JPH011502A

JPH011502A - 木材の材質改良方法

Info

Publication number: JPH011502A
Application number: JP62-333404A
Authority: JP
Inventors: 小林　好紀; 國治横尾
Original assignee: 富洋木材販売株式会社
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2012-01-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は木材の材質を改良する方法に関ずろ。

従来技術とその問題点従来、木材の材質を改良する方法としては、木材が有す
る生長応力などの内部応力を除去するとともに、ヤニの
浸みだしを防止し、製材品の歩留りを改善するため、木
材を加熱処理ずろことが広（行なわれている。そして、
加熱処理の方法としては、例えば、木材を高温雰囲気中
で一定時間保持する方法がある。

しかしながら、前述の方法は高い断熱性を何する木材を
、その表面から伝導熱で加熱するものであるので、木材
の内部まで加熱するのに長時間を要するとともに、その
表面から内部までの温度傾斜が大きく、均一加熱が困難
でめった。このため、内部応力を十分に除去できないと
と乙に、ヤニの浸みだしを完全に防止できず、製材品の
歩留まり　゛が悪かった。

しから、木（オを、例えば、高温蒸気中に保持したり、
烈風を吹き付けて加熱する方法では、加熱温度のコント
ロールが難しく、木材表面が変質。

変色するという問題点があった。

問題点を解決するための手段本発明は、前記問題点を解決するため、木材を所定の含
水率状態で誘電加熱するようにしたものである。

木材はその樹種を問わず、その形状は丸太、角材、板材
であってもよい。

含水率は、木材の内部応力を除去する場合には少なくと
も気乾含水率以上の含水率状態で誘電加熱することが必
要で、好ましくは繊維飽和点よりも若干低い含水率であ
ればよい。

そして、少なくとも気乾含水率以上の含水率状態で誘電
加熱する方法としては、木材内部の水分が外部に蒸発し
ないように、例えば、木材の表面を耐熱シートで被覆す
る方法が考えられる。前記耐熱シートとしては、例えば
、ポリプロピレン、ポリエステルなどからなるシートが
挙げられる。

なお、木材の含水率が気乾含水率以下のときは、例えば
、木材を水中に浸漬し、加圧注入、減圧注入または両者
を併用して含水率を高めてもよい。

一方、木材表面におけるヤニの浸みだしを防止する場合
には、誘電加熱により、内部温度が４０°Ｃ以上の状態
を所定時間維持すればよい。

なお、前記含水率とは、木材の全乾重量に対する木材中
に含まれる水の重量をパーセントで示したものをいい、
全乾重量とは、乾燥機内（１００℃〜１０５℃）で恒量
になった木材の重量をいう。

また、前記繊維飽和点とは、細胞内腔や空隙に自由水は
存在しないが、木材繊維の細胞壁内に飽和量の結合水が
存在するときの含水率をいい、気乾含水率とは、長期間
、大気の温湿度条件下にある水けか有する一定範囲の含
水率をいい、土地、季節によって変動する。

実施例１幅２０ｃｍ１厚さ１　、５　ｃｍからなる１枚の長尺な
板状イゲム材（ボドカルプス）を適宜カットして長さ９
０ｃｍの試験片を得た。そして、注入処理機により、前
記試験片に水を約７００ｍｍｌ（ｇで１５分間の減圧注
入した後、■５気圧で３０分間の加圧注入し、ついで、
含水率の均一化を図るため、前記試験片を水中に常圧で
３日間以上浸漬した。そして、前記試験片を水中から取
り出しく含水率８０％〜１３０％）、その全表面をポリ
エステルからなる耐熱シート（厚さ０．１５ｍｍ）で被
覆した後、前記試験片の埋設孔に温度センサーを埋設し
てシールした。

次に、前記試験片に高周波（１３，５６ＭＨｚ、３ＫＷ
）を照射し、２時間で内部温度を１００℃とした後、内
部温度１００℃の状態を４時間維持した。

そして、加熱処理した前記試験片を自然冷却し、前記耐
熱シートを取り除いて人工乾燥を行なった。

前記人工乾燥は乾球温度６０℃、乾・湿球温度差８°Ｃ
の熱気乾燥で、試験片を含水率１２％まで乾燥した。

最後に、前記サンプルを幅方向に２分割し、常温で２１
日間放置した後、切断面の幅方向におけるたわみ（クル
ツク）を測定した。

比較例１前記実施例１の試験片を切り出した同一のイゲム材から
実施例１の試験片と同一寸法形状の試験片を切り出し、
温度センサーを取り付ける工程および高周波加熱する工
程を除き、すべて同一の操作を加えることにより、切断
面の幅方向におけるたわみを測定した。

