JPH03156281A - Drying method for wood or the like - Google Patents

Drying method for wood or the like

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JPH03156281A
JPH03156281A JP29473289A JP29473289A JPH03156281A JP H03156281 A JPH03156281 A JP H03156281A JP 29473289 A JP29473289 A JP 29473289A JP 29473289 A JP29473289 A JP 29473289A JP H03156281 A JPH03156281 A JP H03156281A
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drying
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cracks
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秀明 高橋
Kinji Tamagawa
玉川 欣治
Kiyoshi Sato
清 佐藤
Satoshi Yume
湯目 智
Isao Suzuki
功 鈴木
Katsumi Honma
克巳 本間
Yasuo Suzuki
康夫 鈴木
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Miyagi Prefectural Government.
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Abstract

PURPOSE:To prevent wood or the like from cracking at the time of drying by sensing AE generated upon variation of a wood structure as a signal, information-processing the signal to presume crack of the wood, and heating it with temperature and moisture as operation factors. CONSTITUTION:Various vegetable wood or the like such as log, wood material, bamboo, etc., is immersed in organic impregnant of oxyethers such as polyethy lene glycol, methyl cellosolve, etc., polyvalent alcohols, phenols, natural rubber or synthetic rubber, or combination thereof, and thermally chemically reacted. An AE sensor is mounted on the immersed wood, AE generated upon variation of wood structure is sensed as a signal, the signal is information-processed to presume crack of the wood, heat treated at 100 deg.C or lower under normal pressure while controlling the atmosphere to eliminate crack of the wood with temperature and moisture as operation factors based on presumption information to be dried. Even in a drying step, the AE signal is observed to always grasp the advancing state on the way of drying of the wood.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、丸太、加工木材、竹材等の各種の植物性加工
材(以下「木材等」という)について、割れを起こさな
いように加熱乾燥処理する方法に関する。
Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" The present invention is a method for heating and drying various processed vegetable materials (hereinafter referred to as "wood, etc.") such as logs, processed wood, and bamboo materials to prevent them from cracking. Regarding how to process.

「従来技術」 木材は、これを利用する場合の狂いを防ぎ、加工性、塗
装性、接着性を向上させるため、乾燥処理をするのが普
通である。この乾燥法には、大別すると、天然乾燥と人
工乾燥の二種類がある。近年は、短期間に大量の乾燥処
理を行なうこと、天然自では得るのが困難な低い含水率
にまで均一に乾燥できるようにすること、などといった
要請があるため、加熱処理による強制的な人工乾燥方式
を採っているのがほとんどである。
``Prior Art'' Wood is usually subjected to drying treatment in order to prevent it from deforming when used and to improve workability, paintability, and adhesion. This drying method can be roughly divided into two types: natural drying and artificial drying. In recent years, there has been a demand for drying a large amount of water in a short period of time, and for evenly drying to a low moisture content that is difficult to obtain naturally. Most of them use the dry method.

このような、木材乾燥処理において、最も問題になるの
は、割れを起こさないようにすることである。とくに、
強制的に加熱乾燥処理する、いわゆる人工乾燥方式の場
合には、乾燥条件が厳しいだけ割れが起こりやすい0割
れが起こってしまうと、極端に品質が低下したり、商品
価値が失なわれてしまうことになるし、割れないように
慎重に長い日数をかけていたのでは、処理能率が悪すぎ
て、なかなか業としては成り立たない。
In such wood drying treatment, the most important problem is to prevent cracking. especially,
In the case of the so-called artificial drying method, which uses forced heating and drying, cracking is more likely to occur due to the harsh drying conditions, and if zero cracking occurs, the quality will deteriorate significantly and the product value will be lost. However, if it takes many days to carefully avoid cracking, the processing efficiency will be too low and it will not be viable as a business.

このため、木材乾燥処理において、割れを防止しつつ、
乾燥時間を短縮する技術については、各方面で研究され
ているが、決め手になる方法はいまだ開発されていない
For this reason, during wood drying treatment, while preventing cracking,
Techniques to shorten drying time are being researched in various fields, but no decisive method has yet been developed.

そこで、熱処理中における木材等のr割れJについてそ
の原因を探究し、これを防止する方法を研究しているう
ち、乾燥による割れは、固体破壊の一種であるから、ア
コースティックエミッションが出ているはずであると考
え、このAEを観測することによりr割れ」を検知した
り、乾燥による「割れ」を予知する技術について研究を
始めた。同時に木材のr割れjとAEとの関係について
の技術文献を調査したところ、「木材の乾燥割れ予知お
よび防止装置」 (特公昭63−7317号)という公
知技術のあることに気が付いた。
Therefore, while investigating the causes of R-cracking in wood during heat treatment and researching methods to prevent it, we found that since cracking due to drying is a type of solid-state fracture, acoustic emissions must be emitted. Considering that this is the case, we have begun research into technology that can detect ``R cracks'' and predict ``cracks'' caused by drying by observing this AE. At the same time, when we investigated technical literature regarding the relationship between r-cracks in wood and AE, we found that there was a known technology called ``Dry Crack Prediction and Prevention Device for Wood'' (Japanese Patent Publication No. 7317/1983).

また、最近木材を簡単な化学反応で、プラスチックと同
様な可塑性をもった材料に変えることができるとの知見
を得た。
In addition, we recently discovered that it is possible to transform wood into a material with plasticity similar to plastic through a simple chemical reaction.

本発明者らは、これらをヒントとして木材等の乾燥処理
における割れ防止を目的に研究を行ない、本願発明を完
成したものである。
Taking these as hints, the present inventors conducted research aimed at preventing cracking during drying of wood, etc., and completed the present invention.

「解決すべき問題点J 木材等を熱処理すると木材等に割れが生ずる原因は、大
きく分けて加熱乾燥過程での水分移動と、組織の収縮と
にあると思われる。
``Problem to be Solved J'' The causes of cracks occurring in wood etc. when heat-treated are thought to be mainly due to moisture movement during the heating and drying process and tissue shrinkage.

先ず最初に、乾燥過程での水分移動と組織の収縮に伴な
う木材等の割れについて、次のようなことが解った。木
材中に含まれる水分には普通自由水と結合水があるが、
乾燥中には、表面層ではまず自由水のみが消失除去され
、ついで乾燥がすすむにつれて結合水も除去されてくる
ようになる。
First of all, we learned the following about the cracking of wood etc. due to moisture movement and tissue shrinkage during the drying process. The moisture contained in wood usually includes free water and bound water.
During drying, first only free water disappears and is removed from the surface layer, and then, as drying progresses, bound water also begins to be removed.

前者の自由水の移動は毛管現象が支配的で、後者の結合
水の移動は拡散によるものである。このようにして木材
の表面層の自由水および結合水が移動して乾燥するが、
内層はなお高い含水率を有する状態になる。すると乾燥
部分は、収縮しようとし、含水部分は収縮に抵抗する。
The movement of free water in the former is dominated by capillary action, and the movement of bound water in the latter is due to diffusion. In this way, free and bound water in the surface layer of the wood moves and dries;
The inner layer will still have a high water content. The dry part then tends to shrink, and the water-containing part resists shrinkage.

この結果、乾燥前半では表面層は引張応力、内層は圧縮
応力が作用する。さらに、乾燥が進むにしたがってこれ
らの応力は大となり、また収縮も内部に広がってくるが
、表面層は常に大きな引っ張り応力を受けているため、
正規の収縮をしないまま永久変形が生じる。その後、内
部が乾燥するにつれて、表面層は正規の収縮を起こそう
とする結果、正負の応力は逆転し、後半では表層は圧縮
応力、内層は引張応力をうけることになる。このため、
引張応力が木質部の引張強さ以上となると、乾燥前半で
は木口割れ或は表面繊維に沿った表面割れを起こし、乾
燥後半では内部割れが発生する。その他、乾燥にともな
って表面硬化、落ち込みといわれる欠陥も生ずるが、こ
れらは、いずれも木材内部の含水率分布の勾配の大小に
直接関連するものであることも解った。加熱乾燥におい
ては、上記のような各種の割れ等の欠陥が発生しないで
、しかもできるだけ木材内部の含水率分布の勾配を大に
して乾燥時間を短縮することが要請されるが、このため
には木材の内部の時々刻々の含水率分布を把握すること
が重要であり、この乾燥中の木材の含水率に応じて温度
や湿度を調整しながら乾燥する必要がある。しかし、木
材組織が複雑であるうえ、熱的諸性質も湿度、含水率に
影響を受けるほか、木材の樹種によっても異なるので、
理論的に木材の内部の時々刻々の含水率分布を把握する
ことは困難である。その他、乾燥にともなって発生する
割れの発生には材質の機械的強度や厚さも関与するので
、異方性の大きい複雑な木材組織ではいかなる条件のも
とて欠陥が発生するかを解明するのは極めて難しい。
As a result, in the first half of drying, tensile stress acts on the surface layer and compressive stress acts on the inner layer. Furthermore, as drying progresses, these stresses increase and the shrinkage spreads inside, but the surface layer is always under large tensile stress.
Permanent deformation occurs without proper contraction. After that, as the inside dries, the surface layer attempts to contract normally, and as a result, the positive and negative stresses are reversed, and in the latter half, the surface layer is subjected to compressive stress and the inner layer is subjected to tensile stress. For this reason,
If the tensile stress exceeds the tensile strength of the wood part, end cracks or surface cracks along the surface fibers will occur during the first half of drying, and internal cracks will occur during the second half of drying. In addition, defects called surface hardening and depression occur with drying, and it has been found that these are both directly related to the magnitude of the gradient of the moisture content distribution inside the wood. In heat drying, it is necessary to shorten the drying time by increasing the gradient of the moisture content distribution inside the wood as much as possible without causing defects such as the various cracks mentioned above. It is important to understand the moisture content distribution inside the wood from time to time, and it is necessary to dry the wood while adjusting the temperature and humidity according to the moisture content of the wood during drying. However, the structure of wood is complex, and its thermal properties are affected by humidity and moisture content, as well as differing depending on the species of wood.
It is difficult to theoretically grasp the moment-by-moment moisture content distribution inside wood. In addition, the mechanical strength and thickness of the material also play a role in the occurrence of cracks that occur with drying, so it is important to clarify the conditions under which defects occur in a highly anisotropic and complex wood structure. is extremely difficult.

