）に示すように、圧縮率の高い第１及び第２中間層部１４，１６では、年輪の木目３０の幅が狭くなっており、これに隣接する層部との境界部で木目３０が屈曲している。

各層部の厚さの比率は、例えば、圧縮木材１０の厚さが３０〜３５ｍｍの場合に、第１表層部１２及び第２表層部１８が、それぞれ５〜１５％、第１中間層部１４及び第２中間層部１６が、それぞれ１０〜１５％、内層部１５が４０〜７０％とすることができる。なお、これらの比率は、材料となる木材２０の厚さや、後述する軟化処理工程や乾燥処理工程における木材２０の軟化度合いや乾燥度合いによって、適宜変更することができる。例えば、第２表層部１８に比べて第１表層部１２の厚さを大きくしたり、第１及び第２中間層部１４，１６の厚さをほぼ等しくしたりすることが可能である。なお、第１表層部１２及び第１中間層部１４の厚さは、それぞれ、１ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ〜７ｍｍであることがより好ましい。

次に、圧縮木材１０の製造方法を説明する。図３に示すように、本実施形態の圧縮木材１０は、軟化処理工程Ｓ１０、乾燥処理工程Ｓ１２、加熱圧縮工程（圧縮工程）Ｓ１４、及び冷却工程Ｓ１６を経て製造される。乾燥処理工程Ｓ１２、加熱圧縮工程Ｓ１４及び冷却工程Ｓ１６では、図４に示す圧縮装置５０を使用する。

図４は、圧縮装置５０をも模式的に示す断面図である。圧縮装置５０は、内部に木材２０が載置される底部５２ａを有すると共に、天面が開放された箱状の下型５２と、下型５２の蓋部を構成する板状の上型５４とからなる圧縮型５６を備える基本構成を有する。上型５４は、下型５２に対して接近・離間する方向（矢印Ｙ方向）に移動可能であり、下型５２に対して当接すると圧縮型５６は閉状態となり、密閉された型内空間５８が構成される。下型５２において底部５２ａを構成する板状部材と、板状の上型５４とは、木材２０を圧縮するプレス板を構成している。また、下型５２の上縁部に設けられた溝部にはＯリング５３が嵌め込まれており、Ｏリング５３が上型５４に対して密着することで型内空間５８は密閉される。

上型５４には、蒸気６０を流通させる管路６２と、冷却水７０を流通させる管路７２とが設けられている。また、下型５２には、蒸気６０を流通させる管路６４と、冷却水７０を流通させる管路７４とが設けられている。さらに、下型５２には、型内空間５８に蒸気６０を導入するための管路６６及び型内空間５８から蒸気６０を排出するための管路６８、及び型内空間５８内の水を排出するための管路７８が設けられている。

上型５４及び下型５２の上流には、管路６２、管路６４及び管路６６に蒸気６０を導入するための導入側蒸気経路６１が設けられており、上型５４及び下型５２の下流には、管路６２、管路６４及び管路６８内から蒸気６０を排出するための排出側蒸気経路６９が設けられている。

また、上型５４及び下型５２の上流には、管路７２及び管路７４に冷却水７０を導入するための冷却水経路７１が設けられており、上型５４及び下型５２の下流には、管路７２、管路７４及び管路７８からの水を排出するための排水経路７９が設けられている。

圧縮型５６の導入側蒸気経路６１には、管路６２、６４及び６６に至る前に経路をそれぞれ開閉可能なバルブ８１、８２及び８３がそれぞれ設けられており、圧縮型５６の排出側蒸気経路６９には、管路６２、６４及び６８の下流で経路をそれぞれ開閉可能なバルブ８６、８７及び８８がそれぞれ設けられている。

また、圧縮型５６の冷却水経路７１には、管路７２及び７４に至る前に経路をそれぞれ開閉可能なバルブ９１及び９２がそれぞれ設けられており、圧縮型５６の下流の排水経路７９には、管路７２、７４及び７８の下流で経路をそれぞれ開閉可能なバルブ９６、９７及び９８が設けられている。なお、バルブ８３と管路６６の間には、圧力計８５が設けられている。

