JP5154307B2

JP5154307B2 - 木材の着色方法

Info

Publication number: JP5154307B2
Application number: JP2008138005A
Authority: JP
Inventors: 伸一鈴木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009285875A

Description

本発明は、例えば建材用に用いられる木材の着色方法の改良に関する。

一般に木材を熱処理すると木材成分の変質により茶褐色に変色する。この変色で木材本来の木目や木理、節等は引き立たされ木材の木味感は強調される。この木材の熱処理は通常木材フリッチを割れが発生しないレベルまで乾燥処理して行うが、熱処理後にスライス加工をして着色された木材を得ようとする場合、再度木材の吸水処理を行う必要があるなど、工程が煩雑であるという問題があった。

そこで、原料となる木材を乾燥させることなく熱処理する着色方法として、高圧蒸気処理により木材を着色する方法が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、木材を高温高圧容器の内部で圧縮した状態で高温の水蒸気により処理させることにより、木材の組成成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンを成分変質させて全体を茶褐色に着色させる木材の処理方法が提案されている。

このような高圧蒸気処理により木材を着色する方法の場合、木材を乾燥させたり、再度吸水処理を行ったりすることなく、熱処理後スライス加工をして着色された木材を得ることができる。
特開平８−１５５９０９号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された木材の処理方法では、熱処理最終段階の降温降圧において、木材が高圧高温から大気圧に戻る際、木材の表面が過度に乾燥するために木材が乾燥割れしてしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、降温降圧における表面乾燥による木材の乾燥割れを防止することができる木材の着色方法を提供することを目的としている。

上記目的を解決するために、請求項１に記載の木材の着色方法は、木材を高圧蒸気処理して着色する木材の着色方法において、上記木材を高圧蒸気処理して着色した後、木材の表面に水を接触させながら、高圧エアーを供給して圧力をコントロールしながら蒸気を排出して降温降圧処理することを特徴とする。

また、請求項２に記載の木材の着色方法は、上記降温降圧処理時には、高圧蒸気処理された木材の表面に水を散布することを特徴とする。

また、請求項３に記載の木材の着色方法は、上記降温降圧処理時には、高圧蒸気処理された木材を水没させることを特徴とする。

また、請求項４に記載の木材の着色方法においては、上記高圧蒸気処理と降温降圧処理は、高圧蒸気釜内に木材を収容して行われるようにしたことを特徴とする。

請求項１に記載の木材の着色方法によれば、木材を高圧蒸気処理して着色するので、木材に高圧蒸気が浸透する。そのため、木材は、湿式状態で高圧蒸気によって熱処理され着色する。

また、木材を高圧蒸気処理して着色した後、木材の表面に水を接触させながら蒸気を排出して降温降圧処理するので、降温降圧処理において木材の表面が過度に乾燥することを防止できる。そのため、降温降圧処理において、木材の表面が過度に乾燥することで生じる表面の乾燥割れを防止することができる。

請求項２に記載の木材の着色方法によれば、降温降圧処理時に、高圧蒸気処理された木材の表面に水を散布するので、木材の表面が過度に乾燥することを広い範囲にわたって防止できる。

請求項３に記載の木材の着色方法によれば、高圧蒸気処理された木材を水没させるので、木材の表面が乾燥することを表面全体にわたってむらなく防止できる。

請求項４に記載の木材の着色方法によれば、高圧蒸気釜内に木材を収容するので、より効果的に高圧蒸気処理と降温降圧処理を行うことができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の木材の着色装置１の構成を示す概念図であり、図２は、着色装置１の概略の断面図である。また、図３は、着色装置１における着色手順を示すフロー図である。

図１に示すように、この木材の着色装置１は、木材２を拘束した状態に載置する台座３を内部に設けた高圧蒸気釜４で構成されている。

台座３は、高圧蒸気釜４の内壁面から支持脚５によって支持された状態で高圧蒸気釜４の内部に固定されており、上側固定梁３ａと下側固定梁３ｂとを備えている。この上側固定梁３ａと下側固定梁３ｂとは、間隔を開閉可能に構成されており、木材２を拘束することができるようになっている。すなわち、木材２は、押さえ板２ａ、２ｂで上下両側から挟まれ、台座３の上側固定梁３ａと下側固定梁３ｂとの間に置かれた状態で、下側固定梁３ｂのボルト孔３ｃ（図２）に螺合するボルト３ｄによって拘束される。

