JP2928799B2

JP2928799B2 - 木材処理加工装置

Info

Publication number: JP2928799B2
Application number: JP33734090A
Authority: JP
Inventors: 光彦棚橋; 仙司木本; 親義大田
Original assignee: HISAKA SEISAKUSHO KK
Current assignee: HISAKA SEISAKUSHO KK
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JPH04201503A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、スギ、カラマツ、ポプラ、アルビチヤ等の
軟質材や、スギ、ヒノキ等の成育過程において除去され
る間伐材等のように、細かったり曲がったりした未利用
の木材を、堅牢化するとともに、直状化ならびに自由な
断面形状に成形するのに使用される木材処理加工装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

スギ等の軟質材は、建築材料として利用されているも
のの、堅牢度が率いため、用途が限定されていた。ま
た、カラマツ、ポプラ、アルビチヤ等の軟質材およびス
ギ、ヒノキ等の成育過程において除去される間伐材等
は、小径木で、しかも湾曲しており、かつ極めて軟らか
いため、建築材料として殆ど利用できないのが現状であ
る。

現在、木材を堅牢にするには、木材中にフェノール樹
脂等の樹脂剤を含浸させ、その樹脂剤の硬化によって堅
牢化する方法が一般的に行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来は木材中に樹脂剤を含浸させて
その硬化により、スギ、カラマツ、ポプラ、アルビチヤ
等の軟質材の堅牢度の構造を図っているが木材中に樹脂
剤を含浸させるため、樹脂剤費が嵩み製作コストが高価
になるとともに、木材中に樹脂剤を均一に含浸させるの
に、特殊な含浸装置、時間（約１日）および手間を要す
る。また、木材中に樹脂剤を含浸させて堅牢化するか
ら、樹脂剤で木の特質である吸水性が失われてプラスチ
ックのようになり、木材が木材でなくなってしまう上、
廃材となった場合には、樹脂剤による焼却時の公害が発
生する問題がある。

本発明者は、上述の問題を解決しようと研究を進めた
結果、木材を高温、かつ、高圧の水蒸気雰囲気で軟化
し、これを圧縮成形して固定化することが、木材の堅牢
化に極めて有効な手段であることを見出した。

そこで、本発明は、木材を高温、かつ、高圧の水蒸気
雰囲気で軟化した後、圧縮成形して固定化することによ
り、木材を堅牢化するとともに、直状化ならびに自由な
断面形状に成形するようにした木材処理加工装置を提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、内部に高温、か
つ、高圧の水蒸気が供給される処理加工容器と、この処
理加工容器内の中央部に配置されたダイスと、上記処理
加工容器内のダイスの一端側方に配置され、処理しよう
とする木材を支持する受け台と、上記処理加工容器内の
ダイスの他端側方に配置された分割構造の固定化ケース
と、上記処理加工容器の側部に固設され、上記受け台に
支持される上記木材を上記ダイスおよび上記固定化ケー
スに押し込む押し込みシリンダーとで構成した木材処理
加工装置を提供するとともに、内部に高温、かつ、高圧
の水蒸気が供給される処理加工容器と、この処理加工容
器の側部に固設され、そのピストンロッドが処理加工容
器内に気密に突入した押し込みシリンダーと、この押し
込みシリンダーのピストンロッドに一端を固設した分割
構造の固定化ケースと、この固定化ケースの他端に固設
したダイスと、上記処理加工容器内に配置され、上記押
し込みシリンダーのピストンロッドを伸長すると上記ダ
イスおよび上記固定化ケースに押し込まれるように、処
理しようとする木材を支持する受け台とで構成した木材
処理加工装置を提供する。

〔作用〕

本発明装置によれば、木材を処理加工容器内で高温、
かつ、高圧の水蒸気雰囲気中に置くと、木材は水蒸気を
吸収して温度が上昇して軟化する。この状態で、ダイス
によって機械的な圧縮力を加えて任意の形状に圧縮成形
して固定化すると、木材は吸収した水分を絞り出しなが
ら圧縮されるため、木材中に形成されている微細な空洞
部分が小さくなって硬く、かつ、強い木材となるととも
に、湾曲した木材は真直ぐに矯正することができるし、
製材加工せずに木材を自由な断面形状に圧縮形成するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。

