JP7101963B2 - 改質木材の製造方法 - Google Patents
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Description
浸透孔は改質後には外観上視認できなくなるため、実際に使用するときに外部から視認される木材のおもて面に設けても構わない。浸透孔を設ける方向は特に限定されないが、木材の繊維方向に直交する方向に穿設するのが好ましい。木材や改質剤の種類にも拠るが、一般に、改質剤溶液を吸収させた木材は、繊維方向に向かって膨張しやすい。したがって、繊維方向に直交するように浸透孔を設けると、より浸透孔が塞がり易くなる。
木材に改質剤を含浸させる工程は、従来から一般的に行われていた公知の方法で行う事ができる。例えば、単純な浸漬処理、温冷浴処理、減圧注入処理、加圧注入処理等が考えられる。中でも加圧注入処理を行った場合、木材が圧力により圧縮され、引き締められることとなるため、浸透孔は塞がりやすくなる。
や空気圧縮で行う。木材の減圧または圧縮を行うことで、木材中の空気や水分が排出除去されるため、その後、常圧または加圧状態とすることで、含浸溶液が木材の同館や細胞壁内部にまで浸透しやすくなる。常圧又は減圧状態から加圧状態で含浸させる場合は、機体を反応容器内に注入して加圧したり、加熱により加圧したり、両者の組み合わせでもよい。加圧することで、木材の導管や細胞壁の内部にまで強制的に含浸溶液を浸透させることができる。
続いて、含浸溶液の含浸により、木材の浸透孔が塞がるメカニズムについて説明する。まず、改質対象である木材に対し、改質剤を溶解させた含浸溶液を吸収させると、木材が膨潤して体積が膨張する。このとき、浸透孔は木材の膨張分によって埋められていくため、浸透孔の径は小さくなる。ここで、含浸前の木材に設けた浸透孔が0.1mm以下であれば、浸透孔はほぼ塞がり、一見しては、外観上視認することができなくなる。なお、その後、木材に吸収された含浸溶液から溶媒が揮発し、木材が乾燥すると木材全体はやや収縮する。これにより、浸透孔は塞がった状態からやや拡がることがある。しかし、収縮の度合いは、含浸溶液吸収による木材膨張の度合いと比べて小さいものである。したがって、含浸前に木材表面に穿設した浸透孔が0.1mm以下であれば、浸透孔が再び外観上視認できるほどに拡がる事はない。
(実施例1)
まず、長さ500mm、幅120mm、厚さ13.5mmの日本産のスギ材に対し、YVO4の固体レーザー照射装置(ロフィン・バーゼルジャパン株式会社製)を用いて直径0.1mmの浸透孔を設けた。浸透孔は、まず、幅方向に12mmの間隔で設け、幅方向の浸透孔列とした。この浸透孔列を長さ方向に12mm間隔で14列設けた。隣り合う浸透孔列同士は幅方向に6mmずらして設けた。すなわち、菱形格子状に、浸透孔を設けた。なお、幅方向の浸透孔列には、奇数列において8個、偶数列において9個の浸透孔を形成した結果、設けた浸透孔の数は119個となった(図2の残存浸透孔の位置参照)。また、浸透孔は貫通孔とした。
難燃処理液含浸前に穿設する浸透孔の直径を0.4mmとした以外は、実施例1と同様の手法で改質木材を製造した。
上記実施例1、比較例1の方法で製造した改質木材における、浸透孔を設けた木材表面を目視で確認して、含浸後の浸透孔の視認性を評価した。視認性は以下の基準で評価している。その結果を表2に示す。また、実施例1、比較例1の方法で製造した改質木材の外観写真をそれぞれ図1、図2に示す。
○:含浸後、外観上浸透孔が視認できなかった。
×:含浸後、外観上浸透孔が視認できた。
続いて、浸透孔の深さ及び木材の赤身の割合が木材の改質効果に及ぼす影響について試験を行った。表3に示す赤身割合の木材に、表3に示す深さの浸透孔を穿設した以外は、実施例1と同様に難燃処理した。得られた各改質木材を用いて、下記発熱性試験を行った。その結果も表3に示す。
コーンカロリーメータを用いて、ISO5660-1に準拠した発熱性試験(コンカロリー試験)を行った。改質木材の上面に表面での輻射量が50KW/m2になるよう熱を20分間放射し、総発熱量が8MJ/m2に達する時間を測定した。そして、8MJ/m2に達するのに要した時間に基づき以下のように評価した。なお、試験中に改質木材に亀裂
や爆ぜが生じた場合は「不良」と評価した。
可燃:5分以内に達する。
難燃:5分では達しないが、10分以内に達する。
準不燃:10分では達しないが、20分以内に達する。
不燃:20分経過しても達しない(表3には20分後の総発熱量を記載)。
次に、浸透孔を穿設後、改質剤を含侵させる前の養生の影響について検討した。140℃の水蒸気を1時間蒸射してから難燃処理液を含侵させ以外は、試験例2-9と同じ条件で難燃処理したもの(試験例3-1)と、養生せずに難燃処理液を含侵させ以外は試験例2-9と同じ条件で難燃処理したもの(試験例3-2)について、試験2と同様に発熱性試験(コンカロリー試験)を行った。その結果を表4に示す。
Claims (3)
- 木材表面に浸透孔を穿設したうえで、改質剤を木材に含浸させる、改質木材の製造方法であって、
前記木材表面に穿設する浸透孔の直径が0.1mm以下であり、
赤身割合が50%以下の木材に対しては、前記浸透孔の深さを2mm以上とし、
赤身割合が50%を超え75%以下の木材に対しては、前記浸透孔の深さを2~5mmとし、
赤身割合が75%を超える木材に対しては、前記浸透孔の深さを5~10mmとする、 改質木材の製造方法。 - 前記浸透孔をレーザー加工によって穿設する、請求項1に記載の改質木材の製造方法。
- 前記木材が、複数のラミナを接合して成る集成材であり、
前記ラミナを接合した後に前記浸透孔を穿設する、請求項1または請求項2に記載の改質木材の製造方法。
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