JP2620777B2 - 成長の速い樹木の歪み発生性質の除去法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本願は、成長の速い樹木の製
材品には、様々な歪みが発生する性質を有しているの
を、乾燥完了後も歪みを発生しない製材品にすることに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 地球温暖化防止のために、植林の必要な
ことは言うまでも無いが、現在植林されている樹木は、
現在の経済の感覚に合わない程成長の期間を必要として
いる。

【０００３】 この様な成長の遅い樹木を植林している理
由は、現在一般に行われている乾燥方法を用いたら、成
長の速い樹木の製材品には、乾燥過程や乾燥完了後でさ
えも、様々な歪みが発生するために、使用出来ないもの
とされているからである。

【０００４】 成長の速い樹木の製材品に、乾燥過程や乾
燥完了後も歪みが発生しないとなれば、植林する樹木
を、現在の経済感覚に合った成長の速い樹木にすること
が出来るために、地球温暖化防止に役立つ事が出来る。

【０００５】 日本には、千年以上経った木造建築は多数
残っている。その古い建築に使用されている木材を詳細
に見たら、現在の木材の感覚に合致した木目の通った良
質の木材は使用されていない。それにもかかわらず、そ
の古い建築に使用されている木材には全く歪みが発生し
ていなく微動だにしていない。このことから見たら、現
在の木材感覚の様な木目の通った木材でないと歪みが発
生するとしたことに、大きな矛盾がある事になる。

【０００６】 又、木目の美しさを利用した工芸品は、昔
から有り、現在でも生産されている。歪みが出にくいと
されている木目の通った木材を利用したら、木目の美し
さを強調した工芸品になるものではない。

【０００７】 現在、この様な木製工芸品を作るには、通
常一般に行われている乾燥法にて乾燥したら歪みが大量
に発生し使用できなくなるため、製材してから、屋内で
３年以上の年月をかけて徐々に乾燥し、工芸品を作る前
に、使用する木材の含水率が均一になっているかを確か
めてから工作を始める方法を用いなければ、作れるもの
では無いとされている。

【０００８】 そして、旧家の長年使用している仏壇や漆
器類は、天然の平衡含水率材にしたもので生産されてい
るので、旧家の建物の状態で使用していたら、長年月も
微動だにしないで使用されている。

【０００９】 その旧家の建物を改造し、現在の空調設備
のある建物にすると、長年の間、微動だにしなかった仏
壇や漆器類に歪みが出てくる。このことは、旧家の建物
を改造し空調設備を入れたために、改造後の家の湿度
は、天然の平衡含水率以下になっていることによる結果
から来ており、長年使用していた仏壇や漆器類の木材
に、改造後の家の平衡含水率に含水率低下して行く過程
において、含水率むらを起こす原因を木材内部に残した
まま作られていた事を意味している。

【００１０】 以上の事から考察して見たら、現在の木材
に関する感覚で、木材に歪みを発生させる個性のある木
材だとされている木材であっても、通常木材の業界で使
用されている乾燥法を使用しないで乾燥したら、千年も
微小な歪みも発生させないで使用しうる事を意味してい
る。

【００１１】 又、力学的な考え方にたって、木材に歪み
を発生させる運動力を考察すると、その運動力より強い
力をかけると、その運動力を制御出来なければならない
ことになる。このことを簡単に表現すると、自動車のア
クセルとブレイキとの関係の様なものである。その考え
方にたって、現在に使用されていない木材内部の運動力
を制御しうる乾燥法を発見すれば、現在の木材の工芸品
を生産している様な、現在の木材乾燥法は駄目だから、
３年をも年月をかけて徐々に含水率低下させる乾燥法を
使用しなければならないとしている事をせずに、乾燥し
うる方法がなければ、ならないことになる事も意味して
いる。

【００１２】 そして、長年月使用していた木材製品で
も、旧家を空調設備のある住宅に改造したら歪みが発生
すること、湿度の高い日と乾燥注意報が出る日が１年間
に何回も繰り返される日本の気候とを考察すると、現在
の木材業界が行っている乾燥法を使用して、平均的に天
然の平衡含水率以下の含水率にしても、湿度の高い日に
木材が部分的な膨張による歪みの発生を防止できないこ
とも意味している。