高圧蒸気釜４は、木材２の金属汚染をできるだけ少なくするとの考えから、ステンレスの材料で製作されており、図２に示すように、上下に分割可能に構成されている。この高圧蒸気釜４は、ボルト４ａ、ナット４ｂの着脱により、内部を開放することができるようになっている。

また、高圧蒸気釜４には、高圧高温蒸気の導入口５ａと、排気口５ｂと、水の導入口５ｃとが設けられている他、液化した蒸気をスチームトラップ５ｄを介して排水するドレン口５ｅと、水の排水口５ｆが設けられている。

そして、これら高圧高温蒸気の導入口５ａと、排気口５ｂと、水の導入口５ｃと蒸気のドレン口５ｅと、水の排水口５ｆとは、それぞれ蒸気導入バルブ６ａ、蒸気排気バルブ６ｂ、水導入バルブ６ｃ、ドレンバルブ６ｅ、水排出バルブ６ｆによって、それぞれを流れる流体の流量が調節されるようになっている。

なお、本実施形態では、高圧蒸気釜４には、特に、水の導入口５ｃに接続して、内部接続配管７と、この内部接続配管７の先端に設けられた散水器８が備えられ、降温降圧処理時に木材２の表面に水を散水することができるようになっている。

次に、図３を参照して、この木材の着色装置１を用いて実施する木材２の着色手順について説明する。

すなわち、この木材の着色装置１においては、まず、ステップＳ１において、複数の木材２を積層する。

次に、ステップＳ２において、積層された複数の木材２の最上面と最下面とを押さえ板２ａ、２ｂで挟む。

そして、ステップＳ３において、押さえ板２ａ、２ｂで挟んだ複数の木材２を、空の状態の高圧蒸気釜４内の台座３に固定する。

それから、ステップＳ４において、蒸気導入バルブ６ａ、水導入バルブ５ｃを開いて、高圧蒸気釜４の中に高圧蒸気を供給して木材２を着色する。

着色が完了したら、ステップＳ５において、水導入バルブ５ｃを開いて、木材への散水を開始して木材の表面を冷却する。

そして、ステップＳ６において、蒸気排気バルブ６ｂを開いて、高圧蒸気釜４の中の高圧蒸気を排出して木材２を降温降圧処理する。

また、ステップＳ７において、水導入バルブ５ｃを閉めて、木材への散水を停止する。

そして、ステップＳ８において、高圧蒸気釜４を開いて、台座３から木材２を取り出し、終了する。

このように、この着色装置１は、高圧高温蒸気を導入して、木材２を高圧蒸気釜４内部で高圧蒸気処理して着色した後は、散水器８によって木材２の表面に水を接触させながら、排気口５ｂより排気を行って、降温降圧処理するようにしているので、木材２の表面が過度に乾燥することを広い範囲にわたって防止できる。

次に図４〜図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る木材の着色装置１１について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の木材の着色装置１１の構成を示す概念図であり、図５は、着色装置１１の概略の断面図である。また、図６は、着色装置１１における着色手順を示すフロー図である。

なお以下の説明では、本発明の第１の実施の形態に係る木材の着色装置１と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。

図４、図６に示すように、この木材の着色装置１１は、木材２を拘束した状態に載置する台座３を内部に設けた高圧蒸気釜４で構成されている点は第１の実施形態に係る木材２の着色方法および着色装置１と同様である。

しかし、第２の実施形態に係る木材の着色方法および着色装置１１においては、散水器８はなく、台座３は、高圧蒸気釜４の内部に設けられた水溜堰１２の中に設けられた状態で、高圧蒸気釜４の内壁面から支持脚５によって支持されている。

