JPH06238617A - 木質材の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取り扱いの困難な弾性シリコンパッキン材を
用いずに熱盤間で木質材の熱処理を行う。 【構成】 熱盤１ａ、１ｂ間に、木質材２０と、その両
側に木質材１０の周縁部近傍を圧縮しうる枠体１０を配
置し、さらに、厚さ規制治具３０とを配置した後に、熱
盤の移動させて木質材の周縁部近傍を前記枠体１０によ
り圧密化する。その状態で、熱盤表面から高圧水蒸気Ｖ
を供与すること。 【効果】 弾性シリコンパッキンのように取り扱いの困
難な密封材料を用いることなしに熱盤による木質材の熱
処理が可能となる。そのことは処理の容易さとともにコ
ストの低減をももたらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は木質材の熱処理方法に関
し、特に、木質材の寸法安定性あるいは表面特性等を改
善して建築用あるいは家具用等として用いるのに適した
木質材を簡単な方法により得ることのできる木質材の熱
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、良質の広葉樹材が減少して充分な
供給が得られなくなったため、広葉樹材の代替材料とし
て針葉樹材、中質繊維板（ＭＤＦ）、パーチクルボード
等が注目されている。しかし、針葉樹は広葉樹に比較し
て一般的に柔らかく、建築用あるいは家具用材料として
用いるには、表面硬度や表面の耐磨耗性等の表面特性、
水分や熱に対する耐久性、及び強度等に問題があった。
ＭＤＦやパーチクルボードは水分に対する厚み方向の膨
潤が大きな問題であった。

【０００３】そのため、針葉樹であれば煮沸したり、水
蒸気処理を施して軟化させた後、平盤プレス機で熱圧し
て針葉樹を最初の厚みの２０〜７０％位の厚みにまで圧
密化する技術が公知になっている。針葉樹を圧密化する
と、前述した表面特性や耐久性及び強度等に顕著な効果
が得られるが、水分と熱の一方あるいは両方の作用によ
り圧密化された針葉樹材が元の状態に戻ろうとする力が
働き、せっかく圧密化されて性能が向上した針葉樹材が
元の状態近くにまで復元してしまう欠点があった。

【０００４】上記圧密化した針葉樹材の復元やＭＤＦ、
パーチクルボードの厚み方向への膨潤を防止するため
に、これら木質材にアセチル化、ホルマール化等の化学
処理を施すことが試みられているが、この方法は多量の
化学薬品を使用するので環境上好ましくなかったり、木
質材全体に均一な処理を施すことが難しかったり、処理
工程が複雑でコストが高くなる等の欠点があった。ま
た、圧密化された針葉樹材であれば、フェノール樹脂、
ポリエステル樹脂等を含浸させてＷＰＣ（木材・プラス
チック複合材）化処理を施すことも試みられているが、
この方法もまた上記化学処理と同様に木質材全体に均一
に処理することが難しかったり、処理工程が複雑でコス
トが高くなる欠点がある上、断熱性や通気性等の木質材
本来の優れた特性を失う欠点もあった。

【０００５】また、他の方法として圧密化した木質材を
オートクレーブ内に入れ、１６０〜２２０℃の高圧水蒸
気で数分間処理して圧密化した木質材の復元を防止する
方法があるが、この方法は高圧水蒸気の木質材内部（特
に木質材中央部）への浸透が難しく、処理効果が均一で
なく、木質材の中央部と周辺部の処理状態が往々にして
異なる場合があった。

【０００６】本出願人は、従来の木質材の処理方法の持
つ不都合を解決すべく鋭意研究を重ね、圧密化した木質
材が水分や熱によって元の厚みに復元することを防止で
きるだけでなく、木質材全体にわたって均一にかつ効率
よく木質材を処理することの可能な木質材の新規な処理
方法を発案し既に出願している（特願平４−２６９２２
５号）。