以下、圧縮木材１０の製造方法の各工程について詳説する。

［１．軟化処理工程］
軟化処理工程Ｓ１０では、木材２０の第１表面２０ａ及び第２表面２０ｂに水分を付与して、木材２０の表層領域を軟化させる。軟化させる表層領域の厚さは、完成後の圧縮木材１０の第１及び第２表層部１２，１８の厚さや、第１及び第２中間層部１４，１６の厚さを考慮して予め設定することができる。本実施形態では、木材２０を蒸煮して軟化させている。木材２０の蒸煮処理は、例えば、周知の蒸煮缶を用いて行うことができる。蒸煮時間は、例えば、９５℃〜１００℃で、５分〜３０分程度の時間とすることができる。蒸煮時間を１５分以上とすることが、後述する第１中間層部１４及び第２中間層部１６の位置を圧縮木材の厚み方向中央側に位置させる観点からより好ましい。

図５（ａ）は、軟化処理後の木材２０を圧縮装置５０に載置した状態を示しており、軟化した表層領域２１及び２９を塗り潰し、表層領域２１及び２９の間に位置して、これらよりも水分量の少ない内層部２５を塗り潰し無しで示している。軟化処理により、木材２０の第１表面２０ａ側の表層領域２１及び第２表面２０ｂ側の表層領域２９が、水分を吸収して、内側の内層２５よりも軟化する。

なお、軟化処理工程Ｓ１０では、蒸煮処理に代えて、例えば、水を張った水槽内に木材２０を浸漬することにより、水分を付加して軟化させてもよい。木材２０は水分の付加だけではなく熱によっても軟化するため、本実施形態のように、軟化処理工程Ｓ１０において、水分とともに熱を付与することで、木材２０の表層領域を短時間で十分に軟化させることができる。また、これにより、木材２０の表層の領域の軟化の程度を高めて、圧縮木材１０における第１及び第２中間層部１４，１６の圧縮率を向上させ、第１及び第２中間層部１４，１６をより硬質にすることが可能である。

［２．乾燥処理工程］
図５（ｂ）は、乾燥処理工程の説明図であって、圧縮装置５０のプレス板である上型５４及び下型５２のそれぞれを加熱状態かつ非圧縮状態で木材２０に接触させた状態を示している。乾燥処理工程Ｓ１２では、木材２０の第１表面２０ａ側及び第２表面２０ｂ側を加熱して、軟化した表層領域２１及び２９の外表面側の所定の厚さの領域２２及び２８の水分を減少させて、この所定厚さ領域２２及び２８を硬化させる。

具体的に説明すると、木材２０の第１表面２０ａ及び第２表面２０ｂのそれぞれに、圧縮装置５０の上型５４及び下型５２のそれぞれを加熱状態かつ非圧縮状態で所定の時間接触させる。上型５４及び下型５２の昇温は、圧縮型５６の下流のバルブ８６及び８７を閉じ、圧縮型５６の上流のバルブ８１及び８２を少しずつ開き、高温の蒸気６０を少しずつ上型５４及び下型５２に導入することにより行う（図４参照）。また、蒸気６０を送り込むバルブ８１及び８２の開度と、蒸気６０を排出するバルブ８６及び８７の開度とをそれぞれ調節することにより、上型５４及び下型５２の温度を一定に保持することができる。また、乾燥処理工程Ｓ１２では、圧縮型５６のバルブ８３を密閉状態にして、上型５４及び下型５２の内部空間に、蒸気６０が導入されないようにする。上型５４及び下型５２を木材２０に接触させる時間は、例えば、上型５４及び下型５２を約１５０℃〜１８０℃に加熱させた状態で、５分〜１５分程度の時間とすることができる。

この乾燥処理により、木材２０の外表面側の所定厚さ領域２２及び２８の水分が蒸発して乾燥し、硬化する。図５（ｂ）では、乾燥処理後の木材２０の状態を示しており、表層領域２１及び２９において、水分が減少した領域２２及び２８を塗り潰し無しで示している。また、この領域２２及び２８と、内層２５との間に位置して、水分量の多い中間層２４及び２６を塗り潰しで示している。中間層２４及び２６では、水分が保持されて、領域２２及び２８や、内層２５よりも軟化した状態になっている。なお、外表面側の所定厚さ領域２２及び２８は加熱処理の調節（すなわち、加熱温度や加熱時間等の調節）によって、水分の残存調整をすることを容易に行うことができ、この領域２２及び２８と、中間層２４及び２６と、内層２５の圧縮後の圧縮率の調整は、所望に応じて調節することができる。