【００１３】 以上に示した問題点は、現在、良質の木材
としている木目の通った木材にするために成長の遅い樹
木を植林しなければならないとしている事にも通じる問
題である。成長の速い樹木を植林すると、年輪が荒くな
り、使用困難になるとして、山林投資のための経済原則
を全く無視して植林してきた樹木の問題点以上に、地球
温暖化防止の必要性から、これ等の問題点が増幅され
る。地球温暖化防止に必要欠かせない成長の速い樹木の
植林を普及させるために、歪みが発生しやすい成長の速
い樹木の歪み発生させない技術開発は、全地球人類のた
めに必要となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】 本願は、歪みの発生し
やすい成長の速い樹木から製材された木材であっても、
湿度の変化の激しい日本でも、簡単に歪みを発生させな
い木材製品にする方法を提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】 そこで、本発明に係る、
成長の速い樹木の歪み発生性質の除去法は、樹木の製材
品を桟積みして圧力容器に入れ、飽和蒸気の圧力を加圧
状態での低圧の範囲で変動させる加熱を行い製材品の内
部温度を１００度近くに上昇させてから、更に飽和蒸気
の圧力の変動範囲を高める加熱を行って製材品の内部温
度を均一にしてから、飽和蒸気を圧力容器より放出して
密封し大気圧以下に減圧して、製材品内の全含有水を均
一に沸騰させて、製材品内の全細胞腔に均一な空洞を持
つ製材品にする前段の工程を実施した後、圧力容器より
取出し、桟積みした状態にて、集成材接着の工法の様
に、上下に金属を置き、その金属をボールト又はタンパ
ックにて締め付けた状態のまま、天然乾燥と人工乾燥を
行って均一な含水率分布の乾燥木材にする後段の工程を
実施してから、締め付けた金具と桟とを取り除き、前段
の工程と後段の工程とを組み合せることにより歪みが発
生しやすい成長の速い樹木を処理しうることを特徴とす
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】 以下、 その実施例を記載して行き
ながら、何故その様な木材製品になるかを説明して行く
事にする。

【００１７】 成長の速い樹木を製材するなり、圧力容器
に入れるための幅に合わせて桟積みする。この工法は、
通常木材業界で使用されている熱風式木材乾燥法の様な
乾燥しうる木材の厚さの限界が無いため、例え製材品の
厚さがいくら厚くても乾燥が可能なため、圧力容器に入
れる製材品の厚さを揃えて桟積みする。

【００１８】 この理由は、製材品の厚さに応じて圧力容
器内の処理時間が異なるだけでなく、圧力容器内の処理
を終えてからの天然乾燥と、蒸気噴射を用いない人工乾
燥の期間も異なるからである。桟積みする時、後の工程
のために桟積みする桟の位置を完全に揃えておくことに
特に注意を要する。

【００１９】 特許請求の範囲に記載されている前段の圧
力容器内の処理、即ち、樹木の製材品を桟積みして圧力
容器に入れ、飽和蒸気の圧力を加圧状態での低圧の範囲
で変動させる加熱を行い製材品の内部温度を１００度近
くに上昇させてから、更に飽和蒸気の圧力の変動範囲を
高める加熱を行って製材品の内部温度を均一にしてか
ら、飽和蒸気を圧力容器より放出して密封し大気圧以下
に減圧して、製材品内の全含有水を均一に沸騰させて、
製材品内の全細胞腔に均一な空洞を持つ製材品にする前
段の処理については、特許出願人の特許である特許番号
１３１５５２１の「歪み発生材の是正及び防止法」（特
公昭６０−３３６４３号公報参照）に詳細に記載されて
いるから本願では詳細に記載することは省略し、何故、
成長の速い樹木から製材した木材には、この工法を使用
しなければならないことを説明し、この工法だけでは、
歪みの出やすい成長の速い樹木から製材した木材には、
不充分であるかを説明しておく事に止めておく。

【００２０】 木材の内部の組織には導管や毛細管や細胞
腔がいり交じっていて、それぞれの含有水の発散状況が
全く異なるにもかかわらず、現在、 木材の加工の基本に
なる乾燥を、熱風式木材乾燥法を使用して行うものとし
ている。即ち、 イ．水の比熱は木材のそれより３倍も高いために、木材
表面より木材を加熱しても、木材の内部の温度を上昇さ
せることは困難であること ロ．水の温度を上昇させるためには、対流が起これば簡
単に出来るが、木材の内部に含有している水は対流を起
こせる広さが木材内に無いこと ハ．水が気体になるには、沸騰と蒸発があり、気体にな
るには蒸発より沸騰の方が圧倒的に早く、木材の内部の
水が均一に沸騰しなければ、均一な含水率低下が出来無
いこと ニ．木材の内部の全含有水が同時に沸騰すれば、木材全
体は均一に含水率低下するが、蒸発に頼る含有水の発散
では、水分傾斜が発生するのは当然で、水分傾斜が起き
れば木材表面と中心とでは収縮率が異なること ホ．木材は乾燥が進むにつれ収縮して行くので、均一に
含水率低下させなければ収縮むらが発生し、収縮むらが
発生すれば、様々な歪みや割れが起こること ヘ．木材の内部には、含有水の発散が容易な導管と、含
有水の発散が困難な細胞腔や微細な毛細管が存在してい
ること ト．細胞腔や微細な毛細管も、導管と同様に、含有水の
発散を容易にしなければ、均一な含水率低下はありえな
いこと チ．木材の内部に含有水の発散に障害となっている樹脂
が存在し、その樹脂を除外しておかねば、均一な含水率
低下はありえないこと リ．熱風式木材乾燥機は、乾燥する木材を繊維飽和点以
下の含水率にしておかねば、含水率低下させるのに困難
な機械であるために、製材した後、繊維飽和点以下の含
水率になるまで、長期の天然乾燥することにしているこ
と ヌ．長期の天然乾燥の間も、部分的に含水率低下むらが
多数発生し、含水率低下むらによる様々な歪みや割れが
多数発生しているが、天然乾燥中の様々な歪みや割れは
不可抗力としていること ヲ．歪みや割れの発生による原料ロスを不可抗力として
いること以上指摘したことがよく知られているもにかか
わらず、熱風式木材乾燥法が依然として採用されてい
る。