【０００７】この処理方法は、密閉圧力容器中の圧縮成
形された木質材を、変形を拘束した状態で高周波加熱し
て木質材内部の水分を高圧水蒸気化させることによって
木質材を処理する方法であり、それにより表面硬度や表
面の耐磨耗性等の表面特性が向上しかつ水分や熱に対す
る膨張率が低下した建築用あるいは家具用に適した圧密
化木質材を得ることを可能とした。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の処理方法は実用
上有効なものであるが圧力容器内で木質材を処理する工
程を必要とすることから工程的にも煩雑でありかつ装置
自体も大規模なものとならざるを得ないものであった。
本発明者は木質材の処理方法についてさらに研究を継続
することにより、圧力容器内で木質材を処理することな
く、熱盤を利用した圧締装置を用いかつ簡単な付属品を
用いるのみで、圧力容器内で処理した場合と同程度に膨
張率を低く押さえすなわち寸法精度を向上させかつ表面
特性も向上させた木質材が得られることを知覚し出願を
しているが、同時に弾性シリコン材のような高価でかつ
使用回数や使用条件により適宜取り変える必要のある弾
性密封材料を密封材として用いる必要があることから作
業の煩わしさとともにコスト的にも高価であり、改善す
る余地のあることを認識した。

【０００９】本発明は上記の課題を解決することを目的
としており、より取り扱いの容易な処理態様でもって、
寸法精度を向上させかつ表面特性も向上させた木質材を
得るための処理方法を得ようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、木
質材と、該木質材の熱盤側に位置し木質材の周縁部近傍
を圧縮しうる枠体と、該木質材の周囲に位置し熱盤の移
動距離を規制する厚さ規制治具とを配置し、熱盤を移動
させて前記枠体が前記木質材の周縁部近傍を圧密化した
状態で、熱盤表面から木質材に対して高圧水蒸気を供与
することを特徴とする木質材の熱処理方法、を開示す
る。

【００１１】本発明はまた、熱盤間に、木質材と、該木
質材の熱盤側に位置し木質材の周縁部近傍を圧縮しうる
枠体と、該木質材の周囲に位置し熱盤の移動距離を規制
する厚さ規制治具とを配置し、熱盤の移動させて前記枠
体が前記木質材の周縁部近傍を圧密化した状態で、熱盤
により及び／又はマイクロ波加熱を含む高周波加熱によ
り木質材を加熱することを特徴とする木質材の熱処理方
法、をも開示する。

【００１２】木質材としてその厚さが前記厚さ規制治具
の高さよりも厚い寸法のものを用いることもでき、その
場合には周縁部近傍の圧密度が他の部分の圧密度よりも
高い状態でさらに全体が圧密化された木質材を得ること
ができる。本発明において、高圧水蒸気と共に薬剤を供
与することもまた可能であり、その際に薬剤は木質材全
体に対して均一に処理することができることから、従来
の化学処理の持つ不都合も同時に解決することができ
る。

【００１３】次に、本発明を図面を参照しつつさらに詳
しく説明する。本発明において木質材とは、無垢材だけ
でなくＭＤＦやパーチクルボード等の加工材料も含むも
のであり、等しく目的は達せられる。また、無垢材とし
ては一般に柔らかいとされている針葉樹材に本発明を適
用することにより特に効果を発揮するが、広葉樹材の場
合にも適用可能である。

【００１４】熱盤としては、通常木材の圧締や複合材の
製造に用いられる高圧水蒸気を表面から供給可能な熱盤
を任意に用いうるがこれに限定されない。本発明の実施
に当たっては、木質材の熱盤側に位置し木質材の周縁部
近傍を圧縮しうる枠体を用意する。この枠体１０は図１
に示すように処理を施そうとする木質材２０の外周縁の
形状とほぼ同じ形状を持つものであり、木質材の通気性
や圧縮性を考慮してその厚さｈ及び幅ｗが選択される。
また、枠体１０の素材は適宜の剛性と耐熱性を持つもの
であれば任意のものを用いうるが、アルミ材、ステンレ
ス材等が好ましく、特にステンレス材は好ましい。