従って、従来の乾燥処理においては乾燥途中で室内に入
り、目視によって割れを確認し、室内の雰囲気を再調整
するのが現状である。しかし、この方法は、割れが発生
する前に予知することはできないし、内部に発生する割
れを見つけることができない。
Therefore, in the conventional drying process, the current situation is to enter the room during drying, visually check for cracks, and readjust the indoor atmosphere. However, this method cannot predict cracks before they occur, nor can it detect cracks that occur internally.

そこで、本発明者らは、木材の乾燥割れの予知をAEの
検知技術によって行ない、木材の周囲の温度と湿度とを
制御して割れを防止するという公知技術(特公昭63−
7317)に着目した。しかし、当該公知文献には、乾
燥処理における初期割れをAE累積数とAE発生率に基
づき予知することが記載されているだけである。つまり
、当該乾燥処理の場合でも、乾燥の初期割れの予知であ
って、乾燥処理後期の割れについては想起されていない
、また、初期割れの予知方法も木材の割れる直前のAE
累積数とAE発生率を知り、AE発生率が限界値に達し
たら制御機器を作動させて乾燥条件を緩和させて割れを
防ぐというだけである。
Therefore, the present inventors have developed a known technique (Japanese Patent Publication No. 1983-1983-1) that predicts dry cracks in wood using AE detection technology and prevents cracks by controlling the temperature and humidity around the wood.
7317). However, this known document only describes that initial cracking during drying treatment is predicted based on the cumulative number of AEs and the rate of AE occurrence. In other words, even in the case of the drying process, the initial cracks during drying are predicted, and the cracks in the latter stages of the drying process are not considered.
All you have to do is know the cumulative number and AE occurrence rate, and when the AE occurrence rate reaches a limit value, activate the control equipment to relax the drying conditions and prevent cracking.

この従来技術は、AE累積数やAE発生率と割れとの相
関関係は乾燥初期割れにはある程度通用するが、乾燥中
期、乾燥後期には必ずしも相関関係を示さないし、処理
対象木材の個別状況によっては、発生するAEに雑音が
多くなり判断を誤り易くなる、などの欠点があることが
解った0発明者は、木材の割れとAE信号の発生状況を
観察し分析するうち、木材の割れは当該AE倍信号振幅
と密接な相関関係を有していることに気が付き、当該電
気信号の振幅に注目して、割れに直接結び付く有効な信
号を弁別して検知し、−個のAE信号でも振幅が大きい
場合は、割れに対する危険信号と考え、この振幅が大き
い累積AEイベント数とAE発生率をオンラインでモニ
タリングしながら常に乾燥状態が初期、中期、後期のど
の段階にあるのかを識別しつつ、識別された各処理段階
におけるあらかじめ設定されている基準値と比較しなが
ら総合的に判断して処理過程中の割れを予知するように
せんとするものである。そして、このようにして得た予
知情報に基づき温度と湿度とを操作して、木材等に割れ
が生じないように雰囲気を制御せんとするものである。
In this conventional technology, the correlation between the cumulative number of AEs, the AE incidence rate, and cracking is valid to some extent for cracking in the early stage of drying, but it does not necessarily show a correlation in the middle or late drying stage, and it depends on the individual situation of the wood to be treated. It has been found that the AE has disadvantages such as the generated AE has a lot of noise, making it easy to make mistakes in judgment.0 The inventor observed and analyzed the occurrence of wood cracks and AE signals, and discovered that wood cracks Noticing that there is a close correlation with the amplitude of the AE multiplied signal, we focused on the amplitude of the electrical signal and discriminated and detected the effective signal directly connected to the crack. If it is large, it is considered a danger signal for cracking, and while monitoring the cumulative number of AE events with large amplitudes and the AE incidence rate online, we constantly identify whether the drying state is in the early, middle, or late stage. The purpose is to predict cracks during the treatment process by making a comprehensive judgment while comparing with preset reference values at each treatment stage. The temperature and humidity are then manipulated based on the predictive information obtained in this way to control the atmosphere so as not to cause cracks in the wood or the like.

また、木材への含浸技術は広く採用されているが、乾燥
や加熱処理に際して割れを防止する目的のために、事前
に含浸剤を使用する例は知られていない0発明者は、種
々の含浸剤のなかから特定の有機溶剤を木材等に含浸さ
せたうえ熱処理すると、内部で化学反応を起こして内部
可塑化が生じ、材質に熱流動性が与えられるとの知見を
得、この知見を応用すれば熱処理に際して木材内部の熱
流動化が割れを防止することができるのではないかと考
え、本願発明を開発した。すなわち、特定の有機溶剤を
含浸させ、水熱化学反応させる含浸処理をすることによ
って、木材内部な可塑化させる。これによって、厳しい
熱処理条件による人工乾燥処理をおこなっても割れるこ
とがないようにぜんとするものである。
Furthermore, although wood impregnation techniques have been widely adopted, there are no known examples of using impregnating agents in advance to prevent cracking during drying or heat treatment. We learned that when wood, etc. is impregnated with a specific organic solvent and then heat treated, a chemical reaction occurs internally, resulting in internal plasticization, giving the material thermal fluidity, and we applied this knowledge. The present invention was developed based on the idea that thermal fluidization inside the wood could prevent cracking during heat treatment. That is, the interior of the wood is plasticized by impregnating it with a specific organic solvent and performing a hydrothermal chemical reaction. This ensures that it will not crack even if subjected to artificial drying treatment under severe heat treatment conditions.

r問題点を解決すべき手段」 本願発明は、斜上のように乾燥処理中の割れ防止すると
いう技術課題を、次の技術手段を組み合わせることによ
り解消するものである。
Means to Solve the Problem The present invention solves the technical problem of preventing cracking during the drying process, such as in the case of diagonal cracking, by combining the following technical means.

発明者は、木材等の加熱乾燥処理をした場合の割れにつ
いて研究した結果、水分移動と、組織の収縮と、高熱に
よるセルロースの分解とによって発生することが解った
。木材の乾燥割れは固体の破壊形態の一つであり、アコ
ースティックエミッション(AE)が発生されるはずで
あると考え、これを検出してその周波数と信号強度を知
ることができれば、これらの情報を処理して割れを事前
に予知できると考えた。研究の結果、木材の割れはA、
E信号の発生率とともに、振幅と密接な相関関係を有し
ていることに気が付き、当該電気信号の振幅に注目して
、割れに直接結び付く有効な信号を弁別して検知するよ
うにした。その結果、−個のAE傷信号も振幅が大きい
場合は、割れに対する危険信号と理解できるようになっ
た。しかも、この割れ予知に有効な振幅の累積AEイベ
ント薮とAE発生率をオンラインでモニタリングして乾
燥状態が初期、中期、後期のどの段階にあるのかを識別
しつつ、識別された各処理段階における経験的にあらか
じめ定められた基準値と比較しながら検知したAE傷信
号意味を分析、検討して処理過程中の割れを予知判断し
、この予知情報に基づき温度と湿度とを操作して木材等
に割れが生じないように雰囲気条件を緩和して制御する
ようにしたものである。木材等の割れは、乾燥処理、加
熱処理にともなう水分の移動と熱による材質の変性に原
因があるところから、温度と湿度を操作因子として調整
してやれば、充分に割れを防止できることが解った。
As a result of research into cracks caused by heat drying of wood, etc., the inventor found that cracks occur due to moisture movement, tissue shrinkage, and cellulose decomposition due to high heat. Dry cracking of wood is a form of solid state destruction, and we believe that acoustic emission (AE) must be generated.If we can detect this and know its frequency and signal strength, we can use this information. I thought it would be possible to predict cracks in advance by treating them. As a result of research, wood cracking is A.
We noticed that there is a close correlation between the occurrence rate and the amplitude of the E signal, so we focused on the amplitude of the electrical signal to distinguish and detect effective signals that are directly linked to cracks. As a result, it has become possible to understand that - when the amplitude of the AE flaw signal is large, it is a danger signal for cracking. Moreover, by online monitoring of the cumulative AE events with amplitudes that are effective for crack prediction and the AE incidence rate, it is possible to identify whether the drying condition is in the early, middle, or late stages, and to Analyze and consider the meaning of the detected AE flaw signal while comparing it with the empirically predetermined reference value to predict cracks during the processing process, and based on this predictive information, manipulate temperature and humidity to treat wood, etc. Atmospheric conditions are relaxed and controlled to prevent cracks from occurring. Since cracks in wood, etc. are caused by the movement of moisture during drying and heating treatments and the denaturation of the material by heat, it has been found that cracking can be sufficiently prevented by adjusting temperature and humidity as operating factors.