［３．加熱圧縮工程］
加熱圧縮工程Ｓ１４では、図６（ａ）に示すように、上型５４を下型５２に当接するまでゆっくり移動させ、木材２０を厚み方向に圧縮する。加熱圧縮工程において、上型５４及び下型５２は約１５０℃〜１８０℃に維持されている。また、このとき、バルブ８３、８８及び９８を密閉状態にして型内空間５８を完全な密閉空間にすることができる。この状態で、約２０分〜１２０分程度、加熱圧縮状態を維持する。加熱圧縮状態の維持することで、型内空間５８の空気が熱膨張するとともに、木材２０の水分の蒸発による水蒸気の発生によって型内空間５８の圧力が上昇する。この上昇圧力下で圧縮された木材２０に高温水蒸気による処理が施され、これにより、木材２０の内部に蓄積された応力が短時間のうちに著しく緩和されて圧縮形状が固定される。木材２０において、水分を多く含む軟質の中間層２４及び２６は、他の層よりも圧縮率が高くなる。高い圧縮率で圧縮される。

なお、木材２０からの水分の蒸発だけでは水蒸気量が足りない場合や、型内空間５８の圧力が低い場合には、バルブ８３の開き量を大きくし、蒸気量及び圧力を増大させることができる。逆に型内空間５８の圧力が高い場合には、バルブ８８を開いて圧力を低下させることができる。なお、型内空間５８の圧力は、圧力計８５によりモニターすることがで

木材２０の圧縮率は、圧縮前の木材２０の厚さやＯリング５３の高さを変更したり、下型５２の底部５２ａに平らな金属板（図示省略）を載置したりすることにより調節可能であり、針葉樹の木材２０であれば最大約７０％程度まで行うことができる。なお、圧縮率７０％とは、厚さ１０ｃｍの木材２０を、合計で３ｃｍの厚さまで圧縮することをいう。圧縮率は好ましくは３０％〜５０％である。

なお、木材２０の圧縮は、加熱を伴わなくてもよいが、本実施形態のように熱を加えながら圧縮することで、木材２０の圧縮率を高めることができ、製造後の圧縮木材１０の各層部の強度を高めることができる。さらに、本実施形態では、乾燥処理工程に使用したプレス板を加熱圧縮工程に利用することで、加工時間の短縮化を図ることができる。

［４．冷却工程］
冷却工程Ｓ１４では、上型５４及び下型５２の温度を約２０〜４０℃まで低下させ、３０分〜６０分間維持して圧縮された木材２０（すなわち、圧縮木材１０）を冷却する。冷却は、圧縮装置５０のバルブ８１、８２及び８３を閉じ、バルブ８６、８７及び８８を開けて上型５４、下型５２及び型内空間５８から蒸気６０を排出するとともに、バルブ９１、９２、９６及び９７を開けて冷却水７０を上型５４及び下型５２に流通させることにより行われる。その後、図６（ｂ）に示すように、上型５４を下型５２に対して離反する方向に移動させ、圧縮木材１０を取り出す。

上述した製造方法により形成された圧縮木材１０の一例として、乾燥処理における加熱時間を１０分、加熱圧縮工程における圧縮率を３０％とした場合に、厚さが約３２ｍｍの圧縮木材１０において、第１表層部１２、第１中間層部１４及び第２中間層部１６の厚さをそれぞれ約４ｍｍ、内層部１５の厚さを約１７ｍｍ、第２表層部１８の厚さを約３ｍｍとすることができる。また、圧縮率を４０％又は５０％にした場合であっても、乾燥処理の加熱時間を１０分にした場合には、厚さが約３２ｍｍの圧縮木材１０において、各層部の厚さを圧縮率３０％の場合と同様にすることができる。