【００２１】 従来からあるスチイミング．アンド．バキ
ューム法の様に、圧力容器内で固定圧で加圧すると、木
材内の含有水が加圧圧力により、木材の中心部に押しこ
まれ低温水の固まりが発生し、比熱の関係から木材の温
度を上昇させるのは困難となる。

【００２２】 本願の前段の工程を実施すると、木材内部
に当初からある低温の含有水と、木材表面に発生した高
温の凝縮水による新たな含有水とが、圧力容器内の圧力
を変動させることにより、新旧の含有水が動き、まるで
狭い木材内の空間で対流を起こさせているのと同じ状況
が作り出され、含有水の温度が均一に加熱し、飽和蒸気
の温度と同一となる。

【００２３】 細胞腔内の含有水は、動かないが、木材表
面からではなく、近くの高温の含有水からの熱伝熱によ
り、その中の含有水も同一の温度となってしまう。

【００２４】 全含有水の温度が均一になれば、加圧状態
を解消する時と、大気圧以下に減圧する時、木材内の全
含有水は、加熱時に与えられた熱量に比例して、均一に
沸騰発散する。この沸騰発散の状態は、木材の内部の如
何なる場所でも均一に行われる。従って、全細胞腔内の
含有水も、同一の量だけ沸騰発散してしまうため、全細
胞腔に均一の空洞部分が生じる。

【００２５】 動き難いとされていた全細胞腔内の含有水
も、隣の細胞腔の空洞部分に移動しうる空間があるた
め、簡単に移動しうる。又、含有水の移動を困難にして
いた微細な毛細管は、沸騰する時、その前後に圧力差が
発生し、その圧力差により微細な毛細管に拡大や亀裂の
現象が発生する。

【００２６】 圧力容器での一回の処理で取出し、天然乾
燥すると、細胞腔内の含有水も、微少な毛細管の奥にあ
った含有水も、導管内の含有水同様な状態で含水率低下
して行くので、天然乾燥中も、木材の厚さがいくら厚く
ても、表面の３ｍｍを除くと、水分傾斜がほとんど無い
状態を保って含水率低下して行く。

【００２７】 含有水の発散を阻害していた樹脂も、この
処理で、本特許出願人の特許１３８０３７０の「木材の
水蒸気蒸留による脱脂処理方法」に記載されている様
に、簡単に除去され、含有水の発散の障害とならない。
全含有水が、天然乾燥中も、その後の蒸気噴射をしない
人工乾燥中も、部分的にも含水率むらを発生させない
で、均一に乾燥して行くから、天然乾燥や、それ以後の
人工乾燥中にも、収縮むらが発生しないため、歪みや割
れが発生する道理は、全く存在しない。

【００２８】 従来一般に行われている熱風式木材乾燥法
を使用して、木材を乾燥すると、木材内の含有水の発散
や移動の障害原因を除去していないために、天然の平衡
含水率以下に含水率を低下させても、平均的に含水率低
下しているだけであって、部分的に含水率むらが存在し
ている欠点を除去しえない。その上、木材内の通気性も
改良していないために、高湿度の日と乾燥注意報の出る
日とが頻繁に繰り返される日本の気候に対応出来なく、
いくら平衡含水率以下に乾燥していても、湿度の高い日
に、均一に木材の膨張現象を起こさせることは出来るも
のではないのが原因となる歪みを防止出来ない。

【００２９】 本願の前段の一回の処理を終えた段階で圧
力容器より取出した時は、未だ未乾燥の状態であるが、
そのまま天然乾燥を行うと、表面の３ｍｍを除いて水分
傾斜が、ほとんど発生させないで木材の厚さに関係なく
均一な含水率低下をして行く木材となっている。