さらに、乾燥処理の前にあらかじめ有機含浸剤を含浸さ
せたうえ、これを100℃以下の高温水中に入れると水
熱化学反応(加水分解)で、木質部が熱可塑性(熱流動
性)を有する状態に化学変化し、加熱乾燥処理において
も、加熱によって起こる表面層と内層との引張応力と圧
縮応力の差異に対応変形するので、割れは発生しないこ
と、および有機含浸剤の含浸により木質部が熱可塑性(
熱流動性)を有する状態に化学変化することが解った。
Furthermore, if the organic impregnating agent is pre-impregnated with an organic impregnating agent before drying and then placed in high-temperature water below 100°C, a hydrothermal chemical reaction (hydrolysis) will occur, causing the wood to become thermoplastic (thermofluid). Even during heat drying, cracks do not occur because the surface layer deforms in response to the difference in tensile stress and compressive stress between the surface layer and the inner layer. (
It was found that there is a chemical change to a state with thermal fluidity.

そこで、これら三つの着想、すなわち、第一に、有機含
浸剤の含浸処理により化学修飾木材化することによって
乾燥割れを防止すること、 第二に、AE傷信号検知し、その情報処理により木材等
の割れを予知すること、 第三に、この予知情報に基づく温度と湿度を操作因子と
する雰囲気制御により割れを防止すること、 以上を適宜組み合わせることにより、木材等を効率良く
乾燥させ、均一な乾燥木材を大量に処理し提供しようと
するものである。
Therefore, we came up with these three ideas: first, to prevent dry cracking by chemically modifying wood by impregnating it with an organic impregnant, and second, to detect AE flaw signals and process that information to improve wood quality. The third step is to prevent cracks by controlling the atmosphere using temperature and humidity as operating factors based on this predicted information.By appropriately combining the above, wood, etc. can be dried efficiently and evenly. The aim is to process and provide large quantities of dried wood.

以下、特許を受けようとする発明について詳細に説明す
る。
The invention for which a patent is sought will be explained in detail below.

特許を受けようとする第一発明は、先ず最初に、丸太、
加工木材、竹材などの各種植物性加工材木材等(木材等
)にポリエチレングリコールやメチルセロソルブ等のオ
キシエーテル類、多価アルコール類、フェノール類、天
然ゴムもしくは合成ゴムまたはこれらを組み合わせにか
かる有機含浸剤を含浸させ水熱化学反応(加水分解)さ
せるのである。
The first invention for which a patent is sought is a log,
Processed wood, organic impregnation of various vegetable processed materials such as bamboo, oxyethers such as polyethylene glycol and methyl cellosolve, polyhydric alcohols, phenols, natural rubber or synthetic rubber, or a combination of these. The material is impregnated with the agent and subjected to a hydrothermal chemical reaction (hydrolysis).

当該発明の処理対象範囲は、木材等であるが、これは丸
太、加工木材、竹材などの各種植物性加工材であれば植
物の種類を問わず全てを含んでいる。
The scope of treatment of the present invention is wood, etc., but this includes all types of processed plant materials such as logs, processed wood, and bamboo, regardless of the type of plant.

また、含浸させる特定の有機含浸剤というのは、ポリエ
チレングリコールやメチルセロソルブなどのオキシエー
テル類、1.4−ブタンジオールなどの多価アルコール
類、フェノールなどのフェノール類、天然ゴムもしくは
合成ゴムまたはこれらの組み合わせにかかるものであれ
ばよい。
In addition, the specific organic impregnating agent to be impregnated includes oxyethers such as polyethylene glycol and methyl cellosolve, polyhydric alcohols such as 1,4-butanediol, phenols such as phenol, natural rubber or synthetic rubber, or these. Any combination of the above may be used.

次に、当該含浸処理によって起こる木質の変化について
説明する。
Next, changes in wood quality caused by the impregnation treatment will be explained.

化学的には、木材は、40〜50%量のセルロース、1
5〜25%のヘミセルロース、20〜30%のリグニン
およびその他の副成分から成り立つ、しかも、木材を構
成する細胞壁中ではセルロース分子鎖の集合体の束がス
ポンジ状に存在する網目をかいくぐって通り、両者の間
隙をヘミセルロースが充填する形で成分の複合化が行わ
れている。更に、当該セルロース分子鎖の集合体の束は
、規則正しく並んで結晶を作っている。これは規則性の
ある立体配置をもつ線状高分子で、水酸基(−OH)を
数多く持っているため、隣接する分子間で水酸基どうし
の規則正しい水素結合が生じやすい状態にある。しかも
これはセルロース全体の70%にも達している。このセ
ルロースは結晶の溶融温度が高く、加熱しても流動を起
こす前に熱分解を起こすので、結局は熱流動を起こさな
い、このような木材等の性状が、水分移動と組織収縮と
セルロースの熱分解とによって割れを起こしやすくして
いると考えられる。ところが、セルロースの水酸基(−
OH)をアセチル基(−COCH3)やニトロ基、ベン
ジル基、ラウロイル基等に置換する化学修飾を起こさせ
れば、木材に内部可塑化が起こり、熱流動性が与えられ
る。すなわち、セルロースを誘導体に変え、水素結合の
度合いを弱めてやれば材木中で熱流動性を備えたものに
なると考えた。このように、当該セルロースの結晶に流
動を起こさせる状態にすれば、これをかなり厳しい条件
で加熱乾燥処理しても収縮割れや水分移動割れを起こさ
ない。
Chemically, wood contains 40-50% of the amount of cellulose, 1
It is composed of 5-25% hemicellulose, 20-30% lignin and other accessory components, and in the cell walls that make up wood, bundles of aggregates of cellulose molecular chains pass through the sponge-like network. The components are combined in such a way that hemicellulose fills the gap between the two. Furthermore, the bundles of aggregates of cellulose molecular chains are regularly arranged to form crystals. This is a linear polymer with a regular steric configuration and has many hydroxyl groups (-OH), so regular hydrogen bonds between hydroxyl groups are likely to occur between adjacent molecules. Moreover, this amount reaches 70% of the total cellulose. This cellulose has a high melting temperature of crystals, and even when heated, it undergoes thermal decomposition before it starts to flow, so in the end it does not cause thermal flow.This property of wood, etc., is due to moisture movement, tissue shrinkage, and cellulose. It is thought that cracking is likely to occur due to thermal decomposition. However, the hydroxyl group (−
By chemically modifying wood by substituting an acetyl group (-COCH3), nitro group, benzyl group, lauroyl group, etc., internal plasticization occurs in the wood, giving it thermal fluidity. In other words, he thought that by changing cellulose to a derivative and weakening the degree of hydrogen bonding, it would be possible to create a material with thermofluidity in lumber. In this way, if the cellulose crystals are made to flow, shrinkage cracks and moisture migration cracks will not occur even if the cellulose crystals are heated and dried under fairly severe conditions.

その具体的方法として、水熱化学反応により木材が熱流
動性(熱可塑性)を有する状態となることを利用するこ
とを想起した。すなわち、前処理工程として、原料木材
に特定の有機含浸剤を含浸させ、これを100℃以下の
高温水中に入れて水熱化学反応(加水分解)を起こさせ
、木質中のセルロースやリグニン等の一部を溶解してい
くつかの化学結合を部分的に開裂したり、樹脂類中のエ
ステルをアルコール化したり、リグニン芳香核のハロゲ
ン置換をして塩化リグニンにする等して、木質部が熱流
動性(熱可塑性)を有する状態としたのである。
As a specific method, we thought of utilizing the fact that wood becomes thermofluid (thermoplastic) due to a hydrothermal chemical reaction. In other words, as a pretreatment process, raw wood is impregnated with a specific organic impregnating agent, and this is placed in high-temperature water below 100°C to cause a hydrothermal chemical reaction (hydrolysis), which removes cellulose, lignin, etc. in the wood. By dissolving some of the chemical bonds and partially cleaving some of the chemical bonds, by alcoholizing the esters in the resins, and by replacing the lignin aromatic nucleus with halogen to produce chlorinated lignin, the wood becomes thermally fluid. This resulted in a state in which it has properties (thermoplasticity).

次に、この含浸処理した木材等にAEセンサーを取り付
け、木材等がその木材構造の変化に伴ない発生するAE
を信号として検知し、その信号を情報処理して木材等の
割れを予知し、予知情報に基づき温度と湿度とを操作因
子として木材等に割れが生じないように雰囲気制御しな
がら常圧にて100℃以下の加熱処理を行なって乾燥処
理をなす。
Next, an AE sensor is attached to this impregnated wood, etc., and the AE sensor that is generated as the wood structure changes.
is detected as a signal, and the signal is processed to predict cracks in wood, etc. Based on the prediction information, temperature and humidity are used as operating factors to control the atmosphere to prevent cracks in wood, etc. at normal pressure. A drying process is performed by performing a heat treatment at 100° C. or lower.

