JPH05318411A

JPH05318411A - 木材加工方法

Info

Publication number: JPH05318411A
Application number: JP14866592A
Authority: JP
Inventors: Isamu Nishigori; 勇錦織; Takashi Ikefuchi; 隆池淵; Masaharu Sawae; 正晴澤江
Original assignee: Shimane Prefecture
Current assignee: Shimane Prefecture
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1993-12-03
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737015B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、不定形な小、中径間伐材から直通
な中空丸太材や平板材さらには柾目板材を加工生産する
ことを目的とする。【構成】木材１を軟化処理し、軟化した木材１が塑性
を保持している間に圧縮して通直に矯正し、直通形状を
保持しながら冷却固定した後、該木材１の断面略中央を
通る孔１０を貫通、穿設し、更に乾燥処理するまた上記
方法により製造された中空丸太材９を断面直径線に沿っ
て切断した後、該切断材１６を加熱圧縮して平板材１９
に加工し、平板状態で冷却固定及び乾燥処理する。さら
に上記方法により製造された平板加工材１９を積重接着
した後、柾目２１と直交する方向２３に切断していく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中空丸太材や平板加工材
あるいは柾目板加工材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スギ間伐材等のように年輪幅が大きいた
めに材質がもろく、また形状が湾曲したものを建築用材
として利用促進させるためには、このような間伐材の材
質を補強し、また形状を通直に矯正しなければならな
い。このような問題点を解決するため従来技術として
は、特開平３ー２９５６０５号公報に示される技術が知
られている。即ちこれは、木材の熱可塑性を利用して材
質を改良するとともに、不定型な丸太材から直接四角形
をはじめ、種々の多角形の角材を成形する方法として開
発された技術であり、具体的には木材を加熱処理し、軟
化したものを圧縮して所望の成形木材を得て、ついでこ
れを加熱処理あるいは乾燥させることにより、それらの
形状を固定する木材の成形方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の、木材を
多角形断面に圧偏成形加工する方法においては、以下に
挙げるような問題点があった。（１）圧縮成形した木材を固定させるための乾燥処理に
長時間を費やし、作業能率が悪かった。（２）乾燥処理後も木材の表層と中心部とでは含水率傾
斜が大きいことがあり、この場合、再加熱処理あるいは
乾燥段階で割れが生じるおそれがあった。（３）木材の中心部分は年輪幅の密度が極めて低い未成
熟部分であり、材質がもろく軟質であるため、一連の処
理加工の際に成形木材の寸法に狂いが生じ易かった。（４）圧縮強化された結果、防腐、防虫のための木材へ
の薬液注入が困難となっていた。（５）不定型な丸太状の木材から、成形角材あるいは成
形丸太材を生産することはできたが、この方法のみで平
板材を生産することは極めて困難であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するための本発明の木材加工方法は、木材１を軟化処
理し、軟化した木材１が塑性を保持している間に圧縮し
て通直に矯正し、直通形状を保持しながら冷却固定した
後、該木材１の断面略中央を通る孔１０を貫通、穿設
し、更に乾燥処理することを第１の特徴としている。ま
た上記方法により製造された中空丸太材９を断面直径線
に沿って切断した後、該切断材１６を加熱圧縮して平板
材１９に加工し、平板状態で冷却固定及び乾燥処理する
ことを第２の特徴としている。さらに上記方法により製
造された平板加工材１９を積重接着した後、柾目２１と
直交する方向２３に切断していくことを第３の特徴とし
ている。