第１図は本発明に係る木材処理加工装置の一実施例の
概略全体図であり、（１）は処理加工容器、（２）は受
け台、（３）は押し込みシリンダ、（４）はダイス、例
えばローラーダイス、（５）は固定化ケースを示す。

処理加工容器（１）は、受け台（２）、ローラーダイ
ス（４）および固定化ケース（５）を収納し得る密閉型
の容器で、図中左右に分割された２つの有底筒状の筒体
（1a）（1b）からなり、この両筒体（1a）（1b）を突き
合わせて適当な手段で固定して２体分割型構造に構成し
てある。この処理加工容器（１）の内部にはクレオソー
ト（木材防腐剤）等の薬剤を混入した気体が配管（６）
を通して内部に注入されるとともに、高温（100〜230
℃）、かつ、高圧（５〜25kg/cm²）の水蒸気が配管
（７）を通して内部に供給される。尚、（８）は処理加
工容器（１）内の水蒸気ドレンを外部に排出する配管で
あり、（９）は処理加工容器（１）内を大気に開放する
ために排気を行なう配管である。

受け台（２）は、処理加工容器（１）内の所定の位置
に支柱（10）（10）を介して水平に設置され、その上面
には、第２図に示すように、処理しようとする木材
（Ｗ）を水平に載置支持するＶ字状溝（11）が形成して
ある。

押し込みシリンダ（３）は、受け台（２）上に載置支
持される木材（Ｗ）に対応して処理加工容器（１）の側
壁（1c）の外側に適当な手段にて取り付け固定され、側
壁（1c）を気密に貫通して処理加工容器（１）内に突入
するピストンロッド（3a）の先端にプッシャー（12）が
固設してある。

ローラーダイス（４）は、処理加工容器（１）内の受
け台（２）と固定化ケース（５）との間に適当な手段で
設置され、第３図および第４図に示すように、複数個
（但し、偶数個）のローラーダイス担体（13）（13）…
で構成される。ローラーダイス担体（13）は、フレーム
（14）に平行に配された２本の同一径のローラー（15）
（15）を回転自在に支持してあり、隣接するローラーダ
イス単体（13）（13）の各ローラー（15）（15）…を組
み合わせると、形状となるように、隣接するローラーダ
イス単体（13）（13）の位相を90゜ずらして配置すると
ともに、順次重ね合わせたローラーダイス単体（13）
（13）…を一体に固定化してローラーダイス（４）を構
成する。尚、本実施例においては、ローラーダイス
（４）は４個のローラーダイス単体（13）（13）…を用
い、これらを２個１組として受け台（２）に近いものか
ら第１組および第２組とし、この第１組および第２組の
ローラーダイス単体（13）（13）…の各ローラー（15）
（15）間の隙間（Ｌ）を、木材（Ｗ）の断面積比が1/2
〜1/3程度になるように順次狭く設定している。

固定化ケース（５）は、処理加工容器（１）内の所定
位置に支柱（16）（16）を介して水平に設置され、第５
図に示すように、上下に分割されたコ字状の上ケース
（5a）と下ケース（5b）とからなり、この上ケース（5
a）と下ケース（5b）とを四角筒状となるように突き合
わせて掛止金具（17）（17）…により固定して２体分割
型構造に構成してある。