【００１５】さらに、所望する最終製品としての木質材
の厚さと同じ高さの厚さ規制治具３０（図２）を用意す
る。厚さ規制治具の材料も必要な剛性と耐熱性を持つ部
材であればすべて使用可能であるが、アルミ材、ステン
レス材等が好ましく、特にステンレス材は好ましい。本
発明の第１の態様の場合には、処理開始に当たって、ま
ず、図２Ａに示すように圧締装置の下方の熱盤１ａ上に
枠体１０を配置する。その上に処理すべき木質材２０を
両者の外周縁を一致させて配置し、さらに木質材２０の
上に外周縁を一致させてもう一つの枠体１０を配置す
る。次に、最終製品としての木質材２０の厚さと同じ高
さの厚さ規制治具３０を木質材２０の周囲あるいは両側
に配置する。熱盤１ａ、１ｂ相互を枠体１０に接するま
で移動させた状態で熱盤表面から高圧水蒸気ｖを噴出さ
せ、木質材内に吸収させる。それにより木質材１０は軟
化するのでその後徐々に圧締し、前記厚さ規制治具３０
により規制されるまで熱盤を接近させる。その状態を図
２Ｂに示す。

【００１６】上記の説明においては、木質材２０の当初
厚さは厚さ規制治具３０の厚さよりも厚いものとして説
明している。従って、図２Ｂに示す状態においては木質
材２０が全体として木質材２０の当初厚さと厚さ規制治
具３０の厚さの差分の圧密を受けると同時に、木質材２
０の外周縁近傍は厚み方向に枠体１０の厚み分だけさら
に圧密作用を受ける。それにより外周縁近傍は密度が他
の部分より高くなり、気密性が高くなる。

【００１７】図２Ｂの状態で熱盤１ａ、１ｂの表面から
木質材に向けてさらに高圧水蒸気ｖを噴出させる。前記
のように外周縁近傍は密度が他の部分より高く気密性が
高くなっているので、その部分は密封機能を持つことが
できる。従って、木質材の４周側部に弾性シリコン材の
ような高価でかつ使用回数や使用条件に応じて適宜取り
変える必要のある弾性密封材料を特別に配置しなくても
熱盤表面から噴出する高圧水蒸気は木質材の外部に漏出
することはなく、そのほとんどが木質材内に有効に封入
される。なお、高圧水蒸気の噴出は噴出条件（時間、温
度、圧力、量等）を変えて段階的に行うようにしてもよ
い。

【００１８】上記のように噴出した水蒸気ｖは木質材２
０の表面から内部の中央部にまで浸透してそこに封入さ
れ必要な処理が進行する。前記処理条件は対象となる木
質材の種類及び寸法等によって実験的に最適値が定めら
れるが、通常の針葉樹材の場合には、高圧水蒸気の注入
中における熱盤の温度は１５０℃〜２５０℃程度に維持
することが好ましく、高圧水蒸気の圧力は数kgf/cm²〜
３０kgf/cm²、温度は１５０℃〜２３０℃程度が好まし
い。高圧水蒸気の供与を第１工程と第２工程とに段階的
に分けて行う場合には、第１工程では５kgf/cm²〜７kgf
/cm²、第２工程では１０kgf/cm²〜３０kgf/cm²程度とな
るようにするので好ましい。また、高圧水蒸気の注入時
間は１〜１０分間程度が好ましい。

