JP4088710B2 - 丸太の乾燥方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば木造建築物等に用いられる木質丸柱の乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
木材の丸太は寺社建築物やイベントホールなどの大型構造物の柱として用いられるほか、一般住宅の玄関やロビーの主要な柱として用いられている。これらの用途では、使用中の丸太の強度、とくに他部材との接合強度を安定的に確保するために、また、使用中の曲がりやねじれの発生を避けるために、丸太を予め乾燥する必要がある。しかしながら、乾燥に伴う丸太の接線方向の収縮率は、放射方向の収縮率の約２倍であるため、放射方向に沿った干割れの発生を避けることは難しい。従来、この干割れを最小に留めるために、種々の方法がとられてきた。たとえば、水中貯木や陰干しなどによって、水分傾斜を緩やかに保ちながら、長時間かけて乾燥し、内部の水分応力を緩和させ、大きな割れを発生させない工夫がなされて来た。しかし、この方法は多大の手間と時間を要し、社会の要求に応じ難いという問題がある。また、最近では、柱の一つの面に背割りを入れることによって、短期間の乾燥で生じる応力を背割り部分が変形することにより緩和させ、他の材面の干割れを防ぐという便法がとられている。この場合、背割りによる強度の低下は避けられないほか、四方から見える丸柱の場合の背割りの処置に窮するなどの問題がある。
【０００３】
また、薬剤処理によって、丸太に防火性、防腐性、防虫性を付与するには、大型の容器と大量の薬液を要し、しかも、処理を短時間に、確実に行うためには、装置に減圧・加圧タンクを用いるなど大掛かりな設備を必要とし、余分の薬液が使われ、処理後の丸太の乾燥のための多大な手間と日数を要するなどの問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決する方法として、以下のような方法を考案し、それが有効であることを見いだした。
【０００５】
まず、木質単板または繊維状物シートをミシン掛けあるいは繊維等の接着により、エンドレスの帯状体（以下単板等帯状体という）に加工し、必要に応じて各種薬液で防火、防腐、防虫等の処理を施したものを用意する。この単板等帯状体は、予め十分に乾燥させておく。
【０００６】
一方、木材丸太は、未乾燥のまま丸削りして円柱体に加工し、風通しの良い状態で自然乾燥させ、表面の水分が２０〜２５％程度に低下して、接着が可能になるまで待つ。
【０００７】
次いで、【０００５】の単板等帯状体に接着剤を塗布したものを、この木材丸太の表面に、少なくとも２層以上、一層毎に巻き方向を変えて螺旋状に巻き重ね、その上に化粧用単板をオーバーレイし、外部からベルトまたはエアバッグで圧締し、接着剤を硬化させることによって一体化させ、円柱状複合体を得る。
【０００８】
この円柱状複合体をそのまま大気中に放置すると、内部の丸太に含まれる水分が、周囲に巻かれた単板等帯状体の積層からなるリング状部分（以下単板積層リングと略す）の方に徐々に拡散し、単板積層リングを膨張させる。一方、芯の丸太部分の水分は徐々に減少して、繊維飽和点含水率（およそ２８％）以下になると丸太部分は体積収縮を始める。しかし、単板積層リングと芯の丸太は強固に接着されているので、お互いに収縮・膨張が拘束され、単板積層リングには丸太との界面で丸太側に引き込まれる放射方向の力が働き、それによって円周方向に圧縮応力が発生する。従って、その表面の化粧単板には干割れは発生しない。
【０００９】
一方、内部の丸太は、単板積層リングとの界面で放射方向の引っ張り力を受けながら徐々に乾燥されるから、水分の減少と共に徐々に丸太内に２次元の引張応力が発生することになる。しかし、ゆっくりした乾燥過程で発生する内部応力は、一般に水分非定常状態における応力緩和として知られるように、飽水状態の応力に比べて著しく緩和されやすく、その大部分は緩和され、ある限度の応力状態までは干割れを生じない。その限度は丸太の材質や内部欠陥の存在によって異なるが、乾燥の後期には丸太内で応力状態がその限度を越え、細かい干割れが生じてくることが多い。このようにして生じた丸太の干割れは、通常の乾燥で発生する干割れに比べて非常に細かく、また分散的であり、実用強度に影響しない軽微なものである。
【００１０】