また、圧縮木材１０の他の例として、乾燥処理における加熱時間を５分にし、圧縮率を３０％、４０％又は５０％とした場合に、厚さが約３２ｍｍの圧縮木材１０において、第１表層部１２の厚さを約２〜３ｍｍ、第１中間層部１４の厚さを約４ｍｍ、内層部１５の厚さを約２０ｍｍ、第２中間層部１６の厚さを約４ｍｍ、第２表層部１６の厚さを約１〜２ｍｍとすることができる。

このようにして製造された圧縮木材１０は、厚み方向Ｄで図７に示すような密度分布を有する。図７は、圧縮木材１０の第１表面１０ａからの厚み方向Ｄの位置と密度との関係を示すグラフであり、本実施形態の圧縮木材１０を実線で示し、軟化処理工程の後に、乾燥処理工程を行わずに加熱圧縮工程を行った圧縮木材を破線で示している。

グラフに示されるように、乾燥処理を行っていない圧縮木材では、厚み方向の最外側に位置する表層部で圧縮率が最も高くなり、厚み方向の中央領域に向かって徐々に密度が低くなっている。これに対し、本実施形態の圧縮木材１０では、第１及び第２中間層部１４，１６の密度が、第１及び第２表層部１２，１８の密度、並びに内層部１５の密度よりも高くなっている。また、厚み方向Ｄにおける密度分布は、第１表層部１２から第１中間層部１４に向かって徐々に密度が高くなり、第１中間層部１４から内層部１５に向かって徐々に密度が低くなり、内層部１５から第２中間層部１６に向かって徐々に密度が高くなり、第２中間層部１６から第２表層部１８に向かって徐々に密度が低くなっている。第１表層部１２に対する第１中間層部１４の密度比（各層部の密度の平均値の比）、及び第２表層部１８に対する第２中間層部１６の密度比は、それぞれ、１．２以上であることが好ましい。

上述した圧縮木材１０では、圧縮率の低い内層部１５を挟んで圧縮率の高い第１及び第２中間層部１４，１６が隣接して形成されており、第１及び第２の中間層部１４，１６は、それぞれ、圧縮率が低い第１及び第２表層部１２，１８の厚み方向内側に隣接しているので、圧縮木材１０を製品形状に加工する際に、表層部となる第１の層部が切削されて、第１表層部１２及び／又は第２表層部１８切削されて、第１表層部１２や第２表層部１８の厚さが薄くなったり、その内側の第１中間層部１４や第２中間層部１６が露出したりする場合であっても、硬質の第１中間層部１４及び第２中間層部１６を第１表面１０ａ側及び第２表面１０ｂ側に維持することができる。この第１及び第２中間層部１４，１６により、圧縮木材１０の表面に形成された螺子穴やダボ穴の形状を堅固に保持することができ、螺子やダボの抜け落ちを防止することができる。

また、圧縮木材１０を製造する際に、厚み方向Ｄの両方の表層領域に対して同様の処理を施して２つの高圧縮率の中間層部１４，１６を有する５層構造に形成することができるので、製造容易性に優れている。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本発明に係る圧縮木材は、一方の表面側にのみ（すなわち、圧縮木材１０の第１表面１０ａ側にのみ、又は第２表面１０ｂ側にのみ）、内層部と表層部との間に、これらよりも高圧縮率の中間層部を有する構造であればよい。それ故、例えば、一方の表面側から厚み方向に順に、低圧縮率の表層部（第１の層部）、高圧縮率の中間層部（第２の層部）、低圧縮率の内層部（第３の層部）、内層部及び第１の層部である表層部よりも圧縮率の高い表層部（第４の層部）を有する４層構造であってもよい。この４層構造の圧縮木材は、例えば、木材２０の厚み方向の一方の表面側を乾燥処理工程で乾燥させ、他方の表面側を乾燥処理せずに圧縮することで形成することができる。また、一方の表面側にのみ軟化処理及び乾燥処理を施し、他方の表面側はこれらを行わずに圧縮を行ってもよい。