AEセンサーの取り付けは、温度と湿度を考慮してウェ
ーブ・ガイドを介して行う、当該ウェーブ・ガイドの取
り付は位置は試験片木口とした。
The AE sensor was installed via a wave guide in consideration of temperature and humidity, and the wave guide was installed at the end of the test piece.

それから、木材等がその木材構造の変化に伴ない発生す
るAEを電気信号として検知し、その情報を分析して木
材等の割れを予知する。
Then, the AE generated by wood as the structure changes is detected as an electrical signal, and this information is analyzed to predict cracks in the wood.

このように乾燥処理工程においても、AE信号を観測す
ることによって、木材等の乾燥途中の進行状況を常に把
握することができる。
In this way, even in the drying process, by observing the AE signal, it is possible to constantly grasp the progress of the drying process of wood, etc.

木材等に取り付けたセンサーから送られた信号は、プリ
アンプで増幅された後、クラッキングモニターで設定値
以下の信号はカットされ、増幅後に特定振幅のAEイベ
ントが検出され、この特定振幅AEイベントデータが記
録される(第14図)、また、これを累積AEエネルギ
ーに図示すると第15図となる。このような実験をして
事例を多数集め、統計処理すると、第3図のような木材
乾燥処理工程における標準的AEパターンを得ることが
できる。
The signal sent from the sensor attached to the wood etc. is amplified by the preamplifier, and then the signal below the set value is cut by the cracking monitor.After amplification, an AE event with a specific amplitude is detected, and this specific amplitude AE event data is The accumulated AE energy is recorded (FIG. 14), and this is illustrated in FIG. 15 as the cumulative AE energy. By conducting such experiments, collecting a large number of cases, and performing statistical processing, it is possible to obtain a standard AE pattern in the wood drying process as shown in FIG.

この乾燥処理における標準的AEパターンから次のよう
な木材等の割れを予知するための経験則を得ることがで
きた。
From the standard AE pattern in this drying process, we were able to obtain the following empirical rule for predicting cracks in wood, etc.

■経験的に定めた一定振幅以上のAE信号が表れた場合
に、割れの前兆と考える。
■If an AE signal with an amplitude above a certain level determined empirically appears, it is considered to be a sign of cracking.

■乾燥工程には、初期、中期、後期の3段階があり、段
階ごとに判断基準を変えることが大切である。
■The drying process has three stages: early, middle, and late, and it is important to change the judgment criteria for each stage.

第一段階(I)は、木材等の中心部まで蒸気が浸透し、
温度と含水率とが均一化して、序々に乾燥が進行する段
階と考えられる。第一段階と第二段階の区分時の含水率
は25%で、繊維飽和点(約30〜25%)に対応して
いる。繊維飽和点以上では、木材の中に液体の状態の水
分が存在する。この段階では、割れが容易に発生するの
で、十分に注意する必要がある。
In the first stage (I), the steam penetrates to the center of the wood, etc.
This is considered to be the stage where the temperature and moisture content become uniform and drying progresses gradually. The moisture content at the time of classification between the first stage and the second stage was 25%, which corresponds to the fiber saturation point (approximately 30 to 25%). Above the fiber saturation point, water exists in the wood in a liquid state. At this stage, cracks can easily occur, so care must be taken.

第二段階(II )は、繊維中に結合水の形で、吸収さ
れた、水分が、結合を断ち切り、蒸発を始める段階と考
えられる。従って、第一段階より、含水率を下げるため
に要するエネルギーは大きくなる。この段階では、木材
の引っ張り強度は急増し、第一段階より、厳しい乾燥条
件に絶えられると考えられる。したがって、第一段階よ
り、厳しい乾燥条件を与えることができる。つまり、第
二段階では、厳しい乾燥条件を適用それによって乾燥時
間の短縮が可能である。第二段階と第三段階との境界は
、含水率約15%に対応している。この含水率約15%
というのは、平衡含水率に対応していると考えられ、気
乾状態に対応している。
The second stage (II) is considered to be the stage in which the moisture absorbed into the fibers in the form of bound water breaks bonds and begins to evaporate. Therefore, the energy required to lower the water content increases from the first stage. At this stage, the tensile strength of the wood increases rapidly, and it is thought that it can withstand even more severe drying conditions than the first stage. Therefore, stricter drying conditions can be applied from the first stage. That is, in the second stage, severe drying conditions are applied, thereby making it possible to shorten the drying time. The boundary between the second and third stages corresponds to a water content of approximately 15%. This moisture content is approximately 15%
This is thought to correspond to the equilibrium moisture content, which corresponds to the air-dry state.

第三段階では小振幅のAEが多いことから、細胞内部の
結晶水が、細胞から離脱する減少が起こっていると考え
られる。しかしながら、この小振幅のAEは、乾燥割れ
には全く関係がないので、ΔEイベント数とは無関係に
乾燥条件を設定して良い、したがって、第三段階では第
二段階よりさらに厳しい乾燥条件設定が、可能であり、
ここではさらに乾燥時間の短縮が可能である。
In the third stage, since there are many small-amplitude AEs, it is thought that crystal water inside the cells is reduced by leaving the cells. However, since this small amplitude AE has no relation to drying cracking, drying conditions can be set regardless of the number of ΔE events. Therefore, in the third stage, drying conditions must be set even more severely than in the second stage. , is possible;
Here, it is possible to further shorten the drying time.

このようにして、乾燥状態が進み、含水率が10%以下
になると、小振幅のAEも減少してくる。
In this way, as the drying state progresses and the moisture content becomes 10% or less, the small amplitude AE also decreases.

従って、乾燥工程での「割れ」の予知方法は、特定振幅
のAE発生率と累積AEイベント数とをオンラインでモ
ニタリングしながら、現在どの乾燥段階にあるかを識別
するとともに、経験的に定めた標準的なAE発生状況(
AE発生率とAE累積イベント数)、および割れ警戒基
準値と比較して、処理過程中の割れを予知判断する。
Therefore, the method for predicting "cracking" in the drying process is to identify the current drying stage by monitoring the AE incidence rate of a specific amplitude and the cumulative number of AE events online, and to determine it empirically. Standard AE occurrence situation (
AE occurrence rate, cumulative number of AE events), and crack warning reference values are compared to predict and judge cracks during the treatment process.

次に、この割れ予知情報に基づき経験的に定めたその段
階における最適制御パターンを基準として温度条件と湿
度条件とを操作して木材等に割れが生じないように雰囲
気条件を緩和して制御したり、処理効率のロスがないよ
うに温度条件と湿度条件を厳しくしたりする。このよう
に割れをAE倍信号解析によって予知し、温度と湿度と
を操作因子として、雰囲気制御しながら乾燥処理を行な
い、木材等の含水率が10%以下になるまで、乾燥させ
る。
Next, based on this crack prediction information and based on the optimal control pattern for that stage determined empirically, temperature and humidity conditions are manipulated to relax and control the atmospheric conditions to prevent cracks from occurring in the wood, etc. or tighten temperature and humidity conditions to avoid loss of processing efficiency. In this way, cracks are predicted by AE multiplied signal analysis, and drying is performed while controlling the atmosphere using temperature and humidity as operating factors, and drying is performed until the moisture content of the wood, etc. becomes 10% or less.

すなわち、本願発明は、まず含浸処理し、AEを信号に
基づき木材等の割れを予知し、予知情報に基づき温度と
湿度とを操作因子として木材等に割れが生じないように
雰囲気制御しながら乾燥を行なうようにするものである
That is, the present invention first performs an impregnation treatment, predicts cracks in the wood, etc. based on AE signals, and then dries while controlling the atmosphere so that the wood, etc. does not crack, using temperature and humidity as operating factors based on the prediction information. This is to ensure that the following is carried out.

なお、第1図は、このような雰囲気制御をしながら乾燥
処理を行う場合の乾燥制御流れ図であり、第2図は、乾
燥処理において温度と湿度制御を行った場合の、標準的
なAE発生パターンを模式図化したものである。
Figure 1 is a drying control flowchart when drying is performed while controlling the atmosphere as described above, and Figure 2 is a typical AE generation diagram when temperature and humidity are controlled during drying. This is a schematic diagram of the pattern.

特許を受けようとする第二発明は、木材等に、ポリエチ
レングリコールやメチルセロソルブ等のオキシエーテル
類、多価アルコール類、フェノール類、天然ゴムもしく
は合成ゴム類またはこれらを組み合わせにかかる有機含
浸剤を含浸させ水熱化学反応(加水分解)させる含浸処
理をなした後、加熱乾燥させるようにしたことを特徴と
する木材等の′乾燥法である。
The second invention for which a patent is sought is to apply organic impregnating agents such as oxyethers such as polyethylene glycol and methyl cellosolve, polyhydric alcohols, phenols, natural rubber or synthetic rubber, or a combination thereof to wood, etc. This is a drying method for wood, etc., which is characterized in that it is heated and dried after an impregnation treatment that involves impregnation and hydrothermal chemical reaction (hydrolysis).

本発明は、第一発明と同様に、原料木材に特定の有機含
浸剤を含浸させ、これによって、セルロースを誘導体に
変え、水素結合の度合いを弱めてやれば、材木中で熱流
動性を備えたものになる。このように、当該セルロース
の結晶に流動を起こさせる状態にすれば、これをかなり
厳しい条件で加熱乾燥処理しても収縮割れや水分移動割
れを起こさない、このような、原理にもとづいて、加熱
乾燥処理しても割れを起こさないようにする木材等の乾
燥法である。
The present invention, similar to the first invention, impregnates raw material wood with a specific organic impregnating agent, thereby converting cellulose into a derivative and weakening the degree of hydrogen bonding. become something. Based on this principle, if the cellulose crystals are made to flow, shrinkage cracks and water migration cracks will not occur even if they are heated and dried under extremely harsh conditions. This is a drying method for wood, etc. that prevents cracking even after drying.