【００１９】高圧水蒸気に供与の際に、アセチル化、ホ
ルマール化等の化学処理目的での薬剤、アンモニアガス
や低分子のフエノール等の可塑化のための薬剤を同時に
供与してもよく、これらの薬剤は高圧水蒸気と共に木質
材全体に均一に含浸する。上記の説明では、木質材２０
の初期厚さが厚さ規制治具３０の高さよりも厚いものと
して説明したが、熱盤上に配置する木質材の初期厚さ
は、所望の最終製品の厚さとほぼ同じ厚さのものであっ
てもよい。針葉樹材のように圧密処理を施して緻密化と
共に表面状態の向上を必要とするような場合には図示の
ように最終製品の厚さよりも厚い材料を用意することが
好ましく、パーチクルボードあるいはＭＤＦのように特
に圧密を必要としない材料の場合には最終製品の厚さと
ほぼ同じ厚さのものを用意する。その場合は、外周縁部
のみに枠体１０の作用により圧密処理が施される。

【００２０】さらに、材料としてＭＤＦあるいはパーチ
クルボードのような中間材料を再加工して製造される材
料の場合には、本発明による処理を木質材への成形過程
において行ってもよく、木質材として製造されたものに
対して後処理として行ってもよい（従って、本発明にお
いて「木質材」というときは成形過程における中間材料
をも含むものとして用いている）。

【００２１】所定の高圧水蒸気供与を終えた後に、解圧
を行う。解圧は一定時間をかけて徐々に行うようにして
もよく、また熱盤に冷却水を供給していわゆるコールド
の状態で行ってもよい。実験によれば徐々に解圧を行う
場合よりもコールド状態で解圧を行う場合のほうが得ら
れた最終製品の寸法変化率は小さいものであった。本発
明の第２の態様においては、熱盤表面からの高圧水蒸気
の供給は行わずに熱盤及び／又は高周波加熱により、木
質材をその内部の水分が蒸気化するように加熱する。そ
の場合に、高圧水蒸気供給可能な熱盤を用いる場合には
水蒸気の供給は行わずに単に熱盤の加熱のみで、あるい
は高圧水蒸気供給機能を持たない熱盤により加熱のみ
で、あるいは従来用いられている高周波加熱が可能な熱
盤による場合には高周波加熱のみであるいは熱盤の加熱
と高周波加熱の双方による加熱で、本発明の第２の態様
を実施する。他の条件は第１の態様で説明したものと同
様であり、特に説明は省略する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 〔実施例１〕含水率２０％、厚さ３０mm、幅１５０mm、
長さ６００mmの杉材を複数個用意した。また、厚さ２m
m、幅１０mmのステンレス材を用いて図１に示すような
圧密用の枠体１０を木質材の外形形状と同じ形状に作製
した。

【００２３】高圧水蒸気を表面から供給可能な熱盤を持
つ圧締装置の下方熱盤の上に、木質材の上下に前記枠体
を配置した状態で設置した。さらにその４周に高さ１２
mm、幅５０mmのステンレス材を厚さ規制治具として配置
した。熱盤を１８０℃に設定した後、熱盤を移動させ、
熱盤相互が枠体に接するまで移動した状態で熱盤表面か
ら１０kgf/cm²、温度約の１８０℃高圧水蒸気を２分間
噴出させた。その後徐々に圧締し厚さ規制治具により規
制されるまで熱盤を接近させた。それにより杉材は圧縮
率６０％に圧密化された。

【００２４】その状態で、加熱と共に引き続き１０kgf/
cm²、温度約１８０℃の高圧水蒸気の噴射を、４、６、
８分間継続した。噴射後それぞれについて熱盤に冷却水
を供給した状態で５分間かけて徐々に解圧した。解圧後
の最終製品それぞれについて煮沸炉内で２時間煮沸した
のち絶乾させ、それぞれの厚みを測定し、次式により放
射方向の厚さ膨潤率及び回復率を端部と中央部において
測定した。その結果を表１の１〜３に示す。