【０００５】

【作用】木材１に水を与えた後、誘電加熱を行い、その
電気エネルギーを内部摩擦により８０〜１３０℃の熱に
変えると、木材１の主要構成要素であるリニングおよび
ヘミセルロースが軟化し、木材１は熱可塑化される。次
いで熱可塑化した木材１を、その材温を保持しながら圧
縮すると容易に細胞が変形して細胞空隙が縮小し繊維を
緻密にして強度が増加し、材質が均一となるとともに所
望形状に形成できることとなる。このため円柱成形加工
機なるプレス機５を用いて圧縮された木材１は、直通の
円柱形状に矯正され、矯正形状を保持しながら木材１の
常温まで冷却すると、木材１は矯正形状にて一次固定さ
れる。次いでボーリングマシン８を用いて、矯正木材１
の断面略中央を通る孔１０を矯正木材１を貫通するよう
に穿設すると、中空丸太９が成形され、圧縮成形の状態
のままで乾燥させると中空丸太９は完全に固定化され、
その後、原形に復元してしまう等のクリープ回復が起き
ることもなくなる。

【０００６】このようにして加工された中空丸太９は、
中空であるが故に乾燥処理時間の短縮化がはかられる。
また乾燥処理後に木材の表層と中心部とで見られる含水
率傾斜を解消することができ、再加熱処理を行う際に生
じうる割れの問題を解決できる。さらに中空丸太９にす
ると、木材の中心部分である未成熟部分（材質がもろく
軟質である部分）が取り除かれることになるため、その
後の一連の処理加工の際に丸太の寸法に狂いが生じるこ
とを防止できることとなる。その他、中空とすることに
より当然に生じる保温性、保湿性、軽量化の向上、薬液
注入の容易化、中空部への配線の可能性等の諸効果を得
ることとなる。

【０００７】またボーリングマシン８を用いて孔１０を
穿設した段階で、中空丸太９を断面直径線に沿って切断
するとＣ型断面状の切断材１６が形成される。上記要領
で加熱すると、該切断材１６は軟化し熱可塑化される。
次いで熱可塑化した切断材１６をその材温を保持しなが
ら平板成形プレス１７により上下方向から圧縮すると、
Ｃ型断面状の切断材１６は展開されて断面台形状の平板
材１９が成形されることとなる。該平板材１９を圧縮成
形のままで冷却、乾燥すれば、完全に固定化することと
なる。さらに該成形平板材１９を積重接着して木塊２０
を形成した後、木塊２０の周壁上の柾目２１と直交する
方向２３に任意の厚さに切断していくと、平面上に柾目
２１を有する柾目板２５を得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図示する実施例につき詳述すると、１
５〜２０年生の小、中径材からなるスギ、ヒノキ等の間
伐材（長さ３〜４ｍ，直径１０〜２５ｃｍ）を剥皮の木
材から成る丸太１にして予め含水率１２０％〜２００％
の飽水状態とする。この場合、丸太１は通常、元口１ａ
から末口１ｂに進むに従い僅かづつ径小となり、また自
然木が有する湾曲部を随所に形成している。該丸太１に
マイクロ波照射２ａによる誘電加熱を行い、丸太１の材
内温度を１００〜１２０℃にまで発熱させ、丸太１を軟
化、熱可塑化させる。スギ、ヒノキ等の針葉樹は４０〜
５０％を占めるセルロース、２５〜３０％のリグニン及
び１５〜２０％のヘミセルロースで構成されているた
め、誘電加熱の電気エネルギーが内部摩擦により１００
〜１２０℃の熱に変わると、丸太１の主要構成要素であ
るリニング及びヘミセルロースが軟化し、木材が熱可塑
化されることになる。この場合周波数をおよそ２４５０
ＭＨｚとして２０〜３０分程度の照射が望ましい。この
ような丸太１の軟化処理はマイクロ波の他、高周波印加
による誘電加熱あるいはスチーム等を利用して行っても
よい。また多量の丸太１を軟化処理する場合、マイクロ
波加熱機２を一列に並べて垂設し、その下側にベルトコ
ンベア３を連ねてラインを組み、駆動するベルトコンベ
ア３上に丸太１を一列方向に乗せて多数の丸太１へのマ
イクロ波照射２ａを同時に行うものとする。