その具体的方法として、水熱化学反応により木材が熱流
動性(熱可塑性)を有する状態としたものである。すな
わち、前処理工程として、原料木材に特定の有機含浸剤
を含浸させ、これを100℃以下の高温水中に入れて水
熱化学反応(加水分解)を起こさせ、木質中のセルロー
スやリグニン等の一部を溶解していくつかの化学結合を
部分的に開裂したり、樹脂類中のエステルをアルコール
化したり、リグニン芳香核のハロゲン置換をして塩化リ
グニンにする等して、木質部が熱流動性(熱可塑性)を
有する状態としたものである。
A specific method is to make wood into a state where it has thermal fluidity (thermoplasticity) through a hydrothermal chemical reaction. In other words, as a pretreatment process, raw wood is impregnated with a specific organic impregnating agent, and this is placed in high-temperature water below 100°C to cause a hydrothermal chemical reaction (hydrolysis), which removes cellulose, lignin, etc. in the wood. By dissolving some of the chemical bonds and partially cleaving some of the chemical bonds, by alcoholizing the esters in the resins, and by replacing the lignin aromatic nucleus with halogen to produce chlorinated lignin, the wood becomes thermally fluid. It is in a state where it has properties (thermoplasticity).

本発明は、このように含浸処理しておけば、加熱乾燥処
理の仕方はとくに限定しなくとも、従来行われてきた加
熱乾燥条件のままで、殆どの場合加熱乾燥割れは生じな
い、もちろん、処理対象木材の個別的特性や、特別な加
熱条件によっては、割れる場合がないとはいえないが、
例えば、実施例1.によると、もはや通常の乾燥処理と
いえない150℃程度まで高温加熱して乾燥度を高める
ような場合(必要に応じて不燃性雰囲気にする必要があ
る。)でも、割れることは殆どなかった。
In the present invention, if the impregnation treatment is carried out in this manner, heat-drying cracks will not occur in most cases even if the method of heat-drying treatment is not particularly limited and the conventional heat-drying conditions are used. Depending on the individual characteristics of the wood to be treated and special heating conditions, it cannot be said that cracking may occur.
For example, Example 1. According to , even when drying was increased by heating to a high temperature of about 150°C, which is no longer considered a normal drying process (it is necessary to create a nonflammable atmosphere if necessary), there was almost no cracking.

(第4図、第6図、第8図、第10図)従って、加熱条
件の緩い標準的な加熱乾燥温度(30〜100℃)で行
われている一般的な乾燥処理であれば、これによって、
割れが生じるようなことはない、つまり、前処理として
、含浸処理さえすれば、あとは従来の常識的な加熱条件
で乾燥処理を行なうかぎり、少なくとも飛躍的に乾燥処
理の際の割れを低減できるものである。
(Fig. 4, Fig. 6, Fig. 8, Fig. 10) Therefore, if it is a general drying process performed at a standard heating drying temperature (30 to 100°C) with mild heating conditions, this By,
No cracking will occur; in other words, as long as the impregnation treatment is performed as a pre-treatment, as long as the drying treatment is carried out under conventional, common sense heating conditions, cracking during the drying treatment can at least be dramatically reduced. It is something.

特許を受けようとする第三発明は、木材等にAEセンサ
ーを取り付け、木材等がその木材構造の変化に伴い発生
するAEを信号として検知し、その信号の振幅を弁別し
て所定以上の振幅をもったAE倍信号もって割れに対す
る危険信号とし、更に累積AEイベント数とAE発生率
をオンラインでモニタリングしながら常に乾燥状態が初
期、中期、後期のどの段階にあるのかを識別しつつ、識
別された各処理段階におけるあらかじめ設定されている
累積AEイベント数とAE発生率の基準値と、割れ警戒
基準値とを比較しながら割れを予知し、当該予知情報に
基づき経験的に定めたその段階における最適制御パター
ンを基準として、温度条件と湿度条件とを操作して木材
等に割れが生じないように雰囲気制御するようにしたこ
とを特徴とする木材等の乾燥法である。
The third invention for which a patent is being sought is to attach an AE sensor to wood, etc., detect the AE generated by wood, etc. as a signal as the structure of the wood changes, and discriminate the amplitude of the signal to determine if the amplitude exceeds a predetermined value. The AE multiplication signal obtained was used as a danger signal for cracking, and the cumulative number of AE events and AE incidence rate were monitored online to constantly identify whether the drying state was in the early, middle, or late stages. Cracks are predicted by comparing preset cumulative AE event count and AE incidence rate criteria values at each processing stage with crack warning criteria values, and the optimal value for that stage is empirically determined based on the prediction information. This method of drying wood, etc. is characterized by controlling the atmosphere so as not to cause cracks in wood, etc. by manipulating temperature conditions and humidity conditions based on a control pattern.

本発明は、木材の乾燥処理にあたって、AE倍信号得て
、そのAE倍信号解析によって割れを予知し、≦該別れ
予知情報によって温度と湿度とを操作因子として、雰囲
気制御しながら乾燥処理工程を進め、乾燥割れをできる
だけ少なくせんとするものである。
In the drying process of wood, the present invention obtains an AE multiplied signal, predicts cracking by analyzing the AE multiplied signal, and performs the drying process while controlling the atmosphere using temperature and humidity as operating factors based on the splitting prediction information. The aim is to advance the process and reduce dry cracking as much as possible.

すなわち、本発明における木材乾燥法の特徴とする作業
工程は、次の通りである。
That is, the characteristic work steps of the wood drying method in the present invention are as follows.

■木材等にAEセンサーを取り付け、検知したAE倍信
号、その振幅に着目して、割れ予知に有効な特定の信号
だけを弁別してこれを取り出す、具体的なAEセンサー
の取り付は方や、AE倍信号記録方法は、第1発明にて
説明したのと同じである。
■Attach an AE sensor to wood, etc., and focus on the detected AE multiplied signal and its amplitude to distinguish and extract only the specific signal that is effective for predicting cracks. The AE multiplied signal recording method is the same as that described in the first invention.

■その選別された特定振幅AE信号に基づき、累積AE
イベント数とAE発生率を情報処理してこれをモニタリ
ングして乾燥の進行状態をリアルタイムに認識し、乾燥
状態が初期、中期、後期のどの段階にあるのかを識別す
る。
■Based on the selected specific amplitude AE signal, the cumulative AE
The number of events and AE incidence rate are processed and monitored to recognize the progress of drying in real time and identify whether the drying state is in the early, middle, or late stage.

乾燥工程には三段階があり、段階ごとに判断基準を変え
ることが、大切である。
There are three stages in the drying process, and it is important to change the criteria for each stage.

■+1”フルタイムなAE発生情報から識別された各処
理段階におけるあらかじめ設定されている累積AEイベ
ント数とAE発生率の基準値と、割れ警戒基準値とを比
較しながら割れを予知判断する。
(1) Predict and judge cracks by comparing the preset cumulative number of AE events and AE occurrence rate reference values at each processing stage identified from the full-time AE occurrence information with the crack warning reference value.

木材乾燥処理時の標準化された温度・含水率、その際の
累積AEエネルギー、AE発生率のモデルパターンは第
3図に示した通りである。
The model pattern of the standardized temperature and moisture content during wood drying treatment, the cumulative AE energy at that time, and the AE incidence rate is shown in Figure 3.

■割れ予知情報に基づき、経験的に定めたその段階にお
ける最適制御パターンを基準として、温度条件と湿度条
件とを操作して木材等に割れが生じないように雰囲気制
御する。
■Based on the crack prediction information, the temperature and humidity conditions are manipulated to control the atmosphere to prevent cracks from occurring in the wood, etc., based on the optimal control pattern for that stage determined empirically.

なお、第1図は、このような雰囲気制御をしながら乾燥
処理を行う場合の乾燥制御流れ図であり、第2図は、乾
燥処理において温度と湿度制御を行なった場合の、標準
的なAE光発生パターンを模式図化したものである。
Figure 1 is a drying control flowchart when drying is performed while controlling the atmosphere as described above, and Figure 2 is a flowchart of standard AE light when temperature and humidity are controlled during drying. This is a schematic diagram of the occurrence pattern.

しかも多くの実験結果から、上記木材乾燥における最適
作業工程を検討すると、以下の事を考慮すべきであるこ
とが解った。
Moreover, when examining the optimal work process for wood drying mentioned above based on the results of many experiments, it was found that the following should be taken into consideration.

■乾燥は三段階に分けて考える必要がある。■Drying needs to be considered in three stages.

■第一段階では十分な蒸気量が必要である。■ Sufficient amount of steam is required in the first stage.

この段階では割れが発生し易いので十分な蒸気を使用し
、木材内部で均一な含水率および温度分布が得られるよ
うに留意する。
Since cracks are likely to occur at this stage, care must be taken to use sufficient steam and to obtain a uniform moisture content and temperature distribution inside the wood.