【００２５】厚さ膨潤率＝（２時間煮沸後の厚さ−煮沸
前絶乾厚さ）／（煮沸前絶乾厚さ）×１００％ 回復率＝（２時間煮沸後絶乾後厚さ−圧密後の厚さ）／
（圧密前の厚さ−圧密後の厚さ）×１００％ さらに、各材について、処理開始から終了までに要した
時間を各群毎に測定した。その結果も表１の１〜３に示
した。 〔比較例１〕圧密用の枠体１０を用いずに、実施例１で
用いたと同じ杉材の４周に高さ３２mm、幅３０mmの弾性
シリコン材を密封部材として配置した以外は、実施例１
と同じ処理をしかつ同じ測定を行った。その結果を表１
の４〜６に示した。

【００２６】〔実施例２〕実施例１と同じ杉材を使用
し、かつ同じ圧縮用枠体と厚さ規制治具とを用意した。
高周波加熱の可能な圧締装置の熱盤間に、木質材の上下
に前記枠体を配置した状態で設置した。１３．５６MH
z、出力２００kwの高周波により２分間加熱を行った。
その後徐々に圧締して、圧縮率６０％に圧密化した。引
き続き同じ高周波を用いてさらに、４、６、８分間加熱
を行った。それぞれについて熱盤に冷却水を供給した状
態で５分間かけて徐々に解圧した。解圧後に、それぞれ
の杉材について、実施例１と同様な測定を行った。その
結果を表１の７〜９に示した。

【００２７】〔比較例２〕圧密用の枠体１０を用いず
に、実施例１で用いたと同じ杉材の４周に高さ３２mm、
幅３０mmの弾性シリコン材を密封部材として配置した以
外は、実施例１と同じ処理をしかつ同じ測定を行った。
その結果を表１の１０〜１２に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】〔考察〕表１から分かるように、実施例１
及び２とも比較例１及び２とほぼ同じ特性をもつ木質材
が得られた。このことは、高価でかつ頻繁に取り変える
ことの必要なシリコンパッキンを用いなくても用いた場
合と同じ物性を持つ処理済木質材を得ることができるこ
とを意味し、シリコンパッキンのように取り扱いの困難
な密封材料を扱うことのわずらわしが解消しかつ低コス
ト化が可能となった。特に、枠体としてステンレス製の
ものを用いる場合には半永久的に繰り返し使用すること
ができるので経済効果がさらに向上する。

【００３０】

【発明の効果】本発明の方法により、弾性シリコンパッ
キンのように高価で取り扱いの困難な密封材料を用いる
ことなしに、熱盤による木質材の熱処理が可能となる。
そのことは処理の容易さとともにコストの低減をももた
らす。特にステンレス製の枠体を用いる場合に効果は顕
著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮用の枠体と木質材との配置を示す斜視図。

【図２】処理の状態を説明する図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ…熱盤、１０…枠体、２０…木質材、３０…
厚さ規制治具、Ｖ…高圧水蒸気

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱盤間に、木質材と、該木質材の熱盤側
   に位置し木質材の周縁部近傍を圧縮しうる枠体と、該木
   質材の周囲に位置し熱盤の移動距離を規制する厚さ規制
   治具とを配置し、熱盤を移動させて前記枠体が前記木質
   材の周縁部近傍を圧密化した状態で、熱盤表面から木質
   材に対して高圧水蒸気を供与することを特徴とする木質
   材の熱処理方法。
2. 【請求項２】 高圧水蒸気と共に薬剤を供与することを
   特徴とする、請求項１記載の木質材の熱処理方法。
3. 【請求項３】 熱盤間に、木質材と、該木質材の熱盤側
   に位置し木質材の周縁部近傍を圧縮しうる枠体と、該木
   質材の周囲に位置し熱盤の移動距離を規制する厚さ規制
   治具とを配置し、熱盤の移動させて前記枠体が前記木質
   材の周縁部近傍を圧密化した状態で、熱盤により及び／
   又は高周波加熱により木質材を加熱することを特徴とす
   る木質材の熱処理方法。
4. 【請求項４】 木質材としてその厚さが前記厚さ規制治
   具の高さよりも厚い寸法のものを用いることを特徴とす
   る請求項１又は３記載の木質材の熱処理方法。