また、外部化粧表面には干割れは生じないので、この円柱状複合体は全体として柱の意匠性、構造強度、他部材との接合性能、寸法の安定性等において非常に優れた材料であり、そのまま建築物の柱として用いることが出来る。さらに、単板積層リングが薬剤処理されているときは、火災、腐朽菌、害虫等による被害を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、この方法によれば、丸太を乾燥するのに、予め丸太の周辺に乾燥された単板等帯状体を巻き重ね、接着しておけば、そのまま構造物の柱等に使用しながら自然乾燥することが出来る。したがって、この丸太の乾燥法の利点は、乾燥に特別なエネルギーを必要としないこと、建築等の現場で使用するまでに養生期間を必要としないこと、乾燥による反りや狂いが殆ど見られないこと、さらに、全体の円柱状複合体は、それ自身優れた構造強度と意匠性を兼ね備えた銘木建材であることなどである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
【実施例１】
含水率７％に乾燥された、厚さ３．１ｍｍのアカマツの単板を用い、繊維方向を１５０ｍｍに裁断し、繊維に直交する方向のエンドレスの帯状体になるように、ポリエステルの＃２０番糸を用いて、４筋、３０ｍｍ間隔でミシン掛けして剥ぎ合わせた。
【００１４】
次に、長さ３．６５ｍのスギ原木を直径２５０ｍｍの円柱体に丸削りし、室内で約１５日間風乾して、表面含水率が約２０％、中心含水率が約１００％の状態を得た。
【００１５】
この円柱体の両端を旋盤のチャックで保持し、回転を与えつつ、【００１３】で調製した単板帯状体の裏面にレゾルシノール樹脂接着剤を２００ｇ／ｍ^２の塗布量で添加したものを、スギ円柱体の一端から他端に向かって螺旋状に巻き付け、他端に達した後、折り返して巻き重ねることにより、相隣る２層の単板帯の繊維方向が円柱軸に対し左右に互いに約１０°ずつ、合計約２０°の角度で交叉する状態を作った。以後、同様の方法で、円柱体の周囲に、円柱体主軸に対し一層毎に左右に約１０°傾いた交錯繊維を持つ１０層のアカマツ単板帯状体を巻き重ねた。最後に、円柱体表面に接着剤を塗布した後、厚さ１．５ｍｍのスギ化粧板単板を重ね、外部よりエアバックを用いて約０．５ＭＰａの静水圧を加え３０℃で１０時間静置することにより接着剤を硬化させた。接着剤の硬化後、解圧し、化粧単板張り木質複合円柱体を得た。
【００１６】
【００１５】の工程で得た木質複合円柱体を長さ１ｍに切断し、１０５℃に調節した恒温乾燥器内で７日間乾燥した。その結果、この円柱体の化粧単板張りの表面には亀裂は発生しないことが確認された。また、切断して任意の断面を観察したところ、芯材丸太の部分に放射方向の長さ２０ｍｍ以下の多数の細かい干割れが生じており、また、接線方向にも小さな亀裂が点在していた。しかし、単板の積層部分には、乾燥による亀裂や変形などの異常は認められなかった。乾燥後の材料の長軸方向の曲がりは全く認められず、直径は、乾燥前に比べて２〜２．５％収縮しているのみで、真円の断面形状は正しく保たれていた。また、中心部の含水率と周縁部の含水率は共に全乾状態に達していた。
【００１７】
さらに、【００１５】と同様の仕様で製造された複合円柱体を実際の建物の柱として施工し、実用に供したところ、他部材との接合仕口等に問題はなかった。
【００１８】
【実施例２】
実施例１と同様のアカマツ単板帯状体を減圧タンクに入れ、防火薬剤（リン酸アンモニウム系市販防火薬剤）中に浸し、１６トールまで減圧し、３０分間保持、常圧に戻して６０分程度静置することにより、乾燥重量比で約４０〜５０％の薬液を注入することができた。この処理単板を表面から数層だけ用いて【００１５】と同様の仕様で積層板を作製し、防火試験を行った。
【００１９】
その結果、表層から４層の単板帯状体を処理しておけば、それより内部の層を処理しなくても、準不燃材料としての性能を持つことが分かった。したがって、少なくとも表層から４層以上の層に用いる単板帯状体に上記の防火処理を行ったものを用いて複合円柱体を作製すれば、比較的簡単に準不燃木質複合円柱を製造することが分かった。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】木質単板帯及び繊維状物シート帯を示したものである。
【図２】円柱状複合体の構造を示したものである。
【図３】円柱状複合体の断面を示したものである。
【符号の説明】
（１）木質単板
（２）繊維状物
（３）ミシン掛け
（４）丸削り丸太
（５）巣板精層リング

Claims (3)

1. 高含水率の丸太の表面に低含水率の木質単板、または、繊維状物シートを巻き重ねて接着した後、この丸太複合体全体を天然乾燥、または、人工乾燥することにより、丸太に生ずる干割れを低減させ、かつ、細かく分散させる丸太の乾燥方法。
2. 請求項１記載の方法によって乾燥された丸太複合体。
3. 請求項２記載の丸太複合体において、丸太の表面に巻き重ねる木質単板、又は、繊維状物シートに薬剤処理を施し、防火性、防腐性、防虫性を付与した丸太複合体。

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