また割れ発生は乾燥条件の変化には非常に敏感であるの
で、乾燥条件を厳しくする場合には徐々に行う必要があ
る。
Furthermore, since cracking is very sensitive to changes in drying conditions, it is necessary to gradually tighten drying conditions.

AEによって割れの前兆が判明した場合には多量蒸気導
入が有効である。
If a sign of cracking is found by AE, it is effective to introduce a large amount of steam.

■第三段階では、第一段階に比較して、高温低湿度で乾
燥条件を厳しくすることが可能である。
■In the third stage, compared to the first stage, it is possible to make the drying conditions stricter, such as high temperature and low humidity.

従って乾燥速度をよりさらに加速することが可能である
Therefore, it is possible to further accelerate the drying rate.

■第三段階では第二段階より更に厳しい乾燥条件が可能
であり、かなり厳しくても割れが発生しに(い、従って
この段階が乾燥時間を最も短縮できる。
■ In the third stage, even more severe drying conditions than in the second stage are possible, and even if the conditions are quite severe, cracks do not occur (therefore, this stage can shorten the drying time the most).

上述のように、各段階毎に乾燥の様子が異なることを踏
まえて、もっとも効率的な乾燥スケジュールを考えてみ
ると、次のようになる。
As mentioned above, the most efficient drying schedule is considered as follows, taking into account that the drying process differs at each stage.

割れの検知はAE測定装置で実施し、本実験でもちいた
測定系では割れの前兆を0.5V以上のAEイベント総
数でとらえ、このイベント総数が一定値を越えないよう
に乾燥条件を制御する。乾燥条件の制御は基本的に温度
と相対湿度で行う。
Detection of cracks is carried out using an AE measurement device, and the measurement system used in this experiment detects signs of cracking as the total number of AE events of 0.5 V or higher, and the drying conditions are controlled so that the total number of events does not exceed a certain value. . Drying conditions are basically controlled by temperature and relative humidity.

第一、二および三段階の識別は累積AEエネルギーの増
加率で行う。
The first, second and third stages are distinguished by the rate of increase in cumulative AE energy.

具体的な制御の方法は第1図に示した乾燥制御流れ図の
通りである。はぼ適切と思われる蒸気量を設定し、適切
と予想される温度で乾燥を開始する。1分毎の0.5V
以上のAEイベント数が一定値Nc(個/分)を越えた
ら割れを防止するために一時的に多量の蒸気を注入し、
同時にΔTdl”C温度設定を下げる。もしその後一定
時間(10分程度)、o、5V以上のAEイベント数が
NO以下の場合には乾燥条件を厳しくするためΔTul
 ’Cだけ温度設定値を上げる。この繰り返しで温度は
一定値(Tc)に落ち着く、シかし、木材乾燥に適する
温度の上限は、経験的に樹種に依存する。また温度が低
過ぎる場合には、乾燥効率が低下する。このようにTc
が希望する温度範囲にない場合には蒸気量を加減し、T
cが適切な温度範囲に治まるように制御する。累積AE
エネルギーの増加率から第二段階に移行したと判断され
た場合には、第一段階と異なるΔTu2゜△Td2 、
を採用して温度を上昇・下降の制御を行う、ここでΔT
ul <ΔTu2であり、第一段階と同様に制御を行う
、更に第三段階へ移行したものと累積AEエネルギーの
増加率から判断できた場合には温度制御パラメータΔT
u3 、Ta2を用いて制御を行う、ΔTu2 <Tu
3Δと予想され、第二段階より更に厳しい乾燥条件とな
る。
The specific control method is as shown in the drying control flowchart shown in FIG. Set the amount of steam that you think is appropriate, and start drying at the temperature that you think is appropriate. 0.5V every minute
If the number of AE events exceeds a certain value Nc (numbers/min), a large amount of steam is temporarily injected to prevent cracking.
At the same time, lower the ΔTdl"C temperature setting. If the number of AE events of o, 5V or more is less than NO for a certain period of time (about 10 minutes), the drying conditions will be made stricter.
' Increase the temperature set point by 'C. By repeating this process, the temperature settles to a constant value (Tc).The upper limit of the temperature suitable for drying wood depends on the tree species based on experience. Furthermore, if the temperature is too low, the drying efficiency will decrease. In this way Tc
If T is not within the desired temperature range, adjust the amount of steam and
c is controlled so that it stays within an appropriate temperature range. Cumulative AE
If it is determined that the second stage has been reached based on the energy increase rate, ΔTu2゜△Td2, which is different from the first stage, is determined.
is used to control the temperature rise and fall, where ΔT
If ul < ΔTu2 and it can be determined from the rate of increase in cumulative AE energy that the control is performed in the same way as in the first stage and that the third stage has been entered, the temperature control parameter ΔT
Control is performed using u3 and Ta2, ΔTu2 <Tu
3Δ, which means that the drying conditions will be even more severe than those in the second stage.

温度制御パラメータΔTul  ΔTdlΔTu2.Δ
Td2 、ΔTu3 、ΔTd3は樹種毎に決定する必
要がある。
Temperature control parameter ΔTul ΔTdlΔTu2. Δ
Td2, ΔTu3, and ΔTd3 need to be determined for each tree species.

「実施例」 〈実施例1〉 かえでの天然生木丸太材料(長さ200mmX径80φ
)を自然乾燥(含水率30%)させたものを用意し、こ
れを室温でまず減圧して木材中の脱気をし、その後樹脂
液ポリエチレングリコールを加圧ポンプで3〜5気圧で
加圧注入した。その後、当該含浸木材を100℃以下の
高温水中に入れて、水熱化学反応を起こさせる。このよ
うに前処理した丸太材料と、前処理しなかった同じ丸太
材料とを熱処理室中に入れ、これら材料にウェーブガイ
ドを介してAEセンサーを取り付けた。具体的には、ウ
ェーブガイドの熱処理室内部側端子を試験木口に木ネジ
で固定し、熱処理室に設けた測定孔を通してウェーブガ
イドを外部に延出させ、そのウェーブガイドの延出外部
にAEセンサーを取り付け、近くに設置したプリアンプ
とクラッキングモニターおよびパソコンと接続した。
"Example"<Example1> Natural live maple log material (length 200mm x diameter 80φ
) is air-dried (moisture content 30%), and this is first depressurized at room temperature to degas the wood, and then the resin liquid polyethylene glycol is pressurized at 3 to 5 atmospheres using a pressure pump. Injected. Thereafter, the impregnated wood is placed in high temperature water of 100°C or less to cause a hydrothermal chemical reaction. The thus pretreated log material and the same log material without pretreatment were placed in a heat treatment chamber, and an AE sensor was attached to these materials via a waveguide. Specifically, the terminal inside the heat treatment chamber of the waveguide is fixed to the test end with wood screws, the waveguide is extended to the outside through a measurement hole provided in the heat treatment chamber, and the AE sensor is installed outside the waveguide. I installed it and connected it to a nearby preamplifier, cracking monitor, and computer.

次に、熱処理室内から空気を脱気するとともに不燃性ガ
ス注入部より窒素ガスを注入して97%の不燃性ガス雰
囲気とする。そうしておいて、加熱部の熱電対を作動さ
せて、熱処理室内の温度を高めていくとともに、蒸気注
入部より蒸気を注入して内部の湿度を調整する。第4図
に示すように、−気に150℃に上昇させ、22時間は
ぼ150〜160℃の高温で加熱し、それから約2時間
で温度を常温まで降下させ約24時間で処理を完了した
。その間のAEの発生状況を観測してみた。第5図はそ
の際の未含浸処理材の各振幅クラス毎のAEイベント状
況を表したものである。第図6は、含浸処理材の各振幅
ごとのAEイベント発生状況を表した記録である。これ
らの図ではどの時点で割れが生じたのか特定できないの
で、1分間内に増幅率80dBとして振幅1v以上のA
Eを特定して記録したところ、未処理材のAEイベント
発生状況は第7図、含浸処理材のAEイベント発生状況
は第8図となり、割れと関係のあるAE倍信号かなり明
確に認識できるようになった。これを読むと、未処理材
も含浸処理材も共に、熱処理室内の温度が高まっていく
初期の段階で、大量にAEが発生し、中間段階はAE光
発生ほとんどなくなり、温度降下しはじめると再びAE
イベントが発生する傾向が見られる。しかし、その発生
状況は、未処理材と含浸処理材とではまるで異なってお
り、含浸処理材の方はほとんどAEが発生しないといっ
た状況となっている。
Next, air is degassed from the heat treatment chamber and nitrogen gas is injected from the nonflammable gas injection part to create a 97% nonflammable gas atmosphere. Then, the thermocouple in the heating section is activated to raise the temperature inside the heat treatment chamber, and the internal humidity is adjusted by injecting steam from the steam injection section. As shown in Figure 4, the temperature was raised to 150°C in -air, heated at a high temperature of approximately 150 to 160°C for 22 hours, and then the temperature was lowered to room temperature in about 2 hours, and the treatment was completed in about 24 hours. . We observed the occurrence of AE during that time. FIG. 5 shows the AE event situation for each amplitude class of the unimpregnated treated material at that time. FIG. 6 is a record showing the occurrence of AE events for each amplitude of the impregnated material. In these figures, it is not possible to specify at what point the crack occurred, so if the amplification factor is 80 dB and the amplitude is 1 V or more within 1 minute,
After identifying and recording E, the AE event occurrence situation for the untreated material is shown in Figure 7, and the AE event occurrence situation for the impregnated material is shown in Figure 8.The AE multiplication signal related to cracking can be recognized quite clearly. Became. Reading this, it can be seen that for both untreated and impregnated materials, a large amount of AE is generated in the initial stage when the temperature inside the heat treatment chamber increases, and almost no AE light is generated in the middle stage, and then again when the temperature starts to drop. A.E.
There is a tendency for events to occur. However, the situation in which AE occurs is completely different between the untreated material and the impregnated material, with almost no AE occurring in the impregnated material.