【０００９】次いで可塑化した丸太１を、その材温を保
持しながら円柱成形加工機なるプレス機５により、丸太
１の長さ方向に対し垂直に上下方向から、圧力１０〜２
０ｋｇ／ｃｍ² で約５〜１０分程度圧締し、通直な円柱
状の丸太材に矯正する。なお加圧力は木材の材質や含水
率あるいは加熱処理の程度により３〜１３０ｋｇ／ｃｍ
² の範囲で変動しうる。このように元口１ａ、末口１ｂ
が同径となり、湾曲部が矯正され通直となった丸太１を
その圧締状態のまま締結具７で包着し、冷却室内６に収
納し、３時間程度をかけて常温まで急冷、一次固定す
る。

【００１０】一次固定された矯正丸太１に対してボーリ
ングマシン８により、矯正丸太１の断面略中央を通るよ
うに、直径２０〜４０ｍｍの孔１０を貫通、穿設する。
なおこの場合も矯正丸太１は、ボーリングマシンによる
穿設作業の衝撃等で変形や割れが生じることを防ぐた
め、締結具７により包着保護されている。

【００１１】このようにして得られた中空丸太９を、締
結具７により包着したまま含水率２０〜２５％まで人口
乾燥あるいは自然乾燥すれば、通直の中空丸太形状に完
全固定される。但しこの場合、固定化の度合をより強固
にし、その後の変形や割れあるいは原形に復元してしま
う等のクリープ回復が起きることを完全に防止するため
には、再加熱及び再冷却処理を行うことが望ましい。即
ちマイクロ波照射２ｂによる場合は、周波数２４５０Ｍ
Ｈｚのマイクロ波を２０〜３０分程度照射し、中空丸太
９の材内温度を１００〜１２０℃まで発熱させる。続い
て冷却室内６に収納し、約３時間程度で再び常温まで急
冷却処理を施す。なおこの二次固定処理の段階において
も中空丸太９は矯正形状のまま固定化されるべく、締結
具７で圧締、包着されている。このような方法で二次固
定処理までされた中空丸太９はその後、高温あるいは低
温または乾燥あるいは多湿等の様々な環境下にあっても
変形や寸法変化が殆ど生じないものとなる。なお二次固
定処理までされた中空丸太９の変形部分の組織を電子顕
微鏡で観察すると、細胞が圧し潰され変形しているが、
破壊は生じていない。

【００１２】このような二次固定処理化の後、中空丸太
９を締結具７から解き放し、除湿乾燥機１２を用いて人
工的に含水率２０〜２５％まで乾燥させる。この場合、
除湿乾燥室内１３の温度を４０〜５５℃、湿度５０％前
後として送風を与え続けるが、中空丸太９は中空である
が故に、従来の中空加工されていない成形木材に比し、
乾燥に要する時間がおよそ３割程度短縮され、２〜３週
間で済むこととなる。自然乾燥による場合は所望の含水
率まで乾燥させるのにおよそ３〜６カ月程度を要する
が、この場合にも従来の成形木材に比べると乾燥期間が
大きく短縮されることとなる。

【００１３】乾燥処理が終了した中空丸太９は、製品と
して建築資材等に利用され得るものとなる。なお本実施
例では剥皮材につき説明したが、例えば茶室のすきや造
り、ログハウス、バンガロー建材として利用される場合
には、用途に応じて皮付きの丸太材にも同様の加工を施
すことが可能である。また圧縮成形の際には円柱形状の
他、任意の多角形状に圧縮加工することも可能である。