次に、上記のように構成された本発明装置における木
材（Ｗ）の堅牢処理加工を説明する。

先ず、処理加工容器（１）を開放してこの処理加工容
器（１）内に処理しようとする木材（Ｗ）を供給し、こ
の木材（Ｗ）を受け台（２）上に載置支持する。次に、
処理加工容器（１）を閉じて密閉した後、処理加工容器
（１）内に配管（６）を通してクレオソート等の薬剤を
混入させた薬剤混入気体を注入するとともに、配管
（６）を通して高温（100〜230℃）、かつ、高圧（５〜
25kg/cm²）の水蒸気を供給する。この状態で、木材
（Ｗ）を所定の時間（数秒〜数十分）置いて軟化させた
後、押し込みシリンダー（３）のピストンロッド（3a）
を伸長して、このピストンロッド（3a）の先端に固設し
たプッシャー（12）で、受け台（２）上に載置支持され
た木材（Ｗ）を、ローラーダイス（４）へ押し込み、こ
のローラーダイス（４）で木材（Ｗ）を順次ローラーダ
イス単体（13）（13）…の各ローラー（15）（15）…に
より引抜き加工して断面積比で1/2〜1/3程度に圧縮した
後、更に固定化ケース（５）内へ押し込む。そして、こ
の状態で、木材（Ｗ）を固定化ケース（５）内で所定の
時間（数秒〜数十分）置いて固定化した後、処理加工容
器（１）内への薬剤混入気体および水蒸気の注入および
供給を停止すると同時に、処理加工容器（１）内の水蒸
気ドレン等を配管（８）を通して外部に排出するととも
に、処理加工容器（１）内を配管（９）を通して徐々に
排気して大気に開放する。この後、処理加工容器（１）
を開き、固定化ケース（５）の掛止金具（17）（17）…
を開放して固定化ケース（５）の上ケース（5a）を下ケ
ース（5b）から分割させた後、固定化ケース（５）の下
ケース（5b）より圧縮された木材（Ｗ）を処理加工容器
（１）から外部に取り出して処理化工を終了する。

本発明装置のように、木材（Ｗ）を処理加工容器
（１）内で高温、かつ、高圧の水蒸気雰囲気中に置け
ば、木材（Ｗ）は水蒸気を吸収して温度が上昇し、これ
により木材（Ｗ）は軟化する。この状態で、木材（Ｗ）
にローラーダイス（４）による引抜き加工で機械的な圧
縮力を加えれば、木材（Ｗ）は吸収した水分を絞り出し
ながら圧縮されるので、木材（Ｗ）中に形成されている
微細な空洞部分が小さくなって硬く、かつ、強い木質と
なるとともに、湾曲した木材（Ｗ）は真直ぐに矯正され
てその形が固定され、しかも、乾燥時、一般的に割れ発
生の要因となる成長歪みが抜き取られるため、割れずに
乾燥できる。また、同時に、木質に含まれるヘミセロー
ズのアセチル基が遊離して生ずる酢酸が触媒となって、
ヘミセローズとリグニンが部分的に解重合し、その結
果、木材腐朽菌（担子菌等）の成育を阻害させる性質を
持ったフェノール化合物やフルフラール化合物等の化学
物質が生成し、木材（Ｗ）の耐腐朽性が向上する。更
に、水蒸気以外の加熱源（マイクロ波など）で加工した
場合と異なり、吸水、加熱しても元の形には復元しな
い。

上記実施例では、受け台（２）上に載置支持された木
材（Ｗ）を、押し込みシリンダー（３）でローラーダイ
ス（４）および固定化ケース（５）に押し込むことによ
り、木材（Ｗ）を圧縮成形するようにしているが、第６
図に示すように、押し込みシリンダー（３）でローラー
ダイス（４）および固定化ケース（５）を、受け台
（２）上に載置支持された木材（Ｗ）に被せるように押
し込むことにより、木材（Ｗ）を圧縮成形することも可
能である。即ち、押し込みシリンダ（３）を処理加工容
器（１）の側壁（1d）に適当な手段で取り付け、この押
し込みシリンダー（３）の処理加工容器（１）の内部に
突出されたピストンロッド（3a）の先端に固定化ケース
（５）の後端を一体に固設し、この固定化ケース（５）
の先端にローラーダイス（４）を一体に固設するととも
に、処理加工容器（１）の側壁（1a）の内側に、木材
（Ｗ）に先端が当接するストッパー（20）を設け、か
つ、受け台（２）をローラー（21）（21）…を介して機
台（22）上に移動自在に載置してなり、押し込みシリン
ダー（３）のピストンロッド（3a）を伸長してローラー
ダイス（４）および固定化ケース（５）を、受け台
（２）上に載置支持した木材（Ｗ）に被せるように押し
込むと、木材（Ｗ）はローラーダイス（４）により断面
積比で1/2〜1/3程度に圧縮成形された後、固定化ケース
（５）内に押し込まれる。このとき、木材（Ｗ）はスト
ッパー（20）によりその位置のままであり、受け台
（２）がローラーダイス（４）により機台（22）上を図
中右方向に移動して逃げるので、木材（Ｗ）にローラー
ダイス（４）および固定化ケース（５）を被せることが
できる。