本発明の効果を確かめるために、発明例及び比較例にかかる圧縮木材を試作して、タッピングネジの引抜き試験を行った。表１に示すように、試作された圧縮木材の材種はスギであって、各圧縮木材の圧縮率は５０％とし、厚さ５６ｍｍの木材を厚さ２８ｍｍに圧縮した。蒸煮処理時間はそれぞれ２０分、乾燥処理時間は、発明例が２０分、比較例が０分（乾燥処理なし）とした。

引抜き試験に用いる試験片は、圧縮木材の厚み方向の両表面をそれぞれ３ｍｍ削り、２０ｍｍ×４５ｍｍ×８０ｍｍの大きさとした。発明例及び比較例の試験体をそれぞれ５検体ずつタッピングネジの引抜き試験を行った。タッピングネジの寸法はＪＩＳＢ１１２２：２０１５に従いφ４ｍｍ×３５ｍｍとし、タッピングネジの下穴寸法はφ２ｍｍ×１５ｍｍ、埋込深さは１５ｍｍとした。また、試験面は木表側の面とし、試験速度は２ｍｍ／ｍｉｎとした。試験には、卓上形精密万能試験機（型名：ＡＧＳ−１０ｋＮＸ、製造者：島津製作所）を用いた。

試験結果を図８に示す。各棒グラフは５検体の平均値を示している。図８に示すように、発明例の圧縮木材は、比較例の圧縮木材に比べて２０％ほど大きな荷重に耐えられることが判った。タッピングネジの保持力は、密度が高い程大きくなる傾向があり、これは、圧縮木材の製造工程において、軟化処理後に乾燥処理を施すことで、表層部よりも厚み方向内側の中間層部の方が高圧縮率となり、表面を切削した後に、本発明の方が比較例のものに比べて密度が高くなっているためと理解できる。

具体的には、図８によれば、発明例は、表面を３ｍｍ切削し、上記引抜き試験により測定される荷重の平均値は１．８５ｋＮ、最低値でも１．７ｋＮとなっており、比較例（平均値＝１．５１ｋＮ）と比較しても大きな引抜き荷重の向上が見られた。さらに、本発明の圧縮木材は、乾燥工程を行わずに同じ圧縮率で製造したものと比べて、表面を３ｍｍ切削した状態で等しい条件下で引抜き試験を行った場合に、５検体以上の平均値で１．１倍以上の荷重に、特に１．２倍以上の荷重に耐え得るように中間層部を形成することが好ましい。

１０圧縮木材
１０ａ第１表面
１０ｂ第２表面
１２第１表層部（第１の層部）
１４第１中間層部（第２の層部）
１５内層部（第３の層部）
１６第２中間層部（第２の層部）
１８第２表層部（第１の層部）
２０木材
５０圧縮装置
Ｄ厚み方向

Claims

木材の厚み方向に圧縮率の異なる複数の層部を有する圧縮木材において、
該圧縮木材の厚み方向の両表面又は何れか一方の表面を形成する第１の層部と、
該第１の層部の前記厚み方向内側に隣接する第２の層部と、
該第２の層部の前記第１の層部とは前記厚み方向反対側に隣接して前記厚み方向の中央領域を形成する第３の層部と、を有し、
前記第２の層部は、前記第１の層部及び前記第３の層部よりも圧縮率が高いことを特徴とする圧縮木材。
前記第１の層部は、前記厚み方向の両表面を形成しており、該第１の層部の内側にそれぞれ前記第２の層部が隣接していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮木材。
請求項１又は２に記載の圧縮木材の製造方法であって、
板状の木材の表面に水分を付与して、該木材の表層領域を軟化させる軟化処理工程と、
該軟化処理工程の後、前記木材を表面側から加熱して、軟化した前記表層領域の外表面側の所定厚さの領域の水分を減少させる乾燥処理工程と、
該乾燥処理工程の後の前記木材を厚み方向に圧縮する圧縮工程と、
を含むことを特徴とする。
前記軟化処理工程は、前記木材を蒸煮することにより行われることを特徴とする請求項３に記載の圧縮木材の製造方法。
前記乾燥処理工程は、前記木材の表面に加熱したプレス板を所定時間、非圧縮状態で接触させることにより行われ、
前記圧縮工程は、前記プレス板により前記木材を加熱圧縮することにより行われることを特徴とする請求項３又は４に記載の圧縮木材の製造方法。