なお、後述する測定結果は、信頼性を高めるため、それ
ぞれ３枚の試験片の平均値を示す。

測定の結果、高周波加熱を施した実施例１のクルツクは
０　、４　ｍｍであったのに対し、高周波加熱を施さな
かった比較例１のクルツクは　１．７ｍｍであった。

高周波加熱を施した実施例１のクルツクが、高周波加熱
を施さなかった比較例１のクルツクの約４分のｌ以下で
あることから、高周波加熱により、木材の内部応力が減
少していることが判明した。

これは、以下に述べる理由によるものと考えられる。

木材は主としてセルロース、ヘミセルロースおよびリグ
ニンから構成されている。そして、前記成分中のセルロ
ースが細胞壁の骨格を形成するとともに、ヘミセルロー
スおよびリグニンが骨格の間を埋める構造となっている
一方、リグニンが主として細胞間層を形成している。そ
して、前記リグニンは乾燥状態では約１２５℃以上でな
いと軟化しないが、飽水状態では８０℃ないし１００°
Ｃで軟化する。

このため、誘電加熱により、木材内部に位置する自由水
および結合水の温度が上昇し、水蒸気になると、リグニ
ンが軟化し、生長応力が緩和するとともに、前記水蒸気
の蒸気圧で細胞壁や細胞間層に圧力が加わり、軟化した
リグニンからなる細胞間層の周辺で微細な細胞壁破壊が
起こる。そして、この細胞壁破壊が木材の内部応力を吸
収、緩和し、木材の材質を改良するものと考えられる。

なお、面記実奄例１および比較例１のそれぞれの試験片
を自動鋸盤で幅方向に２分割したとき、その切削音を聞
き比べたところ、両者の切削音が全く異なっているとと
もに、実施例１の切削抵抗が比較例１の切削抵抗よりも
極めて小さかった。

このことから、実施例１によれば、木材の切削性ら向上
していることがわかった。

実施例２著しく表面にヤニが浸みだしているメラビ財からなる幅
２０ｃｍ、厚さ３ｃｍ、長さｌ００ｃ＋ｎの試験片（含
水率１５％）に高周波（１３，５６ＭＨｚ、３ＫＷ）を
照射し、２時間で内部温度を１００℃とした後、内部温
度１００℃の状態を４時間維持した。この後、試験片の
表面を研摩し、温度６０℃で２４時間放置しておき、ヤ
ニの浸みだしを目視で観察した。

比較例２前述の実施例２と同一の仮付から実施例２の試験片とほ
ぼ同一外形寸法を有する試験片を切り出し、高周波加熱
する工程を除き、実施例２と同一の操作を加えた後、実
施例２と同一条件でヤニの浸みだしを目視で観察した。

前述の実施例２および比較例２を観察したところ、比較
例２では試験片の表面に新たなりニの浸みだしを確認で
きたのに対し、実施例２では新たなりニの浸みたしを確
認できなかった。

これは、誘電加熱により、木材内部のヤニが変質したた
めと考えられる。

なお、本実施例では、含水率！５％の木材を使用したが
、誘電加熱でヤニの浸みだしを効果的に防止するために
は、木材の含水率が気乾含水率１８％以下であることか
好ましい。これは、木材が高含水率である場合は、そこ
に含まれろヤニが水分の影響で充分に変質しないと考え
られるからである。

実施例３（１）イゲム材からなる幅３　、３　ｃｍ、厚さ１　、
５　Ｃｍ。

長さ９０ｃｍの繊維飽和点以下の試験片（含水率約２０
％）の全表面をポリエステルからなる耐熱シート（厚さ
Ｏ，１５ｍｍ）で被覆した後、前記試験片の埋設孔に温
度センサを埋設してシールした。

次に、前記試験片に高周波（１３，５６ＭＨｚ。

３ＫＷ）を照射し、２時間で内部温度を１００°Ｃとし
た後、内部温度１００℃の状態を２時間維持して加熱処
理した。ついで、前記耐熱シートを取り除き、桟積みし
て４８時間の自然乾燥を行い、含水率９％のサンプル（
イ）を得た。

そして、前記サンプル（イ）の側端面の幅方向における
たわみ（クルツク）を測定した。

（２）前述の試験片と同一の材質からなり、同一の外形
寸法を有する繊維飽和点以上の試験片（含水率１００％
）を耐熱シートで被覆せずに温度センサーを埋設した後
、前述の試験例と同一の条件で高周波を照射し、内部温
度１００℃の状態を、を時間維持して加熱処理した。つ
いて、耐熱シートを取り除き、太陽熱を利用した除湿乾
燥機で乾燥して含水率１２％のサンプル（ロ）を得、面
述と同様にたわみを測定した。