すなわち、未処理材の方は、加熱初期の段階で割れが生
じたが、含浸材の方は割れを起こしていないことを明確
に物語っている。このことは、累積AEエネルギーを表
した第9図(未処理材)と第10図(含浸処理材)とを
比較すると、更に明確に認識できる。
In other words, it clearly shows that the untreated material cracked at the initial stage of heating, but the impregnated material did not. This can be more clearly recognized by comparing FIG. 9 (untreated material) and FIG. 10 (impregnated material), which show the cumulative AE energy.

そこで−、次に未処理材のように割れ安い状態の木材を
割れないように高温加熱する場合は、割れを予知し雰囲
気制御する必要がある。その制御モデルをつくってみる
と、第11図のようになる。
Therefore, when heating wood that is easily brittle, such as untreated wood, at high temperatures to prevent it from cracking, it is necessary to predict cracking and control the atmosphere. If you create a control model for this, it will look like the one shown in Figure 11.

すなわち、AEを電気信号として検知し、このデータを
パソコンで記録し分析するなどの情報処理を行い、あら
かじめ経験則的に設定されていた基準値と比較して木材
等の割れを予知する0例えば、1f間内に増幅率80d
Bとして振幅1■以上のAEを記録し、その累積イベン
ト数が基準値を越えるか、振幅が基準を越えた場合、割
れの警戒域になったと判断して、蒸気注入部を作動させ
て熱処理室内に蒸気を短時間に多量に注入し、熱処理室
内の湿度を調整すると共に、加熱部の作動を制御して熱
処理室(熱処理室)内の温度を調整して、木材等からA
Eが発生しない状態かあるいはAE倍信号所定の基準以
下の発生状態に維持するように雰囲気を制御し、このよ
うな雰囲気制御をしながら加熱部を作動させて熱処理室
内の温度を次第に高めて木材等に割れが生じないような
高温加熱乾燥が実現できた。
In other words, AE is detected as an electrical signal, this data is recorded on a computer, and information processing such as analysis is performed, and compared with a standard value set empirically in advance to predict cracks in wood, etc. , amplification factor 80d within 1f
If an AE with an amplitude of 1■ or more is recorded as B, and the cumulative number of events exceeds the standard value or the amplitude exceeds the standard, it is determined that the warning area for cracking has been reached, and the steam injection unit is activated to perform heat treatment. A large amount of steam is injected into the room in a short period of time to adjust the humidity in the heat treatment chamber, and the operation of the heating section is controlled to adjust the temperature in the heat treatment chamber (heat treatment chamber) to remove A from wood, etc.
The atmosphere is controlled so that E does not occur or the AE multiplier signal is generated below a predetermined standard, and while controlling the atmosphere, the heating section is operated to gradually raise the temperature in the heat treatment chamber to treat the wood. We were able to achieve high-temperature heating drying that did not cause cracks in the materials.

その結果、当該含浸高温加熱乾燥材は乾燥度約2%程度
で全く割れの出ないものであるのに対し、未含浸高温加
熱処理材は多数の放射状割れが確認された。
As a result, the impregnated high-temperature heat-dried material had a dryness of about 2% and had no cracks, whereas the non-impregnated high-temperature heat-treated material had many radial cracks.

〈実施例2〉 米ヒバ材の試験片493X101X30mmを、−気に
55℃に上昇させ、55〜65℃で105時間加熱乾燥
処理を行い、それから温度を常温まで降下させて完了し
た(第12図)、その間のAEの発生状況を観測してみ
た。第13図はその際の未処理材の各振幅クラス毎のA
Eイベント状況を表したものである。その結果、含水率
が、45.5%から13.2%まで乾燥させ、たもので
ある(第16図)、この乾燥処理において割れは、全く
観察されなかった。
<Example 2> A test piece of rice cypress wood measuring 493 x 101 x 30 mm was heated to 55°C in -air, heated and dried at 55 to 65°C for 105 hours, and then the temperature was lowered to room temperature to complete the drying process (see Figure 12). ), we observed the occurrence of AEs during that period. Figure 13 shows the A for each amplitude class of the untreated material at that time.
This shows the E-event status. As a result, the moisture content was dried from 45.5% to 13.2% (Figure 16), and no cracks were observed in this drying process.

本実施例の乾燥処理条件は、第12図に示す通り、乾燥
後半になるに従って厳しくなっている。
As shown in FIG. 12, the drying conditions of this example become more severe as the latter half of the drying progresses.

AEのイベント数は、100時間以降に急激な増加を示
している(第14図、第15図)、シかし、レベル毎に
分類すると、第13図のようになり、0,5v以上のA
Eをカットすると第14図のように少なく整理されてい
る。従って、0.5v以下のAE倍信号、割れの発生に
は関与していないと考えられる。これからのグラフから
も乾燥後半は乾燥条件を厳しくしてよいことが分るが、
後半とは、どの時点から示すかは明らかではない。
The number of AE events shows a rapid increase after 100 hours (Figs. 14 and 15). However, when classified by level, it becomes as shown in Fig. 13. A
When E is cut, it is organized into fewer parts as shown in Figure 14. Therefore, it is considered that the AE multiplied signal of 0.5v or less is not involved in the occurrence of cracks. From the graph below, it can be seen that the drying conditions can be made stricter in the latter half of drying.
It is not clear at what point the second half begins.

しかし、第15図に示すように、累積AEエネルギーを
みると乾燥は三段階に分けることは可能である。すなわ
ち、累積AEエネルギーを示した第 図から約45時間
、約95時間で累積AEエネルギーの勾配が明らかに変
わるので、45時間までを第1段階、45〜95時間ま
でを第二段階、95時間以降を第三段階と分類できる。
However, as shown in FIG. 15, when looking at the cumulative AE energy, it is possible to divide the drying into three stages. In other words, since the gradient of cumulative AE energy clearly changes at about 45 hours and about 95 hours from the figure showing the cumulative AE energy, the period up to 45 hours is the first stage, the period from 45 to 95 hours is the second stage, and 95 hours. The subsequent stages can be classified as the third stage.

このように、木材乾燥においては、AE信号を解析して
、乾燥段階を把握することが重要で、各段階に応じた乾
燥条件を設定することにより、割れないように乾燥する
こと、および乾燥期間の短縮が可能である。
In this way, when drying wood, it is important to analyze the AE signal and understand the drying stages.By setting the drying conditions according to each stage, it is possible to dry the wood without cracking and to determine the drying period. can be shortened.

「効 果」 本願第一発明は、木材等に特定の有機含浸材を含浸させ
、水熱化学半反応(加水分解)させたうえで、この含浸
処理した木材等を加熱乾燥処理を行なうものであり、そ
の加熱乾燥処理に際して木材等がその木材構造の変化に
伴ない発生するアコースティックエミッションを信号と
して検知して木材等の割れを予知し、温度と湿度とを操
作因子として木材等に割れが生じないように雰囲気制御
しながら乾燥処理を行なう木材等の乾燥法である。有機
含浸剤の含浸によって、木質に熱可塑性を与えられると
ともに、加熱乾燥処理中はAEを信号とし温度と湿度と
を操作因子とした雰囲気制御を行なうので、これらが組
み合わさることにより含水率の多い生木からの処理であ
っても処理中の割れをほぼ完全に防ぐことができ、しか
も処理時間が可及的に短縮された効率的な乾燥処理がで
きるようになった。その結果、従来の乾燥処理における
歩留まりの低下防止と、短時間乾燥処理という二律背反
する技術的要請を克服することができた。
"Effect" The first invention of the present application impregnates wood, etc. with a specific organic impregnating material, causes a hydrothermal chemical half reaction (hydrolysis), and then heat-dries the impregnated wood, etc. The system detects as a signal the acoustic emissions that occur as a result of changes in the structure of wood during the heating and drying process, predicts cracks in the wood, etc., and uses temperature and humidity as operating factors to predict cracks in the wood. This is a drying method for wood, etc., in which the atmosphere is controlled to ensure that the wood is not contaminated. Impregnation with an organic impregnating agent imparts thermoplasticity to the wood, and during the heating drying process, the atmosphere is controlled using temperature and humidity as operating factors using AE as a signal, so the combination of these factors results in a high moisture content. It is now possible to almost completely prevent cracking during processing even when processing raw wood, and moreover, it has become possible to carry out efficient drying processing in which the processing time is shortened as much as possible. As a result, it was possible to overcome the contradictory technical demands of preventing a decrease in yield in conventional drying processes and short-time drying processes.