このようにすれば、水が直接高圧蒸気釜４に触れる面積が小さいので、降温降圧処理の際の高圧蒸気釜４の熱衝撃を緩和することができるようになる。

そして、第２の実施形態に係る木材の着色装置１１においては、木材２の着色手順は、図６のように行う。

すなわち、まず、ステップＳ１１において、複数の木材２を積層する。

次に、ステップＳ１２において、積層された複数の木材２の最上面と最下面とを押さえ板２ａ、２ｂで挟む。

そして、ステップＳ１３において、押さえ板２ａ、２ｂで挟んだ複数の木材２を、空の状態の水溜堰１２内の台座３に固定する。

それから、ステップＳ１４において、蒸気導入バルブ６ａ、水導入バルブ５ｃを開いて、高圧蒸気釜４の中に高圧蒸気を供給して木材２を着色する。

着色が完了したら、ステップＳ１５において、水導入バルブ５ｃを開いて、水溜堰１２内に水を供給して、台座３に固定している木材２を水没させる。

そして、ステップＳ１６において、蒸気排気バルブ６ｂを開いて、高圧蒸気釜４の中の高圧蒸気を排出して木材２を降温降圧処理する。

また、ステップＳ１７において、水排出バルブ６ｆを開いて、水溜堰１２内の水を排水する。

そして、ステップＳ１８において、高圧蒸気釜４を開いて、台座３から木材２を取り出し、終了する。

このように、高圧高温蒸気を導入して、木材２を高圧蒸気釜４内部で高圧蒸気処理して着色した後は、水溜堰１２に水を貯留させて、台座３に拘束されている木材２を水没させてから、排気口４ｄより排気を行って、降温降圧処理するようにしているので、木材の表面が乾燥することを表面全体にわたってむらなく防止することができる。

ここで、図７の表を参照して、上述の木材の着色装置１、１１を用いた実施例について説明する。図７は、各実施例の評価結果をまとめた表である。

図７において、実施例１は、第１の実施形態に係る木材の着色装置１を用いて行ったフリッチの木材２の着色例である。

すなわち、実施例１においては、木材２としてサイズ７０ｍｍ（厚）×１４０ｍｍ（巾）ｘ４８５ｍｍ（長さ）で、含水率：３５％〜１１０％のナラ材のフリッチが採用されており、この木材２について、高圧水蒸気による３０℃から１６０℃（移行時間３０分）の昇温と、高圧水蒸気による１６０℃、３０分保持の熱処理を行った。その後、散水器８により水を散水し、１６０℃から６０℃（移行時間１０分）の降温処理を行った。
この時、熱処理後の保持すべき高圧状態は、熱処理圧力の５０％を切ると乾燥割れが発生するので、熱処理圧力と同程度もしくはそれ以上に保持することが好ましい。そのため、圧力変動は熱処理圧力の０．５０±０．０５Ｍｐａになるよう高圧エアーにてコントロールした。

その後、この木材２をサイズ加工するとともに、最終全体サイズ３１７ｍｍ（巾）×１８６０ｍｍ（長さ）となるよう、集成接着を行い、スライス加工して０．２５ｍｍ厚のスライス単板を形成した。

また、実施例２では、実施例１においてフリッチの代わりにフリッチ１７個で集成、スライスして製作したスライス単板を使用した。すなわち、サイズ０．２５ｍｍ×３１７ｍｍ×１８４０ｍｍで、含水率：３５〜１１０％のナラ材のスライス単板を１３０枚積載し、高圧水蒸気による１６０℃、１０分保持の熱処理を行った。他の条件は実施例１と同様である。

また、実施例３は、第２の実施形態に係る木材の着色装置１１を用いて行ったフリッチの木材２の着色例である。すなわち、実施例３では、高圧蒸気釜４内に水を貯める水溜堰１２を配し、高圧蒸気釜４の熱衝撃を緩和する。他の条件は実施例１と同様である。

また、比較例１は、実施例１において、散水を行わなかった例である。他の条件は実施例１と同様である。

さらに、比較例２は、実施例２において、散水を行わなかった例である。他の条件は実施例２と同様である。

評価項目は、乾燥クラック発生を確認し、良品率を算出した。ここで、良品率は、実施例１、２、比較例１のフリッチについては、フリッチ集成後のスライス単板の歩留まりを示している。また、スライス単板（実施例３）については単板での歩留まりを示している。