比較例３（１）　　実施例３（２）の試験片と同一の（オ質から
なり、同−外杉寸法を有する試験片（含水率１００％）
をサンプル（ハ）とし、何ら操作を加えずにたわみを測
定した。

（２）前述と同じ試験片（含水率１００％）を太陽熱を
利用した除湿乾燥機で乾燥することにより、含水率１２
％のサンプル（ニ）を得、そのたわみを測定した。

サンプル（イ）のたわみは４　、２　ｍｍ、サンプル（
ロ）のたわみは５　、５　ｍｍ、サンプル（ハ）のたわ
みは１０．０ｍｍ、サンプル（ニ）のたわみは１３．１
ｍｍであった。

前述のたわみの平均値から明らかなように、実施例３に
かかるサンプル（イ）（ロ）が、比例３にかかるサンプ
ル（ハ）（ニ）よりも小さいことから、木材の内部応力
が高周波加熱で除去されていることがわかった。

なお、前述の各サンプルのたわみはサンプル数を３０個
ないし４０個とした場合の平均値である。

次に、各サンプルをたわみの大きさごとに分け、その累
積個数の全個数に対する割合をグラフ図にそれぞれ示す
。すなわち、グラフ図の横軸はサンプルを区分けする場
合のたわみの大きさを示し、縦軸はたわみの大きさごと
にサンプルを分け、累積したサンプル数の全個数に対す
る割合を百分率で示したものである。

一般に、たわみ量が６ｍｍないし９ｍｍ以上になると、
製材品として＋ｌ用てきないため、実用上、たわみが６
ｎ＋＋ｎないし９ｍｍまでの累積数が重要である。

このため、たわみが６ｍｍないし９ｍｍである場合を比
べると、実施例３にかかるサンプル（イ）、（ロ）が比
較例３にかかるサンプル（ハ）、（ニ）を上回っている
ことから、実施例３の歩留まりか比較例３の歩留まりよ
りも良いことが確認できた。

また、実施例３にかかるサンプル（イ）がサンプル（ロ
）を上回っていることから、含水率２０％のらのが含水
率１００％のらのよりも歩留まりがよいことがわかった
。

含水率の高い木材が含水率の低い木材よりも歩留まりが
悪いのは、高周波で加熱処理した木材を所定の含水率ま
で乾燥する際に大きな内部応力が生じるためであると考
えられる。これに対し、木材の含水率がある程度の低い
場合、例えば、繊維飽和点より若干低い場合に歩留まり
が良いのは、高周波加熱で木材の生長応力が小さくなる
とともに、木材を乾燥する際に生じる内部応力が含水率
の高い木材を乾燥する場合のように大きくならないため
であると考えられる。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明によれば、誘電
加熱により、所定の含水率状態で木材を内部から加熱す
るので、従来例よりも加熱時間が短かいとともに、木材
表面から内部までの温度傾斜が小さく、均一に加熱でき
る。このため、内部応力を均一に除去でき、製材品の歩
留まりを大幅に改善できる。

特に、含水率が繊維飽和点よりも若干低い場合では、高
周波で誘電加熱した後に乾燥処理を施してし、木材を乾
燥する際に生じる内部応力が小さいため、たわみがより
一層小さくなり、製材品の歩留まりかより一層改得でき
る。

しかも、誘電加熱によれば、電圧調整だけで加熱温度を
コントロールできるので、加熱温度のコントロールが容
易になり、温度コントロールの困難性による木材の変色
、変質１割れ、くるいがなくなる。

さらに、本願にかかる木材の材質改良方法によれば、木
材内部に含まれているヤニが、木材表面に浸みださない
ので、木材の歩留まりがより一層向上するという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

図は実施例３．比較例３の測定結果を示すグラフ図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材を所定の含水率状態で誘電加熱することを特
徴とする木材の材質改良方法。
（２）前記所定の含水率状態が少なくとも繊維飽和点以
上の含水率状態であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の木材の材質改良方法。
（３）前記所定の含水率状態が気乾含水率以下の含水率
状態であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の木材の材質改良方法。
（４）前記所定の含水率状態が繊維飽和点以下で気乾含
水率以上の含水率状態であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の木材の材質改良方法。
（５）前記誘電加熱が高周波加熱であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に
記載の木材の材質改良方法。
（６）前記誘電加熱がマイクロ波加熱であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１
項に記載の木材の材質改良方法。