【００３０】 この状態は、天然乾燥後の蒸気噴射を必要
としない人工乾燥機の中でも、同じ状況で含水率低下し
て行く。但し、成長の速い樹木等の様に、ねじれや極端
に曲がる性質のある樹木については、圧力容器より取り
出した時点では未乾燥のため、この性質を除去できない
で、その性質の被害を防止することは出来ない。そのた
め、これ等の性質を持っている樹木の製材品について
は、その性質が発生する力学的な力は弱い事と、その力
より高い力を加えることにより、この弱い力を簡単に制
御しうる事と、乾燥完了後には、前段の工程にて湿度の
変化に木材全体が対応しうる様にしている事とで、次の
方法で、その性質が発生するのを制御しうる。

【００３１】 圧力容器より取り出した時より数時間経っ
たら、木材からの急激な蒸気発散が少なくなるので、特
許請求の範囲に記載している後段の工程を行う。通常集
成材接着する時に用いる上下に金属の金具を、木材を積
載した時の桟の位置に合わせて置き、その金具をボール
ト又はタンパックにて締め付けて、天然乾燥と人工乾燥
を行う。

【００３２】 天然乾燥中に、乾燥が進むにつれ木材は収
縮して行くので、時々その締め金具を調整する必要があ
る。この事は人工乾燥の過程でも必要である。

【００３３】 参考までに、この特許請求の範囲に記載し
ている後段の工程と、通常使用している熱風式木材乾燥
法を併用して実施すると、如何なる問題が起きるかを説
明しておくことにする。桟積みの桟の間隔を狭くして積
載し、本願の後段の工程を用いると、後段の工程を使用
しないより木材の歪みによる被害が少なくなるのは事実
であるが、本願の前段の工程の様に、含有水を均一に発
散する処理を取っていないために、乾燥完了後も部分的
に含水率むらが残ることを避けることは出来ない。

【００３４】 その上、平衡含水率以下に乾燥していて
も、湿度の変化の激しい日本の気候に対応した加工木材
の使用場所での平衡含水率の変化に対応できない。その
ため、締め金具を外した当初は、歪みが発生していない
様に見えるが、しばらくの日数がたつにつれ、その樹木
の持っている性質が出てきて、加工が完成した製品に歪
みが多数発生してくる。その上、熱風式木材乾燥機の中
で、蒸気噴射を何回も行うために、締め金具の損傷が甚
だしく、その消耗の大きさに工場維持の採算に絶えられ
ない。この二つの事で、簡単に見えて、現在迄、この工
法の使用や研究が無かった事が理解できる事と思う。

【００３５】

【作用及び発明の効果】 本願は、実施例に見られる様
に、圧力容器内での飽和蒸気の変動する圧力を利用し
て、以後の乾燥過程や、乾燥完了後も、歪み発生源とな
る含水率むらを起こさせない、木材処理の前段の工程
と、その工程の処理を終えてからの木材を締め金具を使
用して、更に歪みを発生しにくくしている後段の工程を
組み合わせて実施する方法であるから、従来ねじれ等の
歪みが出やすいとして、使用出来ないとされていた樹木
も、容易に加工し使用しうる様になり、加工後の歪みが
発生してくる危険も無くなった。そして、成長の速い樹
木は、様々な歪みが発生するとして植林の対象とされな
かったのが、本願の発明により、誰でも簡単に、乾燥過
程でも、加工完了後にも、歪み発生を防止しうる事がで
きるようになったために、植林する樹木も、成長の速い
樹木にしうる事が可能となって、地球温暖化防止のた
め、成長の速い樹木の植林や加工が促進され、全地球人
類に、計り知れない利点を生むこととなった。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹木の製材品を桟積みして圧力容器に入
   れ、飽和蒸気の圧力を加圧状態での低圧の範囲で変動さ
   せる加熱を行い製材品の内部温度を１００度近くに上昇
   させてから、更に飽和蒸気の圧力の変動範囲を高める加
   熱を行って製材品の内部温度を均一にしてから、飽和蒸
   気を圧力容器より放出して密封し大気圧以下に減圧し
   て、製材品内の全含有水を均一に沸騰させて、製材品内
   の全細胞腔に均一な空洞を持つ製材品にする前段の工程
   を実施した後、 圧力容器より取出し、桟積みした状態にて、集成材接着
   の工法の様に、上下に金属を置き、その金属をボールト
   又はタンパックにて締め付けた状態のまま、天然乾燥と
   人工乾燥を行って均一な含水率分布の乾燥木材にする後
   段の工程を実施してから、締め付けた金具と桟とを取り
   除き、前段の工程と後段の工程とを組み合せることによ
   り歪みが発生しやすい成長の速い樹木を処理しうること
   を特徴とする製材品の歪みの発生性質の除去法。