【００１４】さらに本発明によれば、孔１０が穿設され
た中空丸太９を用いて以下に説明するような方法におい
て、平板加工を容易に行うことが可能となる。ボーリン
グマシンにより穿設作業が行なわれた中空丸太９を、乾
燥処理あるいは再加熱処理を行う前に断面直径線に沿っ
て鋸１５で切断する。切断されたＣ型断面状の切断材１
６をマイクロ波加熱等の手段により軟化処理する。この
場合もＣ型切断材１６の材内温度が１００〜１２０℃に
上がるまで、マイクロ波の照射２ｃを上記同様に続ける
ものとする。次いで、軟化処理されたＣ型切断材１６を
平板成形プレス１７上に乗せ、上下方向より圧締する。
このように上下方向より圧締されたＣ型切断材１６は展
開されて断面が台形状の平板材１９に成形されることと
なる。この成形平板材１９を、締結板１７ａ及び固定リ
ング１８を介して圧締状態のまま冷却（室図示しない）
に収納し、約３時間材内温度が常温になるまで急冷す
る。冷却固定化処理の後、成形平板材１９を締結板１７
ａから解き放し、材内含水率２０〜２５％になるまで人
工乾燥あるいは自然乾燥の処理を行う。乾燥処理が終了
した成形平板材１９は完全に固定化され、そのままでも
製品として住宅建材、家具材その他の工業材料として供
することができる。

【００１５】さらに該成形平板材１９を幾重にも積重接
着して木塊２０とし、これを上下方向から圧締して接着
強度を強固にした後、木塊周壁上の柾目２１と直交する
方向２３に鋸１５で切断していくと、四面に平行した柾
目２１を有する柾目板２５が得られる。切断する際の厚
さは用途に応じて任意に決めることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上の如く構成される本発明によれば、
大径材を製材することなく容易、確実に不定型な小、中
径材から直通且つ補強された丸太材や平板材さらには銘
木とされる美観に優れた柾目板材を生産できる。このた
め加工歩留まりが著しく向上するとともに作業性が向上
し、また製材時に伴うような騒音を除去し、かつ製材時
に生じる廃材を除去できる。そして従来はスギ、ヒノキ
が使用されなかった建材、家具材、工業材料等の分野に
まで小、中径材の用途が拡大するため、針葉樹の間伐材
利用度が向上する。

【００１７】また中空丸太材の製造方法によれば以下の
独自の効果が挙げられる。（１）中空材で水分むらの少ない木材となるため、割れ
の少ない製品化が可能となり、また製品化するための乾
燥時間の短縮がはかれる。（２）未熟材でも孔空けにより未成熟部分が取り除かれ
るため、狂いの少ない製品化が可能となる。（３）中空材のため中空部への配線、配管等が可能とな
る。（４）中空材のため薬液注入が迅速確実に行え、防腐、
防虫処理するが容易となる。（５）中空材のため特に保温性、吸湿性、放湿性に優
れ、結露を生じず、室内の温湿度に対する調整機能を発
揮する。（６）中空材であるため軽量化が進み、運搬、組み立て
等の取り扱いが容易となる。（７）平板材生産等への二次加工が容易、確実に行い得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】木材を直通に矯正加工する一実施例である。

【図２】矯正木材を中空加工する一実施例である。

【図３】中空丸太を乾燥処理する一実施例である。

【図４】中空丸太を平板加工する一実施例である。

【図５】平板材から柾目材を生産加工する一実施例であ
る。

【符号の説明】

１木材９中空丸太１０孔１６切断材１９平板材２１柾目２３柾目と直交する方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木材（１）を軟化処理し、軟化した木材
（１）が塑性を保持している間に圧縮して通直に矯正
し、直通形状を保持しながら冷却固定した後、該木材
（１）の断面略中央を通る孔（１０）を貫通、穿設し、
更に乾燥処理する木材加工方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法により製造された
中空丸太材（９）を断面直径線に沿って切断した後、該
切断材（１６）を加熱圧縮して平板材（１９）に加工
し、平板状態で冷却固定及び乾燥処理する木材加工方
法。
【請求項３】請求項２の方法により製造された平板加
工材（１９）を積重接着した後、柾目（２１）と直交す
る方向（２３）に切断していく木材加工方法。