評価結果は、以下の通りである。すなわち、良品率は、実施例１が、製材ロスのため、８１％（△〜○）、実施例２が、割れ不良が上１枚、下２枚のため、９０％（○）、実施例３が、製材ロスのため、８８％（○）、比較例１が、ねじれ、木口割れのため、０％（×）、比較例２が、乾燥割れのため、０％（×）、であった。

以上より、評価は、実施例１が（△〜○）、実施例２が（○）実施例３が（○）、比較例１が、（×）、比較例２が、（×）となり、散水器８を備えた着色装置１によるスライス単板の実施例２が最も良く、水溜堰１２を備えた着色装置１１によるフリッチの実施例３、散水器８を備えた着色装置１によるフリッチの実施例１がそれに続き、散水を行わなかったフリッチの比較例１、散水を行わなかったスライス単板の比較例２が、最も悪いことがわかった。

このように、本発明により湿分を含んだフリッチやスライス単板をそのまま熱着色処理することが可能であるだけでなく、従来の着色方法に比べて簡便に着色処理が行える。

以上説明したように、木材の着色装置１、１１によれば、木材を高圧蒸気処理して着色した後、木材の表面に水を接触させながら蒸気を排出して降温降圧処理するので、降温降圧処理において木材の表面が過度に乾燥することを防止できる。そのため、降温降圧処理において、木材の表面が過度に乾燥することで生じる表面の乾燥割れを防止することができる。

上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。

例えば、台座３は、図示の構成に限定されない。木材２を拘束することができる構造であれば、種々の設計変更が可能である。

高圧蒸気釜４の材質もステンレスに限定されない。木材２の金属汚染を考えると、圧力容器はステンレスが好ましいが、その他の材料が採用可能である。

また、高圧蒸気釜４は、図示のように、上下２分割である必要はない。スライス単板２の出し入れが可能なものであれば、例えば左右横方向に２分割できるものでも採用可能である。

また、水溜堰１２のように、内部に水を貯める容器があるならばこの容器だけをステンレスにすれば十分であり、その場合、製作の材料コストも下がりかつ高圧蒸気釜４の耐圧容器の安全性も高まる。

また、本実施形態では、木材２はフリッチと、スライス単板の積載されたものに適用したが、例えば、内装材、家具材等、スライスして製造される化粧木質材料など、その他の木材にも適用可能である。

また、高圧水蒸気による１６０℃の熱処理を行ったが、必ずしも１６０℃に限定されない。処理温度は概ね１３０℃〜２２０℃が適当である。

また、今回の実施例では圧力保持に高圧エアーを使ったが、例えば窒素ガス等を使用すると木材２の酸化を抑制することができる。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１の実施形態の木材の着色装置の構成を示す概念図である。図１の着色装置の概略の断面図である。図１の着色装置における着色手順を示すフロー図である。本発明の第２の実施形態の木材の着色装置１１の構成を示す概念図である。図４の着色装置の概略の断面図である。図４の着色装置における着色手順を示すフロー図である。各実施例の評価結果をまとめた表である。

符号の説明

２木材
３台座
４高圧蒸気釜
４ｃ高圧高温蒸気の導入口
４ｄ高圧高温蒸気の排気口
８散水器
１２水溜堰

Claims

木材を高圧蒸気処理して着色する木材の着色方法において、
上記木材を高圧蒸気処理して着色した後、木材の表面に水を接触させながら、高圧エアーを供給して圧力をコントロールしながら蒸気を排出して降温降圧処理することを特徴とする木材の着色方法。
請求項１において、
上記降温降圧処理時には、高圧蒸気処理された木材の表面に水を散布することを特徴とする木材の着色方法。
請求項１において、
上記降温降圧処理時には、高圧蒸気処理された木材を水没させることを特徴とする木材の着色方法。
請求項１〜３のいずれか1項において、
上記高圧蒸気処理と降温降圧処理は、高圧蒸気釜内に木材を収容して行われるようにしている木材の着色方法。