本願第二発明は、木材等に特定の有機含浸材を含浸させ
、水熱化学半反応(加水分解)させてから、加熱乾燥処
理を行なう木材乾燥法である。ここでいう加熱乾燥処理
は、従来の一般的な加熱乾燥処理法であれば何でもよい
のであって、特に限定はない。必ずしもAEを信号を検
知し、乾燥状態をリアルタイムに把握しなくてもよい。
The second invention of the present application is a wood drying method in which wood or the like is impregnated with a specific organic impregnating material, subjected to a hydrothermal chemical half reaction (hydrolysis), and then heated and dried. The heat drying treatment referred to herein may be any conventional heat drying treatment method, and is not particularly limited. It is not necessary to detect the AE signal and grasp the dry state in real time.

木材等は含浸処理によって、木材が可塑化するので、加
熱によって、木質層が収縮したり、引っ張られたりして
もその応力に順応して変形し、割れを防ぐのである。こ
のため、従来の一般的な加熱乾燥処理法を採っていれば
、はとんどの場合、割れを起こさない、つまり、第一発
明はど確実な割れ防止率ではないが、従来の乾燥法より
は飛躍的に確率よく乾燥処理割れを防止できる。
When wood is impregnated, it becomes plasticized, so even if the wood layer shrinks or is stretched by heating, it deforms to accommodate the stress and prevents cracking. For this reason, if the conventional general heat drying treatment method is used, cracking will not occur in most cases.In other words, although the first invention does not have a reliable cracking prevention rate, it is better than the conventional drying method. can dramatically prevent drying cracking with high probability.

本願第三発明は、含浸処理はしないが、乾燥処理工程に
おいて、AEを信号として検知し、分析し、割れを予知
し、雰囲気制御をして割れを防止しながら、加熱乾燥処
理を行うもので、これによって、歩留り良く、割れのな
い高品質の乾燥木材等を工業的に、かつ効率良く大量生
産することができるようになった。
The third invention of the present application does not perform an impregnation process, but in the drying process, detects and analyzes AE as a signal, predicts cracks, and performs a heating drying process while controlling the atmosphere to prevent cracks. As a result, it has become possible to industrially and efficiently mass-produce high-quality dried wood with good yield and no cracking.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本願第一発明、第三発明にかかるAEを利用し
て雰囲気制御をしながら乾燥処理を行なう場合の乾燥制
御流れ図で、第2図は乾燥処理において、温度と湿度制
御とAE発生の模式図で、第3図は木材加熱乾燥処理時
のAE発生モデルパターンで、第4図は実施例1におけ
る高温加熱処理の温度変化を記録したグラフで、第5図
は実施例1の未処理材の各振幅クラス毎のAEイベント
数(発生率)を記録したグラフで、第6図は実施例1の
含浸処理材の各振幅クラス毎のAEイベント数(発生率
)を記録したグラフで、第7図は実施例1の未処理材の
振幅1v以上のAE発生率を記録したグラフで、第8図
は実施例1の含浸処理材の振幅1v以上のAE発生率を
記録したグラフで、第9図は実施例1の未処理材の振幅
17以上の累積AEエネルギーを記録したグラフで、第
10図は実施例1の含浸処理材の振幅17以上の累積A
Eエネルギーを記録したグラフで、第11図は実施例1
の高温加熱処理時のAE発生モデルパターンと累積AE
による割れ限界制御基準を示すグラフで、第12図は実
施例2における高温加熱処理の温度と相対湿度変化を記
録したグラフで、第13図は実施例2における未処理材
の各振幅クラス毎のAEイベント数(発生率)を記録し
たグラフで、第14図は実施例2における乾燥処理の温
度と振幅IV以上のAE発生率を記録したグラフで、第
15図は実施例2における乾燥処理の振幅IV以上の累
積AEエネルギーを記録したグラフで、第16図は実施
例2における乾燥処理の含水率変化と重量変化である。
Figure 1 is a drying control flowchart when drying is performed while controlling the atmosphere using the AE according to the first and third inventions of the present application, and Figure 2 is a drying control flowchart in which temperature and humidity control and AE generation are performed in the drying process. Fig. 3 is a schematic diagram of the AE generation model pattern during wood heat drying treatment, Fig. 4 is a graph recording temperature changes during high temperature heat treatment in Example 1, and Fig. 5 is a graph showing the AE generation model pattern during wood heat drying treatment. This is a graph recording the number of AE events (occurrence rate) for each amplitude class of the treated material. Figure 6 is a graph recording the number of AE events (occurrence rate) for each amplitude class of the impregnated treated material of Example 1. , FIG. 7 is a graph recording the incidence of AE with an amplitude of 1 V or more in the untreated material of Example 1, and FIG. 8 is a graph recording the incidence of AE with an amplitude of 1 V or more in the impregnated material of Example 1. , FIG. 9 is a graph recording the cumulative AE energy of the untreated material of Example 1 with an amplitude of 17 or more, and FIG. 10 is a graph recording the cumulative AE energy of the impregnated material of Example 1 with an amplitude of 17 or more.
FIG. 11 is a graph recording the E energy.
AE generation model pattern and cumulative AE during high temperature heat treatment
Figure 12 is a graph recording the temperature and relative humidity changes during high-temperature heat treatment in Example 2, and Figure 13 is a graph showing the cracking limit control criteria for each amplitude class of untreated material in Example 2. These are graphs recording the number of AE events (occurrence rate). Figure 14 is a graph recording the temperature and incidence of AEs with amplitude IV or higher in the drying process in Example 2. Figure 15 is a graph recording the number of AE events (incidence rate) in the drying process in Example 2. FIG. 16 is a graph recording cumulative AE energy with an amplitude of IV or more, and shows a change in moisture content and a change in weight in the drying process in Example 2.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)丸太、加工木材、竹材等の各種の植物性加工材(
以下「木材等」という)に、ポリエチレングリコールや
メチルセロソルブ等のオキシエーテル類、多価アルコー
ル類、フェノール類、天然ゴムもしくは合成ゴム類また
はこれらを組み合わせにかかる有機含浸剤を含浸させ水
熱化学反応(加水分解)させる含浸処理をなし、 この含浸処理した木材等にAEセンサーを取り付け、木
材等がその木材構造の変化に伴い発生するAEを信号と
して検知し、その信号を情報処理して木材等の割れを予
知し、予知情報に基づき温度と湿度とを操作因子として
木材等に割れが生じないように雰囲気制御しながら常圧
にて100℃以下の加熱処理を行なうようにしたことを
特徴とする木材等の乾燥法。
(1) Various processed plant materials such as logs, processed wood, and bamboo materials (
(hereinafter referred to as "wood, etc.") is impregnated with an organic impregnating agent such as oxyethers such as polyethylene glycol or methyl cellosolve, polyhydric alcohols, phenols, natural rubber or synthetic rubber, or a combination thereof, and a hydrothermal chemical reaction is performed. An AE sensor is attached to this impregnated wood, etc., and the AE generated by the wood, etc. as a signal is detected as a signal, and the signal is processed as information and the wood etc. It is characterized by predicting cracks in the wood, and based on the predicted information, using temperature and humidity as operating factors, heat treatment is performed at a temperature of 100°C or less at normal pressure while controlling the atmosphere to prevent cracks from occurring in the wood, etc. Drying method for wood, etc.
(2)木材等に、ポリエチレングリコールやメチルセロ
ソルブ等のオキシエーテル類、多価アルコール類、フェ
ノール類、天然ゴムもしくは合成ゴム類またはこれらを
組み合わせにかかる有機含浸剤を含浸させ水熱化学反応
(加水分解)させる含浸処理をなした後、加熱乾燥させ
るようにしたことを特徴とする木材等の乾燥法。
(2) Wood, etc. is impregnated with organic impregnating agents such as oxyethers such as polyethylene glycol and methyl cellosolve, polyhydric alcohols, phenols, natural rubber or synthetic rubber, or a combination of these, and a hydrothermal chemical reaction (hydration 1. A method for drying wood, etc., characterized in that the material is impregnated to cause decomposition) and then heated and dried.
(3)木材等にAEセンサーを取り付け、木材等がその
木材構造の変化に伴い発生するAEを信号として検知し
、その信号の振幅を弁別して所定以上の振幅をもったA
E信号をもって割れに対する危険信号とし、更に累積A
Eイベント数とAE発生率をオンラインでモニタリング
しながら常に乾燥状態が初期、中期、後期のどの段階に
あるのかを識別しつつ、識別された各処理段階における
あらかじめ経験的に設定されている累積AEイベント数
とAE発生率の基準値、および割れ警戒基準値とを比較
しながら処理過程中の割れを予知し、当該予知情報に基
づき経験的に定めたその段階における最適制御パターン
を基準として、温度条件と湿度条件とを操作して木材等
に割れが生じないように雰囲気制御するようにしたこと
を特徴とする木材等の乾燥法。
(3) Attach an AE sensor to wood, etc., detect the AE generated by wood, etc. as a signal as the wood structure changes, distinguish the amplitude of the signal, and detect A with an amplitude above a predetermined value.
The E signal is used as a danger signal for cracking, and the cumulative A
Monitoring the number of E-events and AE incidence on-line, always identifying whether dry conditions are in early, middle, or late stages, and preset empirically established cumulative AEs at each identified treatment stage. By comparing the number of events, the standard value of AE occurrence rate, and the crack warning standard value, cracks during the treatment process are predicted, and the temperature A method for drying wood, etc., characterized in that the atmosphere is controlled by manipulating conditions and humidity conditions so that cracks do not occur in the wood, etc.
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