また、上記実施例では、木材（Ｗ）をローラーダイス
（４）による圧縮成形で断面円形から断面正方形に形成
しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
断面円形、断面長方形、断面六角形その他多角形および
用途に応じて種々な断面形状のものを形成することが可
能である。例えば、、第７図に示すような円錐形状をな
した筒体状のコーンダイス（18）を用い、このコーンダ
イス（18）をローラーダイス（４）に替えて受け台
（２）と固定化ケース（５）との間に設置し、木材
（Ｗ）をコーンダイス（18）の大径口（18a）から押し
込んで小径口（18b）から押し出すことにより、木材
（Ｗ）を断面円形に圧縮形成することができる。また、
第８図に示すようなコーンダイス（19）を用いれば、断
面円形から断面角形に圧縮成形することができる。

更に、本発明では、受け台（２）上に載置された木材
（Ｗ）を適宜の手段でローラーダイス（４）を通過させ
て固定化ケース（５）に引っ張り寄せることにより、木
材（Ｗ）を圧縮成形することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スギ、カラマ
ツ、ポプラ、アルビチヤ等の軟質材や、スギ、ヒノキ等
の間伐材を堅牢化するに当り、従来一般に行なわれてい
るように、木材中に樹脂剤を含浸してその硬化により堅
牢にするのでなく、木材を処理加工容器内で高温、か
つ、高圧の水蒸気雰囲気で軟化させた後、引抜きまたは
押込み加工で任意の形状に圧縮成形して固定化すること
により、木材を堅牢にすることができる。その結果、樹
脂剤が不要となり製作コストを大幅に軽減することがで
きるとともに、堅牢化の処理を容易にしかも短時間に行
なえて作業性の向上を図ることができ、かつ、製材加工
の必要がなくなり残材が発生しない。また、木材を高
温、かつ、高圧の水蒸気雰囲気中に置いて軟化させた上
で引抜き加工により圧縮して固定化しているので、湾曲
している木材でも容易に直状化できるとともに、種々の
断面形状の成形が可能で広範囲に利用することができ
る。更に、水蒸気処理によって吸収した水分を絞り出し
ながら木材を引抜き圧縮すると、成長歪みが抜かれて乾
燥時に割れが発生しない利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略全体図、第２
図は受け台の詳細を示す斜視図、第３図はローラーダイ
スの詳細を示す斜視図、第４図は第３図のフレームを除
いた状態を示す斜視図、第５図は固定化ケースの詳細を
示す斜視図、第６図は本発明の別の実施例を示す概略全
体図、第７図および第８図はコーンダイスの各実施例を
示す斜視図である。（１）……処理加工容器、（２）……受け台、（３）……押し込みシリンダー、（４）……ローラーダイス、（５）……固定化ケース、（13）……ローラーダイス単体、（15）……ローラー、（18）（19）……コーンダイス。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に高温、かつ、高圧の水蒸気が供給さ
れる処理加工容器と、この処理加工容器内の中央部に配置されたダイスと、上記処理加工容器内のダイスの一端側方に配置され、処
理しようとする木材を支持する受け台と、上記処理加工容器内のダイスの他端側方に配置された分
割構造の固定化ケースと、上記処理加工容器の側部に固設され、上記受け台に支持
される上記木材を上記ダイスおよび上記固定化ケースに
押し込む押し込みシリンダーとで構成したことを特徴と
する木材処理加工装置。
【請求項２】内部に高温、かつ、高圧の水蒸気が供給さ
れる処理加工容器と、この処理加工容器の側部に固設され、そのピストンロッ
ドが処理加工容器内に気密に突入した押し込みシリンダ
ーと、この押し込みシリンダーのピストンロッドに一端を固設
した分割構造の固定化ケースと、この固定化ケースの他端に固設されたダイスと、上記加工処理容器内に配置され、上記押し込みシリンダ
ーのピストンロッドを伸長すると上記ダイスおよび上記
固定化ケースに押し込まれるように、処理しようとする
木材を支持する受け台とで構成したことを特徴とする木
材処理加工装置。